Pola aliran fluida dalam tangki standar berpengaduk turbin berbilah enam

Abstract

Pengadukan merupakan proses pencampuran dua atau lebih zat dengan tujuan untuk memperoleh derajat homogenitas yang baik dengan menggunakan pengaduk/impeler konvensional. Pengadukan banyak dilakukan dalam industri- industri kimia, farmasi, karet dan proses tertentu seperti fermentasi. Pada proses fermentasi xanthan gum terjadi perubahan sifat reologi produk yang semula bersifat sebagai fluida Newtonian menjadi non-Newtonian. Sifat reologi fluida ini dapat mempengaruhi pola aliran fluida saat pengadukan. Di samping itu pola aliran fluida juga dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu jenis impeler, konfigurasi tangki, kondisi operasi (kecepatan pengadukan dan aerasi). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari karakteristik pencampuran melalui pengamatan pola aliran fluida dalam tangki standar berpengaduk turbin berbilah enam dengan menggunakan tehnik fotografi. Untuk mencegah distorsi pada saat pengamatan pola aliran, tangki silinder ditempatkan dalam tangki bujur sangkar. Tiga sisi tangki dilapisi dengan karton hitam kecuali sisi sebelah kanan diberi celah vertikal 1 cm. Celah vertikal ini digunakan untuk mendistribusikan cahaya ke seluruh bagian tangki. sumbercahaya berasal dari lampu helium spot 800 watt 220 volt yang ditempatkan kurang lebih 60 cm dari celah vertikal. Visualisasi pola aliran dilakukan dengan menggunakan kamera Nikon FM2 menggunakan film ASA 200 dan lensa makro 50 mm. Kecepatan kamera yang digunakan adalah 1 detik. Fluida HFS 70 brix dipilih sebagai fluida dasar (Newtonian). Untuk memodifikasi sifat reologi fluida ke dalam fluida tersebut ditambahkan xanthan gum atau CMC dengan konsentrasi masing-masing 0.1% (b/v) dan 0.5% (b/v). HFS 70 °brix merupakan fluida Newtonian dengan kekentalan 0.8652 Pa.s. Fluida 0.1% dan 0.5% CMC dalam HFS 70 "brix menampilkan sifat pseudoplastik (non-Newtonian) yang mengikuti persamaan Power Law, di mana kekentalan ditunjukkan oleh nilai indeks perilaku aliran (n) dan indeks konsistensi fluida (K). Nilai n untuk fluida tersebut masing-masing 0.939 dan 0.683, nilai K masing-masing 1.769 dan 14.411 Pa.s". Fluida HFS 70 °brix dengan penambahan 0.1% juga menampilkan sifat pseudoplastik dengan nilai n dan K sebesar 0,791 dan 3.005 Pa.s. Penambahan 0.5% xanthan gum ke dalam HFS 70 °brix menunjukkan sifat non-Newtonian yang memiliki yield stress sehingga fluida ini mengikuti persamaan Herschel-Bulkley. Nilai η, Κ, τ, (yield stress) untuk fluida tersebut berturut-turut adalah 0.883, 8,698 Pa.s", 26.408 Pa. Xanthan gum menunjukkan sifat yang lebih pseudoplastik daripada CMC. Konsentrasi yang lebih tinggi menunjukkan larutan yang semakin tebal dan sifat larutan yang semakin pseudoplastik.