SATUAN OPERASI

PENCAMPURAN

adalah penyebaran satu komponen ke komponen lain. proses ini sulit dimengerti & sulit untuk diperhatikan daripada pengertian secara diskripsi beberapa aspek pencampuran dapat dihitung, sehingga dpt membantu menyusun proses pencampuran Pencampuran yang sempurna besar proporsi dari masing-masing komponen, sama/proporsional seperti yang diharapkan.

Analisa contoh : Pencampuran dapat ditandai antara lain, dengan : pengukuran komposisi sampel/contoh pada berbagai pencampuran, ukuran contoh yang sesuai ditentukan oleh kondisi proses itu sendiri, besarnya ukuran contoh sangat dipengaruhi oleh berbagai tujuan contoh : garam dapur mengandung 1 % magnesium karbonat, artinya : penambahan 10 kg Mg CO2 pada 990 kg garam dianggap memenuhi persyaratan bila dijual dengan kemasan 2 kg akan terkandung 1/50 kg Mg CO2 (dengan toleransi khusus) dan besarnya ukuran contoh dari pencampuran tsb (antara 10 kg Mg CO2 dengan 990 kg garam) adalah 2 kg. dari contoh tsb , komposisinya akan mengarah ke 99 % garam & 1 % Mg CO2 Ukuran Proses Pencampuran terlihat dari deviasi (penyimpangan) komposisi ukuran contoh thd komposisi rata-rata seluruh campuran. secara statistik dikenal sbg : nilai akar kwadrat rata2 yaitu : s = [1/n {(x1 - x)2 + (x2 - x)2+ . . . (xn - x)2}]s:deviasi akar kwadrat rata2

N:jml contoh yang diambil

x1, x2 xn:fraksi komposisi komponen x dalam contoh

X:fraksi rata2 kompsisi komponen x dalam seluruh contoh

Contoh :Setelah proses pencampuran antara 10 kg Mg CO2 dengan 990 kg garam, diambil 10 contoh (@ 2 kg), setelah dianalisis Mg CO2 sbb (dlm g) : 23,0 ; 17,2 ; 16,3 ; 17,3 ; 21,0 ; 13,2 ; 23,2 ; 22,0 ; 21,0 & 21,3 . Hitunglah deviasi akar kwadrat rata2.Jawab : fraksi komposisi Mg CO2 dalam contoh :23,0 23/2000 = 0,0115, & seterusnya : 0,0086 ; 0,0082 fraksi rata2 kompsisi Mg CO2 : 10/1000 = 0,01 deviasi contoh dari rata2nya : (0,01 - 0,0115) ; (0,01 - 0,0086) ; (0,01 - 0,0082) s = [1/n {(0,01 - 0,0115)2 + (0,01 - 0,0086) 2 + (0,01 - 0,0082) 2 + }] 1,6 x 10-3 = 0,0016

deviasi akar rata2 kwadrat komposisi contoh dari komposisi rata2 adalah 1,6 x 10-3, s terbaik = 0

Secara umum, persamaan bentuk, ukuran & densitas masing-masing komponen yang menyusun suatu campuran akan dapat menghasilkan suatu campuran yang lebih baik. Keseragaman produk akhir yang dihasilkan tergantung pada titik equilibrium yang tercapai antara mekanisme pencampuran, yang berhubungan dengan tipe mixer, kondisi operasi dan komponen makanan yang bersangkutan. Derajat pencampuran : Ukuran partikel, bentuk, densitas dari masing2 komponen Efisiensi pencampuran dari komponen tersebut Kecenderungan partikel untuk membentuk agregat Komposisi campuran, sifat permukaan campuran, & sifat aliran komponen

Peralatan Pencampuran :digolongkan atas dasar bahan yang akan dicampur : bahan cair, tepung kering & pasta kental.Pencampuran bahan cair yang umum digunakan dengan hasil yang cukup memuaskan adalah pencampur jenis baling-baling. menghindari pola aliran yang tetap (proses pencampurannya tidak terjadi),

diatasi dengan penambahan plat pada jenis pemutaran silinder, pemasangan kipas secara asimetris.

seringkali pencampuran dilakukan dengan : mengalirkannya melalui pompa membentuk aliran turbulen dalam pipa kadang pencampuran dilakukan selama proses pengangkutan bahan melalui pipa (tentunya dengan aliran turbulen).

Pencampuran tepung, butiran prinsip pencampurannya adalah : menukar bagian-bagian campuran dari yang satu kebagian yang lainnya peralatan yang umum dipakai adalah pencampur : jenis pita & jenis kerucut ganda (molen) Pencampur pita : terdiri sebuah selokan yang didalamnya terdapat dua baling-baling berbentuk spiral. keduanya berputar & memberikan efek gerakan bahan yang berlawanan sehingga terjadi pertukaran letak partikel. Pencampur kerucut ganda (molen) : terdiri 2 kerucut berahdapan berputar terhadap sumbunya (ditambahkan sirip-sirip didalamnya), pencampuran terjadi ketika sebagian partikel terbawa ke atas & jatuh berhamburan.

Catatan pencampuran dengan proporsi sama lebih mudah dilakukan dibandingkan dengan proporsi yang jauh berbeda. pencampuran bahan A yang sedikit ke dalam bahan B yang sangat banyak biasa dilakukan secara bertahap, untuk hasil yang merata.

mixer adonan

mixer adonan

pencampur bumbu

Pencampuran Adonan & Pasta Menggunakan daya yang relatif besar (dibandingkan kedua pencampuran tersebut diatas) Daya yang besar harus dapat seefektif mungkin digunakan, bila banyak tenaga yang hilang & berubah jadi panas memanaskan bahan (tidak diinginkan) sering kali ditambahkan air pendingan di sistem ini. yang biasa digunakan adalah jenis persemas yang menggunakan 2 tangan berbentuk khusus (seperti sigma) berputar berlawanan (dengan kecep. berbeda, 3 : 2) yang melipat & memotong bahan melalui pusat (dasar) pencampur. mixer adonan

mixer pasta

. MIXING INDEX (M) .M=(S02 S2) / (S02 Sr2)

S02:variance awal p(1-p), catatan : p=x

S2:variance sesaat 1/n {(x1 - x)2 + (x2 x)2+ . . . (xn - x)2 }

Sr2:variance random (acak) dengan N partikel S02 / N

M bergerak dari : 0 1, tergantung waktu mixing digunakan : partikel & pasta pekatCONTOH :Pada pencampuran 95 kg adonan roti secara batch dengan 5 kg yeast, hitung mixing index setelah 5 menit & 10 menit pencampuran. Komposisi (%) yeast tiap sample (100 g campuran) sebagai berikut :5 menit : 0,0; 16,5; 3,2; 2,2; 12,6; 9,6; 0,2; 4,6; 0,5; 8,510 menit : 3,4; 8,3; 7,2; 6,0; 4,3; 5,2; 6,7; 2,6; 4,3; 2,0

Jawab :Komponen yeast rata-2 (x atau p) 5/100 = 0,05S02 = 0,05 (1 0,05) = 0,0475S52 = 1/10 {(0,0 0,05)2 + (0,165 0,05)2 + . . . } = 0,0030S102 = 1/10 {(0,034 0,05)2 + (0,083 0,05)2 + . . . } = 0,0038Sr2 = 0 (jumlah partikel (N) dalam sample tak terhingga)M5 = (0,0475 0,0030) / 0,0475 = 0,93M10 = (0,0475 0,0038) / 0,0475 = 0,99

. MIXING fraksi sangat kecil . Pencampuran partikel : cenderung berkelompok pada ukuran partikel & densitas

WAKTU mixing penting + kritis Pencampuran fraksi yang relatif sama MUDAH bila salah satu fraksi sangat kecil SULIT dilakukan BERTAHAP (per-tahap dengan perbandingan 30 : 1)

CONTOH :diinginkan : mencapur tepung dengan vitamin pada aras 10-3 % berat dalam ton tepung sereal. Tersedia 2 mixer tipe konis dengan kapasitas 100 500 kg (besar) dan 10 50 kg (kecil). Keduanya bercampur baik pada waktu 10 menit, bila konstituen minor tidak kurang 10%. Tentukan prosedur pencampurannya ?

JAWAB :aras 10-3 % berat 10-3 /100 1 : 105 1 ton = 1000 kg tepung serealtepung vit 1000 / 105 = 1/100 kg = 10 g

Langkah pencampuran : NoCaraUkuranHasil

1.Manual10 g vit90 g tepung100 g camp. 1

2.Manual100 g camp. 1900 g tepung1000g (1kg) camp. 2

3.mixer kecil1 kg camp. 29 kg tepung10 kg camp. 3

4.mixer besar10 kg camp. 390 kg tepung100 kg camp. 4

5.a.mixer besar50 kg camp. 4450 kg tepung500 kg camp. akhir

5.b.mixer besar50 kg camp. 4450,01 kg tepung500,01 kg camp. Akhir

Bagaimanakah dengan langkah yang lainnya ?Coba lakukan jg untuk yang contoh adonan roti di atas ?. Laju Pencampuran (Rates of Mixing) . Laju pencampuran : pertambahan mixing index (dM) per satuan waktu (d) dM/d tergantung : konstanta (K) & mixing index (M) persamaan awal :dM/d = K (1- M)

konstanta (K) : berhub. dgn alat pencampur & kondisi operasi

M = 1- e-K

Persm. tersebut diatas dapat digunakan untuk menentukan waktu () untuk mencapai tingkat pencampuran tertentu.

CONTOH :Pada pencampuran pati dan bubuk sayuran kering untuk memproduksi sup, proporsi awal adalah 40% bubuk sayuran & 60% pati. Setelah 300 detik pencampuran diperoleh varian komposisi sample dari fraksi pati sebesar 0,0823. Tentukan waktu untuk mencapai varian komposisi sample maksimum sebesar 0,02 ?Asumsi :ukuran partikel pati dan bubuk sayuran dianggap sama dan setiap sampel terdiri 24 partikel

Jawab :Kadar ideal tiap sampel (p) 40% = 0,4S02 = 0,4 (1 0,4) = 0,24Sr2 = S02 / N = 0,24 / 24 = 0,01M = (S02 S2) / (S02 Sr2) = 1- e-Kpada S2300 = 0,0823 : berapa waktu S2...? = 0,02M = (0,24 0,0823) / (0,24 0,01) = 0,685 = 1- e-300K e-300K = 1- 0,685 Ln e-300K = Ln 0,315 300K = 1,55 K = 0,0052pada S2 = 0,02 :M = (0,24 0,02) / (0,24 0,01) = 0,957 = 1- e-0,0052 e-0,0052 = 1- 0,957 = 603 detik 600 detiktambahan waktu untuk pencampuran adalah :600 300 = 300 detik

. Pencampuran Produk Cair (Liquid Mixing) . Pencampuran produk cair & padat sama dalam pengambilan sample & analisis lebih sedikit tenaga yang digunakan lebih sederhana pada mixing & mixxer-nya Persm yang digunakan :P0=K (Re)n (Fr)m

P0:Power Number (dimensionless) (P/D5N3)

Re:Reynold Number (dimensionless) (D2N/)

Fr:Froud Number (dimensionless) (DN2/g)

denganP:Daya yang digunakan oleh baling-baling kipas

D:Diameter baling-baling pengaduk

N:rpm (rotasi baling-baling per-menit)

:densitas cairan

:viskositas cairan

g:Gravitasi

Catatan : Fr (Froud Number) hanya berpengaruh nyata bila permukaan liquid terganggu oleh baling-baling Re 300 Fr, hampir tidak berpengaruh sama sekali sehingga persm. menjadi :P0=K (Re)n

n & K didapat dari kurva hasil percobaan yang dilakukan dengan menggunakan model fisik. Secara empiris Rushton memberikan nilai n = -1 & K = 41 pada percobaan yang menggunakan baling-2 dengan tebal (pitch) setara dengan diameter

CONTOH :Konsentrat vit. dicampur melase dan dijumpai bahwa kecep. pencampuran yang baik terjadi pada tangki (diameter 0,67 m, tinggi tangki 0,75 m, diameter baling2 0,3m & rotasi baling2 450 rpm). Pada pabrik besar ingin tangki dgn diameter 2 m. Kondisi diinginkan sama dengan tangki kecil, hitung tinggi tangki, diameter & rpm baling-2 dan daya untuk mengerakkan baling-2nya ?Asumsi :melase ( = 6,6 Ns/m2, = 1520 kg/m3)notasi : K tangki kecil, B tangki besarGeometri rasio dimensional antar K & B sama

Jawab :Kesamaan geometri :D (diameter tangki) DB : DK = 200 : 67 DB = 3 DK H (tinggi tangki) HB = 3 HK HB = 3 x 0,75 2,25 mD (diameter baling2) DB = 3 DK DB= 3 x 0,33 1,0 mKesamaan dinamis :(Re)B = (Re)K DB2 NB = DK2 NK (coba cari dari mana ?)NB = (1/3)2 x 450 50 rpm = 0,83 put / det rotasi baling2 dalam tangki besarRe di tangki besar :Re = (DB 2 NB ) / (12x0,83x1520) / 6,6 = 191,15 300maka digunakan P0 = K(Re)n dng K = 41 & n = -1P0 = K(Re)n = P/D5N3 41 (191)-1 = P / 15 x 0,833 x 1520P = 186 J/det, motor yang dipakai 186 / 746 HP

13