Engineering

Thursday, 06 April 2017 Hits: 11091

Sekedar membuat ilustrasi untuk memudahkan saya mengingat-ingat konsep ide sebuah mixing tank. Tangki pencampur, khususnya aplikasi di industri makanan dan farmasi. Saya coba mengumpulkan dan membuat rangkuman dari sana-sini. Berangkat dari yang paling mendasar dulu tentang kebutuhan melakukan pencampuran: Pada kondisi apa saya membutuhkan Proses Mixing? Mungkin bisa saya narasikan dengan rincian di bawah, yaitu:

Single Phase Mixing

Mencampur dua atau lebih bahan pada fasa yang sama. Fasa yang sama artinya semua bahan yang dicampur sama-sama cair, sama-sama padat (serbuk), atau sama-sama gas. Pencampuran fasa yang sama ini juga terdapat kemungkinan apakah pencampuran dilakukan terhadap bahan yang bisa larut atau tidak. Untuk yang bisa larut, campuran fasa padat (serbuk) banyak orang menyebut dengan istilah Proses Blending. Untuk campuran fasa cair dan gas, biasa orang menyebut Proses Dissolving. Istilah saya menyebut 'biasa orang menyebut' adalah bahasa terminologi yang banyak dipakai dikalangan praktisi. Yang mungkin berbeda dengan istilah ilmiah di kalangan akademisi.

Between Phase Mixing

Nah, untuk yang tidak larut antar fasa yang sama, oleh praktisi industri biasa juga menjadikannya satu pengertian dengan pencampuran dengan fasa yang berbeda, yang umumnya bisa berupa: padat dalam cair, gas dalam cair. Yang prosesnya banyak orang menyebut dengan istilah Proses Dispersing. Proses ini sendiri akan membentuk dua macam campuran, yaitu Emulsi, adalah ketika proses pencampuran berhenti, maka kondisi fasa terdispersi akan tetap demikian dengan berjalannya waktu. Dan Suspensi, dimana fasa terdispersi akan mengalami proses pemisahan dengan berjalannya waktu.

Untuk proses membentuk emulsi, pada proses pencampuran antara dua fasa yang sama, sama-sama fasa cair, tapi antara fasa air dan fasa minyak yang memang karena sifat kimia-nya tidak bisa saling melarutkan. Proses pencampurannya kemudian banyak dipahami dengan istilah Proses Emulsifying. Yang dihasilkan dari pencampuran ini juga terdapat beberapa terminologi yang masing-masing istilah itu merujuk pada berapa besar perbandingan pencampuran antara fasa air dan minyak tersebut: Gel untuk yang kurang lebih memiliki perbandingan seimbang, Cream yang lebih banyak fasa air-nya (disebut oil in water), dan Salep (Oinment) yang memiliki campuran fasa minyak lebih banyak (disebut water in oil).

Kemudian juga berkembang istilah untuk mewakili hasil campuran yang lain karena memiliki karakteristik berbeda, yaitu: Paste untuk proses pencampuran antara fasa padat (serbuk sampai dengan besar butir tertentu), terdispersi dalam Oinment. Dan Lotion, seperti cream, hanya kandungan air yang lebih banyak lagi sehingga menjadikannya memiliki karakter mendekati air.

Ada lagi proses pencampuran, antara fasa padat (serbuk) dan cair, lebih spesifik adalah bahan starch dan air, proses pencampurannya akan berkembang menjadi sebuah campuran dengan sifat kimia dan fisika yang berbeda sama sekali, disebut sebagai gluten, dengan sifat liat dan kering, yang campuannya biasa disebut Dough. Proses pencampuran dua fasa ini dikenal dengan istilah Proses Kneading.

Dissolution Mixing

Saya buat deifnisi ini terpisah, karena proses pencampuran ini sebenarnya adalah antara dua fasa yang berbeda, umumnya padat dalam cairan, dimana fasa padat memang memiliki sifat kimia yang larut dalam fasa cairnya. Prosesnya, para praktisi lebih sering memakai sebutan Proses Disolusi.

Keep Homogeneous

Sebuah mixing tank, bisa jadi didesain 'hanya' untuk kebutuhan sekedar melakukan campuran di dalam tangki agar selalu bergerak sehingga didapat campuran yang akan selalu homogen, atau paling tidak mencegah pemisahan karena berjalannya waktu, terutama untuk jenis campuran Suspensi. Dan biasanya ini dikenakan pada tangki antara, setelah proses pencampuran dan sebelum proses pengisian, untuk penyangga sehingga memperkecil waktu tunggu antara proses pencampuran dan pengisian. Biasa praktisi menyebut istilah Holding Tank.

Enhance Heat and Mass Transfer

Sebuah campuran dalam tangki bila dikehendaki proses pemanasan atau pendinginan, biasanya pendinginan atau pemanasan berawal dari dinding, pada dasarnya secara alamiah akan terjadi perpindahan konveksi, namun hal ini berisiko proses perpindahan kalor yang lama, atau terjadi ketidakseimbangan laju kalor (dekat sumber panas sudah terlalu panas saat yang paling jauh masih terlalu dingin). Disinilah biasa kemudian dibutuhkan proses pencampuran dengan tujuan mengoptimalkan laju perpindahan panas sehingga merata dalam waktu yang singkat. Juga kebutuhan untuk mengoptimalkan laju massa, dimana proses pencampuran pada dasarnya adalah proses memindahkan massa suatu zat baik di dalam area tangki itu sendiri atau perpindahan saat keluar tangki tidak hanya mengandalkan proses gravitasi atau pompa.

Begitu banyak istilah untuk kebutuhannya, sehingga kadang membingungkan dan membuahkan beda persepsi ketika kita mencoba mengkomunikasikan sebuah kebutuhan atau keadaan terhadap Proses Mixing. Tapi paling tidak hal diatas bisa memberi arah pada peralatan apa yang harus kita upayakan untuk kebutuhan tersebut. Yang pada dasarnya ada dua hal, yaitu:

Mixing Tank. Apakah dari kebutuhan harus diupayakan tangki terbuka? Tangki bertekanan (Pressure Vessel)? Karena kebutuhan tertentu harus juga bisa melakukan pemanasan, pengeringan, atau pendinginan? Kebutuhan vakum untuk membantu proses pengeringan?

Mixing Tools. Peralatan mekanis yang didesain dengan bentuk geometri tertentu dan diputar pada kecepatan putar tertentu sehingga memenuhi kebutuhan pencampuran tertentu. Sebuah mixing tank bisa terdapat lebih dari satu mixing tools, juga sebuah mixing tank bisa juga tersedia mixing tool change-part  jenis berbeda yang setiap saat bisa diganti sesuai kebutuhan pencampuran. Mixing tool di kalangan vendor banyak diistilahkan dengan terminologi Agitator (karena pada dasarnya peruntukannya adalah melakukan agitasi terhadap obyek yang dicampur), Impeller (merujuk pada bentuk geometrinya yang berupa baling-baling), Chopper (desain mixing-tool yang dibuat khusus difungsikan untuk 'memecah' padatan menjadi serbuk sehingga proses pencampuran efektif).

Bila merujuk pada kebutuhan yang saya ceritakan di atas, istilah untuk - baik mixing-tools maupun pada mixing-tank secara keseluruhan - peralatan tersebut pun mengikuti, yang terkadang bagi antar dua pihak yang saling berkomunikasi perlu juga untuk saling mendudukkan pemahaman apa yang dimaksud pada istilah tersebut. Istilah itu kemudian bisa diacu sebagai peralatan terhadap proses yang saya jelaskan diatas pada huruf tebal. Seperti misalnya: Dissolver, adalah alat untuk melakukan proses dissolving. Logika yang sama untuk istilah yang bisa jad sering muncul dalam diskusi, seperti misalnya: Blender, Emulsifyer, Kneader, Mixer.

Pertimbangan dalam pemilihan peralatan untuk kebutuhan proses pencampuran bisa dilihat dari beberapa aspek:

Aspek Obyek yang dicampur (Media), menyangkut aspek Product Quality and Patient Safety: perlu didefinisi dulu rentang penggunaan, apakah untuk mencampur fasa yang sama? Fasa yang berbeda? Larut atau tidak larut? Sifat fisika (viskositas, densitas, non atau newtonian fluid)? Bentuk campuran produk (padat, cair, gas)? Ada perilaku tertentu dari sifat campuran ( membentuk buih, menghasilkan panas)? Shear sensitive (maksudnya bahwa media bisa jadi mudah berubah baik sifat kimia maupun fisika-nya bila mengalami pengadukan)? Perubahan sifat kimia (pH, membentuk senyawa)? Kondisi operasi (steril-non steril, suhu dan tekanan operasi)?

Aspek kebutuhan pencampuran itu sendiri seperti yang saya jelaskan diatas tentang kebutuhan, menyangkut aspek Fungtionality Engineering. Apakah blending, disolusi, proses dispersi, sekedar meratakan suhu?

Aspek yang terkait dengan kapasitas dan efektifitas proses pencampuran, menyangkut aspek Bussiness Process: Volume tangki dan bentuk? Pemilihan funsgi dan posisi mixing tools? Jenis mixing tools? Konfigurasi (direct, indirect, magnetic couple)? Kebutuhan kecepatan putar mixing tools?

Pitoyo Amrih

• < Prev
• Next >