makalah mixing
Post on 08-Feb-2016
1.667 Views
Preview:
TRANSCRIPT
BAB I
PENDAHULUAN
Dalam sebuah industi, mesin merupakan peralatan yang sangat vital dimana
mesin-mesin tersebut menentukan kualitas dan optimalitas suatu industry. Untuk
dapat bersaing dalam pemasaran produk,dan untuk dapat memperoleh keuntungan
yang layak, Industri harus bekerja secara efektif dan efisien. Cara kerja demikian
hanya dapat dicapai bila industry tersebut didukung oleh sistem manajemen yang baik
dan juga bantuan mesin dan alat penunjang produksi yang tepat.
Proses pencampuran adalah suatu proses yang penting dilakukan dalam
industry, bahkan mesin pencampur ditemukan di hampir semua industry pengolahan
pangan maupun non pangan mulai dari pencampuran yang sederhana sampai
pencampuran yang rumit seperti pada industry farmasi. Mesin pencampur dapat
digolongkan dalam kategori mesin pengolah dalam suatu industri yang menunjang
proses pengolahan bahan menjadi produk.
Tujuan operasi pencampuran adalah bergabungnya bahan menjadi suatu
campuran yang sedapat mungkin memiliki kesamaa penyebaran yang sempurna.
Berhubungan secara fisik bahan-bahan yang ada di alam tersedia dalam berbagai
bentuk fasa, maka secara teoritis banyak sekali variasi pencampuran bahan yang
mungkin timbul. Karena adanya kesamaan dalam beberapa gal maka secara
sederhana berbagai jenis pencampuran bahan-bahan itu dapat dikelompokan menjadi
tiga, yaitu : pengadukan bahan cair termasuk suspensi bahan padat didalamnya,
pencampuran bahan bersifat viscous,dan pencampuran bahan partikel padat. Dalam
makalah ini difokuskan pada pencampuran bahan padat.
1
BAB II
PEMBAHASAN
II.1 Pengertian Mixing Solid-Solid
Pencampuran Powder (Mixing Solid-Solid) adalah proses di mana dua atau
lebih dari dua zat padat bercampur dalam mixer dengan gerakan terus menerus dari
partikel-partikel. Tujuan utama dari objek operasi pencampuran adalah untuk
menghasilkan campuran massal yang bila dibagi ke dalam dosis yang berbeda, setiap
unit dosis harus berisi proporsi yang benar dari masing-masing bahan. Tingkat
pencampuran akan meningkat dengan lamanya waktu proses yang dilakukan.
Tujuan Mixing:
Untuk memastikan bahwa ada keseragaman komposisi antara bahan-bahan
campuran yang dapat ditentukan dengan mengambil sampel dari bahan massal
dan menganalisis mereka, yang harus mewakili keseluruhan komposisi
campuran
Untuk memulai atau meningkatkan reaksi fisik atau kimia misalnya difusi,
pembubaran, dan lain-lain
Faktor-faktor yang mempengaruhi solid mixing adalah sifat seperti distribusi
ukuran partikel, kerapatan, bentuk, dan karakteristik partikel (seperti muatan
elektrostatik) dapat membuat pencampuran sangat sulit. Bahkan, sifat-sifat bahan
mendominasi pencampuran operasi. Karakteristik yang paling sering diamati dalam
padatan adalah sebagai berikut:
1. Distribusi ukuran butiran.
Ini menceritakan persentase dari materi dalam rentang ukuran yang berbeda.
2. Bulk density.
Ini adalah berat per satuan volume kuantitas partikel padat, biasanya dinyatakan
dalam kilogram per meter kubik (Pound per kaki kubik). Hal ini tidak konstan dan
dapat dikurangi dengan aerasi dan meningkat getaran atau kemasan mekanik.
3. Benar kepadatan.
2
Kepadatan sebenarnya dari bahan padat biasanya dinyatakan dalam kilogram per
meter kubik (pound per kaki kubik). Ini, dibagi dengan densitas air, sama dengan
berat jenis.
4. Bentuk partikel.
Beberapa jenis pelet, bentuk telur, blok,bola, serpih, keripik, batang, filamen,
kristal, atau bentuk yang tidak beraturan.
5. Karakteristik permukaan.
Ini termasuk luas permukaan dan kecenderungan untuk mengadakan muatan
statis.
6. Karakteristik aliran.
Sudut istirahat dan segi yang karakteristik terukur yang tes standar yang tersedia
(misalnya, ASTM B213-48 Uji, Alir Logam Bubuk, dll). Sebuah curam sudut
istirahat akan menunjukkan kurang segi. Istilah "pelumasan" kadang-kadang
digunakan untuk partikel padat untuk sesuai dengan kasar viskositas fluida.
7. Kerapuhan.
Keerapuhan adalah kecenderungan bahan untuk masuk ke ukuran yang lebih
kecil dalam perjalanan penanganan. Ada tes kuantitatif dirancang khusus untuk
bahan tertentu seperti batu bara yang dapat digunakan untuk memperkirakan
properti ini. Abrasivitas dari salah satu bahan di atas yang lain juga harus
dipertimbangkan.
8. Sifat aglomerasi.
Hal ini mengacu pada apakah partikel eksis secara independen atau mematuhi
satu sama lain dalam kelompok. Jenis dan tingkat energi yang digunakan selama
pencampuran dan kerapuhan dari aglomerat akan mempengaruhi tingkat
kerusakan menggumpalkan dan dispersi partikel.
9. Moisture atau isi cairan padat.
Seringkali sejumlah kecil cair ditambahkan untuk pengurangan debu atau
persyaratan khusus (seperti minyak untuk kosmetik). Bahan yang dihasilkan
mungkin masih memiliki penampilan padat kering daripada pasta.
10. Kerapatan, viskositas, dan tegangan permukaan
3
Ini adalah sifat pada suhu operasi dari cairan apa pun ditambahkan.
11. Sensitifitas Bahan terhadap Suhu.
Setiap efek yang tidak biasa karena perubahan suhu yang mungkin terjadi
(seperti panas reaksi) harus diperhatikan.
II.2 Mekanisme Mixing Solid
Mekanisme pencampuran powder
Telah diterima secara umum bahwa dalam semua campuran , pencampuran padat
dicapai dengan kombinasi dari satu atau lebih dari mekanisme berikut :
1. Pencampuran Konvektif
Pencampuran konvektif dapat terjadi dengan memutar bidang serbuk dengan
pisau-pisau pedang atau dayung, dengan sekrup yang berputar.
2. Pencampuran Shear
Proses pencampuran yang terjadi akibat gaya dalam dari partikel sehingga
mampu menghasilkan aliran laminer
3. Pencampuran difusi
Selama mekanisme ini, pencampuran terjadi dengan proses difusi oleh
gerakan acak dari partikel dalam bubuk dan menyebabkan bubuk mampu
mengubah posisi relatif .
Kondisi untuk mencampur dalam The theory of powder mixing menunjukkan
kondisi yang harus diamati dalam operasi pencampuran :
Mixer volume: mixer harus tersedia ruang yang cukup untuk pelebaran bed .
Overfilling mengurangi efisiensi dan dapat mencegah meratanya
pencampuran .
Mekanisme Mixing: mixer harus menerapkan gaya geser yang cocok untuk
membawa pencampuran lokal dan gerakan konvektif untuk memastikan
bahwa sebagian besar bahan melewati daerah ini.
Waktu Pencampuran: Pencampuran harus dilakukan padawaktu yang tepat,
karena tingkat pencampuran akan mendekati batas nilai keseimbangannya
asimtotik. Oleh karena itu, ada waktu yang optimal pada pencampuran untuk
4
setiap situasi tertentu, harus diketahui bahwa kondisi quilibrium mungkin
tidak mewakili pencampuran terbaik jika pemisahan telah terjadi.
II.3 Jenis Alat Mixing Solid
Pada umumnya, untuk mencampur bahan-bahan berpartikel padat digunakan
mesin pencampur yang lebih ringan dari pada bahan viscos dan memiliki tenaga lebih
tingi dari pada alat pencampur bahan cair. Kebutuhan daya alat ini umumnya
berukuran sedang.
1. Ribbon Mixer
Ribbon mixer terdiri dari silinder horizontal yang di dalamnya dilengkapi
dengan ”screw” berputar dan pengaduk pita berbentuk heliks. Pada dasarnya terdiri
dari palung berbentuk casing dengan bawah berbentuk setengah lingkaran, dipasang
dengan horizontal longitudinal batang yang sudah terpasang lengan.
Cara kerja:
Dua pita yang bergerak berlawanan dirakit pada sumbu yang sama. Yang satu
menggerakkan padatan perlahan kesatu arah, sedangkan yang lain menggerakkannya
dengan cepat ke arah lain. Pita-pita bisa kontinyu maupun terputus-putus.
Pencampuran dihasilkan oleh turbulensi yang diinduksi oleh pengaduk yang beraksi
berlawanan, jadi tidak oleh gerakan lamban padatan sepanjang rongga aduk.
Beberapa ribbon mixer beroperasi secara batch yaitu dengan membuat padatan
sekaligus dan mengaduknya sampai tercampur rata. Ribbon mixer tipe lain bekerja
secara kontinu yaitu bahan padatan diumpankan pada salah satu ujung rongga aduk
dan dikeluarkan pada ujung lainnya.
5
Gambar 1. Alat Ribon Mixer
Ribbon mixer adalah pencampur yang efektif untuk tepung-tepungan yang
tidak mengalir dengan sendirinya. Beberapa unit batch memiliki kapasitas yang
sangat besar sehingga mampu memuat sampai 9000 galon bahan padat.
2. Ribbon Blender
Ribbon blender merupakan salah satu alat pencampur yang dapat
menghasilkan suatu dispersi yang sejenis atau homogen. Pada alat ini terdapat sumber
tenaga yang berfungsi sebagai penggerak dalam proses pengadukannya. Pada alat ini
bejana atau wadah tidak bergerak atau berputar. Ribbon blender dibagi menjadi dua
jenis yaitu ribbon mixer horizontal dan ribbon mixer rotary. Perbedaan dari kedua alat
ini pada perputaran alat pada saat pencampuran, pada mixer rotary sistem pengaduk
berputar 360 derajat. Sedangkan mixer horizontal tidak berputar seperti mixer rotary
(Anonim,2008).
Cara kerja :
Pada pencampuran menggunakan ribbon blender hanya pengaduk yang
bergerak melingkari wadah atau bejana alat tersebut. Tujuan pengadukan ini agar
suatu komponen dapat terdispersi menjadi homogen dan tidak menimbulkan
pengendapan. Selain itu tujuan dari alat ini adalah untuk mendapatkan hasil yang
elastis dan pengembangan gluten yang diinginkan.
6
Gambar 2. Alat mixer blender
Keuntungan dari alat ini ialah mudah dipelihara dan bahan kecil dapat
didispersikan tanpa membutuhkan pencampuran terlebih dahulu.
3. Double Cone Mixer
Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk bahan halus
dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk spesifikasi alat
ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan muatannya bekerja secara
otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini adalah mudah digunakan untuk
pencampuran berbahan halus, higienis dan mudah dibersihkan. Jenis mixer yang
digunakan pada Alexanderwerk mixer dinamakan spiral yaitu cocok untuk tepung,
makanan kental, membutuhkan viskositas tinggi.
Gambar 3. Double Cone Mixer
Komponen-komponen pada Alexanderwerk mixer : motor berfungsi untuk
menghasilkan tenaga penggerak, rotor berfungsi sebagai menghasilkan putaran dan
7
tempat untuk bertumpunya pengaduk, penyangga wadah berfungsi untuk menyangga
wadah tempat menyimpan bahan. Selain itu terdapat tombol on/off berfungsi untuk
menghidupkan atau mematikan mesin, pengatur kecepatan berfungsi untuk mengatur
kecepatan putaran pengaduk, display kecepatan berfungsi untuk menunjukkan
kecepatan yang digunakan oleh pengaduk, lengan pengaduk (Hook) berfungsi untuk
mengaduk bahan agar terjadi pencampuran, dan terakhir wadah bahan untuk
meletakkan bahan yang akan dicampurkan.
4. Vertical Double Rotary Mixer
Vertical Double Rotary Mixer, yaitu alat yang terdiri dari dua kerucut yang
berputar pada porosnya. Untuk memperoleh produk dengan kualitas optimum, maka
dalam proses mixing harus memperhatikan sifat-sifat fisik dari partikel seperti aerasi,
fiability, explosifitas, dan adheren terhadap permukaan (Holdich,2002). Alat ini
merupakan alat pencampur sederhana, penggunaan energi dalam pencampurannya
kecil dan cocok digunakan untuk mencampur bahan yang halus dan rapuh. Adapun
kelebihan dan keuntungan dari alat ini adalah mudah digunakan untuk bahan-bahan
halus, higienis dan mudah dibersihkan, prinsip kerjanya seperti KEMUTEC’s dengan
multi shear deflector plate untuk perbaikan efesiensi sehingga granula dan bubuk
(tepung) bebas mengalir, dan kehilangan produk dapat diminimalkan.
Gambar 4. Alat Vertical Double Rotary Mixer
Alat ini cocok digunakan untuk mencampur bahan yang berbentuk biji-bijian
atau granula. Pencampuran dengan menggunakan Vertical Double Rotary Mixer pada
umumnya adalah bahan padat (solid mixing) yang banyak diaplikasikan di berbagai
bidang industri.
8
5. mixer molen.
Mixer molen biasa dijumpai pada tempat yang sedang melakukan pembangunan.
Biasanya digunakan sebagai alat pengaduk semen untuk bahan dasar bangunan.
Prinsip kerja dari alat ini sama seperti mixer yang lain. Pada alat ini berbentuk seperti
pisang molen, dimana di dalamnya terdapat pengaduk yang menempel dengan
permukaan dari bejana alat tersebut.
Cara Kerja :
Ketika bahan dimasukan, maka alat akan berputar searah sesuai dengan
pengaturan, kemudian bahan tersebut akan teraduk setelah bahan bersentuhan dengan
pengaduk yang berada di dalam molen. Hasil dari alat ini tidak menghasilkan produk
yang sangat halus. Pada praktikum dijelaskan bentuk dari molen ini, molen ini
berbentuk seperti gerobak dengan bejana berbentuk molen yang menempel pada
gerobak. Pada saat keadaan diam, lubang bejana menghadap ke posisi atas, kemudian
bahan dikeluarkan dengan cara mengarahkan lubang bejana tersebut kearah bawah
maka bahan akan tumpah atau keluar ke bawah. Proses mixing ini banyak dijumpai di
industri seperti industri pembuatan roti, kue dan lain-lain (Wiranatakusumah, Aman
et al, 1992)
Gambar 5. Mixer Molen
Alat ini umumnya digunakan untuk mengaduk bahan padat ataupun yang
memiliki viskositas tinggi. Bagian yang ada pada alat ini hampir sama dengan tipe
ribbon hanya saja impeller pada alat ini umumnya tidak sampai pada dasar wadah.
Sehingga kapasitas sari bahan yang dimasukkan haruslah sesuai sehingga hasil yang
9
didapatkan dapat homogen. Pada seafast alat ini digunakan untuk campuran beras dan
jagung. Kapasitas pada alat ini sangat bervariasi. Di seafast sendiri kapasitas alat
tersebut adalah 15-20 kg.
II.4 Aplikasi Mixing Solid
Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang akan
menghasilkan produk komersial industri kimia. Pencampuran bahan pewarna dengan
bahan pewarna lainnya atau dengan bahan penolong untuk menghasilkan nuansa
warna tertentu atau warna yang cemerlang.Alat yang digunakan untuk pencampuran
bahan padat dengan padat dapat berupa bejana-bejana yang berputar, atau bejana-
bejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar,
ataupun pneumatik. Sedangkan pada bidang farmasi Aplikasinya berupa :
Pencampuran bubuk dalam proporsi yang bervariasi sebelum granulasi atau
tablet
Pencampuran kering dari bahan untuk kompresi langsung di tablet
Pencampuran kering bubuk dalam kapsul dan campuran bubuk
Pencampuran bubuk dalam kosmetik dalam pembuatan bedak wajah, serbuk
gigi
II.5 Perhitungan Perancangan
Performa dari sebuah mixer dalam industry ditentukan dari waktu operasi
yang dibutuhkan, daya yang digunakan, dan property dari produk. keperluan yang
diinginkan baik dari alat mixing maupun sifat produk yang diinginkan sangat
bervariasi dan luas, kadang diinginkan derajat keseragaman yang tinggi, kadang
proses mixing yang cepat, kadang kebutuhan daya seminimal mungkin.
1. Indeks pencampuran granular (M)
Jika partikel harus dicampur, mulai keluar dari kelompok terpisah dan berakhir
dengan komponen terdistribusi secara acak, varians diharapkan (s2) dari komposisi
sampel dari komposisi rata-rata sampel dapat dihitung. Pertimbangkan campuran dua
komponen yang terdiri dari p sebagian kecil dari komponen P dan q sebagian kecil
10
dari komponen Q. Dalam keadaan tidak dicampur hampir semua sampel kecil yang
diambil akan terdiri baik dari murni P atau murni Q. Dari proporsi keseluruhan, jika
besar jumlah sampel yang diambil, itu akan diharapkan bahwa p proporsi sampel
akan mengandung komponen murni P. itu adalah penyimpangan mereka dari
komposisi rata-rata akan menjadi (1 - p), sebagai sampel yang mengandung murni P
memiliki komposisi pecahan 1 komponen P. Demikian pula, q proporsi sampel akan
berisi murni Q, yaitu, komposisi pecahan 0 dalam hal komponen P dan deviasi (0 - p)
dari mean. Menyimpulkan ini dalam hal komposisi pecahan komponen P dan
mengingat bahwa p + q = 1.
So2 =
1n
[ pn(1−p)2+(1−p )n (0−P)2 ] = p(1-p)
Memperluas ini untuk sampel yang mengandung partikel N , dapat
ditunjukkan , menggunakan teori probabilitas , bahwa:
Sr2=p (1−p)N
=So2
N
Ini mengasumsikan bahwa semua partikel yang berukuran sama dan bahwa setiap
partikel adalah salah P murni atau murni Q. Misalnya , ini mungkin pencampuran
partikel sama besar gula dan susu bubuk . Subscript o dan r telah digunakan untuk
menunjukkan awal dan nilai-nilai acak s2 , dan pemeriksaan formula so2 dan sr2
menunjukkan bahwa dalam proses pencampuran nilai s2 mengalami penurunan dari p
( 1 - p ) ke 1/N nilai ini . Ia telah mengemukakan bahwa nilai-nilai menengah antara
so2 dan SR2 dapat digunakan untuk menunjukkan kemajuan pencampuran( indeks
pencampuran) , berdasarkan ini , misalnya :
(M )=(So2−S2)(So2−Sr2 )
yang didesain sedemikian rupa sehingga ( M ) pergi dari 0 ke 1 selama proses
pencampuran . Langkah ini dapat digunakan untuk campuran partikel dan juga untuk
pencampuran pasta berat . (Earle,1966)
11
2. Laju Pencampuran
Telah ditemukan (melalui eksperimen) bahwa untuk pencampuran yang
singkat laju perubahan Is secara langsung proporsional dengan 1-Is atau
dI sdt
=k (1−I s)
Mengatur kembali persamaannya
dI sk (1−I s)
=dt
Mengintegrasi persamaan dengan batas t=0 dengan Is,0 dan t=t dengan Is
∫0
t
dt=1k∫I s ,0
I s d I s1−I s
t=1k
ln1−I s , 01−I s
Substitusi dengan persamaan I s ,0=1
√n
t=1k
ln1−1 /√n
1−I s
Persamaan tersebut dapat digunakan untuk menghitung waktu yang
dibutuhkan untuk mendapatkan derajat pencampuran yang dibutuhkan, dengan nilai k
diketahui dan gaya unblending non aktif.
3. Konsumsi Daya
Dalam proses pencampuran massa yang bersifat plastis dibutuhkan energi
mekanik yang cukup besar. Material harus digerakkan relatif terhadap yang lain,
dikombinasikan lalu dipisahkan lagi begitu seterusnya. Secara umum energi yang
diperlukan dalam mengaduk bahan padat jauh lebih besar disbanding dengan bahan
cairan. Berikut ini disajikan tabel nilai energi spesifik untuk setiap alat.
12
Gambar 6. Daya tiap
jenis mixing solid
13
BAB III
PENUTUP
III.1 Kesimpulan
1. Pencampuran Powder (Mixing Solid-Solid) adalah proses di mana dua atau
lebih dari dua zat padat bercampur dalam mixer dengan gerakan terus
menerus dari partikel-partikel. Terutama, objek operasi pencampuran adalah
untuk menghasilkan campuran massal yang bila dibagi ke dalam dosis yang
berbeda, setiap unit dosis harus berisi proporsi yang benar dari masing-
masing bahan.
2. pencampuran padat dicapai dengan kombinasi dari satu atau lebih dari
mekanisme Pencampuran Konvektif, Pencampuran Shear, Pencampuran
difusi.
3. Alat mixing solid diantaranya adalah Ribon, Double cone, vertical double
rotary, dan mixer molen.
14
4. Aplikasi mixing solid umumnya pada industry farmasi namun industry
pangan dan non pangan seperti industry kimia juga menggunakan mixing
untuk pencampuran bahan baku.
5. Performa dari sebuah mixer dalam industry ditentukan dari waktu operasi
yang dibutuhkan, daya yang digunakan, dan property dari produk.
III.2 Saran
Diperlukan adanya motivasi dan kreatifitas untuk mengembangkan alat-alat
untuk mencampurkan ukuran partikel dengan alat yang lebih efektif dari pada yang
sebelumnya serta adanya penggabungan antara alat untuk mixing solid dan alat-alat
dalam industry lainnya sehingga lebih kompleks.
15
DAFTAR PUSTAKA
Agrawal, S.S dan Bhatt, Bhawna. 2007. Mixing.New Dehli : Institute of
Pharmaceutical Science and Research.
Anonim. 2008. Ribbon Mixer.http://www. kemutec ribbon. htm.(14 Mei
2012)
Anonim. 2006. Penerapan Mixer di Industri (Terhubung berkala)
http://www.digilib.its.ac.id [14 Mei 2012)
Earle, M.D dan Earle, R.L.1966.Unit Operation in Food Processing. New
Zealand: Institute of Food Science & Technology (NZIFST).
Holdich, R. 2002. Fundamental of Particle Technology. New York :
Loughborough University.
MacCabe, W.,L., Julian C. Smith, danPetterHarriott. 1993. Unit Operation of
Chemical Engineering 5thed. McGraw-Hill Book Co. : Singapore.
Pangan. Bogor : Depdikbud. Direktorat jendral Pendidikan tinggi PAU IPB.
Wiranatakusumah, Aman et al. 1992. Petunjuk Peralatan dan Unit
ProsesIindustri
16
top related