EKSTRAKSI. Nur Istianah,ST,MT,M.Eng

EKSTRAKSI

Nur Istianah,ST,MT,M.Eng

1 * Dioperasikan pada suhu rendah

* Terjadi perpindahan soluble

component antar liquid berbeda * Membutuhkan 2 fase: immiscible atau partially miscible liquids,

* Prinsip kerja: menggunakan affinity

components yang berbeda

* Menggunakan liquid untuk

mengekstrak komponen dari solid * Terjadi transfer soluble component dari solid ke liquid,

* Membutuhkan 2 fase: solid & liquid * Prinsip kerja: menggunakan

solubilitas komponen

liquid-liquid

extraction

solid-liquid

extraction

Ekstraksi

adalah metode pemisahan suatu komponen dari

satu zat menggunakan zat lain, serta melibatkan

dua fasa berbeda

Supercritical fluid

extraction

FAKTOR-FAKTOR YANG

MEMPENGARUHI EKSTRAKSI

Efesiensi ekstraksi dipengaruhi oleh:

Suhu ekstraksi

Luas permukaan interfase Viskositas pelarut

Perbedaan konsentrasi Koefisien transfer massa Laju ekstraksi pelarut

2

Single-Stage Batch Extraction

Partikel padat dikontakkan

dengan pelarut murni

(1x)

hingga

mencapai kesetimbangan

Partikel padat

dikeringkan

dari pelarut

Multistage Cross-flow Extraction

Pelarut dilkontakkan berkali-kali, contoh soxhlet extractor

Multistage Countercurrent Extraction

Pelarut tahap 1 berlawanan arah dengan pelarut kedua, dst

27/03/2017

3

Single-Stage

Multistage Cross-flow

Multistage Countercurrent

5

Continuous Countercurrent Extractors

6

Diffus

ion

Solub

illity

Equilibr

ium

Solvent harus berdifusi ke

dalam

solid

untuk

melarutkan solute.

Berlaku neraca massa

Solubility yang tinggi

mempermudah

ektraksi

Adalah

saat

tidak

ada

perubahan

lagi

konsentrasi

solute pada solid dan solvent

SOLID-LIQUID EXTRACTION:

LEACHING

METODE EKSTRAKSI

Pemisahan komponen dari suatu sistem bahan dengan menggunakan gaya mekanis Ekstraksi biologi atau bioleaching merupakan metode ekstraksi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menarik

komponen atau solut tertentu dari bahan yang akan diekstrak

Metode ekstraksi dengan

menambahkan pelarut untuk

mendapatkan solut dari suatu bahan yang diekstrak

Mekanis

Besar

tekanan

Waktu

Tahanan

PENGEMPAAN

Prinsipnya adalah mengeluarkan cairan sel dari dinding sel bahan padat, sehingga mendorong cairan

terpisah dan keluar dari sistem sistem padat-cair.

Metode Kimiawi

Maserasi

Perkolasi

Refluksi

Soxhletasi

M1

M2

M4

M3

Pelarut

yang

digunakan dapat

berupa pelarut

organik

ataupun

air

Metode Biologi

“memanfaatkan mikroorganisme” “mengekstrak komponen logam limbah industri atau elektronik” “kelompok Achidophilus dan Chemolithotrophic. ”

Prinsip

Aplikasi Faktor-faktor

telepon gengam yang telah menjadi limbah mengandung 28 %

logam yang terdiri dari 10 – 20 % tembaga, 1 – 5 % timah, 1 – 3 % nickel dan 0,3 – 0,4 % Ag, Pt Au dan sisanya adalah glass dan

keramik Suhu, ukuran bahan, Konsentrasi

Fe2+_{, nilai pH dan jumlah}

mikroorganisme

Pemanfaatan

Kesetimbangan Massa

Kondisi saat tidak ada perubahan lagi konsentrasi solute

pada solid dan solvent

Massa masuk Solut vs Pelarut Difusi Massa keluar Tahapan efesiensi Ukuran partikel

7

Proses single-stage leaching dijalankan untuk mengekstrak minyak dari 100 kg kedelai dengan kandungan minyak 20 wt % menggunakan 100 kg hexane sebagai pelarut/solven. Tentukan nilai Y jika tidak ada kehilangan

insoluble solid (1.5 kg insoluble solid / kg solution retained) selama proses

leaching. Hitung pula komposisi V₁ dan L₁.

Contoh soal

X₁ = Y_1,V = 0 V₁ = 100+100-133,3 =66,7 kg L₁ = 80+53.3=133,3 kg X₁ = #Y_1,L = 1.5 Soln.=80/1.5 = 53.3 kg X₂ = 0/100 = 0 Y₂ = 0/100 = 0 V₂ = 100 kg L₀ = 100 kg X₀ = 20/20 = 1 Y₀ = 80/20 = 4

Solution:

Total = solute+solvent+solid =soln. +solid 27/03/2017

8

Contoh soal

X₁ = 0.167 ->#minyak = 11.14 Y_1,V = 0 ->#solven = 55,56 L₁ = 133,3 kg Y_1,L = 1.5 Soln.=80/1.5 = 53.3 kg X₂ = 0/100 = 0 Y₂ = 0/100 = 0 V₂ = 100 kg L₀ = 100 kg X₀ = 20/20 = 1 Y₀ = 80/20 = 4

#Neraca massa overall: V

₁

= V

₂

+ L

₀

– L

₁

#Neraca massa minyak:

X

₁

x66,7 = 0 + 20 –

X

₁

x53.3

120 X1 = 20  X

₁

= 0,167

Minyak di V

₁

= 0.167x66,7 =11.14 kg

In equilibrium, nilai X sama V₁ = 100+100-133,3 =66,7 kg X₁ = 0.167->#minyak = 8.9 #solven = 53.3-8.9=44.43 27/03/2017

9

Jumlah stage yang diperlukan dapat ditentukan berdasarkan

neraca massa untuk mencapai kesetimbangan (equilibrium)

dan menggunakan kurva underflow

Multistage

1 0

Contoh soal

Table 14.1 menunjukkan jumlah solvent (S) yang merupakan fungsi dari konsentrasi minyak, sehingga dapat dihitung nilai Y=1/S.

(a) Gambarlah kurva underflow

(b) Jika perbandingan solven : kedelai = 0.5 : 1 digunakan dalam ekstraksi, dan biji kedelai mengandung 18% minyak, tentukan jumlah stages ektraksi jika komposisi akhir minyak pada raffinat menjadi 0.01 kg/kg solid

Table 14.1

(a). Kurva

underflow

Persamaan kurva (add tredline)

1 2

Basis: 1 kg kedelai basah

Massa kedelai kering(solid) = 1-0.18 = 0.82 kg

#Komposisi akhir raffinat (Ln)

Massa minyak = 0.01x0.82 = 0.0082 kg Larutan (tabel) = 0.5x0.82 = 0.41 kg Solvent = 1/(1.0082) x 0.41 = 0.407 Massa Ln = 0.82+0.41+0.0082=1.23 kg X = solute / (solute+solvent) X = 0.0082/0.41 = 0.02 Y = solid/ (solute+solvent) Y = 1/0.05 = 2

Neraca massa

overall

Ln V_{n+1 Vn} L_n-1 3 1 2 27/03/2017

#Komposisi akhir Ekstrak (Vn)

Massa minyak = 0.18 – 0.0082 = 0.1718 kg

Ekstrak = 1+0.5 – 1.23 =0.27 kg (OMB), solvent = 0.27-0.1718 =0.09 X = 0.1718 / 2.7 = 0.636

1 3

Neraca massa

per-stage

X = 0.18 / 0.18 =1 Y = 0.82/0.18 = 4.556 3 In equilibrium, nilai X sama 3 #Komposisi L1

>Nilai Y dicari dari persamaan grafik: Y=-0.5775 X+2.036  Y =1.642 Minyak = 0.636x0.82/1.642 =0.3276 kg Total L1 = 0.82+0.82/1.642 = 1.3194 kg 4 #Komposisi V2 Minyak = 0.3276 + 0.1718 – 0.18 = 0.3194 kg (OMB) X=0.3194/0.5894=0.5419 5 27/03/2017

1 4

1

4

5

6

_{Tarik garis lurus}

dari L

₁

ke V

₂ Kurva underflow

7

Tarik garis vertikal dari V₂ hingga memotong kurva underflow Ulangi prosedur 6 dan 7 hingga garis horisontal (- - -) memotong garis miring (-) Jumlah stage 13 27/03/2017 Letakkan koordinat X,Y dari step 4 dan 5

1 5

LIQUID-LIQUID EXTRACTION

Tiga langkah utama dalam ekstraksi liquid-liquid:

Mixing/contacting

-> perlu waktu kontak

Phase

separation/settling

-> Terjadi kesetimbangan

Collection of phases

-> ekstrak dan raffinat

terpisah

27/03/2017

Aliran raffinat dan ekstrak terpisah berdasarkan perbedaan densitas.

Differential extraction ini juga disebut sebagai non-equilibrium

1 7

SUPERCRITICAL FLUID

EXTRACTION

Densitas dan solubility solvent (gas) mendekati nilai pada fase

liquidnya, tetapi masih dalam bentuk gas, supercritical

gas

liquid

Solvent phase

their density

and solubility

is similar

adalah faktor penentu keberhasilan

ekstraksi ini

Solvent

flow rate

pressur

e

temperatur

e

27/03/2017

1 8

Critical Points of

supercritical Fluids Used in Foods

CO

2

ethano

l

31.1°C and

7.39 MPa

243°C and

6.38 MPa

Sering ditambahkan

pada CO2 untuk

mengubah polaritas

H

₂

O

364°C and

22.1 MPa

Sering ikut

terlarut dalam

proses ekstraksi

27/03/2017

1 9

Keuntungan

Lebih ramah lingkungan dan

aman

Lebih efisien

Peralatan sederhana

karena solubility, diffusivity dan density

meningkat pada tekanan tinggi

2 0

Aplikasi

Pemurnian

minyak atsiri dan

bahan medis

Pembersihan

karang/fouling

pada alat-alat

industri

Food and

beverage

( kopi dan beer)

Applications in bioprocessing

1. Purification of

antibiotics

2. Purification of

alkaloids

3. Protein

purification using

aqueous

two-phase systems

4. Purification of

peptides and

small proteins

5. Purification of

lipids

6. Purification of

DNA

27/03/2017

2 1

Liquid-SFextraction

Pengembangan dilakukan dengan menambahkan membran antara feed dan solvent, disebut

porocritical fluid extraction

Solid-SF extraction 27/03/2017

2 4

27/03/2017

Buatlah diagram alir proses single stage extraction pada daging

(64% air, 20% lemak, 16% nonextractable solids) dan isopropyl

alcohol dengan perbandingan 1 : 5 ratio. Isopropyl alcohol larut

dalam air, campuran keduanya disebut sbagai solven total.

Asumsikan lemak larut dalam solven campuran. Setelah mencapai

kesetimbangan, komposisi rafinat adalah 10% dari total lemak dan

solven. Tentukan kandungan lemak pada ekstrak dan solvent-free

solids.

2 5

Ground roasted coffee contains 5% soluble solids, 3% water, and 92% inert insoluble solids. In order to obtain an extract with high soluble solids content without having to concentrate it for spray drying, a counter-current extraction process is to be used to prepare this extract.

It is desired that the final extract contain 0.1 kg solubles/kg water and that the spent coffee grounds should have solubles not to exceed 0.005 kg/kg dry inert solids.

(a) Determine the water to coffee ratio to be used in the extraction.

(b) The coffee grounds carry 1 kg water/kg of solubles-free inert solids, and this quantity is constant with solute concentration in the extract. Calculate the number of extraction stages needed for this process.

Latihan soal

THANKS FOR YOUR ATTENTION

The best person is one give something useful always