DISTILASI DAN KRISTALISASI

DISTILASI DAN KRISTALISASI

DISTILASI

 Rangkaian alat distilasi secara sedrehana

            Destilasi atau penyulingan adalah suatu proses penguapan yang diikutipengembunan.Distilasi dilakukan untuk memisahkan suatu cairan dari campurannyaapabila komponen lain tidak ikut menguap (titk didih lain jauh lebih tinggi).Misalnyaadalah pengolahan air tawar dari air laut.

A. Destilasi Bertingkat

            Untuk memisahkan dua jenis cairan yang sama-sama mudah menguap dapatdilakukan dengan destilasi bertingkat.Destilasi bertingkat sebenarnya adalah suatu prosesdestilasi berulang.Proses berulang ini terjadi pada kolom fraksional.Kolom fraksionalterdiri atas beberapa plat dimana pada setiap plat terjadi pengembunan.Uap yang naik plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudahmenguap) sedangkan cairan yang yang kurang atsiri lebih banyak dalam kondensat.Contoh destilasi bertingkat adalah pemisahan campuran alkohol-air (lihat gambar dibawah),titik didih alkohol adalah 78*C dan titik didih air adalah 100*C.Campuran

            tersebut dicampurkan dalam labu didih.Pada suhu sekitar 78*C alkohol mulai mendidihtetapi sebagian air juga ikut menguap.Oleh karena alkohol lebih mudah menguap,kadaralkohol dalam uap lebih tinggi daripada kadar alkohol dalam campuran semula.Ketikamencapai kolom fraksionasi,uap mengembun dan memanaskan kolom tersebut.Setelahsuhu kolom mencapai 78*C,alkohol tak lagi mengembun sehingga uap yang mengandunglebih banyak alkohol naik ke kolom di atasnya,sedangkan sebagian air turun ke dalamlabu didih.Proses seperti itu berulang beberapa kali (bergantung pada banyaknya platdalam kolom),sehingga akhirnya diperoleh alkohol yang lebih murni.Contoh lain dariDestilasi bertingkat adalah pemurnian minyak bumi,yaitu memisahkan gas,bensin,minyak tanah, dan sebagainya dari minyak mentah.

            Destilasi merupakan teknik pemisahan yang didasari atas perbedaan perbedaan titik didik atau titik cair dari masing-masing zat penyusun dari campuran homogen. Dalam proses destilasi terdapat dua tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap pengembangan kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat peralatan destilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin.

            Proses destilasi diawali dengan pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap. Uap tersebut bergerak menuju kondenser yaitu pendingin (perhatikan Gambar), proses pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air kedalam dinding (bagian luar condenser), sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan terus menerus dan akhirnya kita dapat memisahkan seluruh senyawa-senyawa yang ada dalam campuran homogen tersebut.

            Contoh dibawah ini merupakan teknik pemisahan dengan cara destilasi yang dipergunakan oleh industri. Pada skala industri, alcohol dihasilkan melalui proses fermentasi dari sisa nira (tebu) myang tidak dapat diproses menjadi gula pasir. Hasil fermentasi adalah alcohol dan tentunya masih bercampur secara homogen dengan air. Atas dasar perbedaan titik didih air (100 ^oC) dan titik didih alcohol (70^oC), sehingga yang akan menguap terlebih dahulu adalah alcohol. Dengan menjaga destilasi maka hanya komponen alcohol saja yang akan menguap. Uap tersebut akan melalui pendingin dan akan kembali cair, proses destilasi alcohol merupakan destilasi yang sederhana, dan mempergunakan alat seperti pada Gambar.

            Proses pemisahan yang lebih komplek terjadi pada minyak bumi. Dalam minyak bumi banyak terdapat campuran. Atas dasar perbedaan titik didihnya, maka dapat dipisahkan kelompok-kelompok produk dari minyak bumi. Proses pemanasan dilakukan pada suhu cukp tinggi, berdasarkan perbedaan titik didih dan system pendingin maka kita dapat pisahkan beberapa kelompok minyak bumi. Proses ini dikenal dengan destilasi fraksi, dimana terjadi pemisahan-fraksi-fraksi dari bahan bakar lihat Gambar  proses pemisahan minyak bumi.

Macam-Macam Destilasi :

1. Distilasi Sederhana, prinsipnya memisahkan dua atau lebih komponen cairan berdasarkanperbedaan titik didih yang jauh berbeda.

2. Distilasi Fraksionasi (Bertingkat), sama prinsipnya dengan dis.sederhana, hanyadis.bertingkat ini memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampumemisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan.

3. Distilasi Azeotrop, memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponenyang sulit di pisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapatmemecah ikatan azeotrop tsb, atau dengan menggunakan tekanan tinggi.

4. Distilasi Kering : memanaskan material padat untuk mendapatkan fasa uap dan cairnya.Biasanya digunakan untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batu bata.

5. Distilasi vakum: memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motede yangdigunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, shgtitik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untukmendistilasinya tidak perlu terlalu tinggi.

 B. Efektifitas Distilasi

Secara teori, hasil distilasi dapat mencapai 100% dengan cara menurunkan tekanan hingga 1/10 tekanan atmosfer. Dapat pula dengan menggunakan distilasi azeotrop yang menggunakan penambahan pelarut organik dan dua distilasi tambahan,dan dengan menggunakan penggunaan cornmeal yang dapat menyerap air baik dalam bentuk cair atau uap pada kolom terakhir.Namun, secara praktek tidak ada distilasi yang mencapai 100%.

C. Distilasi Skala Industri        

            Umumnya proses distilasi dalam skala industri dilakukan dalam menara, oleh karena itu unit proses dari distilasi ini sering disebut sebagai menara distilasi (MD). Menara distilasi biasanya berukuran 2-5 meter dalam diameter dan tinggi berkisar antara 6-15 meter. Masukan dari menara distilasi biasanya berupa cair jenuh, yaitu cairan yang dengan berkurang tekanan sedikit saja sudah akan terbentuk uap dan memiliki dua arus keluaran, arus yang diatas adalah arus yang lebih volatil (mudah menguap) dan arus bawah yang terdiri dari komponen berat. Menara distilasi terbagi dalam 2 jenis kategori besar:

1.      Menara Distilasi tipe Stagewise, menara ini terdiri dari banyak piringan yang memungkinkan kesetimbangan terbagi-bagi dalam setiap piringannya, dan

2.      Menara Distilasi tipe Continous, yang terdiri dari pengemasan dan kesetimbangan cair-gasnya terjadi di sepanjangkolom menara.

KRISTALISASI

                       

Kristalisasi es pada suatu semak.

            Kristalisasi adalah proses yang membentuk kristal padat, baik dari gas, cairan atau molekul. Kristalisasi adalah proses dimana ion, atom atau molekul yang menyusun kisi kristal membuat link ke bentuk kristal, yang digunakan dalam kimia untuk memurnikan zat padat. Langkah kristalisasi adalah dengan cara memisahkan komponen kemudian mentransfer molekul cair ke fasa padat terhadap kristal yang mengendap. Kristaliasi Adalah tindakan yang memerlukan setiap bahan kimia yang secara komersial tersedia dalam bentuk bubuk atau kristal, baik gula atau sukrosa dan natrium klorida.

            Pemisahan dengan teknik kristalisasi didasari atas pelepasan pelarut dari zat terlarutnya dalam sebuah campuran homogeen atau larutan, sehingga terbentuk kristal dari zat terlarutnya. Proses ini adalah salah satu teknik pemisahan padat-cair yang sangat penting dalam industri, karena dapat menghasilkan kemurnian produk hingga 100%.

            Kristal dapat terbentuk karena suatu larutan dalam keadaan atau kondisi lewat jenuh (supersaturated). Kondisi tersebut terjadinya karena pelarut sudah tidak mampu melarutkan zat terlarutnya, atau jumlah zat terlarut sudah melebihi kapasitas pelarut. Sehingga kita dapat memaksa agar kristal dapat terbentuk dengan cara mengurangi jumlah pelarutnya, sehingga kondisi lewat jenuh dapat dicapai. Proses pengurangan pelarut dapat dilakukan dengan empat cara yaitu, penguapan, pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia.Pemisahan denga pembentukan kristal melalui proses penguapan merupakan cara yang sederhana dan mudah kita jumpai, seperti pada proses pembuatan garam.

            Air laut dialirkan kedalam tambak dan selanjutnya ditutup. Air laut yang ada dalam tambak terkena sinar matahari dan mengalami proses penguapan, semakin lama jumlah berkurang, dan mongering bersamaan dengan itu pula kristal garam terbentuk. Biasanya petani garam mengirim hasilnya ke pabrik untuk pengolahan lebih lanjut.

            Pabrik gula juga melakukan proses kristalisasi, tebu digiling dan dihasilkan nira, nira tersebut selanjutnya dimasukkan kedalam alat vacuum evaporator, Dalam alat ini dilakukan pemanasan sehingga kandungan air di dalam nira menguap, dan uap tersebut dikeluarkan dengan melalui pompa, sehingga nira kehilangan air berubah menjadi Kristal gula.

Ketiga teknik yang lain pendinginan, penambahan senyawa lain dan reaksi kimia pada prinsipnya adalah sama yaitu mengurangi kadar pelarut didalam campuran homogeen.

Proses Kristalisasi

            Proses kristalisasi terdiri dari dua nukleasi utama, peristiwa dan pertumbuhan kristal. Nukleasi adalah langkah di mana molekul-molekul zat terlarut terdispersi dalam pelarut awal untuk mengumpulkan ke dalam kelompok, pada skala nanometer (meninggikan konsentrasi zat terlarut dalam suatu daerah kecil), yang menjadi stabil di bawah kondisi operasi saat ini. Kelompok ini stabil merupakan inti atom. Namun, ketika kelompok tidak stabil, mereka larut kembali. Oleh karena itu, kelompok harus mencapai ukuran kritis agar menjadi inti stabil. Ukuran kritis tersebut ditentukan oleh kondisi operasi (suhu, jenuh, dll). Hal ini pada tahap nukleasi bahwa atom mengatur secara jelas dan periodik yang mendefinisikan struktur kristal - dicatat bahwa "struktur kristal" adalah istilah khusus yang mengacu pada pengaturan relatif dari atom, bukan sifat makroskopik dari kristal (ukuran dan bentuk), meskipun atom-atom tersebut adalah akibat dari struktur kristal internal.

            Pertumbuhan kristal adalah pertumbuhan berikutnya dari inti yang berhasil mencapai ukuran cluster kritis. Nukleasi dan pertumbuhan terus terjadi secara bersamaan saat jenuh ada. Jenuh adalah kekuatan pendorong kristalisasi tersebut, maka laju nukleasi dan pertumbuhan didorong oleh jenuh yang ada dalam larutan. Tergantung pada kondisi, baik nukleasi atau pertumbuhan mungkin dominan atas yang lain, dan sebagai hasilnya, kristal dengan berbagai ukuran dan bentuk yang diperoleh (kontrol ukuran dan bentuk kristal merupakan salah satu tantangan utama dalam industri manufaktur, seperti untuk obat-obatan ). Setelah jenuh sudah habis, sistem padat-cair mencapai keseimbangan dan kristalisasi selesai, kecuali kondisi operasi yang dimodifikasi dari kesetimbangan sehingga supersaturate solusi lagi.

            Banyak senyawa memiliki kemampuan untuk mengkristal dengan struktur kristal yang berbeda, fenomena yang disebut polimorfisme. Setiap polimorf sebenarnya adalah termodinamika berbeda solid state dan kristal polimorf dari pameran sifat senyawa yang sama fisik yang berbeda, seperti laju disolusi, bentuk (sudut antara aspek dan tingkat segi pertumbuhan), titik leleh, dll Untuk alasan ini, polimorfisme adalah utama pentingnya dalam pembuatan industri produk kristal.