Pengadukan dan PencampuranPengadukanadalah operasi yang
menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk seperti
molekul- molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar
(terdispersi).Tujuan Pengadukan :1. Mencampur dua cairan yang
saling melarut2. Melarutkan padatan dalam cairan3. Mendispersikan
gas dalam cairan dalam bentuk gelembung4. untuk mempercepat
perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas dan jacket pada
dinding bejana.
Pencampuranadalah 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 sebuahtangki
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 yaitudensitasdanviskositas. 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 adalahdensitasdanviskositas.
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.
Dimensi dan Geometri TangkiKapasitas tangki yang dibutuhkan
untuk menampung fluida menjadi salah satu pertimbangan dasar dalam
perancangan dimensi tangki. Fluida dalam kapasitas tertentu
ditempatkan pada sebuah wadah dengan besarnya diameter tangki sama
dengan ketinggian fluida. Rancangan ini ditujukan untuk
mengoptimalkan kemampuan pengaduk untuk menggerakkan dan membuat
pola aliran fluida yang melingkupi seluruh bagian fluida dalam
tangki.
Persamaan (1) merupakan rumus dari volume sebuah tangki
silinder. Sehingga salh satu pertimbangan awal untuk merancang alat
ini adalah dengan mencari nilai dari diameter yang sama dengan
tangki untuk kapasitas fluida yang diinginkan dalam pengadukan dan
pencampuran. Diameter tangki ditentukan dengan persamaan (2).
Tangki dengan diamter yang lebih kecil dibandingkan ketinggiannya
memiliki kecendrungan menambah jumlah pengaduk yang digunakan.
dengan D = t
Rancangan dasar dimensi dari sebuah tangki berpengaduk dengan
perbandingan terhadap komponen-komponen yang menyusunnya
ditunjukkan pada gambar 1.
Hubungan dari dimensi pada gamba 1 adalah :
Geometri dari tangki dirancang untuk menghindari terjadinyadead
zoneyaitu daerah dimana fluida bisa digerakkan oleh aliran
pengaduk. Geometri dimana terjadinyadead zonebiasanya berbentuk
sudut ataupun lipatan dari dinding-dindingnya.
Posisi Sumbu PengadukPada umumnya proses pengadukan dan
pencampuran dilakukan dengan menempatkan pengaduk pada pusat
diameter tangki(Center). Posisi ini memiliki polaaliran 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 bisamenghasilkan dispersi udara yang menghambat
dispersi gas ke cairan dan sebaliknya.
Gambar 3.(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.
Sekat dalam TangkiSekat(Baffle)adalah lembaran vertikal datar
yang ditempelkan pada dindingtangki. Tujuan utama menggunakan sekat
dalam tangki adalah memecah terjadinya pusaran saat terjadinya
pengadukan dan pencampuran. Oleh karena itu, posisi sumbupengaduk
pada tangki bersekat berada di tengah. Namun, pada umumnya
pemakaiansekat 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 mampumenghasilkan
pencampuran yang lebih baik.
Gambar 4.(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.
PengadukPemilihan 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.
Jenis-jenis PengadukSecara umum, terdapat tiga jenis pengaduk
yang biasa digunakan secaraumum, yaitu pengaduk baling
baling(propeller), pengaduk turbin(turbine), pengaduk
dayung(paddle)dan pengadukhelical ribbon.
Pengaduk jenis baling-baling(propeller)Ada beberapa jenis
pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-baling
berdaun tiga.
Gambar 5.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.
Pengaduk Dayung(Paddle)Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya
digunakan pada kesepatan 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.
Gambar 6.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.
Pengaduk TurbinPengaduk 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.
Gambar 7.Pengaduk Turbin pada bagian variasi.
Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar45o, 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.
Gambar 8.Pengaduk Turbin Baling-baling.
Pengaduk Helical-RibbonJenis 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 9.Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d)
Semi-Spiral
Kecepatan PengadukSalah 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.
Kecepatan putaran rendahKecepatan rendan 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 pergerakanbatchyang empurna dengan sebuah permukaan
fluida yang datar untuk menjaga temperatur atau mencampur larutan
dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.
Kecepatan putaran sedangKecepatan 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.
Kecepatan putaran tinggiKecepatan 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.
Jumlah PengadukPenambahan 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 tabel 1.
Tabel 1.Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk
Pemilihan PengadukViskositas 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.
Gambar 10.Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis-jenis pengaduk
yang berbeda, (a) Impeller,(b) Propeller, (c) Paddle dan (d)
Helical ribbon
Kebutuhan Daya PengadukParameter Hidrodinamika dalam Tangki
BerpengadukBilangan ReynoldBilangan tak berdimensi yang menyatakan
perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos yang terjadi pada
fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui bilangan
Reynold-nya dengan menggunakan persamaan 3.
dimana :Re = Bilangan Reynold = dnsitas fluida = viskositas
fluida
Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu
laminer, transisi dan turbulen. Bentuk aliran laminer terjadi pada
bilangan Reynold hingga 10, sedangkan turbulen terjadi pada
bilangan Reynold 10 hingga104dan transisi berada diantara
keduanya.
Bilangan FraudeBilangan tak berdimensi ini menunjukkan
perbandingan antara gaya inersia dengan gaya gravitasi. Bilangan
Fraude dapat dihitung dengan persamaan berikut :
dimana :Fr = Bilangan FraudeN = kecepatan putaran pengadukD =
diameter pengadukg = percepatan grafitasi
Bilangan Fraude bukan merupakan variabel yang signifikan.
Bilangan ini hanya diperhitungkan pada sistem pengadukan dalam
tangki tidak bersekat. Pada sistem ini permukaan cairan dalam
tangki akan dipengaruhi gravitasi, sehingga membentuk pusaran
(vortex). Vorteks menunjukkan keseimbangan antara gaya gravitasi
dengan gaya inersia.
Laju dan Waktu PencampuranWaktu 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, propele, padel) Ukuran pengaduk
(diameter, tinggi) Laju putaran pengaduk Ledudukan pengaduk pada
tangki, seperti : a.Jarak pengaduk terhadap dasar tangki b.Pola
pemasangan : -Center, vertikal -Off center, vertical
-Miring(inclined)dari atas -Horisontal Jumlah daun pengaduk Jumlah
pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk
2. Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk :Perbandingan
kerapatan atau densitas cairan yang diadukPerbandingan viskositas
cairan yang diadukJumlah 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 tehadap waktu pencampuran.
ABSTRAKPencampuran adalah suatu proses yang melibatkan
penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis
yang lain dengan menggunakan gaya mekanik untuk menghasilkan
pencampuran yang baik. Metode yang paling sering digunakan untuk
mencampur cairan dengan padatan adalah denganmenggerakkan cairan di
dalam bejana secara turbulen. Hal yang perlu diperhatikan dalam
pencampuran padatan dengan cairan adalah bejana pengaduk dan
pengaduk. Pencampuran dari bahan campur dan bejana pengaduk
tertentu, pengaduk yang optimal biasanya hanya dapat dipilih
melalui pengalaman saja.Kata kunci : pencampuran, pencampuran
cair-padat,pengadukan, alat pengadukPencampuran diartikan sebagai
suatu proses menghimpun dan membaurkan bahan-bahan. Proses utama
pada pencampuran adalah penyisipan antar partikel jenis yang satu
di antara partikel jenis yang lain. Dalam hal ini diperlukan gaya
mekanik untuk menggerakkan alat pencampur supaya pencampuran dapat
berlangsung dengan baik.Pengadukan adalah proses yang menciptakan
terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk seperti molekul-molekul
yang bergerak atau komponennya menyebar ( terdispersi).Pada
persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika serta juga pada
pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur
dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan
menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan dalam cairan
tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan adalah suatu
proses mencampurkan bahan padat kedalam cairan. Pelarutan dan
kelarutan bahan umumnya dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut
yaitu:- Luas permukaan bahan- Konsentrasi- Suhu- Tekanan (khusus
pada gas)- Efek ion senama- Efek ion asingMetode yang paling sering
digunakan untuk mencampur cairan dengan padatan adalah dengan
menggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen. Gerakan
turbulen dapat dihasilkan oleh pengaduk ataupun pencampur getar.
Gerakan turbulen ditandai oleh turun-naiknya kecepatan cairan
secara acak pada setiap titik dalam sistem.
Gambar 1. Alat pencampur padat cairPencampuran terjadi pada tiga
tingkatan yang berbeda yaitu :1. Mekanisme konvektif : pencampuran
yang disebabkan aliran cairan secra keseluruhan (bluk flow)2. Eddy
difflusion : pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida
yang terbentuk dan tercampakn dalam medan lain.3. Diffusion :
pencampuran karena gerakan molekulerKetiga 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
adalahdensitasdanviskositas.Beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam pencampuran Cair-Padat :1. Bejana PengadukDalam industri
kimia, bejana pengaduk merupakan tangki pengaduk ataupun autoklaf.
Penggunaan bejana ini disesuaikan dengan maksud dan tujuan
pencampuran. Misalnya untuk operasi kontinyu seringkali
dipergunakan tangki pengaduk, sedangkan untuk maksud pencampuran
bertekanan digunakan autoklaf.Gambar.2 : (atas) tangki pengaduk;
(bawah) autoklafWadah pengaduk biasanya adalah berbentuk silinder
terbuka atau tertutup sedikit sesuai jenis reaksi yang akan
dilangsungkan. Kebanyakan dari wadah pengaduk dibuat dari bahan
isolator ataupun semi konduktor.Tangki pengaduk atau tanki reaksi
biasanya didesain untuk melakukan reaksi-reaksi pada tekanan diatas
tekanan atmosfer, namun seringkali juga digunakan untuk proses lain
seperti pencampuran, pelarutan, penguapan, ekstraksi ataupun
kristalisasi.untuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi
dengan mantel ganda yang dilas atau disambung dengan flens, atau
dilengkapi dengan kumparan berbentuk pipa yang di las.Untuk
mencegah kerugian panas yang tidak dikehendaki, tangki dapat
diisolasi.Perlu diingat bahwa tangki pengaduk didesain sesuai
dengan keperluan, misalnya untuk reaksi dalam beberapa sistem
operasi (terisolasi, terbuka ataupun tertutup), proses kerja dan
keperluan pengerjaan. Oleh karena itu kadangkala tangki dilengkapi
dengan berbagai lubang khusus. Lubang-lubang khusus ini misalnya :
sumbu pengaduk/penyekat, pipa penyuling, alat ukur pengendali,
saluran pemasukan dsb.Autoklaf adalah salah satu jenis bejana
pengaduk yang dapat melangsungkan reaksi pada tekanan diatas 2
bar.2. PengadukPengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam
bejana pengaduk yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri
atas sumbu pengaduk dan sirip pengaduk yang dirangkai menjadi satu
kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain sesuai dengan keperluan
pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan faktor berikut
ini yakni- Jenis dan ukuran pengaduk- Jenis bejana pengaduk- Jenis
dan jumlah bahan yang dicampurPemilihan alat pengaduk dari sejumlah
besar alat pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui
percobaan dan pengalaman. Untuk masalah pencampuran yang tertentu
dari bahan campur dan bejana pengaduk tertentu, pengaduk yang
optimal biasanya hanya dapat dipilih melalui pengalaman saja. Alat
pengaduk yang paling sering digunakan untuk masalah pencampuran
cairan dengan padatan ataupun untuk cairan dengan cairan antara
lain adalah :1. Alat pengaduk jangkarAlat pengaduk ini terdiri dari
sebuah batang yang dilengkungkan sehingga menyerupai sebuah
jangkar. Kelengkungan disesuaikan dengan bentuk bejana pengaduk.
Pengaduk jangkar memiliki diameter yang besar (misalnya 95% dari
diameter bejana) dan berputar lambat. Bejana ini dapat digunakan
untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan-bahan dengan berat
spesifik yang tinggi seperti suspensi. Pengaduk ini memungkinkan
terjadinya pertukaran panas, mencegah terjadinya pengendapatn atau
pelekatan padatan pada dasar bejana. Pengaduk ini menghasilkan
derajat pencampuran yang cukup besar.
Gambar 3.Alat pengaduk jangkar2. Alat Pengaduk BingkaiPengaduk
ini terdiri dari sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan
jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini mempunyai diameter 2/3
dari diameter bejana tersebut dan berputaran lambat3. Alat Pengaduk
PaletPengaduk ini tersusun atas sebuah bingkai atau dua pelat yang
dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah
terpotong miring sehingga sesuai denan bentuk bejana, memiliki
diameter kali diameter bejana.4. Alat pengaduk ImpelerPengaduk ini
terdiri atas tiga daun yang melengkung. Biasanya daun tersebut agak
bengkok keatas sehingga sesuai dengan bentu dasar bejana. Pengaduk
impeler mempunyai diameter sebesar 2/3 hingga dari diameter bejana
dan frekuensi putarannya 100-200 rpm. Pengaduk impeler dibuat dari
satu atau beberapa bagian. Karena pengaduk ini dapat dilapisi email
dengan baik, alat ini seringkali digunakan dalam bejana pengaduk
yang beremail. Bersama dengan perangkat penggerak yang dapat
dikontrol, pengaduk impeler dapat dimanfaatkan secara serba guna,
misalnya untuk melarutkan, mensuspensikan atau mengemulsikan
padatan dalam cairan serta juga untuk reaksi-reaksi kimia dan
proses-proses pertukaran panas.5. Alat Pengaduk PropelerPengaduk
ini terdiri atas sebuah propeler yang mirip dengan baling-baling
pendorong kapal dengan dua atau tiga daun yang dipasang miring.
Biasanya alat pengaduk propeler dibuat dalam dua bagian dan
berputar dengan cepat. Pengaduk propeler digunakan untuk mengaduk
bahan dengan viskositas rendah (pada viskositas yang tinggi,
biasanya bahan tidak dapat digerakkan oleh propeler).
Gambar 4. Alat Pengaduk Propeler6. Alat pengaduk TurbinJenis
sederhana dari pengaduk ini terdiri atas sebuah cakram yang sisi
bawahnya mempunyai beberapa sudu vertikal yang disususun secara
radial. Pengaduk turbin lebih sering digunakan untuk bahan dengan
viskositas yang rendah. Pengaduk ini seringkali disebut sebagai
pengaduk serba guna karena dapat digunakan untuk berbagai jenis
keperluan.
Gambar 5. Alat Pengaduk Turbin7. Pencampur GetarAlat ini terdiri
atas sebuah cakram mendatar dengan lubang-lubang yang berbentuk
kerucut. Sebuah sumber getar elektromagnetik digantungkan dengan
pegas pada kerangka alat. Elalui sebuah batang penghubung, cakram
digetarkan vertical oleh sumber getar. Akibat getaran tersebut,
bahan ditekan untuk melewati lubang-lubang cakram dari bawah ke
atas atau sebaliknya. Dengan demikian terjadi suatu aliran vertical
yang kuat di sekitar cakram, dan terjadi turbulensi yang tinggi
dalam seluruh bahan. Pencampur getar sesuai misalnya untuk membuat
larutan, suspensi atau emulsi dengan viskositas yang rendah. Bejana
yang dipakai seringkali terbuka, dengan ukuran yang kecil hingga
sedang. Intensitas getaran-yang berarti juga derajat turbulensi-
ummnya dapat diatur secara elektrik. Yang merugikan dari pencampur
getar adalah kebisingan yang ditimbulkannya.Kecepatan pengadukSalah
satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah
kecepatan putn pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran
pengaduk bias memberikan gambaran mengenai pola aliran yang
dihasilkan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan
pencampuran. Secara umum klasifikasi kecepatan putaran pengaduk
dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah,sedang,tinggi.1.
Kecepatan putaran rendahKecepatan rendah yang digunakan berkisar
pada kecepatan 400 rpm. Prngadukan dengan kecepatan ini umumnya
digunakan untuk minyak kental,lumpur dimana terdapat serat atau
pada cairan yang dapat menimbulkan busa. Jenis pengaduk ini
menghasilkan pergerakan batch yang sempurna dengan sebuah permukaan
fluida yang datar untuk menjaga temperature atau mencampur larutan
dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.2. Kecepatan
putaran sedangKecepatan 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 tinggiKecepatan 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.Jumlah pengadukPenambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada
dasarnya untuk menjaga agar efektifitas pengadukan pada kondisi
yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih besar dari diameter
tangki,disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dan
diameter pengaduk yang lebih kecil dari dimensi yang biasa
digunakan merupakan kondisi dimana pengaduk yang 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
tabel 1.Tabel 1.Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk
PemilihanPengadukViskositas dari cairan adalah salah satu dari
beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan jenis pengaduk.
Indikasi dari rentang viskositas pada setiap jenis pengaduk adalah
:1. Pengadukan jenis baling-baling digunakan untuk viskositas
fluida dibawah Pa.s (3000 cP)2. Pengadukan jenis turbin bias
digunakan untuk viskositas di bawah 100 Pa.s (100.000 cP)3.
Pengaduk jenis gaying yang dimodifikasi sperti pengaduk jangkar
bias 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
Gambar 6Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis pengasukan yang
berbeda, (a) impeller, (b) propeller, (c) paddle dan (d) helical
ribbonKesimpulan1. Pencampuran adalah suatu proses yang melibatkan
penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis
yang lain dengan menggunakan gaya mekanik untuk menghasilkan
pencampuran yang baik.2. Metode yang paling sering digunakan untuk
mencampur cairan dan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di
dalam bejana secara turbulen.3. Alat pengaduk digunakan dalam
pencampuran adalah alat pengaduk jangkar, bingkai, palet impeler,
propeler, turbin dan pencampur getar.ABSTRAKPencampuran adalah
suatu proses yang melibatkan penyisipan antar partikel jenis yang
satu di antara partikel jenis yang lain dengan menggunakan gaya
mekanik untuk menghasilkan pencampuran yang baik. Metode yang
paling sering digunakan untuk mencampur cairan dengan padatan
adalah denganmenggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen.
Hal yang perlu diperhatikan dalam pencampuran padatan dengan cairan
adalah bejana pengaduk dan pengaduk. Pencampuran dari bahan campur
dan bejana pengaduk tertentu, pengaduk yang optimal biasanya hanya
dapat dipilih melalui pengalaman saja.Kata kunci : pencampuran,
pencampuran cair-padat,pengadukan, alat pengadukPencampuran
diartikan sebagai suatu proses menghimpun dan membaurkan
bahan-bahan. Proses utama pada pencampuran adalah penyisipan antar
partikel jenis yang satu di antara partikel jenis yang lain. Dalam
hal ini diperlukan gaya mekanik untuk menggerakkan alat pencampur
supaya pencampuran dapat berlangsung dengan baik.Pengadukan adalah
proses yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk
seperti molekul-molekul yang bergerak atau komponennya menyebar (
terdispersi).Pada persiapan atau pelaksaan proses kimia dan fisika
serta juga pada pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan
harus dicampur dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan
padatan akan menghasilkan suspensi. Tetapi bila kelarutan padatan
dalam cairan tersebut cukup besar akan terbentuk larutan. Pelarutan
adalah suatu proses mencampurkan bahan padat kedalam cairan.
Pelarutan dan kelarutan bahan umumnya dipengaruhi oleh
faktor-faktor berikut yaitu:- Luas permukaan bahan- Konsentrasi-
Suhu- Tekanan (khusus pada gas)- Efek ion senama- Efek ion
asingMetode yang paling sering digunakan untuk mencampur cairan
dengan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di dalam bejana
secara turbulen. Gerakan turbulen dapat dihasilkan oleh pengaduk
ataupun pencampur getar. Gerakan turbulen ditandai oleh
turun-naiknya kecepatan cairan secara acak pada setiap titik dalam
sistem.
Gambar 1. Alat pencampur padat cairPencampuran terjadi pada tiga
tingkatan yang berbeda yaitu :1. Mekanisme konvektif : pencampuran
yang disebabkan aliran cairan secra keseluruhan (bluk flow)2. Eddy
difflusion : pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida
yang terbentuk dan tercampakn dalam medan lain.3. Diffusion :
pencampuran karena gerakan molekulerKetiga 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
adalahdensitasdanviskositas.Beberapa hal yang perlu diperhatikan
dalam pencampuran Cair-Padat :1. Bejana PengadukDalam industri
kimia, bejana pengaduk merupakan tangki pengaduk ataupun autoklaf.
Penggunaan bejana ini disesuaikan dengan maksud dan tujuan
pencampuran. Misalnya untuk operasi kontinyu seringkali
dipergunakan tangki pengaduk, sedangkan untuk maksud pencampuran
bertekanan digunakan autoklaf.Gambar.2 : (atas) tangki pengaduk;
(bawah) autoklafWadah pengaduk biasanya adalah berbentuk silinder
terbuka atau tertutup sedikit sesuai jenis reaksi yang akan
dilangsungkan. Kebanyakan dari wadah pengaduk dibuat dari bahan
isolator ataupun semi konduktor.Tangki pengaduk atau tanki reaksi
biasanya didesain untuk melakukan reaksi-reaksi pada tekanan diatas
tekanan atmosfer, namun seringkali juga digunakan untuk proses lain
seperti pencampuran, pelarutan, penguapan, ekstraksi ataupun
kristalisasi.untuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi
dengan mantel ganda yang dilas atau disambung dengan flens, atau
dilengkapi dengan kumparan berbentuk pipa yang di las.Untuk
mencegah kerugian panas yang tidak dikehendaki, tangki dapat
diisolasi.Perlu diingat bahwa tangki pengaduk didesain sesuai
dengan keperluan, misalnya untuk reaksi dalam beberapa sistem
operasi (terisolasi, terbuka ataupun tertutup), proses kerja dan
keperluan pengerjaan. Oleh karena itu kadangkala tangki dilengkapi
dengan berbagai lubang khusus. Lubang-lubang khusus ini misalnya :
sumbu pengaduk/penyekat, pipa penyuling, alat ukur pengendali,
saluran pemasukan dsb.Autoklaf adalah salah satu jenis bejana
pengaduk yang dapat melangsungkan reaksi pada tekanan diatas 2
bar.2. PengadukPengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam
bejana pengaduk yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri
atas sumbu pengaduk dan sirip pengaduk yang dirangkai menjadi satu
kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain sesuai dengan keperluan
pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan faktor berikut
ini yakni- Jenis dan ukuran pengaduk- Jenis bejana pengaduk- Jenis
dan jumlah bahan yang dicampurPemilihan alat pengaduk dari sejumlah
besar alat pengaduk yang ada hanya dapat dilakukan melalui
percobaan dan pengalaman. Untuk masalah pencampuran yang tertentu
dari bahan campur dan bejana pengaduk tertentu, pengaduk yang
optimal biasanya hanya dapat dipilih melalui pengalaman saja. Alat
pengaduk yang paling sering digunakan untuk masalah pencampuran
cairan dengan padatan ataupun untuk cairan dengan cairan antara
lain adalah :1. Alat pengaduk jangkarAlat pengaduk ini terdiri dari
sebuah batang yang dilengkungkan sehingga menyerupai sebuah
jangkar. Kelengkungan disesuaikan dengan bentuk bejana pengaduk.
Pengaduk jangkar memiliki diameter yang besar (misalnya 95% dari
diameter bejana) dan berputar lambat. Bejana ini dapat digunakan
untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan-bahan dengan berat
spesifik yang tinggi seperti suspensi. Pengaduk ini memungkinkan
terjadinya pertukaran panas, mencegah terjadinya pengendapatn atau
pelekatan padatan pada dasar bejana. Pengaduk ini menghasilkan
derajat pencampuran yang cukup besar.
Gambar 3.Alat pengaduk jangkar2. Alat Pengaduk BingkaiPengaduk
ini terdiri dari sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan
jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini mempunyai diameter 2/3
dari diameter bejana tersebut dan berputaran lambat3. Alat Pengaduk
PaletPengaduk ini tersusun atas sebuah bingkai atau dua pelat yang
dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah
terpotong miring sehingga sesuai denan bentuk bejana, memiliki
diameter kali diameter bejana.4. Alat pengaduk ImpelerPengaduk ini
terdiri atas tiga daun yang melengkung. Biasanya daun tersebut agak
bengkok keatas sehingga sesuai dengan bentu dasar bejana. Pengaduk
impeler mempunyai diameter sebesar 2/3 hingga dari diameter bejana
dan frekuensi putarannya 100-200 rpm. Pengaduk impeler dibuat dari
satu atau beberapa bagian. Karena pengaduk ini dapat dilapisi email
dengan baik, alat ini seringkali digunakan dalam bejana pengaduk
yang beremail. Bersama dengan perangkat penggerak yang dapat
dikontrol, pengaduk impeler dapat dimanfaatkan secara serba guna,
misalnya untuk melarutkan, mensuspensikan atau mengemulsikan
padatan dalam cairan serta juga untuk reaksi-reaksi kimia dan
proses-proses pertukaran panas.5. Alat Pengaduk PropelerPengaduk
ini terdiri atas sebuah propeler yang mirip dengan baling-baling
pendorong kapal dengan dua atau tiga daun yang dipasang miring.
Biasanya alat pengaduk propeler dibuat dalam dua bagian dan
berputar dengan cepat. Pengaduk propeler digunakan untuk mengaduk
bahan dengan viskositas rendah (pada viskositas yang tinggi,
biasanya bahan tidak dapat digerakkan oleh propeler).
Gambar 4. Alat Pengaduk Propeler6. Alat pengaduk TurbinJenis
sederhana dari pengaduk ini terdiri atas sebuah cakram yang sisi
bawahnya mempunyai beberapa sudu vertikal yang disususun secara
radial. Pengaduk turbin lebih sering digunakan untuk bahan dengan
viskositas yang rendah. Pengaduk ini seringkali disebut sebagai
pengaduk serba guna karena dapat digunakan untuk berbagai jenis
keperluan.
Gambar 5. Alat Pengaduk Turbin7. Pencampur GetarAlat ini terdiri
atas sebuah cakram mendatar dengan lubang-lubang yang berbentuk
kerucut. Sebuah sumber getar elektromagnetik digantungkan dengan
pegas pada kerangka alat. Elalui sebuah batang penghubung, cakram
digetarkan vertical oleh sumber getar. Akibat getaran tersebut,
bahan ditekan untuk melewati lubang-lubang cakram dari bawah ke
atas atau sebaliknya. Dengan demikian terjadi suatu aliran vertical
yang kuat di sekitar cakram, dan terjadi turbulensi yang tinggi
dalam seluruh bahan. Pencampur getar sesuai misalnya untuk membuat
larutan, suspensi atau emulsi dengan viskositas yang rendah. Bejana
yang dipakai seringkali terbuka, dengan ukuran yang kecil hingga
sedang. Intensitas getaran-yang berarti juga derajat turbulensi-
ummnya dapat diatur secara elektrik. Yang merugikan dari pencampur
getar adalah kebisingan yang ditimbulkannya.Kecepatan pengadukSalah
satu variasi dasar dalam proses pengadukan dan pencampuran adalah
kecepatan putn pengaduk yang digunakan. Variasi kecepatan putaran
pengaduk bias memberikan gambaran mengenai pola aliran yang
dihasilkan daya listrik yang dibutuhkan dalam proses pengadukan dan
pencampuran. Secara umum klasifikasi kecepatan putaran pengaduk
dibagi tiga, yaitu : kecepatan putaran rendah,sedang,tinggi.1.
Kecepatan putaran rendahKecepatan rendah yang digunakan berkisar
pada kecepatan 400 rpm. Prngadukan dengan kecepatan ini umumnya
digunakan untuk minyak kental,lumpur dimana terdapat serat atau
pada cairan yang dapat menimbulkan busa. Jenis pengaduk ini
menghasilkan pergerakan batch yang sempurna dengan sebuah permukaan
fluida yang datar untuk menjaga temperature atau mencampur larutan
dengan viskositas dan gravitasi spesifik yang sama.2. Kecepatan
putaran sedangKecepatan 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 tinggiKecepatan 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.Jumlah pengadukPenambahan jumlah pengaduk yang digunakan pada
dasarnya untuk menjaga agar efektifitas pengadukan pada kondisi
yang berubah. Ketinggian fluida yang lebih besar dari diameter
tangki,disertai dengan viskositas fluida yang lebih besar dan
diameter pengaduk yang lebih kecil dari dimensi yang biasa
digunakan merupakan kondisi dimana pengaduk yang 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
tabel 1.Tabel 1.Kondisi untuk Pemilihan Pengaduk
PemilihanPengadukViskositas dari cairan adalah salah satu dari
beberapa faktor yang mempengaruhi pemilihan jenis pengaduk.
Indikasi dari rentang viskositas pada setiap jenis pengaduk adalah
:1. Pengadukan jenis baling-baling digunakan untuk viskositas
fluida dibawah Pa.s (3000 cP)2. Pengadukan jenis turbin bias
digunakan untuk viskositas di bawah 100 Pa.s (100.000 cP)3.
Pengaduk jenis gaying yang dimodifikasi sperti pengaduk jangkar
bias 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
Gambar 6Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis pengasukan yang
berbeda, (a) impeller, (b) propeller, (c) paddle dan (d) helical
ribbonKesimpulan1. Pencampuran adalah suatu proses yang melibatkan
penyisipan antar partikel jenis yang satu di antara partikel jenis
yang lain dengan menggunakan gaya mekanik untuk menghasilkan
pencampuran yang baik.2. Metode yang paling sering digunakan untuk
mencampur cairan dan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di
dalam bejana secara turbulen.3. Alat pengaduk digunakan dalam
pencampuran adalah alat pengaduk jangkar, bingkai, palet impeler,
propeler, turbin dan pencampur getar.