Mixing

PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN
Oleh : Ir. Agus Djauhari, M.T.


I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
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. 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.
Pada industri kimia seperti proses katalitik dari hidrogenasi, pengadukan mempunyai beberapa tujuan sekaligus. Pada bejana hidrogenasi gas hidrogen disebarkan melewati fasa cair dimana partikel padat dari katalis tersuspensi. Pengadukan juga dimaksudkan untuk menyebarkan panas dari reaksi yang dipindahkan melalui cooling coil dan jaket.
Contoh lain pemakaian operasi pengadukan dalam industi adalah pencampuran pulp dalam air untuk memperoleh “larutan” pulp. Larutan pulp yang sudah cukup homogen disebarkan ke mesin pembuat kertas menjadi lembaran kertas setelah proses filtrasi vakum dan dikeringkan.

1.2. Tujuan
(1) Menggambarkan pola aliran yang dibentuk oleh pengaduk dalam tangki.
(2) Menggambarkan pola aliran dalam berbagai kecepatan putaran pengaduk.
(3) membuat grafik bilangan Reynolds terhadap waktu yang diperlukan dalam pencampuran sampai homogen.
(4) Menentukan daerah rezim aliran dalam operasi pengadukan.

II. LANDASAN TEORI
2.1 Tangki Pencampuran (Mixing)
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 bahan yang dicampurkan.


2.2. Bagian-Bagian Alat Pencampur
Bagian –Bagian dari unit alat pencampur ini terdiri dari:
Tangki/vessel , merupakan wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan bagian bawah melengkung/dome atau datar
Penyekat/buffle, 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.
Pengaduk/impeller, digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impellerberagam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan. Jenis-jenis impeller yang umumnya digunakan adalah : Tree-blades/ marine impeller digunakan untuk pencampuran dengan bahn dengan viscositas rendah dengan putaran yang tinggi, Turbine with flat vertical blades impeller digunakan untuk cairan kental dengan viscositas tinggi, horizontal plate impeller digunakan untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan, Turbine with blades are inclined impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang dilengkapi jaket pemanas, curve bade Turbines impeller efektif untuk bahan berserat tanpa pemotongan dengan viskositas rendah, flate plate impeller digunakan untuk pencampuran emulsi, cage beaters impart impeller cocok digunakan untuk pemotongan dan penyobekan, anchore paddle impeller digunakan campuran dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta.

2.3. 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. Tata letak dari impelles seperti pada tabel. 1 dibawah ini:
Tabel. 1 Tata Letak Impeller dalam Vessel
Viscosity
CP Max Level
H/Dt Jumlah
Impeller Letak Impeller
Bawah Atas
 25.000 1,4 1 H/3 -
 25.000 2,1 2 Dt/3 2/3 h
 25.000 0,8 1 H/3 -
 25.000 1,6 2 Dt/3 2/3 h
h adalah tinggi vessel s dan Dt adalah diameter vessel s
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.
2.4. Pola Aliran dan Bentuk Pengaduk
Pola letak dari pengaduk dari tangki tanpa menggunakan buffle dapat diperlihatkan gambar 1. dibawah

Gambar 1. Tangki Dengan Posisi Pengaduk Tidak Senter


Gambar 2. Macam-Macam Pola Aliran Dalam Tangki


Gambar 3. Macam- Macam Bentuk Pengaduk
Keterangan :
Atas : Tree Blade / marinne Propeller, Glassed steel Impeller, Curved blade Turbine
Bawah : Turbine with blade incline 450, Horizontal plate with impeller blade Turbine, Ancor impeller
2.5. Waktu Pencampuran
Impeler yang berputar akan menghasilkan efek pencampuran, biasanya putaran tinggi menghasilkan aliran lebih bergolak sehingga mengasilkan efek pencampuran lebih efektif. Adanya buffle akan mengakibatkan aliran berbelok arah dari tepi dinding menuju pusat tangki, sehingga menyebabkan efek pencampuran bertambah efektif. Waktu pencampuran secara umum, diberikan oleh Norwood dan Metzner adalah :

...........................(1)

Untuk pengaduk propeler,
...............................(2)
Dimana :
Da = Diameter pengaduk (m)
Dt = Diameter tangki (m)
H = Tinggi tangki (m)
ntT = Mixing time faktor
g = Percepatan grafitasi (m/dt2)
n = Kecepatan putar (rpm)
ft = Blending time factor








Mixing time faktor dapat diperkirakan dari gambar grafik dibawah














III. PERCOBAAN
3.1. Susunan Alat dan Bahan yang Dipergunakan












Peralatan Penunjang
- Stopwatch
- Viscometer
- Areometer
- Termometer
- Gelas Kimia 250, 1000 ml
- Gelas Ukur 50 ml
Bahan
- Tepung Kanji
- Aquades
- NaOH 2M
- Indikator p.p.
- Cengkeh/kacang Hijau
- H2SO4 2M

3.2. Prosedur Percobaan
3.2.1. Pola Aliran Dari Pengadukan
a. Masukkan ±15 liter air kedalam bejana/ tangki
b. Masukkan cengkeh/kacang hijau secukupnya (sedikit) dalam tangki
c. Nyalakan pengaduk dengan kecepatan putar pada skala 1.
d. Gambar pola aliran yang terjadi dalam tangki.
e. Ulangi langkah c dan d untuk kecepatan putaran lain sebanyak 7 variasi.
3.2.2. Waktu Pengadukan
a. Timbang 500 gram tepung kanji, kemudian larutkan dalam 2 liter air panas/mendidih ke dalam ember.
b. Masukkan ±15 liter air kedalam ember yang telah berisi larutan kanji.
c. Saring larutan kanji dan tambahkan indikator p.p. 5 ml
d. Tentukan massa jenis (ρ), suhu (T) dan viscositas larutan ().
e. Tambahkan 30 ml NaOH 2M dan atur kecepatan motor bersamaan dengan pengaduk pada 80 rpm.
f. Catat waktu bila perubahan warna campuran telah merata.
g. Netralkan campuran dengan menambahkan 30 ml larutan H2SO4 2 M dan mersamaan dengan start stopwatch dihidupkan, catat waktu penetralan.
h. Setelah itu tentukan harga massa jenis (ρ), suhu (T) dan viscositas larutan ().
i. Ulangi percobaan a-h dengan kecepatan pengadukan 100, 120, 140, 160 rpm.




3.2.3. Tabel Data
Pola Aliran Hasil Pengadakan
Tipe pengaduk yang digunakan : ................................................................................
Diameter pengaduk (Da) : ..........................................................................................
Diameter tangki (Dt) : ................................................................................................
RPM :
Tampak Atas Tampak Samping









Waktu Pengadukan
RPM T, ρ,  t1 T, ρ,  t2
80
100
120
140
160

IV. KESELAMATAN KERJA
a. NaOH dan H2SO4 bersifat korosif dan dapat mengiritasi. Apabila mengenai kulit dapat menyebabkan luka dan bila terhisap dapat mengganggu pernapasan
b. Gunakan jas praktikum, sarung tangan, masker yang dapat melindungi dari bahan kimia.
c. Apabila terkena bahan tersebut harus segera dicuci dengan air sampai bersih.

V. CARA PENGOLAHAN DATA
5.1. Perhitungan (Gunakan satuan SI)
a. Hitung Reynold Number (Nre = ) pengaduk,
b. Hitung waktu pengadukan dengan menggunakan grafik
c. Hitung blending time dengan pers 2
5.2. Penyajian Hasil Percobaan
a. Gambar pola aliran dari berbagai rpm dalam bentuk tabel
b. Alurkan waktu pengadukan terhadap Reynold Number untuk t1 dan t2.
c. Alurkan blending time terhadap Reynold Number untuk t1 dan t2
5.3. Hal-hal yang Dibahas Dalam Laporan
a. Bahas pola aliran yang diperoleh dari berapa rpm, berikan alasan apabila diperoleh pola berbeda pada rpm berbeda
b. Bandingkan dengan diliteratur, apakah ada perbedaan dalam pola aliran.
c. Bahas pengaruh rpm / Nre terhadap waktu pengadukan dan blending time
d. Bandingkan kurva yang diperoleh dengan yang ada dalam literatur, cukup kecenderungannya saja.

PUSTAKA
Djauhari, A., 2002,”Peralatan Kontak dan Pemisah Antar Fasa “, Diktat Kuliah, hal 55-59, Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.
Buku Petunjuk Praktikum Satuan Operasi, 2004 “Agitasi dan Pencampuran” Jurusan Teknik Kimia, Politeknik negeri Bandung
McCabe, W. L., Smith, J.C. and Harriot, P., 1993, ”Unit Operation of Chemical Engineering” 5 rd., hal 257- 260, McGraw-Hill, Singapore