Lapak Mixing
-
Upload
andri-rismantara -
Category
Documents
-
view
70 -
download
1
Transcript of Lapak Mixing
LAPORAN PRAKTIKUM
PERLAKUAN MEKANIK
PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas praktikum
Mata kuliah Perlakuan Mekanik
Pembimbing : Ir.Yunus Tonapa Sarungu
Tanggal Praktikum : 19 Februari 2013
Tanggal Pengumpulan : 26 Februari 2013
Kelas 2A-TKPB
Kelompok 3
Nama NIM
Linda Permatasari 111424010
Medina Yasmin 111424011
M.Rendy Andromeda 111424013
M.Faris Medali R. 111424014
D4 TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2012-2013
PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN
I. PENDAHULUAN
I.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 industri 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.
I.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
Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang
diaduk seperti molekul- molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar
(terdispersi). Adapun tujuan dari pengadukan yaitu :
1. Mencampur dua cairan yang saling melarut
2. Melarutkan padatan dalam cairan
3. Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung
4. untuk mempercepat perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas dan jacket
pada dinding bejana
Pencampuran 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 dilakukan 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 viskositas. Oleh karena itu, perlu tersedia seperangkat alat
tangki berpengaduk yang bisa digunakan untuk mempelajari operasi dari pengadukan dan
pencampuran tersebut. Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu :
1. Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara keseluruhan
(bulk flow).
2. Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida yang
terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran.
3. Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler.
Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan
adalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulen
dengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada
proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.
Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk mengatasi
tiga jenis permasalahan utama, yaitu :
1. Untuk menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem multifase
multikomponen.
2. Untuk memfasilitasi perpindahan massa atau energi diantara bagian-bagian dari sistem
yang tidak seragam.
3. Untuk menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau tanpa
perubahan komposisi.
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.
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 :
a. Tangki/ vessel
Biasanya berbentuk silinder dengan sumbu terpasang vertical. Bagian atas tangki
bisa terbuka maupun tertutup. Bagian bawah (bottom end) dibuat melengkung
(cembung) agar tidak terjadi stagnasi (penumpukan di sudut bejana) dan agar tidak
terdapat terlalu banyak daerah yang sulit ditembus arus zat cair. Kedalaman zat cair
biasanya hampir sama dengan diameter tangki (h ≈ d). Syarat tangki antara lain :
a. Bahan tangki tidak bereaksi dengan bahan yang digunakan
b. Ukuran tangki pengaduk
c. Harus bisa memuat volume bahan
d. Ketahanan bahan
e. Harus mempunyai ruang kosong yang tidak dipenuhi oleh fluida, hal ini untuk
mengatasi pergolakan fluida akibat adukan, khususnya untuk fluida yang cenderung
fuming (berbusa) bila diaduk. h = 2/3 ht atau h = 3/4 ht
f. Bahan bejana terbuat dari bahan inert dan cukup kuat.
Di dalam tangki dipasang impeller pada ujung poros menggantung, artinya poros
itu ditumpu dari atas. Poros itu digerakkan oleh motor. Tangki itu biasanya diperlengkapi
pula dengan lubang masuk dan lubang keluar, dan sumur untuk menempatkan
thermometer.
b. Penyekat/ buffle
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.Selain itu, sekat berbentuk batang biasanya diletakkan
dipinggir tangki berguna untuk menghindari vortex dan digunakan untuk mempolakan
aliran menjadi turbulen. Jumlah baffle biasanya 3, 4 atau 6 buah .
(Pemasangan Baffle diharapkan mampu meningkatkan kualitas pencampuran)
Pada saat menggunakan empat sekat vertikal seperti pada gambar 4 biasa menghasilkan
pola putaran yang sama dalam tangki. Lebar sekat yang digunakan sebaiknya berukuran 1/12
diameter tangki.
c. Pengaduk/ impeller
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. Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan
secara umum, yaitu pengaduk baling – baling (propeller), pengaduk turbin (turbine),
pengaduk dayung (paddle) dan pengaduk helical ribbon
a. Pengaduk jenis baling-baling (propeller)
Pengaduk jenis propeller ini memiliki ciri-ciri yaitu :
a. Bentuknya seperti baling-baling
b. Membentuk karekter aliran aksial
c. Biasanya digunakan untuk jenis campuran dimana yang satu padat dan satu
cair, campuran yang susah larut dan terdapat butiran, namun tidak bisa
larutan yang kental.
Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah
baling-baling berdaun tiga.
Pengaduk jenis Baling-baling (a), Daun Dipertajam (b), Baling-baling kapal (c)
Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750
rpm (revolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas
rendah.
b. Pengaduk Dayung (Paddle)
Terdapat dua tipe, yaitu untuk jenis campuran yang kental bisa di gunakan
tipe jangkar (berbentuk lempeng dan memutar) dan untuk campuran cair-cair
yang tidak terlalu intensif dapat digunakan jenis dayung yang berpenampang
bawahnya horizontal.Tipe aliran pada pengaduk dayung (paddle) ini adalah
aliran tangensial.
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 Jenis Dayung (Paddle) berdaun dua
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.
c. 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
pengaduk dan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi
gelembung gas. Ciri-ciri dari pengaduk ini yaitu :
1. Bentuknya melengkung, sehingga kekuatannya teletak pada hempasan ke
sampingnya.
2. Lemparannya sesuai dengan jari-jari pengaduk
3. Untuk jenis campuran cair-cair, campuran berbentuk serbuk (yang
gampang larut)
Pengaduk Turbin pada bagian variasi.
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.
Pengaduk Turbin Baling-baling.
d. 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. Ciri – ciri dari pengaduk helical-ribbon yaitu :
a. Berbentuk seperti spiral
b. Dapat digunakan untuk adonan padatan dan cairan, untuk hasil akhir bentuk
pasta, kanji.
Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d) Semi-Spiral
Pengaduk terdiri dari 3 komponen, yaitu :
1. Motor, berkaitan dengan kebutuhan daya untuk mendorong impeller, yang
berfungsi sebagai penggerak poros
2. Sumbu (shaft). karena fungsinya untuk menahan momen daya, maka sumbu
harus kuat dan bahannya harus inert.
Posisi Sumbu Pengaduk
Pada umumnya proses pengadukan dan pencampuran dilakukan dengan
menempatkan pengaduk pada pusat diameter tangki (center)). Posisi ini memiliki
pola aliran yang khas. Pada tangki tidak bersekat dengan pengaduk yang berputar ditengah,
energi sentrifugal yang bekerja pada fluida meningkatkan ketinggian fluidapada dinding dan
memperendah ketinggian fluida pada pusat putaran. Pola ini biasa disebut dengan
pusaran (vortex) 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.
(Posisi Center dari sebuah Pengaduk yang menghasilkan Vortex
Salah satu upaya untuk menghilangkan pusaran ini adalah dengan merubah posisi
sumbu pengaduk. Posisi tersebut berupa posisi sumbu pengaduk tetap tegak lurus namun
berjarak dekat dengan dinding tangki (off center) dan posisi sumbu berada pada arah
diagonal (incline). Perubahan posisi ini menjadi salah satu variasi dalam penelitian yang
dilakukan.
3. Impeler
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 impeller seperti pada tabel 1 di bawah 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. 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.
a. 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 sempurna dengan sebuah
permukaan fluida yang datar untuk menjaga temperatur atau mencampur larutan
dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.
b. 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.
c. 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.
2.5. Jumlah Pengaduk
Penambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada dasarnya untuk tetap
menjaga efektifitas pengadukan pada kondisi yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih
besar dari diameter tangki, disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dann
diameter pengaduk yang lebih kecil dari dimensi yang biasa digunakan, merupakan
kondisi dimana pengaduk yang digunakan lebih dari satu buah, dengan jarak antar
pengaduk sama dengan jarak pengaduk paling bawah ke dasar tangki. Penjelasan
mengenai kondisi pengadukan dimana lebih dari satu pengaduk yang digunakan dapat
dilihat dalam table 1.
Tabel 1. Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk
2.6. 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.
Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis-jenis pengaduk yang berbeda, (a) Impeller,
(b) Propeller, (c) Paddle dan (d) Helical ribbon
Jenis-jenis pola aliran
Hal- hal yang mempengaruhi jenis pola aliran :
a) Jenis impeller
b) Sifat fluida
c) Ukuran impeller
d) Ukuran tangki
e) Ukuran baffle
f) Posisi impeller
g) Kecepatan putar
Tiga komponen aliran:
a. radial pada arah tegak lurus poros
b. longitudinal atau aksial pada arah pararel poros
c. tangensial atau rotasional pada arah singgung terhadap lintasan lingkar di sekeliling poros
2.5 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 :a) Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle
b) Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel)
c) Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)
d) Laju putaran pengaduk
e) Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti :
a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki
b. Pola pemasangan :
Center, vertikal
Off center, vertical
Miring (inclined) dari atas
Horisontal
f) Jumlah daun pengadukg) Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk
2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk :
a. Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diadukb. Perbandingan viskositas cairan yang diadukc. Jumlah kedua cairan yang diadukd. Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)
Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk
mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama tehadap
waktu pencampuran.
Impeler yang berputar akan menghasilkan efek pencampuran, biasanya putaran
tinggi menghasilkan aliran lebih bergolak sehingga menghasilkan 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 :
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
.............. (1)
Untuk pengaduk propeler,
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
.............. (2)
Dimana :
Da = Diameter pengaduk (m)
Dt = Diameter tangki (m)
H = Tinggi tangki (m)
ntT = Mixing time factor
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
n = Kecepatan putar (rpm)
Timbang tepung kanji 500 gram
ft = Blending time factor
III. ALAT dan BAHAN
3.1 Alat
1. Tangki
2. Pengaduk
3. Stopwatch
4. Viscometer
5. Piknometer
6. Termometer
7. Gelas kimia 50 ml, 100 ml
8. Gelas ukur 50 ml
3.2. Bahan
1. Tepung kanji
2. Aquades
3. NaOH 0,1 N
4. Indikator p.p
IV. Prosedur Percobaan
Waktu Pengadukan
Larutkan dengan sedikit air
dingin sampai homogen
Tambahkan 2 liter air hangat,
aduk hingga mengental
\
Tentukan ρ, T, µ
Disertai pengadukan
Tentukan ρ, T, µ
Ulangi percobaan dengan
pengadukan yang bervariasi
Tambahkan kembali air dingin
Saring larutan kanji, Tambahkan
5 ml phenophtalein
Masukkan larutan kanji ke dalam
reaktor batch berpengaduk
nyalakan agar propeller berputar
Tambahkan 5 ml phenophtalein
Tambahkan 30 ml larutan NaOH
2M
Catat waktu bila perubahan
warna larutan sudah merata
Netralkan campuran dengan
menambahkan 30 ml H2SO4 2M
V. Data Pengamatan
a. Tipe pengaduk yang digunakan : Tree Blade/Marinne Propellerb. Diameter Pengaduk (Da) = 11 cm = 0,11 mc. Diameter Tangki (Dt) = 30 cm = 0,3 md. Tinggi tangki (H) = 0,9 m
Analisis larutan kanji sebelum pengadukan dan pencampuran
Temperature larutan kanji : 240C
Densitas larutan kanji : 0.4 g/ml
Viskositas larutan kanji : 52 cPs
Waktu Pengadukan
No. putaran
pengadukan
t1
pencampuran
(t NaOH,detik)
t2
penetralan
(t H2SO4,detik)
Temperature
(oC)
Densitas
(gr/ml)
Viskositas
(cPs)
4 (80 rpm) 56 1 24 0,52 56
5 (100 rpm) 53 60 24 0,54 54
6 (120 rpm) 48 54 24 0,52 52
7 (140 rpm) 36 45 24 0,52 50
8 (160 rpm) 31 39 24 0,51 50
VI. Pengolahan Data
1. Menghitung bilangan reynold (Reynold Number)
a. Pencampuran ( t NaOH)
Nomor pengadukan 4 (kecepatan putaran 80 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (80 /60 rpm )(400
kgm3
)
0.052kg /ms
¿124.10
Nomor pengadukan 5 (kecepatan putaran 100 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (100 /60 rpm )(520
kgm3
)
0.056kg /ms
¿187.26
Nomor pengadukan 6 (kecepatan putaran 120 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (120 /60 rpm )(540
kgm3
)
0.054kg /ms
¿242
Nomor pengadukan 7 (kecepatan putaran 140 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (140 /60 rpm )(520
kgm3
)
0.052kg /ms
¿282.33
Nomor pengadukan 8 (kecepatan putaran 160 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (160 /60 rpm )(520
kgm3
)
0.050kg /ms
¿335.57
b. Penetralan (t H2SO4)
Nomor Pengadukan 4 (kecepatan putaran 80 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (80 /60 rps )(520
kgm 3
)
0.056 kg/ms
¿149.81
Nomor pengadukan 5 (kecepatan putaran 100 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (100 /60 rps )(540
kgm3
)
0.054 kg/ms
¿201.67
Nomor pengadukan 6 (kecepatan putaran 120 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (120 /60 rps )(520
kgm3
)
0.052kg /ms
¿242
Nomor pengadukan 7 (kecepatan putaran 140 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (140 /60 rpm )(520
kgm3
)
0.050kg /ms
¿293.63
Nomor pengadukan 8 (kecepatan putaran 160 rpm)
Nre=D2Nρμ
¿(0.11m)2 (160 /60 rpm )(510
kgm3
)
0.050kg /ms
¿329.12
2. Menghitung Blending time factor
a. Pencampuran (t NaOH)
` Da/Dt = 0.11 / 0.3 = 0.36
kecepatan putaran 80 rpm (nomor pengadukan 4)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 5. 8 x 102 [ 0 ,110,3 ]3/2 [ 0,3
0,9 ]1/2
[ 9,8
(80/60 )2x 0 ,11 ]1/6
= 142.65
kecepatan putaran 100 rpm (nomor pengadukan 5)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 3 .8 x 102 [ 0 ,110,3 ]3/2 [ 0,3
0,9 ]1/2
[ 9,8
(100 /60)2 x 0 ,11]1/6
= 86.76
kecepatan putaran 120 rpm (nomor pengadukan 6)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2. 4 x 102 [ 0 ,110,3 ]3 /2 [ 0,3
0,9 ]1/2
[ 9,8
(120/60 )2 x0 ,11 ]1/6
= 51.56
kecepatan putaran 140 rpm (nomor pengadukan 7)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2 .1 x 102 [ 0 ,11
0,3 ]3/2
[ 0,30,9 ]
1/2
[ 9,8
(140 /60)2 x 0 ,11 ]1/6
= 42.86
kecepatan putaran 160 rpm (nomor pengadukan 8)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 1.9 x 102 [ 0 ,11
0,3 ]3/2
[ 0,30,9 ]
1/2
[ 9,8
(160 /60)2 x 0 ,11 ]1/6
= 37.1
b. Penetralan (t H2SO4)
Da/Dt = 0.11 / 0.3 = 0.36
kecepatan putaran 80 rpm (nomor pengadukan 4)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 4 .2 x 102 [ 0 ,110,3 ]
3/2
[ 0,30,9 ]
1/2
[ 9,8
(80/60)2 x 0 ,11 ]1/6
= 103.3 sekon
kecepatan putaran 100 rpm (nomor pengadukan 5)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2 . 8x 102 [ 0 ,110,3 ]
3/2
[ 0,30,9 ]
1 /2
[ 9,8
(100/60 )2 x0 ,11 ]1/6
= 63.93 s
kecepatan putaran 120 rpm (nomor pengadukan 6)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2 .4 x 102 [0 ,110,3 ]
3/2
[ 0,30,9 ]
1/2
[ 9,8
(120 /60)2 x 0 ,11 ]1/6
= 51.56
kecepatan putaran 140 rpm (nomor pengadukan 7)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2 .2 x 102 [0 ,11
0,3 ]3/2
[0,30,9 ]
1/2
[( 9,8
(140/60 )2 x0 ,11 ]1/6
= 44.90
kecepatan putaran160 rpm (nomor pengadukan 8)
f t=tT (nDa2 )2/3 g1/6
H1/2Dt= ntT [ DaDt ]
3/2
[DtH ]1/2
[ g
n2 Da ]1/6
= 2 x 102 [ 0 ,11
0,3 ]3/2 [ 0,30,9 ]1/2
[ 9,8
(160 /60 )2 x 0 ,11 ]1 /6
= 39 s
Data bilangan reynold dan blending time
Kurva
waktu
pengadukan terhadap bilangan reynold
Untuk t, NaOH
Untuk t, H2SO4
100 150 200 250 300 3500
204060
waktu pengadukan vs bilangan reynold
Series2
Bilangan Reynold
wak
tu (s
ekon
)
Kecepatan
putar
(rpm)
Reynold
NumberBlending time
t1 t2
t
NaOH
t
H2SO
4
t
NaOH
t
H2SO
4
(t NaOH, sekon)
(t H
2SO4,sekon)
80124.1
149.81
142.65 103.3 56 1
100187.26
201.67
86.76 63.93 53 60
120242 242 51.56 51.56 48 54
140282.33
293.63
42.86 44.9 36 45
160334.57
329.12
37.1 37.1 31 39
Kurva blending time terhadap bilangan reynold
Untuk t, NaOH
Untuk t, H2SO4
Kurva blending time vs bilangan reynold menurut literature
(McCabe,W.L,Smith, J.C. and Harriot, P. Unit Operation of Chemical Engineering 5rd)
140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 3400
50100150
blending time vs bilangan reynold
Series2
Bilangan Reynold
beln
dim
g tii
me
180 200 220 240 260 280 300 320 3400
20406080
waktu pengadukan vs bilangan reynold
Series2
Bilangan Reynold
wak
tu (s
ekon
)
100 150 200 250 300 3500
50
100
150
blending time vs bilangan reynold
Series2
Bilangan Reynold
blen
ding
tim
e
VII. Pembahasan
Praktikum yang dilakukan mengenai pengadukan dan pencampuran. Agitasi atau
pengadukan adalah perlakuan dengan gerakan terinduksi suatu bahan di dalam bejana
sedangkan mixing atau pencampuran adalah peristiwa menyebarnya bahan-bahan secara acak,
bahan yang satu menyebar ke dalam bahan lain dan sebaliknya dimana bahan-bahan tersebut
sebelumnya terpisah dalam dua fasa atau lebih. Agitasi dan mixing ini sangat diperlukan dalam
suatu proses karena digunakan untuk mempercepat reaksi dan membuat larutan bersifat
homogen. Tujuan dari praktikum ini untuk mengetahui pengaruh hubungan waktu pengadukan
dan blending time terhadap bilangan reynold dan untuk mengetahui rezim aliran yang terjadi
dari operasi pengadukan yang dilakukan.
Proses pengadukan dan pencampuran ini menggunakan larutan kanji sebagai bahan
baku.Larutan kanji ini dibuat dengan mencampurkan tepung kanji dan air yang kemudian
dilakukan proses penyaringan untuk memisahkan kotoran-kotoran yang ada di dalam larutan
kanji.Larutan kanji ini kemudian ditambahkan dengan indicator PP (phenophtalein).Sebelum
dilakukan proses pengadukan dan pencampuran larutan kanji ini dianalisis terlebih dahulu.
Analisis yang dilakukan yaitu uji temperature, viskositas, dan densitas. Dari hasil analisis yang
dilakukan diperoleh temperature larutan sebesar 240C, viskositas larutan 52 cPs, dan densitas
larutan kanji sebesar 0,4 g/cm3.
Proses pengadukan dan pencampuran ini dilakukan dalam tangki berbentuk bejana yang
melengkung pada bagian bawahnya yang bertujuan mencegah terjadinya stagnasi, yaitu
penumpukan pada bagian sudut bejana yang mengakibatkan pengadukan tidak berlangsung
dengan sempurna dan agar tidak terdapat terlalu banyak daerah yang sulit ditembus arus zat
cair.Impeller atau pengaduk yang digunakan yaitu : Tree Blade/Marinne Propeller. Pemilihan
pengaduk ini dikarenakan larutan yang digunakan adalah larutan yang berviskositas rendah.
Percobaan ini dilakukan untuk menentukan waktu pengadukan yang dilakukan dengan
menghitung waktu pencampuran larutan kanji dalam larutan NaOH 2 M yang ditandai dengan
perubahan warna larutan menjadi keunguan. Perubahan warna ini dapat terjadi karena adanya
kontak antara indikator PP dengan larutan NaOH.Penghitungan waktu pencampuran ini
dilakukan dalam berbagai macam variasi nomor pengadukan yaitu 4,5,6,7, dan 8 yang mewakili
kecepatan putaran 80 rpm, 100 rpm, 120 rpm, 140 rpm, dan 160 rpm.
Berdasarkan data percobaan yang didapatkan semakin cepat nomor pengadukan yang
digunakan semakin cepat pula waktu pengadukan yang terjadi sehingga kecepatan putaran sangat
mempengaruhi waktu pengadukan dan pencampuran suatu larutan.Hal ini disebabkan aliran pada
larutan lebih bergolak sehingga menghasilkan efek pencampuran lebih efektif. Adanya buffle
juga akan mengakibatkan aliran berbelok arah dari tepi dinding menuju pusat tangki.
Kemudian setelah dilakukan pencampuran pada larutan kanji. Larutan yang sudah
berwarna keunguan kemudian dinetralkan kembali dengan larutan H2SO4 2 M sehingga warna
larutan kanji kembali berwarna putih seperti semula.Berdasarkan data percobaan yang
didapatkan, waktu untuk penetralan ini lebih lama dibandingkan waktu untuk pengadukan.Hal
ini dapat dikarenakan perbandingan kerapatan atau densitas dari kedua larutan yaitu antara
densitas larutan kanji dan densitas larutan H2SO4 ataupun dari viskositas larutan yang berbeda.
Namun pada saat pengadukan 80 rpm (nomor pengadukan 4) waktu penetralan terlalu singkat
yaitu 1 detik. Hal ini disebabkan larutan H2SO4 yang dicampurkan terlalu banyak atau volume
yang dimasukkan sangat banyak sehingga waktu pencampuran terlalu cepat.Selain itu saat
pemasukan larutan tidak sedikit demi sedikit sehingga kontak larutan H2SO4 tersebut sangat
cepat terjadi pada larutan kanji.
Analisis temperatur, densitas, dan viskositas dilakukan kembali untuk setiap hasil dari
penetralan dan pencampuran. Berdasarkan hasil ini dapat ditentukan nilai bilangan reynold untuk
setiap nomor pengadukan atau kecepatan putaran.Semakin cepat kecepatan putaran maka nilai
bilangan reynold akan semakin besar namun hal ini bergantung pula pada densitas dan viskositas
dari larutan.Perhitungan blending time pun dipengaruhi oleh kecepatan putaran semakin cepat
putaran pada pencampuran larutan maka blending time pun akan semakin singkat .
Berdasarkan kurva antara blending time dan bilangan reynold, kurva mengalami
penurunan sehingga jika dibandingakan dengan kurva dari literature, kurva yang dihasilkan dari
percobaan telah mendekati kurva literature tersebut sehingga blending time di pengaruhi oleh
bilangan reynold.Sedangkan berdasarkan kurva antara waktu pengadukan dan bilangan reynold,
terjadi penurunan karena semakin lama waktu maka semakin kecil bilangan reynoldnya.
VIII. Kesimpulan
a. Data bilangan reynold dan blending time pada t(NaOH) dan t (H2SO4)
Kecepatan
putar
(rpm)
Reynold
NumberBlending time
t1 t2
t
NaOH
t
H2SO
4
t
NaOH
t
H2SO
4
(t NaOH, sekon)
(t H
2SO4,sekon)
80124.1
149.81
142.65 103.3 56 1
100187.26
201.67
86.76 63.93 53 60
120242 242 51.56 51.56 48 54
140282.33
293.63
42.86 44.9 36 45
160334.57
329.12
37.1 37.1 31 39
b. Rejim aliran yang terjadi dari proses pengadukan yaitu aliran laminar
c. Semakin bertambahnya kecepatan putar dalam proses pengadukan dan pencampuran maka
bilangan reynold akan semakin besar
d. Semakin tinggi blending time di dalam proses pengadukan dan pencampuran maka bilangan
reynold akan semakin mengecil
e. semakin lama waktu pengadukan maka semakin kecil bilangan reynoldnya
Daftar Pustaka
Kurniawan, Rahmat. 2011. Pengadukan dan Pencampuran.
(diakses :http://tekimku.blogspot.com/2011/08/pengadukan-dan-pencampuran.html ).
Maryanto,Arto. 2010. Pengadukan dan Pencampuran. (diakses: http://arto-
maryanto.blogspot.com/2010/04/pencampuran-dan-pengadukan.html?zx=ffd292c579d8291 ).
Handayanti, Winarti. 2010. Teknik pencampuran bahan padat-cair berbasis pengadukan dalam
sediaan farmasi (diakses : http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/23/teknik-
pencampuran-bahan-padat-cair-berbasis-pengadukan/ )
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”5rd.,hal
257-260, McGraw-Hill, Singapore.