Pencampuran dan Pengadukan

Pencampuran
Dalam kimia, suatu pencampuran adalah sebuah zat yang dibuat dengan menggabungkan dua zat atau lebih yang berbeda tanpa reaksi kimia yang terjadi (obyek tidak menempel satu sama lain).
Sementara tak ada perubahan fisik dalam suatu pencampuran, properti kimia suatu pencampuran, seperti titik lelehnya, dapat menyimpang dari komponennya. Pencampuran dapat dipisahkan menjadi komponen aslinya secara mekanis. Pencampuran dapat bersifat homogen atau heterogen.
Pencampuran adalah produk pencampuran mekanis atau pencampuran zat kimia seperti elemen dan senyawa, tanpa penyatuan kimia atau perubahan kimia lainnya, sehingga masing-masing zat mempertahankan properti dan karakteristik kimianya.[1]
Pencampuran Bahan Padat-Cair
Kata Kunci: Membangkitkan basa, Meningkatkan kadar, Proses hidrogenasi
Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 19-08-2009
Pada proses pembuatan produk industri kimia yang siap untuk diperdagangkan dan pada pengolahan produk setengah jadi, seringkali bahan-bahan padat harus dicampurkan dengan sejumlah kecil cairan. Di sini dapat terbentuk bahan padat yang lembab atau campuran yang sangat viskos seperti pasta atau adonan. Seringkali cairan harus juga ditambahkan ke dalam pasta, adonan atau massa yang plastis tersebut. Contoh :
a.Mencampur serbuk dengan cairan untuk membuat butiran-butiran (granulat)
b.Mencampur pasta pada industri farmasi dan kosmetik dengan bahan-bahan aktif.
c.Mencampur masa sintetik yang plastis dengan bahan-bahan penolong (misalnya bahan pelunak, stabilisator, bahan pewarna).
Alat yang digunakan dapat berupa tangki atau bejana vertikal yang berbentuk silinder, bahan digilas dan diuli oleh satu atau dua perkakas campur yang mirip pengaduk.
Pencampuran Bahan Padat-Padat
Pencampuran dua atau lebih dari bahan padat banyak dijumpai yang akan menghasilkan produk komersial industri kimia.
1.Pencampuran bahan pewarna dengan bahan pewarna lainnya atau dengan bahan penolong untuk menghasilkan nuansa warna tertentu atau warna yang cemerlang.
Alat yang digunakan untuk pencampuran bahan padat dengan padat dapat berupa bejana-bejana yang berputar, atau bejana-bejana berkedudukan tetap tapi mempunyai perlengkapan pencampur yang berputar, ataupun pneumatik.
Pencampuran Bahan Cair-Gas
Untuk proses kimia dan fisika tertentu gas harus dimasukkan ke dalam cairan, artinya cairan dicampur secara sempurna dengan bahan-bahan berbentuk gas.
Contoh :
1. Proses hidrogenasi, khorinasi dan fosfogensi
2. Oksidasi cairan oleh udara (fermentasi, memasukkan udara kedalam lumpur dalam instalasi penjernih biologis)
3. Meningkatkan kadar (melarutkan) gas dalam cairan (misalnya HCL dalam air, oksigen dalam cairan-cairan)
4. Membangkitkan basa (misalnya busa pemadam api).
Merawat Alat Pencampur
Untuk mendapatkan kerja yang efisien, bukan hanya kebutuhan daya yang merupakan hal terpenting tetapi juga laju pencapaian derajat pencampuran yang diinginkan serta perawatan yang terjadwal. Telah dibuktikan bahwa sangat sukar untuk mendapatkan derajat pencampuran yang diingikan pada suatu waktu, dan keputusan untuk menentukan kapan material tersebut sudah tercampur masih tergantung kepada perkiraan, pengalaman dan keputusan operator serta kegiatan perawatan yang terus menreus dilakukan.
Metode atau Teknik Pencampuran
Untuk bisa menghasilkan cocktails atau mocktails dengan kualitas yang bagus, ada beberapa aturan main yang perlu kita ikuti. Mulai dari material yang kita gunakan seperti spirits bisa pakai yang Premium brand, Kalau musti dicampur dengan juices, pakailah yang freshly squeezed. Dan yang tak kalah penting adalah teknik pencampuran. Karena untuk memperoleh hasil akhir yang sesuai dengan yang diharapkan, kita musti mengikuti aturan maen dari recipe yang bersangkutan. Meskipun tidak menutup kemungkinan buat seorang bartender untuk melakukan explorasi ataupun inovasi terhadap suatu minuman agar bisa menghasilhan sesuatu yang baru.
Berikut ini beberapa teknik pencampuran yang sering kita pakai atau sering kita jumpai:

Building – building adalah teknik mencampur minuman yang paling basic dan mudah dilakukan. Tanpa harus melibatkan banyak peralatan dan alat bantu. Kita bisa melakukannya langsung diserving glass.
Shaking – Shaking merupakan teknik pencampuran yang paling efficient . Semua ingredient tercampur dengan merata dan setiap karacter dari masing masing spirits atau flavoring/coloring agent bisa terserap keluar dengan sempurna. Beberapa aturan yang perlu diperhatikan bila menggunakan mixing method ini adalah :
-Selalu memakai cubed ice yang benar-benar fresh..
-Gunakan paling tidak 2/3 mixing glass full of ice sebagai media pencampur.
-Shake minuman dengan sempurna, sampai dengan mixing tin keluar bunga icenya.
-Ketika men shake minuman jangan menghadap langsung ke customer, meskipun kita berdiri didepan customer kita ! karena untk menghindari kalau tanpa disengaja shaker terlempar dari tangan kita.
Boiling – jarang dipake dibar bar karena teknik ini membutuhkan persiapan yang panjang dan rumit. Biasanya dipake untuk menyerap aroma yang sulit didapatkan bila hanya memakai mixing teknik yang lain. Flavoring agent yang biasa di pake adalah Clove, Cinnamon ,dll. Contoh cocktail yang memakai mixing method ini ; Gluhwein/ Mule wine.
Stirring – sebuah minuman di stirr karena kita ingin minuman yang kita buat tetap jernih dan bersih , dan dingin tanpa ada tambahan cairan dari ice yang mencair layaknya ketika kita memakai shaker untuk mencampur minuman.
Blending – Dianggap sebagai salah satu teknik pencampuran minuman paling sempurna. Beberapa cocktails /mocktail seperti Frozen drinks akan sangat bagus ketika memakai teknik ini. Biasanya dipakai untuk minuman yang ingredients nya melibatkan fresh fruit, cream,nuts, atau ice cream. Beberapa aturan ketika memakai teknik blending :
-Gunakan crushed ice yang lembut bukan cube ice yang masih keras agar mata pisau blender tidak cepat rusak.
-Potong fresh fruits menjadi potongan kecil –kecil untuk memudahkan campuran yang diblend cepat halus.
Layering – teknik membuat cocktails/mocktails yang memerlukan ketelitian dan kesabaran tingkat tinggi. Layering dipakai dengan tujuan untuk membuat minuman dengan efek pelangi. Antara satu warna dengan warna yang lain terpisah denan jelas. Beberapa aturan yang harus di ikuti ketika memakai teknik layering adalah :
-Letakkan spirits dengan kadar alcohol yang rendah dibawah spirits yang kadar alcoholnya lebih tinggi.
-Semakin tinggi kadar alcohol maka semakin rendah kadar gula dalam suatu spirits. Maka ingredients degan kadar gula tertinggi akan menempati urutan terbawah dalam layering.
-Gunakan alat bantu seperti Long bar spoon untk menghasilhan efek pelangi yang bagus.
Muddling – teknik pencampuran minuman yang melibatkan buah buahan segar,herb, sayur sayuran untuk di tumbuk dan mengambil juices dan flavours untuk kemudian dicampur dengan alcohol atau syrups . Ada beberapa aturan ketika membuat minuman dengan menggunakan teknik pencampuran ini :
-Gunakan gelas yang sesuai dan kuat agar tidak pecah ketika mendapat tekanan dari muddler.
-Gunakan fresh fruit/herb/vegetables yang di chop lembut agar memudahkan dalam mendapatkan juice dan flavournya.
-Sajikan secepatnya begitu minuman siap, karena setelah lewat beberapa menit minuman jenis ini akan berubah mejadi keruh.

Pengadukan adalah proses mengocok susu untuk membuat mentega menggunakan butter churn. Di Eropa sejak Renaissance sampai Industrial Revolution, hal ini biasanya dilakukan dengan tangan. Kemudian alat mekanis juga digunakan.
Mentega adalah lemak susu, kadang-kadang ditambahi garam. Sampai abad ke-19 mentega dibuat dari susu yang dibiarkan menjadi asam secara alami.
Tangki berpengaduk digunakan secara luas pada berbagai proses industri karena kemampuan sirkulasi aliran. Kompleksitas aliran dalam tangki berpengaduk menjadi bagian dari perubahan global pola alir dari satu tipe ke tipe yang lain, secara bergantian dalam skala yang besar. Fenomena ini diketahui sebagai Makro-Instabilitas (MI) pada tangki berpengaduk yang dipelajari dalam disertasi ini dengan cara Large Eddy Simulation (LES). MI adalah fenomena alami penting yang harus diketahui karena dapat memberikan efek yang signifikan pada kinerja pengadukan di dalam sistem satu fase maupun multifase. Studi ini dimulai dari tinjauan pada aliran satu fase sampai suspensi poly-disperse solidliquid di tangki berpengaduk menggunakan impeller dan geometri tangki yang berbeda. Metode visualisasi yang ditunjukkan sebagai hasil eksperimen dan hasil eksperimen yang sama dari literatur digunakan untuk memvalidasi hasil simulasi. Dalam disertasi ini pada umumnya menggunakan pendekatan teoritis berbasis simulasi computational fluid dynamics (CFD) yang mampu menunjukkan informasi detail aliran. Beberapa model dan teknik penyelesaian yang tersedia digunakan untuk membantu menjelaskan banyaknya variasi dari gerakan aliran secara numerik. Cara ini didukung oleh kemajuan yang signifikan dari permodelan aliran fluida dan turbulensi, algoritma numerik, hardware komputer, dan predikisi numerik dari aliran dalam tangki berpengaduk yang telah divalidasi, terutama yang menggunakan large eddy simulation (LES) sebagai permodelan turbulensi. Karena fenomena MI memberi pengaruh pada ketidakstabilan yang ditinjau menurut waktu dan bersifat aliran tiga dimensi, strategi numerik tidak bisa menggunakan penyederhanaan domain perhitungan melalui simetri geometrik, perkiraan steady state, dan model edy-viscosity yang secara lokal mengasumsikan sifat turbulen isotropic. LES yang memisahkan fluktuasi koheren frekuensi rendah pada satu sisi dan fluktuasi turbulen pada sisi yang lain adalah yang cocok untuk memprediksi sifat-sifat MI dalam tangki berpengaduk. Selanjutnya, prosedur sliding mesh (SM) yang memiliki kemampuan untuk mensimulasikan gerakan impeller secara realistis dibutuhkan untuk mendukung model LES. Kemampuan LES membuktikan dengan pengakuan pola alir dengan rata-rata eksperimen visualisasi aliran untuk sistem single fase telah diperiksa untuk mengetahui karakteristik fenomena MI dalam tangki berpengaduk yang berisi air. Tiga impeller berbeda : six-blade Rushtin disc turbibe (RT) impeller, fan turbine (FT) impeller, dan pitch blade turbine (PBT) impeller digunakan dalam single dan double impeller. Pada kasus tangki berpengaduk dengan six-blade Rushton turbine, prediksi secara numerik terhadap MI dilakukan dengan menggunakan variasi off-bottom clearance pada kecepatan rotasi impeller konstan. Hasilnya menunjukkan bahwa kombinasi pola alir terjadi secara berulang-ulang untuk semua konfigurasi. Pola aliran dalam tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan single impeller dapat diklasifikasikan menurut radial discharge dan cross pass type untuk pengadukan dengan six bladed Rushton disc turbine (RT) impeller, radial discharge dan axial discharge untuk fan turbine (FT) impeller, axis symmetric axial discharge dan asymmetric axial discharge untuk pitch blade turbine (PBT) impeller. Untuk kasus dengan penyusunan double impeller, terdapat variasi yang lebih komplek dari pola aliran yang disebabkan oleh interaksi diantara pola aliran yang dihasilkan oleh impeller atas dan bawah. Frekuensi kemunculan dan rasio life time dari tiap tipe aliran yang dikenali juga dipelajari secara ekperimen dan simulasi sebagai karakteristik dari MI. Lebih jauh lagi, variasi pola aliran didukung dengan kemunculan dari puncak amplitude yang tinggi pada frekuensi rendah dari frekuensi spektrum baik kecepatan aliran dan juga tekanan dinamik pada dinding tangki. Berdasar pada keseesuaian antara hasil eksperimen dan simulasi, metode LES juga digunakan untuk menaksir akibat dari fenomena MI dalam tangki berpengaduk untuk pencampuran padat-cair. Hasil simulasi yang didapatkan pada tangki berpengaduk dengan single PBT impeller, double RT impeller atau double FT impeller menunjukkan perbedaan yang signifikan dari karakteristik MI untuk system single dan dua fase (contoh, air dan polidisperse pencampuran padat cair dari inert partikel dalam air). Perkiraan numerik dari tekanan dinamik yang dipantau pada dinding tangki yang dalam penyesuaian dengan fluktuasi kecepatan aliran dan konsentrasi partikel untuk mengindikasikan fenomena MI, dan telah terbukti bahwa fenomena MI sangat mempengaruhi operasi pencampuran. Perubahan dari pola aliran menyebabkan perubahan mendadak dari distribusi partikel padat dalam campuran. Pada akhirnya, metode CFD yang menggabungkan LES sebagai model turbulen, sliding mesh (SM) sebagai model pergerakan impeller dan mixture model sebagai model multifase dapat memberikan informasi detail tentang pola alir secara simultan, real time dan 3-D dalam tangki berpengaduk. Di samping itu, pencarian hubungan diantara awal mula MI dan karakteristik frekuensi timbulnya MI dari data time series kecepatan aliran, konsentrasi partikel dan tekanan dinamik pada dinding tangki telah pula diperoleh.
Flokulasi adalah penyisihan kekeruhan air dengan cara penggumpalan partikel untuk dijadikan partikel yang lebih besar. Gaya antar molekul yang diperoleh dari agitasi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju terbentuknya partikel flok.
Salah satu faktor penting yang mempengaruhi keberhasilan proses flokulasi adalah pengadukan, dimana dikenal tiga macam cara pengadukan yaitu mekanis, pneumatis dan hidrolis. Pengadukan dengan cara mekanis adalah yang paling banyak digunakan dalam pengolahan air minum, namun memerlukan peralatan yang rumit dan pasok enerji yang cukup besar.
Dengan tujuan menyederhanakan proses flokulasi, dalam penelitian ini digunakan pengadukan cara hidrolis, dimana air baku dialirkan secara gravitasi melalui pipa melingkar berbentuk helikoidal sebagai flokulator. Diameter pipa = 1,27cm, diametE lingkaran = 60 cm dan panjang pipa flokulator 50 m.
Untuk memisahkan partikel-partikel tersuspensi setelah melalui flokulator helikoidal,air baku langsung dimasukan kedalam kolom saringan pasir sehingga terjadi proses filtrasi tanpa bak pengendap pada kolom saringan diameter 10 cm, tinggi saringan 2 m dan tinggi media saringan 80 cm.Dari berbagai kondisi operasi dengan menggunakan variabel Laju penyaringan, Sifat aliran dan Media Saringan diperoleh berbagai hubungan antara Efisiensi Saringan pasir dalam mereduksi kekeruhan dan suspended solid dengan karakteristik flokulator helikoidal.
Pengaliran fluida pada sistem pipa helikoidal dapat menimbulkan turbulensi dan pengadukan. Kehilangan tekanan dan pengadukan partikel dari kedua aliran tersebut diterapkan dalam rekayasa proses flokulasi. Dua macam Laju Penyaringan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Laju Alir Berkurang (Declining Rate Filtration) dan Laju Alir Tetap (Constant Rate Filtration)
Air baku diambil dari Sungai Cikapundung dibawah jembatan Jalan Siliwangi pada bulan Oktober 1993, dengan Rekeruhan Awal 31,5 mg/1 SiO2 .
Dari bak pengatur tekanan, air baku dialirkan secara gravitasi kedalam flokulator helikoidal dengan laju alir tertentu, bersamaan dengan itu dimasukan koagulan Aluminium Sulfat dengan dosis 15 mg/l.
Dari beberapa analisa diperoleh korelasi antara Debit. Aliran,Kehilangan tekanan dengan reduksi kekeruhan dimana sisa kekeruhan adalah 1,2 mg/1 SiO2.
Declining Rate Filtration memberikan waktu kontak yang lebih baik dan tidak terjadi penumpukan flak secara cepat padabagian atas saringan yang menyebabkan saringan tersumbat.
Gradien Kecepatan, Waktu Kontak, pH, kehilangan tekanan sangat berpengaruh pada karakteristik flokulator helikoidal yang digunakan.
Meskipun nampak adanya penghematan, namun perlu diperhatikan pula hal-hal yang menyebabkan berkurangnya kemampuan (performance) flokulator helikoidal, seperti kehilangan enerji karena perubahan bentuk pipa, mengendapnya flok pada bagian dalam pipa serta waktu operasi yang relatif pendek sehingga harus sering dilakukan pembilasan.