Transcript
Page 1: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

C

ALAT PENCAMPURAN

BAHAN (MIXING)Agitasi(pengadukan) dan Mixing (Pencampuran)

Page 2: III.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 pencampuran dapat berlangsung dengan baik

Page 3: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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

• Padatan dengan padatan : pencampuran bubuk (powder)

Page 4: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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

Page 5: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Faktor-faktor yang mempengaruhi pencampuran

Derajat pencampuran dipengaruhi oleh banyak faktor antara lain : AliranAliran yang turbulen dan laju alir bahan yang tinggi basanya menguntungkan proses pencampuran. Sebalikanya aliran yang laminer dapat menggagalkan pencampuran

Ukuran PartikelSemakin 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.

Page 6: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

KelarutanSemakin 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)

Page 7: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

tugas

• Jelaskan masing-masing faktor2 tersebut yang mempengaruhi proses pencampuran

Page 8: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Tangki pencampuranSebuah 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, baffle dan lainnya.

Page 9: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 10: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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 bahan yang dicampurkan.

Page 11: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

INTERNAL HEAT TRANSFER SURFACESPermukaaan 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

Page 12: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 13: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 14: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Jenis-jenis impellera. 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

Page 15: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)
Page 16: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 17: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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

h adalah tinggi vessel s dan Dt adalah diameter vessel s

Page 18: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 19: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Pola Aliran dan Bentuk Pengaduk

Page 20: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

tugas

• Jelaskan kelemahan dan kelebihan dari berbagai perbedaan peletakan impeller dalam tangki pada gambar diatas serta apakah manfaat dari penggunaan baffles.

Page 21: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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).

Page 22: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Beberapa persamaan umum yang sering digunakan untuk perhitungan dalam mixing

Page 23: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

• 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)].

Page 24: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)
Page 25: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)
Page 26: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

tugas

•Cari jenis-jenis alat pencampur berdasarkan fasanya

Page 27: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 28: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

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.

Page 29: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

(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.).

Beberapa contoh mixer dan blender untuk serbuk dan pasta (lanjutan)

Page 30: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Aglomerasi

Definisi umum : penyatuan partikel-partikel kecil yag berbentuk padat atau cair menjadi bagian-bagian yang lebih besar (aglomerat).

Mengaglomerisasikan berarti memperbesar, jadi proses ini akan berlawanan dengan proses grinding.

Page 31: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Tujuan aglomerisasi diantaranya adalah menghasilkan aglomerat yg lebih baik dalam hal :- Lebih mudah untuk diolah, ditakar dan diangkat - Lebih mudah digunakan pada produk akhir- Lebih mudah untuk digunakan dalam pengolahan selanjutnya

Page 32: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Pembentukan Aglomerat pada dasarnya terbentuk dari tiga cara yakni :- Pembentukan bagian yang lebih besar (misalnya granula,pellet) dengan bantuan cairan ataupun zat-zat pengikat- Pemampatan dengan tekanan untuk menghasilkan bongkahan yang mempunyai bentuk (misalnya briket, tablet). Pemampatan dilakukan dengan atau tanpa zat pengikat.- Sintering (peleburan butiran padat, misalnya keramik atau logam yang berpori) dengan proses thermal.

Page 33: III.alat Pencampuran Bahan (Mixing)

Proses aglomerisasi terpenting yang terutama dilakukan adalah pada industri farmasi seperti pembuatan butiran (granulasi), pembuatan tablet dan pembuatan pil berlapis gula (drage).


Recommended