Size Reduction

SIZE REDUCTION ( PENGECILAN UKURAN )

  1. Latar belakang

        Alat dan mesin dalam industri merupakan faktor fisik yang mendukung peningkatan produktivitas kerja dalam industri. Bahan baku mentah yang akan diproses secara industri tentunya perlu melalui beberapa tahapan untuk memenuhi standar ukuran alat atau mesin produksi. Beberapa teknik dan metode dapat dilakukan untuk melakukan perubahan bentuk pada bahan baku. Alat-alat pengecil ukuran ini biasanya dikenal dengan “Size Reduction”. Alat pengecil ukuran ini merupakan unit mesin yang digunakan untuk mengubah ukuran suatu bahan baku supaya lebih mudah dilakukan proses produksi.

        Karakteristik suatu bahan baku merupakan substansi utama yang secara garis besar perlu dipertimbangkan dalam menentukan mesin pengecil ukuran yang tepat. Kadar air suatu bahan baku serta kandungan penyusun suatu bahan baku tertentu akan berbeda-beda setiap komoditinya. Sehingga mesin tertentu yang tepat perlu diperhatikan kecocokannya dengan karakter bahan baku yang akan dikecilkan ukurannya. Selain itu aspek penting yang perlu diperhatikan adalah kapasitas mesin dalam mengasilkan rendeman karena hal tersebut menyangkut efektif atau tidaknya mesin pengecilan ukuran bekerja.

        Alat dan mesin dalam industri merupakan faktor fisik yang mendukung peningkatan produktivitas kerja dalam industri. Bahan baku mentah yang akan diproses secara industri tentunya perlu melalui beberapa tahapan untuk memenuhi standar ukuran alat atau mesin produksi. Beberapa teknik dan metode dapat dilakukan untuk melakukan perubahan bentuk pada bahan baku. Alat-alat pengecil ukuran ini biasanya dikenal dengan “Size Reduction”. Alat pengecil ukuran ini merupakan unit mesin yang digunakan untuk mengubah ukuran suatu bahan baku supaya lebih mudah dilakukan proses produksi.

        Karakteristik suatu bahan baku merupakan substansi utama yang secara garis besar perlu dipertimbangkan dalam menentukan mesin pengecil ukuran yang tepat. Kadar air suatu bahan baku serta kandungan penyusun suatu bahan baku tertentu akan berbeda-beda setiap komoditinya. Sehingga mesin tertentu yang tepat perlu diperhatikan kecocokannya dengan karakter bahan baku yang akan dikecilkan ukurannya. Selain itu aspek penting yang perlu diperhatikan adalah kapasitas mesin dalam mengasilkan rendeman karena hal tersebut menyangkut efektif atau tidaknya mesin pengecilan ukuran bekerja.

 

  1. Pengertian

Size reduction (pengecilan ukuran) berarti membagi suatu bahan padat menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dari ukuran semula, sesuai dengan kebutuhan dengan menggunakan gaya-gaya mekanis. Umumnya tujuan dari size reduction adalah : memungkinkan pemisahan komponen yang tak dikehendaki dengan cara mekanik, untuk mempercepat pelarutan, mempercepat reaksi kimia, untuk memperkecil bahan-bahan berserat agar udah penaganannya, mempertinggi kemampuan penyerapan,mempercepat transportasi, dan mempermudah proses lanjut.

Di dalam industri pengolahan, zat padat itu diperkecil dengan berbagai cara sesuai dengan tujuannya masing-masing. Bongkahan-bongkahan biji menth dihancurkan supaya lebih mudah diolah pada tahap selanjutnya. Seperti bahan kimia sintetik digiling mejadi tepung dengan cara grinder.

Karakteristik bahan terdiri dari :

  • Tingkat kekerasan bahan.
  • Tingkat fragile ( mudah pecah ) suatu bahan.
  • Tingkat kandungan serat-serat dalam bahan.
  • Kadar cairan bahan.
  1. Tujuan

Secara umum tujuan dari size  reduction yaitu untuk menghasilkan padatan dengan ukuran maupun spesifik permukaan tertentu dan memecahkan bagian dari  mineral atau Kristal dari persenyawaan kimia yang terpaut pada padatan tertentu  (Indra, 2012). Selain itu menurut Brennan et.al. (1974), pengecilan ukuran bertujuan untuk membantu proses ekstraksi, memperkecil bahan sampai dengan ukuran tertentu dengan maksud tertentu, memperbesar luas permukaan bahan untuk proses lebihlanjut, danmembantu proses pencampuran.

Tujuan Size Reduction juga adalah sebagai berikut :   

  • Meningkatkan daya larut.
  • Meningkatkan daya guna ( mempermudah dalam penggunaan bahan ).
  • Mempermudah dalam proses pencampuran bahan.
  • Mempermudah penyimpanan dan penanganan bahan padat.

 

  1. Mekanisme

Mekanisme Size Reduction

 

     Gambar1. Mekanisme size reduction

Perlakuan Dan Penaganan Partikel Padatan

  Semua bentuk dan ukuran dapat ditentukan dalam padatan, sedangkan yang terpenting dalam pandangan teknik kimia adalah pertikel-partikel kecil. Pemahaman sifat-sifat dari massa partikel padat diperlukan dalam perencanaan proses dari peralatan agar sesuai dengan aliran / arus yang mengandung padatan.

  Sebuah partikel padatan mempunyai karakteristik dalam bentuk jika dilihat dari ukurannya, bentuknya, density ( kerapatannya ). Partikel yang homogen mempunyai density yang sama sebagai material curah. Partikel ini diperoleh dari pemecahan padatan, misalnya : biji logam mempunyai density yang berbeda dengan bahan curah.

  Pengecilan ukuran (sizereduction) artinya membagi bagi suatu bahan padat menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dengan menggunakan gaya mekanis atau menekan (Anonim,2011). Size reduction merupakan salah satu operasi dalam dunia industry dimana komoditi pertanian dikecilkan ukurannya untuk menghasilkan suatu produk yang memiliki nilai mutu dan nilai tambah yang tinggi. Operasi pengecilan ukuran terbagi menjadi dua kategori yaitu untuk bahan padatan dan untuk cairan (Smith, 1955).

  Dalam dunia industri, Menurut Henderson dan Perry (1982), dikenal dua macam pengecilan. Pengecilan ini pada prinsipnya yaitu diklasifikasikan berdasarkan pada produk akhir yang dihasilkan yang dibagi menjadi dua yaitu pengecilan ekstrim dan pengecilan yang relatif masih berukuran besar. Pengecilan ekstrim maksudnya yaitu pengecilan ini menghasilkan produk dengan ukuran yang jauh lebih kecil daripada sebelum dikecilkan. Sedangkan pengecilan yang kedua yaitu pengecilan dimana produk yang dihasilkan masih berdimensi besar atau nisbah produk akhir dengan awalnya tidak terlalu signifikan. Contoh pengecilan ektrim adalah pengecilan ukuran dengan mesin penggiling dimana hasil produk gilingan adalah bahan dengan ukuran yang relatif sangan kecil, misalnya tepung. Sedangkan contoh opererasi yang kedua yaitu pemotongan dimana operasi ini menghasilkan bahan dengan ukuran yang relatif masih besar.

  Tipe mesin Size reduction (pengecilan ukuran) terbagi menjadi empat tipe yaitu cutter (pemotongan), Crusher (penghancuran), grinder dan milling (penggilingan). Operasi pemotongan biasanya dilakukan pada buah dan sayur yaitu untuk canning, penghancuran yaitu diaplikasikan pada proses choping pada batang jagung untuk pakan ternak, grinding untuk batu kapur dan bebijian, dan milling untuk menghasilkan tepung (Raharjo, 1976).

  Tipe mesin size reduction yang pertama adalah Crusher. Crusher  merupakan Alat size reduction yang memecahkan bongkahan padatan yang besar menjadi bongkahan‐bongkahan yang lebih kecil, dimana ukurannya sampai batas beberapa inch.  Crusher terbagi menjadi dua yaitu Primary crusher dan Secondary crusher. Primary crusher Mampu beroperasi untuk segala ukuran feed. Produk yang dihasilkan mempunyai ukuran 6‐10 inch. Sedangkan secondary crusher Mampu beroperasi dengan ukuran feed, seperti di produk primary crusher dengan ukuran /4 inch. Tipe mesin size reduction yang kedua yaitu cutter (pemotong). Mesin tipe ini mempunyai cara kerja yang berbeda dengan size reduction sebelumnya. Pada cutter ini, cara kerjanya dengan memotong. Alat ini dipakai untuk produk ulet dan tidak bisa diperkecil dengan cara sebelumnya. Ukuran produk  yaitu 2‐10 mesh. Tipe mesin yang terakhir yaitu grinder dan miller. Mesin tipe ini  beroperasi untuk memecah bongkahan yang dihasilkan crusher, sehingga bongkahan ini menjadi bubuk. Untuk intermediate grinder, produk yang dihasilkan ± 40 mesh. Ultrafine grinder hanya dapat menerima ukuran feed lebih kecil /4 mesh.

  Ada berbagai macam alat pemecah sedang (grinder),diantaranya adalah ball mill,dan attrition mill.

  1. Ball mill

     

    Gambar2. Ball Mil

Ball/road mill adalah salah satu alat penghalus yang menggunakan road (batang) sebgai penggiling. Alat ini terdiri dari suatu shell slinder yang didalamnya terdapat media penggiling, yang tercampur dengan bahan gilingan dan akhirnya terjadi tumbukan terhadap bahan gilingan dengan road. Biasanya media penggiling tersebut dipasang parallel dengan sumbu putar, batang (road) biasanya terbuat dari baja karbon.

Prinsip kerja alat ini adalah material akan di perhalus akibat tumbukan antara batang penggiling yang berada dalam shell silinder ynag berputar pada sumbu putar horizontal

  1. Attrition mill

         

         Gambar3. Attrition Mill

Attrition mill mempunyai piring-piring  yang biasanya terbuat dari baja. piring-piring  (circular disc) tersebut berputar. sumbu piring biasanya horizontal tapi terkadang vertikal.  Bahan yang digunakan biasanya partikel-partikel solid yang lunak.

Prinsip kerjanya adalah umpan masuk melalui bukaan pada pusat piring (circular disc), umpan akan mengalami gesekan diantara alur permukaan datar piring tersebut setelah lebih halus maka umpan akan keluar yang sebelumya melewati ayakan.

Pada intinya fungsi dari pengecilan ukuran adalah untuk mempermudah dalam proses penyimpanan, untuk mempermudah dalam proses pengolahan, untuk mempermudah dan mempercepat dalam proses pengeringan, dan untuk selanjutnya diekstrak.

    Terdapat 4 prinsip size reduction yaitu kompresi (tekanan), impact atau pukulan, atrisi, dan slice atau cutting. Kompresi adalah pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras. Impact digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar .Atrisi atau gerus digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus. Cutting atau slicing digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu.

  • Slicer

 

          Gambar4. Slicer

  • Hummer mill

       

      Gambar4. Hummer mill

Hummer mill merupakan alat pengecil ukuran yang menggunakan aplikasi dari gaya pukul (impact force). Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan menggerakan palu-palu. Palu-palu tersebut digerakkan oleh motor listrik mupun motor diesel gerakan memutar. Rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya sehingga bahan yang masuk akan terpukul oleh palu dan terjadi proses tumbukan, dimana bahan akan saling bertumbukan dengan dinding, sesama bahan maupun dengan palu pemukul tersebut. Proses tersebut akan berlangsung secara terus-menerus sampai didapatkan bahan yang lolos dari saringan. Dalam prosesnya, selain terjadi gaya pukul juga terjadi gaya sobek.

Menurut Wiratakusumah (1992), Penggiling palu merupakan penggiling yang serbaguna, dapat digunakan untuk bahan kristal padat, bahan berserat dan bahan yang agak lengket. Pada skala industri penggiling ini digunakan untuk lada dan bumbu lain, susu kering, gula dan lain-lain. Menurut Mc Colly (1955), penggunaan hammer mill mempunyai beberapa keuntungan antara lain adalah : konstruksinya sederhana, dapat digunakan untuk menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran, tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan beroperasi tanpa bahan, serta biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah dibandingkan dengan burr mill. Sedangkan beberapa kerugian menggunakan hammer mill antara lain adalah : biasanya tidak dapat menghasilkan gilingan yang seragam, biaya pemasangan mula-mula lebih tinggi dari pada menggunakan burr mill, dan untuk gilingan permulaan atau gilingan kasar dibutuhkan tenaga yang relatif besar sampai batas-batas tertentu.

Hummer mill memiliki bagian-bagian yaitu antara lain saringan yang terbuat dari plat baja, pemukul baja yang berputar pada porosnya, dan corong pemasukkan. Adapun susunan pemukul baja menurut Smith (1955), yaitu :

Bagian utama dari hammer mill adalah corong pemasukan, pemukul, corong pengeluaran, motor penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan.  Corong pemasukan terbuat dari plat esher 1.5 mm, bagian atas dari corong pemasukan berbentuk bujur sangkar dengan ukuran 350 mm x 350 mm dan bagian bawahnya menyempit sampai 90 mm x 50 mm dengan kemiringan dinding corong 40o. Fungsi corong ini adalah sebagai tempat memasukkan bahan yang akan dimilling yaitu untuk memeprmudah pemasukannya.

Bagian yang kedua yaitu pemukul. Pemukul terbuat dari stainles steel. Ukuran pemukul 100 mm x 25 mm x 5 mm dan pada kedua sisi pemukul dibuat tajam, dengan tujuan agar sisi pemukul yang satu dapat menggantikan sisi pemukul yang sudah tumpul dengan cara membalik posisi. Pemukul dipasang dengan posisi horizontal dengan jumlah lima pasang yang disatukan oleh empat buah poros yang terbuat dari stainless steel dengan berdiameter 10 mm dipasang vertikal.

Bagian selanjutnya yaitu saringan. Saringan merupakan bagian yang sangat vital pada hummer mill. Sebab saringan akan menentukan hasil yang diinginkan. Jika saringannya kecil maka akan didapatkan produk yang juga berdiamter kecil. Saringan bertanggung jawab akan ukuran hasil dari prose milling.  Selanjutnya yaitu corong pengeluaran. Corong pengeluaran terbuat dari plat esher 1.5 mm yang berbentuk kerucut terpancung pada posisi terbalik. Diameter corong adalah 550 mm dan diameter bawahnya adalah 120 mm.

Bagian yang selanjutnya yaitu ayakan. Alat ini berukuran 600 mm x 600 mm yang mana konstruksinya terbuat dari kayu dengan bentuk seperti trapezium dan kostruksi penyangga terbuat dari plat siku 25 mm x 25 mm x 2.5 mm dengan ukurannya sama dengan ukuran ayakan. Posisi ayakan ini adalah miring dengan kemiringan 10oC, ini bertujuan untuk memudahkan gerak dari transmisi yang menggerakkan ayakan dan mempercepat proses pengayakan. Bagian yang lain yang paling adalah motor penggerak yang berfungsi untuk menggerakan pemukul baja. Motor penggerak pada praktikum ini yang diogunakan adalah motor diesel.

Disc mill merupakan mesin pengecil ukuran yang mempunyai kemampuan menghasilkan bahan yang halus. Prinsip kerja dari mesin ini adalah sama dengan stone mill. Keduanya sama-sama memiliki dua piringan yang dipasangkan pada sebuah shaft. Kedua piringan tersebut akan berputar secara bersamaan dengan arah berlawanan sehingga akan dapat menghancurkan bahan yang digiling. Pada bagian piringan ini terdapat tonjolan-tonjolan yang berfungsi untuk menjepit bahan. Mesin ini merupakan mesin yang memiliki tipe gaya dengan penekanan. Selama proses, bahan akan mengalami gesekan diantara kedua piringan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil dan halus sampai dapat keluar melalui mesh (AEL, 1976).

         

           Gambar5. Disc Mill

Bagian-bagian dari disc mill yaitu corong pemasukkan, dinding penutup dan cakram, corong pengeluaran, ruang sirkulasi udara, dinding penutup dan cakram, serta poros penggerak. Corong pemasukan merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat masuknya bahan yang akan digiling. Pada bagian ini dilengkapi dengan katup pemasukkan untuk mengatur banyaknya bahan yang akan digiling, sehingga pergerakan cakram lancar dan proses penggilingan juga dapat berjalan lancar. Dinding penutup dan cakram berfungsi sebagai pengupas dan penghancur biji karena adanaya gerak putar dari cakram terhadap diniding penutup yang diam. Biji yang terkupas dan hancur itu merupakan akibat dari efek atrisi dan kompresi dari cakram. Selanjutnya yaitu corong pengeluaran. Corong ini berfungsi untuk mempermudah dalam mewadahi bahan keluaran. Hal ini dikarenakan bahan yang keluar merupakan bahan dengan ukuran yang kecil.  Pada disc mill juga dilengkapi juga dilengkapi dengan ruang sirkulasi udara yang berguna untuk mempermudah pemasukkan bahan dan pengeluran bahan dari cakaram penggiling. Poros penggerak dalam hal ini berfungsi untuk menggerakan atau memutar cakram pada disc mill.  Poros penggerak berfungsi untuk memutar silinder pengupas yang digerakkan oleh motor listrik dengan menggunakan puli dan belt sebagai penyalur daya. Pada poros penggerak terdapat pengunci untuk mengatur jarak antar cakram. Semakin kecil jarak antar cakram maka ukuran hasil pengolahan akan semakin halus (Smith, H.P. 1955).

Mesin pengecil yang selanjutnya yaitu multi mill. Mesin ini bekerja dengna menggunakan gaya impact atau pukulan dan potongan. Prinsip kerja dari mesin ini hampir sama dengan hummer mill, perbedaannya yaitu pada pemukul yamng digunakan. Pada multi mill pemukulnya memiliki dua sisi yang bebrbetuk tumpul dan salah satu sisinya lagi berbentuk runcing. Hal ini dikarenakan mesin ini menggunakan sistem pekul dan potong. Hasil gilingan yang dihasilkan oleh mesin ini tidak sehalus mesin disc mill. Pada mesin ini terdapat suatu rotor yang terdapat potongan besi yang memiliki dua ujung, lancip dan tumpul. Besi yang digunakan berbeda dengan hammer mill dimana hammer mill arah putaran vertikal sedangkan pada multi mill arah putaran horizontal sehingga bahan dihancurkan beberapa kali karena rotor sendiri terdiri dari beberapa lapis batangan besi. Berikutnya dengan gaya sentrifugal hasil putaran rotor maka bahan didorong menuju dinding yang telah dilengkapi saringan agar hasil yang keluar seragam. Industri yang sering menggunakan alat ini adalah industri farmasi, kimia, kosmetik, keramik, indsutri serta industri pangan. Multi mill juga ditemukan pada pembuatan pestisida, pupuk, detergen, insektisida, plastik, dan industri resin.

Dalam pengaplikasiannya dalam industri, hammer mill digunakan sebagai pengolah bahan-bahan yang akan dijadikan bumbu dan juga pelet ikan. Sedangkan untuk disk-mill biasa digunakan dalam industri kopi untuk mengubah biji kopi menjadi bubuk kopi maupun pada operasi penepungan lain seperti pembuatan tepung beras maupun tepung jagung. Slicer dalam industri biasanya digunakan pada industri keripik, misalnya keripik singkong, keriping pisang, dan lainnya.

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

AEL. 1976. Schort-und Mischanlagen im Landwirtschaftlichen Betried. Arbeitsgemeinschaft fur Electrizitatsanwendung in der Landwirtschaft e. V., Heft 7

Anonim. 2010. Mesin Pengecil Ukuran [terhubung berkala]. https://www.google.co.id/search?hl=id&q=mesin+pengecil+ukuran

Anonim. 2011. Size Reduction. [terhubung berkala]. http://kimia-    industry.com/2011/03/size-reduction.html [5 Mei 2012].

Brennan, J.G., J.R. Butlers, N.D. Cowell, dan A.E.V. Lilly. 1974. Food Engineering     Operations. Essex : Applied Science Publisher.

Henderson, S.M. dan R.L. Perry. 1982. Agricultural Process Engineering. Inc. Westport : The     AVI Publishing Company.

Indra, Wibawa. 2012. Size Reduction. [terhubungberkala].     http://indrawibawads.com/2012/01/06/alat-pengecil-ukuran-size-    .reduction/[ 5 Mei 2012].

McCabe, W.L. dan J.C. Smith. 1976. Unit Operations of Chemical Engineering. Tokyo : McGraw Hill, Inc

Raharjo, M. 1976. Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian. Purwokerto : Universitas Jendral Soedirman.

Smith, H.P. 1955. Farm Machinery and EquipmentInc.     Fourth Edition, New York : . Mc Graw-Hill Book Co.,

Wiratakusumah, Aman. 1992. Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktur Jenderal Perguruan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Bogor : Institut Pertanian Bogor.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s