SEPARASI

Pengertian Separasi dan Pemurnian

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.

Pemisahan dan pemurnian adalah proses pemisahan dua zat atau lebih yang saling bercampur serta untuk mendapatkan zat murni dari suatu zat yang telah tercemar atau tercampur. Campuran adalah setia contoh materi yang tidak murni, yaitu bukan sebuah unsur atau sebuah senyawa. Susunan suatu campuran tidak sama dengan sebuah zat, dapat bervariasi, campuran dapat berupa homogen dan heterogen (Ralph H Ptrucci-Seminar, 1996, Kimia Dasar Jilid 1).

Karena perbedaan keadaan agregasi (bentuk penampilan materi) sangat mempengaruhi metode pemisahan dan pemurnian yang diperlukan, maka diadakan pembedaan :

1.         Memisahkan Zat Padat Dari Suspensi.

Suspensi adalah sistem yang didalamnya mengandung partikel sangat kecil (padat), setengah padat, atau cairan tersebutr secara kurang lebih seragam dalam medium cair. Suatu suspensi dapat dipisahkan dengan penyaringan (filtrasi) dan sentrifugasi.

a.         Penyaringan (filtrasi).

Operasi ini adalah pemisahan endapan dari larutan induknya, sasarannya adalah agar endapan dan medium penyaring secara kuantitatif bebas dari larutan. Media yang digunakan untuk penyaring adalah kertas saring,  penyaring asbes murni atau platinum, lempeng berpori yang terbuat dari kaca bertahanan misalnya pyrex dari silika atau porselin.

b.        Sentrifugasi (pemusingan).

Sentrifugasi dapat digunakan untuk memisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Sentrifugasi digunakan untuk memutar dengan cepat hingga gaya sentrifugal beberapa kali lebih besar daripada gorsa berat, digunakan untuk mengendapkan partikel tersuspensi.

2.      Memisahkan Zat Padat Dari Larutan.

Zat terlarut padat tidak dapat dipisahkan dari larutannya dengan penyaringan dan pemusingan (sentrifugasi). Zat padat terlarut dapat dipisahkan melalui penguapan atau kristalisasi.

a.         Penguapan.

Pada penguapan, larutan dipanaskan sehingga pelarutnya meninggalkan zat terlarut. Pemisahan terjadi karena zat terlarut mempunyai titik didih yang lebih tinggi daripada pelarutnya.

b.        Kristalisasi.

Kristalisasi adalah larutan pekat yang didinginkan sehingga zat terlarut mengkristal. Hal itu terjadi karena kelarutan berkurang ketika suhu diturunkan. Apabila larutan tidak cukup pekat, dapat dipekatkan lebih dahulu dengan jalan penguapan, kemudian dilanjutkan dengan pendinginan melalui kristalisasi diperoleh zat padat yang lebih murni karena komponen larutan yang lainnya yang kadarnya lebih kecil tidak ikut mengkristal.

Rekristalisasi merupakan Teknik pemisahan dengan rekristalisasi (pengkristalan kembali) berdasarkan perbedaan titik beku komponen. Perbedaan itu harus cukup besar, dan sebaiknya komponen yang akan dipisahkan berwujud padat dan yang lainnya cair pada suhu kamar. Contohnya garam dapat dipisahkan dari air karena garam berupa padatan. Air garam bila dipanaskan perlahan dalam bejana terbuka, maka air akan menguap sedikit demi sedikit. Pemanasan dihentikan saat larutan tepat jenuh. Jika dibiarkan akhirnya terbentuk kristal garam secara perlahan. Setelah pengkristalan sempurna garam dapat dipisahkan dengan penyaring. (Syukri S. 1991. Kimia Dasar 1)

3.      Memisahkan Campuran Zat Cair.

Zat cair dapat dipisahkan dari campurannya melalui distilasi. Campuran dua jenis cairan yang tidak saling melarutkan dapat dipisahkan dengan dekantasi dan corong pisah.

a.         Destilasi

Dasar pemisahan dengan destilasi adalah perbedaan titik didih dua cairan atau lebih. Jika canpuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap lebih dulu. Dengan mengatur suhu secara cermat kita dapat menguapkan dan kemudian mengembunkan komponen demi komponen secara bertahap. Pengembunan terjadi dengan mengalirkan uap ketabung pendingin. Contohnya memisahkan campuran air dan alkohol. Titik didih air dan alkohol masing-masing 100˚C dan 78˚C. Jika campuran dipanaskan (dalam labu destilasi) dan suhu diatur sekitar 78˚C, maka alkohol akan menguap sedikit demi sedikit. Uap itu mengembun dalam pendingin dan akhirnya didapatkan cairan alkohol murni. (Syukri S. 1999. Kimia Dasar 1)

b.        Dekantasi (pengendapan)

Dekantasi (pengendapan) merupakan proses pemisahan suatu zat dari campurannya dengan zat lain secara pengendapan didasarkan pada massa jenis yang lebih kecil akan berada pada lapisan bagian bawah atau mengendap, contohnya air dan pasir. selain itu zat terlarut (yang akan dipisahkan) diproses diubah menjadi bentuk yang tak larut, lalu dipisahkan dari larutan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kelarutan endapan:

1.      Suhu

2.      Ph

3.      Efek garam

4.      Kompleksasi

5.      Derajat supersaturasi

6.      Sifat pelarut.

Untuk pelarut-pelarut yang lebih ringan dari air, dapat digunakan corong pemisah yang dimodifikasi, yang dirancang untuk menyederhanakan penyingkiran fase yang lebih ringan. Setelah keadaan seimbang, lapisan yang lebih ringan (misalcter) dan lapisan air, didesak keatas dengan memasukkan merkurium melalui kran pada dasar bulatan corong, dengan bantuan sebuah bola pembantu pengatur permulaan merkurium.

 Penggolongan Separasi

Separasi atau pemisahan dapat dibagi menjadi dua yaitu separasi mekanis dan separasi kimia.

a.       Separasi Mekanis.

Separasi mekanis meliputi ukuran, bentuk, berat jenis, sifat listrik, sifat magnet. Contoh metode dari separasi mekanis ini adalah Sedimentasi, sentrifugasi, filtrasi.

b.      Separasi Kimia.

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.

Tahap-tahap Separasi

Tujuan dari tahapan ini adalah untuk menghilangkan (memisahkan) senyawa yang tidak dikehendaki semaksimal mungkin tanpa berpengaruh pada senyawa kandungan yang dikehendaki, sehingga diperoleh ekstrak yang lebih murni.

Proses-proses pada tahapan ini adalah 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.

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.

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.

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

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).

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.