PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN TINJAUAN PUSTAKA

7 larutan osmotik dapat meningkatkan water loss dan solid gain sampai batas tertentu. Sebagai contoh, konsentrasi larutan gula sekitar 60 o Bx paling sesuai digunakan untuk dehidrasi osmotik. Ertekin 2000 melaporkan bahwa penggunaan larutan osmotik 66 o Bx menghasilkan kenaikan water loss dan solid gain yang hampir sama dengan penggunaan larutan osmotik 60 o Bx.

C. PENGADUKAN DAN PENCAMPURAN

Pengadukan agitation merupakan suatu aktivitas operasi pencampuran dua atau lebih zat agar diperoleh hasil campuran yang homogen dan menciptakan gerakan dari bahan yang diaduk seperti molekul-molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar terdispersi. Tujuan dari pengadukan adalah:  Mencampur dua cairan yang saling melarut  Melarutkan padatan dalam cairan  Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung  Untuk mempercepat perpindahan panas antara fluida dan dinding bejana Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu 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. Pada dasarnya pencampuran mencakup dua faktor kunci yaitu peralatan yang digunakan dan bahan yang akan dicampur. Kedua faktor tersebut harus memiliki hubungan yang erat untuk memperoleh hasil pencampuran yang baik. Geometri peralatan dapat mempengaruhi produksi secara umum, kondisi operasi proses khususnya aerasi dan pengadukan serta konsumsi energi Sailah 1994 Bentuk pengaduk berpengaruh terhadap pola aliran yang dihasilkannya. Berdasarkan pola aliran yang dihasilkan, pengaduk dapat dibagi menjadi empat jenis yaitu menghasilkan pola aliran radial, axial, laminar dan turbulen. Aliran radial yaitu aliran mendatar dari blade pengaduuk ke dinding vessel tangki dan membentuk dua daerah, yaitu daerah atas dan daerah bawah. Sedangkan aliran axial adalah aliran vertikal ke atas dan bawah pengaduk. Pola aliran yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh sifat reologi dari bahan yang diaduk Sailah 1993. Pola aliran laminar adalah pola aliran yang mengalir dalam lapisan dan alirannya tenang Hudges dan Brighton 1967. Aliran turbulen adalah aliran yang bersifat bergejolak Earle 1969. Pada proses pencampuran, salah satu sifat bahan yang sangat penting untuk dipertimbangkan adalah sifat reologi bahan. Reologi menurut Mackay 1988 adalah ilmu tentang sifat aliran suatu bahan. Menurut sifat reologinya, fluida dapat dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu Newtonian dan fluida non-Newtonian. Pada fluida Newtonian, nilai kekentalan adalah konstan dan tidak dipengaruhi oleh nilai laju geser, tetapi dipengaruhi oleh suhu dan tekanan. Sedangkan fluida non- Newtonian, nilai kekentalan merupakan fungsi dari laju geser. Pola aliran pada suatu tangki berpengaduk sangat dipengaruhi oleh kecepatan pengaduk, jenis pengaduk dan sifat reologi bahan yang diaduk Ranade dan Joshi 1990. Meskipun dengan fluida dan kecepatan pengadukan yang sama, penggunaan pengaduk yang berbeda akan menghasilkan pola aliran yang berbeda pula. Menurut aliran yang dihasilkan, pengaduk dapat dibagi menjadi tiga golongan: 1. Pengaduk aliran aksial yang akan menimbulkan aliran yang sejajar dengan sumbu putaran. 2. Pengaduk aliran radial yang akan menimbulkan aliran yang berarah tangensial dan radial terhadap bidang rotasi pengaduk. Komponen aliran tangensial menyebabkan timbulnya 8 vortex dan terjadinya pusaran, dan dapat dihilangkan dengan pemasangan baffle atau cruciform baffle. 3. Pengaduk aliran campuran yang merupakan gabungan dari kedua jenis pengaduk di atas. Pengadukan mekanis adalah metoda pengadukan menggunakan peralatan mekanis yang terdiri atas motor, poros pengaduk shaft dan alat pengaduk impeller. Peralatan tersebut digerakkan dengan motor bertenaga listrik. Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Menurut Mc Cabe 1993, berdasarkan bentuk pengaduk dapat dibagi menjadi 3 golongan: 1. Propeller Kelompok ini biasa digunakan untuk kecepatan pengadukan tinggi dengan arah aliran aksial. Pengaduk ini dapat digunakan untuk cairan yang memiliki viskositas rendah dan tidak bergantung pada ukuran serta bentuk tangki. Kapasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensitif terhadap beban head. Pengaduk propeller menimbulkan arah aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinu melewati fluida ke satu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki Gambar 3. 2. Turbine Istilah turbine ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbine merupakan pengaduk dengan sudu tegak datar dan bersudut konstan Gambar 4. Pengaduk jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah halnya pengaduk jenis propeller Uhl dan Gray 1966. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial dan tangensial. Di sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar fluida. Salah satu jenis pengaduk turbine adalah pitched blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut sudu konstan. Aliran terjadi pada arah aksial, meski demikian terdapat pola aliran pada arah radial. Aliran ini akan mendominasi jika sudu berada dekat dengan dasar tangki. 3. Paddles Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudu, horizontal atau vertical, dengan nilai DT yang tinggi Gambar 5. Paddle digunakan pada aliran fluida laminar, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk paddle menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tanpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah horisontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi. a b c Gambar 2. Bentuk –bentuk pengaduk a pengaduk paddle b pengaduk propeller c pengaduk turbine 9 Disamping itu masih ada bentuk –bentuk pengaduk lain yang biasanya merupakan modifikasi dari ketiga bentuk di atas. a b c Gambar 3. Tipe-tipe pengaduk jenis turbine a b c Gambar 4. Tipe-tipe pengaduk jenis propeller a b c Gambar 5. Tipe-tipe pengaduk jenis paddle 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. Menurut Soetjipto Reynaldy 2005, dengan penggunaan diameter tangki larutan sebesar 20 cm dan tinggi tangki sebesar 28 cm maka kecepatan pengadukan rendah yang digunakan sebesar 100 rpm, kecepatan pengadukan sedang sebesar 500 rpm dan kecepatan pengadukan tinggi sebesar 1000 rpm, akan mempengaruhi perbedaan kecepatan pengadukan dapat mempengaruhi nilai water loss dan solid gain. Fluida adalah suatu zat yang mempunyai kemampuan berubah secara kontinu apabila mengalami geseran, atau mempunyai reaksi terhadap tegangan geser sekecil apapun. Dalam keadaan diam atau dalam keadaan keseimbangan, fluida tidak mampu menahan gaya geser yang bekerja padanya, oleh sebab itu fluida mudah berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Faktor-faktor yang memengaruhi 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. a. Flate Blade b. Curved Blade c. Pitched Blade a. Standard three blades b. Weedless c. Guarded a. Basic b. Anchor c. Glassed 10 Menurut Setiawan 2008, density atau rapat jenis ρ suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan dinyatakan dalam massa persatuan volume. Sifat ini ditentukan dengan cara menghitung nisbah rasio massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. Hubungannya dapat dinyatakan pada persamaan 1 = � 1 Dimana: m = massa fluida kg v = volume fluida m 3 Viskositas adalah suatu pernyataan “tahanan untuk mengalir” dari suatu sistem yang mendapatkan suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas dispersi kolodial dipengaruhi oleh bentuk partikel dari fase dispers. Koloid-koloid berbentuk bola membentuk sistem dispersi dengan viskositas rendah, sedang sistem dispersi yang mengandung koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas merupakan refleksi derajat solvasi dan partikel Moechtar 1990. Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperatur, maka viskositas cairan justru akan menurun jika temperatur dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang merupakan kebalikan dari viskositas akan meningkat dengan makin tinggi temperatur Martin 1993. Menurut Setiawan 2008, Viskositas dinyatakan dalam dua bentuk, yaitu: Viskositas dinamik Viskositas dinamik adalah perbandingan tegangan geser dengan laju perubahannya, besarnya nilai viskositas dinamik tergantung dari faktor-faktor diatas tersebut, untuk viskositas dinamik air pada temperatur standar lingkungan 27 o C adalah 8.6 x 10 -4 kgms. Persamaan viskositas dinamik dapat dilihat pada persamaan 2 � = � � = � ∆� ∆ 2 Dimana: � = tegangan geser Nm 2 F = gaya geser N A = luas permukaan m 2 v = kecepatan ms y = jarak vertikal m � = viskositas dinamik Pa.s Viskositas kinematik Viskositas kinematik merupakan perbandingan viskositas dinamik terhadap kerapatan density massa jenis dari fluida tersebut. Viskositas kinematik ini terdapat dalam beberapa penerapan antara lain dalam bilangan Reynolds yang merupakan bilangan tak berdimensi, nilai viskositas kinematik air pada temperatur standar 27 o C adalah 8.7 x 10 -7 m 2 s. Persamaan viskositas kinematik dapat dilihat pada persamaan 3 � = � 3 Dimana: v = viskositas kinematik m 2 s � = viskositas dinamik Pa.s = massa jenis kgm 3 Bilangan Reynolds pada tangki berpengaduk Menurut Mc Cabe 1994, bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui 11 bilangan Reynolds-nya dengan menggunakan persamaan 8. Dimana, N adalah putaranmenit, d adalah diameter impeler dan v adalah viskositas kinematis larutan. Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu laminer, transisi dan turbulen. Bentuk aliran laminer terjadi pada bilangan Reynolds kurang dari 2100, sedangkan aliran turbulen terjadi pada bilangan Reynolds lebih dari 4000 dan aliran transisi berada diantara keduanya. Pengadukan dengan aliran turbulen menghasilkan water loss lebih tinggi daripada aliran laminar. Namun untuk solid gain, pada aliran turbulen maupun laminar tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan Soetjipto et al. 2005.

D. DAYA LISTRIK DAN DAYA MEKANIK PADA MOTOR DC