PENGARUH KECEPATAN PUTARAN IMPELLER TERHADAP PENCAMPURAN1. PencampuranPengadukan dan pencampuran merupakan operasi yang penting dalam industri kimia. Pencampuran (mixing) merupakan proses yang dilakukan untuk mengurangi ketidakseragaman suatu sistem seperti konsentrasi, viskositas, temperatur dan lain-lain. Pencampuran dilakukan dengan mendistribusikan secara acak dua fasa atau lebih yang mula-mula heterogen sehingga menjadi campuran homogen. Peralatan proses pencampuran merupakan hal yang sangat penting, tidak hanya menentukan derajat homogenitas yang dapat dicapai, tapi juga mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi. Hal yang penting dari tangki pengaduk dalam penggunaannya antara lain:1)Bentuk: pada umumnya digunakan bentuk silindris dan bagian bawahnya cekung2)Ukuran: yaitu diameter dan tinggi tangki3)Kelengkapannyameliputi:ada tidaknya baffle, yang berpengaruh pada pola aliran di dalam tangki; jacket atau coil pendingin/pemanas yang berfungsi sebagai pengendali suhu; letak lubang pemasukan dan pengeluaran untuk proses kontinu; kelengkapan lainnya seperti tutup tangki, dan sebagainya.Proses pencampuran dalam fasa cair dilandasi oleh mekanisme perpindahanmementum di dalam aliran turbulen. Pada aliran turbulen, pencampuran terjadi pada 3skala yang berbeda, yaitu:1) pencampuran sebagai akibat aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow) yang disebutmekanisme konvektif2) pencampuran karena adanya gumpalan-gumpalan fluida yang terbentuk dantercampakkan di dalam medan aliran yang dikenal sebagai eddies, sehinggamekanisme pencampuran ini disebut eddy diffusion3) pencampuran karena gerak molekular yang merupakan mekanisme pencampuran difusi.Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukanadalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulendaripada pencampuran dalam medan aliran laminer.Sifat fisik fluida yang berpengaruhpada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas.

Gambar 1. Sketsa dan dimensi tangki pengaduk sederhana(Sumber :Susesna, 2005)Didalam sistem reaktor tangki teraduk pencampuran ditimbulkan oleh putaran pengaduk mekanis. Peranan pencampuran yang dibangkitkan impeller ini adalah untuk menimbulkan medan aliran turbulen yang meminimalkan gradien suhu dan konsentrasi dan juga meningkatkan kontak antar senyawa-senyawa yang bereaksi transformasi bahan-bahan yang bereaksi terjadi pada skala molekuler,sehingga proses ini sangat bergantung pada kontak atau senyawa-senyawa yang bereaksi dan selanjutnya kontak ini dipengaruhi oleh fenomena micromixing. Micromixing menjadi penting terutama untuk reaksi ganda yang relatif cepat dibanding kecepatan pencampuran. Salah satu pendekatan untuk menaksir pengaruh fenomena pencampuran ini terhadap jalannya reaksi kimia di salah satu reaktor adalah pendekatan closure berbasis CFD.Pendekatan closure menaksir pengaruh pencampuran terhadap jalannya reaksi kimia dengan cara memodelkan aliran yang disertai rekasi kimia yang meliputi persamaan kontinuitas untuk campuran, persamaan momentum untuk campuran dan persamaan-persamaan untuk model-model turbulensinya dan juga persamaan transport untuk senyawa kimia.2. Kecepatan pengadukanKecepatan pengaduk yang umumnya digunakan pada operasi industri kimia adalah sebagai berikut:1) Kecepatan tinggi, berkisar pada kecepatan 1750 rpm.Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk fluida denganviskositas rendah misalnya air.2) Kecepatan sedang, berkisar pada kecepatan 1150 rpm.Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk larutan sirup kentaldan minyak pernis.3) Kecepatan rendah, berkisar pada kecepatan 400 rpm.Pengaduk dengan kecepatan ini umumnya digunakan untuk minyak kental,lumpur di mana terdapat serat atau pada cairan yang dapat menimbulkan busa.Untuk menjamin keamanan proses, pengaduk dengan kecepatan lebih tinggi dari400 rpm sebaiknya tidak digunakan untuk cairan dengan viskositas lebih besar dari 200cP, atau volume cairan lebih besar dari 2000 L. Pengaduk dengan kecepatan lebih besardari 1150 rpm sebaiknya tidak digunakan untuk cairan dengan viskositas lebih besar dari50 cP atau volume cairan lebih besar dari 500 L. Kecepatan pengaduk ditentukan olehviskositas fluida dan ukuran geometri sistem pengadukan.Pencampuran zat cair yang miscible di dalam tangki merupakan proses yang berlangsung cepat dalam daerah aliran turbulen.Impeller akan menghasilkan arus kecepatan tinggi, fluida dapat bercampur baik di daerah sekitar impeller karena adanya keturbulenan. Pada waktu arus melambat karena membawa serta aliran lain di sepanjang dinding, terjadi juga pencampuran radial sedang pusaran-pusaran besar pecah menjadi kecil, tetapi tidak banyak terjadi pencampuran pada arah aliran, Fluida akan mengalami satu lingkaran penuh dan kembali ke pusat impeller, dan berkontak dengan massa fluida yang lain dan terjadi pencampuran. Perhitungan yang didasarkan atas model ini menunjukkan bahwa pencampuran yang hampir sempurna (99%) tercapai saat isi tangki disirkulasikan sebanyak 5 kali.Pada jurnal referensi yang didapat, dijelaskan pengaruh kecepatan terhadap proses isolasi minyak kelapa murni dengan metode pengadukan.Salah satu alternatif metode pemisahan minyak dari santannya adalah proses pengadukan.Gerakan terinduksi dengan pola sirkulasi tertentu akan memberikan efek sentrifugal sehingga minyak, air dan protein akan terpisah setelah didiamkan beberapa saat. Pola sirkulasi ini diciptakanperputaran impeller didalam cairan yang teraduk. Ada dua macam impeler pengaduk : Impeler jenispertama disebut impeller aliran aksial (axial flow impeller), impeller jenis ini akan membangkitkan arussejajar dengan sumbu poros impeller sedang yang kedua disebut impeller aliran radial (radial flow impeller) impeller aliran radial akan membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial. Dari segibentuknya ada tiga jenis impeler : Propeler (baling-baling), Dayung (Paddle), dan Turbin.Variabel yang diteliti dalam percobaan adalah kecepatan pengadukan: 4000, 4500, 5000, 5700 rpm. Tangki pengaduk yang dipakai juga jenis tangki yang menggunakan baffle. Baffel atau penyekat yang ada pada tangki pengaduk berfungsi sebagai pemecah vortek atau pusaran air oleh pengadukan. Baffel yang digunakan pada penelitian berjumlah empat yang dipasang di dinding secara tegak lurus. Dengan adanya Baffel ini putaran air yang disebabkan oleh pergerakan impeler akan menabrak sisi baffel dan pecah sehingga menimbulkan pergolakan atau turbulensi. Dari hasil pengamatan secara visual, pergolakan semakin besar saat ukuran baffel diperbesar. Semakinbesar pergolakan tersebut, busa atau gelembung udara yang muncul dipermukaan juga semakin banyak.Dari hasil percobaan terlihat bahwa semakin tinggi kecepatan putar impeller, minyak yang dapat dipisahkan juga semakin banyak. Pada proses pengadukan, kecepatan pengadukan pada umumnya akan mempercepat homogenitas campuran. Ketika pengadukan diaplikasikan untuk memecahkan emulsi antara minyak dengan protein yang ada pada cairan santan, semakin cepat perputaran impeller, maka molekul-molekul minyak akan semakin cepat dan banyak yang terpecah menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga lebih mudah terpisah.

Gambar 2.Grafik hubungan kecepatan putar dengan volume VCO pada jenis impeller(pengadukan90 menit)(Sumber:Purwanto, 2008)Pada proses pengadukan, lamanya pengadukan tentu berbanding lurus dengan efekpengadukan yang diharapkan. Namun untuk skala industri yang komersial, semakin lama prosespengadukan dilakukan akan menyebabkan biaya operasional semakin tinggi karena energipengadukan akan semakin banyak dibutuhkan. Oleh karena itu harus diperoleh lama pengadukanoptimal dimana tingkat keberhasilannya tinggi namun dari sisi biaya operasional tidak besar. Dari hasilpercobaan terlihat bahwa pada waktu pengadukan 90 menit memberikan hasil yang lebih banyak daripada pada waktu pengadukan 30 menit dan 60 menit. Tingkat keberhasilannya juga lebih tinggi daripada pengadukan selama 30 dan 60 menit. Melihat kecenderungan yang ada, masih adakemungkinan waktu pengadukan ini diperbesar lagi untuk memperoleh hasil yang lebih baik.

Gambar 3. Grafik hubungan perbandingan lebar baflle dengan volume VCO padaberbagai kecepatan putar (pengadukan 60 menit)(Sumber : Purwanto, 2008)DAFTAR PUSTAKA

Purwanto. 2008.Pengaruh desain impeller,buffel, kecepatan putar pada proses isolasi minyak kelapa murni dengan metode pengadukan. Yogyakarta : hal 49-55.Susesna. 2005. Tangki Berpengaduk. Bandung : hal 15 34.Winardi, Sugeng, dkk. Simulasi Pengaruh Campuran Pada Reaksi Paralel Dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk. Surabaya : hal 47-55.