Upload
nurruhulfa
View
8
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
aaa
Citation preview
Siti Rahma Yanti | Chemical Engineering | 2013
Kamis, 30 Oktober 2014
Agitasi dan Pencampuran
LAPORAN TETAP SATUAN OPERASI
AGITASI DAN PENCAMPURAN
Oleh
KELOMPOK 2:
HAFIFA MARZA ( 061330400317 )
LIAN ELVANI ( 061330400320 )
MIRANDA ARISTY ( 061330400323 )
NINI NADILA ( 061330400326 )
OPTIMISMA SITUNGKIR ( 061330400330 )
SITI RAHMA YANTI ( 061330400333 )
VIRTA PUSPITA SARI ( 061330400336 )
KELAS : 3KB
Instruktur : Ir. NYAYU ZUBAIDAH, M.T.
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIAYA
TAHUN AKADEMIK 2013/2014
AGITASI DAN PENCAMPURAN
I. Tujuan
Menjelaskan hubungan antar variable proses dalam pencampuran
Memahami pola sirkulasi pengadukan
II. Bahan dan Alat
Alat yang digunakan:
Stopwatch : 1 buah
Viscometer : 1 buah
Piknometer : 1 buah
Thermometer : 2 buah
Pemanas : 2 buah
Gelas Kimia 1000 ml, 250 ml : masing – masing 1 buah
Gelas ukur 50 ml : 1 buah
Seperangkat Alat Pengaduk Tipe Turbin : 1 perangkat
Bahan yang digunakan:
Tepung kanji : 100 gr
Aquadest : 17 liter
NaOH 2M : 100 ml
H2SO4 2M : 5 ml
Indicator pp : 100 ml
III. Dasar Teori
Pengadukan (agitation) adalah pemberian gerakan tertentu sehingga menimbulkan reduksi
gerakan pada bahan, biasanya terjadi pada suatu tempat seperti bejana. Gerakan hasil reduksi
tersebut mempunyai pola sirkulasi. Akibat yang ditimbulkan dari operasi pengadukan adalah
terjadinya pencampuran (mixing) dari satu atau lebih komponen yang teraduk. Ada beberapa
tujuan yang ingin diperoleh dari komponen yang dicampurkan, yaitu membuat suspensi,
blending, dispersi dan mendorong terjadinya transfer panas dari bahan ke dinding tangki.
Pada industri kimia seperti proses katalitik dari hidrogenasi, pengadukan mempunyai
beberapa tujuan sekaligus. Pada bejana hidrogenasi gas hidrogen disebarkan melewati fasa cair
dimana partikel padat dari katalis tersuspensi. Pengadukan juga dimaksudkan untuk
menyebarkan panas dari reaksi yang dipindahkan melalui cooling coil dan jaket. Contoh lain
pemakaian operasi pengadukan dalam industi adalah pencampuran pulp dalam air untuk
memperoleh “larutan” pulp. Larutan pulp yang sudah cukup homogen disebarkan ke mesin
pembuat kertas menjadi lembaran kertas setelah proses filtrasi vakum dan dikeringkan.
Proses pengolahan zat sangat tergantung pada pengadukan dan pencampuran. Kedua
istilah tersebut sering dianggap sama, meskipun kenyataannya satu sama lain berbeda.
Pencampuran (mixing) merupakan peristiwa perubahan bahan-bahan secara acak bahan yang
satu menyebar kebahan yang lain dan sebaliknya. Pengadukan (agitasi) menunjukkan gerakan
yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan didalam bejana. Gerakan tersebut
biasanya mempunyai pola sirkulasi tertentu. Pengadukan sendiri dilakukan untuk berbagai
tujuan, antara lain :
Membuat campuran homogen
Melarutkan partikel-pertikel padat dalam cairan
Mempertahankan reaksi yang terjadi karena perpindahan momentum dari pengadukan
Bagian-Bagian Alat Pencampur antara lain :
Tangki/vessel , merupakan wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan bagian bawah
melengkung/dome atau datar
Penyekat/buffle, Berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna untuk menghindari
vortex dan digunakan untuk mempoloakan aliran menjadi turbulen. Jumlah baffle biasanya 3, 4
atau 6 buah dengan ukuran 1/12 diameter tangki.
Pengaduk/impeller, digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impellerberagam
disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan.
Fungsi system agitasi:
Agar pencampuran merata.
Meningkatkan laju perpindahan massa menembus film pembatas cairan dan gelembung udara.
Memberikan kondisi “shear” yang dibutuhkan untuk memecah gelembung udara.
Macam-macam Pengaduk :
Berbagai macam pengaduk mempunyai kegunaan berbeda, juga aliran dan pola yang ditimbulkannya,
misalnya :
Turbin
Pengaduk turbin mempunyai jangkauan viskositas dari viskositas rendah sampai sedang (1 sampai dengan
5 x 105 Centi Poise). Bentuk pengaduk turbin biasanya berdaun banyak, putaran dengan kecepatan tinggi,
bentuk daun lurus, melengkung dan tidak bersudut. Pola aliran yang ditimbulkan berbentuk radial.
Jangkar :
Bentuk ini menimbulkan pola aliran tangensial dengan jumlah putaran rendah, daerah operasi dekat
dengan dinding tangki, efektif untuk larutan dengan viskositas tinggi (103-105) Centi Poise.
Waktu Pencampuran
Pencampuran zat cair yang mampu bercampur (miscible) dalam tangki berlangsung sangat cepat
dalam turbulen. Impeller dapat menghasilkan kecepatan tinggi dan fluida bercampur dengan baik
disekitar impeller karena adanya aliran turbulen yang kuat. Bila aliran berjalan lambat mengalir kearah
dinding, maka terjadi pergolakan besar yang berubah menjadi kecil, akan terjadi sirkulasi kearah pusat
impeller sehingga terjadi pencampuran. Perhitungan atas dasar cara tersebut menunjukkan pencampuran
hamper 99% yang dapat dicapai bila tangki mengalami sirkulasi 5 kali. Waktu pencampuran dapat
diperkirakan dari korelasi aliran total yang dihasilkan dari beberapa jenis impeller. Untuk turbin berdaun
enam standar, waktu pencampuran adalah :
q = 0,92 n Da3 (Dt/da)
Tt = 5 v / Σ = 5(n2H/4) (1/0,92 n Da2 Dt)
nTt = (Da/Dt)2 (Dt/H) = konstan = 4,3
Digunakan untuk tangki dan impeller tertentu, atau untuk berbagai system yang secara geometri serupa.
Waktu pencampuran diperkirakan berbanding terbalik dengan kecepatan pengaduk. Digunakan untuk
turbin dengan (Da/Dt) = 1/3 dan (Dt/H) = 1, dan HTt = 36
Korelasi umum untuk menentukan waktu pencampuran diberikan oleh “Norwood dan Metzer” adalah :
ft = TT (nDa2)2/3 q3/6 Da1/2 = na (Da/Dt)2 (Da/Dt)1/2 (q/n2Da)1/6
H1/2 Dt3/2
Untuk propeller adalah :
ft = TT (nDa2)2/3 q1/6 = na (Da/Dt)3/2 (Da/Dt)1/2 (q/n2Da)1/6
H1/2 Dt
Untuk Da/Dt = 0,07 – 0,18
3.1 Tangki Pencampuran (Mixing)
Alat pencampur fasa padat ke fasa cair jenis ini diperuntukkan untuk memperoleh
campuran dengan viskositas rendah, biasanya berupa tangki pencampur beserta
perlengkapannya. Dimensi tangki/vessels, jenis pengaduk/impeller, kecepatan putar pengaduk,
jenis pengaduk, jumlah penyekat/buffle, letak impeller beserta dimensinya bergantung dari
kapasitas dan jenis dari bahan yang dicampurkan.
3.2. Bagian-Bagian Alat Pencampur
Bagian –Bagian dari unit alat pencampur ini terdiri dari:
Tangki/vessel , merupakan wadah untuk pencampuran berbentuk silinder dengan bagian
bawah melengkung/dome atau datar
Penyekat/buffle, Berbentuk batang yang diletakkan dipinggir tangki berguna untuk
menghindari vortex dan digunakan untuk mempoloakan aliran menjadi turbulen. Jumlah baffle
biasanya 3, 4 atau 6 buah dengan ukuran 1/12 diameter tangki.
Pengaduk/impeller, digunakan untuk mengaduk campuran, jenis dari impellerberagam
disesuaikan pada sifat dari zat yang akan dicampurkan. Jenis-jenis impeller yang umumnya
digunakan adalah : Tree-blades/ marine impeller digunakan untuk pencampuran dengan bahn
dengan viscositas rendah dengan putaran yang tinggi, Turbine with flat vertical blades impeller
digunakan untuk cairan kental dengan viscositas tinggi, horizontal plate impeller digunakan
untuk zat berserat dengan sedikit terjadinya pemotongan, Turbine with blades are inclined
impeller paling cocok digunakan untuk tangki yang dilengkapi jaket pemanas, curve bade
Turbines impeller efektif untuk bahan berserat tanpa pemotongan dengan viskositas rendah, flate
plate impeller digunakan untuk pencampuran emulsi, cage beaters impart impeller cocok
digunakan untuk pemotongan dan penyobekan, anchore paddle impeller digunakan campuran
dengan viscositas sangat tinggi berupa pasta.
2.3. Ukuran dan letak ( impeller)
Ukuran impeller biasanya berkisar antara 0,3-0,6 kali diameter tangki sedangkan letak
impeller tergantung pada dimensi vessel viscositas campuran yang diaduk.
IV. Prosedur Percobaan
1. Menimbang 500 gr tepung kanji, lalu melarutkannya dalam 2 liter air.
2. Memasukkan 15 liter air ke dalam bejana kemudian disarig.
3. Larutan kanji dipindahkan ke tangki berpengaduk (tangki pencampuran) dan menambahkan 5
ml indicator pp.
4. Menentukan berat jenis, suhu, dan viscositas larutan.
5. Menambahkan 30 ml NaOH 2M dan mengatur kecepatan motor bersamaan dengan pengaduk 80
rpm.
6. Mencatat waktu bila perubahan warna campuran telah merata.
7. Menetralkan campuran dengan menambahkan 30 ml larutan H2SO4 2M bersamaan dengan
menjalankan stopwatch, mencatat waktu penetralan.
8. Menentukan harga berat jenis, viscositas, dan temperature campuran.
9. Mengulangi percobaan 1-6 dengan kecepatan pengaduk pada 100 rpm, 120 rpm, 140 rpm dan
160 rpm.
Gambar 1. (Dimensi sebuah Tangki Berpengaduk)
Gambar 2. (Posisi Center dari sebuah Pengaduk yang menghasilkan Vortex
Gambar 3. (Pemasangan Baffle diharapkan mampu meningkatkan kualitas pencampuran)
Gambar 4. Pengaduk jenis Baling-baling (a),Daun Dipertajam (b),Baling-baling kapal (c)
Gambar 5. Pengaduk Jenis Dayung (Paddle) berdaun dua
Gambar 6. Pengaduk Turbin pada bagian variasi.
Gambar 7. Pengaduk Jenis (a), (b) & (c) Hellical-Ribbon, (d) Semi-Spiral
Gambar 8. Pengaduk Turbin Baling-baling.
Gambar 9. Pola aliran yang dihasilkan oleh jenis-jenis pengaduk yang berbeda, (a) Impeller,
(b) Propeller, (c) Paddle dan (d) Helical ribbon
V. Gambar Alat (Terlampir)
VI. Data Pengamatan
Sampel
Kecepatan
(rpm)
Viskositas
(Pa.S)
Densitas
(gr/ml) Ft
Waktu Perubahan
(s)
Suhu
(oC)
NaOH H2SO4
1
80
0,13019 1,0135 46,85 25 6
312 0,1040 1,0119 46,80 20 4
3 0,0608 0,974 46,79 18 8
VII. PERHITUNGAN
Penentuan Berat Jenis
Dik : m Piknometer kosong = 31,05 gr
m Piknometer + air = 55,47 gr
m Piknometer + larutan = 54,84 gr
Berat air = ( Piknometer + air ) – ( Piknometer kosong )
= ( 55,47 – 31,05 ) gr
= 24,42 gr
Vair = = = 24,42 ml
Vair= Vpiknometer
Sampel 1
Piknometer + sampel 1 = 55,80 gr
m sampel = ( Piknometer + sampel ) – ( Piknometer kosong )
= (55,80 – 31,05)
= 24,75 gr
Berat jenis = = = 1,015 gr/ml
Sampel 2
Piknometer + sampel 2 = 55,76 gr
m sampel = ( Piknometer + sampel ) – ( Piknometer kosong )
= (55,76 – 31,05)
= 24,71 gr
Berat jenis = = = 1,0219 gr/ml
Sampel 3
Piknometer + sampel 3 = 54,84 gr
m sampel = ( Piknometer + sampel ) – ( Piknometer kosong )
= (54,84 – 31,05)
= 23,79 gr
Berat jenis = = = 0,974 gr/ml
Penentuan viskositas
Diketahui : - diameter bola = 1 cm
- jari – jari bola = 0,5 cm
- berat bola = 14,96 gr
- tinggi viscometer = 12 cm
Sampel 1
Volume larutan kanji =
=
= 14,76 ml
Massa Larutan Kanji = volume x berat jenis
= 14,76 ml x 1,0135 gr/ml
= 14,95 gr
Kecepatan = = = 0,8 cm/s = 0,008 m/s
= = 130,19 gr/ms = 0,13019 kg/ms = 0,13019 Pa.S
Sampel 2
Volume larutan kanji =
=
= 14,78 ml
Massa Larutan Kanji = volume x berat jenis
= 14,78 ml x 1,0119 gr/ml
= 14,95 gr
Kecepatan = = = 1 cm/s = 0,01 m/s
= = 104 gr/ms = 0,104 kg/ms = 0,104 Pa.S
Sampel 3
Volume larutan kanji =
=
= 15,35 ml
Massa Larutan Kanji = volume x berat jenis
= 15,35 ml x 0,974 gr/ml
= 14,95 gr
Kecepatan = = = 1,71 cm/s = 0,0171 m/s
= = 60,8 gr/ms = 0,0608 kg/ms = 0,0608 Pa.S
Penentu Waktu Pencampuran
ft = ntT
Sampel 1
ft = 1,83 s-1 x 34,27 s
ft = 62,71 x 0,25 x 2,23 x 1,34
ft = 46,85
Sampel 2
ft = 1,83 s-1 x 34,24 s
ft = 62,65 x 0,25 x 2,23 x 1,34
ft = 46,80
Sampel 3
ft = 1,83 s-1 x 34,27 s
ft = 62,64 x 0,25 x 2,23 x 1,34
ft = 46,79
VII. ANALISA PERCOBAAN
Percobaan kali ini mengenai Agitasi dan Pencampuran dimana agitasi merupakan suatu
gejala yang menunjukan gerakan yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan yang ada
didalam benjana. Sedangkan pencampuran (mixing) merupakan peristiwa penyebaran bahan-
bahan secara acak namun belum tentu campuran akan homogen. Pada proses ini dibutuhkan alat
pengaduk untuk cairan-padatan yang disebut agitator. Pada percobaan ini agitator yang
digunakan yaitu agitator jangkar karena sesuai dengan tipe campuran yang diinginkan. Agitator
jangkar diopeasikan dengan kecepatan rendah dan beroperasi dekat dengan dinding tangki.
Operasi pertama dilakukan dengan kecepatan 80 rpm pada penambahan 30 ml NaOH
dengan konsentrasi 2 M maka waktu yang dibutuhkan untuk pencampurannya yaitu 25 detik
yang berubah menjadi warna merah jambu. Namun pada saat penambahan 30 ml H2SO4 2 M
dengan kecepatan sama yakni 80 rpm membutuhkan waktu pencampuran 6 detik dengan warna
larutan putih kembali. Penambahan H2SO4 ini bertujuan untuk penetralan karena campuran
seelumnya bersifat basa kuat.
Operasi kedua dilakukan dengan kecepatan masih 80 rpm dan penambahan 30 ml NaOH
2 M sehingga waktu yang dibutuhkan untuk pencampuran yaitu selama 20 detik sedangkan pada
penambahan 30 ml H2SO4 2M waktu yang dibutuhkan yaitu 4 detik dengan kecepatan 80 rpm.
Serta pada operasi terakhir didapat bahwa penambahan 30 ml NaOH 2 M membutuhkan waktu
untuk pencampuran yaitu selama 18 detik sedangkan pada penambahan 30 ml H2SO4 2M waktu
yang dibutuhkan yaitu 8 detik dilakukan dengan kecepatan 80 rpm. Semua perubahan warna
campuran sama seperti operasi pertama yaitu dari putih menjadi merah jambu dan dari merah
jambu menjadi putih lagi.
IX. KESIMPULAN
Dari percobaan yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa :
Agitasi adalah pemberian gerakan tertentu sehingga menimbulkan reduksi gerakan pada bahan-
bahan yang biasanya terjadi pada suatu bejana.
Pencampuran atau mixing merupakan peristiwa penyebaran bahan-bahan secara acak, bahan
yang satu menyebar ke bahan yang lain dan sebaliknya.
Pengaduk yang digunakan pada percobaan kali ini adalah jangkar, yaitu yang menimbulkan pola
aliran tangensial dengan jumlah putaran rendah.
Penambahan H2SO4 dengan konsentrasi dan jumlah yang sama dengan NaOH membuat
viskositas dan densitas menurun karena adanya proses penetralan antara kedua zat tersebut.
Waktu perubahan warna saat ditambahkan larutan NaOH yaitu 25s, 20s, 18s dan pada saat
penambahan larutan H2SO4 yaitu 6s, 4s, dan 8s.
DAFTAR PUSTAKA
2011. Jobsheet Petunjuk Pratikum Satuan Operasi. Jurusan teknik kimia. Politeknik
Negeri Sriwijaya. Palembang