1. PROSES TERMODINAMIS

a. REFRIGERASI

Refrigerasi mulai muncul pada awal abad ke 19 tertulis dalam London Practical Mechanics Journal oleh penulis anonim. Paten pertama mesin refrigerasi tercatat atas nama Thomas Harris dan John Long yang dipublikasikan di Great Britain pada tahun 1790. Siklus refrigerasi merupakan kebalikan dari siklus carnot yang membutuhkan kerja untuk memindahkan kalor dari sistem bertemperatur rendah kelingkungan yang memiliki temperature lebih tinggi.

Refrigerasi itu adalah suatu sistem yang memungkinkan untuk mengatur suhu sampai mencapai suhu di bawah suhu lingkungan. Penggunaan refrigerasi sangat dikenal pada sistem pendingin udara pada bangunan, transportasi, dan pengawetan suatu bahan makanan dan minuman. Penggunaan refrigerasi juga dapat ditemukan pada pabrik skala besar, contohnya, proses dehidrasi gas, aplikasi pada industri petroleum seperti pemurnian minyak pelumas, reaksi suhu rendah, dan proses pemisahan hidrokarbon yang mudah menguap.

Refrigasi dicapai dengan melakukan penyerapan panas pada suhu rendah secara terus menerus, yang biasanya bisa dicapai dengan menguapkan suatu cairan secara kontinu. Uap yang terbentuk dapat kembali ke bentuk asalnya kembali, cairan, biasanya dengan dua cara. yang paling umum, uap itu hanya akan ditekan lalu diembunkan (memakai fin seperti pada kulkas). Cara lain, bisa diserap dengan cairan lain yang mudah menguap yang setelah itu diuapkan pada tekanan tinggi.

Alat dan Bahan yang digunakan dalam proses ini adalah :

Dalam percobaan refrigerasi ini bahan yang digunakan yaitu refrigerant-22 yang

formula kimianya CHClF2 atau Chlorodifluoromethane. Peralatan yang digunakan

antara lain kompresor, kondensor, penampung uap, rotameter, sightglass, filter drier,

thermal expantion valve, kerangan ekspansi kapiler, evaporator, high-low

pressurestat, dan manometer.

2. PROSES MEKANIS b. PENGAYAKAN (SIEVING)

Pengayakan atau penyaringan adalah proses pemisahan secara mekanik berdasarkan perbedaan ukuran partikel. Pengayakan (screening) dipakai dalam skala industri, sedangkan penyaringan (sieving) dipakai untuk skala laboratorium.Produk dari proses pengayakan/penyaringan ada 2 (dua), yaitu :- Ukuran lebih besar daripada ukuran lubang-lubang ayakan (oversize).- Ukuran yang lebih kecil daripada ukuran lubang-lubang ayakan (undersize)

Dalam proses industri, biasanya digunakan material yang berukuran tertentu dan seragam. Untuk memperoleh ukuran yang seragam, maka perlu dilakukan pengayakan. Pada proses pengayakan zat padat itu dijatuhkan atau dilemparkan ke permukaan pengayak. Partikel yang di bawah ukuran atau yang kecil (undersize), atau halusan (fines), lulus melewati bukaan ayak, sedang yang di atas ukuran atau yang besar (oversize), atau buntut (tails) tidak lulus. Pengayakan lebih lazim dalam keadaan kering (McCabe, 1999, halaman 386).

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengayakan, yaitu:

Jenis ayakan Cara pengayakan Kecepatan pengayakan] Ukuran ayakan Waktu pengayakan Sifat bahan yang akan diayak

Tujuan dari proses pengayakan ini adalah:

Mempersiapkan produk umpan (feed) yang ukurannya sesuai untuk beberapa proses berikutnya. Mencegah masuknya mineral yang tidak sempurna dalam peremukan (Primary crushing) atau oversize ke dalam

proses pengolahan berikutnya, sehingga dapat dilakukan kembali proses peremukan tahap berikutnya (secondary crushing).

Untuk meningkatkan spesifikasi suatu material sebagai produk akhir. Mencegah masuknya undersize ke permukaan.

Pengayakan biasanya dilakukan dalam keadaan kering untuk material kasar, dapat optimal sampai dengan ukuran 10 in (10 mesh). Sedangkan pengayakan dalam keadaan basah biasanya untuk material yang halus mulai dari ukuran 20 in sampai dengan ukuran 35 in.

Permukaan ayakan yang digunakan pada screen bervariasi, yaitu:

Plat yang berlubang (punched plate, bahan dapat berupa baja ataupun karet keras. Anyaman kawat (woven wire), bahan dapat berupa baja, nikel, perunggu, tembaga, atau logam lainnya. Susunan batangan logam, biasanya digunakan batang baja (pararel rods).

Sistem bukaan dari permukaan ayakan juga bervariasi, seperti bentuk lingkaran, persegi ataupun persegi panjang. Penggunaan bentuk bukaan ini tergantung dari ukuran, karakteristik material, dan kecepan gerakan screen.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan material untuk menerobos ukuran ayakan adalah :

Ukuran buhan ayakanSemakin besar diameter lubang bukaan akan semakin banyak material yang lolos.

Ukuran relatif partikelMaterial yang mempunyai diameter yang sama dengan panjangnya akan memiliki kecepatan dan kesempatan masuk yang berbeda bila posisinya berbeda, yaitu yang satu melintang dan lainnya membujur.

Pantulan dari materialPada waktu material jatuh ke screen maka material akan membentur kisi-kisi screen sehingga akan terpental ke atas dan jatuh pada posisi yang tidak teratur.

Kandungan air Kandungan air yang banyak akan sangat membantu tapi bila hanya sedikit akan menyumbat screen.

Alat Yang Digunakan dalam Proses Ayakan :

Berdasarkan gerak pengayak, alat ayakan dibagi menjadi 2 jenis:

Stationary screen Dynamic screen.

Beberapa alat ayakan :

1. Stationary

2. Grizzly

3. Vibrating

4. Oscillating

5. Reciprocating

6. Tromel/Revolving

Faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan screen:

kapasitas, kecepatan hasil yang diinginkan. Kisaran ukuran ( size range), Sifat bahan : densitas, kemudahan mengalir (flowability), Unsur bahaya bahan : mudah terbakar, berbahaya, debu yang ditimbulkan. Ayakan kering atau basah. Pemilihan screen berdasarkan ukuran disajikan di fig. 19 – 14

3. PROSES PERPINDAHAN MASSA c. EKSTRAKSI

Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari sampel berdasarkan kelarutannya pada pelarut tertentu.

Tujuan dari ekstraksi adalah Teknik ekstraksi sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dan bersih, baik untuk zat organik atau anorganik, untuk analisis makro maupun mikro. Selain untuk kepentingan analisis kimia, ekstraksi juga banyak digunakan untuk pekerjaan preparatif dalam bidang kimia organik, biokimia, dan anorganik di laboratorium.

Berdasarkan jenis sampel yang hendak diekstrak, pemisahan kimia menggunakan ekstraksi dibedakan menjadi dua yaitu ekstraksi cair-cair yang dikenal dengan ekstraksi pelarut dan ekstraksi padat-cair yang dikenal sebagai ekstraksi soxhlet.

EKSTRAKSI PELARUT

Ekstraksi cair cair /pelarut merupakan pemisahan suatu senyawa dalam dua macam pelarut organik diusahakan agar kedua jenis pelarut (dalam hal ini pelarut organik dan air) tidak saling tercampur satu sama lain. Selanjutnya proses pemisahan dilakukan dalam corong pemisah dengan jalan pengocokan beberapa kali. Partisi zat-zat terlarut antara dua cairan yang tidak dapat campur (immiscible). Ekstraksi pelarut umum digunakan untuk memisahkan sejumlah gugus yang diinginkan dari campuran sehingga diperoleh senyawa murni yang diinginkan Mengekstraksi gugus/senyawa pengganggu dalam campuran sehingga diperoleh sampel yang siap dianalisis secara keseluruhan

Macam ekstraksi berdasarkan mekanisme

Ekstraksi khelat

Khelat logam Cu dengan 8-hidroksikuinolina), Reagensia ini membentuk molekul yang netral, tak-larut dalam air, larutan kloroform atau karbon tetraklorida dengan ion logam; senyawan kelat

Ekstraksi solvasi

Ekstraksi suatu senyawa ke dalam pelarut organik melalui pembentukan spesies tidak bermuatan yang terbentuk antara senyawa dengan pelarutnya sehingga senyawa yang dimaksud mampu terekstrak pada pelarut organik.

Contoh :ion besi (III) dapat diekstrak ke dalam eter dari dalam larutan asam klorida yang cukup pekat dengan adanya dugaan terbentuk senyawa kompleks besi-klorida. Terdapat bukti bahwa spesies yang dapat diekstraksi adalah suatu pasangan ion dari tipe [H3O+, Fe(H2O)2Cl4]; Uranium dalam media asam nitrat juga memungkinkan diekstrkasi ke dalam tributilfosfat.

Ekstraksi pasangan ion

Ekstraksi suatu senyawa ke dalam pelarut organik melalui pembentukan spesies tidak bermuatan akibat adanya ion lawan. Kadang-kadang, suatu spesies tak bermuatan yang dapat di-ekstrak ke dalam suatu pelarut organik diperoleh lewat asosiasi ion-ion yang muatannya berlawanan. Memang harus diakui bahwa sukar untuk membedakan antara pasangan ion dan suatu molekul netral. Agaknya jika komponen-komponen-nya tetap bersama-sama di dalam air, spesies itu akan disebut suatu molekul.

Ekstraksi sinergi

Ekstraksi suatu senyawa ke dalam pelarut organik melalui pembentukan spesies tidak bermuatan karena pengompleksan solvasi dan pasangan ion yang terjadi secara sinergi . Ekstraksi sinergi dapat dibentuk dengan beberapa ligan/khelat dan ion lain sekaligus

Sinergi dimaksudkan memebrikan efek memperkuat proses ekstraksi terhadap pelarut organik

Fungsi dari bagian-bagian alat tersebut adalah sebagai berikut :

Condensor merupakan bagian alat dari seperangkat alat ekstraktor Soxhlet yang berfungsi sebagai system pendingin uap pelarut panas, sehingga uap pelarut tersebut berubah menjadi fasa cair karena proses kondensasi. Sistem dingin pada kondensor diperoleh dari aliran air dingin yang didinginkan dengan es batu dan dialirkan dengan pompa melalui water in dan keluar melalui water out.

Bypass sidearm merupakan bagian dari seperangkat alat ekstraktor Soxhlet yang berfungsi sebagai penghubung labu pemanas dengan thimble yang tembus langsung ke atas dengan kondensor, sehingga uap air dapat naik dari labu pemanas menuju kondensor.

Thimble merupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai tempat sampel padat yang telah ditumbuk dan siap untuk diekstrak dengan pelarut yang telah terkondensasi menjadi fasa cair.

Siphon armmerupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai alat penanda bahwa proses ekstraksi berjalan satu siklus.

Boiling flask merupakan bagian dari seperangkat alat Soxhlet yang berfungsi sebagai tempat pelarut dan hasil ekstraksi.

Heating mantle merupakan alat pemanas yang berfungsi untuk memanaskan pelarut agar terjadi proses penguapan pelarut pada ekstraksi Soxhlet.

d. DESTILASI

Destilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan perbedaan titik didik atau titik cair dari masing-masing zat penyusun dari campuran homogen. Dalam proses destilasi terdapat dua tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap pengembangan kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat peralatan destilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin.

Proses destilasi diawali dengan pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap. Uap tersebut bergerak menuju kondenser yaitu pendingin, proses pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air kedalam dinding (bagian luar condenser), sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan terus menerus dan akhirnya kita dapat memisahkan seluruh senyawa-senyawa yang ada dalam campuran homogen tersebut.

Macam-Macam Destilasi :

Distilasi Sederhana, prinsipnya memisahkan dua atau lebih komponen cairan berdasarkan perbedaan titik didih yang jauh berbeda.

Distilasi Fraksionasi (Bertingkat), sama prinsipnya dengan distilasi sederhana, hanya distilasi bertingkat ini memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan.

Distilasi Azeotrop : memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit di pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan menggunakan tekanan tinggi.

Distilasi Kering : memanaskan material padat untuk mendapatkan fasa uap dan cairnya. Biasanya digunakan untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batu bata.

Distilasi Vakum: memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motede yang digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untuk mendistilasinya tidak perlu terlalu tinggi

Kelebihan Destilasi :

Dapat memisahkan zat dengan perbedaan titik didih yang tinggi. Produk yang dihasilkan benar-benar murni.

Kekurangan Destilasi :

Hanya dapat memisahkan zat yang memiliki perbedaan titik didih yang besar. Biaya penggunaan alat ini relatif mahal.

Alat dan bahan yang digunakan dalam proses ini adalah : Alat destilasi ederhana

· Satatif dan klem

· Timbangan Analitik

· Alat Destilasi Sederhana

· Alat detilasi uap

· Penanas

· Erlemeyer

· Selang

· Termometer

4. PROSES PERPINDAHAN PANAS e. EVAPORASI

Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.

Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap"

Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat

Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Uap air di udara akan berkumpul menjadi awan. Karena pengaruh suhu, partikel uap air yang berukuran kecil dapat bergabung (berkondensasi) menjadi butiran air dan turun hujan. .Siklus air terjadi terus menerus. Energi surya menggerakkan penguapan air

dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalamstomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.

Alat yang berfungsi untuk melakukan proses evaporasi disebut evaporator, terdiri atas bagian-bagian berikut:

Heat exchanger (HE). Berfungsi memberikan panas laten penguapan kepada cairan yang masuk. Vapor space( Vapor head/ vapor disengagement). Berfungsi sebagai ruang dimana uap dan larutan terpisah. Liquid mover. Berfungsi sebagai pemindah atau penggerak cairan, biasanya berupa pompa atau secara alami

dengan memanfaatkan gravitasi.