LAPORAN PRAKTIKUM Pengadukan Dan Pencampuran [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM OPERASI INDUSTRI KIMIA PENCAMPURAN DAN PENGADUKAN



Disusun oleh Kelompok I 1. Soleha



(F0A016001)



2. Nova Setawan



(F0A016002)



3. Nur Adilla Sri D



(F0A016005)



4. Oki Rudi Setiawan (F0A016006)



Dosen Pembibing 1. Dr. Lenny Marlinda, S.T., M.T. 2. Heriyanti, S.T., M.Sc., M.Eng. 3. Edwin Permana, S.T., M.T.



Asisten Laboratorium 1. Agung Putra Hidayat 2. Suci Rahmayani



PROGRAM STUDI D-III KIMIA INDUSTRI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS JAMBI 2018



KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat, dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Praktikum Operasi Industri Kimia yang berjudul “Pencampuran dan Pengadukan” ini dengan baik dan tepat waktu. Penulis mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing dan asisten laboratorium yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan selama penulisan laporan ini, serta pihak- pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis sangat berharap, laporan ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa pada umumnya dalammenambah wawasan serta pengetahuan tentang pengecilan ukuran partikel. Penulis juga menyadari, bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, penulis sangat membutuhkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk memperbaiki kekurangan agar di masa yang akan datang menjadi lebih baik.



Jambi, 19 Oktober 2018



Penulis



i



DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ...............................................................................



i



DAFTAR ISI ..............................................................................................



ii



DAFTAR TABEL .....................................................................................



iiii



BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................



1



1.1



Latar Belakang .............................................................................



1



1.2



Rumusan Masalah ........................................................................



2



1.3



Tujuan ...........................................................................................



2



1.4



Manfaat .........................................................................................



2



BAB II TINJAUAN PUSTAKA...............................................................



3



2.1



Pengertian Reaktor .......................................................................



3



2.1



Jenis-Jenis Reaktor .......................................................................



3



2.3



Reaksi-Reaksi di dalam Reaktor ..................................................



4



2.4



Pengadukan dan Pencampuran .....................................................



5



2.6



Aplikasi dari Pengadukan dan Pencampuran ...............................



8



BAB III METODOLOGI .........................................................................



13



3.1



Alat dan Bahan .............................................................................



13



3.2



Skema Kerja .................................................................................



13



BAB IV PENGOLAHAN DATA .............................................................



15



4.1



Hasil..............................................................................................



15



4.2



Pembahasan ..................................................................................



15



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................



19



5.1



Kesimpulan ...................................................................................



19



5.2



Saran .............................................................................................



19



DAFTAR PUSTAKA ................................................................................



20



LAMPIRAN ...............................................................................................



21



Lampiran 1. Perhitungan .........................................................................



21



Lampiran 2. Gambar ................................................................................



22



ii



DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Pengukuran alat pencampuran dan pengadukan ............................................... 15 2. Pengamatan selama pengadukan ....................................................................... 15 3. Pengamatan setelah 2 jam pengadukan ............................................................. 15



iii



BAB I PENDAHULUAN 1.1



Latar Belakang Paraktikum Operasi Industri Kimia dalah salah satu mata kuliah yang wajib



diambil oleh mahasiswa D-III Kimia Industri sebagai salah satu syarat untuk memenuhi jumlah SKS perkuliahan. Praktikum ini merupakan implementasi dari mata kuliah Operasi Industri Kimia 1 pada semester 3 dan Operasi Industri Kimia 2 di semester 4 ini. Dalam praktikum ini memiliki beberapa percobaan dan salah satunya adalah Pencampuran dan Pengadukan. Judul praktikum ini sangat penting karena berkaitan dengan proses yang terjadi di dalam reaktor. 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. Pengadukan dan pencampuran merupakan operasi yang penting dalam industri kimia. Pencampuran (mixing) merupakan proses yang dilakukan untuk mengurangi ketidak seragaman suatu sistem seperti konsentrasi, viskositas, temperatur dan lain-lain. Pencampuran dilakukan dengan mendistribusikan secara acak dua fasa atau lebih yang mula-mula heterogen sehingga menjadi campuran homogen. Peralatan proses pencampuran merupakan hal yang sangat penting, tidak hanya menentukan derajat homogenitas yang dapat dicapai, tapi juga mempengaruhi perpindahan panas yang terjadi. Penggunaan peralatan yang tidak tepat dapat menyebabkan konsumsi energi berlebihan dan merusak produk yang dihasilkan. Salah satu peralatan yang menunjang keberhasilan pencampuran ialah pengaduk. Pada peralatan proses pencampuran yang diteliti adalah pengadukan cairan dalam tangki, sehingga perlu dibahas proses pencampuran fasa cair. Sebagai bahan petimbangan untuk mengkaji lebih jauh proses pengadukan dan pencampuran maka harus mempelajari dan membandingkan sifat dan karakteristik, fluida cair terhadap fluida viskos lainnya seperti lelehan, pasta, slurry. Sifat fisik dan viskositas ini



1



2



sangat mempengaruhi karakter pencampuran seperti daya pengadukan, waktu pencampuran, tipe pengaduk yang sesuai dan sebagainya. 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 inndustri adalah pencampuran pulp dalam air untuk memperoleh “larutan” pulp dimana larutan pulp yang sudah cukup homogen disebarkan ke mesin pembuatan kertas menjadi lembaran-lembaran kertas setelah proses filtrasi menggunakan vakum hingga kemudian dikeringkan 1.2



Rumusan Masalah 1. Bagaimana proses pencampuran komponen dalam fluida yang dilakukan pada sistem tangki berpengaduk? 2. Bagaimana faktor-faktor yang mempengaruhi efektivitas pencampuran? 3. Bagaimana cara membuat grafik bilangan Reynolds terhadap waktu yang diperlukan dalam pencampuran sampai homogen? 4. Bagaimana menentukan daerah rezim aliran dalam operasi pengadukan?



1.3



Tujuan 1. Mengetahui proses pencampuran komponen dalam fluida yang dilakukan pada sistem tangki berpengaduk. 2. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi efektivitas pencampuran.



1.4



Manfaat Pembuatan laporan ini bertujuan agar mahasiswa dapat mengetahui dan



mempelajari proses pencampuran komponen dalam fluida yang dilakukan pada sistem tangki berpengaduk dan mengidentifikasi factor-faktor yang mempengaruhi efektivitas pencampuran.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1



Pengertian Reaktor Menurut Oktavian dan Saptati (2017), Reaktor merupakan peralatan yang



didalamnya terjadi reaksi kimia, Reaktor adalah suatu alat proses tempat di mana terjadinya suatu reaksi berlangsung, baik itu reaksi kimia atau nuklir dan bukan secara fisika. Dengan terjadinya reaksi inilah suatu bahan berubah ke bentuk bahan lainnya, perubahannya ada yang terjadi secara spontan alias terjadi dengan sendirinya atau bisa juga butuh bantuan energi seperti panas (contoh energi yang paling umum). Perubahan yang dimaksud adalah perubahan kimia, jadi jika terjadi perubahan bahan bukan fasa misalnya dari air menjadi uap yang merupakan reaksi fisika. 2.1



Jenis-Jenis Reaktor Menurut Oktavian dan Saptati (2017), Reaktor ideal memiliki berbagai



macam tipe sesuai dengan jenis reaksi yang terjadi, fase bahan yang terlibat dalam reaksi dan kondisi operasi reaksi (misalnya suhu dan tekanan). Reaktor yang ideal terdiri dari 3 tipe : Bacth, Mixed Flow Reactor (MFR) dan Plug Flow Reaktor (PFR). Ketiga reaktor ini memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Reaktor Bacth a. Umpan (reaktan) dimasukkan reaktor, kemudian terjadi reaksi didalam reaktor b. Tidak ada aliran masuk dan keluar selama reaksi berlangsung c. Pada umunya dilengkapi dengan pengaduk, atau pompa sirkulasi untuk membantu pengadukan 2. Mixed Flow Reactor (MFR) a. Berlangsung steady state (laju alir masuk reaktor sama dengan laju alir keluar reaktor) b. Komposisi didalam rekator seragam, sehingga komposisi aliran reaktor sama dengan komposisi didalam reaktor. c. Pada umunya dilengkapi dengan impeller untuk memsatikan pengadukan berlangsung sempurna. 3. Plug Flow Reactor (PFR)



3



4



a. Pada umunya bentuk reaktor menyerupai pipa b. Fluida mengalir dan beraksi didalam reaktor tanpa ada pengadukan c. Perubahan konsentrasi disepanjang reaktor Menurut Wahyuni (2013), Jenis-jenis reaktor biogas adalah : 1. Reaktor Kubah Tetap (Fixed-Dome) Reaktor kubah disebut juga reaktor Cina. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di Cina sekitar tahun 1930-an. Kemudian sejak saat itu, reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Reaktor tipe ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk gas. 2. Reaktor Floating Reaktor jenis terapung (Floating) pertama kali dikembangkan di India pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak dari drum. Drum ini dapat bergerak naikturun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. 3. Reaktor Balon Reaktor balon merupakan reaktor jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga. Reaktor ini menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. Reaktor ini terdiri atas satu bagian yang berfungsi sebagai digester sekaligus penyimpan gas yang masing-masing bercampir dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan dengan gas. 4. Reaktor Fiberglass Reaktor bahan Fiberglass merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga dan skala industri. Reaktor ini menggunkan bahan fiberglass sehingga lebih efisien dalam penanganan dari perubahan tempat biogas. 2.3



Reaksi-Reaksi di dalam Reaktor Menurut Oktavian dan Saptati (2017), Reaksi kimia dapat diklasifikasikan



menjadi beberapa jenis, diantaranya fase tersebut: 1. Reaksi Homogen dan Reaksi Heterogen.



5



a. Reaksi homogen reaksi yang hanya terdiri dari satu fase, pada umunya fase gas atau fase cair. b. Reaksi Heterogen: reaksi yang melibatkan lebih dari satu fase dan reaksi terjadi pada antar muka diantara fase tersebut. 2. Reaksi searah dan Reaksi Bolak-Balik a. Reaksi searah: reaksi yang hanya berlangsung ke arah produk b. Reaksi Bolak-balik : Reaksi yang berlangsung ke arah produk dan reakstan, sehingga konsentrasi kesetimbangan relatif terhadap konsentrasi reaktan dan produk 3. Reaksi Molekuler a. Reaksi Unimolekular: reaksi yang hanya melibatkan satu atom, ion atau molekul yang saling berinteraksi atau bertumbukan didalam tahapan reaksi b. Reaksi Binokular : Reaksi yang melinatkan dua atom, ion atau molekul yang saling berinteraksi atau bertumbukan didalam tahapan reaksi. Reaksi binokular yang sesungguhnya adalah reaksi yang melibatkan radikal bebas. c. Reaksi Termokuler : reaksi yang melibatkan tiga atom, ion atau molekul yang saling berinteraksi atau bertumbukan didalam tahapan reaksi. Kemungkinan terjadinya reaksi termokuler hampir tidak ada dan pada sebagian besar contoh reaksi mengikuti mekanisme reaksi binokuler. 4. Reaksi Erlementer a. Reaksi Erlementer : Reaksi yang memiliki persamaan laju reaksi sesuai dengan stoikiometri reaksi. Selain jenis reaksi yang tersebut di atas, terdapat beberapa jenis reaksi lain, diantaranya adalah reaksi katalitik, reaksi berantai, reaksi enzymatis, reaksi seri dan reaksi paralel. 2.4



Pengadukan dan Pencampuran Menurut Tim Dosen OIK (2018), Pengadukan adalah operasi yang



menciptakan gerakan dari bahan-bahan yang diaduk, umumnya dilakukan untuk mencampur dan mendispersikan bahan. Bahan yang diaduk bisa berupa dua cairan yang saling melarut, padatan dalam cairan, gas dalam cairan dalam bentuk gelembung. Pengadukan juga dapat dilakukan untuk mempercepat perpindahan panas, contohnya pada pemanasan fluida dengan koil dan/atau jaket pemanas. Tujuan Pengadukan: 1. Mencampur dua cairan yang saling melarut



6



2. Melarutkan padatan dalam cairan 3. Mendispersikan gas dalam cairan dalam bentuk gelembung 4. Untuk mempercepat perpindahan panas antara fluida dengan koil pemanas dan jacket pada dinding bejana.



Menurut Moran dan Shapiro (2004), Pencampuran adalah operasi yang menyebabkan tersebarnya secara acak suatu bahan ke bahan yang lain dimana bahan-bahan tersebut terpisah dalam dua fasa atau lebih. Proses pencampuran bisa dilakukan dalam sebuah tangki berpengaduk. Hal ini dikarenakan faktor-faktor penting yang berkaitan dengan proses ini, dalam aplikasi nyata bisa dipelajari dengan seksama dalam alat ini. Faktor-faktor yang mempengaruhi



proses



pengadukan dan pencampuran diantaranya adalah perbandingan antara geometri tangki dengan geometri pengaduk, bentuk dan jumlah pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk, penggunaan sekat dalam tangki dan juga properti fisik fluida yang diaduk yaitu densitas dan viskositas. Oleh karena itu, perlu tersedia seperangkat alat tangki berpengaduk yang bisa digunakan untuk mempelajari operasi dari pengadukan dan pencampuran tersebut. Pencampuran terjadi pada tiga tingkatan yang berbeda yaitu : 1. Mekanisme konvektif : pencampuran yang disebabkan aliran cairan secara keseluruhan (bulk flow). 2. Eddy diffusion : pencampuran karena adanya gumpalan - gumpalan fluida yang terbentuk dan tercampakan dalam medan aliran. 3. Diffusion : pencampuran karena gerakan molekuler. Ketiga mekanisme terjadi secara bersama-sama, tetapi yang paling menentukan adalah eddy diffusion. Mekanisme ini membedakan pencampuran dalam keadaan turbulen dengan pencampuran dalam medan aliran laminer. Sifat fisik fluida yang berpengaruh pada proses pengadukan adalah densitas dan viskositas. Secara khusus, proses pengadukan dan pencampuran digunakan untuk mengatasi tiga jenis permasalahan utama, yaitu : 1. Untuk menghasilkan keseragaman statis ataupun dinamis pada sistem multifase multikomponen. 2. Untuk memfasilitasi perpindahan massa atau energi diantara bagian-bagian dari sistem yang tidak seragam.



7



3. Untuk menunjukkan perubahan fase pada sistem multikomponen dengan atau tanpa perubahan komposisi. Aplikasi pengadukan dan pencampuran bisa ditemukan dalam rentang yang luas, diantaranya dalam proses suspensi padatan, dispersi gas-cair, cair-cair maupun padat-cair, kristalisasi, perpindahan panas dan reaksi kimia. Dimensi dan Geometri Tangki Kapasitas tangki yang dibutuhkan untuk menampung fluida menjadi salah satu p ertimbangan dasar dalam perancangan dimensi tangki. Fluida dalam kapasitas tertentu ditempatkan pada sebuah wadah dengan besarnya diameter tangki sama dengan ketinggian fluida. Rancangan ini ditujukan untuk mengoptimalkan kemampuan pengaduk untuk menggerakkan dan membuat pola aliran fluida yang melingkupi seluruh bagian fluida dalam tangki. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran antara lain konfigurasi tangki, jenis dan geometri pengaduk, posisi sumbu pengaduk, kecepatan putaran pengaduk, dan sifat fisik fluida yang diaduk. Jenis dan geometri pengaduk erat kaitannya dengan pola aliran pengadukan yang terjadi. Pencampuran dalam tangki terjadi karena adanya gerak rotasi dari pengaduk dalam fluida. Gerak pengaduk ini ‘memotong’ fluida tersebut dan dapat menimbulkan arus eddy yang bergerak, menciptakan aliran di seluruh bagian fluida. Pemilihan jenis dan geometri pengaduk dilakukan berdasarkan sifat fisik fluida, terutama viskositas. Selain jenis dan geometri pengaduk, kecepatan pengadukan juga mempengaruhi pola aliran melingkar. Kecepatan yang terlalu tinggi dapat mengakibatkan pusaran atau biasa disebut vorteks. Vorteks ini tidak diharapkan dalam pengadukan karena menyebabkan penurunan kualitas pengadukan, masuknya udara ke dalam fluida, dan tumpahnya fluida akibat kenaikan permukaan fluida (Tim Dosen OIK, 2018). 2.5



Bilangan Reynolds Bilangan Reynolds merupakan suatu parameter similaritas aliran fluida



yang menjelsakan gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda yang bekerja pada sebuah benda yang bergerak relatif terhadap fluida yang melingkupinya. Bilangan ini berbanding lurus dengan ukuran benda maupun kerapatan dan kecepatan relatif fluida, berbanding terbalik dengan viskositas fluida. Ketika seluruh parameter lainnya sama, sebuah model yang bergerak relatif terhadap aliran udara akan



8



memiliki bilangan Reynolds yang lebih kecil daripada pesawat sungguhan yang mengudara. Cara paling mudah untuk menyamakan bilangan-bilangan Reynolds sehingga tercipta kondisi aliran fluida yang sebanding antara pesawat sungguhan dan model adalah meningkatkan kecepatan atau kerapatan aliran udara disekeliling model (Wright, 2002). Transisi dari aliran laminer menjadi turbelen didalam pipa dengan demikian merupakan fungsi dari kecepatan fluida. Sebenarnya, Reynolds menemukan bahwa kecepatan fluida hanya merupakan satu variabel yang menentukan sifat aliran dalam pipa, dan variabel ini dikombinasikan menjadi parameter tak berdimensi tunggal Re =



𝐷𝜌𝑣 µ



..............................................................................................................(1)



Yang merupakan bilangan Reynolds dan diberi simbol Re, untuk menghormati Oasborne Reynolds atas kontribusinya yang penting dalam bidang mekanika fluida. Untuk aliran didalam pipa lingkaran, didapatkan bahwa dibawah nilai bilangan Reynolds 2.300 aliran adalah laminer. Di atas nilai ini aliran juga bisa laminer dan sesungguhnya aliran laminer telah diamati untuk bilangan Reynolds sebesar 40.000 didalam eksperimen-eksperimen yang mana gangguan-gangguan eksternalnya dibuat minimum. Diatas bilangan Reynolds 23.000 gangguan yang kecil akan menyebabkan transisi kealiran turbelen sementara dibawah nilai ini gangguan diredam habis dan aliran yang lambat. Jadi, bilangan Reynolds kritis untuk aliran pipa adalah 2.300. Eksperimen Reynolds secara jelas menunjukkan kedua aliran yaitu laminer dan turbulen. Cara lain untuk menggambarkan daerah-daerah aliran yang berbeda ini dan dependensi aliran-aliran terhadap bilangan Reynolds adalah melalui konsep seretan (Drag). Satu kasus khusus sebagai ilustrasi adalah aliran eksternal (yaitu, aliran sekeliling sebuah benda yang berlawanan dengan aliran didalam saluran) (Welty dkk., 2004). 2.6



Aplikasi dari Pengadukan dan Pencampuran Jenis pengaduk akan berpengaruh kepada jumlah sel yang tertambat serta



berpengaruh langsung pada produksi etanol yang dihasilkan. Pola aliran yang dihasilkan dari jenis pengaduk berpengaruh terhadap homogenitas dari campuran, jumlah ragi yang terlepas, homogenitas temperatur dan perpindahan massa di dalam reaktor. konsentrasi etanol yang dihasilkan semakin meningkat seiring



9



bertambahnya waktu dan kemudian konstan pada saat keadaan steady state untuk berbagai variasi jenis pengaduk. Keadaan steady state pada proses fermentasi ini adalah keadaan saat jumlah sel ragi didalam reaktor tetap, dimana jumlah ragi yang mati dan keluar terbawa aliran produk akan sama dengan jumlah ragi yang tumbuh, sehingga enzim yang dihasilkan ragi akan tetap jumlahnya dan jumlah glukosa yang terkonversi menjadi etanol akan tetap. konsentrasi etanol pada pengambilan sampel pada saat awal waktu steady state pada masing-masing jenis pengaduk berbedabeda pada kecepatan 100 rpm. Pada jenis pengaduk propeller kondisi steady state dicapai pada jam ke- 54 dengan menghasilkan konsentrasi etanol pada saat awal steady state sebesar 13.235%v/v, jenis pengaduk turbine kondisi steady state dicapai pada jam ke-66 dengan menghasilkan konsentrasi etanol sebesar 9.412%v/v dan jenis pengaduk Paddle kondisi steady state dicapai pada jam ke- 54 dengan menghasilkan konsentrasi etanol pada saat awal steady state sebesar 8.824%v/v. Perbedaan pencapaian kondisi steady state dan konsentrasi etanol yang dihasilkan dikarenakan jenis pola aliran dari masing masing pengaduk berbeda sehingga berpengaruh pada distribusi dan homogenisasi enzim yang dihasilkan oleh ragi untuk mengkonversi glukosa menjadi etanol di dalam reaktor (Kurniawan et al., 2011). Pada dasarnya setiap limbah cair atau bahan organik yang digunakan untuk pembuatan biogas memiliki kandungan sludge atau kotoran seperti halnya lumpur. Dan hal ini merupakan salah satu hal yang mempengaruhi saat proses pembuatan biogas di dalam bioreaktor. Seperti yang telah diketahui proses pembuatan biogas berlangsung dalam waktu yang cukup lama. Permasalahan ini bisa dengan mudah diatasi jika proses berlangsung pada bioreaktor yang memiliki pengaduk baik proses secara batch, semi batch maupun proses kontinyu. Dimana terdapat hal penting yang harus diperhatikan dari tangki berpengaduk dalam penggunaannya diantaranya seperti bentuk dan ukuran tangki, baffle yang mempengaruhi aliran dalam tangki, selain itu terdapat saluran inlet yaitu lubang untuk pemasukannya dan outlet untuk pembuangan sludge pada bagian bawah. Begitu juga dengan pengaduk yang digunakan atau yang disebut sebagai agitator umumnya terdiri dari rangkaian motor sebagai penggerak padel dan propeller atau blade, yang disesuaikan dengan jenis limbah atau bahan organik yang digunakan. Untuk bioreaktor yang berukuran



10



kecil, agitator dengan dengan satu blade saja sudah cukup yang diletakkan di bagian dasar tangki. Perlu diingat dalam hal ini pengadukan berfungsi untuk mengurangi pengendapan, karena limbah yang berdiam diri dalam bioreaktor dengan waktu yang cukup lama akan terjadi pengendapan (Yuwono dan Soehartanto, 2013). Nilai kadar metil ester yang dihasilkan pada penelitian ini menunjukkan bahwa adanya penambahan reaktor static mixer yang digunakan menjadi dua reaktor static mixer dan perlakuan melewatkan bahan (minyak palm olein dan metanol) secara berulang sebanyak empat kali dapat meningkatkan nilai kadar metil ester yang dihasilkan. Hal ini disebabkan, bentuk geometri dari elemen static mixer yang menyerupai heliks dimana pada setiap tepi dari elemen static mixer akan mengalami pembagian dua lapisan dan akan mengalami pembagian lagi pada tepi elemen berikutnya sehingga peningkatannya akan setara dengan 2 dimana n adalah jumlah elemen dari n staticmixer yang digunakan. Elemen static mixer yang digunakan pada penelitian ini untuk satu reaktor static mixer terdiri dari 6 segmen sehingga lapisan yang terbentuk untuk satu reaktor static mixer sebanyak 64 pembagian lapisan. Pengaruh jumlah lapisan yang terbentuk dari elemen static mixer terhadap kadar metil ester yang dihasilkan. Semakin banyak elemen static mixer yang digunakan maka lapisan pencampuran yang terbentuk akan semakin banyak dan homogen sehingga menghasilkan proses pencampuran yang baik. Selain bentuk geometri dari static mixer yang digunakan untuk proses pengadukan sekaligus pencampuran bahan pereaktan, lama waktu pencampuran antara trigliserida dan metanol di dalam static mixer memberikan pengaruh terhadap kadar metil ester yang dihasilkan. Selama pencampuran tersebut terjadi tumbukan antara trigliserida dan metanol bereaksimembentuk fatty acid methyl ester (FAME) dan gliserol. Semakin tinggi intensitas terjadinya tumbukan yang terjadi di dalam reaktor static mixer maka reaksi transesterifikasi dapat terjadi. Reaksi yang melibatkan campuran fluida yang tidak terlarut membutuhkan intensitas pengadukan yang besar supaya reaksi dapat terjadi (Soolany et al., 2015). Sistem batch dengan kedalaman sampel yang mengandung E.coli 6 mm, menunjukkan adanya pengaruh variasi ketinggian lampu UV dari dasar wadah sampel terhadap reduksi bakteri E.coli dalam reaktor yang mengalami pengadukan dan tanpa pengadukan. Hasil yang diperoleh sangat signifikan, yaitu reduksi bakteri



11



E.coli terjadi sampai 85% dengan ketinggian lampu UV terendah, yaitu 10 cm pada reaktor yang mengalami pengadukan. Pengaruh lamanya waktu pemaparan lampu UV terhadap reduksi jumlah E.coli didukung dengan kedalaman sampel yang mengandung E.coli. Semakin lama pemaparan yang diberikan pada kedalaman sampel yang rendah, maka reduksi E.coli akan semakin besar pula. Hal ini karena kedalaman sampel yang rendah lebih memudahkan pemaparan UV secara merata kedalam, didukung juga dengan semakin lamanya waktu pemaparan. Adanya pengadukan memberikan hasil yang berarti karena dengan pengadukan akan terjadi pencampuran dan pemerataan jumlah bakteri E.coli yang terpapar. Beberapa bagian E.coli yang tidak terpapar langsung akan menjadi lebih terpapar setelah mengalami pengadukan (Cahyonugroho, 2015). Persentase efektifitas koagulasi terhadap pemisahan padatan terlarut memiliki kecenderungan naik jika waktu pengadukan dinaikkan dari 5 menit menjadi 10 menit dan kemudian terus turun setiap 5 menit penambahan waktu pengadukan dari 10 menit hingga 25 menit. Pengadukan pelan akan memperpendek jarak antar partikel



sehingga gaya tarik-menarik antar partikel menjadi lebih besar dan dominan dibandingkan gaya tolaknya, yang menghasilkan kontak dan tumbukan antar partikel yang lebih banyak dan lebih sering. Kontak inilah yang menggumpalkan partikel-partikel padat terlarut terkoagulasi berukuran mikro menjadi partikelpartikel flok yang lebih besar. Flok-flok ini kemudian akan beragregasi. Ketika pertumbuhan flok sudah cukup maksimal (massa, ukuran), flok-flok ini akan mengendap ke dasar reservoir, sehingga terbentuk dua lapisan pada reservoir, yaitu lapisan air jernih pada bagian atas reservoir dan lapisan endapan flok yang menyerupai lumpur pada dasar reservoir. Hal inilah yang membuat kandungan padatan terlarut setelah koagulasi, yang akan diumpankan pada proses mikrofiltrasi, menjadi lebih kecil daripada sebelum terjadi koagulasi. Pengurangan ini ditunjukkan dengan persentase efektifitas koagulasi pada tiap waktu pengadukan pelan yang divariasikan, yang berkisar antara 35-45% dengan persentase efektifitas koagulasi tertinggi dihasilkan pada waktu pengadukan pelan 10 menit, yaitu 45%. Penambahan waktu pengadukan pelan akan menaikkan efektifitas koagulasi hingga dicapai waktu pengadukan pelan yang optimum, dimana pertumbuhan flok sudah mencapai titik maksimalnya. Fenomena ini menjelaskan kenaikan persentase



12



efektifitas koagulasi sebesar 7% saat waktu pengadukan pelan dinaikkan dari 5 menit menjadi 10 menit. Waktu pengadukan pelan optimum akan menghasilkan jarak antar partikel yang paling dekat untuk menghasilkan kontak, tumbukan antar partikel paling sering terjadi dan akan dihasilkan flok dengan ukuran terbesar dan jumlah terbanyak, sehingga penurunan TDS maksimum, yang menghasilkan efektifitas koagulasi terbesar. Namun, saat ukuran partikel sudah maksimum dan cukup untuk mengendap (waktu pengadukan pelan optimum sudah tercapai), penambahan waktu pengadukan pelan tidak lagi memperbesar ukuran flok, karena flok sudah berada pada kondisi jenuh. Sebaliknya, penambahan waktu pengadukan akan meningkatkan kadar TDS (menurunkan persentase efektifitas koagulasi) karena flok-flok partikel terlarut yang sudah jenuh akan pecah. Flok-flok gumpalan besar terurai kembali menjadi partikel-partikel kecil yang sulit mengendap. Hal ini menurunkan efektifitas koagulasi terhadap pemisahan padatan terlarut. Hal inilah yang menyebabkan persentase efektifitas koagulasi berdasarkan TDS turun setiap 5 menit penambahan waktu pengadukan pelan dari waktu pengadukan 10 menit hingga 25 menit (Karamah dan Lubis, 2010). Virgin Coconut Oil merupakan minyak yang paling sehat dan aman bila dibandingkan dengan minyak goreng golongan minyak sayur, seperti minyak jagung, minyak kedelai, minyak biji bunga matahari dan minyak kanola. Virgin Coconut Oil mampu mendukung sistem kekebalan dengan membebaskan tubuh dari mikroorganisme berbahaya. Pada dasarnya, santan adalah emulsi antara minyak, protein, dan air. Emulsi dapat diartikan sebagai campuran dari dua cairan atau lebih yang saling tidak melarutkan, di mana cairan yang satu terdispersi dalam bentuk globula-globula atau butir-butir kecil dalam cairan lainnya. Metode ini akan menghasilkan minyak, namun berbau menyengat (gosong) dan warnanya kurang bening (kekuningan). Salah satu alternatif metode pemisahan minyak dari santannya adalah proses pengadukan. Gerakan terinduksi dengan pola sirkulasi tertentu akan memberikan efek sentrifugal sehingga minyak, air dan protein akan terpisah setelah didiamkan beberapa saat. Pola sirkulasi ini diciptakan perputaran impeler didalam cairan yang teraduk. Ada dua macam impeler pengaduk : Impeler jenis pertama disebut impeler aliran aksial (axial flow impeller), sedang yang kedua disebut impeller aliran radial (radial flow impeller) (Purwanto, 2008).



BAB III METODOLOGI 3.1



Alat dan Bahan 3.1.1 Alat



1. Gelas ukur 1000mL 2. Gelas ukur 100 mL 3. Gelas beker 100 mL 4. Gelas beker 50 Ml 5. Reaktor Pengaduk 6. Stopwatch 7. Thermometer 3.1.2 Bahan



1. Santan 4L 3.2



Skema Kerja A. Penentuan Tipe Aliran Fluida Santan ⎯ Dipasang peralatan yang diperlukan seperti tangki, motor penggerak pengaduk dan voltmeter ⎯ Dimasukkan sejumlah fluida tertentu ke dalam sebuah tangki yang ber-baffle atau pun yang tidak ber-baffle ⎯ Diset speed motor pada posisi yang ditentukan, dan diatur kecepatan putaran motor dengan variasi yang diberikan sampai terjadi vorteks Hasil



14



B. Penentuan Korelasi Waktu Pencampuran Santan ⎯ Dipasang peralatan yang diperlukan seperti tangki, motor penggerak pengaduk dan voltmeter ⎯ Dimasukkan sejumlah fluida tertentu ke dalam sebuah tangki yang tidak ber-baffle ⎯ Diset speed motor pada posisi yang ditentukan, dan diatur kecepatan putaran motor dengan variasi yang diberikan sampai terjadi vorteks



⎯ Ditentukan waktu pencampuran dengan menyuntik sejumlah tinta ke dalam fluida, dan dicatat waktu yang dibutuhkan sampai warna terdistribusi sempurna ⎯ Dibuat kurva korelasi pencampuran, dengan memplot antara Ln NRe disumbu x dan ln [N.t] di sumbu y Hasil



BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1



Hasil Tabel 1. Pengukuran Alat Pencampuran dan Pengadukan



No



Nama Alat



Data Pengukuran



1 2 3 4 5



Diameter Tangki Tinggi Tangki Diameter pengaduk Densitas Fluida Viskositas Fluida - Feed - Minyak



0.256 m 0.22 m 0.255 m 3.860 gr/ ml 2.142 x 10-6 m2/ml 1.48 x 10-5 m2/ml



Tabel 2. Pengamatan Selama Pengadukan No



1



Volume



3000 ml



Waktu



2 jam



Kecepatan



Hasil



375 Rpm



Didapatkan santan yang berwarna kuning pekat kecoklatan, dengan bau yang beraroma kelapa gosong



Tabel 3. Pengamatan Setelah 2 Jam Pengadukan No



1



4.2



Komposisi (ml)



Perlakuan 2 jam pengadukan



3000



Santan diaduk dengan kecepatan 375 rpm dengan menggunakan koil pemanas didalamnyadengan suhu 40C



Hasil Minyak



Blondo



Air



435 ml



1679.2 gr



5 ml



Pembahasan Sebelum melakukan pencampuran maka perlu di lakukan preparasi bahan



dan juga penyiapan, pengukuran alat yang akan di gunakan pada praktikum. Dengan tujuan untuk mempercepat, dan mempermudah praktikum yang akan dilakukan. Dimana hal yang harus dilakukan adalah: 1. Pengukuran alat



15



16



Alat alat yang diukur adalah seperti diameter tangki, diameter pengaduk, batang pengaduk. Yang dimana dapat dilihat pada tabel 1. 2. Preparasi bahan Kelapa yang masih utuh di parut dan di peras sehingga didapatkan santankelapa sebanyak 8 liter, dan dibiarkan dalam wadah toples selama 1 jam sehingga air akan terpisah dengan kelapa murni. Dan kelapa murni ini lah yang akan diambil minyaknya dengan menggunakan mixing. Secara teori Virgin Coconut Oil (VCO) dibuat dari daging buah kelapa yang sudah tua kemudian diparut dan diambil santannya. Santan dibiarkan sampai terbentuk dua lapisan, lapisan bawah air (dibuang), dan lapisan atas santan kental (santan kanil). Kemudian santan menggunakan mixing dengan lama waktu 2 jam (120 menit). Setelah diaduk, santan dibiarkan selama 24 jam, dengan bermaksud agar santan yang telah di aduk dengan penambahan pemanasan akan hilang kadar airnya dan saat pendiaman nanti akan terbentuk 3 lapisan yang diinginkan (blondo pada lapisan atas, minyak pada lapisan tengah, dan air pada lapisan bawah). Selanjutnya minyak dipisahkan dengan menggunakan corong pisah yang diletakkan di batang statif. Setalah dimasukan dalam corong pisah sntan yang terpisah di barkan lagi selama 1 jam, di karnakan saat memasukkan santan yang telah terpisah ini kedalam corong pisah, minyak yang telah berpisah bercampur kembali tetapi tidak mengemulsi sehingga pemisahan lebih cepat tercapai. Tujuan pemanasan pada proses pengadukan yang dilakukan pada proses pengadukan bertujuan untuk mempercepat proses pemisahan antara minyak dan blondo dan juga mengurangi kadar air yang terdapat pada santan. Air yang terdapat pada santan, ada karna santan murni mengandung 54 % kadungan air. Dan juga saat proses pemerasan kelapa digunakan air untuk mendapatkan santan pada ampas kelapa. Tujuan pengadukan disini bertujuan untuk meratakan panas yang di timbulkan pada koil pemanas, agar tidak terjadi over hot. Atau rusaknya kandungan yang terdapat pada minyak kelapa. Santan merupakan suatu emulsi minyak dalam air. Protein dalam santan (lipoprotein) berfungsi sebagai pengemulsi. Pengadukan dalam pembuatan Virgin



17



Coconut Oil (VCO) bertujuan untuk memecah emulsi, atau dengan kata lain merusak kestabilan lipoprotein sehingga akhirnya minyak dan air dapat terpisah. Pada prlakuan ini dilakukan pengamatan waktu terhadap lama pengadukan. Waktu pengamatan dilakukan dalam jangka waktu 20 menit sekali. Selama 2 jam pengadukan. Pada pengamatan 20 menit pertama santan kelapa mengalami perubahan, dari segi voume dan juga segi warna. Volume dari santan kelapa berkurang dan juga santan menjadi lebih kental. Dan warna santan menjadi sedikit kekuningan ini di pengaruhi oleh pemanasan dalam tangki pengadukan. Pengamatan 20 menit ke dua (40 menit), santan juga mengalami perubahan volume, warna dan bau. Volume semakin berkuran, warna yang di hasilkan semakin menguning dan sedikit coklat, sedangkan bau yang di hasilkan terasa bau kelapa yang gosong (sangit). Ini di sebabkan karna pada pemanasan dan pengadukan tidak setabil. Juga kurang baiknya penempatan sesnsor pemanas dari alat yang ada sehingga pemanasan tidak dapat dilakukan dengan stabil. Dari 8 kali pengamatan yang dilakukan pada pengadukan dan pemanasan didapatkan hasil akhir berupa santan yang berwarna kining dan bercampur kecoklatan dengan voume yang berkurang dari sebelumnya sebanyak 3 liter, dan yang tersisa sebanyak 1.9 liter. Putaran yang di gunakan pada pengadukan adalah 375 rpm. Semakin besar rpm yang digunakan pada pengadukan maka tidak bagus untuk ukuran tangki yang digunakan. Karna dapat menciptakan vortex yang semakin besar. Sehingga dapat menyebabkan pemanasan yang dilakukan tidak merata. Dan juga pada alat yang digunakan pada tangki tidak terdapat bufle sehingga terjadinya vortex sangan memungkinkan. Pemanasan dilakukan pada suhu 40 drajat celcius. Pada suhu tersebut air yang terkandung pada santan sudah dapat menguap. Jika di gunakan suhu tinggi dapat menyebabkan santan akan mudah gosong, dan merusak kandungan dari minyak VCO. Setelah dilakukan pemisahan antara air blondo dan juga minyak maka dapat diketahui dari masa jenis minyak yang didapatkan. Dengan menggunakan rumus masa jenis:



18



=



𝑚 𝑣



Dimana:



 = Massa jeniss m = Massa v = Volume Maka didapat massa jenis minyak 3.860 gr/ ml, jika di bandingkan dengan dengan standar minyak VCO, minyak yang didapatkan sangat jauh dari standarnya, massa jenis standart menurut APCC yaitu sebesar 0,915-0,920. Ini di pengaruhi karena kandungan air yang terdapat pada santan saat melakukan pemanasan dan pengadukan tidak teruapkan keseluruhan sehingga dapat menyebabkan tingginya massa jenis yang di hasilkan dapam perhitungan tersebut. Untuk mengetahui nilai visiositas minyak di gunakan: 𝜋. 𝑟 2 𝜇= 8. 𝑉. 𝐿



Viskositas yang di dapat adalah pada feed sebanyak = 2.142 x 10-6 m2/ml sedangkan pada minyak yang dihasilkan = 1.48 x 10-5 m2/ml. dilihat dari Viskositasnya semakin lama pengadukan dilakukan pada proses pemanasan makan Viskositasnya makan semakin tinggi. Karena Viskositas minyak lebih tinggi dibandingkan dengan Viskositas minyak yang bercampur dengan air.



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1



Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan pada percobaan pencampuran



dan pengadukan maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Semua Bahan-Bahan Akan Dicampurkan Baik Secara Horizontal Ataupun Vertikal. Prinsip Pencampuran Didasarkan Pada Peningkatan Pengacakan Komponen Yang Mempunyai Sifat Yang Berbeda. 2. Faktor - Faktor yang mempengaruhi proses pengadukan dan pencampuran diantaranya adalah perbandingan antara geometri tangki dengan geometri pengaduk, bentuk dan jumlah pengaduk, posisi sumbu



pengaduk,



kecepatan putaran pengaduk, penggunaan sekat baffle dalam tangki dan juga property Fisik Fluida yang diaduk yaitu densitas dan viskositas. 5.2



Saran Pada saat pengamatan proses pengadukan diharapkan tidak di hentikan



putaran dari pengadukan sehingga minyak yang dihasilkan didapatkan sesuai dengan keinginan dan standarnya.



19



DAFTAR PUSTAKA Cahyonugroho, O. H. 2015. “Pengaruh Intensitas Sinar Ultraviolet Dan Pengadukan Terhadap Reduksi Jumlah Bakteri E.Coli”. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. Vol. 2(1) : 18-23. Karamah, E. F dan A. O. Lubis. 2010. “Pralakuan Koagulasi Dalam Proses Pengolahan Air Dengan Membran: Pengaruh Waktu Pengadukan Pelan Koagulan Aluminium Sulfat Terhadap Kinerja Membran”. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 2(2) : 32-39. Kurniawan, R., S. Juhanda., R. Syamsudin dan M. A. Lukman. 2011. “Pengaruh Jenis dan Kecepatan Pengaduk pada Fermentasi Etanol Secara Sinambung dalam Bioreaktor Tangki Berpengaduk Sel Tertambat”. Jurnal Teknik Kimia. Vol. 2(1) : 1-5. Moran, M. J dan H. N. Saphiro. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 2. Jakarta : Erlangga. Oktavian, R dan D. Saptati. 2017. Aplikasi Spreadsheet untuk Perhitungan Teknik Kimia Sederhana. Malang : UB Press. Purwanto, D. 2008. “Pengaruh Desain Impeller, Baffl Ve dan Kecepatan Putar Pada Proses Isolasi Minyak Kelapa Murni Dengan Metode Pengadukan”. Jurnal Sains dan Teknologi. Vol.2(1) : 75-86. Soolany, C., A. H. Tambunan dan R. Sudradjat. 2015. “Kajian Pengunaan Static Mixing Reactor Pada Proses Produksi Biodiesel Secara Katalitik Dengan Sistem Continue”. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. Vol. 33(3) : 261-272. Tim Dosen Operasi Industri Kimia. 2018. Penuntun Praktikum Operasi Industri Kimia. Universitas Jambi. Wahyuni, S. 2013. Panduan Praktis Biogas. Jakarta : Penebar Swadaya. Welty, J. R., C. E. Wicks., R. E. Wilson dan G. Rorrer. 2004. Dasar-Dasar Fenomena Transport Edisi Keempat Volume 1 Transfer Momentum. Jakarta : Erlangga. Wright, P. H. 2002. Pengantar Engineering Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga. Yuwono, C. W dan T. Soehartanto. 2013. “Perancangan Sistem Pengaduk Pada Bioreaktor Batch untuk Meningkatkan Produksi Biogas”. Jurnal Teknik Potmis. Vol. 2(1) : 141-146.



20



LAMPIRAN Lampiran 1. Perhitungan



Diketahui: a. b. c. d.



Diameter tangki : 25.6 cm =0.256 m = r: 0.128 m Feed masuk : 3 L =3000 mL Hasil minak VCO : 435 mL Massa blondo : 1679.2 gr



1. Viskositas terhadap feed: 𝜇 ∶ : :



𝜋.𝑟 2 .∆𝑃 8.𝑉.𝐿



(untuk ∆𝑃 dan L diabaikan)



3.14 .(0.128)2 𝑚 8.3000 0.0514 𝑚2 240000 𝑚𝐿 2



: 2.142 x 10-6 𝑚 ⁄𝑚𝐿 2. Viskositas terhadap minyak: 𝜇: : :



𝜋.𝑟 2 .∆𝑃 8.𝑉.𝐿



(untuk ∆𝑃 dan L diabaikan)



3.14 .(0.128)2 𝑚 8.435 𝑚𝑙 0.0514 𝑚2 3480 𝑚𝐿 2



: 1.48 x 10-5 𝑚 ⁄𝑚𝐿 3. Densitas terhadap:  ∶



𝑚 𝑉



m: Blondo = 1679,29 gr V: 435 milL (minyak)



:



1679,2 𝑔𝑟 435 𝑚𝐿



: 3,860



𝑔𝑟 ⁄𝑚𝐿



21



22



Lampiran 2. Gambar



Santan kelapa yang di biarkan selama 1 jam sebelum praktikum



Proses pemasukan santan kedalam tangki



Tangki pengaduk yang berisi koil pemanas



Pemasangan kabel yang telepas pada perangkaian alat



Pemasangan rangkaan alat pengaduk



Pengukuran santan yang akan dimasukan dalam tangki