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