Download
1 / 17
E N D
Teknologi Pencampuran Kuliah ke-1
Buku Teks: • Mixing in the Process Industries, Harnby dkk, 1992. • Hand Book of Industrial Mixing, Edward Paul dkk. • Fluid Mixing Technology, Oldshue dkk.
Materi: • Konsep dasar pencampuran dan pengadukan (bab 1) • Alat pencampur cairan (bab 7) • Pencampuran cairan dalam tangki berpengaduk (bab 8) • Pencampuran serbuk (bab 3) • Pencampuran dalam unggun terfluidisasi (bab 4) • Dispersi dan pencampuran gas-cair (bab 15) • Suspensi partikel padat (bab 16) • Pencampur sebagai reaktor (bab 17)
Pengenalan Kepada Masalah Masalah dalam Pencampuran • Operasi pencampuran secara luas digunakan dalam industri yang bergerak dalam bidang proses yang melibatkan perubahan fisika dan kimia. • Meskipun banyak pengetahuan kita tentang pencampuran yang telah dikembangkan dari industri kimia, banyak sektor lain yang menggunakan operasi pencampuran dalam skala besar sehingga pencampuran merupakan gambaran pusat dari banyak proses dalam makanan, kefarmasian, kertas, plastik, keramik dan industri karet.
Masih sedikit ilmuwan dan insinyur memiliki pengetahuan yang cukup dalam proses pencampuran. • Kebanyakan lulusan teknik kimia kurang ahli dalam perancangan peralatan untuk industri pencampuran, karena kesulitan dalam pemilihan tipe pencampur yang digunakan. • Belum ada solusi yang tepat untuk menyelesaikan masalah dalam pencampuran ini, contohnya seperti alat penukar panas jenis pipa dan selongsong.
Masalah terakhir adalah instrumentasi. • Secara umum sangat sedikit instrumentasi dalam pencampuran. • Kesalahan pencampuran dapat menyebabkan kualitas produk yang buruk, karena sering kali tidak menguji keseluruhan dari rancangan pencampuran. • Hal ini dapat diatasi dengan merancang alat pencampur yang sesuai dalam kondisi dan kualitas produk yang akan dihasilkan tersebut. • Dalam hal biaya operasi dapat digunakan secara menyeluruh.
Filosofi dan Identifikasi Masalah • Dalam prakteknya operasi pencampuran memiliki jangkauan yang luas. • Sebagai contoh, ketika suatu proses dilakukan dalam bejana pengaduk secara mekanis, pengaduk memiliki peran yang sangat penting. • Dalam proses kristalisasi, hal yang harus diperhatikan adalah memastikan level yang benar, perpindahan panas disesuaikan dengan pengendalian temperatur suspensi kristal. • Contoh pencampuran dan reologi dalam proses peragian adalah homogenisasi, perpindahan oksigen, pendinginan permukaan, dispersi udara dan energi yang hilang terjadi dengan baik dalam stabilitas biologi.
Hal ini sangat penting ketika sarjana proses dihadapkan pada situasi seperti ini, karena semua aspek yang berkaitan dengan masalah agitasi dan pencampuran sangat diperhitungkan. • Aspek biaya merupakan aspek yang penting disamping masalah pencampuran itu sendiri. Aturan scale-up sering berbahaya karena tidak diterapkan secara jelas dan tanpa melalui proses yang telah disebut sebelumnya.
Pencampuran Cairan 1 fase • Dalam kebanyakan operasi pencampuran, penting untuk mencampur secara bersama cairan yang mampu campur, misalnya pencampuran produk petroleum. • Pencampuran ini mudah selama melibatkan reaksi kimia atau perpindahan massa antarfase. • Penting untuk menurunkan tingkatan ketidakhomogenan, misalnya perbedaan konsentrasi dalam level. • Banyak operasi pencampuran yang sulit untuk dicapai ketika cairan-cairan tersebut memiliki perbedaan viskositas atau densitas. • Juga, masalah-masalah dapat muncul jika salah satu cairan hanya membentuk campuran akhir dengan volume fraksi yang kecil.
Pencampuran Padatan-Cairan • Dalam operasi-operasi seperti kristalisasi atau reaksi cairan dengan katalis padatan penting untuk membedakan partikel padatan dalam cairan berviskositas yang relatif rendah. • Hal ini dapat dicapai dalam bejana berpengaduk mekanik dimana pencampur digunakan untuk mencegah terjadinya sedimentasi padatan dan untuk menciptakan kondisi yang bagus untuk perpindahan massa atau reaksi kimia dari cairan-padatan. • Jika pengadukan dihentikan maka padatan akan naik menuju permukaan, tergantung kepada densitas relatif dari fase padat dan cair.
Sebaliknya memungkinkan untuk mendispersikan partikel yang bagus menjadi cairan dengan viskositas tinggi. • Sebagai contoh, operasi penggabungan karbon hitam menjadi karet. • Produk yang dihasilkan dari emulsifikasi dalam pencampuran cair-cair, cenderung stabil, memiliki viskositas yang tinggi dan memperlihatkan struktur yang kompleks. • Proses yang demikian sering melibatkan fenomena permukaan dan kontak fisik saja, berbeda dengan perpindahan massa dan reaksi kimia yang telah dijelaskan dalam paragraf sebelumnya.
Pencampuran Gas-Cairan • Beberapa operasi dalam industri yang umum, seperti oksidasi, hidrogenasi, dan fermentasi biologis, melibatkan pengontakan antara gas dan cairan. • Belakangan yang sering dijumpai adalah reologi yang kompleks. • Tujuan dari kebanyakan proses ini adalah untuk mengaduk campuran gas-cairan dan meningkatkan dispersi gelembung gas dalam fase cairan yang konstan. Kemudian perpindahan massa melewati permukaan gas-cairan yang telah dibuat.
Dalam beberapa kejadian, reaksi kimia juga melibatkan perpindahan massa dalam fase cairan. • Dispersi gas ini mirip kepada proses kristalisasi yang telah dijelaskan dalam pengontakan padat-cair, istilah “pencampuran” menyamarkan proses perpindahan massa. • Lebih jauh lagi, semua campuran menjadi tidak stabil dan akan memisah jika pengadukan dihentikan. • Dalam beberapa kejadian, gas dan cairan dicampur untuk membuat campuran yang lebih stabil. • Pengontakan ini alami secara fisik dan menghasilkan produk yang akan sering dikenali berkarakteristik aliran non-Newton.
Pencampuran Cairan-cairan yang Tidak Dapat Bercampur • Ketika dua cairan yang tidak dapat bercampur (minyak dan air) karena memiliki viskositas yang rendah, diaduk dalam sistem pencampuran akan membentuk dispersi cairan dalam fase cairan yang konstan. • Kondisi ini sering terjadi dalam unit ekstraksi pelarut yang memiliki permukaan yang tinggi di antara dua fasa cairan yang tidak saling melarut dan diperlukan untuk mencapai perpindahan massa antarfase. • Pencampuran yang seperti itu digunakan untuk menciptakan kondisi yang baik untuk perpindahan massa dan jika pengadukan dihentikan kedua fase akan memisah menuju area penurunan antarfase yang baik. • Kemudian, istilah “pencampuran” akan terlihat sebagai pertimbangan dalam perpindahan massa.
Contoh proses pencampuran dalam industri yang meliputi cairan yang tidak saling larut adalah emulsifikasi. • Hal ini sering dijumpai dalam industri makanan dan farmasi ketika sejumlah cairan yang sangat kecil diubah menjadi fase cairan yang kedua. • Dalam kasus ini campuran yang dihasilkan stabil dan akan memisah hanya dalam periode waktu yang lama. • Lebih jauh lagi, emulsi yang stabil biasanya akan relatif lengket dan akan sering dikenal berkarakteristik reologi non-Newton.
Sistem dengan 2 fase ini adalah yang paling kompleks dari 3 dimana minyak dapat terdispersi dalam fase cair. • Pembalikan fase yang seperti itu dan kestabilan adalah pertimbangan-pertimbangan tambahan.
Pengontakan Tiga Fase • Dalam beberapa operasi, misalnya hidrogenasi, pengapungan buih, dan kristalisasi epavoratif, diperlukan pengontakan diantara 3 fase.
