Makalah Mixing

BAB I PENDAHULUAN Dalam sebuah industi, mesin merupakan peralatan yang sangat vital dimana mesin-mesin tersebut menentukan kualitas dan optimalitas suatu industry. Untuk dapat bersaing dalam pemasaran produk,dan untuk dapat memperoleh keuntungan yang layak, Industri harus bekerja secara efektif dan efisien. Cara kerja demikian hanya dapat dicapai bila industry tersebut didukung oleh sistem manajemen yang baik dan juga bantuan mesin dan alat penunjang produksi yang tepat. Proses pencampuran adalah suatu proses yang penting dilakukan dalam industry, bahkan mesin pencampur ditemukan di hampir semua industry pengolahan pangan maupun non pangan mulai dari pencampuran yang sederhana sampai pencampuran yang rumit seperti pada industry farmasi. Mesin pencampur dapat digolongkan dalam kategori mesin pengolah dalam suatu industri yang menunjang proses pengolahan bahan menjadi produk. Tujuan operasi pencampuran adalah bergabungnya bahan menjadi suatu campuran yang sedapat mungkin memiliki kesamaa penyebaran yang sempurna. Berhubungan secara fisik bahan-bahan yang ada di alam tersedia dalam berbagai bentuk fasa, maka secara teoritis banyak sekali variasi pencampuran bahan yang mungkin timbul. Karena adanya kesamaan dalam beberapa gal maka secara sederhana berbagai jenis pencampuran bahan-bahan itu dapat dikelompokan menjadi tiga, yaitu : pengadukan bahan cair termasuk suspensi bahan padat didalamnya, pencampuran bahan bersifat viscous,dan pencampuran bahan partikel padat. Dalam makalah ini difokuskan pada pencampuran bahan padat.

1

BAB II PEMBAHASAN II.1 Pengertian Mixing Solid-Solid Pencampuran Powder (Mixing Solid-Solid) adalah proses di mana dua atau lebih dari dua zat padat bercampur dalam mixer dengan gerakan terus menerus dari partikel-partikel. Tujuan utama dari objek operasi pencampuran adalah untuk menghasilkan campuran massal yang bila dibagi ke dalam dosis yang berbeda, setiap unit dosis harus berisi proporsi yang benar dari masing-masing bahan. Tingkat pencampuran akan meningkat dengan lamanya waktu proses yang dilakukan. Tujuan Mixing: 

Untuk memastikan bahwa ada keseragaman komposisi antara bahan-bahan campuran yang dapat ditentukan dengan mengambil sampel dari bahan massal dan menganalisis mereka, yang harus mewakili keseluruhan komposisi campuran



Untuk memulai atau meningkatkan reaksi fisik atau kimia misalnya difusi, pembubaran, dan lain-lain

Faktor-faktor yang mempengaruhi solid mixing adalah sifat seperti distribusi ukuran partikel, kerapatan, bentuk, dan karakteristik partikel (seperti muatan elektrostatik) dapat membuat pencampuran sangat sulit. Bahkan, sifat-sifat bahan mendominasi pencampuran operasi. Karakteristik yang paling sering diamati dalam padatan adalah sebagai berikut: 1. Distribusi ukuran butiran. Ini menceritakan persentase dari materi dalam rentang ukuran yang berbeda. 2. Bulk density. Ini adalah berat per satuan volume kuantitas partikel padat, biasanya dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (Pound per kaki kubik). Hal ini tidak konstan dan dapat dikurangi dengan aerasi dan meningkat getaran atau kemasan mekanik. 3. Benar kepadatan.

2

Kepadatan sebenarnya dari bahan padat biasanya dinyatakan dalam kilogram per meter kubik (pound per kaki kubik). Ini, dibagi dengan densitas air, sama dengan berat jenis. 4. Bentuk partikel. Beberapa jenis pelet, bentuk telur, blok,bola, serpih, keripik, batang, filamen, kristal, atau bentuk yang tidak beraturan. 5. Karakteristik permukaan. Ini termasuk luas permukaan dan kecenderungan untuk mengadakan muatan statis. 6. Karakteristik aliran. Sudut istirahat dan segi yang karakteristik terukur yang tes standar yang tersedia (misalnya, ASTM B213-48 Uji, Alir Logam Bubuk, dll). Sebuah curam sudut istirahat akan menunjukkan kurang segi. Istilah "pelumasan" kadang-kadang digunakan untuk partikel padat untuk sesuai dengan kasar viskositas fluida. 7. Kerapuhan. Keerapuhan adalah kecenderungan bahan untuk masuk ke ukuran yang lebih kecil dalam perjalanan penanganan. Ada tes kuantitatif dirancang khusus untuk bahan tertentu seperti batu bara yang dapat digunakan untuk memperkirakan properti ini. Abrasivitas dari salah satu bahan di atas yang lain juga harus dipertimbangkan. 8. Sifat aglomerasi. Hal ini mengacu pada apakah partikel eksis secara independen atau mematuhi satu sama lain dalam kelompok. Jenis dan tingkat energi yang digunakan selama pencampuran dan kerapuhan dari aglomerat akan mempengaruhi tingkat kerusakan menggumpalkan dan dispersi partikel. 9. Moisture atau isi cairan padat. Seringkali sejumlah kecil cair ditambahkan untuk pengurangan debu atau persyaratan khusus (seperti minyak untuk kosmetik). Bahan yang dihasilkan mungkin masih memiliki penampilan padat kering daripada pasta. 10. Kerapatan, viskositas, dan tegangan permukaan

3

Ini adalah sifat pada suhu operasi dari cairan apa pun ditambahkan. 11. Sensitifitas Bahan terhadap Suhu. Setiap efek yang tidak biasa karena perubahan suhu yang mungkin terjadi (seperti panas reaksi) harus diperhatikan.

II.2 Mekanisme Mixing Solid Mekanisme pencampuran powder Telah diterima secara umum bahwa dalam semua campuran , pencampuran padat dicapai dengan kombinasi dari satu atau lebih dari mekanisme berikut : 1. Pencampuran Konvektif Pencampuran konvektif dapat terjadi dengan memutar bidang serbuk dengan pisau-pisau pedang atau dayung, dengan sekrup yang berputar. 2. Pencampuran Shear Proses pencampuran yang terjadi akibat gaya dalam dari partikel sehingga mampu menghasilkan aliran laminer 3. Pencampuran difusi Selama mekanisme ini, pencampuran terjadi dengan proses difusi oleh gerakan acak dari partikel dalam bubuk dan menyebabkan bubuk mampu mengubah posisi relatif . Kondisi untuk mencampur dalam The theory of powder mixing menunjukkan kondisi yang harus diamati dalam operasi pencampuran : 

Mixer volume: mixer harus tersedia ruang yang cukup untuk pelebaran bed . Overfilling

mengurangi

efisiensi

dan

dapat

mencegah

meratanya

pencampuran . 

Mekanisme Mixing: mixer harus menerapkan gaya geser yang cocok untuk membawa pencampuran lokal dan gerakan konvektif untuk memastikan bahwa sebagian besar bahan melewati daerah ini.



Waktu Pencampuran: Pencampuran harus dilakukan padawaktu yang tepat, karena tingkat pencampuran akan mendekati batas nilai keseimbangannya asimtotik. Oleh karena itu, ada waktu yang optimal pada pencampuran untuk 4

setiap situasi tertentu, harus diketahui bahwa kondisi quilibrium mungkin tidak mewakili pencampuran terbaik jika pemisahan telah terjadi.

II.3 Jenis Alat Mixing Solid Pada umumnya, untuk mencampur bahan-bahan berpartikel padat digunakan mesin pencampur yang lebih ringan dari pada bahan viscos dan memiliki tenaga lebih tingi dari pada alat pencampur bahan cair. Kebutuhan daya alat ini umumnya berukuran sedang. 1. Ribbon Mixer Ribbon mixer terdiri dari silinder horizontal yang di dalamnya dilengkapi dengan ”screw” berputar dan pengaduk pita berbentuk heliks. Pada dasarnya terdiri dari palung berbentuk casing dengan bawah berbentuk setengah lingkaran, dipasang dengan horizontal longitudinal batang yang sudah terpasang lengan. Cara kerja: Dua pita yang bergerak berlawanan dirakit pada sumbu yang sama. Yang satu menggerakkan padatan perlahan kesatu arah, sedangkan yang lain menggerakkannya dengan cepat ke arah lain. Pita-pita bisa kontinyu maupun terputus-putus. Pencampuran dihasilkan oleh turbulensi yang diinduksi oleh pengaduk yang beraksi berlawanan, jadi tidak oleh gerakan lamban padatan sepanjang rongga aduk. Beberapa ribbon mixer beroperasi secara batch yaitu dengan membuat padatan sekaligus dan mengaduknya sampai tercampur rata. Ribbon mixer tipe lain bekerja secara kontinu yaitu bahan padatan diumpankan pada salah satu ujung rongga aduk dan dikeluarkan pada ujung lainnya.

5

Gambar 1. Alat Ribon Mixer

Ribbon mixer adalah pencampur yang efektif untuk tepung-tepungan yang tidak mengalir dengan sendirinya. Beberapa unit batch memiliki kapasitas yang sangat besar sehingga mampu memuat sampai 9000 galon bahan padat. 2. Ribbon Blender Ribbon blender merupakan salah satu alat pencampur yang dapat menghasilkan suatu dispersi yang sejenis atau homogen. Pada alat ini terdapat sumber tenaga yang berfungsi sebagai penggerak dalam proses pengadukannya. Pada alat ini bejana atau wadah tidak bergerak atau berputar. Ribbon blender dibagi menjadi dua jenis yaitu ribbon mixer horizontal dan ribbon mixer rotary. Perbedaan dari kedua alat ini pada perputaran alat pada saat pencampuran, pada mixer rotary sistem pengaduk berputar 360 derajat. Sedangkan mixer horizontal tidak berputar seperti mixer rotary (Anonim,2008). Cara kerja : Pada pencampuran menggunakan ribbon blender hanya pengaduk yang bergerak melingkari wadah atau bejana alat tersebut. Tujuan pengadukan ini agar suatu komponen dapat terdispersi menjadi homogen dan tidak menimbulkan pengendapan. Selain itu tujuan dari alat ini adalah untuk mendapatkan hasil yang elastis dan pengembangan gluten yang diinginkan.

6

Gambar 2. Alat mixer blender Keuntungan dari alat ini ialah mudah dipelihara dan bahan kecil dapat didispersikan tanpa membutuhkan pencampuran terlebih dahulu. 3.

Double Cone Mixer Double cone mixer merupakan alat pencampur yang cocok untuk bahan halus

dan rapuh. Penggunaan energi dalam pencampurannya kecil. Untuk spesifikasi alat ini adalah kapasitas alat ini dari 2 sampai 100.000 liter dan muatannya bekerja secara otomatis. Keuntungan dari double cone mixer ini adalah mudah digunakan untuk pencampuran berbahan halus, higienis dan mudah dibersihkan. Jenis mixer yang digunakan pada Alexanderwerk mixer dinamakan spiral yaitu cocok untuk tepung, makanan kental, membutuhkan viskositas tinggi.

Gambar 3. Double Cone Mixer

Komponen-komponen pada Alexanderwerk mixer : motor berfungsi untuk menghasilkan tenaga penggerak, rotor berfungsi sebagai menghasilkan putaran dan 7

tempat untuk bertumpunya pengaduk, penyangga wadah berfungsi untuk menyangga wadah tempat menyimpan bahan. Selain itu terdapat tombol on/off berfungsi untuk menghidupkan atau mematikan mesin, pengatur kecepatan berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran pengaduk, display kecepatan berfungsi untuk menunjukkan kecepatan yang digunakan oleh pengaduk, lengan pengaduk (Hook) berfungsi untuk mengaduk bahan agar terjadi pencampuran, dan terakhir wadah bahan untuk meletakkan bahan yang akan dicampurkan. 4. Vertical Double Rotary Mixer Vertical Double Rotary Mixer, yaitu alat yang terdiri dari dua kerucut yang berputar pada porosnya. Untuk memperoleh produk dengan kualitas optimum, maka dalam proses mixing harus memperhatikan sifat-sifat fisik dari partikel seperti aerasi, fiability, explosifitas, dan adheren terhadap permukaan (Holdich,2002). Alat ini merupakan alat pencampur sederhana, penggunaan energi dalam pencampurannya kecil dan cocok digunakan untuk mencampur bahan yang halus dan rapuh. Adapun kelebihan dan keuntungan dari alat ini adalah mudah digunakan untuk bahan-bahan halus, higienis dan mudah dibersihkan, prinsip kerjanya seperti KEMUTEC’s dengan multi shear deflector plate untuk perbaikan efesiensi sehingga granula dan bubuk (tepung) bebas mengalir, dan kehilangan produk dapat diminimalkan.

Gambar 4. Alat Vertical Double Rotary Mixer Alat ini cocok digunakan untuk mencampur bahan yang berbentuk biji-bijian atau granula. Pencampuran dengan menggunakan Vertical Double Rotary Mixer pada umumnya adalah bahan padat (solid mixing) yang banyak diaplikasikan di berbagai bidang industri. 8

5. mixer molen. Mixer molen biasa dijumpai pada tempat yang sedang melakukan pembangunan. Biasanya digunakan sebagai alat pengaduk semen untuk bahan dasar bangunan. Prinsip kerja dari alat ini sama seperti mixer yang lain. Pada alat ini berbentuk seperti pisang molen, dimana di dalamnya terdapat pengaduk yang menempel dengan permukaan dari bejana alat tersebut. Cara Kerja : Ketika bahan dimasukan, maka alat akan berputar searah sesuai dengan pengaturan, kemudian bahan tersebut akan teraduk setelah bahan bersentuhan dengan pengaduk yang berada di dalam molen. Hasil dari alat ini tidak menghasilkan produk yang sangat halus. Pada praktikum dijelaskan bentuk dari molen ini, molen ini berbentuk seperti gerobak dengan bejana berbentuk molen yang menempel pada gerobak. Pada saat keadaan diam, lubang bejana menghadap ke posisi atas, kemudian bahan dikeluarkan dengan cara mengarahkan lubang bejana tersebut kearah bawah maka bahan akan tumpah atau keluar ke bawah. Proses mixing ini banyak dijumpai di industri seperti industri pembuatan roti, kue dan lain-lain (Wiranatakusumah, Aman et al, 1992)

Gambar 5. Mixer Molen

Alat ini umumnya digunakan untuk mengaduk bahan padat ataupun yang memiliki viskositas tinggi. Bagian yang ada pada alat ini hampir sama dengan tipe ribbon hanya saja impeller pada alat ini umumnya tidak sampai pada dasar wadah. Sehingga kapasitas sari bahan yang dimasukkan haruslah sesuai sehingga hasil yang 9

didapatkan dapat homogen. Pada seafast alat ini digunakan untuk campuran beras dan jagung. Kapasitas pada alat ini sangat bervariasi. Di seafast sendiri kapasitas alat tersebut adalah 15-20 kg.

II.4 Aplikasi Mixing Solid Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang akan menghasilkan produk komersial industri kimia. Pencampuran bahan pewarna dengan bahan pewarna lainnya atau dengan bahan penolong untuk menghasilkan nuansa warna tertentu atau warna yang cemerlang.Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan padat dengan padat dapat berupa bejana-bejana yang berputar, atau bejanabejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar, ataupun pneumatik. Sedangkan pada bidang farmasi Aplikasinya berupa : 

Pencampuran bubuk dalam proporsi yang bervariasi sebelum granulasi atau tablet



Pencampuran kering dari bahan untuk kompresi langsung di tablet



Pencampuran kering bubuk dalam kapsul dan campuran bubuk



Pencampuran bubuk dalam kosmetik dalam pembuatan bedak wajah, serbuk gigi

II.5 Perhitungan Perancangan Performa dari sebuah mixer dalam industry ditentukan dari waktu operasi yang dibutuhkan, daya yang digunakan, dan property dari produk. keperluan yang diinginkan baik dari alat mixing

maupun sifat produk yang diinginkan sangat

bervariasi dan luas, kadang diinginkan derajat keseragaman yang tinggi, kadang proses mixing yang cepat, kadang kebutuhan daya seminimal mungkin. 1. Indeks pencampuran granular (M) Jika partikel harus dicampur, mulai keluar dari kelompok terpisah dan berakhir dengan komponen terdistribusi secara acak, varians diharapkan (s2) dari komposisi sampel dari komposisi rata-rata sampel dapat dihitung. Pertimbangkan campuran dua komponen yang terdiri dari p sebagian kecil dari komponen P dan q sebagian kecil 10

dari komponen Q. Dalam keadaan tidak dicampur hampir semua sampel kecil yang diambil akan terdiri baik dari murni P atau murni Q. Dari proporsi keseluruhan, jika besar jumlah sampel yang diambil, itu akan diharapkan bahwa p proporsi sampel akan mengandung komponen murni P. itu adalah penyimpangan mereka dari komposisi rata-rata akan menjadi (1 - p), sebagai sampel yang mengandung murni P memiliki komposisi pecahan 1 komponen P. Demikian pula, q proporsi sampel akan berisi murni Q, yaitu, komposisi pecahan 0 dalam hal komponen P dan deviasi (0 - p) dari mean. Menyimpulkan ini dalam hal komposisi pecahan komponen P dan mengingat bahwa p + q = 1. = [

] = p(1-p)

Memperluas ini untuk sampel yang mengandung partikel N , dapat ditunjukkan , menggunakan teori probabilitas , bahwa:

Ini mengasumsikan bahwa semua partikel yang berukuran sama dan bahwa setiap partikel adalah salah P murni atau murni Q. Misalnya , ini mungkin pencampuran partikel sama besar gula dan susu bubuk . Subscript o dan r telah digunakan untuk menunjukkan awal dan nilai-nilai acak s2 , dan pemeriksaan formula so2 dan sr2 menunjukkan bahwa dalam proses pencampuran nilai s2 mengalami penurunan dari p ( 1 - p ) ke 1/N nilai ini . Ia telah mengemukakan bahwa nilai-nilai menengah antara so2 dan SR2 dapat digunakan untuk menunjukkan kemajuan pencampuran( indeks pencampuran) , berdasarkan ini , misalnya :

yang didesain sedemikian rupa sehingga ( M ) pergi dari 0 ke 1 selama proses pencampuran . Langkah ini dapat digunakan untuk campuran partikel dan juga untuk pencampuran pasta berat . (Earle,1966)

11

2.

Laju Pencampuran Telah ditemukan (melalui eksperimen) bahwa untuk pencampuran yang

singkat laju perubahan Is secara langsung proporsional dengan 1-Is atau

Mengatur kembali persamaannya

Mengintegrasi persamaan dengan batas t=0 dengan Is,0 dan t=t dengan Is ∫

Substitusi dengan persamaan

∫

√

⁄√ Persamaan tersebut dapat digunakan untuk menghitung waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan derajat pencampuran yang dibutuhkan, dengan nilai k diketahui dan gaya unblending non aktif. 3.

Konsumsi Daya Dalam proses pencampuran massa yang bersifat plastis dibutuhkan energi

mekanik yang cukup besar. Material harus digerakkan relatif terhadap yang lain, dikombinasikan lalu dipisahkan lagi begitu seterusnya. Secara umum energi yang diperlukan dalam mengaduk bahan padat jauh lebih besar disbanding dengan bahan cairan. Berikut ini disajikan tabel nilai energi spesifik untuk setiap alat.

12

Gambar 6. Daya tiap jenis

mixing

solid

13

BAB III PENUTUP III.1 Kesimpulan 1. Pencampuran Powder (Mixing Solid-Solid) adalah proses di mana dua atau lebih dari dua zat padat bercampur dalam mixer dengan gerakan terus menerus dari partikel-partikel. Terutama, objek operasi pencampuran adalah untuk menghasilkan campuran massal yang bila dibagi ke dalam dosis yang berbeda, setiap unit dosis harus berisi proporsi yang benar dari masingmasing bahan. 2.

pencampuran padat dicapai dengan kombinasi dari satu atau lebih dari mekanisme Pencampuran Konvektif, Pencampuran Shear, Pencampuran difusi.

3. Alat mixing solid diantaranya adalah Ribon, Double cone, vertical double rotary, dan mixer molen. 4. Aplikasi mixing solid umumnya pada industry farmasi namun industry pangan dan non pangan seperti industry kimia juga menggunakan mixing untuk pencampuran bahan baku. 5. Performa dari sebuah mixer dalam industry ditentukan dari waktu operasi yang dibutuhkan, daya yang digunakan, dan property dari produk.

III.2 Saran Diperlukan adanya motivasi dan kreatifitas untuk mengembangkan alat-alat untuk mencampurkan ukuran partikel dengan alat yang lebih efektif dari pada yang sebelumnya serta adanya penggabungan antara alat untuk mixing solid dan alat-alat dalam industry lainnya sehingga lebih kompleks.

14

DAFTAR PUSTAKA

Agrawal, S.S dan Bhatt, Bhawna. 2007. Mixing.New Dehli : Institute of Pharmaceutical Science and Research. Anonim. 2008. Ribbon Mixer.http://www. kemutec ribbon. htm.(14 Mei 2012) Anonim.

2006.

Penerapan

Mixer

di

Industri

(Terhubung

berkala)

http://www.digilib.its.ac.id [14 Mei 2012) Earle, M.D dan Earle, R.L.1966.Unit Operation in Food Processing. New Zealand: Institute of Food Science & Technology (NZIFST). Holdich, R.

2002.

Fundamental of Particle Technology. New York :

Loughborough University. MacCabe, W.,L., Julian C. Smith, danPetterHarriott. 1993. Unit Operation of Chemical Engineering 5thed. McGraw-Hill Book Co. : Singapore. Pangan. Bogor : Depdikbud. Direktorat jendral Pendidikan tinggi PAU IPB. Wiranatakusumah, Aman et al. 1992. Petunjuk Peralatan dan Unit ProsesIindustri

15