Rancangan Scale-Up Tangki Pencampuran

16

G. PROSES PENCAMPURAN MIXING

1. Pencampuran dan pengadukan

Menurut McCabe et al. 1985, keberhasilan operasi suatu proses pengolahan sering bergantung pada efektifnya pengadukan dan pencampuran zat cair. Istilah pengadukan dan pencampuran berbeda satu sama lain. Pengadukan agitation menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, dimana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Untuk meningkatkan proses pencampuran umumnya diperlukan adanya pengadukan. Menurut McCabe et al. 1985, tujuan pengadukan antara lain ialah : 1. Untuk membuat suspensi partikel zat padat 2. Untuk meramu zat cair yang mampu bercampur miscible 3. Untuk menyebarkan dispersi gas di dalam zat cair dalam bentuk gelembung-gelembung kecil. 4. Untuk menyebarkan zat cair yang tidak dapat bercampur dengan zat cair lain, sehingga membentuk emulsi atau suspensi butiran-butiran halus. 5. Untuk mempercepat perpindahan kalor antara zat cair dengan kumparan atau mantel kalor. Pencampuran mixing, di lain pihak adalah peristiwa menyebarkan bahan-bahan secara acak, dimana bahan yang menyebar ke dalam bahan yang lain dan sebaliknya, sedang bahan- bahan itu sebelumnya terpisah dalam dua fase atau lebih. Selanjutnya menurut Bhatia et al. 1992, proses mixing dapat dikategorikan menjadi proses suspensi, dispersi, emulsi, blending, dan pemompaan. Tabel 5 menunjukkan kategori kelas proses pencampuran secara lengkap. Tabel 5. Kelas proses pencampuran Mixing Proses Fisik Kelas Proses Kimiawi Suspensi Liquid-solid Pelarutan Dispersi Liquid-gas Absorpsi Emulsi Immiscible liquids Ekstraksi Blending Miscible liquids Reaksi Pemompaan Fluid motion Tranfer panas Sumber : Bhatia et al. 1992.

2. Impeller

Menurut McCabe et al. 1985, ada dua macam impeller pengaduk : jenis pertama membangkitkan arus sejajar dengan poros impeller, dan yang kedua membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial. Impeller jenis pertama disebut impeller aliran-aksial axial-flow impeller, sedang yang kedua, impeller aliran radial radial-flow impeller. Dari segi bentuknya, ada tiga jenis impeller yaitu propeller baling-baling, dayung paddle, dan turbin. Dari jenis- jenis impeller tersebut, umumnya impeller turbin lebih efektif untuk jangkauan viskositas yang cukup luas. Impeller turbin pada cairan berviskositas rendah akan menimbulkan arus yang sangat deras yang berlangsung di keseluruhan bejana, mencapai kantong-kantong yang stagnan dan merusaknya.

3. Rancangan Scale-Up Tangki Pencampuran

Menurut McCabe et al. 1985, dalam peningkatan skala atau scale-up, para perancang bejana aduk biasanya mempunyai pilihan yang luas mengenai impeller yang akan dipakai dan 17 penempatannya, demikian pula mengenai perbandingan ukuran tangki bejana. Setiap keputusan mengenai pilihan itu berpengaruh langsung pada laju sirkulasi zat cair, pola kecepatan, dan daya yang digunakan. Akan tetapi tidak selalu mudah membuat tangki bejana besar yang secara geometrik serupa dengan bejana kecil. Disamping itu, walaupun bisa didapatkan keserupaan geometrik, keserupaan dinamik dan kinematik mungkin tidak bisa dicapai, sehingga hasil pada skala besar tidak selalu bisa diramalkan. Suatu pertimbangan yang sangat penting dalam merancang bejana atau tangki pencampuran adalah kebutuhan daya untuk mendorong impeller. Sebagai titik tolak rancangan tangki pencampuran pada skala besar, dapat digunakan rasio tangki pencampuran dengan impeller. Menurut McCabe et al. 1985, untuk menaksir daya yang diperlukan untuk memutar impeller pada kecepatan tertentu, diperlukan suatu korelasi empirik mengenai daya yaitu angka daya N p . Dua alat pencampur yang mempunyai perbandingan geometri yang sama seluruhnya, tetapi berbeda ukuran, akan mempunyai faktor-faktor bentuk yang identik. Tabel 6. Beberapa parameter dalam proses pencampuran Parameter Kesetaraan Rumus Bilangan aliran flow number Bilangan daya power number Bilangan Reynolds Reynolds number Bilangan Froude Froude number Rasio penting pada bejana dengan impeller yaitu faktor-faktor S 1 = D a D t , S 2 = E D a , S 3 = L D a , S 4 = W D a , S 5 = J D t , dan S 6 = H D t . Faktor-faktor tersebut dapat digunakan untuk meramalkan besarnya daya yang dibutuhkan impeller sesuai dengan ukuran tangki bejana pencampuran. Besarnya kebutuhan daya untuk mendorong impeller pada tangki pencampuran dapat diketahui dengan menggunakan kurva pada grafik hubungan N p vs N Re . 18 19

H. ANALISIS DIMENSIONAL