2. Alat Penggabungan Mekanis

• Penggabungan secara mekanis meliputi:

- Pencampuran, untuk mendapatkan distribusi komponen yang homogen.

- Aglomerasi, untuk memperbesar dimensi partikel.

pencampuran

aglomerasi

Pencampuran

• Definisi Proses penghimpunan dan pembauran dua jenis bahan atau

lebih sehingga diperoleh campuran yang homogen dan mempunyai komposisi bahan seperti yang dikehendaki.

• Tujuan pencampuran:

- Menghasilkan bahan dengan komposisi tertentu dan homogen

- Mempertahankan kondisi campuran selama proses kimia dan fisika agar tetap homogen, mempunyai luas permukaan yang besar, menghilangkan perbedaan konsentrasi dan suhu, mempertahankan panas, mengeluarkan secara merata gas-gas dan uap-uap yang timbul.

- Menghasilkan bahan setengah jadi agar mudah diolah pada proses selanjutnya, atau menghasilkan produk akhir yang baik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pencampuran

Aliran, Aliran turbulen dan laju alir bahan yang tinggi biasanya menguntungkan proses pencampuran. Sebaliknya aliran laminar tidak menguntungkan pencampuran.

Ukuran partikel/luas permukaan, semakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya dalam campuran, maka proses pencampuran semakin baik.

Kelarutan, semakin besar kelarutan bahan-bahan yang akan dicampur satu terhadap lainnya, semakin baik pencampurannya

Faktor-Faktor Pencampuran

KelarutanViskositas

TurbulensiLaju alir

UkuranBerat jenis

Derajat pencampuranWaktu pencampuran

Konsumsi Energi

Pencampuran Padat/Padat

* Untuk mendapatkan derajat pencampuran yang tinggi dan waktu pencampuran yang singkat, bahan-bahan padat yang akan dicampur hendaknya mempunyai ukuran partikel yang kecil, dapat ditaburkan dan digulirkan sehingga bergerak secara turbulen.

Pengguliran bahan padat dilakukan dalam bejana-bejana berputar.

* Alat-alat pencampuran padat/padat:- Pencampur tromol - pencampur pedal- Pencampur kerucut - pencampur spiral ganda- Pencampur kocok

Pencampuran Tromol (tumbler mixer)

Berupa sebuah bejana silindris yang horisontal, berputar pada sumbu panjangnya. Dengan putaran ini, bahan terangkat sepanjang bagian dalam dinding yang kemuadian jatuh kembali. Umumnya bagian dalam bejana dipasang baffle (lempeng spral) yang ikut berputar sehingga akan meningkatkan derajat pencampuran.

Pencampur kerucut (cone mixer)

Berupa sebuah bejana dengan sebelah atau kedua belah sisi berbentuk kerucut berputar mengelilingi sumbu yang melintang.

Pencampuran kerucut digunakan untuk mencampur bahan yang sedikit jumlahnya (kira-kira 1 m3)

Pencampur pedal (paddle mixer)

Berupa bejana silindris yang mendatar. Di dalamnya terdapat sejumlah pedal (pengaduk) yang menyerupai bentuk garu. Pedal ini berputar pada sumbu horisontal

Pencampur pedal digunakan untuk mencampur bahan dalam jumlah yang besar.

Pencampuran cair/padat

Proses pencampuran bahan cair dan padat akan menghasilkan tiga jenis campuran:

- Suspensi kasar (campuran heterogen) terdiri atas partikel-partikel padat yang relatif kasar dan terdistribusi merata dalam suatu cairan. Campuran heterogen bersifat tidak stabil dan akan terpisah jika pengadukan dihentikan

- Suspensi halus (koloid) terdiri atas partikel-partikel padat sangat halus yang terdistribusi merata dalam cairan.

- Larutan Sejati, terbentuk apabila padatan terlarutkan sempurna dalam cairan

Proses pencampuran cair/padatCairan Padatan

Suspensi kasar Suspensi halus Larutan sejati

Alat Pencampuran cair/padat

Tangki Pengaduk (Stirred Tank)

Tangki pengaduk adalah bejana pengaduk tertutup berbentuk silineder, yang terdiri dari: impeler, motor pengaduk, mantel, lubang khusus (pemasukan bahan, alat ukur:termometer, manometer).

Kondisi pengoperasian:- Tipe impeler- Kecepatan impeler- Ukuran impeler- Lokasi impeler

motor

termometer

impeler

buangan

mantel

Jenis Pengaduk (Impeler)

Pengaduk jangkar Pengaduk bingkai Pengaduk palet Pengaduk propeler Pengaduk turbin Pengaduk cakram gigi

Pengaduk Jangkar

Alat pengaduk ini berbentuk jangkar, dengan diameter sekitar 95% diameter tangki.

Menghasilkan pengadukan yang baik didaerah sekitar dinding dan dasar tangki.

Digunakan untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan dengan berat jenis tinggi. Pengaduk Jangkar

Pengaduk Bingkai

Alat pengaduk ini terdiri atas sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan berbentuk jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini berukuran sekitar 2/3 dari diameter bejana.

Pengaduk bingkai berputar sangat lambat dan digunakan untuk bahan yang sangat viskos.

Pengaduk Bingkai

Pengaduk Palet

Pengaduk ini terdiri atas sebuah bingkai atau dua pelat yang dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah terpotong miring sehingga sesuai dengan bentuk tangki pengaduk. Pengaduk ini berukuran ½ dari diameter tangki.

Pengadu ini berputar lambat dan digunakan untuk pengadukan bahan yang sangat viskos.

Pengaduk Palet

Pengaduk Propeler

Pengaduk ini terdiri atas sebuah propeler (baling-baling) dengan tiga atau dua daun yang dipasang miring. Pengaduk ini berukuran 1/10 sampai 1/3 dari diameter tangki.

Pengaduk in berputar sangat cepat (sampai 1800 rpm) dan digunakan untuk mengaduk bahan yang rendah viskositasnya (dibawah 4000 cp).

Pengaduk Propeler

Pengaduk Turbin

Pengaduk ini terdiri dari sebuah cakram yang sisi bawahnya mempunyai beberapa sudu vertikal (rotor) yang disusun secara radial.

Alat pengaduk ini dapat berputar sangat cepat dan digunakan untuk bahan-bahan encer dengan viskositas sampai 100.000 cp.

rotor

Pengaduk turbin

Pengaduk Cakram Gigi

Pengaduk ini terdiriatas sebuah cakram yang keliling luarnya dilengkapi dengan gigi-gigi bersisi tajam. Pengaduk ini berukuran 1/6 sampai ½ dari diameter tangki.

Pengaduk ini dapat berputar dengan cepat dan digunakan untuk membuat supensi dan emulsi dari yang halus sampai viskos.

Pengaduk cakram gigi

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler

Ada 4 persamaan yang mendasari perhitungan penggunaan impeler:ukuran impeler, kecepatan impeler dan waktu pencampuran.

1. Bilangan ReynoldsNRe

= 10.75Nd2S/μ

NRe=bilangan ReynoldsN=kecepatan impeler, rpmd=diameter impelerS=specific gravityμ=viskositas, cp

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler2. Bilangan Daya (Power number)

Np = 1,523 (1013)P/N3d5S

Np = Power numberP = horsepower input

3. Bilangan aliran (Flow number)

NQ = 1.037(105)Q/Nd3

NQ = flow numberQ = laju volumetrik

Dasar Perhitungan Penggunaan Impeler

4. Dimensionless blend time

Dbt = tbN(d/D)2,3

D = dimensionless blend timetb = blend time

Contoh Soal

Sebuah bejana berisi 5000 gal liquid dengan spesifik gravity=0,9, kecepatan impeler 84 dan viskositas 1000 cp. Dengan konsumsi daya 2HP/1000gal, diameter bejana 9,5 ft dan diameter impeler sebesar 0,4 D, tentukan nilai daya yang dibutuhkan (P), power number(Np), flow number(NQ), dan waktu pencampuran (tb)?

Aglomerasi* Definisi umumAglomerasi adalah penyatuan

partikel-partikel kecil yang berbentuk padat atau cair menjadi bagian-bagian yang lebih besar (aglomerat).

* Definisi khususAglomerasi adalah pemadatan

butiran-butiran halus menjadi bagian-bagian yang kompak dan lebih besar serta mempunyai ukuran tertentu (pembesaran butiran, pembuatan bongkahan, pemberian bentuk)

tablet

pelet

Tujuan Aglomerasi

Lebih mudah diolah, ditakar dan diangkut (debu yang timbul lebih sedikit pada saat pemindahan, lebih mudah dikucurkan dalam alat penakar atau pengangkut)

Dalam bentuk produk akhir tertentu lebih mudah digunakan (misalnya obat dalam bentuk tablet, pupuk dalam bentuk granulat/butiran)

Lebih mudah untuk pengolahan selanjutnya (misalnya pelet yang akan digunakan dalam reaksi kimia dengan gas, granulat dalam proses pengeringan)

Pembentukan Aglomerat Aglomerat yang berasal dari

butiran padat halus dapat dihasilkan dengan 3 cara:

- Pembentukan bagian yang lebih besar (misalnya granulat, pelet)dengan bantuan cairan atau zat pengikat

- Pemampatan dengan tekanan untuk menghasilkan bongkahan yang mempunyai bentuk (misalnya tablet)

- Sintering (peleburan butiran padat, misalnya keramik atau logam berpori) dengan bantuan termal

Dgn

Cairan

Dgn

tekanan

Sintering

Aglomerat

Mudah

diolah

Bentuk dagang yang diinginkan

Bebas debu