C
ALAT
PENCAMPURAN
BAHAN (MIXING)
Agitasi dan mixing
• Pengadukan (agitation) adalah pemberian gerakan tertentu
sehingga menimbulkan reduksi gerakan pada bahan, biasanya terjadi pada suatu tempat seperti bejana. Gerakan hasil reduksi tersebut mempunyai pola sirkulasi. Akibat yang ditimbulkan dari operasi pengadukan adalah terjadinya pencampuran (mixing) dari satu atau lebih komponen yang teraduk.
• Pencampuran diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan
membaurkan bahan-bahan. Dalam hal ini diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan alat pencampur supaya
Proses pencampuran (mixing) secara umum merupakan berbagai kombinasi dari fasa yaitu sebagai berikut :
• Gas dengan gas
• Gas ke cairan ; dispersi
• Gas dengan padatan granular : fluidisasi, pneumatic conveying,
pengeringan
• Cairan ke gas : spraying dan atomization
• Cairan dengan cairan : pelarutan, emulsifikasi, dispersi
• Cairan dengan padatan granular : suspensi
• Pastes satu dan lainnya dengan padatan
Tujuan pencampuran
Ada beberapa tujuan yang ingin diperoleh dari komponen yang dicampurkan, yaitu membuat suspensi, blending, dispersi dan mendorong terjadinya transfer panas dari bahan ke dinding tangki.
• Menghasilkan campuran bahan dengan komposisi tertentu dan homogen
• Mempertahankan kondisi campuran selama proses kimia dan fisika agar tetap
homogen, mempunyai luas permukaan kontak antar komponen yang besar, menghilangkan perbedaan konsentrasi dan perbedaan suhu,
mempertukarkan panas, mengeluarkan secara merata gas-gas dan uap-uap yang timbul
• Menghasilkan bahan setengah jadi agar mudah diolah pada proses
selanjutnya atau menghasilkan produk akhir yang baik
Faktor-faktor yang mempengaruhi pencampuran
Derajat pencampuran dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain : Aliran
Aliran yang turbulen dan laju alir bahan yang tinggi basanya
menguntungkan proses pencampuran. Sebalikanya aliran yang laminer dapat menggagalkan pencampuran
Ukuran Partikel
Semakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang harus dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya didalam campuran, maka proses pencampuran akan semakin baik. Perbedaan ukuran yang besar dalam proses pencampuran akan menyulitkan dalam terciptanya derajat pencampuran yang tinggi.
Kelarutan
Semakin besar kelarutan bahan-bahan yang akan dicampur pada
pencampuran, maka akan semakin baik pencampurannya. Pada saat pelarutan terjadi, terjadi pula perstiwa difusi laju difusi dipercepat oleh adanya aliran. Kelarutan sebanding dengan kenaikan suhu, sehingga dapat dikatakan bahwa dengan naiknya suhu derajat pencampuran akan semakin baik pula.
Viskositas campuran
Jenis bahan yang dicampur
Urutan pencampuran
Suhu dan Tekanan (pada gas)
Bahan tambahan pada pencampuran seperti emulgator.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pencampuran
(lanjutan)
tugas
•
Jelaskan masing-masing faktor2 tersebut yang
Tangki pencampuran
Sebuah tangki pencampuran sederhana memiliki beberapa faktor yang
mempengaruhi jumlah energi yang diperlukan untuk tercapainya jumlah agitasi yang diperlukan atau kualitas mixing yaitu :
• Dimensi vessel yang mengandung
cairan
• Dimensi serta pengaturan impeller,
Agitated vessel standard geometry showing impeller, baffles, and heat transfer surfaces.
a ‘‘typical’’ geometry for an agitated vessel.‘‘Typical’’ geometrical ratios are: D=T ¼ 1=3; B=T ¼ 1=12 (B=T¼ 1=10 in Europe); C=D ¼ 1 and Z=T ¼ 1.
Lanjutan
Alat pencampur fasa padat ke fasa cair jenis ini diperuntukkan
untuk memperoleh campuran dengan viskositas rendah, biasanya berupa tangki pencampur beserta perlengkapannya. Dimensi
tangki/vessels, jenis pengaduk/impeller, kecepatan putar
pengaduk, jenis pengaduk, jumlah penyekat/buffle, letak impeller beserta dimensinya bergantung dari kapasitas dan jenis dari
INTERNAL HEAT TRANSFER SURFACES
Permukaaan perpindahan panas -
helical coils,
harp coils, atau platecoils
— umumnya dipasang
di dalam tangki dan jaket (dikedu sisi dinding dan
bagian bawah tangki) sehingga dinding tangki
dan alas tangki dapat digunakan sebagai
permukaan untuk perpindahan panas
IMPELLER SPEEDS
Kecepatan standar impeller (Paul et al., 2004, p.
352) dengan menggunakan pengerak motor
listrik 1750 rpm yaitu 4, 5, 6, 7.5, 9, 11, 13.5, 16.5,
20, 25, 30, 37, 45, 56, 68, 84, 100, 125, 155, 190, 230,
280, 350, and 1750. sebagai tambahan, tersedia
juga motor listrik dengan kecepatan 1200 rpm.
Bagian-Bagian Alat Pencampur
1. Tangki/vessel , merupakan wadah untuk pencampuran
berbentuk silinder dengan bagian bawah melengkung/dome atau datar
2. Penyekat/baffles, Berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempoloakan aliran menjadi turbulen. Jumlah baffle biasanya 3, 4 atau 6 buah dengan ukuran 1/12 diameter tangki.
3. Pengaduk/impeller, digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impellerberagam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan.
Jenis-jenis impeller
a. Tree-blades/ marine impeller digunakan untuk pencampuran dengan bahn dengan viscositas rendah dengan putaran yang tinggi,
b. Turbine with flat vertical blades impeller digunakan untuk cairan kental dengan viscositas tinggi
c. horizontal plate impeller digunakan untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan
d. Turbine with blades are inclined impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang dilengkapi jaket pemanas
e. curve bade Turbines impeller efektif untuk bahan berserat tanpa pemotongan dengan viskositas rendah
f. flate plate impeller digunakan untuk pencampuran emulsi
g. cage beaters impart impeller cocok digunakan untuk pemotongan dan penyobekan
h. anchore paddle impeller digunakan campuran dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta
i. Anchor paddles yang muat dalam
container, untuk mencegah pelengketan dari bahan pasta dan memberikan transfer panas yang baik dengan dinding
j. Gate paddles digunakan secara luas yang merupakan tangki yang tidak dalam
digunakan untuk bahan dengan viskositas tinggi jika low shear is adequate. Shaft speeds are low. Beberapa desainnya
mengikutsertakan hinged scrapers untuk membersihkan bagian sisi dan bawah tangki
k. Hollow shaft dan hollow impeller
dioperasikan pada high tip speeds untuk resirkulasi gas. Gas masuk melalui lubang diatas level cairan dan dikeluarkan secara sentrifugal pada impeller. Laju sirkulasi relatif rendah
l. shrouded screw impeller dan koil penukar panas untuk viscous liquids mungkin disajikan dengan berbagai desain yang memberikan aplikasi tertentu untuk proses kimia.
Ukuran dan letak ( impeller)
Ukuran impeller biasanya berkisar antara 0,3-0,6 kali diameter tangki sedangkan letak impeller tergantung pada dimensi vessel viscositas campuran yang diaduk.
Tabel. 1 Tata Letak Impeller dalam Vessel
Letak impeller untuk tangki dengan menggunakan buffle
biasanya di tengah/center, karena pola turbulensi yang
dikehendaki akan terbentuk dengan adanya buffle.
Untuk tangki tanpa menggunakan baffle letak
pengaduk sangat mempengaruhi pola aliran yang
dihasilkan. Biasanya untuk menghindari adanya vortek
aliran fluida karena pengadukan tangki tanpa buffle
meletakkan pengaduk tidak tepat ditengah/tidak senter
dengan tangki.
tugas
•
Jelaskan kelemahan dan kelebihan dari
berbagai perbedaan peletakan impeller dalam
tangki pada gambar diatas serta apakah
Agitator power
requirement
• NP vs. NRe for 4BP and HE3
impellers as a function of (D/T) at (C/T) ¼ 1/3. (D/T dependence: sequentially, from top curve going down to bottom curve: 4BP—0.5, 0.2, 0.3, 0.4; HE-3—0.2, 0.3, 0.4. 0.5) (Chem. Eng., August 1984, p. 112).
Beberapa persamaan umum yang sering
• Power number, NP ¼ Pgc=N3D5, against Reynolds number, NRe ¼ ND2=m, for several kinds of
impellers: (a) helical shape
Oldshue, 1983); (b) anchor shape (Oldshue, 1983); (c) several shapes: (1) propeller, pitch equalling
diameter, without baffles; (2) propeller, s ¼ d, four baffles; (3) propeller, s ¼ 2d, without baffles; (4) propeller, s ¼ 2d, four baffles; (5) turbine impeller, six straight blades, without baffles; (6) turbine impeller, six blades, four baffles; (7) turbine impeller, six curved blades, four baffles; (8) arrowhead turbine, four baffles; (9) turbine impeller, inclined curved blades, four baffles; (10) two-blade paddle, four baffles; (11) turbine impeller, six blades, four baffles; (12) turbine impeller with stator ring; (13) paddle without baffles (data of Miller and Mann); (14) paddle without baffles (data of White and Summerford). All baffles are of width 0.1D [after Rushton, Costich, and Everett, Chem. Eng. Prog. 46(9), 467 (1950)].
tugas
•
Cari jenis-jenis alat pencampur
Mixing of Powders and Pastes
Dalam industri makanan, kosmetik, farmasi, plastik, karet
dan lainnya, proses pencampuran dari cairan atau
pasta dengan viskositas tinggi dimana serbuk dan pasta
dicampurkan. Kebanyakan prosesnya dilakukan secara
batch.
Beberapa contoh mixer dan blender untuk serbuk
dan pasta
(a) Ribbon blender for powders. (b) Flow pattern in a double cone blender rotating on a horizontal axis. (c) Twin shell (Vee-type); agglomerate breaking and liquid injection are shown on the broken line.
(d) Twin rotor; available with jacket and hollow screws for heat transfer. (e) Batch muller.
(f) Twin mullers operated continuously. (g) Double-arm mixer and kneader (Baker-Perkins Znc.). (h) Some types of blades for the double-arm kneader (Baker-Perkins Znc.).
