EKSTRAKSI

Nur Istianah,ST,MT,M.Eng

27/03/2017

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 27/03/2017

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

27/03/2017

Multistage Cross-flow

Multistage Countercurrent

27/03/2017

5

Continuous Countercurrent Extractors

27/03/2017

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

27/03/2017

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

Biologi Kimiawi

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 Mekanis

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 Bakteri

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 =

Y1,V = 0

V1 = 100+100-133,3 =66,7 kg

L1 = 80+53.3=133,3 kg

X1 =

#Y1,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

Y1,V = 0 ->#solven = 55,56

L1 = 133,3 kg

Y1,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: V1 = V2 + L0 – L1

#Neraca massa minyak: X1x66,7 = 0 + 20 – X1x53.3

120 X1 = 20 X1 = 0,167

Minyak di V1 = 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

27/03/2017

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

27/03/2017

(a). Kurva

underflow

Persamaan kurva

(add tredline)

27/03/2017

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

Vn+1 Vn

Ln-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

Y = 0

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 L1 ke V2

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

extraction

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

CO2

ethano

l

31.1°C and

7.39 MPa

243°C and

6.38 MPa

Sering ditambahkan

pada CO2 untuk

mengubah polaritas

H2O

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

27/03/2017

2

0

Aplikasi

Pemurnian

minyak atsiri dan

bahan medis

Pembersihan

karang/fouling

pada alat-alat

industri

Food and

beverage

( kopi dan beer)

27/03/2017

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.

Latihan soal

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

27/03/2017

THANKS FOR YOUR ATTENTION

The best person is one give something useful always

27/03/2017