KONSEP LEACHING ATAU EKSTRAKSI CAIR-CAIR

KONSEP LEACHING ATAU EKSTRAKSI CAIR-CAIR

1.                  PENGERTIAN EKSTRAKSI

Proses ekstraksi (Pemisahan) itu sendiri dibagi menjadi bermacam-macam menurut asal dan bahan yang akan dipisah. Secara garis besar, ada dua macam pemisahan.

1.         Ekstraksi padat-cair (leaching) adalah proses pemisahan cairan dari padatan dengan menggunakan cairan sebagai bahan pelarutnya.

2.         Ekstraksi cair-cair adalah proses pemisahan cairan dari suatu larutan dengan menggunakan cairan sebagai bahan pelarutnya.

2.         TAHAP-TAHAP EKSTRAKSI

1.         Mencampur bahan ekstraksi dengan pelarut dan membiarkannya saling berkontak. Dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antarmuka bahan ekstraksi dan pelarut. Dengan demikian terjadi ekstraksi yang sebenarnya, yaitu pelarutan ekstraksi.

2.         Memisahkan larutan ekstrak dari rafinat, kebanyakan dengan cara penjernihan atau filtrasi.

3.         Mengisolasi ekstrak dari larutan dan mendapatkan kembali pelarut, umumnya dilakukan dengan menguapkan pelarut. Dalam hal-hal tertentu, larutan ekstrak dapat langsung diolah lebih lanjut atau dioalh setelah dipekatkan.

3.         FAKTOR- FAKTOR YANG HARUS DIPERHATIKAN

            Ada pula faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam ekstraksi adalah sebagai berikut:

1.         Ukuran partikel

Ukuran partikel mempengaruhi laju ekstraksi dalam beberapa hal. Semakin kecil ukurannya, semakin besar luas permukaan antara padat dan cair; sehingga laju perpindahannya menjadi semakin besar. Dengan kata lain, jarak untuk berdifusi yang dialami oleh zat terlarut dalam padatan adalah kecil.

2.         Zat pelarut

Larutan yang akan dipakai sebagai zat pelarut seharusnya merupakan pelarut pilihan yang terbaik dan viskositasnya harus cukup rendah agar dapat dapat bersikulasi dengan mudah. Biasanya, zat pelarut murni akan diapaki pada awalnya, tetapi setelah proses ekstraksi berakhir, konsentrasi zat terlarut akan naik dan laju ekstraksinya turun, pertama karena gradien konsentrasi akan berkurang dan kedua zat terlarutnya menjadi lebih kental.

3.         Temperatur

Dalam banyak hal, kelarutan zat terlarut (pada partikel yang diekstraksi) di dalam pelarut akan naik bersamaan dengan kenaikan temperatur untuk memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi.

4.         Pengadukan Fluida

Pengadukan pada zat pelarut adalah penting karena akan menaikkan proses difusi, sehingga menaikkan perpindahan material dari permukaan partikel ke zat pelarut.

Pemilihan juga diperlukan tahap-tahap lainnya. pada ektraksi padat-cair misalnya, dapat dilakukan pra-pengolahan (pengecilan) bahan ekstraksi atau pengolahan lanjut dari rafinat (dengan tujuan mendapatkan kembali sisa-sisa pelarut).
Video alat-alat kimia dapat di lihat di link berikut : https://www.youtube.com/watch?v=vhOpIrUjdw0

Pemilihan pelarut pada umumnya dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut ini :

1.      Selektivitas

Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Dalam praktek, terutama pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering juga bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam hal itu larutan ekstrak tercemar yang diperoleh harus dibersihkan, yaitu misalnya di ekstraksi lagi dengan menggunakan pelarut kedua.

2.      Kelarutan

Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit).

3.      Kemampuan tidak saling bercampur

Pada ekstraksi cair-cair pelarut tidak boleh (atau hanya secara terbatas) larut dalam bahan ekstraksi.

4.      Kerapatan

Terutama pada ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaaan kerapatan yaitu besar amtara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fasa dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila beda kerapatan kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan menggunakan gaya sentrifugal (misalnya dalam ekstraktor sentrifugal).

5.      Reaktifitas

Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen bahan ekstraksi. Sebaliknya dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia (misalnya pembentukan garam) untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi. Seringkali ekstraksi juga disertai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini bahan yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan.

6.      Titik didih

Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, destilasi atau rektifikasi, maka titik didih kedua bahan it tidak boleh terlalu dekat, dan keduanya tidak membentuk aseotrop. ditinjau dari segi ekonomi, akan menguntungkan jika pada proses ekstraksi titik didih pelarut tidak terlalu tinggi (seperti juga halnya dengan panas penguapan yang rendah).

4.         MACAM-MACAM EKSTRAKSI

            Ekstraksi dapat dibagi dua yaitu sebagai berikut:

a.                  Ekstraksi Padat-Cair (Leaching)

Leaching ialah ekstraksi padat-cair dengan perantara suatu zat pelarut. Proses ini dimaksudkan untuk mengeluarkan zat terlarut dari suatu padatan atau untuk memurnikan padatan dari cairan yang membuat padatan terkontaminasi, seperti pigmen. Metode yang digunakan untuk ekstraksi akan ditentukan oleh banyaknya zat yang larut, penyebarannya dalam padatan, sifat padatan dan besarnya partikel. Jika zat terlarut menyebar merata di dalam padatan, material yang dekat permukaan akan pertama kali larut terlebih dahulu.

Pelarut, kemudian akan menangkap bagian pada lapisan luar sebelum mencapai zat terlarut selanjutnya, dan proses akan menjadi lebih sulit dan laju ekstraksi menjadi turun. Biasanya proses leaching berlangsung dalam tiga tahap, yaitu: Pertama perubahan fase dari zat terlarut yang diambil pada saat zat pelarut meresap masuk. Kedua terjadi proses difusi pada cairan dari dalam partikel padat menuju keluar. Ketiga perpindahan zat terlarut dari padatan ke zat pelarut.

Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa komponen yang dapat larut dipisahkan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Proses ini digunakan secara teknis dalam skala besar terutama dibidang, industri bahan alami dan makanan, misalnya untuk memperoleh bahan-bahan aktif dari tumbuhan atau organ-organ binatang untuk keperluan farmasi, gula dari umbi, minyak dari biji-bijian, kopi dari biji kopi.

Alat-alat ekstraksi tak kontinu dan kontinu berikut ini biasanya merupakan bagian dari suatu instalasi lengkap, yang misalnya terdiri atas:

1.         Alat untuk pengolahan awal (pengecilan ukuran, pengeringan) bahan ekstraksi.

2.         Ekstraktor yang sebenarnyaperlengkapan untuk memisahkan (dengan penjernihan atau penyaringan) larutan ekstrak dari rafinat (seringkali menyatu dengan ekstraktor)

3.         Peralatan untuk mengisolasi ekstrak atau meningkatkan konsentrasi larutan ekstrak dan memperoleh kembali pelarut (dengan cara penguapan).

b.                  Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi cair-cair adalah proses pemindahan suatu komponen campuran cairan dari suatu larutan ke cairan yang lain (yaitu pelarutnya). Pada suatu campuran dua cairan yang saling larut, salah satu adalah sebagai zat terlarut (solute), dan yang lain adalah sebagai zat pembawanya (diluent).

Jika suatu campuran dimurnikan dengan bantuan cairan ketiga, yang disebut dengan zat pelarut (solvent) dan zat pelarutnya tidak mudah larut atau larut sebagian, maka akan terbentuk dua fase lapisan. Kejadian ini menunjukkan bahwa zat pelarut larut bagian dengan zat pembawa atau dengan kedua zat pembawa dan zat terlarutnya pada temperatur tersebut.

Lapisan yang kaya-zat pelarut disebut dengan fase ekstrak, dan lapisan yang lain disebut dengan fase rafinat. Setelah kondidi kesetimbangan dicapai, pada analisis akan didapatkan bahwa fase ekstrak terdiri dari zat pelarut yang jenuh dengan acuan terhadap kedua zat terlarut dan zat pembawanya, dan fase rafinat akan terdiri atas zat

Pada saat pencampuran terjadi perpindahan massa, yaitu ekstrak meninggalkan pelarut yang pertama (media pembawa) dan masuk ke dalam pelarut kedua (media ekstraksi). Sebagai syarat ekstraksi ini, bahan ekstraksi dan pelarut tidak saling melarut ( atau hanya dalam daerah yang sempit). Agar terjadi perpindahan massa yang baik –yang berarti performansi ekstraksi yang besar- haruslah diusahakan agar terjadi bidang kontak yang seluas mungkin di antara kedua cairan tersebut. Untuk itu salah satu cairan didistribusikan menjadi tetes-tetes kecil (misalnya dengan bantuan perkakas pengaduk). Tentu saja pendistribusian ini tidak boleh terlalu jauh, karena akan menyebabkan terbentuknya emulsi yang tidak dapat lagi atau sukar sekali dipisahkan.

Turbulensi pada saat mencampur tidak perlu terlalu besar. Yang penting perbedaan konsentrasi sebagai gaya penggerak pada bidang batas tetap ada. Hal ini berarti bahwa bahan yang telah terlarutkan sedapat mungkin segera disingkirkan dari bidang batas.

Pada saat pemisahan, cairan yang telah terdistribusi menjadi tetes-tetes harus menyatu kembali menjadi sebuah fasa homogen dan berdasarkan perbedaan kerapatan yang cukup besar dapat dipisahkan dari cairan yang lain. Kecepatan pembentukan fasa homogen ikut menentukan output sebuah ekstraktor cair-cair.

Kuantitas pemisahan persatuan waktu dalam hal ini semakin besar jika permukaan lapisan antar fasa didalam alat semakin luas. Sama halnya seperti pada ekstraksi padat-cair, alat ekstraksi tak kontinu dan kontinu yang akan dibahas berikut ini eringkali merupakan bagian dari suatu instalasi lengkap. Instalasi tersebut biasanya terdiri atas ekstraktor yang sebenarnya (dengan zone-zone pencampuran dan pemisahan) dan sebuah peralatan yang dihubungkan dibelakangnya (misalnya alat penguap, kolom rektifikasi) untuk mengisolasi ekstrak atau memekatkan larutan ekstrak dan mengambil kembali pelarut.

Ekstraksi jika dibandingkan dengan distilasi mempunyai banyak keuntungan mengingat:

1.         Distilasi membutuhkan panas yang besar, misalnya pada larutan dengan relative volatility sangat dekat.

2.         Pemisahan pada proses distilasi akan mengalami kesulitan untuk komponen-komponen azeotrop.

3.         Komponen-komponen di dalam larutan dapat rusak dalam proses pemanasan.

4.         Jika komponen yamg akan dipisahkan mempunyai perbedaan sifat fisika yang kecil

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa ektraksi dpakai jika proses distilasi dianggap kurang praktis atau terlalu mahal biaya operasionalnya, atau jika distilasi tidak mampu untuk memisahkannya. Ekstraksi akan lebih praktis dibanding distilasi jika relative volatility (kemampuan mudah berubahnya cairan ke bentuk gas) kedua komponen sangat dekat yaitu antara 1,0 dan 1,2, selain itu, ekstraksi cair-cair mungkin lebih ekonomis daripada distilasi atau steam stripping pada pengolahan limbah cair, jika relative volatility dari larutan terhadap air kurang dari 4.

Pada kasus lain, komponen-komponen yang akan dipisahkan mungkin sangat sensitif terhadap panas, seperti antibiotik, atau relative non-volatile, seperti garam-garam mineral, dan ekstraksi cair-cair akan memberikan biaya operasional yang minim untuk pemisahan. Bagaimanapun juga penggunaan distilasi harus dievaluasi secara lebih teliti sebelum memastikan untuk menggunakan ekstraksi cair-cair.

Proses ektraksi biasanya menyangkut: ekstraksi cair-cair, mendapatkan pelarut kembali dan raffinate desollventizing (penghilangan/pengambilan pelarut pada rafinat). Sebuah contoh proses ekstraksi cair-cair dengan biaya yang ekonomis adalah mendapatkan asam asetat dari air dengan menggunakan etil eter atau etil asetat. Pelarut didapatkan kembali dengan distilasi dan rafinat dimurnikan dari pelarutnya dengan distilasi uap. Dalam beberapa hal pelarut yang dipakai mempunyai titi didih yang lebih tinggi daripada larutan.

  Ekstraksi cair-cair (liquid extraction, solvent extraction): yaitu pemisahan solute dari cairan pembawa (diluen) menggunakan solven cair. Campuran diluen dan solven tersebut bersifat heterogen (immiscible, tidak saling campur), dan jika dipisahkan terdapat 2 fase, yaitu fase diluen (rafinat) dan fase solven (ekstrak).

a)      Fase rafinat = fase residu, berisi diluen dan sisa solut.

b)      Fase ekstrak = fase yang berisi solut dan solven.

Pemilihan solven menjadi sangat penting. Dipilih solven yang memiliki sifat antara lain:

a.            Solut mempunyai kelarutan yang besar dalam solven, tetapi solven sedikit atau tidak melarutkan diluen,

b.            Tidak mudah menguap pada saat ekstraksi,

c.            Mudah dipisahkan dari solut, sehingga dapat dipergunakan kembali,

d.            Tersedia dan tidak mahal.

   Pada ekstraksi cair-cair, satu komponen bahan atau lebih dari suatu campuran dipisahkan dengan bantuan pelarut. Proses ini digunakan secara teknis dalam skala besar misalnya untuk memperoleh vitamin, antibiotika, bahan-bahan penyedap, produk-produk minyak bumi dan garam-garam. logam. Proses inipun digunakan untuk membersihkan air limbah dan larutan ekstrak hasil ekstraksi padat cair.

Ekstraksi cair-cair terutama digunakan, bila pemisahan campuran dengan cara distilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan aseotrop atau karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaltu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua fasa cair itu sesempurna mungkin.

Pada saat pencampuran terjadi perpindahan massa, yaitu ekstrak meninggalkan pelarut yang pertarna (media pembawa) dan masuk ke dalam pelarut kedua (media ekstraksi). Sebagai syarat ekstraksi ini, bahan ekstraksi dan pelarut tidak saling melarut (atau hanya dalam daerah yang sempit). Agar terjadi perpindahan masa yang baik yang berarti performansi ekstraksi yang besar haruslah diusahakan agar terjadi bidang kontak yang seluas mungkin di antara kedua cairan tersebut. Untuk itu salah satu cairan distribusikan menjadi tetes-tetes kecil (misalnya dengan bantuan perkakas pengaduk).

Tentu saja pendistribusian ini tidak boleh terlalu jauh, karena akan menyebabkan terbentuknya emulsi  yang tidak dapat lagi atau sukar sekali dipisah. Turbulensi pada saat mencampur tidak perlu terlalu besar. Yang penting perbedaan konsentrasi sebagai gaya penggerak pada bidang batas tetap ada. Hal ini berarti bahwa bahan yang telah terlarutkan sedapat mungkin segera disingkirkan dari bidang batas. Pada saat pemisahan, cairan yang telah terdistribusi menjadi tetes-tetes hanis menyatu kembali menjadi sebuah fasa homogen dan berdasarkan perbedaan kerapatan yang cukup besar dapat dipisahkan dari cairan yang lain.

Berbagai jenis metode pemisahan yang ada, ekstraksi pelarut atau juga disebut juga ekstraksi air merupakan metode pemisahan yang paling baik dan popular. Pemisahan ini dilakukan baik dalam tingkat makro maupun mikro. Prinsip distribusi ini didasarkan pada distribusi zat terlarut dengan perbandingan tertentu antara dua zat pelarut yang tidak saling bercampur. Batasannya adalah zat terlarut dapat ditransfer pada jumlah yang berbeda dalam kedua fase terlarut. Teknik ini dapat digunakan untuk kegunaan preparatif, pemurnian, pemisahan serta analisis pada semua kerja.

Berbeda dengan proses retrifikasi, pada ekstraksi tidak terjadi pemisahan segera dari bahan-bahan yang akan diperoleh (ekstrak), melainkan mula-mula hanya terjadi pengumpulan ekstrak (dalam pelarut). Suatu proses ekstraksi biasanya melibatkan tahap-tahap berikut:

1.                  Mencampurkan bahan ekstrak dengan pelarut dan membiarkannya saling kontak. Dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antar muka bahan ekstraksi dan pelarut. Dengan demikian terjadi ekstraksi yang sebenarnya, yaitu pelarut ekstrak.

2.                  Memisahkan larutan ekstrak dari refinat, kebanyakan dengan cara penjernihan atau filtrasi.

3.                  Mengisolasi ekstrak dari larutan ekstrak dan mendapatkan kembali pelarut. Umumnya dilakukan dengan mendapatkan kembali pelarut. Larutan ekstrak langsung dapat diolah lebih lanjut atau diolah setelah dipekatkan.

DAFTAR PUSTAKA

http://catetankuliah.blogspot.com/2010/11/ekstraksi-cair-cair.html

http://distantina.staff.uns.ac.id/files/2009/10/1-pengantar-ekstraksi-cair-cair.pdf

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/teknologi-proses/ekstraksi-cair/

Share this post