Macam-macam/Jenis-jenis Agitator (pengaduk)

sumber: http://www.oempanels.com

PENDAHULUAN

Pengadukan adalah operasi yang menciptakan terjadinya gerakan di dalam bahan yang diaduk. Tujuan operasi pengadukan yang utama adalah terjadinya pencampuran. Pencampuran merupakan operasi yang bertujuan mengurangi ketidaksamaan kondisi, suhu, atau sifat lain yang terdapat dalam suatu bahan. Pencampuran dapat terjadi dengan cara menimbulkan gerak di dalam bahan itu yang menyebabkan bagian-bagian bahan saling bergerak satu terhadap yang lainnya, sehingga operasi pengadukan hanyalah salah satu cara untuk operasi pencampuran

Pencampuran suatu zat dapat dipengaruhi oleh proses pengadukan. Agar diperoleh pencampuran yang optimal perlu diperhatikan tipe pengaduk (agitator) yang digunakan. Pengaduk berfungsi untuk menggerakkan bahan (cair, cair / padat, cair / cair, cair / gas, cair / padat / gas) di dalam bejana pengaduk. Pengaduk yang digunakan haruslah sesuai dengan tujuan pencampuran yang diinginkan. Berikut akan dibahas berbagai macam tipe agitator yang dapat digunakan dalam proses pengadukan.

MACAM-MACAM PENGADUK (AGITATOR)

1. Agitator Jenis Baling-baling (Propeler)

Propeler merupakan agitator/impeller aliran aksial berkecepatan tinggi untuk zat cair berviskositas rendah. Propeler kecil biasanya berputar pada kecepatan motor penuh, yaitu 1150 atau 1750 putaran/menit, sedang propeler besar berputar pada 400-800 putaran/menit. Arus yang meninggalkan propeler mengalir melalui zat cair menurut arah tertentu sampai dibelokkan oleh lantai atau dinding bejana.

Jenis yang paling banyak dipakai adalah propeler kapal berdaun tiga, sedang propeler berdaun empat, bergigi, atau dengan rancang lain digunakan untuk tujuan-tujuan khusus. Selain itu, kadang dua atau lebih propeler dipasang pada satu poros, biasanya dengan arah putaran yang sama. Namun, bisa juga dipasang dengan arah yang berlawanan, atau secara tolak/tarik sehingga menciptakan

zone fluida yang sangat turbulen di antara kedua propeler tersebut.

Pengaduk ini tidak bergantung pada ukuran serta bentuk tangki. Kapasitas sirkulasi yang dihasilkan besar dan sensitif terhadap beban head. Dalam perancangan propeller, luas sudu biasa dinyatakan dalam perbandingan luas area yang terbentuk dengan luas daerah disk. Nilai nisbah ini berada pada rentang 0.45 sampai dengan 0.55.

Pengaduk propeler terutama menimbulkan aliran arah aksial, arus aliran meninggalkan pengaduk secara kontinu melewati fluida ke satu arah tertentu sampai dibelokkan oleh dinding atau dasar tangki.

Berikut adalah gambar contoh pengaduk propeler.

2. Agitator Jenis Turbin

Istilah turbin ini diberikan bagi berbagai macam jenis pengaduk tanpa memandang rancangan, arah discharge ataupun karakteristik aliran. Turbin merupakan pengaduk dengan sudu tegak datar dan bersudut konstan. Pengaduk jenis ini digunakan pada viskositas fluida rendah seperti halnya pengaduk jenis propeler. Pengaduk turbin menimbulkan aliran arah radial dan tengensial. Di sekitar turbin terjadi daerah turbulensi yang kuat, arus dan geseran yang kuat antar fluida.

Salah satu jenis pengaduk turbin adalah pitched blade. Pengaduk jenis ini memiliki sudut sudu konstan. Aliran terjadi pada arah aksial, meski demikian terdapat pule aliran pada arah radial. Aliran ini akan mendominasi jika sudu berada dekat dengan dasar tangki.

Pada dasarnya, turbin menyerupai dayung berdaun banyak dengan daun-daunnya yang agak pendek, dan berputar pada kecepatan tinggi pada suatu poros yang di pasang di pusat bejana. Daun-daunnya bisa lurus atau lengkung, bisa bersudut atau vertikal Diameter impelernya biasa lebih kecil dari diameter dayung, yaitu berkisar antara 30-50% dari diameter bejana. Turbin biasanya efektif untuk menjangkau viskositas yang cukup luas. Di dekat impeler akan terdapat zone arus deras yang sangat turbulen dengan geseran yang kuat. Arus utamanya bersifat radial dan tangensial. Komponen tangensialnya menimbulkan vortex ( cekungan ) dan arus putar, yang harus dihentikan dengan menggunakan sekat atau diffuser agar impeler itu menjadi sangat efektif.

Turbin biasanya memiliki empat atau enam daun pengaduk. Turbin dengan daun yang datar memberikan aliran yang radial. Jenis ini juga berguna untuk dispersi gas yang baik, gas akan dialirkan dari bagian bawah pengadukdan akan menuju ke bagian daun pengaduk lalu tepotong-potong menjadi gelembung gas.

Pada turbin dengan daun yang dibuat miring sebesar 45^o, seperti yang terlihat pada gambar 3, beberapa aliran aksial akan terbentuk sehingga sebuah kombinasi dari aliran aksial dan radial akan terbentuk. Jenis ini berguna dalam suspensi padatan kerena aliran langsung ke bawah dan akan menyapu padatan ke atas. Terkadang sebuah turbin dengan hanya empat daun miring digunakan dalam suspensi padat. Pengaduk dengan aliran aksial menghasilkan pergerakan fluida yang lebih besar dan pencampuran per satuan daya dan sangat berguna dalam suspensi padatan.

3. Agitator Jenis Dayung (Paddle)

Pengaduk jenis ini sering memegang peranan penting pada proses pencampuran dalam industri. Bentuk pengaduk ini memiliki minimum 2 sudu, horizontal atau vertical, dengan nilai D/T yang tinggi. Paddle digunakan pada aliran fluida laminar, transisi atau turbulen tanpa baffle. Pengaduk padel menimbulkan aliran arah radial dan tangensial dan hampir tannpa gerak vertikal sama sekali. Arus yang bergerak ke arah horisontal setelah mencapai dinding akan dibelokkan ke atas atau ke bawah. Bila digunakan pada kecepatan tinggi akan terjadi pusaran saja tanpa terjadi agitasi.

4. Agitator Jenis Hellical-Ribon

Jenis pengaduk ini digunakan pada larutan pada kekentalan yang tinggi dan beroperasi pada rpm yang rendah pada bagian laminer. Ribbon (bentuk seperti pita) dibentuk dalam sebuah bagian helical (bentuknya seperti baling-balling helicopter dan ditempelkan ke pusat sumbu pengaduk). Cairan bergerak dalam sebuah bagian aliran berliku-liku pada bagiam bawah dan naik ke bagian atas pengaduk.

5. Agitator Jenis Jangkar / Anchor

Pengaduk ini mirip dengan jangkar kapal, maka di sebut pengaduk jangkar. Ada banyak aplikasi yang dapat dipakai agitator  yang terintegrasi dengan pengaduk model  jangkar ini. Impeler tipe jangkar mampu  menyapu permukaan dinding secara menyeluruh  dan meng-agitasi sebagian besar batch cairan melalui kontak fisik. Dinding pencakar  atau scraper dapat dipasang pada baling impeller jangkar yang berfungsi untuk meningkatkan perpindahan panas melalui dinding tangki pengolahan  dan mencegah tidak lengketnya bahan baku pada dinding tangki. Untuk menambah ratanya sistim pencampuran dapat di kombinasikan dengan agitator ulir.

Kelebihan dari pengaduk jangkar adalah dapat disesuaikan dengan kontur permukaan tangki pengolahan. Pengaduk Jangkar dapat di pakai pada  pencampuran dalam kondisi t  laminar dan ditemui dalam aplikasi viskositas tinggi.
Kombinasi antara pengaduk jangkar, scraper, dan pengaduk ulirAplikasi produk yang dapat dipakai pengaduk tipe Jangkar adalah :

~          Tinta

~          Cat

~          Saus

~          Adhesive

~          Lem

6.  Agitator Jenis Gerbang

Pengaduk Gerbang digunakan dalam tangki dangkal luas dan untuk bahan viskositas tinggi dengan suhu / temperatur benda kerja  rendah dan dalam kondisi vakum (tidak ada kontak dengan udara luar) , biasanya di gunakan untuk industri minuman atau kosmetik.

Kelebihan dari pengaduk gerbang adalah dapat sangat rapat serta sesuai dengan kontur wadah / tangki pengolahan. Pengaduk gerbang akan  mendapatkan pencampuran yang memadai dalam kondisi laminar aliran ditemui dalam aplikasi viskositas tinggi. Ini impeler menyapu permukaan dinding seluruh kapal dan mengagitasi sebagian besar batch cairan melalui kontak fisik.

Beberapa desain termasuk ber-engsel pencakar untuk meningkatkan perpindahan panas dengan dinding dan tidak lengket/ bahan tidak berwarna. Kecepatan poros pengaduk gerbang adalah rendah dan di perlukan gearbox / rasio gigi yang besar antara motor dan shaft/batang pengaduk gerbang. Digunakan atmosfer tertutup atau bertekanan/vakum penggunaan.

Fitur-fitur teknis: Impeler anchor digunakan untuk viskositas cairan antara 5.000 dan 100.000 cP.

Aplikasi Pemakaian :

- Krim Penuaan

- Yoghurt

- Keju lembut

- Sausage

7. Agitator Jenis Pita Spiral (Helixal Axial)

Pengaduk Pita Spiral dirancang terutama gerakan pencampuran cairan yang berbeda kekentalannya atau  beda dalam bentuk misalnya butiran padatan yang dilarutkan (dalam proses 'penggantian cairan'). Seperti sebuah impeller dapat dirancang dengan spiral bagian dalam tambahan yang digunakan untuk memompa ke arah yang berlawanan. Hal ini diperlukan untuk pencampuran bahan viskositas tinggi. Ini impeler juga dapat memiliki dua helixes luar. Kualitas produk campuran akhir dalam aplikasi ini dapat menjadi sangat penting secara ekonomi dan di harapkan merata dalam satu batch proses.
Dinding pencakar dapat dipasang pada baling impeller untuk membantu meningkatkan perpindahan panas dan homogenitas dalam produk agar tidak lengket dengan dinding tangki.

Fitur-fitur teknis: Cocok untuk viskositas yang sangat tinggi hingga 25.000.000 cps.

Kegunaan:
Kebanyakan pabrik kimia,  industri proses dan pengolahan.  Pengaduk ini cocok  untuk aplikasi viskositas tinggi. Misalnya pencampuran polimer tanaman,  industri makanan,  atau industri yang memakai proses / aplikasi viskositas tinggi seperti pencampuran : Krim, Lotion, Pasta.

8. Agitator Gigi Potong / Mata Gergaji

Agitator Gigi potong / Mata gergaji (Sawtooth)  adalah  disk disperser kecepatan  tinggi, yang terdiri sebagai sejumlah besar gigi mengarah ke atas dan ke bawah sekitar pinggiran mata potong, biasanya digunakan dalam aplikasi dispersi, misalnya memecahkan tetesan serbuk / partikel / potongan ke dalam cairan / larutan sistem atau untuk pencampuran bubuk ke dalam produk dengan misture/ permukaan  halus. Pisau berputar sampai dengan 3000 rpm dan menciptakan pola aliran radial dalam tangki beserta campuran yang stasioner. Pisau menciptakan pusaran yang menarik dalam isi tangki dengan pisau tajam. Permukaan pisau kemudian secara mekanis mengobrak-abrik butiran padat yang ada dalam larutan sehingga mengurangi ukuran mereka, dan pada saat yang sama menyebarkan mereka di antara cairan yang digunakan sebagai cairan pembawa. Dirancang untuk mengolah berbagai bahan dari viskositas yang bervariasi.

Fitur-fitur teknis : Kecepatan Agitator Gigi potong / Mata gergaji yang tinggi sangat ideal untuk dispersi yang sampai maksimum sekitar. 50.000 centipoises. Bila digunakan bersama dengan multi-poros mixer, mereka dapat berguna untuk beberapa ratus ribu centipoises. Agitator ini dapat digunakan pada produksi Pelapis, Tinta, Pewarna, dan Perekat kimia industri.

9. Agitator Jenis UZ

Jenis pengaduk UZ menjadi lebih dan lebih populer di kalangan berbagai industri. UZ merupakan bagian dari seri 'Pitch Blades', dan lebih efisien dalam pencampuran benda kerja. Diameter impeller juga dapat dipengaruhi oleh diameter tangki dan viskositas bahan.

Fitur-fitur teknis : Cocok untuk viskositas rendah sampai menengah. Kegunaan dari   Mixers UZ untuk aplikasi  Susu (Yoghurt, tangki fermentasi), tangki penyimpanan Susu, dan aplikasi Buttermilk. Selanjutnya di Industri Minuman dapat digunakan untuk pengolahan Buah jus. Mixer ini juga merupakan solusi umum di dalam pengolahan Ragi, telur cair, dalam penyimpanan dan proses gula cair

10. Agitator Koaksial

Para agitator koaksial menggunakan dua impeler yang berbeda mixer masing-masing didukung oleh independen listrik drive-motor, yang beroperasi pada kecepatan yang berbeda, untuk pencampuran dan dispersi. Para agitator pusat dapat menjadi turbin berkecepatan tinggi yang dirancang untuk mencampur dan membubarkan pigmen / butiran / gumpalan . Para agitator luar ternyata pada kecepatan rendah dekat dengan dinding kapal untuk memastikan bahwa suspensi/ campuran/ larutan seluruh tercampur.

Aplikasi agotator ini pada misal Chocolate agitator untuk melelehkan cokelat dan menahan sampai 150.000 cp.

11. Agitator Hydrofolis

Hydrofoils impeller adalah impeller efisiensi tinggi yang dikembangkan untuk aplikasi di mana perputaran bahan / pengadukan secara perlahan dengan aliran aksial yang diinginkan sesuai dengan rancang bangun sistem pengolahan. Pada dasarnya pengaduk / impeller ini memiliki dua, tiga atau empat bilah pair / pasangan bilah yang berbentuk lonjong, yang melengkung dan kadang-kadang dibuat dengan tepi terkemuka bulat. (sesuai dengan aliran fluida yang di inginkan)

Sudu pisau (bentuk pengaduk) di ujungnya adalah lebih dangkal dari pada yang berada dihub / bubungan atau yang mendekati poros, yang menyebabkan tekanan hampir konstan di seluruh /sepanjang permukaan pisau / bilah pengaduk. Ini menghasilkan kecepatan yang lebih seragam di seluruh daerah impeller.

Bentuk pisau / bilah ini menghasilkan sejumlah daya yang rendah dan arus tinggi per unit daya dibandingkan dengan turbin blade bertingkat. Aliran ini lebih efisien ke arah saluran pompa sirkulasi yang berada di bawahnya, dan sistem pusaran impeller hampir sama kuat dengan sistim  yang berasal  dari turbin blade bertingkat.

Selain itu, pisau/ bilah sudu tertentu menyebabkan bentuk geser minimum tapi memiliki ketahanan kavitasi lebih dari desain lainnya melalui desain hidrodinamik yang  efektif  mengenai poros/ poros as yang besar lagi untuk tangki yang lebih dalam, dan menyelesaikan proses  yang terkait dengan keterbatasan waktu dan kecepatan kritis yang di perbolehkan selama waktu pengadukan. Hydrofoils dibagi dua impeler kelompok utama: soliditas rendah dan soliditas tinggi.

12. Impeller Soliditas Rendah (ISR)

Impeller ini adalah impeller yang sangat efisien untuk pencampuran cairan dan suspensi padatan. Desain ini sangat unik dan tidak ada sisi bayangan  antara pisau dan permukaan yang halus untuk memudahkan pembersihan. Contoh gambar ISR seperti pada gambar di bawah ini.

13. Impeller untuk Soliditas Tinggi (IST)

IST mempunyai dua pisau, Impeller ini membentuk aliran kontra / bertolak belakang. Impeller IST telah disarankan sebagai impeller yang sangat efisien untuk mencampur fluida yang sangat kental misalnya pada fluida non-Newtonian.  Desain impeller ini (IST) paling fleksibel.

Intensitas pencampuran isi tangki dan permukaan cairan karena kompleks naik turun pergerakan fluida karena adanya fluida yang berlawanan dari pisau / bilah pengaduk  bagian luar.

Impeller ini telah dikembangkan untuk menggabungkan antara sirkulasi yang baik dengan gaya geser/ tingkat gaya pengadukan rendah (low energi). Hal ini memastikan waktu pengadukan yang  pendek di permukaan cairan / fluida.

Impeler ini menyediakan hingga empat kali perpindahan panas lebih baik dari impeller turbin standar, karena diameter pisau besar dan kedekatan ujung pisau pada dinding tangki. Ini impeller (IST) dirancang berdasarkan pada tinggi impeller / rasio diameter dinding

Untuk kondisi turbulen membutuhkan baffle dinding, untuk kondisi laminar digunakan tanpa baffle dinding. Aplikasi pemakaian / kegunaan : Deterjen.

14. Impeller Model Rotor / Stator Mixer

Mixer geser / mesin potong untuk memotong dan melarutkan bahan baku dengan fluida pelarut  dengan intensitas  tinggi menggunakan kecepatan  rotor / stator generator untuk menerapkan geser mekanis dan hidrolik intens. Pisau dari jangka rotor pada kecepatan perangkat pemotong 15 sampai 30 m / s dalam stator tetap. Seperti pisau memutar melewati setiap pembukaan di stator, mereka akan menggeser / memotong / melalui saringan partikel, menekan  bahan baku dengan kecepatan tinggi ke dalam saringan atau lubang stator disekitarnya.  Bahan dikeluarkan secepat mungkin sehingga terjadi pengurangan ukuran partikel.

Aplikasi :

Impeller Geser stator rotor ini bekerja dengan baik untuk mengurangi tetesan / ukuran partikel baik untuk homogenisasi, pelarutan , solubilisasi, emulsifikasi, menggiling, dan dispersi. Mixer geser tinggi  (Stator / Rotor ) yang paling cocok untuk pencampuran bahan dengan viskositas maksimum 10.000 cps. Digunakan bersama-sama dengan impeller tipe jangkar dan  dapat menangani viskositas sampai kira-kira 200.000 cps.

Dalam aplikasi yang memerlukan induksi cepat  seperti bubuk/serbuk,  Dengan desain rotor / stator dimodifikasi khusus yang menghasilkan kevakum-an yang kuat. sistem menarik padatan melalui lubang input bahan baku (di buat semacam saluran khusus masuk dan mengarahkan mereka langsung ke zona pemotongan stator rotor ). 

Stators dapat dipertukarkan /di ganti sesuai dengan kebutuhan. Spesifikasi generator rotor / stator batch adalah selalu berhubungan dengan keseimbangan dan aliran. Hal ini benar apakah itu sebuah mixer yang berdiri sendiri atau merupakan bagian dari mixer multi-agitator. 

Kepala stator bulat (A) dengan lubang bundar besar yang terbaik untuk tujuan umum pencampuran. Ini menghasilkan arus kuat, dan dengan cepat mengurangi ukuran partikel besar. Kepala stator Slotted (B) memberikan kombinasi yang paling populer untuk pemotongan bahan dan laju aliran efisien. Ini sangat ideal untuk emulsi dan menengah viskositas bahan.
Kepala Lubang Baik (C) menyediakan geser tertinggi mungkin dengan mengorbankan tingkat aliran lebih lambat. Hal ini paling cocok untuk viskositas rendah emulsi dan dispersi halus.

15. Impeller Ruhston

Desain operasional: Ini kadang-kadang disebut impeller turbin pipih radial dan memiliki empat atau lebih pisau vertikal, dan spasi / ruangan di sekitar disk.
Aliran radial dibuang ke luar pada dinding tangki  dengan setengah aliran diarahkan ke atas, dan setengah aliran diarahkan ke bawah.

Meskipun impeller rushton dapat digunakan untuk semua jenis tugas pencampuran tunggal dan multiple-fase, mereka yang paling efektif untuk gas-cair dan cair-cair dispersi dan memberikan hasil pencampuran yang lebih tinggi dan tingkat turbulensi yang lebih rendah dengan pemompaan. Dengan ditambahkan  baffle yang cocok, pengarah arus ini akan membuat arus kuat ke atas-bawah untuk yang mengalir baik di atas dan di bawah impeller.

Generasi baru dari turbin radial adalah turbin backswept yang memiliki enam pisau melengkung. Sifat backswept dari pisau adalah mencegah penumpukan material pada pisau dan memiliki gas tertinggi sehingga penyebaran material yang tersedia jadi lebih merata dan larut.

Pada umumnya impeller ini digunakan untuk cairan viskositas rendah ke menengah, cairan bercampur larutan /padatan, Fermentasi, Dispersi Gas, Limbah dan pengolahan serat dalam industri pulp dan kertas.