AGITASI DAN PENCAMPURAN
I.
Tujuan Percobaan Menjelaskan hubungan antar variable proses dalam pencampuran • Memahami pola sirkulasi pengadukan •
II.
Alat Yang Digunakan Stopwatch • Thermometer • Gelas kimia • Gelas ukur • Pengaduk tioe turbin •
III.
Bahan Yang Digunakan Tepung kanji • Aquades • NaOH 2M • H2SO4 • Indikator PP •
IV.
Dasar Teori Proses Proses pengola pengolahan han zat sangat sangat tergan tergantun tung g pada pada pengadu pengadukan kan dan pencampuran. pencampuran. Kedua istilah istilah tersebut tersebut sering sering dianggap dianggap sama, meskipun kenyataannya satu sama lain berbeda. Pengadukan (agitasi) menunjukkan gerakan yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejan bejana. a. Geraka Gerakan n terseb tersebut ut biasan biasanya ya mempun mempunyai yai pola pola sirkul sirkulasi asi terten tertentu. tu. Pengadukan sendiri dilakukan untuk berbagai tujuan antara lain : Membuat campuran homogen • Melarutkan partikel-partikel padat dalam cairan • Mempertahankan reaksi yang terjadi karena perpindahan momentum • dari pengadukan Pencam Pencampur puran an (mixin (mixing) g) merupak merupakan an perist peristiwa iwa penyeba penyebaran ran bahan-b bahan-baha ahan n seca secara ra acak acak,, baha bahan n yang yang satu satu meny menyeb ebar ar ke bahan bahan yang yang lain lainny nyaa dan sebaliknya. Macam-macam Pengaduk : Berbagai macam pengaduk mempunyai kegunaan berbeda, juga aliran dan pola yang ditimbulkannya, misalnya :
Turbin : Pengaduk turbin mempunyai jangkaun viskositas dari viskositas rendah sampai sedang (1 sampai dengan 5 x 105) centi poise. Bentuk pengauk 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 (103-145) centi poise. Waktu Pengadukan Pencampuran zat cair yang mampu bercampur (miscible) dalam tangki berlangsung sangat cepat dalam turbulen. Impeller dapat menghasilkan kecepatan tinggi dan fluida bercampur dengan baik di sekitar impeller karena adanya aliran turbullen yang kuat. Bila aliran berjalan lambat mengalir ke arah dinding, maka terjadi pergolakan besar yang berubah menjadi kecil, akan terjadi sirkulasi ke arah pusat impeller sehingga terjadi pencampuran. Perhitungan atas dasar cara tersebut menunjukkan penampuran hampir 99% yang dapat dicapai bila tangki mengalami sirkulasi 5 kali. Waktu pencampuran dapat diperkirakan dari korelasi aliran total yang dihasilkan dari beberapa jenis impellar. 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 Da+2Dt) nT 2 T = (Da/Dt) (Dt/H) = konstan = 4,3 Digunakan untuk tangki dan impeller tertentu, atau untuk berbagai sistem yang secara geometri serupa. Waktu pencampuran diperkirakan berbanding terbalik dengan kecepatan pengaduk. Digunakan untuj turbin dengan (Da/Dt) = 1/3 dan (Dt/H) = 1, dan harga HTT adalah 36. Korelasi umum untuk menentukan waktu pencampuran diberikan oleh ”Norwood dan Metzer” adalah : f t = TT (nDa2)2/3q1/6Da1/2 = na(Da/Dt)2(Da/Dt)1/2(q/n2Da)1/6 H1/2Dt3/2 Untuk propeller adalah : f t = TT (nDa2)2/3q1/6 = na(Da/Dt)3/2(Dt/H)1/2(q/n2Da)1/6 H1/2Dt Untuk Da/Dt = 0,07 – 0,18 •
V.
Prosedur Percobaan 1. Menimbang 500gr tepung kanji, melarutkan dalam 2 liter air mendidih 2. Memasukkan +_ 15 liter air ke dalam bejana kemudian disaring 3. Melarutkan kanji dan memindahkannya ke tangki berpengaduk (tangki pencampur) dan menambahkan 5 ml indikator pp 4. Menentukan berat jenis, suhu dan viskositas larutan
5. Menambahkan 30 ml NaOH 2M dan mengatur kecepatan motor bersamaan dengan pengaduk pada 80 rpm
6. Mencatat wakttu bila perubahan warna campuran telah merata 7. Menetralkan campuran dengan menambahkan 30 ml larutan H2SO4 2M bersamaan dengan menjalankan stopwattch, mencatat waktu penetralan. 8. Selanjutnya, menentukan harga berat jenis, viskositas dan temperatur campuran 9. Mengulangi percobaan 1-6 dengan kecepatan pengaduk yang berbeda.
VI.
Data Pengamatan
Tipe Pengaduk Diameter Pengaduk (Da) Diameter Tangki T awal
: Impeller jenis propeller : 20cm ; 0,2m : 35cm ; 0,35m : 70°C
Pada percobaan minggu pertama : Run n Tr (det) H (m) (rps) +NaOH +H2SO4 1 0,85 4,09 1,44 0,235
Ρ (kg/L) 1,012
µ (kg/ms) 0,104
T °C 60
2
1,68
1,20
0,27
0,23
1,006
0,078
55
3
2,5
0,7
0,7
0,23
1,009
0,0608
54
Data pengamatan untuk menentukan densitas : Piknometer kosong = 32,16 gr Piknometer + aquades = 56,35 gr Piknometer + larutan kanji = 56,92 gr Run 1 • Piknometer kosong = 32,16 gr Piknometer + aquades = 56,35 gr Piknometer + sampel = 56,65 gr Run 2 • Piknometer kosong = 32,16 gr Piknometer + aquades = 56,35 gr Piknometer + sampel = 56,61 gr
Run 3 Piknometer kosong Piknometer + aquades Piknometer + sampel •
= 32,16 gr = 56,52 gr = 56,75 gr
Ket 50 mL NaOH 70 mL NaOH 80 mL NaOH
Data pengamatan untuk menentukan viskositas : Diameter bola = 1 cm Jari-jari bola = 0,5 cm Berat bola = 14,96 gr Tinggi Viskometer = 12 cm Sample Larutan kanji Sample saat Run 1 Sample saat Run 2 Sample saat Run 3
VII.
Waktu (s) 1 8 7 5 4
2 7 5 4 3
Perhitungan a. Menghitung Densitas Berat aquades = (56,35 – 32,16) gr = 24,19 gr Volume aquades = volume piknometer = 24,19 gr = 24,19mL 1 gr/mL Berat sampel = (56,92 – 32,16) gr = 24,76 gr BJ larutan kanji = 24,76 gr = 1,023 gr/mL 24,19 mL
Run 1 ● Berat aquades ● Volume aquades ● Berat sampel ● BJ sampel
Run 2 ● Berat aquades ● Volume aquades ● Berat sampel ● BJ sampel
Run 3 ● Berat aquades ● Volume aquades ● Berat sampel ● BJ sampel
= (56,35 – 32,16) gr = 24,19 gr = volume piknometer = 24,19 gr = 24,19mL 1 gr/mL = (56,65 – 32,16) gr = 24,49 gr = 24,49 gr = 1,012 gr/mL 24,19 mL
= (56,35 – 32,16) gr = 24,19 gr = volume piknometer = 24,19 gr = 24,19mL 1 gr/mL = (56,51 – 32,16) gr = 24,35 gr = 24,35 gr = 1,006 gr/mL 24,19 mL
= (56,52 – 32,07) gr = 24,45 gr = volume piknometer = 24,45 gr = 24,45mL 1 gr/mL = (56,75 – 32,07) gr = 24,68 gr = 24,68 gr = 1,009 gr/mL
24,45 mL b. Menghitung Viskositas Volume larutan kanji = Berat bola = 14,96 gr = 14,62 mL Bj larutan kanji 1,023 gr/mL Massa larutan kanji = volume larutan kanji x BJ larutan kanji Mo = 14,62 mL x 1,023 gr/mL = 14,95 gr V = s(h) = 12 cm = 0,8 cm/s = 0,008 m/s t 15 s µ = g( m-mo) = 9,8 m/s 2 ( 14,96 – 14,95) gr 6πrV 6 (3,14) (0,005m) (0,008m/s) = 130,19 gr/ms = 0,13019 kg/ms = 0,13019 Pa.s
Run 1 Volume larutan kanji =
Berat bola = 14,96 gr = 14,78 mL Bj larutan kanji 1,012 gr/mL Massa larutan kanji = volume larutan kanji x BJ larutan kanji Mo = 14,78 mL x 1,012 gr/mL = 14,95 gr V = s(h) = 12 cm = 1 cm/s = 0,01 m/s t 12 s µ = g( m-mo) = 9,8 m/s 2 ( 14,96 – 14,95) gr 6πrV 6 (3,14) (0,005m) (0,01m/s) = 104 gr/ms = 0,104 kg/ms = 0,104 Pa.s Run 2 Volume larutan kanji =
Berat bola = 14,96 gr = 14,87 mL Bj larutan kanji 1,006 gr/mL Massa larutan kanji = volume larutan kanji x BJ larutan kanji Mo = 14,87 mL x 1,006 gr/mL = 14,95 gr
V = s(h) = 12 cm = 1,33 cm/s = 0,0133 m/s t 9s µ = g( m-mo) = 9,8 m/s 2 ( 14,96-14,95 ) gr 6πrV 6 (3,14) (0,005m) (0,0133m/s) = 78 gr/ms = 0,078 kg/ms = 0,078 Pa.s
Run 3 Volume larutan kanji =
Berat bola = 14,96 gr = 14,82 mL Bj larutan kanji 1,009 gr/mL Massa larutan kanji = volume larutan kanji x BJ larutan kanji Mo = 14,82 mL x 1,009 gr/mL = 14,95 gr V = s(h) = 12 cm = 1,71 cm/s = 0,0171 m/s t 7s µ = g( m-mo) = 9,8 m/s 2 ( 14,96 – 14,95) gr 6πrV 6 (3,14) (0,005m) (0,0171m/s) = 60,8 gr/ms = 0,0608 kg/ms = 0,0608 Pa.s c. Menghitung waktu pencampuran (Norwood dan Metzer) :
ft= ntT DaDt2DtH12gn2 Da16 Run 1 ft=0,851sx 5,53 s x 0,20,3520,350,235129,81ms20,851s2 0,2 m16=3,774
Run 2 ft=1,683 1sx 1,47 s x 0,20,3520,350,23129,81ms21,683 1s2 0,2 m16=1,582 Run 3 ft=2,5 1sx 1,4 s x 0,20,3520,350,23129,81ms22,5 1s2 0,2 m16=1,927
ft
Run
3,774
1
1,582
2
1.927
3
VIII. Analisa Percobaan Percobaan kali ini adalah pengadukan (agitation) dan pencampuran (mixing). Dimana, sebenarnya antara pengadukan dan pencampuran itu sendiri berbeda, dimana pengadukan menunjukkan gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan dalam bejana yang gerakan tersebut biasanya mempunyai pola sirkulasi. Sedangkan pencampuran sendiri ialah peristiwa menyebarnya bahan-bahab secara acak, dimana bahan yang satu menyebar ke dalam bahan yang lain dan begitupun sebaliknya, sedangkan bahan-bahan yang belum terpisah dalam dua fase atau lebih. Dalam proses agitation tentulah memerlukan pengaduk (agitator) yang terdapat beberapa jenis, jenis-jenisnya yaitu seperti impeller yang terbagi lagi menjadi dua jenis yaitu impeller aliran aksial atau impeller pengaduk yang membangkitkan arus sejajar dengan sumbu poros impeller juga. Impeller aliran radial atau impeller pengaduk yang membangkitkan arus pada arah tangensial atau radial. Akan tetapi, dalam percobaan ini kami menggunakan agitator jenis propeller berdaun tiga karena arus yang meninggalkan propeller mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana. Kolom zat cair yang berputar dengan turbulen tersebut membawa ikut serta zat cair yang ada dan dengan daun-daun propeller tersebut merupakan larutan yang dicampurkan dengan zat cair. Propeller yang berputar tersebut membuat pola aliran heliks di dalam zat cair tersebut, satu putaran penuh propeller akan memindahkan zat cair secara longitudinal pada jarak tertentu yang bergantung dari sudut kemiringan daun propeller. IX.
Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa : Agitasi merupakan suatu poses pencampuran atau pengadukan antara • kedua zat yang bertujuan untuk :
- Membuat campuran homogen - Melarutkan partikel-partikel padat dalam cairan - Mempertahankan reaksi yang terjadi karena perpindahan momentum dari pengadukan ● Pengadukan (agitasi) menunjukkan gerakan yang terinduksi dengan cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana ● ρ run 1 < ρ run 2 >ρ run 3
X.
Daftar Pustaka Hajar, Ibnu, 2011 ”Petunjuk Praktikum Satuan Operasi-1”. POLSRI. Palembang
AGITASI DAN PENCAMPURAN 1-2
DISUSUN OLEH : KELOMPOK 3 NAMA ANGGOTA :
•
QURNIA ALMUSYADDAH
NIM : 0610 3040 0353
•
RANGGA INDRA DENA
NIM : 0610 3040 0354
•
SAFITRIANI
NIM : 0610 3040 0355
•
SAMPUSPITA SARI
NIM : 0610 3040 0356
•
TIAH KUWURI
NIM : 0610 3040 0357
•
WULANDARI
NIM : 0610 3040 0353
•
YOLANDA DESRIANI
NIM : 0610 3040 0353
KELAS DOSEN PEMBIMBING NIP
: 3 KB : Ir. Mustain, MT : 196106181989031004
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2011
