Agitasi Dan Pencampuran

AGITASI DAN PENCAMPURAN

1. TUJUAN

Menjelaskan hubungan antar variabel proses dalam pencampuran

Memahami pola sirkulasi pengadukan

Menggambarkan pola aliran yang dibentuk oleh pengaduk dalam tanki

Menggambarkan pola aliran dalam berbagai kecepatan putaran pengadukan

2. BAHAN DAN ALAT YANG DIGUNAKAN

2.1. Alat yang digunakan

Stopwatch

Viscometer

Aerometer

Termometer

Gelas Kimia

Gelas ukur

Pipet ukur, bola karet

Pipet tetes

Baskom/ ember

Pengaduk tipe turbin

2.2. Bahan yang digunakan

Tepung Kanji

NaOH

Indikator pp

H2SO4

Aquadest

3. DASAR TEORI

Pengadukan (agitation) adalah pemberian gerakan tertentu sehingga

mnimbulkan reduksi gerakan pada bahan, biasanya terjadi pada suatu tempat seperti

bejana. Gerakan hasil reduksi tersebut mempunyai pola sirkulasi. Akibat yang

ditimbulkan dari operasi pengadukan akan terjadinya pencampuran (mixing) dari satu

atau lebih komponen teraduk. Ada beberapa tujuan yang ingin diperoleh dari

komponen yang dicampurkan, yaitu membuat suspensi, bleding, dispersi dan

mendorong terjadinya tranfer panas dari bahan kedinding tanki.

Pada industri kimia seperti proses katalitik dari hidrogenasi, pengadukan

mempunyai beberapa tujuan sekaligus. Pad a bejana hidrogenasi gas hidrogen

disebarkan melalui fase ciar dimana partikel padat dari katalis tersuspensi.

Pengadukan juga dimaksudkan untuk menyebarkan panas dari reaksi yang

dipindahkan melalui cooling coil jaket. Contoh lain pemakaian operasi pengadukan

dalam industri adalah pencampuran pulp dalam air untuk memperoleh “larutan” .

Larutan pulp sudah cukup homogen disebarkan ke mesin pembuat kertas menjadi

lembaran kertas setelah proses filtrasi vakum dan dikeringkan.

Proses pengolahan zat sangat tergantung pada pengadukan dan pencampuran .

Kedua istilah tersebut sering dianggap sama, meskipun kenyataannya satu sama lain

berbeda. Pencampuran (mixing) merupakan peristiwa perubahab bahan-bahan sevcara

acak bahan yang satu menyebar ke bahan ya g lain dan sebalaiknya. Pengadukan

(agitasi) menunjukkan gerakan yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan

didalam bejana. gGerakan tersebut biasanya mempunyai pola sirkulasi tertentu.

Pengadukan sendiri dilakukan untuk berbagai tujuan, antara lain :

Membuat campuran homogen

Melarutkan partikel-parteikel padat dalam cairan

Mempertahankan reaksi yang terjadi karena perpindahan momentum dari

pengadukan

a. Tanki Pencampuran (mixing)

Alat pencampuran fasa padat ke fasa cair jenis ini diperuntukan untuk

memperoleh campuran dengan viskositas rendah, biasanya berupa tanki pencampuran

berserta perlengkapannya. Dimensi tanki/ vesel, jenis pengadukan/ impeller,

kecepatan putar pengaduk, jenis pengaduk, jumlah penyekat/ buffle, letak impeller

berserta dimensinya bergantung dari kapasitas dan jenis dari bahan yang

dicampurkan.

Bagian-bagian alat pencampuran antara lain :

Tanki/ vessel , merupakan wadah untuk campuran berbentuk silinder dengan

bagian bawah melenggung/dome atau datar

Penyekat / buffle, berbentuk batang ya ng diletakkan dipinggir tanki berguna

untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempoloakan aliran menjadi

turbulen jumlah buffle biasanya 3, 4 atau 6 buah dengan ukuran 1/12 diameter

tanki.

Pengaduk/ impeller, digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impeller

beragam disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan.

Fungsi system agitasi :

Agar pencampuran merata

Meningkatkan laju perpindahan massa menembus film pembatas cairan dan

gelembung udara

Membran kondisi “shear” yang dibutuhkan untuk memecahkan gelembung

udara.

Macam-macam pengadukan :

Berbagai macam pengadukan mempunyai kegunaan berbeda, juga aliran dan pola

yang ditimbulkannya, misalnya :

Turbin

Pengadukan turbin mempunyai jangkauan viskositas dari viskositas rendah

sampai sedang (1 sampai dengan 5 x 105 centi poise). Bentuk pengaduk turbin

biasanya berdaun banyak, putaran dengan kecepatan tinggi, bentuk daun lurus,

melengkung dan tidak bersudut. Pola aliran yang ditimbulkan berbentuk

radial.

Jangkar

Bentuk ini menimbulkan pola aliran tangensial dengan jumlah putaran rendah,

daerah operasi deekat dengan dinding tanki, efektik untuk larutan dengan

viskositas tinggi (103 – 105) centi poise.

Waktu pencampuran

Waktu pencampuran zat cair yang mampu bercampur (miscible) dalam tanki

berlangsung sangat cepat dalam turbulen. Impeller dapat menghasilkan kecepatan

tinggi dan fluida bercampur dengan baik disekitar impeller karena adanya aliran

turbulen yang kuat. Bila aliran berjalan lambat mengalir kearah dinding, maka terjadi

pergolakan besar yang berubah menjadi kecil, akan terjadi sirkulasi kearah pusat

impeller sehinhha terjadi pencampuran.

Perhitungan atas dasar cara tersebut menunjukkan pencampuran hampir 99%

yang dapat dicapai bila tanki mengalami sirkulasi 5 kali. Waktu pencampuran dapat

diperkirakan dari korelasi aliran total yang dihasilkan dari beberapa impeller . Untuk

turbin berdaun enam standart, waktu pencampuran adalah :

q = 0,92 n Da3 (Dt/da)

Tt = 5 v /Σ = 5 (n2H/4) (1/0,92 n Da2 Dt)

nTt = (Da/Dt)2 ( Dt/H) konstan = 4,3

Digunakan untuk tanki dan impeller tertentu, atau untuk berbagai system yang

secara geometri serupa. Waktu pencampuran diperkirakan berbanding terbalik dengan

kecepatan pengaduk. Digunakan untuk turbin dengan (Da/Dt) = 1/3 dan ( Dt/H) = 1,

dan HT = 36. Korelasi umum untuk menentukan waktu pencampuran diberikan oleh “

Norwood” dan “ Metzer” adalah :

Ft =Tt (nDa 2 ) 2/3 q 3/6 Da 1/2 = na ( Da/Dt)2 (Da/Dt)1/2 (q/n2Da)1/6

H1/2 Dt3/2

Untuk propeller adalah :

Ft = Tt (nDa 2 ) 2/3 q 1/6 = ( Da/Dt)2 (Da/Dt)1/2 (q/n2Da)1/6

H1/2 Dt

Untuk Da/Dt = 0,07 – 0,18

4. PROSEDUR KERJA

Menimbang 500 gr tepung kanji, larutkan dalam 2 liter air mendidih

Memasukkan 14 liter air kedalam bejana kemudian disaring

Memanaskan air yang berada didalam bajana hingga 850C

Larutan kanji dipindahkan ketanki berpengaduk (tanki pencampuran),

kemudian mengaduk dengan kecepatan motor

Menambahkan indikator pp sebanyak 5 ml

Menentukan berat jenis, suhu dan viskositas larutan

Menambahkan 30 ml NaOH dan mengatur kecepatan motor bersamaan

dengan pengadukan pada 120 rpm

Mencatat waktu bila perubahan warna campuran telah merata

Menetralkan campuran dengan menambahkan 30 ml H2SO4 2 M bersamaan

dengan menjalankan stopwatch, mencatat waktu penetralan

Selanjutnya menentukan harga berat jenis, viskositas dan temperatur

campuran

Megulangi percobaan dengan kecepatan pengadukan 140 rpm dan 160 rpm.

5. DATA PENGAMATAN

Pengadukan air dalam waktu 1 menit

No Waktu Kecepatan Banyak putaran

1 1 menit 1 43

2 1 menit 1,5 96

Pengadukan campuran

No KecepatanWaktu penambahan

indikator pp + NaOH

Waktu penambahan

H2SO4

Suhu (°C)

1 1 4 4 40

2 1,5 25 4 34

Perubahan warna setelah ditambah H2SO4

Perubahan warna setelah ditambah indikator pp +

NaOH

Putih – Merah muda Merah muda - putih

No Kecepatan Perlakuan Viskositas (Pa) Density (gr/ml)

1 1,5 Penambahan indikator pp + NaOH 156,52 x 10-3 1,0672

2 1 Penetralan dengan H2SO4 1558 x 10-3 1,09

Penambahan indikator pp + NaOH 295,9 x 10-3 1,0812

Penetralan dengan H2SO4 294,36 x 10-3 1,0844

6. PERHITUNGAN

Viskositas

Run 1,5

Penambahan NaOH

97,4+14,42

=55,9Cp

Penetralan dengan H2SO4 = 48,5

42 putaran60 s

=¿ 0,7 x 55,9 x 4

= 156,52 Cp = 156,52 x 10-3 kg/m.s

42 putaran60 s

=¿ 0,7 x 48,5 x

= 135,8 Cp = 135,8 x 10-3 kg/m.s

Run 1,5

Penambahan NaOH98,3+36,2

2=¿ 67,25 Cp

Penetralan H2SO4

95,4+38,42

= 66,9 Cp

66 putaran60 s

=¿ 1,1 x 4 x 67,2

= 295,9 Cp = 295 x 10-3

Densitas Berat Piknometer kosong = 41,25 gr Volume piknometer = 25 ml

Run 1,5

Penambahan NaOH

Berat piknometer + zat = 67,33 gr Berat zat = 67,93 – 41,25 = 26,68 gr

ρ=mV

=¿ 26,68gr25ml

=¿ 1,0672 gr

Penetralan dengan H2SO4


ρ=mV

=¿ 27,25gr

25ml=¿ 1,09 gr/ml

Run 1Penambahan NaOH


ρ=mV

=¿ 27,93gr

25ml=¿ 1,0812 gr/ml

Penetralan dengan H2SO4


ρ=mV

=¿ 27,11gr25ml

=¿ 1,0844 gr/ml

7. ANALISA PERCOBAAN

Percobaan kali ini adalah pengadukan (agitation) dan pencampuran(mixing). Dimana, sebenarnya antara pengadukan dan pencampuran itu sendiri berbeda, dimana pengadukan menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan dalam bejana yang gerakan tersebut biasanya mempunyai pola sirkulasi. Sedangkan pencampuran sendiri ialah peristiwa menyebarnya bahan-bahab secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan begitupun sebaliknya, sedangkan bahan-bahan yang belum terpisah dalam dua fase atau lebih. Dalam proses agitatasi tentulah memerlukan pengaduk (agitator) yang terdapat beberapa jenis, jenis-jenisnya yaituseperti impeller yang terbagi lagi menjadi dua jenis yaitu impeller aliran aksial atau impeller pengaduk yang membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller juga. Impeller aliran radial atau impeller pengaduk yang membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial.

Akan tetapi, dalam percobaan ini kami menggunakan agitator jenis propeller berdaun tiga karena arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai ataudinding bejana. Kolom zat cair yang berputar dengan turbulen tersebut membawa ikut serta zat cair yang ada dan dengan daun-daun propeller tersebut merupakan larutan yang dicampurkan dengan zat cair. Propeller yang berputar tersebut membuat pola aliran heliks di dalam zat cair tersebut, satu putaran penuh propeller akan memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu yang bergantung dari sudut kemiringan daun propeller.

8. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :Agitasi merupakan suatu poses pencampuran atau pengadukan antara kedua zat yang bertujuan untuk :

Membuat campuran homogen Melarutkan partikel-partikel padat dalam cairan Mempertahankan reaksi yang terjadi karena perpindahan momentumdari

pengadukanPengadukan (agitasi) menunjukkan gerakan yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana.

DAFTAR PUSTAKAIr. Fadarina, M.T. 2011 ”Petunjuk Praktikum Satuan Operasi-1”. POLSRI. Palembang

Setelah ditambah indikator PP + NaOH setelah dinetralkan dengan H2SO4

Setelah ditambah indikator PP + NaOH setelah dinetralkan dengan H2SO4

GAMBAR ALAT

Seperangkat alat agitasi

Documents

Agitasi Dan Pencampuran