Teknik Penyaringan (Filtrasi) Dengan Tekanan

Oleh : Eksy Puji Rahayu/12906/09

1.    Pengertian penyaringan

Penyaringan adalah proses di mana partikel-partikel dipisahkan dari cairan dengan melewatkan cairan melalui bahan yang permeable. Medium saringan yang berpori adalah bahan permeable yang memisahkan partikel-pertikel dari cairan yang melaluinya, dan dikenal sebagai penyaring.

Peralatan penyaringan digolongkan berdasarkan tipe kekuatan penggerak (gravitasi, tekanan, sentrifugal, atau vakum), dengan metode pengerjaan (batch atau kontinu), dan hasil akhir yang diinginkan (filtrate dari zat padat cake). Penyaringan tekanan diinginkan untuk menangani kuantitas bahan yang besar dalam usaha mempercepat proses penyaringan.

2.    Pengertian Filtrasi

Filtrasi adalah suatu operasi atau proses dimana campuran heterogen antara fluida dan partikel-partikel padatan dipisahkan oleh media filter yang meloloskan fluida tetapi menahan partikel padatan.

Filtrasi adalah pemisahan koloid atau partikel padat dari fluida dengan menggunakan media penyaringan atau saringan. Air yang mengandung suatu padatan atau koloid dilewatkan pada media saring dengan ukuran pori-pori yang lebih kecil dari ukuran suatu padatan tersebut.

Penyaringan (filtrasi) adalah salah satu cara pemisahan zat baik berupa cairan maupun gas. Pemisahan zat padat dari campuran padat cair dilakukan dengan bantuan medium berpori yang disebut medium penyaring. Suspensi padat cair dipaksa melewati medium penyaring.Zat padat akan tertahan medium penyaring sedangkan cairan dapat melewatinya yang biasa disebut filtrat. Dalam beberapa penyaringan, padatan-saring yang terbentuk merupakan medium penyaring yang baik. Untuk memaksa cairan melewati medium diperlukan gaya pendorong dalam bentuk :

• gaya berat (gravity filtration)
• vakum (vacuum filtration)
• tekanan ( pressure filtration)
• gaya sentrifugal (centrifugal filtration)

Pemilihan filter ditentukan oleh :

1. Sifat campuran
2. Tingkat produksi besar atau kecil
3. Kondisi proses
4. Hasil yang diinginkan
5. Bahan konstruksi yang diperlukan

Penyaring Gravitasi

Gravitasi adalah sistem pengaliran air dari sumber ke tempat reservoir dengan cara memanfaatkan energi potensial gravitasi yang dimiliki air akibat perbedaan ketinggian lokasi sumber dengan lokasi reservoir.

Penyaring gravitasi umum dalam pengolahan air, di mana suatu penyaring pasir digunakan untuk menjernihkan air sebelum diionisasi dan destilasi. Medium penyaring dapat terdiri atas lapisan pasir atau cake bed, atau untuk tujuan-tujuan khusus, suatu komposisi yang mengandung asbes, serat-serat selulosa, arang aktif, tanah diatome, atau pembantu penyaring lain. Pemurnian air dalam skala kecil dapat menggunakan keramik berpori sebagai suatu medium penyaring dalam bentuk “lilin-lilin” berlubang. Cairan masuk dari sisi luar melalui keramik berpori ke dalam bagian lilin yang berlubang (kosong). Filter ini tersusun atas tangki-tangki yang bagian bawahnya berlubang-lubang dan diisi dengan pasir-pasir berpori dimana fluida mengalir secara laminar. Filter ini digunakan untuk proses fluida dengan kuantitas yang besar dan mengandung sedikit padatan. Contohnya : pada pemurnian air. Tangki biasanya terbuat dari kayu, bata atau logam tetapi untuk pengolahan air biasa digunakan beton. Saluran dibagian bawah yang berlubang mengarah pada filtrat, saluran itu dilengkapi dengan pintu atau keran agar memungkinkan backwashing dari dasar pasir untuk menghilangkan padatan-padatan yang terakumulasi. Bagian bawah yang berlubang tertutup oleh batuan atau kerikil setinggi 1 ft atau lebih untuk menahan pasir. Pasir yang biasa digunakan dalam pengolahan air sebagai media filter adalah pasir-pasir kuarsa dalam bentuk yang seragam. Kokas yang dihancurkan biasanya digunakan untuk menyaring asam sulfur. Batu kapur biasanya digunakan untuk membersihkan cairan organik baik dalam filtrasi maupun adsorbsi.

Hal yang harus diperhatikan dalam filter gravitasi, bongkahan-bongkahan kasar (batu atau kerikil) diletakkan bagian atas balok berpori (cake) untuk menahan materi-materi kecil yang ada di atasnya (pasir, dll). Materi yang berbeda ukurannya harus diletakkan dengan membentuk lapisan-lapisan sehingga dapat bercampur dan ukuran untuk setiap materi harusnya sama untuk menyediakan pori-pori dan kemampuan yang maksimal.

Dengan melihat persyaratan ruang, metode yang efisiensi dapat disediakan. Gravitasi nutzch adalah suatu tangki berdasarkan palsu atau bejana media penyaring. Porselen nutzch dapat digunakan untuk mengumpulkan kristal-kristal steril atau pengerjaan-pengerjaan di mana bubur tidak dapat bercampur dengan logam-logam. Gravitasi nutzch bukanlah penyaring gravitasi sebenarnya, karena sering kali dioprasikan (dijalankan) di bawah tekanan atau vakum.

Gambar 1. Penyaring Grafitasi

Filter cartridge gravitasi-aliran adalah filter yag digunakan untuk menghilangkan parasit yang terbawa air, dan kontaminan lain seperti klorin, timah, dan organik dari air. filtrasi cartridge termasuk filter cairan plastik berpori, yang memiliki diameter pori cukup besar untuk membiarkan air melewati laju aliran berdasarkan gaya gravitasi, sedangkan matriks menciptakan jalan berliku-liku yang perangkap parasit dan mikroorganisme lainnya yang biasanya ukurannya berkisar 3-9 mikron. Untuk meningkatkan kinerja filter dapat mencakup karbon interstisial dan aditif lainnya. Filter dapat dibentuk menjadi filter yang permukaannya lebih besar dengan ketebalan dinding optimal untuk menyediakan kapasitas filter dan laju aliran air yang menguntungkan.

Polyethylene Ultra High Molecular Weight (UHMW) polimer sebagai bahan dasar untuk menghilangkan parasit yang ditularkan air, ukuran pori pori rata-rata 10 sampai 20 mikron. Polyethylene Berat Ultra High Molecular dipilih karena karakteristik yang spesifik, dengan kontrol yang lebih besar dalam mencapai diameter pori tertentu. Beberapa plastik berpori terbuat dari campuran polimer yang berbeda, beberapa di antaranya bertindak sebagai pengikat

Lebih tinggi jumlah bahan yang digunakan maka semakin besar margin untuk kesalahan dari satu batch ke proses yang berikutnya. UHMW mempuyai kualitas bahan yang mampu untuk disinter dengan media lain tanpa perlu pengikat. Ketika dipanaskan memiliki karakteristik mempertahankan bentuknya. Kualitas (tackiness) memungkinkan lingkup powered UHMW untuk membentuk sebuah matriks padat namun berpori. Diduga akan lebih memberikan diameter pori konsisten ketika dicampur dengan karbon aktif bertenaga atau media pengolahan air lainnya.

Penyaring Vakum

Filtrasi vakum adalah teknik untuk memisahkan produk yang solid dari campuran reaksi pelarut atau cair. Campuran padat dan cair dituangkan melalui kertas filter dalam corong Buchner. Padat yang terperangkap oleh filter dan cairan tersebut ditarik melalui corong ke dalam labu di bawah ini, dengan ruang hampa.

Proses pemisahan dengan teknik ini sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan dengan cairannya. Penyaring vakum dipakai untuk suatu ukuran besar, jarang digunakan untuk pengumpulan endapan-endapan Kristal atau penyaring steril. Penyaring vakum kontinu dapat menangani beban kotoran yang tinggi dan pada suatu basis volume, dalam hal biaya cairan yang disaring per galon murah. Dalam mengerjakan system penyaring drum kontinu, vakum dipakai untuk drum (tong) tersebut, dan cairan mengalir melalui lajur kontinu. Zat padat dikumpulkan pada akhir lajur tersebut. Perhatikan Gambar 2, pada halaman berikut.

Gambar 2. Pemisahan dengan cara meningkatkan tekanan

Penyaring Tekanan

Tekanan penyaring kerangka dan penyaring lempeng merupakan yang paling sederhana dari semua penyaring tekanan, dan paling banyak digunakan. Filter ini terdiri dari seperangkat lempengan yang dirancang untuk member sederetan kompartemen untuk pengumpulan zat padat. Lempengan tersebut ditutup  dengan medium filter seperti kanvas. Slurry  umpan masuk ke dalam masing-masing  lempengan dan medium filternya dengan tekanan, cairannya lewat melalui kanvas dan  keluar melalui pipa keluaran dan meninggalkan zat padat basah di antara lempengan tersebut. Lempengan  press  yang digunakan ada yang berbentuk bujur sangkar atau  lingkaran, ada yang terletak vertikal dan horisontal. Tetapi umumnya lempengan untuk zat padat itu dirancang dengan membuat tekukan pada permukaan lempeng, atau dalam  bentuk  plate-and-frame.  

Pada desain  plate and fram  ini, lempengan berbentuk bujur  sangkar dengan panjang sisi 6-28 in dan disusun silih berganti dengan bingkai terbuka.  Lempengan tersebut tebalnya berkisar 0,25 sampai 2 in, sedangkan bingkainya setebal  0,25 sampai 8 inci. Lempengan dan bingkai itu didudukkan secara vertikal pada rak logam dengan medium filter dipasang menutupi setiap bingkai dan dirapatkan dengan  bantuan sekrup dan rem hidraulik. Bubur umpan masuk pada satu ujung rakitan lempeng dan bingkai tersebut. Slurry  mengalir melalui saluran yang terpasang memanjang pada salah satu sudut rakitan dari sudut tersebut melalui saluran tambahan mengalir ke dalam masing-masing bingkai. Di sini zat padat itu diendapkan di atas permukaan pelat. Cairan mengalir menembus kain filter, melalui alur atau gelombang pada permukaan lempeng, sampai keluar press filter tersebut.

Sesudah filter tersebut dirakit, slurry  dimasukkan dari pompa atau tangki pendorong pada tekanan 3 sampai 10 atm. Filtrasi lalu diteruskan sampai tidak ada lagi zat cair yang keluar dan tekanan filtrasi naik secara signifikan. Hal ini terjadi bila bingkai  sudah penuh dengan zat padat sehinggga slury tidak dapat masuk lagi. Filter itu disebut  jammed.  Setelah itu, cairan pencuci dapat dialirkan untuk membersihkan zat padat dari bahan-bahan pengotor yang dapat larut. Cake tersebut kemudian ditutup dengan uap atau udara untuk membuang sisa zat cair tersebut sebanyak-banyaknya. Filter itu lalu dibongkar,  cake  padatnya dikeluarkan dari medium filter sehingga jatuh ke konveyor menuju tempat penyimpanan. Pada kebanyakan press filter, operasi tersebut berlangsung secara otomatis. Sampai cake  bersih, proses pencucian memakan waktu beberapa jam karena cairan pencuci cenderung mengikuti jalur termudah dan melangkahi bagian-bagian cake yang terjejal rapat. Jika cake tidak terlalu rapat, sebagian besar cairan pencuci tidak efektif membersihkan cake. Jika diinginkan pencucian sampai benar-benar bersih, biasanya dibuat sluury lagi dengan cake yang belum tercuci sempurna. Pencucian lebih lanjut dapat menggunakan zat cair pencuci dalam kuantitas besar dan menyaringnya kembali dengan shell-and-leaf filter sehingga memungkinkan pencucian yang lebih efektif dari pada plate and frame filter. 

G 3. Press Penyaring Kerangka dan Lempengan

Penyaring Sentrifugal

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.

Peralatan sentrifugasi terdiri dari :

a. Pengendapan sentrifugal/centrifugal settling

• Tubular            : pemisahan liquid-liquid emulsion
• Disk bowl        : pemisahan liquid-liquid

b. Filtrasi sentrifugal

Gaya sentrifugal digunakan untuk mendapatkan perbedaan tekanan sehingga slurry dalam filter akan mengalir ke penyaring. 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.

Pemisahan padatan dari air dengan menggunakan pengendapan sentrifuga prinsipnya sama dengan proses pengendapan secara gravitasi, bedanya pengendapan ini menghasilkan gaya dorong yang lebih besar yang disebabkan oleh putaran air. Dengan memutar air, kecepatan pengendapan dapat meningkat jika dibandingkan dengan pengendapan secara gravitasi pada umumnya. Pengendapan sentrifuga sudah banyak digunakan untuk pemisahan partikel dan cairan atau air dalam proses  pengolahan mineral seperti pada proses pengeringan materi dengan ukuran partikel yang berbeda, penyisihan partikel yang sangat kecil dalam pencucian, atau dalam menyisihkan kontaminan yang terlarut dalam larutan.

Namun, penggunaan pengendapan sentrifuga untuk penyisihan partikel atau senyawa lain di dalam proses pengolahan air masih jarang dilakukan dikarenakan tingginya biaya operasional yang dibutuhkan. Maka dari itu, pengembangan pengendapan dengan memanfaatkan gaya senrifuga diarahkan pada pengendapan dengan memanfaatkan aliran air melalui dinding pengendap seperti prinsip kerja hydrocyclone.

Gambar 4. Penyaring Sentrifugal

 3.Kesimpulan

Pembagian medium yang dipengaruhi oleh gaya dorong ada 4, diantaranya yaitu gaya berat (gravity filtration), vakum (vacuum filtration), tekanan ( pressure filtration), gaya sentrifugal (centrifugal filtration). Penyaringan dengan gaya dorong ini untuk menangani kuantitas bahan yang besar dalam usaha mempercepat proses penyaringan.

Peralatan filtrasi harus dirawat secara kontinu agar umur pakai peralatan menjadi lebih panjang. Langkah-langkah perawatan sebagai berikut :

• Media penyaring dibersihkan dengan diblower menggunakan udara sehingga partikel-partikel yang ada di pori-pori penyaring tidak menempel lagi.
• Kantong penyaring untuk pembersih gas juga dibersihkan adri media padatan atau partikel.
• Penyaring bercangkang dan berdaun juga dibersihkan dari debu dan karat sehingga media penyaringan tersebut akan bekerja secara optimum.

·        Filtrasi banyak dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen dan pengotor pada air suntik injeksi dan obat‐obat injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk obat yang berkualitas dan sesuia syarat yang ditentukan.

·        Dalam era globlalisasi sekarang ini, industri farmasi dituntut untuk dapat bersaing dengan industri farmasi baik dalam maupun luar negeri untuk menciptakan obat yang bermutu bagi masyarakat,karena itu diperlukan pedoman bagi industri farmasi untuk dapat menghasilkan produk yang bermutu yaitu dengan CPOB (Cara Pembuatan Obat yang Baik).

·         Cara Pembuatan Obat Yang Baik (CPOB) menyangkut seluruh aspek produksi dan pengendalian mutu, bertujuan untuk menjamin mutu obat yang baik dan memenuhi criteria yang telah ditentukan. Misalnya untuk sediaan tertentu seperti obat tetes mata harus memenuhi syarat bebas dari partikel asing karena dapat mengiritasi mata, karena itu pembuatannya mutlak membutuhkan proses penyaringan (filtrasi).

·         Selain itu dalam teknologi farmasi penyaringan (filtrasi) juga banyak dimanfaatkan untuk membersihkan air dari sampah pada pengolahan air, menjernihkan preparat kimia di laboratorium, menghilangkan pirogen (pengotor) pada air suntik injeksi dan obat‐obat injeksi, dan membersihkan sirup dari kotoran yang ada pada gula dan untuk memurnikan bahan-bahan obat dari partikel dan bahan yang tidak diinginkan sehingga dapat menjamin hasil akhir dari suatu produk obat yang berkualitas dan sesuia syarat yang ditentukan.

4.DAFTAR PUSTAKA

http://www.freepatentsonline.com/6524477.html

http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/21/teknik-penyaringan-filtrasi-dengan-tekanan/

http://ikma10fkmua.files.wordpress.com/2012/11/isi-makalah-1.docx