Tambahan Pengetahuan ttg Apa itu Teknik Kimia

Pengertian secara harfiah dikatakan bahwa teknik kimia adalah ”suatu ilmu rekayasa/teknik yang mengkonversi/ merubah bahan-bahan baku menjadi bahan/produk jadi yang berdaya guna dan memiliki nilai tambah ekonomis melalui proses-proses kimia, fisika, maupun biologi skala besar”. Dapat pula dikatakan bahwa ”suatu ilmu untuk melaksanakan proses-proses pengubahan bahan baku utama ke dalam produk-produk fungsional”

Dari pengertian di atas, teknik kimia merupakan suatu ilmu yang sangat aplikatif yang memadukan antara konsep-konsep dasar bidang ilmu sains seperti matematika, fisika, kimia, maupun biologi dengan ilmu-ilmu rekayasa (teknologi) dan sistem industri. Dalam konteks ini, ilmu teknik kimia secara prinsipil sangat berbeda dengan ilmu kimia murni maupun teknik industri (teknik dan manajemen industri).


Dalam kehidupan sehari-hari, kita senantiasa dihadapkan para peristiwa-peristiwa penting dalam lingkup ilmu teknik kimia. Satu contoh kegiatan keseharian yang saya berikan di sini adalah menyeduh teh atau kopi.

Ketika menyeduh kopi/teh, apa yang diharapkan oleh orang yang meminumnya? Tentunya adalah cita rasa, supaya tidak ngantuk, atau memang sengaja untuk minum karena haus. Baiklah mari kita bahas peristiwa atau konsep teknik kimia apa saja yg terjadi dari aktivitas menyeduh teh/kopi.


Proses perubahan ukuran
Pernah melihat orang menyeduh teh/kopi tetapi menggunakan kopi kering yang masih bulat utuh atau daun teh yang masih lebar-lebar? Memang ada beberapa orang yang melakukan itu, tetapi hal ini bukanlah sesuatu yang lazim. Di antara kita pastilah lebih banyak melihat orang menyeduh teh/kopi dimana biji kopinya sudah ditumpuk halus atau daun tehnya sudah dicincang kecil-kecil. Ini juga sebuah proses dalam ilmu teknik kimia. Mengapa harus diperkecil ukurannya? Silakan temukan jawaban anda di rimba ”teknik kimia”


Proses pemanasan, perpindahan energi, dan konversi energi.
Kita menyeduh kopi/teh biasanya menggunakan air panas, bukan? Bagaimana supaya air yang kita gunakan menjadi panas? Tentu saja harus dipanaskan menggunakan beberapa metode yang semuanya membutuhkan energi dari luar. Bisa menggunakan kompor/pemanas listrik alias memanfaatkan energi listrik, atau menggunakan kompor minyak tanah/LPG alias memanfaatkan energi kimia dalam bakar tersebut yang kemudian dibakar untuk mendapatkan energi panas. Dalam teknik kimia, inilah yang dinamakan proses perpindahan energi dan perubahan (konversi) energi.


Proses pelarutan dan ekstraksi.
Mengapa kita menyeduh kopi/teh dalam keadaan panas? Apa jadinya kalau kita menyeduh teh/kopi dengan air dingin? Tentu saja teh/kopi tersebut tidak akan larut, bukan? Akibatnya cita rasanya menjadi tidak nikmat karena komponen-komponen yang mengakibatkan aroma harum dan rasa nikmat pada teh/kopi menjadi tidak larut dalam air dingin. Proses pemanasan di atas membantu mempercepat pelarutan komponen-komponen ”nikmat” ini sehingga teh/kopi bisa kita nikmati seperti hal sekarang ini. Komponen-komponen nikmat tersebut akan keluar dari dalam biji kopi atau daun teh dan terlarut ke dalam air panas. Dalam teknik kimia, proses ini dinamakan ”ekstraksi”. Mengapa bisa demikian? Hal-hal seperti itulah kelak yang akan dipelajari di jurusan teknik kimia.


Proses penyaringan
Terkadang karena adanya ampas kopi/teh yang masih terdapat dalam campuran seduhan ini, orang menjadi merasa tidak nyaman atau terganggu saat meminumnya. Untuk menghilangkan ampas ini, perlu dilakukan penyaringan. Dalam teknik kimia, peristiwa tersebut dinamakan ”filtrasi”. Kalau kita menggunakan teh celup, maka kertas untuk wadah teh yang kita celupkan tersebutlah yang berfungsi sebagai alat penyaring sehingga serbuk teh tidak ikut bercampur dengan air seduhan teh. Kita bisa lebih nyaman meminumnya, bukan?


Proses pengadukan dan pencampuran
Apa jadinya kalau kita minum kopi/teh tanpa diaduk. Alias serbuk kopi/teh dimasukkan begitu saja ke dalam air panas dan langsung diminum. Pasti rasanya kurang nikmat. Proses pengadukan membuat semua bahan tercampur dengan baik dan merata (homogen). Bisa juga untuk mempercepat proses pelarutan seperti yang sudah disebutkan di atas. Supaya teh/kopi yang kita minum lebih nikmat, banyak orang menambahkan gula ke dalamnya dengan takaran tertentu sesuai selera orang yang akan meminumnya. Nah, inilah yang dimaksudkan dengan proses pencampuran. Dengan takaran tertentu, kopi/teh dan gula dicampurkan dan dimasukkan ke dalam air panas lalu diaduk-aduk menggunakan sendok (sebagai alat pengaduk) selama waktu tertentu. Setelah itu diminum, deh. Mmmh.... nikmatnya!!


Nah, sudah paham bukan? Sekarang kita tarik benang merah antara peristiwa orang menyeduh teh/kopi ini menuju aplikasi lainnya yang bersifat industrial tetapi identik. Contohnya adalah pabrik cat, pabrik tinta/pewarna, pabrik detergent, pabrik aneka jenis minuman, pabrik aneka jenis makanan, dsb.


Jika kita tinjau dari sisi pengertian teknik kimia seperti yang telah disebutkan di atas jadinya menjadi seperti ini. Bahan baku adalah kopi/teh, gula, dan air. Lalu diproses dan diubah menjadi produk fungsional lainnya berupa seduhan kopi/teh siap minum. Proses-proses yang terjadi di atas kebanyakan adalah peristiwa fisika karena tidak ada reaksi kimia yang terlibat di dalamnya. Lalu apakah ada nilai tambah ekonomisnya? Ya, so pasti dong. Coba deh beli kopi/teh di warung kopi. Kalau dihitung-hitung harganya pasti akan lebih mahal daripada harga bahan bakunya...hehe.. Kalau ngga gitu khan, namanya kerja keras aja alias ngga dapat untung. Tapi itulah teknik kimia, kita bicara industri pastinya kita bicara masalah ekonomi. Siapa sih yang mau bikin pabrik untuk membuat produk tertentu meskipun dia tahu bahwa nantinya akan merugi?


Itu tadi baru membuat kopi/teh skala kecil untuk misalnya satu atau sekelompok orang yang hanya butuh beberapa gelas. Sedangkan kalau kita kembali pada pengertian teknik kimia, ada satu kata yang harus digarisbawahi yaitu skala besar. Saat ini khan tersedia di supermarket atau warung pinggir jalan beberapa produk kopi dan teh siap minum dengan aneka kemasan yang diproduksi oleh berbagai industri. Tentu saja pabrik itu tidak membuat kopi/teh tersebut gelas per gelas, bukan? Wah, bisa makan waktu bertahun-tahun untuk menyediakan satu juta gelas...hehe. Jadinya menjadi tidak efektif dan efisien. Membuat kopi/teh satu gelas dengan membuat satu juta gelas metode produksinya pasti akan berbeda meskipun proses dan prinsip membuatnya sama saja. Nah, that’s the point. Di sinilah seorang insinyur kimia yang paham proses dan perancangannya akan sangat berperan.


Banyak pertanyaan yang harus dijawab oleh seorang sarjana teknik kimia untuk keperluan ini. Contohnya adalah :

- Bagaimana alur prosesnya supaya efektif dan efisien.
- Berapa jumlah bahan baku yang dibutuhkan untuk membuat satu juta liter seduhan kopi/teh siap minum.
- Berapa ukuran tangki bahan baku dan bagaimana cara penyimpanan bahan baku tersebut.
- Berapa ukuran gelas....eh. . tangki untuk mencampurkan kopi/teh, gula, air, atau bahan lainnya yang dianggap perlu untuk meningkatkan cita rasa.
- Bagaimana cara bahan-bahan baku tersebut dimasukkan ke dalam tangki pencampur.
- Apakah material yang sesuai untuk tempat pencampuran supaya aman bagi kesehatan.
- Berapa listrik atau energi yang dibutuhkan untuk mengaduk campuran-campuran tersebut..
- Berapa besar ukuran alat pengaduknya dan apa jenisnya supaya menghasilkan proses pengadukan yang efisien.
- Berapa lama waktu yang dibutuhkan selama proses pengadukan
- Berapa suhu pengadukan dan kecepatan pengadukan yang optimum supaya dihasilkan seduhan kopi/teh dengan cita rasa terbaik.
- Bagaimana supaya pengadukan dan suhu di dalam tangki pencampur tetap stabil (tidak berubah-ubah) .
- Berapa bahan bakar yang dibutuhkan untuk membuat air panasnya
- Bagaimana mekanisme pemasanannya.
- Bagaimana cara dan mekanisme pendinginannya
- Berapa ukuran pipa yang pas supaya cairan tersebut dapat mengalir dengan baik.
- Bagaimana cara menyaring ampas-ampasnya dan berapa ukuran alat penyaring tersebut.
- Mau diapakan limbah-limbah ampas tadi dan bagaimana caranya supaya aman dibuang ke lingkungan.
- Berapa keuntungan yang bisa diperoleh per liter seduhan kopi/teh yang dihasilkan.
- Dan masih banyak lagi pertanyaan-pertanya an apa, bagaimana, berapa, mengapa, dll.


Tenang saja, pertanyaan-pertanya an di atas bukanlah momok yang menakutkan. Di jurusan teknik kimia, semua konsep dan teori dasar untuk menjawab pertanyaan-pertanya an tersebut tersedia secara blak-blakan dan pastinya akan dipelajari.


Setelah pabrik bisa beroperasi dan berjalan dengan baik, bereslah sudah tugas seorang insinyur kimia. Uppss.... siapa bilang sudah beres. Saat pabrik sudah mulai berjalan, pasti akan ada masalah-masalah dalam proses tersebut. Atau pastilah juga pabrik ingin keuntungannya supaya lebih besar, maka dilakukan upaya-upaya seperti penghematan energi/bahan bakar, memaksimalkan penggunaan bahan baku, memotong alur proses yang tidak efisien, mengganti peralatan-peralatan yang kinerjanya tidak maksimal, meningkatkan kualitas produk, atau bahkan mengembangkan produk sesuai dengan kebutuhan dan selera konsumen. Nah, aktivitas-aktivitas ini tentu saja masih membutuhkan pengetahuan dan kemampuan seorang insinyur kimia. Jadi don’t be afraid OK, alias jangan takut untuk tidak mendapatkan pekerjaan ya.


Wah, ngga nyangka ya ternyata dari bikin kopi/teh saja demikian banyak ilmu teknik kimia yang bisa dipetik. Padahal ada ribuan produk-produk di jagat raya ini yang dibuat atas dasar/prinsip ilmu teknik kima dan membuat dunia terasa lebih indah. So, kalau mau bikin produk yang aneh-aneh dari bahan-bahan baku yang tersedia di sekitar kita, kalian-kalian bisa belajar di bidang ini untuk mengetahui dasar-dasarnya.


Masih banyak aktivitas/peristiwa sehari-hari yang juga bisa ditelaah seperti halnya menyeduh kopi/teh di atas.

Memasak
Ada proses pencampuran, pertukaran panas (pemanasan), pengadukan, perubahan fasa (penguapan), perubahan ukuran, rekayasa produk.

Membuat tape
Ada proses reaksi kimia dan fermentasi

Menjemur pakaian
Wah, kok bisa ya? Apa kaitannya dengan ilmu teknik kimia? Tentu bisa karena orang menjemur pakaian hingga kering itu adalah peristiwa pengeringan yang dalam teknik kimia disebut ”drying”. Ini adalah peristiwa perpindahaan bahan (yaitu air) dari permukaan pakaian yang basah menuju udara bebas. Mengapa bisa berpindah? Karena perbedaan jumlah (konsentrasi) air dalam pakaian basah dengan udara sekitarnya sehingga air ini akan berpindah dari yang konsetrasi tinggi menuju ke lingkungan dengan konsentrasi yang lebih rendah. Terus gimana kalau malam-malam saya jemur pakaian, tapi tiba-tiba besok pagi pakaian saya sudah agak kering meskipun masih sedikit lembab padahal khan tidak ada sinar matahari di waktu malam. Tapi kalau di siang hari kok keringnya lebih cepat ya? Mengapa...mengapa. ..dan sejuta mengapa..... ......... .

Dalam dunia industri, peristiwa sederhana ini banyak dipakai lho. Sebut saja pabrik keripik dimana bahan yang akan dijadikan kripik biasanya harus dikeringkan terlebih dahulu. Pabrik mie instan juga menggunakan konsep ini untuk mengeringkan mie sebelum dikemas dalam bungkus-bungkus plastik. Pabrik susu bubuk, detergent bubuk, pemanis buatan, penyedap rasa, tepung tapioka, juga menggunakan teknik ini pada salah satu tahap pembuatannya.

Siap-siap deh kalau kerja di pabrik makanan yang butuh proses pengeringan, prinsip dasar teknik pengeringan harus sudah ngelotok, lho. Supaya nanti pengeringannya cepat, butuh energi sedikit, dan kualitas hasilnya baik.

Jaringan pipa air PDAM
Ada mekanisme perubahan tekanan (pemompaan) dan sistem aliran fluida serta sistem penyimpanan/ storage.

Membakar sampah
Konversi energi dan reaksi pembakaran

Metabolisme tubuh manusia
Mulai dari mulut hingga anus. Disebut-sebut sebagai miniatur atau ilustrasi pabrik yang sangat kompleks.

Timbulnya embun pagi dan kabut
Pembusukan sampah-sampah organik
Menyaring air kotor
Memompa ban mobil/motor
Dan masih.....masih. ..banyak lagi hal lain yang cukup panjang daftarnya apabila disebutkan satu-persatu

Sudah cukup memberikan gambaran awal mengenai teknik kimia, bukan? Kalau kurang, tunggu saja tulisan-tulisan berikutnya dengan topik yang lebih dalam tetapi tetap dikemas dalam suasana ringan dan informal. Pokoknya teknik kimia itu rentang jelajah aplikasinya sangat lebar, mulai dari kehidupan sehari-hari, industri kecil dan menengah, hingga industri-industri besar yang rumit dan kompleks.

Salam teknik kimia !!