BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah Proses pemisahan memiliki peran penting dalam industri seperti industri kimia, petrokimia, pengolahan pangan, farmasi, pengolahan minyak bumi, atau pengolahan
mineral.
Proses-proses
pemisahan
senantiasa
mengalami
perkembangan, dengan makin banyaknya pilihan teknologi yang bisa digunakan dan makin berkembangnya permasalahan di lapangan. Oleh karenanya proses pemisahan menjadi semakin menarik untuk dikaji lebih jauh. Dewasa ini penggunaan proses-proses pemisahan dalam industri memiliki kecenderungan yaitu: (1) Pemakaian proses lama namun memiliki unjuk kerja yang lebih baik misalnya dalam hal kebutuhan energi yang lebih rendah, hasil limbah yang sedikit atau tidak berbahaya, kondisi operasi yang tidak terlalu berresiko, dan kualitas produk yang lebih baik. (2) Pemakaian teknologi atau proses yang masih baru atau belum lama dikembangkan. Untuk melakukan pemilihan proses pemisahan memerlukan beberapa pertimbangan
yaitu:
pemilihan proses yang feasible, pemakaian teknologi yang bekerja secara efisien, mengetahui kondisi operasi yang tepat untuk bahan tertentu misalnya pemisahan bahan impurities yang kadarnya tinggal sedikit, dan kesadaran lingkungan dalam hal pengolahan limbah serta mendaur ulang kembali bahan kimia yang bisa dimanfaatkan (Schweitzer, 1997).
Teknik pemisahan suspensi menjadi aliran fase cair dan fase padat umumnya menerapkan cara berikut ini yaitu pemisahan mekanis dan cara termal . Pemisahan cara termal biasanya membutuhkan sumber panas jauh lebih banyak dibandingkan cara mekanis. Pemisah mekanis merupakan pemisahan secara fisis seperti sedimentasi, flotasi, screening, filtrasi, atau sentrifugasi. Dalam teknologi pengeringan modern, penggabungan beberapa tahapan proses antara pengeringan cara termal dan pemisahan mekanis, diharapkan mampu mengoptimalkan proses pemisahan. Berikut ini jenis-jenis alat yang mengombinasikan kedua prinsip tersebut, seperti nutsch dryer, centrifuge dryer, atau steam pressure filter (Tsotsas dan Mujumdar, 2009). Penelitian ini mempelajari pemisahan suspensi padat - cair menggunakan alat centrifuge dryer. Alat centrifuge dryer merupakan gabungan antara proses sentrifugasi dengan pemanasan. Kombinasi pemisah mekanis sentrifugasi dan pemanasan diharapkan membantu memisahkan cairan dari padatan. Integrasi kedua cara tersebut telah diterapkan di industri gula, yaitu untuk memisahkan mother liquor dari kristal gula. Sentrifugasi termasuk alat pemisah padat-cair yang cukup efektif dan ekonomis. Prinsip kerjanya berdasarkan gaya sentrifugal yang timbul akibat perputaran obyek-obyek di sekitar sumbu putar, gaya inilah yang akan mendorong partikel-partikel melewati fase cairan menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan (cake). Endapan di medium filter menyebabkan pressure drop di bagian medium filter. Hal ini memberi keuntungan yaitu kecepatan alir
filtrat menjadi tinggi, kandungan cairan dalam padatan cake rendah dan lainlainnya (Rushton et.al., 1996). Studi alat sentrifugasi umumnya melibatkan data-data seperti kecepatan putar, laju umpan, laju volume filtrat, posisi cairan dalam tabung, ketebalan cake, massa cake tertahan, tahanan pada media cake dan filter, tekanan di setiap lapisan fluida. Data-data tersebut sangat membantu untuk melakukan kajian secara lebih luas dan mendalam. Pada penelitian ini, alat centrifuge dryer yang digunakan memiliki keterbatasan untuk divariasikan kecepatan putarnya. Oleh karena tabung sentrifugasi ini sulit untuk dilakukan modifikasi maka kecepatan putaran selalu tetap yaitu 1400 rpm. Hal ini merujuk penelitian Hwang dan Chou (2007) bahwa kecepatan putaran tabung yang tinggi di atas 3000 rpm, menghasilkan pemisahan partikel yang tidak efektif. Korelasi parameter-parameter tersebut dalam persamaan matematis yang disusun akan menghasilkan parameter berupa koefisien perpindahan massa dan permeabilitas cake. Hasil percobaan dan parameter-paramter tersebut diharapkan mampu memberi gambaran bagaimana pengaruh udara pengering dalam proses sentrifugasi. 1.2. Keaslian Penelitian Sentrifugasi sudah dipelajari sejak lama antara lain mengenai pengaruh sedimentasi dan filtrasi terhadap pembentukan padatan cake (Wakeman, 1993), hubungan konsentrasi slurry, tahanan filtrasi dan struktur cake terhadap tekanan
dan kecepatan putar tabung (Sambuichi et.al., 1988). Penelitian mengenai unjuk kerja alat sentrifugasi (Agidi dan Igbeka, 2003). Hwang dan Chou (2007) mempelajari pertumbuhan cake mikroba yang terpisahkan dari suspensinya melalui mekanisme filtrasi sentrifugasi. Pada kondisi penelitian tersebut pembentukan cake akan sebanding dengan makin tingginya kecepatan putar sentrifugasi, dan pada kecepatan tertentu yaitu 3000 rpm sudah tidak signifikan lagi perubahannya. Pengaruh
tekanan filtrasi atau kecepatan putar terhadap pembentukan
cake dilaporkan oleh Chu dan Lee (2001) bahwa kecepatan putar tabung berbanding lurus dengan laju alir filtrat namun berbanding terbalik dengan tahanan filtrat cake. Dengan variasi kecepatan putar 400 – 1000 rpm diperoleh kondisi optimal pada kecepatan 700 rpm. Dengan meninjau alat yang dipakai, penelitian tentang penggabungan proses sentrifugasi disertai dengan pemanasan belum pernah dipelajari dan masih terbuka ruang untuk dikaji lebih lanjut. Selain itu, penelitian ini akan mempelajari penyusunan pemodelan matematis sederhana mengenai perpindahan massa air selama proses sentrifugasi dengan pemanasan. 1.3. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi industri dalam optimasi proses dan scale up pabrik, sehingga mutu produk dapat ditingkatkan dan juga tercapainya efisiensi energi. Dari sisi pengembangan ilmu pengetahuan, diharapkan mampu memberi kontribusi dalam pengembangan model matematis pada alat centrifuge dryer.
1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini yaitu: 1. Mempelajari mekanisme perpindahan massa cairan selama proses sentrifugasi dengan pemanasan. 2. Memperoleh hubungan parameter-parameter yang terlibat dengan model matematis yang disusun. 3. Mengetahui pengaruh penggunaan udara pengering terhadap proses sentrifugasi.
