Resume : Separasi Mekanik

Separasi adalah pemisahan komponen-komponen dari suatu campuran sehingga menjadi fraksi-fraksi  individual. Fraksi-fraksi itu mungkin berbeda satu sama lain dalam ukuran partikel, fase, atau komposisi kimianya. Prinsip pada proses separasi ini adalah berdasarkan perbedaan densitas ataupun adanya gaya gravitasi.

Separasi atau pemisahan dapat dibagi menjadi dua yaitu separasi mekanis dan separasi kimia. Separasi mekanis meliputi ukuran, bentuk, berat jenis, sifat listrik, sifat magnet. Contoh metode dari separasi mekanis ini adalah Sedimentasi, sentrifugasi, filtrasi. Sedangkan untuk separasi kimia meliputi kelarutan dan lainnya. Contoh metode untuk separasi kimia ini adalah ekstraksi kimia, destilasi, kristalisasi, ekstraksi gas/desorpsi.

Salah satu teknik separasi adalah separasi secara mekanik. Separasi mekanik  atau pemisahan  mekanik (mechanical separation), digunakan untuk  memisahkan parti­kel antar dua komponen atau lebih yang dilakukan dengan cara mekanis. Separasi mekanik hanya dapat dipakai untuk campuran heterogen, sedangkan untuk larutan homo­gen teknik separasi mekanik ini tidak dapat dilakukan. Ukuran partikel yang biasa digunakan adalah lebih besar dari 0,1 µm. Teknik-teknik separasi ini didasarkan atas perbedaan fisik antara partikel-partikel itu, seperti ukuran, bentuk, atau densitas. Teknik ini dapat digunakan untuk memisahkan zat padat dari gas, tetesan zat cair dari gas, zat  padat dari zat padat, atau zat padat dari zat cair. Dalam praktek pemisahan tersebut dapat dilakukan dengan sedimentasi (pengendapan), sentrifugasi (pemusingan), filtrasi (penyaringan) dan pengempaan.

A.    Sedimentasi

Sedimentasi adalah teknik pemisahan berdasarkan gaya gravitasi dimana partikel-partikel padatan atau cairan yang mempunyai densitas relatif lebih tinggi akan mengendap. Teknik pemisahan ini adalah teknik yang paling sering digunakan dalam industri pangan karena operasinya sangat sederhana, tidak memerlukan banyak energi dan murah biaya operasionalnya. Sedangkan kekurangan dari metode ini adalah membutuhkan waktu yang lama, kurang kurat serta terkadang slurry masih mengandung partikel terlarut. Contoh-contoh proses pengolahan pangan yang menggunakan prinsip sedimentasi antara lain : proses pembuatan tepung tapioka dan pengolahan limbah industri pangan.

Proses sedimentasi ini terjadi berdasarkan perbedaan densitasnya melalui medium alir, oleh pengaruh gaya gravitasi. Oleh karena itu, biasanya pemisahan tersebut berlangsung lama, terutama bila perbedaan densitas antar komponen tersebut tidak berbeda jauh. Secara visual, dapat juga dikatakan bahwa sedimentasi merupakan pemisahan suspensi menjadi dua fraksi yaitu fraksi supernatan (fraksi yang jernih) dan fraksi slurry (fraksi yang keruh), suatu pekatan yang berisi fraksi padat pada konsentrasi yang lebih tinggi. Dalam praktek sedimentasi dapat dilakukan secara batch (terputus-putus untuk setiap satuan volume atau berat bahan yang akan dipisahkan per satuan waktu) atau secara kontinyu (terus-menerus).

Pemisahan partikel berdasar perbedaan densitas dapat dipercepat melalui medium zat alir yang bergerak atau mengalir. Cara tersebut dikenal dengan istilah “hydraulic water”. Perbedaannya dengan sedimentasi ialah medium alir pada sedimentasi relatif diam, sedang pada hydraulic water bergerak atau mengalir.

                        Pemisahan partikel dengan hydraulic water, walaupun dapat terjadi relatif lebih cepat, tetapi hasilnya kurang memuaskan. Hal tersebut disebabkan karena pemisahan tidak hanya terjadi karena perbedaan densitas saja tetapi dipengaruhi oleh faktor lain, yaitu kecepatan aliran dan bentuk partikel.

Proses sedimentasi  adalah  salah satu  proses yang mempunyai peranan penting dalam pengolahan air baku menjadi air bersih yang layak dialirkan ke rumah masyarakat karena proses ini dapat membuat partikel besar  mengendap didasar bak karena gaya grafitasi dan membuat air limbah telah bebas partikel besar pada proses berikutnya.

B.     Sentrifugasi

Sentrifugasi adalah suatu teknik pemisahan yang digunakan untuk menisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Sentrifugasi adalah pemisahan dengan menggunakan gaya putaran atau gaya sentrifugal. Partikel dipisahkan dari liquid dengan adanya gaya sentrifugal pada berbagai variasi ukuran dan densitas campuran larutan. Gaya sentrifugal ini bekerja menuju pusat dari rotasi. Gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. Dalam metode sentrifugasi ini partikel dipisahkan dari fluida oleh gaya sentrifugasi yang dikenakan pada partikel. Partikel tersebut dapat berupa solid, gas atau liquid dan fluida. Pemisahan dari gravitasi memakan waktu yang lama karena kedekatan densitas dari partikel dan fluida atau karena kesatuan gaya pada komponen yang bekerja bersamaan seperti emulsi.

Teknik sentrifugasi ini menggunakan alat yang disebut dengan Sentrifugase. Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak radial dari titik dimana titik tersebut dikenakan gaya. Objek yang diputar secara horizontal dan konstan merubah arah dan percepatan walaupun kecepatan rotasi konstan. Prinsip sentrifugasi ini dapat bekerja secara optimun jika para pengguna dapat memasukkan nilai RPM dan nilai konsentrasi yang tepat ke dalam alat sentrifugasi. Pada operasi sentrifugasi dengan cara pengendapan, kecepatan pengendapan dipengaruhi oleh : kecepatan sudut (ω) disamping faktor-faktor lain seperti pada perhitungan kecepatan sedimentasi. laju alir volumetrik umpan dipengaruhi oleh kecepatan sudut (ω), diameter partikel (Dp), densiti partikel dan cairan, viskositas dan diameter tabung centrifuge.

Metode sentrifugasi memiliki banyak manfaat dalam penelitian terutama dalam praktikum di dalam laboratorium. Diantarannya adalah seagai cara pengisolasi mikroba, cara untuk mengekstrak TSV dan YHV dalam bidang pertanian, cara pemisahan virgin coconut oil (VCO) dari zat pengotornya, pengekstrak senyawa papain dari getah papaya dan lainnya. Keuntungan lain dari metode sentrifugasi ini adalah lebih efektif bila partikel padatan lebih kecil dan sulit/tidak mungkin disaring. Sedangkan kelemahan dari metode ini adalah harganya mahal dibandingkan dengan metode-metode lain.

C.    Filtrasi

Filtrasi adalah pemisahan bahan secara mekanis berdasarkan ukuran partikelnya yang berbeda-beda. Filtrasi diterapkan untuk memisahkan bahan padat dari cairan atau gas, misalnya untuk mendapatkan suatu fraksi padat  yang diinginkan atau untuk membuang fraksi padat yang tidak dikehendaki. Filtrasi dapat berupa proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat. Proses pemisahan dengan cara filtrasi dibedakan berdasarkan adanya tekanan dan tanpa tekanan. Proses pemisahan dengan tekanan, umumnya dengan cara divakumkan (disedot dengan pompa vakum). Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya.

Contoh filtrasi media yang butiran adalah filter pasir; filter karbon aktif untuk rasa, bau, dan penghapusan klorin; filter antrasit, dan filter garnet baik. Jenis filter dapat menghilangkan partikel tersuspensi ke bawah sekitar 10 mikron dalam diameter (1 mikron = 10-6 meter). Dengan menggunakan koagulan tertentu atau polimer flokulasi makan sebelum filter ini (makan sebagai filter alat bantu), beberapa keberhasilan telah terlihat dalam penghapusan partikel turun hampir 1 mikron. Jarak antara media partikel diskrit penyaringan berfungsi sebagai pori-pori. Padatan tersuspensi terperangkap oleh filter ini akan dikumpulkan di atas tempat tidur filtrasi media, atau dalam pori-pori. Membran penyaringan air menggunakan membran untuk menghilangkan partikel tersuspensi. Tidak seperti filter granular, membran dirancang dengan pori-pori dan mampu menghilangkan partikel lebih kecil. Filtrasi membran utamanya adalah reverse osmosis (RO), di mana padatan terlarut (ion logam) dapat dihapus.

D.    Pengempaan

Ekstraksi merupakan salah satu cara pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu bahan yang merupakan sumber komponen tersebut. Sebagai contoh adalah ekstraksi minyak dari kopra atau biji-bijian; ekstraksi nira dari batang tebu; ekstraksi karoten dari buah-buahan; ekstraksi cairan buah dari buah-buahan dan sebagainya. Komponen yang dipisahkan dengan ekstraksi dapat berupa padatan dari suatu sistem campuran padat-cair, berupa cairan dari suatu sistem campuran cair-cair atau berupa padatan dari suatu sistem padat-padat. Salah satu jenis ekstraksi adalah dengan pengempaan. Biasanya ekstraksi dengan pengempaan dikenal dengan cara mekanis. Ekstraksi cara mekanis hanya dapat dilakukan untuk pemisahan komponen dalam sistem campuran padat-cair. Sebagai contoh adalah ekstraksi minyak dari biji-bijian. Dalam hal ini minyak adalah cair dan ampasnya sebagai padatan.

Ekstraksi cara mekanis adalah cara pemisahan komponen dari suatu campuran dengan menggunakan gaya mekanis. Dalam bahan pangan komponen yang diekstrak biasanya berupa cairan oleh karena itu gaya mekanis (penekanan) yang digunakan dalam ekstraksi adalah untuk mengeluarkan cairan sel dari padatan sel atau dinding sel. Pada ekstraksi dengan pengempaan, tekanan yang diberikan selama pengempaan akan mendorong cairan terpisah dan keluar dari sistem campuran padat-cair. Dengan kata lain, tekanan yang diberikan terhadap campuran padat-cair akan menimbulkan beda tekanan antara cairan dalam bahan dan dalam campuran dalam suatu wadah dengan tekanan di luar campuran atau di luar wadah. Beda tekanan tersebut yang mengakibatkan cairan terekstrak. Apabila tak ada beda tekanan cairan tidak akan dapat mengalir keluar atau tidak akan berpindah tempat. Produk utama dari ekstraksi dengan pengempaan adalah cairan yang terekstrak. Dengan demikian residu atau ampas atau padatan merupakan hasil samping. Akan tetapi kadang-kadang justru ampas atau residu adalah sebagai produk utama. Secara umum jumlah bahan yang terekstrak dipandang sebagai jumlah cairan yang mengalir dari padatan sel bahan pangan yang dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :

Beda potensial untuk ekstraksi mekanis adalah besarnya beda tekanan dan lamanya penerapan tekanan maksimum. Tahanan dalam operasi ekstraksi mekanis dapat berupa struktur atau sifat fisik sel-sel bahan pangan yang dipisahkan, besar kecilnya bahan yang diekstrak, dan kekentalan cairan yang diekstrak. Bahan pangan yang keras, ukurannya besar-besar dan cairan ekstraknya yang kental akan menyulitkan proses ekstraksi sehingga jumlah ekstrak yang dihasilkannya sedikit. Sedangkan bahan pangan yang porus, rapuh atau lunak, ukurannya kecil-kecil dan cairan ekstraknya yang encer akan memudahkan proses ekstraksi sehingga banyak cairan sel yang dapat diekstrak. Jumlah ekstrak yang dihasilkan pada operasi ekstraksi pengempaan/penekanan dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya :

1. besarnya tekanan

2. lamanya penerapan tekanan maksimum

3. besar kecilnya bahan yang diekstrak

4. karakteristik fisik komponen padatannya (keras, liat,  rapuh, dan lunak)

5. kekentalan cairan yang diekstrak

Salah satu contoh pengolahan pangan dengan metode pengempaan adalah ekstraksi Minyak Kelapa Sawit. Tujuan utama dari proses pengempaan (Pressing) adalah mengeluarkan Minyak dari bubur buah yang telah diaduk. Pengepressan atau pengempaan minyak yang ada pada bubur Buah Kelapa Sawit akan dibebaskan dari bubur buah dan terpisah dari serat dan biji Sawit.

Jenis alat kempa yang dikenal, yaitu :

  1. Kempa Hydraulik (Hydraulic Press)
  2. Kempa Ulir (Screw Press).

Kempa Ulir (Screw Press) dalam penggunaannya lebih menguntungkan dibandingkan dengan kempa Hydraulik (Hydraulic Press).

Keuntungan-keuntungan yang diperoleh antara lain :

  1. Bekerja secara kontinyu.
  2. Kapasitas Olahnya tinggi.
  3. Efisiensi pengempaan lebih tinggi (kehilangan Minyak kecil).
  4. Pemakaian tenaga (Operator) yang sedikit.

Sedangkan kelemahan Screw Press terutama adalah karena tingginya persentase biji yang pecah & kadang-kadang sulit untuk dimonitor secara visual.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s