BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif pengganti solar yang sangat potensial sebagai bahan bakar mesin diesel. Keunggulan biodiesel dibandingkan dengan bahan bakar solar yaitu dapat mengurangi emisi gas buang yang meliputi emisi hidrokarbon (HC), karbon monoksida (CO), sulfur oksid (SO), dan partikelpartikel lainnya (PM) (Rushang. et al, 2007), dan manfaat lain dari biodiesel adalah angka setana (CN) yang cukup tinggi, dan pelumasan yang sangat baik. Dengan titik nyala yang relatif tinggi 154°C, biodegradabilitas tinggi dan toksinitas rendah, biodiesel dianggap sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan dibanding dengan bahan bakar solar (Smith, P.C. et al, 2010). Biodiesel merupakan produk dari transesterifikasi antara minyak nabati dan alkohol, atau secara kimia didefinisikan sebagai mono-alkil ester dari asam lemak rantai panjang, berasal dari minyak nabati dan dari lemak hewani yang memenuhi spesifikasi ASTM D 6751 yang disebut B100. (Mustafa, E.Tat. et al, 1999). Secara kimia, transesterifikasi berarti mengambil molekul asam lemak kompleks dari minyak nabati atau hewani, menetralkan asam lemak tak jenuh minyak nabati atau hewani dan menghasilkan alcohol-ester. Karena komposisi asam lemak tak jenuh pada minyak nabati sudah berkurang secara drastis, maka pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak nabati diperkirakan akan terjadi
7
8
dengan lebih cepat. Prinsip proses transesterifikasi dapat dilihat pada skema ikatan kimia berikut ini:
Persamaan Rasio deviasi (penyimpangan) AFR aktual terhadap kondisi stoikiometrik-nya. (
)
(
)
(
)
(
)
..................................................................... 2.1
Standar ASTM menetapkan bahwa biodisel adalah bahan bakar yang terdiri dari mono alkyl ester dari asam lemak rantai panjang, yang merupakan turunan dari minyak nabati atau lemak hewani (vegetable oil / animal fat), sehingga bahan baku minyak nabati atau lemak hewani yang belum diproses tidak dapat diklasifikasikan sebagai biodiesel. Pemerintah Indonesia juga menetapkan standar nasional untuk spesifikasi biodisel, seperti yang tertuang dalam Tabel 2.1 tentang Spesifikasi Biodiesel SNI 04-7182-2006.
9
Tabel 2.1. Spesifikasi Biodiesel sesuai SNI 04-7182-2006 (BSN, Standar Nasional Indonesia, SNI 04-7182-2006) No. 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Karakteristik Massa jenis 400C Viskositas kinematic pada suhu 400C Angka setane /indeks Titik nyala (mangkok tertutup) Titik kabut Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 500C) Residu karbon - dalam contoh asli atau - dalam 10% ampas distilasi Air dan sedimen Temperatur distilasi 90% Abu tersulfatkan % massa Belerang ppm Fospor ppm-m Angka asam Gliserol bebas Gliserol total Kadar ester alkil Angka iodium
18
Uji Halphen
Unit kg/cm3 mm2/s (cSt) 0 0
C C
Nilai 850-890 2.3-6.0 min 51 min 100 maks 18 maks. no 3
% massa
% vol 0 C % massa mg/kg mg/kg mg-KOH/g % massa % massa % massa % massa (gI2/100g)
maks. 0,05 maks. 0,30 maks. 0,05 maks. 360 maks. 0.02 maks 100 maks. 10 maks. 0,8 maks. 0,02 maks. 0,24 maks. 96,5 maks. 115 Negative
2.1.1 Density (Rapat Massa) Adalah perbandingan antara massa bahan bakar dengan volume bahan bakar. Density bahan bakar dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi temperatur, maka density semakin turun dan sebaliknya. 2.1.2 Viskositas/kekentalan Kekentalan suatu bahan bakar menunjukkan sifat menghambat terhadap aliran, dan menunjukkan sifat pelumasannya pada permukaan benda yang dilumasi. Kekentalan bisa didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk menggerakkan suatu bidang dengan luas tertentu pada jarak tertentu dan dalam
10
waktu yang tertentu pula. Viskositas bahan bakar mempunyai pengaruh yang besar terhadap bentuk semprotan bahan bakar. Dimana untuk bahan bakar dengan viskositas yang terlalu tinggi akan memberikan atomisasi yang rendah sehingga mengakibatkan mesin sulit di start. Selain itu, gas buang yang dihasilkan juga akan menjadi hitam dengan smoke density yang cukup tinggi. Jika viskositas bahan bakar terlalu rendah maka akan terjadi kebocoran pada pompa bahan bakarnya dan mempercepat keausan pada komponen pompa dan injector bahan bakar. 2.1.3 Titik Nyala (Flash Point) Flash point adalah temperatur pada keadaan di mana uap di atas permukaan bahan bakar (biodiesel) akan terbakar dengan cepat (meledak). Flash Point menunjukan kemudahan bahan bakar untuk terbakar. Makin tinggi flash point, maka bahan bakar semakin sulit terbakar. Makin mudah bahan bakar untuk terbakar maka flash point-nya menurun dan bahan bakar lebih effisien. 2.1. 4 Specific Gravity Berat bahan bakar atau Specific Gravity memegang peranan yang sangat penting dalam hal nilai kalor bahan bakar, flash point, dan sifat pelumasan pada mesin. Makin tinggi Specific Gravity berarti bahan bakar akan semakin berat, dan nilai kalor yang dihasilkan tiap volume akan semakin besar pula. Specific Gravity yang lebih tinggi juga menunjukkan sifat pelumasan yang lebih baik. Tetapi Specific Gravity yang terlalu tinggi akan menyebabkan viskositas yang terlalu tinggi, dan flash point yang terlalu tinggi. Specific Gravity terhadap air =
............... 2.
11
Tabel 2.2 Specific gravity of various fuel Fuel oil type
LDO ( Light Diesel Oil )
Furnace Oil
LSHS (Low Sulphur Heavy Stock)
Specific Gravity
0,85 – 0,87
0,89 – 0,95
0,88 – 0,98
2.1.5 Nilai Kalor Nilai kalor dari bahan bakar diesel diukur dengan bomb kalorimeter. Untuk memperoleh perkiraan nilai kalornya, bisa dipakai rumus empiris di bawah ini: NK = 18,650 + 40 (API – 10) BTU/lb .................................................. 2.3 API = API Gravity pada 60 oF = (141,5/Specific Gravity) – 131,5 ..... 2.4 Untuk menghitung lower heating value (LHV ) dan higher heating value digunakan persamaan sebagai berikut : LHV= HHV-
........................................................................ 2.5
2.2 Minyak Solar Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih. Sedangkan untuk spesifikasi solar, pemerintah Indonesia menetapkan standar berdasarkan SK Dirjen Migas No. 3675K/24/DJM/2006 seperti ditunjukkan pada berikut :
12
Tabel 2.3. Spesifikasi solar sesuai Lampiran II: SK Dirjen Migas No.3675K/24/DJM/2006 (SK Dirjen Migas No. 3675K/24/DJM/2006) No
Karakteristik
Unit
Super
Reguler
1 2 3 4 5 6
Massa jenis 400C Viskositas kinematic pada suhu 400C Angka setane /indeks Titik nyala 400C Titik tuang Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 500C) Residu karbon Kandungan Air Temperatur distilasi 90% Stabilitas Oksidasi Sulfur Bilangan asam total Kandungan Abu Kandungan sedimen Kandungan Fame Kandungan methanol dan Etanol Partikulat
kg/cm3 mm2/s (cSt)
820-860 2,0-4,5 ≥51/48 ≥55 ≤18 ≤kelas I
815-870 2,0-5.0 ≥48-445 ≥60 ≤18 ≤kelas I
≤0,30 ≤500 ≤ 340/360 ≤25 ≤0.05 ≤0.3 ≤0.01 ≤0.01 ≤10 tak terdeteksi ≤10
≤30 ≤50 <370 ≤0.35 ≤0,6 ≤0,01 ≤0,01 ≤10 tak terdeteksi
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
0 0
C C
% massa mg /kg 0 C g/mm3 % m/m Mg-KOH/g % m/m >%m/m %m/m %v/v mg/l
2.3 Motor Diesel Model mesin diesel pertama kali yang dibuat oleh Rudolf Diesel adalah mesin diesel silinder tunggal dengan diameter roda gila 3 meter yang diuji coba pertama kali di Augsburg, Jerman pada tanggal 10 Agustus 1893 menggunakan bahan bakar biodiesel minyak kacang tanah. Untuk mengingat acara ini, maka pada tanggal 10 Agustus 1893 dinyatakan sebagai International Biodiesel Day. Rudolf Diesel kemudian mendemonstrasikan mesin diesel buatannya pada World Fair di Paris, Perancis pada tahun 1898 (Knothe, G., 2005).
13
Gambar 2.1 Foto Rudolf diesel dan Mesin Diesel ciptaannya pertama kali (Knothe, G, 2005) Konsep dari mesin ini adalah memulai pembakaran dengan menyemprotkan bahan bakar cair ke dalam udara yang dipanaskan kompresi yang dapat menghasilkan efisiensi yang lebih dari motor bensin. 2.3.1 Tipe- Tipe Motor Diesel a. Tipe Motor Diesel Injeksi Langsung (Direct Injection Type) Bahan bakar disemprotkan langsung ke Ruang bakar utama letak ruang bakar utama ada di antara piston & silinder head bagian atas piston dibuatkan ruang dengan desain khusus. b. Tipe Injeksi Tidak Langsung (Indirect Injection Type) Pada ruang bakar Motor diesel injeksi tidak langsung, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar pendahuluan (prechamber) yang telah dipanaskan dan disinilah awal pembakaran terjadi untuk mendapatkan campuran yang baik kemudian dilanjutkan dengan pembakaran utama diruang bakar utama.
14
Gambar 2.2 Motor Diesel Injeksi Langsung/Injeksi Tak Langsung (Toyota,1998)
2.4 Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah. Pada motor diesel empat langkah, katup masuk dan katup buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan saluran buang.
Gambar 2.3 Prinsip kerja motor diesel 4 langkah (Toyota, 1998) 1. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup. 2. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik.
15
3. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup buang masih tertutup, partikel bahan bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan dan suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena pembakaran berlangsung bertahap. 4. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar. 2.5 Siklus Motor Diesel Siklus Diesel adalah Siklus teoritis untuk (Compression Ignition Engine) atau motor diesel. Perbedaan siklus diesel dengan siklus otto adalah : pada motor diesel penambahan panas terjadi pada tekanan tetap.
Gambar : 2.4. Siklus diesel digram P-V dan T- S
16
Prosesnya: 1-2 Kompresi Isentropik (Reversibel Adiabatik). 2-2 Pembakaran Isobarik. 3-4 Ekspansi Isentropik (Reversibel Adiabatik) 4-1 Pembakaran kalor Isochoric.
Efisiensi teoritis siklus diesel.
𝜂=1-
*
(
)
+ ........................................................................... 2.6
Efisiensi teoritis siklus dual :
𝜂 = 1-
*(
)
(
)
+ ...................................................... 2.7
Dimana: P3/P2 (Perbandingan tekanan pada volume konstan) V4/V2 (Cut-off ratio/ perbandingan pemancuan) K = 1,40 r = V1/V2
17
2.6 Komponen Bahan Bakar Motor Diesel
Gambar 2.5 Komponen Bahan bakar Motor diesel (Proecho Swisscontact, 1997) 2.6.1 Tangki Bahan bakar Tangki bahan bakar terbuat dari bahan yang tidak korosi atau terbuat dari baja tipis yang bagian dalamnya melapisi bahan anti karat. Tangki bahan bahar harus bebas dari kebocoran dan tahan terhadap tekanan minimal 0-3 bar, serta tahan terhadap getaran mekanis yang ditimbulkan pada saat motor beroperasi. Dalam tangki bahan bakar terdapat fuel sender gauge yang berfungsi untuk menunjukan jumlah bahan bakar yang ada didalam tangki. 2.6.2 Filter Bahan Bakar Umur komponen sistem aliran bahan bakar motor diesel sangat ditentukan oleh mutu saringan/ filter serta perawatan berkala sistem bahan bakar. Tekanan bahan bakar dapat dibangkitkan oleh pompa injector melalui plunyer dan barel serta nozzle. Hal ini mengharuskan bahan bakar
18
yang selalu bersih dan tidak terkontaminasi oleh material lain sebelum masuk ke pompa injector dan nozzle. 2.6.3 Pompa Injeksi Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan / disemprotkan oleh nozzle.
Gambar 2.6 Pompa Injector (https://www: Injector Tester.com) 2.6.4 Injector /Nozzle Berfungsi sebagai pengabut bahan bakar, sehingga bahan bakar mudah bercampur dengan udara dan sehingga memudahkan terjadinya proses pembakaran. Besarnya jumlah injeksi bahan bakar tergantung dari lamanya pengendalian selenoid, membuka dan menutup jarum nozzle, aliran bahan bakar pada nozzle, membukanya jarum nozzle dan tekanan rail. Dengan pompa bertekanan tinggi akan memecahkan minyak atau fluida dengan kecepatan tertentu, tekanan dan kecepatan yang diberikan biasanya mencapai 100 psi sehingga memaksa fluida atau minyak melalui lubang nozzle.
19
Gambar 2.7 Injector/Nozzle (Adapted from: www.elsevier.com/locate/renene) Untuk mengatahui model laju aliran massa, tekanan injeksi, tekanan udara lingkungan, sifat fisik bahan bakar yang diuji, dapat di notasi dengan L/D geometri lubang Nozzle, R/D Rasio Inlet. Parameter output koefisien debit aliran, kecepatan injeksi yang efektif, dan diameter efektif dapat digunakan persamaan sebagai berikut (Su Han Park, ( et .al) ) ̇
............................................................................. 2.8
= mean Velocity. ̇
=. Injeksi rate.
= Liquid Density. = Nozzle hole Area. Dan untuk menghitung tekanan masuk dan keluar (P1, P2) digunakan persamaan Bernoulli’s. (
) ............................................................... 2.9
Dimana tekanan lingkungan (P2) akan diganti koefisiennya ( Cd) maka.
.......................................................................... 2.10 √
20
Fraksi koefisiennya adalah: (
......................................................... 2.11
Macam-macam injector seperti disebutkan diatas dengan sifat pengabutan dan karakteristik yang berbeda maka pemilihan untuk fungsi pemakaiannya juga berbeda yang bergantung pada proses pembakarannya dan proses pembakaran ini ditentukan oleh bentuk ruang bakarnya, untuk sifat-sifat injector ini antara lain adalah seperti berikut: a. Injector berlubang satu (single hole) proses pengabutannya sangat baik akan tetapi memerlukan tekanan injection pump yang tinggi. b. Demikian halnya dengan injector berlubang banyak (multi hole) pengabutannya sangat baik. Injector ini sangat tepat digunakan pada direct injection (injeksi langsung). c. Injector dengan model pin, injector model pin ini model throtle maupun model pintle lebih tepat digunakan pada motor diesel dengan ruang bakar yang memiliki combustion chamber, ruang bakar (turbulen) dan Type Lanova. 2.7 Penyemprotan (Spray) Penyemprotan atau spray adalah aliran udara/gas yang mengandung droplet atau droplet yang bergerak dalam aliran udara/gas. Oleh karena itu, dalam proses pengabutan ini pada dasarnya adalah mencampur bahan bakar dengan oksigen,
21
untuk itu proses pengabutan untuk memperoleh gas bahan bakar yang sempurna pada injector dapat dilakukan dengan tiga sistem pengabutan yaitu: a. Pengabutan Udara Proses pengabutan udara terjadi pada saat bahan bakar yang bertekanan 60 sampai 85 kg/cm² mengakibatkan tekanan pada rumah pengabut sebesar 60 kg/cm² yang selalu berhubungan langsung dengan tabung udara dengan tekanan bahan bakar dari pompa mencapai 70 kg/cm² pada Volume tertentu akan tertampung pada cincin pembagi dari pengabut tersebut. b. Pengabutan tekan Pada proses pengabut tekan ini saluran bahan bakar dan ruangan dalam rumah pengabut harus selalu terisi penuh oleh bahan bakar, dengan jarum pengabut yang tertekan oleh pegas sehingga saluran akan tertutup. Namun ketika bahan bakar dari injection pump yang bertekanan 250 kg/cm² mengalir kebagian takikan jarum pengabut, pengabut akan tertekan keatas sehingga saluran akan terbuka. Dengan demikian, bahan bakar akan terdesak melalui celah di antara jarum pengabut dalam bentuk gas. c. Pengabutan gas Pengabut ini dikonstruksi sedemikian rupa dengan komponenkomponen yang terdiri atas rumah pengabut, katup dan bak pengabut yang ditempatkan di bagian bawah dari pengabut dan berada di dalam ruang bakar. Dalam proses pengabutan ini bahan bakar telah berada dalam
22
keadaan bertekanan tinggi dan katup injeksi sudah terbuka sejak langkah pengisapan oleh torak dan pada kondisi demikian ini sebagian bahan bakar telah menetes ke bak pengabut yang di bagian sisinya terdapat lubanglubang kecil.
Gambar 2.8 Sistem penyemprotan ( spray) Untuk mesin diesel, penetrasi ujung semprot terlalu lama disebabkan oleh injeksi tekanan tinggi juga memiliki efek yang merugikan pada kontrol akurasi campuran dan kinerja emisi karena penguapan. (Quan Dong et. al. ). Berdasarkan topik diatas sehingga untuk dapat mengetahui tingkat penyemprotan dengan tekanan atomisasi, dan dapat di ukur sudut kerucut berdasarkan jarak semprotan digunakan persamaan empirical dimana ( jarak penetrasi L oleh ( Arai et. al. )
),
23
Gambar 2.9 Penyemprotan tip Penetrasi ( ) (
)( )
............................................... 2.12
Dimana : L = Jarak penetrasian. = Tekanan injeksi. = Lubang Nozzle. = Break-up time = Udara lingkungan. = Diameter nozzle. Sepanjang semprot penetrasi ditentukan dengan mencari arah axial semprot yang terjauh dari nozzle, sudut yang meliputi struktur semprot dari nozzle hingga 1/3 dari penetrasi. Garis linear digunakan untuk mengukur sudut yang dekat dan garis singgung kontur yang ada sampai ujung semprot. (Ghurri et. el ).
.
24
Gambar 2.10. Tip Penetrasi (http:/www.springerlink.com) Untuk menganalisis sifat penetrasi semprotan diatas digunakan persamaan Hiroyasu ( (
)
.................................................... 2.13
)
................................... 2.14 ......................................... 2.15
√ (
)
√
√
........................................................... 2.16
.......................................................... 2.17
Dimana : = Diameter Nozzle. = Penetrasi tip penyemprotan. = Waktu setelah mulai injeksi. = Break up time. = Kecepatan awal semprotan. = Discharge coefisien nozzle.
25
= Tekanan Injeksi. = Fuel Density. = Density udara Lingkungan. = Volume fraction pengabutan dari semprotan. = Sudut kerucut semprotan. Sementara nilai diameter rata – rata dari semprotan yang terjadi ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Sauter Mean Diameter (SMD ) berikut ( Viriato at al, 1996).
[
√
](
)
σ
= Tegangan permukaan minyak.
ρL
= Massa jenis minyak.
ρA
= Udara lingkungan.
VA
= Kecepatan udara .
µL
= Viskositas minyak.
*
+
(
) …..2.18
AFR = Udara rasio bahan bakar.
2.8 Kamera Camera high speed digunakan untuk mengambil proses gambar semprotan dan sudut pengabutan pada saat penetrasi bahan bakar untuk menganalisis data tentang semprotan, sudut pengabutan digunakan software.
26
2.9 Proses Pembuatan Minyak Minyak dapat diperoleh dari ekstraksi jaringan hewan atau tumbuhan. Ada empat cara untuk memperoleh minyak, antara lain : 1. Rendering Merupakan suatu cara untuk memperoleh minyak dengan melakukan proses pemanasan bertahap terhadap bahan baku yang telah dihaluskan. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan media air, kecuali untuk mengekstrasi lemak susu dan lemak babi. Minyak akan menggumpal di bagian atas campuran sehingga minyak mudah dipisahkan dari residu yang masih terlarut. 2. Pressing Suatu cara mendapatkan minyak melalui pressing tekanan tinggi mengunakan
tekanan
hidrolik,
dimana
sebelumnya
bahan
baku
dihaluskan.dengan cara ini minyak tidak dapat seluruhnya diekstrasi, karena masih mengandung banyak air cukup besar. 3. Pelarut Cara ini digunakan untuk bahan baku yang memiliki kadar minyak yang rendah. Metode pelarut ini kurang efktif karena faktor harga pelarut yang mahal dan minyak yang diperoleh mesti dipisahkan dengan pelarutnya melalui penguapan lanjut. 4. Destilasi uap Merupakan suatu cara untuk memperoleh minyak dengan melakukan proses penguapan atau dengan kata lain istilah steam terhadap bahan baku.
27
Penguapan atau steam dilakukan dengan menggunakan air sebagai media, dimana bahan baku dengan air tidak bersentuhan atau tidak tercampur. Dimana nantinya uap yang bercampur air dengan minyak akan keluar melalui pipa yang akan dialirin sampai kepada suatu gelas atau cawan penampung. Cara ini hampir sama dengan proses rendering, karena minyak akan menggumpal di bagian atas campuran air sehingga minyak mudah dipisahkan dari residu yang masih terlarut, Cuma berbeda dalam perlakuan terhadap bahan baku. Cara ini adalah cara yang paling tepat untuk memperoleh minyak pada tanaman atau minyak yang berasal dari bahan baku tumbuhan karena dalam pemisahan antara minyak dengan air akan sangat gampang dilakukan dan kualitas kadar air dalam minyak akan sedikit. Untuk memperoleh minyak murni masih diperlukan proses lanjutan. Proses tersebut antara lain : 1. Pengendapan Memisahkan minyak dari partikel – partikel yang berbentuk koloid dengan mengendapkan minyak hasil ekstrasi. 2. Netralisasi Dengan Alkali Memisahkan senyawa-senyawa terlarut dalam minyak, seperti : asam lemak bebas dan hidrokarbon dengan alkali. 3. Pemucatan Menghilangkan zat-zat warna dalam minyak dengan penambahan adsorbing agent seperti arang aktif atau tanah liat.
28
4. Penghilang bau Menghilangkan bau minyak dengan memanaskan minyak dalam botol vakum. Uap panas yang dihasilkan membawa volatil dan dialirkan keluar botol, kemudian minyak harus didinginkan kembali untuk mencegah kontak dengan O 2 . 2.10 Destilasi Uap Destilasi uap merupakan suatu metode untuk isolasi dan pemurnian senyawa organik volatil. Metode ini digunakan untuk cairan yang tidak bercampur atau hanya sedikit bercampur. Destilasi uap adalah proses penguapan suatu campuran, kemudian uapnya terkondensasi dan kondensatnya terkumpul pada tempat lain. Uap air yang dihasilkan dialirkan pada sistem distilasi untuk mendesak senyawa organik volatil yang akan diisolasi. Uap air bersama senyawa organik akan meninggalkan fase cairnya menuju pendingin dan kemudian diembunkan sehingga diperoleh distilat yang secara fisik terpisah menjadi dua lapisan distilat uap air dan komponen organik tidak saling melarutkan. Tekanan uap parsialnya mengikuti hukum Dalton dimana tekanan uap tidak tergantung pada komposisi senyawa dalam campuran tetapi sama dengan tekanan uap murninya. Selama proses destilasi berlangsung, uap air masuk menembus jaringan material dan melarutkan sebagian minyak yang ada pada sel. Uap air ini menembus secara osmosis yang mengakibatkan pembengkakkan membran dan akhirnya minyak sampai pada permukaan, dan menghasilkan minyak langsung bersama-sama dengan uap air. Proses ini berlangsung terus menerus sampai semua minyak yang ada dalam sel keluar.
29
Keuntungan distilasi uap adalah dapat digunakan untuk memisahkan senyawa yang titik didihnya lebih tinggi dari titik didih air. Dimana sebelum titik didih tercapai (suhu dibawah 100o) senyawa tersebut sudah menguapdan akan menghasilkan pemisahan yang tidak larut dalam air. Pada prinsipnya, jika suatu campuran dari cairan yang tidak bercampur disuling, titik didih campuran tetap, sampai salah satu penyusun hampir sempurna tersuling. Selanjutnya titik didih akan naik sampai mencapai titik didih cairan yang masih ada dalam labu. Uap yang terjadi dari suatu campuran mengandung semua senyawa dalam perbandingan yang sesuai dengan volume terhadap tekanan uap relatif dari setiap senyawa penyusun. 2.10.1 Jenis-Jenis Destilasi Destilasi atau penyulingan secara umum terdapat tiga jenis, yaitu : 1. Destilasi (penyulingan) bertingkat. Tujuan penyulingan adalah pemisahan cairan yang mudah menguap dari senyawa-senyawa yang tidak menguap atau biasanya merupakan pemisahan dua atau lebih cairan yang berbeda titik didihnya, yang terakhir ini dinamakan penyulingan (destilasi) bertingkat. 2. Destilasi (penyulingan) dengan penambahan senyawa ketiga. Metode ini digunakan dalam industri pembuatan etanol mutlak dari etanol 95,6%. Dengan penambahan benzena dan disuling dengan alat penyulingan
tingkat
yang
perbandingan tekanan uap.
sesuai.
Tujuannya
untuk
mengubah
30
3. Destilasi (penyulingan) uap. Destilasi uap merupakan suatu metode untuk isolasi dan pemurnian senyawa organik volatil. Metode ini digunakan untuk cairan yang tidak bercampur atau hanya sedikit bercampur. Destilasi uap adalah proses penguapan suatu campuran, kemudian uapnya terkondensasi dan kondensatnya terkumpul pada tempat lain. Uap air yang dihasilkan dialirkan pada sistem distilasi untuk mendesak senyawa organik volatil yang akan diisolasi. Uap air bersama senyawa organik akan meninggalkan fase cairnya menuju pendingin dan kemudian diembunkan sehingga diperoleh distilat yang secara fisik terpisah menjadi dua lapisan distilat uap air dan komponen organik tidak saling melarutkan.
Gambar 2.11 Destilasi (penyulingan) dengan uap
31
2. Destilasi (penyulingan) dengan uap lewat panas. Bagian dari senyawa dengan titik didih tinggi dalam penyulingan uap dapat dinaikkan dengan menaikkan tekanan uap senyawa ini relatif terhadap air. Hal ini dapat dilakukan dengan uap lewat panas. Penggunaan uap lewat panas mempunyai keuntungan dengan mengurangi kondensasi sehingga menghindarkan penggunaan panas tambahan pada labu. Jika kondensasi uap dapat dicegah, misalnya dapat memanaskan labu dalam penangas cair pada suhu yang sama dengan uap lewat panas, akan menaikkan bagian dari senyawa dengan titik didih yang lebih tinggi dalam sulingan. Dalam prakteknya uap lewat panas biasanya digunakan untuk senyawa dengan tekanan uap rendah, kurang dari 1 sampai 5 mm pada 100 0 C.
Gambar 2.12 Destilasi (penyulingan) dengan uap lewat panas
