2000 rpm, 2500 rpm dan 3000 rpm dengan menggunakan ukuran batch 9.000 kg tetapi waktu prosesnya 70 menit. Dari tahap ini ingin ditentukan pada kecepatan shear pump berapa dapat dihasilkan produk dengan kualitas yang baik.
Table 12 memperlihatkan bahwa semakin tinggi kecepatan putaran yang digunakan, maka indeks ketidaklarutan akan semakin baik. Dari hasil tersebut dapat dilihat bahwa pada kecepatan inline shear pump 2500 rpm dan 3000 rpm, indeks ketidakkelarutan bisa mencapai kurang 0.1 ml. Dengan demikian semakin banyak penambahan energi yang diterima bahan linear dengan kualitas pencampuran.
Tabel 12. Hasil penelitian pendahuluan
No Pengamatan Kecepatan Inline Mixer
2000 rpm 2500 rpm 3000 rpm 1 Frekuensi motor high shear mixer 50 Hz 60 Hz 70 Hz 2 Kecepatan Agitator Pencampuran 1000 rpm 1000 rpm 1000 rpm 3 Waktu Hidrasi Susu bubuk 10 min 10 min 10 min 4 Total Waktu Pencampuran 70 min 70 min 70 min 5 Indeks ketidaklarutan > 0.1 ml < 0.1 ml < 0.1 ml
6 Total padatan 69.5% 69.3% 69.3%
7 Fat content 8.2 % 8.1 % 8.1%
8 Viskositas 1.2 ps 1.1 ps 1.1 ps
9 pH 6.5 6.6 6.6
10 Produk menggumpal yang tersaring di filter
++ - -
Pada kecepatan 2000 rpm dapat dilihat bahwa high shear mixer tidak bisa menghasilkan produk dengan kualitas yang baik (indeks ketidaklarutan lebih dari
35
0.1 ml). Kemudian viskositasnya lebih tinggi dan produk yang dihasilkan sebagaian masih menggumpal, terbukti pada saat percobaan terjadi penyumbatan di filter 500 um. Dengan demikian jumlah energi yang dibutuhkan tidak mencukupi dengan adanya penambahan volume pencampuran dari 7000 kg ke 9000 kg.
Meskipun pada 3000 rpm kualitas produk yang dihasilkan baik, namun jika dilihat dari frekuensi-nya sudah mendekati batas maksimum operasi yaitu 70 Hz dari batas maksimum 75 Hz. Dengan mempertimbangkan pemakaian energi dan umur dari mesin, maka untuk penelitian selanjutnya kecepatan yang digunakan adalah 2500 rpm. Sedangkan untuk parameter komposisi produk dan viskositas yaitu TS, fat dan viskositas dari hasil penelitian pendahuluan semua perlakuan menunjukkan hasil yang relatif sama.
Jika dilihat dari desain proses pencampuran susu kental manis yang baru, maka proses tersebut terdiri dari unit bacth high shear mixer (Pencampuran Tank) dan Ultra High Shear Mixer. Menurut Feature Report Chemical Engineering
2005, profil kualitas hasil pencampuran diindikasikan oleh ukuran distribusi partikel seperti ditunjukkan pada Gambar 15. Secara nyata dapat dilihat bahwa dengan menggunakan ultra high shear mixer, distribusi partikel jauh lebih baik disusul dengan batch high shear mixer dibandingkan inline high shear mixer
tanpa sirkulasi.
Gambar 15. Profil Distribusi Particle Size Jenis-Jenis High Shear Mixer (Feature Report Chemical Engineering 2005)
C. Hubungan Masing-Masing Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran Pada penelitian ini dilakukan percobaan berbagai perlakuan untuk mengetahui hasil pencampuran yang optimal dari sisi kapasitas maupun kualitas. Dari tabel 13 diperoleh bahwa kombinasi pengaruh kecepatan dosing susu bubuk ke dalam tanki pencampuran dengan waktu hidrasi terhadap waktu pencampuran yang paling cepat, yaitu perlakuan A2B1 (kecepatan inlet susu bubuk 150 kg/mnt, dan waktu hidrasi 5 menit), dengan lama waktu pencampuran 64 menit. Pada perlakuan tersebut, waktu pencampurannya jauh lebih cepat karena kecepatan dosing susu bubuknya lebih tinggi dan waktu transfer ke proses berikutnya normal sesuai rancangan.
Tabel 13. Pengaruh Perlakuan Terhadap Waktu Pencampuran Susu Kental Manis
NO URUTAN PENCAMPURAN
Jumlah PERLAKUAN
(Kg) A1B1 A1B2 A1B3 A2B1 A2B2 A2B3 A3B1 A3B2 A3B3
1 Dosing Air Panas 2.573,0 5 5 5 5 5 6 6 5 5 2 Karagenan 1,3 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 Dosing NaCl 9,4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 4 Dosing Milk Powder 1.860,0 15 15 15 12 12 12 10 10 10 5 Hidration 5 10 15 5 10 15 5 10 15 6 Sample QC 0 0 0 0 0 1 0 0 1 7 Dosing gula 1 3.957,0 15 15 15 15 15 15 15 15 15 8 Dosing gula 2 143,0 1 1 1 1 1 2 1 2 2 9 Dosing Minyak sawit 670,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 Dosing Ingredient 3,8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 11 Final Circulation 15 15 15 15 15 15 15 15 15 12 Sample QC 0 0 0 0 1 1 1 1 0 13 Tranfer to BT 9.217,5 11 10 9 10 9 9 39 31 23 Total Waktu Pencampuran ( Min) 68 72 77 64 70 77 93 90 88 Dosing Susu Bubuk (Kg/Min) 124 124 124 155 155 155 186 186 186
Kapasitas (Kg/Min) 136 128 120 145 132 120 99 102 105
Keterangan : A1B1 : kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 5 menit A1B2 : kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 10 menit A1B3 : kecepatan dosing susu bubuk 120 kg/min + waktu hidrasi 15 menit A2B1 : kecepat an dosing susu bubuk 155 kg/min + waktu hidrasi 5 menit A2B2 : kecepatan dosing susu bubuk 155kg/min + waktu hidrasi 10 menit A2B3 : kecepatan dosing susu bubuk 155 kg/min + waktu hidrasi 15 menit A3B1 : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 5 menit A3B2 : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 10 menit A3B3 : kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min + waktu hidrasi 15 menit
37
semua perlakuan yang menggunakan kecepatan dosing susu bubuk 185 kg/min yaitu A3B1, A3B2 dan A3B3 waktu pencampuran-nya rata-rata 90 menit (Gambar 16). Faktor yang membedakan waktu pencampuran yang paling signifikan dari perlakuan A3 (dosing susu bubuk 180 kg/min) adalah waktu transfer yang jadi sangat lama berkisar dari 23-39 menit.
Gambar 16. Hubungan kecepatan dosing susu bubuk terhadap waktu pencampuran
Penyebab lamanya waktu transfer yaitu adanya penumbatandi filter 500 um karena sebagian susu bubuk menggumpal dan tidak teraglomerasi dengan baik. Sehingga walaupun dosing susu bubuknya lebih cepat, waktu pencampuran belum tentu lebih cepat karena ada faktor kecepatan masuk susu bubuk tidak sebanding dengan pembasahan aglomerasi susu bubuk dari sirkulasi air. Akibat hal tersebut susu bubuk menjadi menggumpal dan sangat sulit sekali larut.
Salah satu penyebab produk menggumpal adalah efektivitas pembasahan tidak sempurna, susu bubuk masuk ke dalam tanki pencampuran pada saat tanki sudah diisi air, jika susu bubuk jatuhnya sekaligus maka hanya permukaan luarnya saja yang bisa basah sedangkan di dalamnya masih kering. Oleh karena itu salah satu metode pembasahan yang efektif dengan membuat outlet masuknya susu bubuk ke dalam tanki disemprot secara merata oleh outlet cairan sirkulasi dengan sudut 60 o. Produk yang menggumpal pada tangki pencampuran dapat dilihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Produk Menggumpal Pada Dinding Tanki Pencampuran
Dari Hasil analisa statistika pada Lampiran 8, mak dapat dilihat bahwa korelasi parsial antara kecepatan dosing susu bubuk dengan waktu hidrasi
menunjukan signifikan/berbeda nyata dengan nilai Sig (0,507) < α. Dari analisa
data yang ditujukan pada Gambar 18, terlihat bahwa hubungan antara waktu waktu hidrasi, dengan waktu pencampuran, berkorelasi positif naik, dimana semakin besar waktu hidrasi, maka lama waktu pencampuran pun akan semakin besar. Hal ini disebabkan semakin lama waktu hidrasi, maka total urutan waktu pencampuran pun akan bertambah. Waktu hidrasi, merupakan waktu yang dihitung setelah semua susu bubuk masuk kedalam pencampuran, sebelum urutan dosing gula masuk ke dalam tanki pencampuran.
39
Untuk perlakuan A3 (kecepatan inlet susu bubuk 185 kg/menit), jika dilihat dari analisa trend data, menunjukan bahwa semakin lama waktu hidrasi susu bubuk, maka waktu pencampuran kecenderungannya semakin turun. Hal ini dapat diketahui dengan total waktu pencampuran, berkisar dari 93 menit, 90 menit, dan 88 menit. Kecenderungan turunnya total waktu pencampuran tersebut, dipengaruhi oleh kecepatan transfer dari pencampuran ke Ballance Tank 2. Semakin banyak susu bubuk yang larut, maka proses transfer/pumping semakin cepat, sebaliknya semakin sedikit susu bubuk yang larut, maka proses transfer/pumping akan semakin lambat, akibat terjadinya penyumbatan di area filter dan PHE.
Untuk menentukan kondisi total waktu pencampuran yang paling efisien, terhadap pengaruh dosing susu bubuk dengan waktu hidrasi, dapat dilihat dengan menggunakan metoda regresi linier dengan dua atau lebih variabel independen. Dari tabel Model Summary pada Lampiran 8, menunjukkan nilai koofisien korelasi (R), untuk kedua model. Dapat dilihat untuk Nilai Durbin-Watson untuk model kedua adalah 1.570, dimana nilai ini diantara 1.21<DW<1.65, jadi tidak dapat disimpulkan mengenai korelasi keduanya. Hasil analisa data regresi pada tabel koefisien diatas, dapat dihasilkan persamaan yang optimum adalah Y = 26,556 + 0,3A+0,6B, dimana : A = Kecepatan dosing susu bubuk, B = Waktu hidrasi,Y = Total waktu pencampuran. Dari hasil persamaan regresi tersebut, dapat terlihat bahwa kombinasi perlakuan A2B1, dimana A2 (kecepatan dosing susu bubuk 150 kg/mnt), dan B1 (waktu hidrasi 5 menit), merupakan kombinasi yang paling efisien dan efektif untuk total waktu pencampuran.