PAPER MESIN DAN PERALATAN PENGOLAHAN PANGAN Mesin Pencampuran Bahan Cair-Padat
Disusun oleh: Kelompok 3 Shift A1 Rendy Yus Sriyanto
(240110110010)
Hana Lestari I
(240110110012)
Farah Nuranjani
(240110110027)
Anggietta Kustina
(240110110031)
Bima Fajar
(2401101100xx)
TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN 2014
Mesin Pencampuran Bahan Cair-Padat Proses pencampuran atau yang biasa kita kenal dengan mixing bertujuan untuk menggabungkan bahan menjadi suatu campuran yang menyebar secara sempurna. Menurut Wirakartakusumah et al. (1992) dalam Kusdarini (1997), proses pencampuran dimaksudkan untuk membuat suatu bentuk uniform dari beberapa konstituen baik likuid-solid (pasta), atau solid-solid dan kadang-kadang likuid-gas. Secara fisik bahan-bahan yang ada di alam terdiri dari berbagai bentuk dan fase, oleh karena itu proses pencampuran pun terdiri dari berbagai variasi sesuai dengan jenis bahan yang akan dicampur. Menurut Wirakartakusumah et al. (1992) dalam Kusdarini (1997), prinsip pencampuran didasarkan pada peningkatan pengacakan dan distribusi dua atau lebih komponen yang mempunyai sifat yang berbeda. Derajat pencampuran dapat dikarakterisasi dari waktu yang dibutuhkan, keadaan produk atau bahkan jumlah tenaga yang dibutuhkan untuk melakukan pencampuran. Pada persiapan atau pelaksanaan proses kimia dan fisika dan juga pada pembuatan produk akhir komersial, seringkali cairan harus dicampur dengan bahan padat. Pencampuran cairan dengan padatan akan menghasilkan suspensi. Dalam dunia farmasi, terdapat beberapa jenis obat yang terjual di pasaran dalam bentuk suspensi seperti antasida dan topikal. Selain di dunia farmasi, suspensi juga banyak terdapat di dunia industri makanan. Proses pencampuran dapat dilakukan baik secara manual maupun dengan menggunakan mesin. Dalam skala besar, pencampuran dilakukan dengan menggunakan mesin. Jenis-jenis mesin pencampuran yang akan digunakan memiliki variasi yang beragam. Salah satu komponen mesin yang esensial adalah pengaduk. Pada pengaduk, terdapat sudu yang disesuaikan dengan kebutuhan baik dari jumlah sudu maupun jenis sudu. Jenis atau bentuk bahan yang akan dicampur menentukan jenis blade atau impeller yang akan digunakan. Ada bermacam-macam blade dengan bentuk yang beragam sesuai bentuk bahan. Pengadukan bahan cair pada umumnya dilakukan dalam suatu bejana, biasa berbentuk silinder yang memiliki sumbu vertikal. Bagian atas dari bejana dapat terbuka terhadap udara atau boleh juga ditutup.
Selain dari bentuk bejana tersebut, perlu ditambahkan perlengkapan-perlengkapan yang mendukung proses pengadukan, seperti impeller dimana ada bermacammacam impeller dengan bentuk yang beraneka ragam sesuai dengan pola pengadukan yang dibutuhkan. Metode yang paling sering digunakan untuk mencampur cairan dengan padatan adalah dengan menggerakkan cairan di dalam bejana secara turbulen. Gerakan turbulen dapat dihasilkan oleh pengaduk ataupun pencampur getar. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pencampuran cair-padat antara lain: 1. Bejana Pengaduk Dalam industri kimia, bejana pengaduk merupakan tangki pengaduk ataupun autoklaf. Penggunaan bejana ini disesuaikan dengan maksud dan tujuan pencampuran. Misalnya untuk operasi kontinyu seringkali dipergunakan tangki pengaduk, sedangkan untuk maksud pencampuran bertekanan digunakan autoklaf. Wadah pengaduk biasanya adalah berbentuk silinder terbuka atau tertutup sedikit sesuai jenis reaksi yang akan dilangsungkan. Kebanyakan dari wadah pengaduk dibuat dari bahan isolator ataupun semi konduktor. Tangki pengaduk atau tangki reaksi biasanya didesain untuk melakukan reaksi-reaksi pada tekanan diatas tekanan atmosfir, namun seringkali juga digunakan untuk proses lain seperti pencampuran, pelarutan, penguapan, ekstraksi ataupun kristalisasi. Untuk pertukaran panas, tangki biasanya dilengkapi dengan mantel ganda yang dilas atau disambung dengan flens, atau dilengkapi dengan kumparan berbentuk pipa yang dilas. Untuk mencegah kerugian panas yang tidak dikehendaki, tangki dapat diisolasi. Autoklaf
adalah
salah
satu
jenis
bejana
pengaduk
yang
dapat
melangsungkan reaksi pada tekanan diatas 2 bar. 2. Pengaduk Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan didalam bejana pengaduk yang digunakan. Alat pengaduk ini biasanya terdiri atas sumbu pengaduk dan sirip pengaduk yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Alat pengaduk dibuat dan didesain sesuai dengan keperluan pengadukan. Jenis pengaduk harus disesuaikan dengan faktor berikut ini yakni:
a.
Jenis dan ukuran pengaduk
b. Jenis bejana pengaduk c.
Jenis dan jumlah bahan yang dicampur Alat pengaduk yang paling sering digunakan untuk masalah pencampuran cairan dengan padatan ataupun untuk cairan dengan cairan antara lain adalah: a. Alat pengaduk jangkar
Alat pengaduk ini terdiri dari sebuah batang yang dilengkungkan sehingga menyerupai sebuah jangkar. Kelengkungan disesuaikan dengan bentuk bejana pengaduk. Pengaduk jangkar memiliki diameter yang besar (misalnya 95% dari diameter bejana) dan berputar lambat. Bejana ini dapat digunakan untuk bahan-bahan yang sangat viskos atau bahan-bahan dengan berat spesifik yang tinggi seperti suspensi. Pengaduk ini memungkinkan terjadinya pertukaran panas, mencegah terjadinya pengendapatn atau pelekatan padatan pada dasar bejana. Pengaduk ini menghasilkan derajat pencampuran yang cukup besar. b. Alat pengaduk bingkai Pengaduk ini terdiri dari sebuah bingkai persegi atau dua buah lengan jangkar yang dipasang bersusun. Pengaduk ini mempunyai diameter 2/3 dari diameter bejana tersebut dan berputaran lambat. c. Alat pengaduk palet
Pengaduk ini tersusun atas sebuah bingkai atau dua pelat yang dipasang bersusun. Bagian atasnya berbentuk persegi, bagian bawah terpotong miring sehingga sesuai denan bentuk bejana, memiliki diameter ½ kali diameter bejana. Salah satu mesin pencampuran yang digunakan untuk bahan cair-padat adalah planetary mixer. Planetary mixer menggunakan baling-baling sebagai alat pencampurnya. Pengaduk jenis ini digunakan pada kecepatan berkisar antara 400 hingga 1750 rpm (revolution per minute) dan digunakan untuk bahan berupa cairan dengan viskositas cukup tinggi. Terdapat 3 jenis pengaduk baling-baling yang sering digunakan yaitu marine propeller, hydrofoil propeller, dan high flow propeller.
Penggunaan planetary mixer dapat bekerja dalam berbagai kecepatan jika dibandingkan dengan mesin pengaduk bahan cair-padat lainnya untuk pembuatan suspensi. Namun, penggunaan planetary mixer membutuhkan daya yang tinggi, menghasilkan panas mekanik, dan hanya dilakukan pada pekerjaan batch.
Gambar 1. Planetery Mixer (Sumber: http://www.orthos.uk.com/orthos-products/planetary-mixers-from-herbst/)
Pada dasarnya pencampuran suspensi merupakan operasi hidrolik yang sangat penting. Pencampuran ini biasanya muncul saat persiapan dari dispersi, homogenisasinya, operasi transfer massa diantara partikel padatan atau solid dengan liquid atau cairan yang biasanya dipengaruhi oleh reaksi kimia atau biokimia. Dalam merancang suatu mesin untuk menghasilkan suspensi memang diperlukan beberapa parameter standar agar dapat tercipta hasil suspensi yang baik. Berikut ini merupakan penjelasan dari parameter-parameter yang dari bagian-bagian komponen mesin pencampur suspensi. Pada mesin pencampur suspensi terdapat impeller yang sudah disebutkan sebelumnya. Impeller tersebut memiliki beberapa bentuk bilah yang berbeda-beda, diantaranya adalah bilah standar dengan sudut 45o, bilah silindris dan bilah diagonal. Ketiga jenis bilah tersebut memiliki pengaruh terhadap kinerja impeller saat mesin bekerja. Bilah diagonal memiliki kecepatan terendah pada saat mesin pencampur suspensi
bekerja karena pengaruh bentuk bilahnya sendiri, ukuran diameter partikel dan konsentrasi fase spadatan dari bahan suspensi yang akan dibentuk dari proses pencampuran. Sedangkan bilah silinder memiliki kecepatan paling tinggi saat proses pencampuran berlangsung pada fase padatan (Jirout, 2010). Kebutuhan akan penggunaan daya untuk partikel suspensi bergantung juga pada jumlah bilah, terutama pada bilah diagonal. Kecepatan impeller akan berkurang seiring dengan bertambahnya jumlah bilah dari tipe impeller yang digunakan. Impeller dengan jumlah bilah terendah memiliki torsi yang rendah. Besar sudut memiliki pengaruh yang kecil terhadap pembentukan suspensi. Namun sudut 45o merupakan sudut paling efektif yang bisa digunakan pada bilah dalam impeller karena memiliki energi paling tinggi untuk melakukan proses pembentukan suspensi, terutama untuk partikel yang besar. Nilai kecepatan pada impeller berkurang seiring dengan kenaikan jumlah sudut dari tipe impeller tersebut (Wu, 2012).
DAFTAR PUSTAKA Kusdarini, Endang. 1997. Kajian Kinerja Mesin Pengolah Kue Bawang. Skripsi FATETA IPB: Bogor. Jirout, Tomas. 2010. Impeller Design for Mixing of Suspensions. Czech Technical University in Prague, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Process Engineering: Prague, Czech Republic. Wu, J. Et al. 2012. Impeller Geometry Effect on Velocity and Solids Suspension. CSIRO Thermal and Fluids Engineering: Victoria, Australia. Anonim. 2014. Planetery Mixers from Herbst. Available at: http://www.orthos.uk.com/orthos-products/planetary-mixers-from-herbst/. Diakses pada Minggu, 16 Maret 2014 pukul 12.19 WIB. Lubis, Ahmad Husni. 2012. Pencampuran Bahan Kimia (Mixing Process). http://ahmadhusnilubis.blogspot.com/2012/02/pencampuran-bahan-kimiamixing-process.html. Diakses pada Jumat 14 Maret 2014 pukul 16.35 WIB. Purba, Febriani. 2012. Mesin Pencampur (Mixing Equipment). http://febrianipurba.blogspot.com/2012/12/mesin-pencampur-mixingequipment.html. Diakses pada Jumat 14 Maret 2014 pukul 11.41 WIB.
