Laporan Mixing

LABORATORIUM PILOT PLANT SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

: MIXING (PENCAMPURAN)

PEMBIMBING

: Bu Rintis Manfa’ati, S.T.

Praktikum

: 20 Maret 2014

Penyerahan : 28 Maret 2014

(Laporan)

Oleh : Kelompok

: VI

Nama

: 1. Sandra Sopian 2. Fidihana Noviyanti

Kelas

121411 121411

:2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014

PENCAMPURAN (MIXING) I.

II.

TUJUAN 1) Menggambarkan pola aliran yang dibentuk oleh pengaduk dala tangki 2)

Menggambarkan pola aliran dalam berbagai kecepatan putaran pengaduk

3)

Mencampur dua cairan yang saling melarut

4)

Melarutkan padatan dalam cairan

DASAR TEORI Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan dari bahan yang diaduk seperti molekul- molekul, zat-zat yang bergerak atau komponennya menyebar (terdispersi). Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. Pemilihan pengaduk yang tepat menjadi salah satu faktor penting dalam menghasilkan proses dan pencampuran yang efektif. Pengaduk jenis baling-baling (propeller) dengan aliran aksial dan pengaduk jenis turbin dengan aliran radial menjadi pilihan yang lazim dalam pengadukan dan pencampuran. 2.1 Bejana Syarat tertentu bejana: 1.

Biasanya

bagian

bawahnya

(bottomend)

berbentuk

melengkung

(bulat/lonjong) untuk mencegah penumpukan disudut bejana (staghnasi), sehingga pengadukan terjadi dengan sempurna. 2.

Diameter bejana hampir sama dengan tinggi permukaan fluida. (h ≈ d)

3.

Harus mempunyai ruang kosong yang tidak dipenuhi oleh fluida, hal ini untuk mengatasi pergolakan fluida akibat adukan, khususnya untuk fluida yang cenderung fuming (berbusa) bila diaduk. h = 2/3 ht atau h = 3/4 ht

4.

Bahan bejana terbuat dari bahan inert dan cukup kuat.

2.2 Jenis-jenis Pengaduk Secara umum, terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa digunakan secara umum, yaitu pengaduk baling – baling, pengaduk turbin, dan pengaduk dayung. 2.2.1 Pengaduk jenis baling-baling (propeller) Ada beberapa jenis pengaduk yang biasa digunakan. Salah satunya adalah baling-baling berdaun tiga.

Gambar 6 Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolutions per minute) dan digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. 2.2.2 Pengaduk Dayung (Paddle) Berbagai jenis pengaduk dayung biasanya digunakan pada kesepatan rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan. Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 - 80% dari diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari panjangnya.

Gambar 7

Pengaduk dayung menjadi tidak efektif untuk suspensi padatan, karena aliran radial bisa terbentuk namun aliran aksial dan vertikal menjadi kecil. Sebuah dayung jangkar atau pagar, yang terlihat pada gambar 6 biasa digunakan dalam pengadukan. Jenis ini menyapu dan mengeruk dinding tangki dan kadang-kadang bagian bawah tangki. Jenis ini digunakan pada cairan kental dimana endapan pada dinding dapat terbentuk dan juga digunakan untuk meningkatkan transfer panas dari dan ke dinding tangki. Bagaimanapun jenis ini adalah pencampuran yang buruk. Pengaduk dayung sering digunakan untuk proses pembuatan pasn kanji, cat, bahan perekat dan kosmetik.

2.2.3 Pengaduk Turbin Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki banyak daun pengaduk dan berukuran lebih pendek, digunakan pada kecepatan tinggi untuk cairan dengan rentang kekentalan yang sangat luas. Diameter dari sebuah turbin biasanya antara 30 - 50% dari diamter tangki. Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Gambar 8

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45o, seperti yang terlihat pada gambar 8, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan.

2.3 Kebutuhan Daya Pengaduk 2.3.1 Bilangan Reynold Bilangan tak berdimensi yang menyatakan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui bilangan Reynold-nya dengan menggunakan persamaan 3.

dimana : Re = Bilangan Reynold ρ

= dnsitas fluida

µ

= viskositas fluida

Dalam sistem pengadukan terdapat 3 jenis bentuk aliran yaitu laminer, transisi

dan

turbulen.

Bentuk

aliran

laminer

terjadi

pada

bilangan Reynold hingga 10, sedangkan turbulen terjadi pada bilangan Reynold 10 hingga 104 dan transisi berada diantara keduanya.

2.4 Laju dan Waktu Pencampuran Waktu pencampuran (mixing time) adalah waktu yang dibutuhkan sehingga diperoleh keadaan yang homogen untuk menghasilkan campuran atau produk dengan kualitas yang telah ditentukan. Sedangkan laju

pencampuran (rate of mixing) adalah laju dimana proses pencampuran berlangsung hingga mencapai kondisi akhir. Pada operasi pencampuran dalam tangki berpengaduk, waktu pencampuran ini dipengaruhi oleh beberapa hal : 1.

Yang berkaitan dengan alat, seperti : 

Ada tidaknya baffle atau cruciform vaffle



Bentuk atau jenis pengaduk (turbin, propele, padel)



Ukuran pengaduk (diameter, tinggi)



Laju putaran pengaduk



Kedudukan pengaduk pada tangki, seperti : a. Jarak pengaduk terhadap dasar tangki b. Pola pemasangan :

2.

-

Center, vertikal

-

Off center, vertical

-

Miring (inclined) dari atas

-

Horisontal



Jumlah daun pengaduk



Jumlah pengaduk yang terpasang pada poros pengaduk

Yang berhubungan dengan cairan yang diaduk : 

Perbandingan kerapatan atau densitas cairan yang diaduk



Perbandingan viskositas cairan yang diaduk



Jumlah kedua cairan yang diaduk



Jenis cairan yang diaduk (miscible, immiscible)

Faktor-faktor tersebut dapat dijadikan variabel yang dapat dimanipulasi untuk mengamati pengaruh setiap faktor terhadap karakteristik pengadukan, terutama tehadap waktu pencampuran.

Waktu pencampuran secara umum, diberikan oleh Norwood dan Metzner adalah : 2

2  Da   Dt  t T (nDa ) 2 / 3 g 1 / 6 ft   nt T     H 1 / 2 Dt  Dt   H 

1/ 2

 g   2   n Da 

1/ 6

...........................(1)

Untuk pengaduk propeler, 2  Da  t T (nDa ) 2 / 3 g 1 / 6 ft   nt T   H 1 / 2 Dt  Dt 

3/ 2

 Dt  H   

1/ 2

 g   2   n Da 

1/ 6

...............................(2)

Dimana : Da

= Diameter pengaduk (m)

Dt

= Diameter tangki (m)

H

= Tinggi tangki (m)

ntT

= Mixing time faktor

g

= Percepatan grafitasi (m/dt2)

n

= Kecepatan putar (rpm)

ft

= Blending time factor

Mixing time faktor dapat diperkirakan dari gambar grafik dibawah

III.

PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Alat 

Stopwatch



Piknometer



Viscometer



Tachometer



Termometer



Gelas kimia 250, 1000 ml



Gelas ukur 50 ml

Bahan 

Tepung kanji



Aquades



NaOH 2 M



H2SO4 2 M



Phenolphtalin (indikator PP)

3.2 Langkah Kerja  Kalibrasi Kecepatan Pengadukan

1,5 Liter air dimasukkan ke dalam bejana/tangki pengaduk dinyalakan dengan kecepatan putar pada skala 2.0 ; 3.0 ; dan 4.0 kecepatan pengaduk (RPM) diukur dengan tachometer untuk setiap skala  Waktu Pengadukan

menimbang tepung kanji sebanyak 500 gram dan melarutkan kanji kedalam ember yang berisi 2 liter air panas

memasukkan larutan kanji kedalam bejana pengaduk dan menambahkan indikator pp sebanyak 5 mL.

mengukur suhu larutan menggunakan termometer.

menambahkan 30 mL NaOH 2 M kedalam bejana pengaduk.

mencatat waktu perubahan warna campuran.

menetralkan campuran dengan menambahkan 30 mL H2SO4 2 M. catat waktu penetralan

menentukan densitas dan viskositas larutan

Ulangi percobaan dengan kecepatan putar yang berbeda

IV. DATA PENGAMATAN  Dimensi Tangki Pengaduk  Tipe pengaduk yang digunakan

: Tree Blade / marine Propeller



Diameter tangki (Dt)

: 35 cm (atau 0.35 m)



Diameter pengaduk (Da)

: 20 cm (atau 0.2 m)



Tinggi tangki (H)

: 90 cm (atau 0.9 m)

1. Kalibrasi Alat Menggunakan Air Skala Putar 2,0 3,0 4,0

Kecepatan (Rpm) 119,8 173,4 222,7

Menggunakan Larutan Kanji Skala Putar Kecepatan (Rpm) 2,0 179,4 3,0 252,6 4,0 327,7 2. Waktu Pengadukan (larutan kanji)

-

Skala

Rpm

t1 (s)

t2 (s)

T (oC)

2,0 3,0 4,0

179,4 252,6 327,7

13,66 18,90 8,30

10 7,25 8,20

25 26 28

Densitas Larutan Kanji = 0,96 gr/mL Viskositas Larutan Kanji = 7,8 Cp

*Menghitung viskositas larutan dengan vikometer dengan spindle 3 dan 100 Rpm (factor pengalinya adalah 20). Angka yang terbaca = 0.39 Viskositas larutan = 0.39 x 20 cP = 7.8 cP

V.

PENGOLAHAN DATA dengan pigno :

1. Menghitung Densitas (

Berat cairan (plus pigno) = 46.12 Berat pigno kosong = 21.47 Jadi, berat total cairan = 46.12 – 21.47 = 24.65 Densitas cairan

= 24.65 gram / 25 mL = 0.986 gram/mL

2. Menghitung Nre  Larutan kanji pada kecepatan putaran 327.7 Rpm Nre = ⁄

= = 1,657 x 106

3. Menghitung Blending Time Factor Dari grafik diperoleh nilai ntT (mixing time factor) = 1,12 x 102 :  Larutan kanji pada kecepatan putaran 327.7 Rpm ft =

⁄ ⁄

⁄

= ntT [ ]

⁄

[ ]

= 1,12 x 102 [ = 0,564 menit

⁄

]

⁄

[

] [

]

⁄

⁄

[

]

⁄

VI.

PEMBAHASAN

Pembahasan oleh Fidihana Noviyanti (121411043) Dalam praktikum mixing (pencampuran) ini praktikan mempelajari dan membuktikan faktor-faktor yang mempengaruhi pengadukan. Secara garis besar, faktor yang mempengaruhi pengadukan dalam proses ini antara lain:  

Properties dari fluida yang akan diaduk, Dimensi alat yang digunakan.

Properties fluida yang diaduk diantaranya adalah kekentalan (viskositas) larutan dan densitas larutan yang digunakan. Dalam praktikum ini digunakan 2 jenis larutan yang berbeda. Yaitu air dan larutan kanji. Air digunakan untuk mengkalibrasikan alat yang akan digunakan. Dengan menggunakan skala putar 2,0 ; 3,0 ; dan 4,0 akan didapatkan nilai kecepatan putar dari pengaduk. Pengkalibrasian ini dilakukan secara duplo. Setelah dilakukan kalibrasi alat, kemudian praktikan mengganti air dengan larutan kanji yang memiliki nilai kekentalan lebih tinggi dari air. Faktor kedua adalah dimensi alat. Faktor ini meliputi kecepatan pengaduk, jenis pengaduk dan bentuk reaktor. Dalam praktikum ini, kecepatan pengaduk dijadikan variabel manipulasi. Dengan kecepatan pengaduk yang berbeda akan diketahui blending time dari proses mixing ini. Larutan kanji yang telah dimasukkan kedalam bejana pengaduk kemudian ditambahkan indikator pp agar dapat bereaksi dengan asam/basa, dalam proses ini digunakan basa NaOH 2 M. Indikator akan memberikan warna merah muda dalam larutan. Sehingga warna merah muda yang terbentuk akan segera bercampur dengan larutan ketika diaduk. Sehingga dapat diketahui waktu yang diperlukan untuk menghomogenkan larutan kanji yang telah ditambahkan basa NaOH 2 M tersebut. Setelah larutan kanji homogen,kemudian ditambahkan asam sulfat H2SO4 2 M. Penambahan asam sulfat bertujuan untuk menetralkan larutan kanji yang basa. Sehingga dapat diketahui pula waktu yang digunakan untuk menetralkan larutan kanji. Penetralan ini ditandai dengan kembali putihnya warna larutan kanji seperti sebelum ditambahkan basa NaOH. Berdasarkan hasil praktikum, didapatkan data sebagai berikut: No 1 2 3 4 5

Keterangan Densitas Kanji Viskositas Kanji Densitas cairan (menggunakan pigno) NRe Blending Time Factor (ft)

Nilai 0,96 gr/mL 7,8 cP 0,986 gr/mL 1,657x106 0,564 menit

LAMPIRAN

Memasukkan larutan kanji kedalam bejana pengaduk

Warna larutan kanji setelah ditambahkan NaOH 2 M