BAB III
PENCAMPURAN (Ultrasonic Homogenizer)
Pendahuluan Pencampuran merupakan suatu proses yang penting untuk mencampurkan beberapa macam macam bentuk bentuk konstit konstituen uen bahan. bahan. Baik Baik itu berber berberntu ntuk k cair, cair, padat, padat, maupun maupun gas. Proses Proses pencampuran dimaksudkan untuk membuat suatu bentuk keseragaman dari beberapa konstituan baik likuid-solid (pasta), atau solid-solid dan kadang-kadang likuid-gas. Berbagai proses pencampuran harus dilakukan di dalam industri pangan seperti pencampuran susu dengan coklat, tepung dengan gula atau CO 2 dengan air (Wirakartakusumah, ( Wirakartakusumah, !!2). "mulsi#ikasi adalah proses pembentukan suatu campuran yang berasal dari dua #ase yang yang berbed berbeda. a. $mumny $mumnyaa ditamb ditambahk ahkan an kompon komponen en ketiga ketiga yang yang berupa berupa emulsi# emulsi#ier ier untuk untuk mempertahankan stabilitas emulsi. %da dua bentuk &enis emulsi bahan pangan yaitu emulsi air air dalam dalam miny minyak ak,, atau atau lemak lemak dan dan lemak lemak dala dalam m air. air. "mul "mulsi# si#ie ierr beke beker&a r&a deng dengan an cara cara menuru menurunka nkan n tegang tegangan an permuka permukaan an dianta diantara ra dua #ase, #ase, dengan dengan demiki demikian an mendisp mendispersi ersikan kan aglomerat yang kemungkinan terbentuk hingga menimbulkan e#ek homogenisasi yang lebih baik. 'tabilitas emulsi penting pada sebagian besar bahan pangan terbentuk emulsi maupun yang
berasal
dari
emulsi
seperti
susu,
es
krim,
cream,
puding,
dan
sosis
(Wirakartakusumah, !!2). Tuuan !encam!uran
a. enghasilkan enghasilkan campuran campuran bahan bahan dengan dengan kompos komposisi isi tertentu tertentu dan dan homogen. homogen. b. empertahankan kondisi campuran selama proses kimia dan #isika agar tetap homo homoge gen, n, mempu mempuny nyai ai luas luas perm permuk ukaan aan kont kontak ak anta antarr komp kompon onen en yang yang besar besar,, menghilangkan perbedaan konsentrasi dan perbedaan suu, mempertukarkan panas, mengeluarkan secara merata gas-gas dan uap-uap yang timbul c. engha enghasil silkan kan bahan bahan setengah setengah &adi agar mudah mudah diolah diolah pada proses proses selan&utn selan&utnya ya atau menghasilkan produk akhir yang baik. era&at pencampuran adalah ukuran tercampurnya dengan merata bahan-bahan yang ada dalam suatu campuran pada saat pembentukan campuran yang homogen.
*aktor-#aktor yang mempengaruhi pencampuran era&at pencampuran dipengaruhi oleh banyak #aktor antara lain + a. %liran %liran yang turbulen dan la&u alir bahan yang tinggi basanya menguntungkan proses pencampuran. 'ebalikanya aliran yang laminer dapat menggagalkan pencampuran b. $kuran Partikel 'emakin luas permukaan kontak bahan-bahan yang harus dicampur, yang berarti semakin kecil partikel dan semakin mudah gerakannya didalam campuran, maka proses pencampuran akan semakin baik. Perbedaan ukuran yang besar dalam proses pencampuran akan menyulitkan dalam terciptanya dera&at pencampuran yang tinggi. c. elarutan 'emakin besar kelarutan bahan-bahan yang akan dicampur pada pencampuran, maka akan semakin baik pencampurannya. Pada saat pelarutan ter&adi, ter&adi pula perstia di#usi la&u di#usi dipercepat oleh adanya aliran. elarutan sebanding dengan kenaikan suhu, sehingga dapat dikatakan baha dengan naiknya suhu dera&at pencampuran d. e. #. g. h.
akan semakin baik pula. iskositas campuran /enis bahan yang dicampur $rutan pencampuran 'uhu dan 0ekanan (pada gas) Bahan tambahan pada pencampuran seperti emulgator.
Pencampuran dapat diklasi#ikasikan men&adi beberapa &enis, yaitu sebagai berikut+ a. Pencampuran cairan larut Campuran cairan larut adalah pencampuran sederhana #isik terdiri penggabungan dua atau lebih material hingga partikel, bagian, atau tetes masingmasing komponen disebarluaskan dalam satu sama lain secara memuaskan. 0ingkat pencampuran atau keintiman dari partikel adalah masalah penilaian sub&ekti# seperti apa yang diperlukan. ata yang spesi#ik yang dibutuhkan meliputi+ 1 Proporsi relati# dari cairan yang akan dicampur. 1 Waktu yang tersedia untuk mendapatkan akhir campuran. "aluasi dari aktu yang tersedia cukup penting karena memiliki pengaruh yang besar terhadap tenaga mi3er. b. 'uspensi padat 'uspensi padat adalah &uga peker&aan #isik yang melibatkan pencampuran sederhana menangguhkan padatan tidak larut dalam cairan. ata yang spesi#ik yang dibutuhkan meliputi+ 1 Persentase padatan, ukuran partikel, dan kecepatan pengaturan di kaki per detik. 1 emudahan membasahi dari 4at padat. 1 /enis suspensi yang dibutuhkan. c. ispersi ispersi biasanya dide#inisikan sebagai campuran dari dua atau lebih cairan non-larut, atau padatan dan cairan, yang lebih atau kurang stabil yang diukur oleh kehidupan sebelum perpisahan terlihat ter&adi. ata tambahan yang diperlukan termasuk + 1 /enis dispersi (cair-cair, padat dalam bentuk cair, gas dalam cair). 1 5elati# ¨ah setiap tahap. 1 iskositas produk akhir. 1 0ingkat penambahan satu komponen ke lain, dan di mana urutan. 1 Waktu yang tersedia untuk menciptakan dispersi. imana kandungan padatan rendah, padatan mudah dapat dibasahi, dan aglomerat tidak membentuk, persyaratan aplikasi dan yang mirip dengan suspensi padatan. 1 ehalusan dispersi perlu dihasilkan oleh mi3er. 6al ini berlaku untuk dispersi padat dalam cairan dan biasanya ditun&uk sebagai ukuran mikron partikel. issoling (pembubaran) d. issoling $mumnya mengacu pada melarutkan yang solid dalam cairan. ebutuhannya adalah untuk memberikan la&u aliran yang baik cair masa lalu permukaan padatan. /enis melarutkan berbagai masalah yang dihadapi ketika padatan adalah bahan non-kristalin seperti karet alam dan sintetis, resin padat dan polimer komersial lainnya. Bahan bahan ini pertama melunak dan men&adi sangat lengket. Partikel-partikel ini cenderung menggumpal men&adi massa yang lebih besar. Peningkatan iskositas solusi dalam hasil pelarutan, dengan iskositas akhir men&adi sangat tinggi dalam solusi yang memiliki kandungan tinggi padat.
e. "kstrasi alam aplikasi pencampuran, ini dide#inisikan sebagai pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu campuran dengan menggunakan cairan pelarut. 'etidaknya salah satu komponen harus bercampur dengan atau hanya sebagian terlarut dalam cairan ekstrakti# sehingga setidaknya dua tahap terbentuk selama dan setelah proses ekstraksi. "kstraksi dapat dilakukan di dalam sebuah be&ana tahap tunggal, atau dalam serangkaian be&ana. olom laan ekstraksi terus menerus telah men&adi kepentingan dalam beberapa tahun terakhir karena dapat menangani cukup la&u aliran tinggi melalui daerah pencampuran yang relati# kecil dengan kecepatan-di tingkat aliran proses. "kstraksi persyaratan pemrosesan sangat berariasi tergantung pada operasi yang akan dilakukan baha tidak praktis untuk mencoba untuk tabulasi data tertentu yang diperlukan. Biasanya yang terbaik adalah mencoba untuk mengklasi#ikasikan di baah salah satu operasi lain seperti suspensi atau dispersi padatan. %da banyak metode pencampuran mengasumsikan baha serbuk merupakan cairan, dan pencampuran didominasi oleh di#usi yang melintang terhadap bidang gaya gunting. 0etapi model di#usi ini kurang sesuai untuk campuaran P7 (plactic in&ection molding), karena mengabaikan si#at gumpalan serbuk pada saat mi3ing. satu hal yang penting adalah meramalkan aktu yang diperlukian untuk mendapatkan campuran yang homogen.
"andasan Teori
A# Homogenizer
6omogeni4er paling e#ekti# dalam memperkecil ukuran #ase dispers kemudian meningkatkan luas permukaan #ase minyak dan akhirnya meningkatkan iskositas emulsi sehingga mengurangi kemungkinan ter&adinya 8 creaming 8. 6omogeni4er beker&a dengan cara menekan cairan dimana cairan tersebut dipaksa melalui suatu celah yang sangat sempit lalu dibenturkan ke suatu dinding atau ditumbuhkan pada peniti-peniti metal yang
ada di dalam celah tersebut. 6omogeni4er umumnya terdiri dari pompa yang menaikkan tekanan dispersi pada kisaran 9::-9::: psi, dan suatu lubang yang dilalui cairan dan mengenai katup penghomogenan yang terdapat pada tempat katup dengan suatu spiral yang kuat. etika tekanan meningkat, spiral ditekan dan sebagian dispersi tersebut bebas di antara katup dan tempat (dudukan) katup. Pada titik ini, energi yang tersimpan dalam cairan sebagian tekanan dilepaskan secara spontan sehingga produk menghasilkan turbulensi yang kuat dan shear hidrolik. B# $elom%ang Ultrasonic
engan ultrasonik 7stilah berlaku untuk gelombang suara yang bergetar pada #rekuensi yang lebih tinggi daripada #rekuensi yang dapat didengar oleh telinga manusia (atau lebih tinggi dari sekitar 2:.::: hert4). 'uara ditularkan dari satu tempat ke tempat lain dengan gelombang. arakter gelombang apapun dapat di&elaskan dengan mengidenti#ikasi dua si#at yang terkait+ pan&ang gelombang (ditandai dengan huru# ;unani lambda, <) atau #rekuensi (#). $nit yang digunakan untuk mengukur #rekuensi gelombang setiap adalah hert4 (singkatan+ 64). 'atu hert4 dide#inisikan sebagai bagian dari gelombang tunggal per detik $ltrasonic, kemudian, berkaitan dengan gelombang suara yang lulus titik tertentu setidaknya 2:.::: kali per detik. 'e&ak gelombang ultrasonik bergetar sangat cepat, unit tambahan &uga digunakan untuk menun&ukkan #rekuensi mereka. engan kilohert4 (k64), misalnya, dapat digunakan untuk mengukur gelombang suara bergetar pada tingkat .::: (kilo berarti .:::) kali per detik, dan megahert4 $nit (6=) singkatan &uta getaran per detik. Beberapa perangkat ultrasonik telah dibangun yang menghasilkan gelombang dengan #rekuensi lebih dari satu miliar hert4. alam industri, gelombang ultrasonik telah digunakan dalam pengu&ian mesin dan bagian mesin. enggunakan sinar sempit $'>, insinyur dapat melihat ke dalam bagian logam dalam banyak cara yang sama baha dokter menggunakan sinar ? untuk memeriksa tubuh manusia. engan teknologi ultrasonik, kelemahan dalam mesin dapat dideteksi dan diperbaiki tanpa harus membaa mereka terpisah. etode ultrasonik serupa telah digunakan untuk mendiagnosis masalah dalam tubuh manusia. 'ebagai sinar ultrasonik meleati tubuh, dia menemui berbagai &enis åan seperti daging, tulang, dan organ. 'etiap &enis åan menyebabkan sinar
ultrasonik untuk mencerminkan dengan cara yang berbeda. engan mempela&ari re#leksi ini, dokter akurat dapat memetakan interior tubuh. 0idak seperti sinar ?, ada risiko oere3posure berbahaya dengan ultrasonik. Oleh karena itu, mereka telah men&adi alternati# yang berguna untuk sinar ? untuk diagnosis dan sering digunakan pada organ sensiti#, seperti gin&al, serta untuk memantau kema&uan kehamilan.@ arena mereka dapat bergetar partikel yang mereka lalui, gelombang ultrasonik sering digunakan untuk men&abat, atau bahkan menghancurkan, bahan-bahan tertentu. Contoh dari prosedur ini adalah emulsi#ikasi ultrasonik. alam teknik ini, dua cairan yang biasanya tidak bercampur dengan satu sama lain (seperti minyak dan air) yang dibuat bergetar sampai mereka dicampur. 0eknik ini &uga digunakan untuk menghilangkan gelembung udara dari logam cair sebelum pengecoran sehingga potongan selesai akan bebas dari gigi berlubang. okter menggunakan $'> untuk memecah batu gin&al dan batu empedu, sehingga menghindari inasi# (memotong melalui kulit dengan pisau) operasi. >elombang $ltrasonic &uga dapat digunakan untuk membunuh bakteri dalam susu dan cairan lainnya. Beberapa penemu mencoba untuk menyempurnakan suatu Acuci ultrasonik,8 menggunakan getaran #rekuensi tinggi untuk men&abat kotoran dan partikel lainnya dari pakaian.
Pem%ahasan A# Produ&si gelom%ang ultrasoni&
Prinsip umum yang terlibat dalam menghasilkan gelombang ultrasonik adalah untuk menyebabkan beberapa materi padat bergetar sangat cepa t. >etaran yang dihasilkan oleh bahan ini daripada menyebabkan udara sekitarnya bahan untuk mulai bergetar dengan #rekuensi yang sama. >etaran ini kemudian menyebar dalam bentuk gelombang ultrasonik. %da banyak aplikasi praktis untuk ultrasonik. eluasnya penggunaan pertama dalam eksplorasi baah laut. >elombang ultrasonik terbukti men&adi metode yang sangat
baik untuk menentukan kedalaman air. $ltrasonic &uga digunakan untuk memetakan bentuk danau dan laut lantai. apal selam menggunakan gelombang ultrasonik untuk mempertahankan kontak rahasia dengan satu sama lain. 0ermasuk 6omogeni4er &uga meman#aatkan energi gelombang ultrasonic. arena ada banyak keuntungan antara lain, lebih e#isien, atrakti#, dan &uga cepat.
B# Peman'aatan Tenaga Ultrasonic !ada Homogenizer
0enaga ultrasonik pada proses-proses kimia tidak secara langsung kontak dengan medan yang bersangkutan. /adi melalui perantara cairan. >elombang bunyi yang dikeluarkan oleh tenaga listrik, diteruskan oleh media cair ke media yang ditu&u melalui proses kaitasi. aitasi yaitu terbentuknya gelembung kecil pada media perantara, yang lama kelamaan gelembung akan bertambah besar dan akhirnya akan pecah dan mengeluarkan tenaga besar, tenaga inilah yang digunakan untuk proses homogenisasi larutan. etika prosesor ultrasonik digunakan sebagai homogeni4ers, tu&uannya adalah untuk mengurangi partikel kecil dalam suatu cairan untuk meningkatkan stabilitas. Partikel-partikel ini (#ase terdispersi) dapat berupa padatan atau cairan. Penurunan diameter rata-rata partikel meningkatkan ¨ah partikel indiidu. 6al ini menyebabkan pengurangan &arak partikel rata-rata dan meningkatkan luas permukaan partikel.
$am%ar # $ra'i& Hu%ungan U&uran Parti &el dengan "uas Permu&aan Parti&el
'alah satu keuntungan dari homogeni4ers ultrasonik adalah sedikit bagian pada alat yang terkena basah. 6al ini akan mengurangi gesekan saat pemakaian dan alat mudah dibersihkan. an#aat penggunaan homogeni4er tipe ultrasonik yang utama yaitu cepat, e#isien, dan atrakti#.
$am%ar # Alat Homogenizer Ultrasonic
