Dalam produksi campuran bubuk, terdapat sejumlah pertanyaan utama yang sering dihadapi oleh para insinyur proses:

  • Bagaimana kualitas campuran bubuk dapat dinilai?
  • Dengan menggunakan teknik statistik, bagaimana segregasi dapat diklasifikasikan?
  • Bagaimana homogenitas campuran bubuk dapat diperkirakan?

Para ahli Dinnissen Process Technology siap menjawab semua pertanyaan Anda:

Hubungi Juul Jenneskens 077 467 3555

Bagaimana menentukan kualitas campuran bubuk

Untuk menjawab pertanyaan tentang apa yang dimaksud met kwaliteit van een campuran bubuk, pertama-tama harus ditetapkan definisi yang jelas. Mendeskripsikan campuran bubuk berarti memetakan berbagai sifat fisik yang dimilikinya. Semua sifat ini kemudian harus dibandingkan dengan komposisi yang diinginkan. Oleh karena itu, kualitas campuran bubuk merupakan konsep yang luas dan bervariasi. Selain itu, terdapat unsur subjektivitas, karena sejauh mana sifat fisik harus memenuhi standar yang diinginkan sering kali bersifat arbitrer.

Ada banyak jenis campuran bubuk dengan sifat fisik yang sangat beragam. Akibatnya, tidak ada definisi universal mengenai homogenitas dalam campuran bubuk. Selain itu, perlu dicatat bahwa tidak ada satu pun teknik analisis yang dapat digunakan secara tunggal untuk mengukur homogenitas.

Saat menjawab pertanyaan di atas, metode penggunaan produk akhir juga harus diperhitungkan. Misalnya, jika campuran gula-kakao dicampur dengan susu untuk membuat cokelat panas, pencampuran tidak terlalu penting. Namun, jika campuran yang sama digunakan sebagai taburan pada kue, pencampuran menjadi faktor yang jauh lebih signifikan. Contoh lain yang lebih jelas adalah distribusi bahan dalam susu formula bayi. Satu kemasan susu formula biasanya mengandung bubuk susu untuk beberapa botol. Akan sangat tidak diinginkan jika botol pertama memiliki komposisi bahan yang berbeda dari botol terakhir. Oleh karena itu, dalam kasus ini, penting agar semua bahan dalam kemasan terdistribusi secara homogen.

Penjelasan di atas dapat diilustrasikan dengan tiga contoh berikut:

Sebagai contoh pertama, kita mempertimbangkan kualitas sebungkus kacang cocktail berbumbu. Pengguna akhir terutama memperhatikan rasa. Biasanya, konsumen mengambil segenggam kacang dan memasukkannya ke mulut satu per satu. Idealnya, setiap kacang dalam satu genggaman memiliki jumlah bumbu yang kurang lebih sama agar memberikan rasa yang seragam. Namun, tidak ada cara untuk menjamin bahwa setiap kacang dalam kemasan mengandung jumlah bumbu yang sama. Selain itu, sebagian bumbu dapat menempel di tangan pengguna, menyebabkan variasi jumlah bumbu pada setiap kacang yang dimakan. Satu-satunya hal yang dapat dijamin dalam setiap kemasan kacang cocktail adalah bahwa terdapat rasio tetap antara kacang dan bumbu dalam kemasan tersebut.

Contoh kedua berkaitan dengan campuran pakan ternak yang harus dituang dari kemasan besar menggunakan wadah penakar ke dalam tempat makan hewan peliharaan. Tidak dapat dijamin bahwa dalam setiap wadah penakar, rasio semua bahan pakan akan selalu sama. Namun, rasio ini dapat dijamin untuk keseluruhan kemasan pakan.

Sebagai contoh ketiga, kita dapat melihat obat dalam bentuk pil. Dalam aplikasi farmasi, jumlah bahan dalam setiap pil harus dijamin secara akurat. Jelas bahwa jumlah dan rasio bahan dalam pil sangat menentukan efektivitasnya. Namun, yang lebih sulit untuk dijamin adalah apakah distribusi berbagai komponen dalam pil benar-benar merata di seluruh bagian pil itu sendiri.

Singkatnya, dapat disimpulkan bahwa kualitas suatu campuran bubuk bergantung pada tingkat kesesuaian campuran tersebut dengan skala yang telah ditentukan. Tidak ada skala yang secara inheren dianggap paling benar atau paling baik.

Powder on a shot nut

Kacang berlapis

Pendapat yang baik tentang campuran bubuk hanya dapat dibuat jika sebelumnya telah dipertimbangkan dengan cermat definisi yang terukur untuk menilai kualitas campuran.

Bagaimana heterogenitas campuran bubuk dikualifikasi?

Tingkat segregasi dalam suatu campuran bubuk paling mudah didefinisikan dalam campuran di mana salah satu bahan dianggap sebagai komponen utama. Ini bisa berupa zat perasa dalam campuran rempah-rempah atau vitamin tertentu dalam pakan ternak majemuk.

Misalkan campuran bubuk dibagi menjadi N sampel yang semuanya memiliki ukuran yang sama dan mengandung jumlah komponen utama yang identik. Berdasarkan asumsi ini, pencampuran tampak sempurna. Namun, perbedaan besar dapat terjadi ketika komposisi dan distribusi dalam setiap sampel diperiksa lebih detail. Apakah perbedaan ini dapat diterima atau tidak bergantung pada definisi tingkat akurasi yang digunakan.

Perbedaan dalam komposisi sampel, yaitu intensitas segregasi, digunakan untuk mengukur heterogenitas campuran bubuk. Hal ini dilakukan dengan menerapkan prinsip dasar statistik.

Misalkan xix_ixi​ adalah jumlah komponen utama dalam sampel ke-i. Penting untuk mendefinisikan bagaimana jumlah ini diukur dan ditentukan, apakah dalam massa, volume, atau jumlah partikel.

Rata-rata komponen utama dalam berbagai sampel dapat dihitung dengan rumus berikut:

$μ\ =\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} x_i$

Intensitas segregasi kemudian dapat dihitung dengan rumus berikut:

$σ^2\ =\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}\left(x_i\ -\ μ\right)^2$

Dalam statistik, ini disebut varians σ2\sigma^2σ2. Semakin tinggi varians, semakin buruk kualitas campuran bubuk.

Tentu saja, deviasi standar σ\sigmaσ menunjukkan tingkat segregasi campuran bubuk dengan akurat, sama halnya dengan varians, tetapi biasanya tidak digunakan dalam praktik. Lebih sering, koefisien variasi CVCVCV yang digunakan. Ini mengacu pada rasio antara deviasi standar dan rata-rata:

$CV\ =\frac{σ}{μ}$

Dalam industri farmasi khususnya, koefisien variasi (CV) digunakan sebagai standar resmi untuk campuran bubuk. CV telah diterapkan oleh berbagai badan internasional yang mengatur kualitas makanan dan obat-obatan secara luas.

Untuk industri makanan, misalnya, nilai CV hingga 6% secara resmi dapat ditoleransi. Sementara itu, dalam industri yang memproses dan mencampur campuran bubuk, nilai CV yang jauh lebih kecil biasanya digunakan. Secara normal, maksimum 2%.

Kualitas pencampuran dapat dihitung menggunakan rumus statistik di atas. Ketika campuran sepenuhnya tersegregasi, varians juga dapat dihitung dengan rumus yang berlaku untuk distribusi binomial:

$σ^2\ =\ μ\left(1-\frac{μ}{N}\right)$

Dalam praktik sebagian besar aplikasi industri, varians ini, bersama dengan perkembangan varians ini sebagai fungsi waktu, digunakan sebagai indikator untuk homogenitas dan stabilitas proses.

Bagaimana segregasi dapat diklasifikasikan

Untuk mendapatkan wawasan yang lebih baik tentang tingkat segregasi, penjelasan yang mendalam diperlukan.

Dalam contoh kantong kacang cocktail berbumbu, dua situasi berbeda dapat terjadi:

  1. Diberikan sejumlah kacang cocktail yang dilapisi bumbu, yang baru saja keluar dari mesin pencampuran dan kemudian dimasukkan ke dalam kantong. Jumlah bumbu mungkin sedikit berbeda per kacang, tetapi lokasi di dalam kantong tidak akan menunjukkan perbedaan signifikan dalam jumlah bumbu pada setiap kacang.
  2. Jika kantong kacang telah diisi beberapa waktu lalu, sebuah situasi dapat terjadi di mana beberapa bumbu telah jatuh dari kacang di bagian atas kantong. Akibatnya, kacang yang ada di bagian bawah kantong mengandung lebih banyak bumbu.

Dengan proses pencampuran yang baik, setiap kacang cocktail rata-rata akan mengandung jumlah bumbu yang sama. Dalam situasi 1, sensasi rasa setiap kacang cocktail akan hampir sama. Dalam situasi 2, kacang cocktail dari bagian bawah kantong akan menghasilkan rasa yang lebih pedas.

Penilaian tingkat segregasi sering dilakukan dengan bantuan fungsi autokorelasi:

$R\left(r\right)\ =\frac{\sum_{i=1}^{N-r}\left(x_i\ -\ μ\right) \left(x_{i+r} -\ μ\right)}{\sum_{i=1}^{N}\left(x_i\ -\ μ\right)^2}$

R(r) adalah derajat kesamaan antara berbagai rangkaian pengukuran. Dalam contoh kacang cocktail, nilai ini menunjukkan sejauh mana jumlah bumbu per kacang dalam sebuah kantong sesuai dengan kantong lainnya. Nilai R(r) yang dihitung berada di antara -1 dan 1. Semakin dekat hasilnya dengan 1, semakin baik kesesuaiannya.

Pengambilan sampel dan estimasi homogenitas campuran bubuk

Tingkat segregasi akan semakin akurat semakin banyak sampel yang dimasukkan dalam perhitungan. Selain itu, pengukuran komponen utama dalam semua sampel ini sangat penting. Sayangnya, menentukan komponen utama biasanya memerlukan pengukuran destruktif yang sering kali tidak dapat diterapkan dalam aplikasi industri. Menentukan kualitas pencampuran campuran bubuk sering kali hanya bisa dilakukan dengan membuat estimasi menggunakan teknik pengambilan sampel dan menerapkan perhitungan serta prosedur statistik.

Ada dua hal penting yang tidak boleh dilupakan di sini:

Estimasi jumlah sampel yang akan diambil sangat bergantung pada kualitas campuran. Semakin banyak sampel yang harus dimasukkan dalam perhitungan jika campuran bubuk memiliki tingkat segregasi yang tinggi dan tidak tercampur dengan baik. Asalkan sejumlah besar pengukuran dimasukkan dan telah didefinisikan dengan jelas bagaimana suatu proses dapat divalidasi, campuran bubuk industri dapat dievaluasi secara produktif.

Indikasi untuk kualitas campuran dapat ditentukan dengan menghitung deviasi standar atau koefisien variasi yang dikombinasikan dengan kriteria tambahan. Prosedur untuk mencapai indikator ini juga dapat digunakan sebagai standar untuk industri tertentu.

Campuran bubuk dapat dianggap homogen jika konsentrasi yang diukur dari setiap komponen utama dalam sampel-sampel tersebut sama. Biasanya, pengukuran akan dilakukan melalui besaran fisik turunan. Dalam praktiknya, metode destruktif seperti kromatografi cair atau gas atau spektrometri absorpsi atom sering digunakan untuk menentukan komponen utama dari campuran.

Juul Jenneskens

Nama: Juul Jenneskens
Penasihat

Jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda memiliki pertanyaan mengenai topik ini. Saya dan rekan-rekan saya siap membantu Anda!

Hubungi Juul Jenneskens 077 467 3555 [email protected]

Apakah Anda ingin meminta konsultasi langsung?