Filtrasi adalah 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 filtrasi yang sederhana adalah proses
penyaringan dengan media filter kertas saring . Kertas saring kita potong
melingkar jika masih bentuk lembaran empat persegi panjang atau kubus, jika
telah berbentuk lingkaran lipat dua, sebanyak tiga atau empat kali. Selanjutnya
buka dan letakkan dalam corong pisah sehingga tepat melekat dengan corong
pisah. Tuangkan campuran heterogen yang akan dipisahkan, sedikit demi sedikit,
kira-kira banyaknya campuran tersebut adalah sepertiga dari tinggi kertas.
Lakukan berulang-ulang, sehingga kita dapat memisahkan partikel padat dengan
cairannya. Hasil filtrasi adalah zat padat yang disebut residu dan zat cairnya
disebut dengan filtrat.
Proses filtrasi dilakukan dengan dua
cara, yang pertama dilakukan dengan tanpa tekanan atau hanya dilakukan
menggunakan corong dan kertas saring saja dimana cairan mengalir karena adanya
gaya grafitasi. Pemisahan ini sangat cocok untuk campuran heterogen dimana
jumlah cairannya lebih besar dibandingkan partikel zat padatnya. Yang kedua
adalah filtrasi (penyaringan) dengan menggunakan tekanan atau dengan cara
divakumkan (disedot dengan pompa vakum). Proses pemisahan dengan teknik ini
sangat tepat dilakukan, jika jumlah partikel padatnya lebih besar dibandingkan
dengan cairannya.
Gambar 1. Pemisahan dengan
kertas saring tanpa tekanan (adanya grafitasi)
Di bawah ini adalah video filtrasi :
Gambar 2. Filtrasi dengan tekanan
(divakumkan menggunakan pompa)
Di bawah ini video proses vacum filtration :
Berdasarkan gaya pendorong aliran,
penyaringan diklasifikasikan menjadi Penyaring gaya berat (gravity filters),
Penyaring tekanan (Pressure filters), Penyaring vakum (Vacuum filters),
Penyaring sentrifugal (Centrifugal filters). Berdasarkan operasinya dibagi
atas Cara batch (bertahap ) dan Cara continue (berkesinambungan).
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.
Filtrasi
skala laboratorium digunakan untuk memisahkan campuran heterogen zat
padat yang tidak larut dalam cairan. Penyaringan menggunakan corong gelas dan
kertas saring dan hasil saringan disebut filtrat.
Gambar 3. Filtrasi skala laboratorium
Gambar 4. Filtrasi skala industri
Pemeriksaan
Filtrasi skala pilot plan/industri sebelum pengoperasian
Sebelum
peralatan filtrasi digunakan harus diperiksa dahulu supaya tidak terjadi
hal-hal yang tidak diinginkan pada waktu beroperasi, misalnya penyaring tidak
berfungsi secara optimum. Fluida mengalir melalui media penyaring karena adanya
perbedaan tekanan yang melalui media tersebut.
Pemeriksaan
penyaring dilakukan agar dapat beroperasi pada:
·
Tekanan di atas atmosfer pada bagian
atas media penyaring,
·
Tekanan operasi pada bagian atas media
penyaring,
·
Dan vakum pada bagian bawah.
Tekanan
di atas atmosfer dapat dilaksanakan dengan gaya gravitasi pada cairan dalam
suatu kolom, dengan menggunakan pompa atau blower, atau dengan gaya
sentrifugal. Dalam suatu penyaring gravitasi media penyaring bisa jadi tidak
lebih baik dari pada saringan (screen) kasar atau dengan unggun partikel
kasar seperti pasir. Penyaring gravitasi dibatasi penggunaannya dalam industri
untuk suatu aliran cairan kristal kasar, penjernihan air minum, dan pengolahan
limbah cair.
Kebanyakan
penyaring industri adalah penyaring tekan, penyaring vakum, atau pemisah
sentrifugal. Penyaring tersebut beroperasi secara kontinyu atau diskontinyu,
tergantung apakah buangan dari padatan tersaring tunak (steady) atau
sebentar-sebentar. Sebagian besar siklus operasi dari penyaring diskontinyu,
aliran fluida melalui peralatan secara kontinu, tetapi harus dihentikan secara periodik
untuk membuang padatan terakumulasi. Dalam saringan kontinyu buangan padat atau
fluida tidak dihentikan selama peralatan beroperasi.
Penyaring
dibagi ke dalam tiga golongan utama, yaitu penyaring kue (cake), penyaring
penjernihan (clarifying), dan penyaring aliran silang (crossflow). Penyaring
kue memisahkan padatan dengan jumlah relatif besar sebagai suatu kue kristal
atau lumpur. Seringkali penyaring ini dilengkapi peralatan untuk membersihkan
kue dan untuk membersihkan cairan dari padatan sebelum dibuang. Penyaring
penjernihan membersihkan sejumlah kecil padatan dari suatu gas atau percikan
cairan jernih semisal minuman. Partikel padat terperangkap di dalam medium
penyaring atau di atas permukaan luarnya. Penyaring penjernihan berbeda dengan
saringan biasa, yaitu memiliki diameter pori medium penyaring lebih besar dari
partikel yang akan disingkirkan. Di dalam penyaring aliran silang, umpan
suspensi mengalir dengan tekanan tertentu di atas medium penyaring. Lapisan
tipis dari padatan dapat terbentuk di atas medium permukaan, tetapi kecepatan
cairan yang tinggi mencegah terbentuknya lapisan. Medium penyaring adalah
membran keramik, logam, atau polimer dengan pori yang cukup kecil untuk menahan
sebagian besar partikel tersuspensi. Sebagian cairan mengalir melalui medium
sebagai filtrat yang jernih, meninggalkan suspensi pekatnya. Pembahasan
selanjutnya, suatu penyaring ultra, unit aliran silang berisi membran dengan
pori yang sangat kecil, digunakan untuk memisahkan dan memekatkan partikel
koloid dan molekul besar.
Merawat
Peralatan Filtrasi
Peralatan
filtrasi harus dirawat secara kontinyu 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 dari media padatan atau partikel.
- · Penyaring bercangkang dan berdaun juga dibersihkan dari debu dan karat sehingga media penyaringan tersebut akan bekerja secara optimum.
FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
PROSES FILTRASI
Dalam proses filtrasi terjadi reaksi kimia dan
fisika, sehingga banyak faktor–faktor yang
saling berkaitan yang akan mempengaruhi pula kualitas air hasil filtrasi,
efisiensinya, dan sebagainya. Faktor–faktor tersebut adalah debit filtrasi,
kedalaman media, ukuran dan material, konsentrasi kekeruhan, tinggi muka air,
kehilangan tekanan, dan temperatur.
Debit yang
terlalu besar akan menyebabkan tidak berfungsinya filter secara efisien. Sehingga
proses filtrasi tidak dapat terjadi dengan sempurna, akibat adanya aliran air
yang terlalu cepat dalam melewati rongga diantara butiran media pasir. Hal ini
menyebabkan berkurangnya waktu kontak antara permukaan butiran media penyaring
dengan air yang akan disaring. Kecepatan aliran yang terlalu tinggi saat
melewati rongga antar butiran menyebabkan partikel–partikel yang terlalu halus
yang tersaring akan lolos.
Konsentrasi
kekeruhan sangat mempengaruhi efisiensi dari filtrasi. Konsentrasi kekeruhan
air baku yang sangat tinggi akan menyebabkan tersumbatnya lubang pori dari
media atau akan terjadi clogging. Sehingga dalam melakukan filtrasi sering
dibatasi seberapa besar konsentrasi kekeruhan dari air baku (konsentrasi air
influen) yang boleh masuk. Jika konsentrasi kekeruhan yang terlalu tinggi,
harus dilakukan pengolahan terlebih dahulu, seperti misalnya dilakukan proses
koagulasi – flokulasi dan sedimentasi.
3. Temperatur
Adanya
perubahan suhu atau temperatur dari air yang akan difiltrasi, menyebabkan massa
jenis (density), viskositas absolut, dan viskositas kinematis dari air akan
mengalami perubahan. Selain itu juga akan mempengaruhi daya tarik menarik
diantara partikel halus penyebab kekeruhan, sehingga terjadi perbedaan dalam
ukuan besar partikel yang akan disaring. Akibat ini juga akan mempengaruhi daya
adsorpsi. Akibat dari keduanya ini, akan mempengaruhi terhadap efisiensi daya
saring filter.
Pemilihan
media dan ukuran merupakan keputusan penting dalam perencanaan bangunan filter.
Tebal tipisnya media akan menentukan lamanya pengaliran dan daya saring. Media
yang terlalu tebal biasanya mempunyai daya saring yang sangat tinggi, tetapi
membutuhkan waktu pengaliran yang lama. Lagi pula ditinjau daris segi
biaya, media yang terlalu tebal tidaklah menguntungkan dari segi ekonomis.
Sebaliknya media yang terlalu tipis selain memiliki waktu pengaliran yang
pendek, kemungkinan juga memiliki daya saring yang rendah. Demikian pula dengan
ukuran besar kecilnya diameter butiran media filtrasi berpengaruh pada
porositas, laju filtrasi, dan juga kemampuan daya saring, baik itu
komposisisnya, proporsinya, maupun bentuk susunan dari diameter butiran
media. Keadaan media yang terlalu kasar atau terlalu halus akan
menimbulkan variasi dalam ukuran rongga antar butir. Ukuran pori sendiri menentukan
besarnya tingkat porositas dan kemampuan menyaring partikel halus yang terdapat
dalam air baku. Lubang pori yang terlalu besar akan meningkatkan rate dari
filtrasi dan juga akan menyebabkan lolosnya partikel halus yang akan disaring.
Sebaliknya lubang pori yang terlalu halus akan meningkatkan kemampuan menyaring
partikel dan juga dapat menyebabkan clogging (penyumbatan lubang pori oleh
partikel halus yang tertahan) terlalu cepat.
Keadaan
tinggi muka air di atas media berpengaruh terhadap besarnya debit atau laju
filtrasi dalam media. Tersedianya muka air yang cukup tinggi diatas media akan
meningkatkan daya tekan air untuk masuk kedalam pori. Dengan muka air yang
tinggi akan meningkatkan laju filtrasi (bila filter dalam keadaan bersih). Muka air
diatas media akan naik bila lubang pori tersumbat (terjadi clogging) terjadi
pada saat filter kotor. Untuk melewati lubang pori, dibutuhkan aliran yang memiliki
tekanan yang cukup. Besarnya tekanan air yang ada diatas media dengan yang ada
didasar media akan berbeda di saat proses filtrasi berlangsung. Perbedaan inilah
yang sering disebut dengan kehilangan tekanan (headloss). Kehilangan tekanan
akan meningkat atau bertambah besar pada saat filter semakin kotor atau telah
dioperasikan selama beberapa waktu. Friksi akan semakin besar bila kehilangan
tekanan bertambah besar, hal ini dapat diakibatkan karena semakin kecilnya
lubang pori (tersumbat) sehingga terjadi clogging.
Contoh Penerapan Proses Fitrasi di
Industri Pembuatan Ekstrak Oleoresin
Oleoresin merupakan
campuran senyawa minyak atsiri dan resin yang diperoleh dengan cara ekstraksi.
Dalam perdagangan, sudah banyak oleoresin yang dipasarkan seperti oleoresin
jahe (ginger), cabe (capsicum), lada hitam (black pepper), kayu manis (cinnamon
bark), bunga cengkeh (clove bud oleoresin), pala (nutmeg oleoresin), paprika
oleoresin, dan masih banyak lagi yang lain. Umumnya oleoresin ini bisa
berbentuk cair, pasta ataupun padatan tergantung dari komponen senyawa yang
terkandung. Sedang fungsi oleoresin adalah sebagai bahan baku flavor,
disamping sebagai bahan pengawet alami. Di dunia industri, oleoresin digunakan
sebagai bahan baku obat, kosmetik, parfum, pengalengan daging, fresh drink dan
masih banyak lagi, hingga industri bakery maupun kembang gulapun juga
membutuhkan oleoresin.
Kebutuhan bahan alami oleoresin saat
ini meningkat tajam. Untuk keperluan ekspor saja, Indonesia belum mampu
memenuhi permintaan pasar padahal bahan baku rempah di Indonesia sangat
melimpah. Banyak tanaman rempah sebagai bahan baku oleoresin hanya bisa tumbuh
di daerah tropis seperti Indonesia. Sementara pasar/buyer oleoresin seperti
daratan Eropa, Amerika termasuk Timur Tengah tidak bisa menanam sendiri bahan
rempah yang sangat banyak ragamnya. Ujung-ujungnya mereka akan tetap selalu
mengimpor produk rempah sebagai kekayaan hayati Indonesia. Terlebih lagi Eropa
sudah mengaklamasikan “Back to Nature” untuk masyarakatnya. Masyarakat maju seperti
di Eropa memang sudah mulai meninggalkan produk sintetis untuk beralih ke
produk alami yang mempunyai efek samping sangat-sangat rendah dibanding produk
sintetik.
Industri oleoresin di Indonesia
sangat terbatas jumlahnya, sampai-sampai perusahaan pengguna oleoresin di harus
import oleoresin dari negara lain. Ini artinya peluang bisnis memproduk
oleoresin sangat lebar, terlebih lagi bahan baku rempah juga tersedia melimpah.
Inilah kesempatan emas orang Indonesia untuk meraih sukses dengan memproduksi
oleoresin yang jauh lebih profit dibanding menjual bahan mentah rempah ke luar
negeri.
Proses Ekstraksi
Bahan baku bersih yang telah
disortasi dikecilan ukuran ukurannya dengan cara menggiling menggunakan mesin
grinding, baru pengayakan pada mesh tertentu. Untuk mendapat hasil
berkualitas, gunakan mesin penggiling rempah yang inert yaitu berbahan
stainless steel.
Gambar 5. Alat Grinding
|
Gambar 6.
Alat Perkolator
|
|
|
Tahap selanjutnya serbuk bahan baku
diekstraksi dengan pelarut organik. Ada beberapa pelarut yang biasa dipakai
seperti etanol, metilen chloride, aceton, hexan, dll. Pemilihan solven organik
ini disesuaikan dengan jenis rempah yang diekstraksi agar mendapat hasil yang
optimum dan spesifikasi produk oleoresin sesuai standar yang telah ditentukan.
Selain pemilihan pelarut, pemilihan metode ekstraksi juga berpengaruh terhadap
produk. Metode ekstraksi skala industri bisa dengan ekstrak maserasi satu tahap
dan multi tahap atau menggunakan metode perkolasi dengan alat perkolator untuk mendapatkan proses penyarian yang sempurna.
|
Gambar 7.
Alat Vacuum Filter
|
Selanjutnya dilakukan filtrasi untuk
memisahkan residu dan filtrat menggunakan alat filtrasi. Untuk mempercepat
proses filtrasi, gunakan alat filtrasi sistem vakum (proses filtrasi
dalam keadaan vakum/dengan menggunakan pompa). Penggunaan filter penyaring bisa
dipasang berapa mikron yang akan dipakai, menyesuaikan bahan baku yang
diekstraksi. Kemudian filtrat yang diperoleh selanjutnya dievaporasi atau
diuapkan dengan evaporator recycling solvent agar diperoleh oleoresin murni.
Penjelasan tentang alat filtrasi
sistem vakum yaitu pada awalnya suspensi mengalir melalui medium filter,
filtrat yang dihasilkan mempunyai laju alir besar tetapi kualitas filtrat tidak
begitu jernih. Seiring dengan terbentuknya padatan tertahan maka laju filtrat
makin menurun tetapi kualitas filtrat semakin jernih, hal itu disebabkan cake
padatan tertahan yang terbentuk berfungsi juga sebagai penyaring. Lapisan
padatan tertahan yang terbentuk akan semakin tebal mengakibatkan laju filtrat
makin kecil, oleh karena itu pada ketebalan tertentu harus dilakukan proses
pengambilan padatan tersebut.
Agar suspensi bisa mengalir melalui
medium filter maka dibutuhkan perbedaan tekanan yang signifikan. Ada dua cara
yang dapat dilakukan : pertama suspensi dipompa (tekanan fluida sebelum medium
filter lebih tinggi) atau cara kedua ruang filtratnya divakumkan sehingga
suspensi tertarik menuju ruang filtrat melalui medium filter. Alat Filter
Testing Unit adalah peralatan filtrasi yang menggunakan metode kedua. Metode
ini mirip penyaringan dengan corong buchner yang dihubungkan dengan waterjet
untuk pemvakuman.
|
Gambar.
Alat Evaporator Oleoresin
|
Penggunaan alat evaporator recycling solvent ini dimaksudkan agar pelarut tertampung dalam container dan bisa digunakan
lagi untuk ekstraksi sehingga mendapat efisien cost produksi.
Hasil oleoresin murni selanjutnya
diuji kualitas dengan parameter yang telah ditentukan tergantung bahan uji yang
diekstraksi. Sebagai contoh, oleoresin capsicum ditest dengan parameter tingkat
kepedasan, kekentalan, sisa pelarut dan microbiological testing seperti total
plate count, total yeast and mould dan E.coli salmonella.
Daftar Pustaka
Setyowati Rahayu, Suparni dan Sari
Purnavita. 2008. Kimia Industri untuk SMK.
Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry/2231949-faktor-faktor-yang-mempengaruhi-proses/ diakses pada tanggal 11 februari 2013 jam 20:58
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/pemisahan-kimia-dan-analisis/filtrasi-2/ diakses pada tanggal 11 februari 2013 jam 21:22
http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/24/filtrasi-dan-aplikasinya-dalam-industri/ diakses pada tanggal 12 februari 2013 jam 18:37
http://lansida.blogspot.com/2012/07/proses-ekstraksi-oleoresin.html diakses pada tanggal 12 februari 2013 jam 19:09
possed by : Niken Sri S / XIII KI /
12912
