TKA SMK/MAK Teknik Kimia Industri Interaktif

Operasi Teknik Kimia (OTK): Distilasi, Evaporasi, Ekstraksi, Kristalisasi, dan Filtrasi – Materi & Latihan TKA Teknik Kimia Industri SMK/MAK

Prinsip pemisahan mekanis dan difusional dalam industri kimia; distilasi fraksinasi (kesetimbangan uap-cair VLE, refluks, baki tray vs packing); evaporasi efek tunggal dan ganda (heat economy); ekstraksi cair-cair (koefisien distribusi, pelarut selektif); kristalisasi (kelarutan, supersaturasi); filtrasi (press filter, rotary drum vacuum filter) dan pengeringan solid (drying).

Tujuan Pembelajaran

Menganalisis prinsip kerja dan neraca massa distilasi fraksinasi biner berbasis kesetimbangan uap-cair.
Menghitung efisiensi termal dan keekonomian uap (Steam Economy) pada evaporator efek tunggal dan berganda.
Mengidentifikasi mekanisme pemisahan campuran industri menggunakan ekstraksi pelarut, kristalisasi, filtrasi, dan pengeringan.

Materi & Pembahasan Konsep

TKA SMK/MAK

Selamat datang di modul Operasi Teknik Kimia (OTK): Distilasi, Evaporasi, Ekstraksi, Kristalisasi, dan Filtrasi pada mata pelajaran Teknik Kimia Industri SMK/MAK!

1. Distilasi Fraksinasi & Evaporasi

Distilasi Fraksinasi: Pemisahan komponen cair biner berdasarkan perbedaan volatilitas relatif (titik didih). Aliran uap puncak dikondensasikan menjadi distilat (D) dan sebagian dikembalikan sebagai refluks (R), sedangkan fraksi berat keluar sebagai residu dasar (B). Rasio Refluks R = L/D.
Evaporasi: Penguapan pelarut air untuk memekatkan larutan non-volatil. Steam Economy = kg uap air yang diuapkan per kg uap pemanas (steam) yang dikonsumsi. Evaporator efek ganda menghemat uap dengan memanfaatkan uap efek 1 sebagai pemanas efek 2.

2. Ekstraksi, Kristalisasi, & Filtrasi

Ekstraksi Cair-Cair: Pemisahan zat terlarut dari cairan pembawa (feed) menggunakan pelarut cair (solvent) yang tidak saling larut, menghasilkan fasa Ekstrak (kaya solvent dan solut) dan fasa Rafinat (cairan pembawa yang telah terlucuti).
Kristalisasi: Pembentukan partikel kristal padat dari fasa homogen cair melalui penciptaan kondisi lewat-jenuh (supersaturasi) melalui pendinginan, penguapan pelarut, atau penambahan anti-solvent.

Referensi: Kerangka Standar Asesmen TKA Pusmendik Kemendikdasmen RI

Simulasi CBT

Latihan Interaktif (18 Soal)

Penilaian aman & otomatis

Cek Pemahaman

3 Soal

Soal 1 Pilihan Ganda mudah

5 Poin

Operasi pemisahan campuran cairan homogen menjadi komponen-komponen murninya berdasarkan perbedaan titik didih (volatilitas relatif) melalui penguapan dan kondensasi berulang dinamakan:

A Distilasi B Filtrasi C Sedimentasi D Penggilingan Size Reduction

Soal 2 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Dalam kolom distilasi fraksinasi industri, fungsi pengembalian sebagian cairan kondensat hasil embunan puncak kembali ke atas kolom sebagai cairan Refluks adalah: (Pilih dua fungsi refluks)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Memperkaya kemurnian komponen volatil (ringan) pada uap puncak yang dihasilkan. B. Menyediakan cairan pendingin yang kontak langsung dengan uap naik pada setiap baki piringan (tray). C. Menghentikan seluruh proses perpindahan massa di dalam kolom. D. Membakar kolom distilasi dari bagian atas.

Soal 3 Benar / Salah mudah

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah prinsip pengoperasian evaporator efek ganda (Multiple-Effect Evaporator)!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Pada evaporator efek ganda, uap air yang dihasilkan dari bejana efek pertama dimanfaatkan sebagai media uap pemanas (heating steam) untuk bejana efek kedua.	Benar	Salah
Tekanan operasi diatur bertingkat semakin menurun dari efek pertama ke efek berikutnya (efek kedua bertekanan vakum lebih rendah) agar larutan dapat mendidih pada suhu lebih rendah.	Benar	Salah
Sistem evaporator efek ganda menghasilkan pemborosan uap pemanas yang sangat besar dibandingkan evaporator efek tunggal.	Benar	Salah

Latihan TKA

10 Soal

Soal 4 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dua fasa cairan yang dihasilkan dari operasi ekstraksi cair-cair setelah terjadinya kontak kesetimbangan antara umpan (feed) dan pelarut (solvent) adalah fasa:

A Ekstrak dan Rafinat B Filtrat dan Cake C Distilat dan Residu Dasar D Kondensat dan Uap Jenuh

Soal 5 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Syarat termodinamika mutlak yang harus dicapai oleh suatu larutan sebelum proses kristalisasi (nukleasi dan pertumbuhan kristal padat) dapat berlangsung adalah terbentuknya kondisi:

A Lewat Jenuh (Supersaturasi) B Larutan Sangat Encer C Kondisi Titik Didih Nol D Kondisi Kritis Gas

Soal 6 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Alat penyaring industri tipe Rotary Drum Vacuum Filter (RDVF) banyak dipilih untuk pemisahan lumpur slurry skala besar secara kontinu karena memiliki tahapan operasi: (Pilih dua tahapan berurutan)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Pembentukan kue saring (Cake Formation) pada permukaan membran drum yang tercelup slurry melalui daya hisap vakum. B. Pencucian kue saring dan pelepasan kue saring padat secara kontinu menggunakan pisau pengerik (Scraper / Doctor Blade). C. Pembakaran lumpur di dalam air menggunakan api terbuka. D. Pendinginan cairan hingga membeku menjadi gletser es.

Soal 7 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah prinsip pengeringan bahan padat (Drying) menggunakan Spray Dryer!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Spray Dryer mengabutkan larutan atau suspensi cair menjadi tetesan renik melalui atomizer nozel ke dalam ruangan berisi aliran udara panas pengering seketika.	Benar	Salah
Proses penguapan air yang berlangsung sangat singkat pada spray dryer menghasilkan produk kering berupa serbuk halus berpori (contoh: susu bubuk, detergen).	Benar	Salah
Spray dryer hanya dapat mengeringkan balok batu granit seberat 10 ton tanpa proses atomisasi.	Benar	Salah

Soal 8 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Peristiwa banjir cairan pada kolom distilasi fraksinasi di mana laju alir uap yang naik terlalu kencang menahan cairan turun sehingga cairan terakumulasi memenuhi ruang antar-baki disebut fenomena:

A Flooding (Banjir Kolom) B Weeping (Tetesan Bocor) C Priming D Coning

Soal 9 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Keekonomian uap (Steam Economy) pada operasi evaporasi didefinisikan secara matematis sebagai perbandingan antara:

A Massa uap air yang berhasil diuapkan dari larutan dibagi massa steam pemanas yang digunakan B Massa bahan bakar batu bara dibagi massa air dingin C Tekanan uap kondensor dikalikan volume bejana D Tinggi cerobong asap dibagi tebal dinding baja

Soal 10 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Kriteria penting dalam pemilihan pelarut (solvent) yang baik untuk operasi ekstraksi cair-cair industri mencakup: (Pilih dua kriteria)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Memiliki faktor selektivitas tinggi terhadap komponen terlarut dan tidak saling larut (immiscible) dengan cairan pembawa. B. Memiliki perbedaan densitas yang cukup signifikan dengan cairan rafinat guna mempermudah pemisahan lapisan gravitasi. C. Memiliki titik didih yang persis sama persis dengan cairan umpan agar tidak bisa dipisahkan lagi. D. Sangat mudah meledak spontan saat bersentuhan dengan udara kamar.

Soal 11 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah perbedaan antara kristalisasi pendinginan dan kristalisasi penguapan!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Metode kristalisasi pendinginan (Cooling Crystallization) sangat cocok untuk zat terlarut yang memiliki kurva kelarutan meningkat tajam seiring peningkatan suhu.	Benar	Salah
Metode kristalisasi penguapan (Evaporative Crystallization) diterapkan pada zat terlarut yang kelarutannya relatif konstan atau sedikit berubah terhadap temperatur (seperti NaCl).	Benar	Salah
Garam dapur NaCl paling cepat mengkristal dengan cara mendinginkan air laut hingga suhu kamar tanpa penguapan air.	Benar	Salah

Soal 12 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Penolong filtrasi (Filter Aid) seperti diatomite (kieselguhr) atau perlite ditambahkan ke dalam suspensi slurry sebelum dialirkan ke filter press yang bertujuan untuk:

A Mencegah penyumbatan media filter dan membentuk struktur kue saring yang berpori permeable B Melarutkan seluruh padatan menjadi gas C Menaikkan titik didih cairan filtrat D Mewarnai cairan filtrat menjadi merah muda

Soal 13 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Pengeringan bahan padat pada fluidized bed dryer (pengering unggun terfluidakan) memiliki keunggulan operasional berupa: (Pilih dua keunggulan)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Laju perpindahan panas dan massa pengeringan sangat tinggi karena luas permukaan kontak partikel dan udara panas sangat maksimal. B. Keseragaman temperatur produk yang tinggi di seluruh bagian unggun fluidisasi. C. Mampu mengeringkan batu bata utuh berbobot 5 ton tanpa hancur. D. Tidak memerlukan aliran udara atau panas sama sekali.

Tantangan Penalaran

5 Soal

Soal 14 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Sebuah kolom distilasi fraksinasi kontinu memisahkan 1.000 kg/jam umpan campuran biner etanol-air yang mengandung 40% berat etanol. Ditargetkan produk distilat atas (D) mengandung 90% berat etanol dan produk residu bawah (B) mengandung 5% berat etanol. Berapakah laju alir massa distilat (D) dan residu dasar (B) dalam satuan kg/jam pada kondisi tunak (steady state)?

A Distilat D = 411,8 kg/jam dan Residu B = 588,2 kg/jam B Distilat D = 500,0 kg/jam dan Residu B = 500,0 kg/jam C Distilat D = 900,0 kg/jam dan Residu B = 100,0 kg/jam D Distilat D = 100,0 kg/jam dan Residu B = 900,0 kg/jam

Soal 15 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Pada perancangan kolom distilasi metode grafis McCabe-Thiele, kondisi fasa fisik umpan (Feed condition) dinyatakan oleh nilai q (faktor kualitas termal umpan). Makna nilai q terhadap kemiringan garis umpan (q-line) yang benar adalah: (Pilih dua pernyataan)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Umpan berupa cairan jenuh (Saturated Liquid pada titik didih) memiliki nilai q = 1 sehingga orientasi q-line tegak vertikal. B. Umpan berupa uap jenuh (Saturated Vapor pada titik embun) memiliki nilai q = 0 sehingga orientasi q-line mendatar horizontal. C. Nilai q = 100 menandakan umpan berupa balok es kutub. D. Garis q-line selalu berputar 360 derajat secara kontinu.

Soal 16 Benar / Salah sulit

5 Poin

Evaluasi fenomena campuran azeotrop pada distilasi campuran etanol dan air!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Campuran etanol-air membentuk azeotrop titik didih minimum pada konsentrasi sekitar 95,6 persen berat etanol di mana komposisi uap dan cairan berada pada rasio yang persis sama.	Benar	Salah
Untuk menghasilkan etanol anhidrat (etanol mutlak 99,5 persen atau lebih), diperlukan metode distilasi azeotropik dengan entrainer (seperti sikloheksana) atau dehidrasi saringan molekuler (molecular sieve).	Benar	Salah
Campuran azeotrop dapat dipisahkan secara sempurna menjadi 100 persen etanol murni hanya dengan menambah tinggi menara distilasi biasa hingga 1000 meter.	Benar	Salah

Soal 17 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Dalam perancangan bejana penukar panas (Shell and Tube Heat Exchanger), fluida proses yang bersifat sangat korosif, kotor (mudah membentuk kerak fouling), dan bertekanan tinggi dialirkan melalui sisi:

A Sisi Pipa / Tabung (Tube Side) B Sisi Cangkang Luar (Shell Side) C Sisi Insulasi Mantel Luar D Sisi Kaki Penyangga Baja

Soal 18 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Pada operasi ekstraksi padat-cair (Leaching) minyak kedelai menggunakan pelarut n-heksana, faktor-faktor yang meningkatkan laju perpindahan massa ekstraksi menurut Hukum Fick adalah: (Pilih dua faktor optimasi)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Pengecilan ukuran partikel bahan baku padatan (Flaking) guna memperpendek jarak difusi solut dari pori dalam ke permukaan. B. Peningkatan temperatur operasi hingga mendekati titik didih pelarut untuk meningkatkan kelarutan solut dan koefisien difusivitas. C. Menggunakan biji kedelai utuh berukuran raksasa tanpa digiling. D. Mendinginkan campuran hingga suhu beku minus 100 derajat Celcius.

Sudah Selesai Mengerjakan?

Pastikan semua soal telah kamu jawab sebelum melihat skor dan pembahasan.

Topik Berikutnya » Neraca Massa dan Energi, Karakteristik Reaktor Kimia (Batch, CSTR, PFR), dan Sistem Utilitas Pabrik

Nomor Soal

0 / 18

• Belum • Terjawab • Ragu

Ke Atas Soal

Tes Kemampuan Akademik SMK/MAK • Teknik Kimia Industri Gratis & Otomatis