Laporan Praktikum Mixing and Agitation - Praktikum Proses Teknik Kimia 1 - KA13

https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Pencampuran

Pencampuran (mixing) adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih.

Proses pencampuran bisa di lakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Hal ini dikarenakan faktor-faktor penting yang berkaitan dengan proses ini, dalam aplikasi nyata bisa dipelajari dengan seksama dalam alat ini. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran diantaranya adalah perbandingan  antara geometri tangki dengan geometri pengaduk, bentuk dan jumlah pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk, penggunaan sekat dalam tangki dan juga properti fisik fluida yang diaduk yaitu densitas dan viscositas. Oleh karena itu, perlu tersedia seperangkat alat tangki berpengaduk yang bisa digunakan untuk mempelajari operasi dari pengadukan dan pencampuran tersebut. 

Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang luas, diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia. Pencampuran adalah operasi yang sangat penting, bahkan dapat dikatakan fundamental, hampir setiap proses kimia menggunakan pencampuran (Mc. Cabe Waren L, 1999).

2.1.1 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.

2.1.2 Bagian-Bagian Alat Pencampur

Bagian–Bagian dari unit alat pencampur ini terdiri dari:

1. Tangki/vessel, merupakan wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan bagian bawah melengkung/dome atau datar.
2. Penyekat/buffle, Berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempoloakan aliran menjadi turbulen.

2.1.3 Laju dan Waktu Pencampuran

Waktu pencampuran (mixing time) adalah waktu yang dibutuhkan sehingga diperoleh keadaan yang homogen untuk menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas yang telah ditentukan. Sedangkan laju pencampuran (rate of mixing) adalah laju dimana proses pencampuran berlangsung hingga mencapai kondisi akhir.

Pada operasi pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal :

1. Yang berkaitan dengan alat, seperti :

• Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle
• Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propeler, padel)
• Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)
• Laju putaran pengaduk
• Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti :

• Jarak pengaduk terhadap dasar tangki 

• Pola pemasangan : Center vertical, Off center, vertical, Miring (inclined) dari atas, Horizontal;

2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk :

• Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk
• Perbandingan viskositas cairan yang diaduk
• Jumlah kedua cairan yang diaduk
• Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)

Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama terhadap waktu pencampuran.

2.2 Pengertian Pengadukan

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.

2.2.1 Posisi Sumbu Pengaduk

Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan menempatkan pengaduk pada pusat diameter tangki. Posisi ini memiliki pola aliran yang khas. Pada tangki tidak bersekat dengan pengaduk yang berputar ditengah, energi sentrifugal yang bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluida pada dinding dan memperendah ketinggian fluida pada pusat putaran. Pola ini biasa disebut dengan pusaran dengan pusat pada sumbu pengaduk. Pusaran ini akan menjadi semakin besar seiring dengan peningkatan kecepatan putaran yang juga meningkatkan turbulensi dari fluida yang diaduk. Pada sebuah proses dispersi gas-cair, terbentuknya pusaran tidak diinginkan. Hal ini disebabkan pusaran tersebut bisa menghasilkan dispersi udara yang menghambat dispersi gas ke cairan dan sebaliknya.

2.2.2 Sekat dalam Tangki

Sekat (baffle) adalah lembaran vertikal datar yang ditempelkan pada dinding tangki. Tujuan utama menggunakan sekat dalam tangki adalah memecah terjadinya pusaran saat terjadinya pengadukan dan pencampuran. Oleh karena itu, posisi sumbu pengaduk pada tangki bersekat berada di tengah. Namun, pada umumnya pemakaian sekat akan menambah beban pengadukan yang berakibat pada bertambahnya kebutuhan daya pengadukan. Sekat pada tangki juga membentuk distribusi konsentrasi yang lebih baik di dalam tangki, karena pola aliran yang terjadi terpecah menjadi empat bagian. Penggunaan ukuran sekat yang lebih besar mampu menghasilkan pencampuran yang lebih baik.

Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan pencampuran.

2.2.3 Jenis-jenis Pengaduk

Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang   biasa digunakan secara umum, yaitu pengaduk baling – baling (propeller), pengaduk turbin (turbine), pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk herical ribbon.

1. Pengaduk jenis baling-baling (propeller)

Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-baling berdaun tiga.Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (rotation per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah.

2. Pengaduk Dayung (paddle)

Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kecepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya.

Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah dayung jangkar atau pagar, yang terlihat pada gambar 6 biasa digunakan dalam pengadukan. Jenis ini menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang bagian bawah tangki. Jenis ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas dari dan ke dinding tangki. Bagaimanapun jenis ini adalah pencampuran yang buruk. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan pasn kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.

3. Pengaduk Turbin

Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun pengaduk dan berukuran  lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk cairan dengan rentang kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin biasanya antara 30 - 50% dari diamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, seperti yang terlihat pada gambar 8, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan.

4. Pengaduk Helical-Ribbon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan beroperasi pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Ribbon (bentuk seperti pita) dibentuk dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling helicopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas pengaduk.

Gambar Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon,
(d) Semi-Spiral

2.2.4 Kecepatan Pengaduk

Salah satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah kecepatan putaran pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran pengaduk bisa memberikan gambaran mengenai pola aliran yang dihasilkan dan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan pencampuran. Secara umum klasifikasi kecepatan putaran pengaduk dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah, sedang dan tinggi.

1. Kecepatan putaran rendah

Kecepatan rendah yang digunakan berkisar pada kecepatan 400 rpm. Pengadukan dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk minyak kental, lumpur dimana terdapat serat atau pada cairan yang dapat menimbulkan busa. Jenis pengaduk ini meghasilkan pergerakan batch yang empurna dengan sebuah permukaan fluida yang datar untuk menjaga temperatur atau mencampur larutan dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.

2. Kecepatan putaran sedang

Kecepatan sedang yang digunakan berkisar pada kecepatan 1150 rpm. Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk larutan sirup kental dan minyak pernis. Jenis ini paling sering digunakan untuk meriakkan permukaan pada viskositas yang rendah, mengurangi waktu pencampuan, mencampuran larutan dengan viskositas yang berbeda dan bertujuan untuk memanaskan atau mendinginkan.

3. Kecepatan putaran tinggi

Kecepatan tinggi yang digunakan berkisar pada kecepatan 1750 rpm. Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk fluida dengan viskositas rendah misalnya air. Tingkat pengadukan ini menghasilkan permukaan yang cekung pada viskositas yang rendah dan dibutuhkan ketika waktu pencampuran sangat lama atau perbedaan viskositas sangat besar.

2.2.5 Pemilihan Pengaduk

Viskositas dari cairan adalah salah satu dari beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan jenis pengaduk. Indikasi dari rentang viskositas pada setiap jenis pengaduk adalah :

1. Pengaduk jenis baling-baling digunakan untuk viskositas fluida di bawah Pa.s (3000 cP)
2. Pengaduk jenis turbin bisa digunakan untuk viskositas di bawah 100 Pa.s (100.000 cp)
3. Pengaduk jenis dayung yang dimodifikasi seperti pengaduk jangkar bisa digunakan untuk viskositas antara 50 - 500 Pa.s (500.000 cP)
4. Pengaduk jenis pita melingkar biasa digunakan untuk viskositas di atas 1000 Pa.s dan telah digunakan hingga viskositas 25.000 Pa.s. Untuk viskositas lebih dari 2,5 - 5 Pa.s (5000 cP) dan diatasnya, sekat tidak diperlukan karena hanya terjadi pusaran kecil.

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat-alat

Adapun Alat yang digunakan

1. Seperangkat tangki berpengaduk
2. Stopwatch
3. Beaker glass

3.1.2 Bahan

1. Indikator (sejenis pewarna)
2. Cairan (air)

3.2 Prosedur Kerja

Adapun prosedur kerja yang digunakan

1. Isi air kedalam tangki pengaduk (mixing) sesuia uraian tugas
2. Atur kecepatan pengaduk sesuai uaraian tugas
3. Tambahkan pewarna secukupnya
4. Gambarkan pola aliran yang terbentuk
5. Catat waktu untuk terjadi pencampuran sempurna
6. Tentukan kebutuhan daya untuk tiap uraian tugas

https://www.semuanyaadasaja.blogspot.com

BACA LAINNYA :

• Laporan Praktikum Aliran Fluida (Laporan 1)
• Laporan Praktikum Aliran Fluida (Laporan 2)
• Laporan Praktikum Crushing and Screening
• Laporan Praktikum Transesterifikasi
• Laporan Praktikum Resin Urea Formaldehide (RUF)
• Laporan Praktikum Plate and Frame Filter Press