LIMBAH

        Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri, domestik ( rumah tangga ) dan pertanian,  yang lebih dikenal sebagai sampah, yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah merupakan sumber daya alam yang telah kehilangan fungsinya. Keberadaannya dalam lingkungan dapat mengganggu baik dalam hal keindahan, kenyamanan, maupun kesehatan. Akumulasi limbah memiliki potensi menjadi polutan penyebab pencemaran, oleh karena itu adanya limbah perlu mendapat perhatian seksama serta penanganan semaksimal mungkin sebelum menimbulkan kerugian – kerugian yang lebih besar bagi masyarakat.

            Bermacam – macam limbah dapat berada di sekitar kita, baik limbah cair maupun padat, baik yang berasal dari kegiatan rumah tangga berupa limbah domestic, maupun aktivitas – aktivitas pembangunan.

Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia senyawa organik dan senyawa anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.

§  Karakteristik limbah:

1. Berukuran mikro
2. Dinamis
3. Berdampak luas (penyebarannya)
4. Berdampak jangka panjang (antar generasi)

§  Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah:

1. Volume limbah
2. Kandungan bahan pencemar
3. Frekuensi pembuangan limbah

Berdasarkan karakteristiknya, limbah dapat digolongkan menjadi 4 bagian:

1. Limbah cair
2. Limbah padat
3. Limbah gas dan partikel
4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)

Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi:

1. pengolahan menurut tingkatan perlakuan
2. pengolahan menurut karakteristik limbah

            Bentuk limbah tersebut dapat berupa gas dan debu, cair atau padat. Di antara berbagai jenis limbah ini ada yang bersifat beracun atau berbahaya dan dikenal sebagai limbah Bahan Berbahaya dan Beracun (Limbah B3).

            Suatu limbah digolongkan sebagai limbah B3 bila mengandung bahan berbahaya atau beracun yang sifat dan konsentrasinya, baik langsung maupun tidak langsung, dapat merusak atau mencemarkan lingkungan hidup atau membahayakan kesehatan manusia. Yang termasuk limbah B3 antara lain adalah bahan baku yang berbahaya dan beracun yang tidak digunakan lagi karena rusak, sisa kemasan, tumpahan, sisa proses, dan oli bekas kapal yang memerlukan penanganan dan pengolahan khusus. Bahan-bahan ini termasuk limbah B3 bila memiliki salah satu atau lebih karakteristik berikut: mudah meledak, mudah terbakar, bersifat reaktif, beracun, menyebabkan infeksi, bersifat korosif, dan lain-lain, yang bila diuji dengan toksikologi dapat diketahui termasuk limbah B3.

Macam Limbah Beracun

• Limbah mudah meledak adalah limbah yang melalui reaksi kimia dapat menghasilkan gas dengan suhu dan tekanan tinggi yang dengan cepat dapat merusak lingkungan.
• Limbah mudah terbakar adalah limbah yang bila berdekatan dengan api, percikan api, gesekan atau sumber nyala lain akan mudah menyala atau terbakar dan bila telah menyala akan terus terbakar hebat dalam waktu lama.
• Limbah reaktif adalah limbah yang menyebabkan kebakaran karena melepaskan atau menerima oksigen atau limbah organik peroksida yang tidak stabil dalam suhu tinggi.
• Limbah beracun adalah limbah yang mengandung racun yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Limbah B3 dapat menimbulkan kematian atau sakit bila masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan, kulit atau mulut.
• Limbah yang menyebabkan infeksi adalah limbah laboratorium yang terinfeksi penyakit atau limbah yang mengandung kuman penyakit, seperti bagian tubuh manusia yang diamputasi dan cairan tubuh manusia yang terkena infeksi.
• Limbah yang bersifat korosif adalah limbah yang menyebabkan iritasi pada kulit atau mengkorosikan baja, yaitu memiliki pH sama atau kurang dari 2,0 untuk limbah yang bersifat asam dan lebih besar dari 12,5 untuk yang bersifat basa.

Pembuangan  limbah baik yang bersumber dari kegiatan domestik (rumah tangga) maupun industri ke badan air dapat menyebabkan pencemaran lingkungan apabila kualitas air limbah tidak memenuhi baku mutu limbah.

Sebagai contoh, mari kita lihat Kota Jakarta. Jakarta merupakan sebuah ibukota yang amat padat sehingga letak septic tank, cubluk (balong), dan pembuangan sampah berdekatan dengan sumber air tanah. Terdapat sebuah penelitian yang mengemukakan bahwa 285 sampel dari 636 titik sampel sumber air tanah telah tercemar oleh bakteri coli. Secara kimiawi, 75% dari sumber tersebut tidak memenuhi baku mutu air minum yang parameternya dinilai dari unsur nitrat, nitrit, besi, dan mangan.

Trickling filter. Sebuah trickling filter bed yang menggunakan plastic media.

Bagaimana dengan limbah industri? Dalam kegiatan industri, limbah akan mengandung zat-zat / kontaminan yang dihasilkan dari sisa bahan baku, sisa pelarut atau bahan aditif, produk terbuang atau gagal, pencucian dan pembilasan peralatan, blowdown beberapa peralatan seperti kettle boiler dan sistem air pendingin, serta sanitary wastes. Agar dapat memenuhi baku mutu, industri harus menerapkan prinsip pengendalian limbah secara cermat dan terpadu baik di dalam proses produksi (in-pipe pollution prevention) dan setelah proses produksi (end-pipe pollution prevention). Pengendalian dalam proses produksi bertujuan untuk meminimalkan volume limbah yang ditimbulkan, juga konsentrasi dan toksisitas kontaminannya. Sedangkan pengendalian setelah proses produksi dimaksudkan untuk menurunkan kadar bahan peencemar sehingga pada akhirnya air tersebut memenuhi baku mutu yang sudah ditetapkan.

Parameter	Konsentrasi (mg/L)
COD	100 – 300
BOD	50 – 150
Minyak nabati	5 – 10
Minyak mineral	10 – 50
Zat padat tersuspensi (TSS)	200 – 400
pH	6.0 – 9.0
Temperatur	38 – 40 [oC]
Ammonia bebas (NH3)	1.0 – 5.0
Nitrat (NO3-N)	20 – 30
Senyawa aktif biru metilen	5.0 – 10
Sulfida (H2S)	0.05 – 0.1
Fenol	0.5 – 1.0
Sianida (CN)	0.05 – 0.5

Batasan air limbah untuk Industri
Kepmen LH No. KEP-51/MENLH/10/1995

Namun walaupun begitu, masalah limbah tidak sesederhana yang dibayangkan karena pengolahan limbah memerlukan biaya investasi yang besar dan biaya operasi yang tidak sedikit. Untuk itu, pengolahan air limbah harus dilakukan dengan cermat, dimulai dari perencanaan yang teliti, pelaksanaan pembangunan fasilitas instalasi pengolahan air limbah (IPAL) atau unit pengolahan limbah (UPL) yang benar, serta pengoperasian yang cermat.

Dalam pengolahan air limbah itu sendiri, terdapat beberapa parameter kualitas yang digunakan. Parameter kualitas air limbah dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu parameter organik, karakteristik fisik, dan kontaminan spesifik. Parameter organik merupakan ukuran jumlah zat organik yang terdapat dalam limbah. Parameter ini terdiri dari total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), minyak dan lemak (O&G), dan total petrolum hydrocarbons (TPH). Karakteristik fisik dalam air limbah dapat dilihat dari parameter total suspended solids (TSS), pH, temperatur, warna, bau, dan potensial reduksi. Sedangkan kontaminan spesifik dalam air limbah dapat berupa senyawa organik atau inorganik.

Teknologi Pengolahan Air Limbah

Tujuan utama pengolahan air limbah ialah untuk mengurai kandungan bahan pencemar di dalam air terutama senyawa organik, padatan tersuspensi, mikroba patogen, dan senyawa organik yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme yang terdapat di alam. Pengolahan air limbah tersebut dapat dibagi menjadi 5 (lima) tahap:

1. Pengolahan Awal ( Pretreatment )

Tahap pengolahan ini melibatkan proses fisik yang bertujuan untuk menghilangkan padatan tersuspensi dan minyak dalam aliran air limbah. Beberapa proses pengolahan yang berlangsung pada tahap ini ialah screen and grit removal, equalization and storage, serta oil separation.

2. Pengolahan Tahap Pertama (Primary Treatment)

Pada dasarnya, pengolahan tahap pertama ini masih memiliki tujuan yang sama dengan pengolahan awal. Letak perbedaannya ialah pada proses yang berlangsung. Proses yang terjadi pada pengolahan tahap pertama ialah neutralization, chemical addition and coagulation, flotation, sedimentation, dan filtration.

3. Pengolahan Tahap Kedua (Secondary Treatment)

Pengolahan tahap kedua dirancang untuk menghilangkan zat-zat terlarut dari air limbah yang tidak dapat dihilangkan dengan proses fisik biasa. Peralatan pengolahan yang umum digunakan pada pengolahan tahap ini ialah activated sludge, anaerobic lagoon, tricking filter, aerated lagoon, stabilization basin, rotating biological contactor, serta anaerobic contactor and filter.

4. Pengolahan Tahap Ketiga (Tertiary Treatment)

Proses-proses yang terlibat dalam pengolahan air limbah tahap ketiga ialah coagulation and sedimentation, filtration, carbon adsorption, ion exchange, membrane separation, serta thickening gravity or flotation.

5. Pengolahan Lumpur (Sludge Treatment)

Lumpur yang terbentuk sebagai hasil keempat tahap pengolahan sebelumnya kemudian diolah kembali melalui proses digestion or wet combustion, pressure filtration, vacuum filtration, centrifugation, lagooning or drying bed, incineration, atau landfill.

Pemilihan Teknologi

Pemilihan proses yang tepat didahului dengan mengelompokkan karakteristik kontaminan dalam air limbah dengan menggunakan indikator parameter yang sudah ditampilkan di tabel di atas. Setelah kontaminan dikarakterisasikan, diadakan pertimbangan secara detail mengenai aspek ekonomi, aspek teknis, keamanan, kehandalan, dan kemudahan peoperasian. Pada akhirnya, teknologi yang dipilih haruslah teknologi yang tepat guna sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah. Setelah pertimbangan-pertimbangan detail, perlu juga dilakukan studi kelayakan atau bahkan percobaan skala laboratorium yang bertujuan untuk:

1. Memastikan bahwa teknologi yang dipilih terdiri dari proses-proses yang sesuai dengan karakteristik limbah yang akan diolah.
2. Mengembangkan dan mengumpulkan data yang diperlukan untuk menentukan efisiensi pengolahan yang diharapkan.
3. Menyediakan informasi teknik dan ekonomi yang diperlukan untuk penerapan skala sebenarnya.

Sedimentation

Sebuah primary sedimentation tank di sebuah unit pengolahan limbah domestik. Sedimentation tank merupakan salah satu unit pengolahan limbah yang sangat umum digunakan. Perlu kita semua sadari bahwa limbah tetaplah limbah. Solusi terbaik dari pengolahan limbah pada dasarnya ialah menghilangkan limbah itu sendiri. Produksi bersih (cleaner production) yang bertujuan untuk mencegah, mengurangi, dan menghilangkan terbentuknya limbah langsung pada sumbernya di seluruh bagian-bagian proses dapat dicapai dengan penerapan kebijaksanaan pencegahan, penguasaan teknologi bersih, serta perubahan mendasar pada sikap dan perilaku manajemen.

Upaya Pengolahan Limbah Secara Sederhana

Upaya pengelolaan, penanganan limbah yang saat ini tengah digalakan antara lain pemanfaatan kembali limbah yang masih dapat dipakai, tentunya setelah limbah yang ada diseleksi, misalnya limbah kertas di pabrik, didaur ulang menjadi kertas kembali, limbah plastik didaur ulang dijadikan alat – alat rumah tangga.

            Pabrik – pabrik semestinya telah memiliki  sistem penampungan serta pengolahan limbah, sehingga sebagian limbah yang terpaksa di buang di perairan atau lingkungan tidaklah membahayakan masyarakat.

            Untuk daerah yang kurang atau tidak memiliki mata air, limbah cair yang ada di selokan dan sungai dapat dialirkan menuju pabrik pengolahan limbah, untuk diproses sehingga dapat menjadi air bersih. Tahap pemopresan antara lain penyaringan, pemisahan bahan partikel dan proses biologi berupa penggunaan mikroorganisme aerobik untuk membantu penghancuran limbah organik. Setelah itu dilakukan proses kimia yang bertujuan menjadikan air bersih berkualitas dengan pemakaian bahan – bahan kimia untuk menghilangkan rasa dan bau, zat yang tidak dikehendaki dari air limbah.

            Untuk mengurangi limbah padat dapat dilakukan proses penimbunan limbah dalam lubang – lubang galian, dalam skala besar limbah padat dibakar dengan peralatan khusus sehingga gas – gas hasil pembakaran dapat digunakan untuk menggerakan turbin sehingga sisanya berupa abu dapat ditimbun.

            Di beberapa Negara maju telah banyak dilakukan pemisahan sampah organik dan anorganik untuk keperluan daur ulang. Dalam tiap rumah tangga terdapat sampah yang berwarna – warni sesuai peruntukannya, tidaklah kalah pentingnya untuk mengurangi limbah domestik, setiap warga masyarakat tidak berlaku boros dalam pemanfaatan sumber daya, mengurangi sifat konsumtif.

EVAPORASI

Evaporasi merupakan operasi pemekatan yang telah dikerjakan sejak dulu. Pada penguapan atau evaporasi terdapat proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.

Evaporasi dilaksanakan dengan cara menguapkan sebagian dari pelarut pada titik didihnya, sehingga diperoleh larutan zat cair pekat yang konsentrasinya lebih tinggi. Uap yang terbentuk pada evaporasi biasanya hanya terdiri dari satu komponen, dan jika uapnya berupa campuran umumnya tidak diadakan usaha untuk memisahkan komponenkomponennya. Dalam evaporasi zat cair pekat merupakan produk yang dipentingkan, sedangkan uapnya biasanya dikondensasikan dan dibuang. Disinilah letak perbedaan antara evaporasi dan distilasi.

Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap"

Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat

Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.

Sebagai contoh diantaranya :

1.       Uap air yang telah menguap dari teh panas terkondensasi menjadi tetesan air. Gas air tidak terlihat, tetapi awan tetesan air adalah petunjuk dari penguapan yang diikuti oleh kondensasi.

2. Ketika air dipanaskan oleh sinar matahari, permukaan molekul-molekul air memiliki cukup energi untuk melepaskan ikatan molekul air tersebut dan kemudian terlepas dan mengembang sebagai uap air yang tidak terlihat di atmosfir.

                                 

Sekitar 95.000 mil kubik air menguap ke angkasa setiap tahunnya. Hampir 80.000 mil kubik menguapnya dari lautan. Hanya 15.000 mil kubik berasal dari daratan, danau, sungai, dan lahan yang basah, dan yang paling penting juga berasal dari tranpirasi oleh daun tanaman yang hidup. Proses semuanya itu disebut Evapotranspirasi.

Contoh-contoh Operasi Evaporasi dalam Industri Kimia

1. Pemekatan larutan NaOH
2. Pemekatan larutan KNO3
3. Pemekatan larutan NaCL

Perkembangan teknologi evaporasi telah melahirkan banyak jenis evaporator. Namun secara umum dibedakan atas sirkulasi alami dan sirkulasi paksa. Sirkulasi alami adalah evaporator yang gerakan cairannya berlangsung secara alami oleh adanya perbedaan massa jenis atau konveksi alami. Berbeda dengan sirkulasi paksa yang cairannya digerakan oleh pompa. Dari sisi perpindahan panas, sirkulasi paksa lebih baik, tetapi lebih mahal dan rumit.

Namun, yang lebih sering dioperasikan ialah evaporator sirkulasi alami jenis climbing film evaporator ( evaporator lapis naik ) dengan metode sirkulasi alami. Peralatan ini banyak dipakai untuk memekatkan larutan dalam industri bahan makanan.

Prinsip kerja evaporasi lapis naik ( climbing film evaporator ) adalah dengan cara menguapkan cairan dalam pipa hingga dihasilkan gelembung – gelembung uap yang bergerak ke atas dan membawa sejumlah cairan. Gerakan gelembung ke atas yang cepat akan menggerakan cairan dengan cepat pula sehingga waktu tinggal dalam daerah pemanasan cukup singkat. Hal ini penting terutama jika cairan yang diuapkan peka terhadap panas. Campuran uap dan cairan akan dipisahkan dalam siklon. Uap dapat dianggap tidak mengandung padatan terlarut. Meskipun pada kenyataannya kadang – kadang mengandung padatan terlarut akibat percikan atau butiran cairan yang terbawa aliran uap.

Tentang Evaporator

Evaporator

Dengan sistem downstream, beberapa tahap dapat digunakan untuk isoloasi dan pemurnian produk. Struktur keseluruhan dari proses adalah pra-treatment, pemisahan solid-liquid, konsentrasi, purifikasi dan formulasi. Proses evaporasi terjadi pada tahap konsentrasi dari proses downstream dan digunakan secara luas untuk proses pembuatan makanan, kimia dan mendaur ulang pelarut. Tujuan dari evaporasi adalah menguapkan air yang ada pada larutan yang mengandung produk yang diinginkan. Setalah proses pra-treatment dan separasi, luratan sering kali mengandung 85% air. Hal ini tidak cocok dengan penggunaan industri karena biaya yang dikeluarkan dalam proses dengan jumlah larutan yang banyak, karena membutuhkan peraltan yang lebih besar.

Energetics

Air dapat dihilangkan dari larutan dengan dengan cara lain dari evaporasi, antara lain yaitu ekstrasi liquid-liquid, kristalisasi dan presepsiasi. Perbedaan evaporasi dengan metode pengeringan lain adalah produk akhir evaporasi adalah liquid terkonsentrasi, bukan solid. Uap air digunakan sebagai pengubah fasa saat mengkonsentrasi komponen yang tidak tahan panas seperti protein dan gula. Panas diberikan pada larutan dan sebagian dari solvent berubah menjadi uap. Proses evaporator berlangsung pada temperature tinggi dengan tekanan yang rendah.

Panas diperlukan sebagai energi untuk molekul pada solvent pindah dari larutan menuju udara sekitar. Energi yang diperlukan molekul dapat disebut petensial termodinamika dari air pada larutan. Saat menguapkan air, lebih dari 99% energi diperlukan untuk memasok panas penguapan. Energi juga diperlukan untuk menghilangkan tegangan permukaan dari larutan. Energi yang diperlukan pada proses ini juga besar karena harus merubah fase, dari air menjadi uap air.

Saat merancang evaporator, jumlah uap yang diperlukan tiap unit massa pada konsentrasi yang telah ditentukan. Keseimbangan energi harus digunakan dengan asumsi panas yang hilang keluar sistem sangat kecil. Panas yang harus dipasok oleh uap pendingin sama dengan panas yang dibutuhkan untuk memanaskan larutan dan menguapkan air.

How Evaporator Works

Larutan yang mengandung produk diinginkan dimasukkan ke dalam evaporator dan melawati sumber panas. Panas akan merubah air pada larutan menjadi uap air. Uap air dibuang dari larutan dan dikondensasikan saat larutan konsentrasi tersebut masuk ke evaporasi tahap dua atau dikeluarkan dari sistem. Pada umumnya mesin evaporator terdiri dari empat bagian, bagian pemanas terdiri dari medium pemanas dimana uap dimasukkan. Bagian konsentrasi dan pemisahan dimana uap air yang dihasilkan dari penguapan air pada larutan dikeluarkan, bagian kondensasi yang akan mengkondesasi uap air dan bagian pompa vakum  yang menyediakan tekanan untuk meningkatkan sirkulasi sistem.

Tipe-tipe dari Evaporator

Evaporator Sirkulasi Alami / paksa

Evaporator sirkulasi alami bekerja dengan memanfaatkan sirkulasi yang terjadi akibat perbedaan densitas yang terjadi akibat pemanasan. Pada evaporator tabung, saat air mulai mendidih, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi yang mengakibatkan pemisahan liquid dan uap air di bagian atas dari tabung pemanas.Jumlah evaporasi bergantung dari perbedaan temperatur uap dengan larutan. Sering kali pendidihan mengakibatkan sistem kering, Untuk menghidari hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa, yaitu dengan manambahkan pompa untuk meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi.

Falling Film Evaporator

Evaporator ini berbentuk tabung panjang (4-8 meter) yang dilapisi dengan jaket uap (steam jacket). Distribusi larutan yang seragam sangat penting. Larutan masuk dan memperoleh gaya gerak karena arah larutan yang menurun. Kecepatan gerakan larutan akan mempengaruhi karakteristik medium pemanas yag juga mengalir menurun. Tipe ini cocok untuk menangani larutan kental sehingga sering digunakan untuk industri kimia, makanan, dan fermentasi.

Rising Film (Long Tube Vertical) Evaporator

Pada evaporator tipe ini, pendidihan berlangsung di dalam tabung dengan sumber panas berasal dari luar tabung (biasanya uap). Buih air akan timbul dan menimbulkan sirkulasi.

Plate Evaporator

Mempunyai luas permukaan yang besar, Plate biasanya tidak rata dan ditopangoleh bingkai (frame). Uap mengalir melalui ruang-ruang di antara plate. Uap mengalir secara co-current dan counter current terhadap larutan. Larutan dan uap masuk ke separasi yang nantinya uap akan disalurkan ke condenser. Eveporator jenis ini sering dipakai pada industri susu dan fermntasi karena fleksibilitas ruangan. Tidak efektif untuk larutan kental dan padatan.

Multi-effect Evaporator

Menggunakan uap pada tahap untuk dipakai pada tahap berikutnya. Semakin banyak tahap maka semakin rendah konsumsi energinya. Biasanya maksimal terdiri dari tujuh tahap, bila lebih seringkali ditemui biaya pembuatan melebihi penghematan energi. Ada dua tipe aliran, aliran maju dimana larutan masuk dari tahap paling panas ke yang lebih rendah, dan aliran mundur yang merupakan kebalikan dari aliran maju. Cocok untuk menangani produk yang sensitif terhadap panas seperti enzim dan protein.

Application

Kegunaan utama dari evaporator adalah menguapkan air pada larutan sehingga larutan memiliki konsentrasi tertentu. Pada industri makanan dan minuman, agar memiliki mutu yang sama pada jangka waktu yang lama, dibutuhkan evaporasi. Kegunaan lainnya adalah mendaur ulang pelarut mahal seperti hexane ataupun sodium hydroxide pada kraft pulping, bisa juga untuk menguapkan limbah agar proses penanganan limbah lebih murah.

Marine Use

Air pendingin (setelah mendinginkan mesin) masih dilewatkan pada heat exchanger yang berisi air laut karena air laut tekanannya telah direndahkan, aka bisa menguap walau air pendingin hanya bersuhu 70-80 derajat celcius. Uapan air laut dilewatkan di demister lalu didestilasi untuk kemudian disimpan sebagai cadangan air minum.

Uji Mikrobiologis Air

Populasi mikroba di alam sangat besar dan kompleks. Beratus-ratus spesies dari berbagai mikroba biasanya menghuni bermacam-macam tubuh kita, termasuk mulut, saluran pencernaan, dan kulit. Salah satu mikroba tersebut adalah bakteri. Bakteri memiliki tiga macam bentuk yaitu kokus (bulat atau bola), basil (batang), dan spiral (Fardiaz, 1989).

Sifat bakteri ada yang menguntungkan dan ada juga yang merugikan. Dikatakan menguntungkan karena bakteri dapat melakukan proses pembusukan sampah agar tidak menumpuk, sebagai antibiotik, indikator pencemaran, dan sebagainya. Sedangkan dikatakan merugikan karena bakteri dapat menimbulkan penyakit untuk beberapa spesies. Walaupun begitu, mikroba khususnya bakteri sengaja ditumbuhkan pada sebuah medium. Medium yang digunakan adalah medium yang ketersediaan nutrisinya tercukupi seperti air, karbon, energi, mineral, dan faktor tumbuh untuk pertumbuhan mikroorganisme seperti bakteri. Suatu bakteri dikatakan pathogen jika bakteri tersebut telah membentuk suatu koloni. Koloni didapatkan jika berada pada lingkungan buatan, sedangkan jika berada di alam konsentrasi bakteri pathogen menjadi rendah dan sulit untuk dideteksi. Oleh karena itu dilakukan analisis mikrobiologi untuk mengidentifikasi bakteri pathogen.

Uji mikrobiologi air dapat dianalisis berdasarkan organisme penunjuk/ indicator organisme. Syarat organisme indikator antara lain yaitu, terdapat pada air yang tercemar, mempunyai kemampuan bertahan hidup yang lebih besar dari pathogen, terdapat dalam jumlah yang lebih banyak daripada pathogen, dan mudah dideteksi dengan teknik laboratorium yang sederhana. Biasanya yang digunakan sebagai indikator yaitu dari jenis Escherichia coli (E. coli atau coli tinja) dikarenakan terdapat hanya dan selalu terdapat dalam tinja.

Mikrobiologi sebagai indikator kualitas air

Pada pemeriksaan mikrobiologis yang rutin terhadap air untuk menentukan aman / tidaknya untuk diminum, tidaklah cukup bila hanya berdasarkan uji-uji yang digunakan hanya terhadap mikrob patogenik, karena :

1. Kemungkinan besar patogen masuk ke dalam air secara sporadis, tetapi karena tidak dapat bertahan hidup lama, maka mungkin saja tidak terdapat di dalam contoh air yang dikirim ke laboratorium.

2. Bila terdapat dalam jumlahnya amat sedikit, maka besar kemungkinan patogen-patogen tersebut tidak terdeteksi oleh prosedur lab. yang dipakai.

3. Hasil pemeriksaan lab. Baru dapat diketahui setelah 24 jam atau lebih. Apabila ditemukan adanya patogen, sementara itu tentunya telah banyak orang mengkonsumsi air tersebut dan telah terekpos thdp infeksi sblm dpt dilakukan usaha untuk mengatasi situasi tersebut.

Istilah “Mikrob indikator” digunakan dalam analisis air mengacu pada sejenis mikrob yang kehadirannya di dalam air merupakan bukti bahwa air tersebut tercemar oleh tinja manusia atau hewan yang berdarah panas. Artinya terdapat peluang bagi berbagai macam mikrob patogen, yang secara berkala terdapat di dalam saluran pencernaan untuk masuk ke dalam air tsb.

Beberapa ciri penting suatu mikrob indikator ialah :

1. Terdapat dlm air tercemar dan “nothing” dlm air yg tdk tercemar

2. Terdapat dalam air bila ada patogen

3. Jumlah mikrob indikator berkorelasi dengan kadar polusi

4. Memiliki kemampuan bertahan hidup yg lebih besar drpd patogen

5. Memiliki sifat seragam dan mantap

6. Tidak berbahaya bagi manusia dan hewan

7. Terdapat dalam jumlah yang lebih banyak drpd patogen

8. Mudah dideteksi dengan teknik - teknik laboratorium yang sederhana

Mikrob indikator yang ideal adalah Escherichia coli dan kelompok bakteri koli lainnya.

Bakteri Escherichia coli merupakan bakteri gram negatif yang tahan hidup dalam media yang kekurangan zat gizi (Rahayu, 2000). Susunan dinding sel bakteri gram negatif memiliki struktur dinding sel yang lebih kompleks daripada sel bakteri gram positif. Bakteri gram negatif mengandung sejumlah besar lipoprotein, lipopolisakarida, dan lemak (Schlegel, 1993). Adanya lapisan-lapisan tersebut mempengaruhi aktivitas kerja dari zat antibakteri. Menurut Escherich (1885) dalam Wikipedia (2008), bakteri E. coli ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Filum : Proteobacteria

Kelas : Gamma Proteobacteria

Ordo : Enterobacteriales

Famili : Enterobacteriaceae

Genus : Escherichia

Bakteri E. coli merupakan organisme yang normal terdapat dalam usus manusia sehingga keberadaannya bukan merupakan masalah. Namun, beberapa strain tertentu dari bakteri ini dapat menimbulkan penyakit seperti diare, muntaber, dan gangguan pencernaan lainnya. Hal ini berkaitan dengan kemampuan strain ini dalam membentuk enterotoksin yang berperan dalam mengeluarkan cairan dan elektrolit (Wikipedia, 2008).

Total E. coli terdiri dari :

1. E. coli yang berasal dari tinja (disebut coli tinja) atau disebut juga coli fecal (baru tercemar tinja).

2. Bakteri-bakteri lain selain E. coli (disebut coliform), seperti : Klebsiella sp., Enterobacter freundii, Aerobacter aerogenes. Atau disebut juga coli nonfecal (pernah tercemar tinja).

Standar analisis air untuk mengetahui bahwa air itu berkualitas baik atau tidak ada 3 tahap uji, yaitu :

1. Uji duga (presumptive test)

Uji ini ditujukan untuk mendeteksi mikroorganisme yang dapat memfermentasi laktosa menghasilkan asam dan gas. Mikroorganisme itu kemudian diduga sebagai bakteri coliform.

2. Uji penguat (confirmed test)

Uji ini melanjutkan tahap 1 yaitu dengan membuat piaraan agar tulang dari piaraan laktosa cair pada media agar selektif dan diferensial yaitu Eosin Methylene Blue Agar (EMBA). Koloni E. coli tampak berwarna hijau metalik, dan disebut sebagai koloni tipikal, tipe lain disebut atipikal.

3. Uji lengkap (completed test)

Uji ini dilakukan pembuatan piaraan cair dalam media laktosa dari koloni tipikal pada media EMBA dengan tujuan mendeteksi mikroorganisme yang diduga E. coli untuk memfermentasi laktosa juga diamati morfologinya.

Medium EMBA merupakan medium diferensial , yaitu medium yang dapat memisahkan antar koloni bakteri yang berbeda dan digunakan sebagai media isolasi dan identifikasi. Medium ini digunakan untuk bakteri coliform (bakteri yang sebagian besar terdiri dari bakteri E. coli), yang salah satunya dapat memfermentasi laktosa, dari koloni yang berwarna biru kehitaman menjadi koloni yang berwarna hijau metalik (Marietta, 2008).

Sebelum dilakukan pengujian hal yang perlu diperhatikan ialah teknik sterilisasi. Sterilisasi yaitu proses atau kegiatan membebaskan suatu bahan atau benda dari semua bentuk kehidupan.

Macam-macam sterilisasi

Pada prinsipnya sterilisasi dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu secara mekanik, fisik dan kimiawi.

1. Sterilisai secara mekanik (filtrasi) menggunakan suatu saringan yang berpori sangat kecil (0.22 mikron atau 0.45 mikron) sehingga mikroba tertahan pada saringan tersebut. Proses ini ditujukan untuk sterilisasi bahan yang peka panas, misal nya larutan enzim dan antibiotik.

2. Sterilisasi secara fisik dapat dilakukan dengan pemanasan & penyinaran.

· Pemanasan

a. Pemijaran (dengan api langsung): membakar alat pada api secara langsung, contoh alat : jarum inokulum, pinset, batang L, dll.

b. Panas kering: sterilisasi dengan oven kira-kira 60-1800C. Sterilisasi panas kering cocok untuk alat yang terbuat dari kaca misalnya erlenmeyer, tabung reaksi dll.

c. Uap air panas: konsep ini mirip dengan mengukus. Bahan yang mengandung air lebih tepat menggungakan metode ini supaya tidak terjadi dehidrasi.

d. Uap air panas bertekanan : menggunalkan autoklaf

· Penyinaran dengan UV

Sinar Ultra Violet juga dapat digunakan untuk proses sterilisasi, misalnya untuk membunuh mikroba yang menempel pada permukaan interior Safety Cabinet dengan disinari lampu UV

3. Sterilisaisi secara kimiawi biasanya menggunakan senyawa desinfektan antara lain alkohol.

Sterilisasi dengan penyaringan (filtrasi)

Sterilisasi dengan penyaringan dilakukan untuk mensterilisasi cairan yagn mudah rusak jika terkena panas atu mudah menguap (volatile). Cairan yang disterilisasi dilewatkan ke suatu saringan (ditekan dengan gaya sentrifugasi atau pompa vakum) yang berpori dengan diameter yang cukup kecil untuk menyaring bakteri. Virus tidak akan tersaring dengan metode ini.

Sterilisasi dengan penyaringan dapat dilakukan dengan berbagai cara :

· Non-disposable filtration apparatus

- Disedot dengan pompa vakum

- Volume 20-1000 ml

· Disposable filter cup unit

- Disedot dengan pompa vakum

- Volume 15-1000 ml

· Disposable filtration unit dengan botol penyimpan

- Disedot dengan pompa vakum

- Volume 15-1000 ml

· Syringe filters

- Ditekan seperti jarum suntik

- Volume 1-20 ml

· Spin filters

- Ditekan dengan gaya setrifugasi

- Volume kurang dari 1 ml

Cara kerja menggunakan Non-disposable filtration apparatus

· Sterilkan saringan (dapat menggunakan saringan Bekerfeld, Chamberland Zeitz), membran penyaring (kertas saring) dan erlenmeyer penampung.

· Pasang atau rakit alat-alat tersebut secara aseptis (sesuai gambar), lalu isi corong dengan larutan yang akan disterilkan.

· Hubungkan katup erlenmeyer dengan pompa vakum kemudian hidupkan pompa.

· setelah semua larutan melewati membran filter dan tertampung dierlenmeyer, maka larutan dapat dipindahkan kedalam gelas penampung lain yang sudah steril dan tutup dengan kapas atau aluminium foil yang steril.

Kerja Aseptik diantaranya :

1. Sebelum membuka ruangan atau bagian steril di dalam tabung/cawan/erlenmeyer sebaiknya bagian mulut (bagian yang memungkinkan kontaminan masuk) dibakar/dilewatkan api terlebih dahulu.

2. Pinset, batang L, dll dapat disemprot dengan alkohol terlebih dahulu lalu dibakar.

3. Ujung jarum inokulum yang sudah dipijarkan harus ditunggu dingin dahulu atau dapat ditempelkan tutup cawan bagian dalam untuk mempercepat transfer panas yang terjadi.

4. Usahakan bagian alat yang diharapkan dalam kondisi steril didekatkan ke bagian api.

5. Jika kerja di Safety Cabinet tidak perlu memakai pembakar bunsen tetapi jika di luar Safety Cabinet maka semakin banyak sumber api maka semakin terjamin kondisi aseptisnya

Prinsip cara kerja autoklaf

Seperti yang telah dijelaskan sebagian pada bab pengenalan alat, autoklaf adalah alat untuk memsterilkan berbagai macam alat & bahan yang menggunakan tekanan 15 psi (2 atm) dan suhu 1210C. Untuk cara kerja penggunaan autoklaf telah disampaikan di depan. Suhu dan tekanan tinggi yang diberikan kepada alat dan media yang disterilisasi memberikan kekuatan yang lebih besar untuk membunuh sel dibanding dengan udara panas. Biasanya untuk mesterilkan media digunakan suhu 1210C dan tekanan 15 lb/in2 (SI = 103,4 Kpa) selama 15 menit. Alasan digunakan suhu 1210C atau 249,8 0F adalah karena air mendidih pada suhu tersebut jika digunakan tekanan 15 psi. Untuk tekanan 0 psi pada ketinggian di permukaan laut (sea level) air mendidih pada suhu 1000C, sedangkan untuk autoklaf yang diletakkan di ketinggian sama, menggunakan tekanan 15 psi maka air akan memdididh pada suhu 1210C. Ingat kejadian ini hanya berlaku untuk sea level, jika dilaboratorium terletak pada ketinggian tertentu, maka pengaturan tekanan perlu disetting ulang. Misalnya autoklaf diletakkan pada ketinggian 2700 kaki dpl, maka tekanan dinaikkan menjadi 20 psi supaya tercapai suhu 1210C untuk mendidihkan air. Semua bentuk kehidupan akan mati jika dididihkan pada suhu 1210C dan tekanan 15 psi selama 15 menit.

Pada saat sumber panas dinyalakan, air dalam autoklaf lama kelamaan akan mendidih dan uap air yang terbentuk mendesak udara yang mengisi autoklaf. Setelah semua udara dalam autoklaf diganti dengan uap air, katup uap/udara ditutup sehingga tekanan udara dalam autoklaf naik. Pada saat tercapai tekanan dan suhu yang sesuai., maka proses sterilisasi dimulai dan timer mulai menghitung waktu mundur. Setelah proses sterilisasi selesai, sumber panas dimatikan dan tekanan dibiarkan turun perlahan hingga mencapai 0 psi. Autoklaf tidak boleh dibuka sebelum tekanan mencapai 0 psi.

            Untuk mendeteksi bahwa autoklaf bekerja dengan sempurna dapat digunakan mikroba pengguji yang bersifat termofilik dan memiliki endospora yaitu Bacillus stearothermophillus, lazimnya mikroba ini tersedia secara komersial dalam bentuk spore strip. Kertas spore strip ini dimasukkan dalam autoklaf dan disterilkan. Setelah proses sterilisai lalu ditumbuhkan pada media. Jika media tetap bening maka menunjukkan autoklaf telah bekerja dengan baik.

            Beberapa media atau bahan yang tidak disterilkan dengan autoklaf adalah :

- Bahan tidak tahan panas seperti serum, vitamin, antibiotik, dan enzim

- Paelarut organik, seperti fenol

- Buffer engan kandungan detergen, seperti SDS