Grinding and Sieving1.1 Pengertian, Tujuan, dan Mekanisme Size
ReductionSize 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.
2.1.1. Tujuan Size ReductionSecara 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 :a.
Meningkatkan daya larut.b. Meningkatkan daya guna ( mempermudah
dalam penggunaan bahan ).c. Mempermudah dalam proses pencampuran
bahan.d. Mempermudah penyimpanan dan penanganan bahan padat.
2.1.2. Mekanisme Size ReductionSemua 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 bongkahanbongkahan
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 610 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 210 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.1.2 Pengertian, Tujuan, dan Metode GrindingGrindingadalah
proses pengurangan ukuran partikel bahan dari bentuk kasar menjadi
ukuran yang lebih halus untuk menyempurnakan proses mixing yaitu
hasil pencampuran yang merata dan menghindari segregasi
partikel-partikel bahan.Tujuan utama dari proses Grinding adalah
:a) Meningkatkan luas permukaan partikel bahan terhadap sistem
pencernaan sehingga meningkatkan dayacerna bahan.b) Memperbaiki
cara penanganan terhadap bahan baku.c) Memperbaiki karakteristik
mixing dari setiap bahan baku sehingga bisa diperoleh hasil
mixing.d) Meningkatkan efisiensi pelleting dan kualitas pellet
karena persentase tepung bisa dikurangi danmengurangi pekerjaan
ulang dari proses pelleting akibat banyaknya tepung yang kembali ke
sistem pellet.e) Memuaskan selera konsumen dalam hal ini peternak
karena tampilan pakan menjadi lebih baik.
2.2.1 Pemeriksaan Bahan OlahanBentuk penanganan bahan olahan
yaitu pengecilan ukuran bahan olahan yang dapat dilakukan dengan
proses grinding basah dan kering.Macam Karakteristik Bahan Olahan
:1. Tingkat kekerasan bahan olahan (tekstur bahan), dalam hal ini
yang digunakan istilah : tekstur lembut, tekstursedang dan tekstur
keras.2. Tingkat frioble bahan (tingkat kemudahan pecah) dari bahan
olahan. Kondisi bahan dilihat dari stukturpembentuk (stuktur
kristal) bahan.3. Tingkat kandungan serat dan golongan serat dalam
bahan, kondisi ini ditunjukan dengan golongan seratdalam bahan
misalnya seratnya mudah sobek, seratnya mudah patah/putus atau
seratnya kenyal.4. Kadar cairan bahan.Proses pemecahan atau
penggilingan ada 4 cara yaitu1. Potongan ( cutting ), bahan olahan
di grinding dengan menggunakan benda tajam.2. Pukulan ( impact ),
bahan olahan di grinding dengan menggunakan benda tumpul.3. Tekanan
( compression ), bahan olahan di grinding dgn di tekan arah tegak
lurus dari landasan.4. Gesekan ( attrition ), bahan olahan di
grinding dgn di gesek arah sejajar dari landasan.
Alat grinding atau grinder dalam proses pemecahan atau
penggilingan bisa dilakukan lebih dari satu cara. Grinding
menggunakan hammermill ataupun rollermill yang dibedakan sebagai
berikut :a. Pemecah kasarPemecah kasar pada umumnya bahan olahan
untuk di pecah langsung dari alam mengambil langsung dari alam.b.
Pemecah menengahPemecah menengah pada umumnya bahan olahan untuk di
pecah berasal dari hasil olahan pemecah kasar.
1.3 Peralatan Pemecah Sedang (Grinder)1.3.1 Hammer
MillPenggilingan ini memiliki sebuah rotor yang berputar dengan
kecepatan tinggi dalam sebuah casing berbentuk silinder. Umpan
masuk dari bagian puncak casing dan dihancurkan, selanjutnya keluar
melalui bukaan pada dasar casing. Umpan dipecahkan oleh seperangkat
palu ayun yang ada pada piring rotor. Kemudian pecahan itu
terlempar pada anvil plate di dalam sebuah casing sehingga dipecah
lagi menjadi bagian yang lebih kecil. Lalu digosok menjadi serbuk.
Akhirnya didorong oleh palu ke luar bukaan yang dilapisi dengan
ayakan. Kapasitas dan kebutuhan daya bervariasi menurut jenis
umpan. Dan ukuran butir (dan juga derajat pengecilan) tergantung
pada besarnya lubang ayakan. Mesin giling komersial biasanya dapat
memperhalus 60 sampai 240 kg/kWh energi yang dikonsumsi. Mampu
menghancurkan menjadi serbuk dengan ukuran bermacam-macam hingga
kehalusan mencapai Mesh 80 100 dengan kapasitas produksi mencapai 5
T/H. Dalam industri pertanian dapat digunakan untuk biji-bijian,
batok kelapa, gandum, jagung, bonggol jagung, dan sekam padi. Dalam
penambangan dapat digunakan untuk batu bara. Bahan kontruksidari
logam atau baja.
Gambar 2.3.1. Hammer Mill
Beberapa kelebihan hammer mill antara lain :1. Konstruksi mesin
cukup sederhanaMesin ini terhitung sederhana, tidak rumit dan tidak
memakan banyak ruang. Karena kapasitasnya tidak se-raksasa mesin
stone crusher, jadi jelas mesin ini juga tidak memakan ruang
terlalu besar. Harga mesin hummer mill relatif lebih murah.2.
Ukuran hasil gilingan fleksibelMesin ini bisa Anda setting sesuai
kebutuhan tingkat kehalusan tepung. Setting ini sudah tersedia
dalam mesin. Anda bisa mengatur kecepatan putaran mesin martil dan
mengatur lamanya putaran mesin.3. Menjadi pengadukSifat memutar
pada mesin hammer mill ini membuatnya memiliki sifat mengaduk. Jadi
Anda juga bisa mengaduk beberapa bahan material sekaligus untuk
membuat semacam adonan. Juga bisa untuk mengolah material tidak
keras bahkan sedikit lengket.4. Tidak mudah rusakKarena tidak
terjadi benturan apapun pada ruang pemrosesan, maka mesin ini lebih
tahan lama darimesin ball milldan mesin stone crusher. Selain itu
mesin ini menggunakan bahan stainless steel jadi hampir tidak ada
reaksi apapun pada benda asing yang tercampur dengan bahan material
keras utama.5. Lebih murahPengoperasian mesin hammer mill ini
terhitung simpel, sehingga mesin ini tidak memakan tenaga listrik
terlalu besar dan tidak memerlukan banyak tenaga operator. Mesin
ini juga lebih mudah dalam hal perawatan.Meski memiliki sederet
kelebihan, mesin ini juga memiliki beberapa kelemahan, yakni :1.
Hasil gilingan tidak rataKarena sistem penghancuran mesin hammer
mill berasal dari hantaman, terjadi tanpa bisa Anda atur arahnya.
Sehingga hasil gilingan tidak sama rata ukurannya. Anda perlu
menggunakan saringan untuk mendapatkan hasil gilingan yang serupa.
Tapi pada umumnya mesin hammer mil sudah menyertakan saringan dalam
komponennya.2. Biaya pasang tinggiWalaupunhammer mill machine ini
tergolong sederhana komponennya, tapi lebih rumit dalam
perakitannya. Jadi perlu biaya yang lebih tinggi untuk merakit
mesin hammer mill ini. Apalagi untuk mesin hammer mill yang
berukuran lebih besar.3. Energi besar pada awal penggilinganPada
awal proses giling, mesin ini harus bekerja ekstra keras untuk
memecah material pertama kali. Untuk itu, mesin hammer mill ini
dipaksa menggunakan energi lebih besar di awal dan akan berkurang
setelah material mulai halus.1.3.2 Road MillRoad mill adalah salah
satu alat penghalus yang menggunakan road (batang) sebagai
penggiling. Alat ini terdiri dari suatu shell silinder yang
didalamnya terdapat media penggiling, yang tercampur dengan bahan
gilingan dan terjadilah tumbukan terhadap bahan gilingan dengan
road.Media penggiling tersebut dipasang parallel dengan sumbu
putar. Batang (road) yang mengisi hampir keseluruhan dari panjang
mesin terbuat dari baja karbon yang terbaik dengan diameter batang
50 mm. Prinsip kerja alat ini adalah material akan akan diperhalus
akibat tumbukan antara batang penggiling yang berada dalam shell
silinder yang berputar pada sumbu putar horizontal. Gambar 2.3.2.
Road MillFaktor faktor berpengaruh terhadap kebutuhan power
Road-Mill yang harus selalu dikontrol dalam mengoperasikan mill ini
adalah : a. Beban bola-bola penghancurb. Ukuran bola c. Kecepatan
putaran silinder mill d. Kecepatan umpan masuk mill, dsb.Parameter,
Kelebihan, dan Kekurangan Road Mill :a. Parameter penting: jumlah
bola = 33% dari volume alat; jumlah pasta normal = 25 40% dari
volume alat.b. Kelebihan: tidak diperlukan pengadukan awal
(premixing) dari pigmen dan resin, tidak ada solven yang hilang,
perawatan mudah, dan dapat digunakan untuk menggiling pigmen yang
keras.c. Kekurangan: waktu penggilingan yang lama, ukuran per
proses terbatas, perubahan warna logam (untuk tipeSteel Ball Mill),
hasil yang terbuang saat proses pencucian, dan sulit untuk
dibersihkan.
1.3.3 ImpactorImpactor adalah menyerupai hammer mill, tapi tidak
dilengkapi dengan ayakan. Alat ini merupakan mesin pemecah primer
untuk batuan dan biji, dengan kemampuan mengolah sampai 600 ton /
jam. Partikel yang dihasilkan hampir seragam menyerupai kubus. Pada
impaktor, hanya terjadi aksi pukulan. Rotornya dapat dijalankan
kedua arah yang sama. Hal ini dilakukan untuk memperpanjang umur
palu-palunya (Gambar 2.3.3). Impactor merupakan mesin pemecah
primer untuk batuan dan biji. Bahan olahan berupa batu-batuan dan
bijih. Bahan kontruksiterbuat dari logam atau baja
Gambar 2.3.3. Impactor1.3.4 Attrition MillPada attrition mill
ini, partikel-partikel solid yang lunak mengalaimi gesekan diantara
alur permukaan datar piring-piring (circular disc) yang berputar.
Sumbu piring biasanya horizontal tapi terkadang vertikal. Pada
single runner mill, salah satu piring diam dan satunya lagi
berputar dengan kecepatan tinggi dalam arah yang berlawanan. Umpan
masuk melalui bukaan pada pusat salah satu piring, lalu keluar lagi
dari tepi piring masuk ke dalam casing yang diam. Sebaiknya pada
salah satu grinding plate itu dipasang pegas sehingga apabila ada
bahan yang tidak dapat dipecahkan, maka ia dapat keluar lagi dengan
mudah tanpa merusak mesin.
Gambar 2.3.4. Attrition MillPada Gambar 2.3.4. memperlihatkan
attrition mill dengan single runner yang mempunyai piring yang
terbuat dari batu gerinda dan sering digunakan untuk menghaluskan
zat padat seperti kayu, kanji, serbuk insektisida, dan sebagainya.
Piringan dari logam biasanya terbuat dari besi putih, walaupun
terkadang digunakan piringan baja tahan karat untuk bahan-bahan
korosif. Double runner mills pada umumnya menggiling bahan menjadi
hasil yang lebih halus dari single runner mill tetapi umpannya
lebih lunak. Untuk mencegah terjadinya penyumbatan, terkadang ke
dalam penggiling tersebut dialirkan udara. Attrition mills dipakai
untuk jenis bahan sebagai berikut: Tepung kayu Bahan kimia Makanan
dan obat-obatan Pulp, selulosa dan kayu chip Keramik Plastik dan
karet Pupuk dan insektisida Logam bubukPada single-runner mill,
diameter cakram antara 10 sampai 54 in (250 sampai 1370 mm), dan
kecepatan putar antara 350 sampai 700 rpm. Pada double-runner mill,
kecepatan putar lebih tinggi, yaitu antara 1200 sampai 7000 rpm.
Ukuran umpan maksimum sekitar in (12 mm), dan harus dimasukkan
dengan kecepatan yang terkontrol. Ukuran produk, biasanya lolos
200-mesh.Berikut salah satu contoh gambar single-runner attrition
mills.
1.3.5 Penggiling FullerDalam penggiling pusingan ini sebuah
peluru atau lebih yang bergerak bebas dalam rumah-rumah atau
lintasan giling akan bergerak berkeliling dalam sebuah lintasan
akibat pergerakan dari tangan-tangan yang diputarkan oleh suatu
sumbu. Bila tangan-tangan ini berputar semakin cepat, maka semakin
besar pula gaya sentrifugal yang terjadi pada peluru terhadap
lintasan gilingnya. Biasanya hasil giling dari penggiling semacam
ini sangat halus, sehingga pengeluaran hasil gilingnya ditiup oleh
udara dari lintasan giling dan ditangkap oleh sebuah penampung.
Penggiling ini sering dipakai untuk membuat arang bubuk dan
semen.1.3.6 Penggiling RaymondPada penggiling Raymond terdapat tiga
sampai enam buah sumbu yang digantungkan berengsel pada
tangan-tangan. Pada ujung-ujung sumbu itu dipasang roda-roda
penggiling. Bila poros utama berputar, maka tangan akam membawa
tanga-tangan yang menggantung itu akan berputar berkeliling.
Roda-roda penggiling akan menekan pada cincin penggiling atau
lintasan giling hingga bahan giling akan digilas sampai halus.
Pemasukan bahan giling diatur dengan menggunakan sebuah roda sudu
yang berputar dengan kecepatan yang tetap.Dibagian bawah roda
penggiling dipasang sudu-sudu atau kipas-kipas angin yang turut
berputar bila sumbu utama berputar. Sudu-sudu ini akan menghembus
keatas hingga bahan giling yang sudah halus akan tertiup dan
ditangkap, kemudian dipisahkan oleh sebuah pemisah zat yang disebut
pesawat topan.
Sebagai pengganti sudu-sudu atau kipas angin, kadang-kadang
dipakai juga sebuah baling-baling. Penggunaan baling-baling ini
selain untuk meniup bahan giling yang sudah halus, juga untuk
menjaga bilamana ada bahan giling yang jatuh ke bawah ruang giling.
Oleh sebab itu bahan giling itu akan kembali diantara roda
penggiling dan lintasan giling. Penggiling Raymond sering dipakai
untuk menggiling fosfat, batu kapur, arang bubuk, dan sebagainya
pada mesin dengan ukuran sedang, kapasitas giling sampai kira-kira
5000 kg arang batu tiap jam dengan ukuran butir yang dihasilkan
kira-kira 0,07 mm.
Gambar 2.3.6. Raymond Mill2.3.7. Penggiling PeluruPenggiling
peluru terdiri dari sebuah tromol yang pada bagian dalamnya diisi
peluru-peluru yang dibuat dari baja atau batu. Peluru-peluru itu
berada diatas tembereng-tembereng yang disusun pada keliling dagian
dalam teromol. Tembereng-tembereng ini mempunyai lubang-lubang
sedangkan diluar dari keliling tembereng ini dipasang pula sebuah
teromol yang merupakan ayakan.Cara kerja dari penggiling peluru ini
adalah sebagai berikut. Bila teromol penggiling berputar,
tembereng-tembereng dan ayakannya akan ikut berputar bersama-sama
menurut sumbu mendatar. Bahan giling dimasukkan dari bagian atas
sehingga bercampur dengan peluru-peluru. Bahan giling yang sudah
halus akan keluar dari lubang yang pengeluaran setelah melewati
tembereng-tembereng dan ayakan yang berbentuk teromol.Bentuk hasil
giling dari penggiling peluru ini tidak pernah bersudut tapi
berbentuk bola, yang kadang-kadang sangat penting bagi suatu
industri. Penggilingan peluru ini dapat berjalan terus-menerus.
Pada mesin sedang bekerja, peluru-peluru ini tidak boleh jatuh
diatas ayakan, karena dapat mengakibatkan ayakan menjadi cepat
rusak. Kadang-kadang pengeluaran hasil giling yang sudah halus pada
mesin ini bersama-sama dengan air yang diisikan kedalam teromol
penggiling. Pengerjaan secara demikian ini disebut penggilingan
basah.Sebuah peluru penggiling yang teromolnya sangat panjang
(kalau dibandingkan dengan garis tengahnya) disebut pipa
penggiling. Karena bahan giling yang dimasukkan atau dikerjakan
dalam sebuah pipa penggiling harus menjalani seluruh panjang dari
teromol itu, maka hasil giling akan sangat halus karena lebih lam
menjalani proses penggilingan bila dibandingkan dengan hasil dari
penggiling peluru biasa (yang teromolnya lebih pendek). Sebuah pipa
penggiling dapat dipakai untuk penggilingan kering ataupun
penggilingan basah.Penggiling peluru biasanya dipakai untuk
menggiling tanah liat, tepung Thomas, tulang, arang kayu, bahan
cat, pelapis kaca, email, kwarsa, dan sebagainya. Ukuran butir
bahan giling diantara 20-50 mm, dan ukuran butir hasil giling
kira-kira 0,25 mm.
Gambar 2.3.7. Penggiling Peluru2.3.8. Penggiling Buhrstone
Penggiling buhrstone terdiri dari dua buah penggiling yang
tersusun bertingkat. Pada waktu mesin bekerja, salah satu dari batu
tersebut berputar atau yang disebut denganbatu jalan, sedangkan
batu yang tidak berputar disebutbatu baring.Batu giling yang
berputar bisa batu bagian atas, dengan batu giling bawah yang diam
atau bisa juga sebaliknya. letak dari dua batu giling tersebut
tidak saling menekan, melainkan mempunyai jarak yang mudah diatur
sesuai dengan kebutuhan.Batu giling bagian atas bisa
dinaik-turunkan dengan cara mengatur bautnya, sedangkan batu giling
bagian bawah dapat diturun-naikkan dengan cara pengaturan roda
tangan.Batu giling bagian atas dan bagian bawah mempunyai alur-alur
yang berlawanan, sehingga bila batu giling berhadapan akan
membentuk sudut lancip yang berupa tepi alur tajam yang membantu
memotong bahan giling dan menggeser bahan kearah keliling bidang
giling.Cara kerjanya bahan giling masuk dari bagian atas dan masuk
ke bagian ruang tengah penggiling. batu giling bawah berputar
menggiling bahan dan hasil gilingan keluar dari bagian bawah dengan
ukuran bulir 0,07 mm.Penggiling buhrstone dapat bekerja terus
menerus dan banyak dipakai untuk menggiling rempah-rempah, pigmen,
dll.
Gambar 2.3.8. Penggiling BuhrstonPenggiling UltraBahan olahan,
masuk dari atas ke dalam ruang penggilingan, ini dicapai dengan
menggunakan udara terkompresi, ditiup dalam melalui titik injeksi
berpusat. Proses penggilingan dicapai dengan dampak dan
penggilingan partikel satu sama lain. Pengelompokan terpadu memilih
partikel dari ukuran yang dibutuhkan dan mengembalikan ukuran
partikel yang tidak diinginkan kembali ke proses penggilingan
sampai ukuran yang dibutuhkan tercapai. Mampu menghasilkan gilingan
yang sangat halus sekali, hingga mencapai 0,001 mm. Bahan
olahanberupa bahan dasar tinta cetak dan cat air, grafit, belerang,
dan semacamnya.
Gambar 2.3.9. Penggiling UltraMekanisme ScreeningSalah satu
proses pemisahan bahan-bahan berdasarkan ukuran adalah proses
pengayakan (screening). Proses pengayakan yang dilakukan di
industri biasanya zat padat yang akan diayak dan dijatuhkan atau
dilemparkan pada permukaan ayakan. Partikel yang kecil lolos
melewati lubang ayakan, sedangkan material yang lebih besar tidak
dapat lolos. Pengayakan biasanya dilakukan dalam keadaan kering
tetapi kadang-kadang juga dalam keadaan basah.Suatu ayakan tunggal
hanya dapat memisahkan partikel menjadi 2 fraksi pada setiap
pemisahan, bagian yang belum berukuran dari fraksi itu dinamakan
unsize fraction, karena baik ukuran yang besar maupun yang kecil
dari partikel yang dikandung tidak diketahui. Bahan yang lolos
melewati sederet ayakan dengan bermacam-macam ukuran akan
terpisahkan menjadi beberapa fraksi berukuran (size fraction),
yaitu fraksi-fraksi yang ukuran maksimum dan minimumnya diketahui.
Pengayakan biasanya dilakukan dalam keadaan kering tetapi
kadang-kadang dilakukan juga dalam keadaan basah. Dalam pengayakan
kering, bahan yang akan diayak tidak menggunakan cairan dalam
proses pengayakannya. Sedangkan pada pengayakan basah, bahan yang
akan ditambah dengan cairan yang bukan pelarut, misalnya air yang
bertujuan mencuci bahan tersebut melalui pengayakan.Ayakan yang
digunakan industri biasanya terbuat dari anyaman kawat, sutera,
plastik, batangan-batangan logam atau plat logam yang
berlubang-lubang. Dalam suatu ayakaan dapat terdiri dari rangkaian
permukaan ayakan yang berbeda ukuran lubangnya. Pada rangkaian
tersebut tiap bagian ayakan mempunyai keseragaaman ukuran lubang
(kisi) hal ini penting untuk memperoleh kesempurnaan hasil ayakan
sesuai ukuran yang diharapkan.Suatu ayakan terdiri dari bingkai
ayakan dan jaringan ayakan yang dilengkapi dengan peralatan lain
sesuai dengan jenis ayakannya, misalnya pada ayakan goyang, bingkai
ayakan dihubungkan dengan batang penggerak ke roda gerak.Selain
ayakan ada peralatan atau proses lain yang dapat memisahkan
partikel berdasarkan perbedaan ukuran, diantaranya proses
sedimentasi, proses elutriasi dan proses sentrifugasi.Pada proses
sedimentasi pemisahan padatan yang berbeda ukuran didasarkan pada
kenyataan bahwa laju endap (jatuh) suatu partiel dalam fluida akan
sebanding dengan ukurannya. Pada proses elutriasi pemisahan
didasarkan pada laju turunnya partikel. Bila partikel tersebut
ditempatkan dalam aliran fluida yang naik ke atas dengan laju
tetap, maka partikel dengan laju jatuh normalnya lebih kecil dari
laju aliran fluida ke atas, akan terbawa keluar. Sedangkan proses
pemisahan atas dasar gerakan sentrifugasi didasarkan pada kenyataan
bahwa partikel yang berat akan lebih dahulu terlempar keluar
dibandingkan dengan yang ringan. Hal ini sebagai akibat daari gaya
sentrifugal yang lebih besar.2.2 Faktor-Faktor Dalam Operasi
PengayakanBeberapa faktor yang harus diperhatikan dalam operasi
pengayakan adalah :a. Bentuk lubang ayakan.Bentuk partikel yang
akan diayak berperan penting dalam menentukan bentuk dari lubang
ayakan. Pada ayakan sering digunakan lubang berbentuk bujur sangkar
daripada bentuk segi empat karena bukaannya lebih besar dan
material yang melewati lubang biasanya tidak akan menyentuh lebih
dari dua sisi lubang ayakan yang dipakai.Jumlah lubang per liniar
inchi pada arah panjang dan arah lebar kadang-kadang tidak sama.
Ayakan seperti ini disebut toncap screen (dimana jumlah lubang arah
panjang = 2 kali arah lebar). Ayakan seperti ini mempunyai bentuk
lubang 4 persegi panjang. Sedangkan ordinary screen jumlah lubang
per linier inchi untuk kedua arah panjang dan lebar adalah sama.
Pada ayakan ini bentuk lubang ayakan merupakan bujur sangkar.
Sebagai bahan kawat yang digunakan untuk ayakan antara lain :
bronze, baja, stainless steel, tembaga, nikel atau monel,nilon dan
sutera.b. Celah dan interval ayakanTempat-tempat yang jelas di
antara masing-masing bingkai dikenal dengan celah jaringan. Dalam
hal ini dikenal pula istilah mesh yang diartikan sebagai jumlah
celah (lubang ayakan) bujur sangkar tiap satu ardekat, maka uah
memanjang (linier inchi) misalnya sebuah ayakan dengan ukuran 10
mesh,berarti dalam setiap arah memanjang 1 inchi terdapat 10 lubang
(celah). Ayakan dengan 16 mesh 0,0305 wire berarti tiap inchi
terdapat 16 lubang dengan diameter 0,0305 inchi. Gambar 4.2.
menunjukkan contoh ayakan dengan luas permukaan sama tetapi banyak
lubang dan diameter kawat berbeda. Beberapa standard lain
diantaranya Tyler Standard Screen dan U.S Standard.
Gambar 4.1. Beberapa bentuk lubang ayakanTyler standard screen
mendasarkan pada ayakan 200 mesh dengan diameter kawat sebesar
0,0021 in. yang memberikan ukuran bukaan sebesar 0,0029 in2. Ukuran
ayakan yang lebih besar mempunyai ukuran mesh dan diameter kawat
ayakan dibuat sedemikian rupa sehingga luasan bukaan dua kali lebih
besar dibandingkan dengan sebelumnya. Ini bearti ukuran linier dari
bukaan antara dua ukuran mesh yang berurutan adalah 1 : 2 atau
1,414 kali ukuran lubang sesudahnya. Untuk ukuran mesh yang sangat
dekat, maka ukuran liniar bukaan dua mesh yang berurutan adalah
satu berbanding akar empat dari dua atau seharga dengan 1,189.
Tyler screen standard ditunjukan pada tabel 4.1. U.S. Standar
hampir mirip dengan Tyler Screen Standard sehingga pemakaian
keduanya tidaklah begitu membedakan.
Gambar 4.2. Pengaruh diameter kawat terhadap banyaknya celah
c. Ukuran partikelUkuran suatu partikel ditentukan oleh bentuk
dan luas permukaan partikel itu apakah bulat, kubus atau persegi
panjang ukuran partikel biasanya diukur dalam satuan mikron.
Variasi metode yang digunakan untuk pengukuran partikel tergantung
pada ukuran rata-rata, sifat fisika dan kondisi basah. Ukuran
partikel diukur dalam satuan micron (). Satu micron sama dengan
1/1000 micron, atau sepersejuta milimeter . biasanya ukuran
partikel menyatakan diameter rata-rata atau jari-jari
partikel.Variasi metode yang digunakan untuk pengukuran partikel
tergantung pada ukuran rata-rata, sifat fisika dan kondisi basah
keringnya zat. Cara paling sederhana untuk menentukan suatuukuran
dilaboratorium adalah dengan jalan melewatkan material
berturut-turut atas barisan ayakan atau saringan yang mempunyai
lubang kecil, biasanya dianggap sebagai rata-rata suatu aritmatik
dari dua lubang ayakan dikenal dengan istilah average dimension
atau average diameter. d. Kapasitas ayakan dan keefektifanKapasitas
dan keefektifan adalah dua besaran yang sangat penting dalam proses
pengayakan industri. Keduanya merupakan dua besaran yang sangat
berlawanan. Efektifitas maksimum hanya didapat dengan memperkecil
kapasitas begitu juga sebaliknya. Kapasitas ayak diukur dengan
masasa bahan yang dapat diumpamakan per satuan waktu da per satuan
luas ayak, sedangkan efektifitas ayak adalah suatu ukuran tentang
keberhasilan ayakan dalam memisahkan bahan A dan B secara
teliti.Kapasitas suatu ayakan dapat dikendalikan dengan hanya
mengubah laju umpan pada unit itu, sedangkan efektifitas didapat
untuk suatu kapasitas tergantung pada sifat dari operasi itu
sendiri.
e. Variabel dalam operasi pengayakan Dalam proses pengayakan
harus diperhatikan beberapa variabel agar didapat keseimbangan
antara efisiensi dan kapasitas sehingga memberi hasil yang
sempurna, antara lain : Metode pengumpananMesin pengayakan harus
diumpan dengan baik untuk mendapatkan kapasitas dan efisiensi yang
maksimum. Umpan harus disebar dengan merata pada seluruh lebar
permukaan ayakan dan mendekati ayakan dalam arah pararel pada sumbu
vertikal dari ayakan.
Permukaan ayakanEfisiensi yang tinggi dapat diperoleh dengan
barisan single deck ayakan atau yang disebut ayakan multi deck. Ini
dapat diterima karena lower deck dari ayakan multiple deck tidak
diumpan sehingga semua areal digunakan. Sudut kemiringanBila letak
permukaan ayakan datar, maka kemungkinan akan tersumbat cukup
besar. Untuk itu perlu dibuat kemiringan tertentu pada permukaan
ayakan untuk mempercepat material masuk dan bahan yang tidak
terayak tidak mengumpul pada permukaan tetapi mengalir melalui
ujung kemiringan. Kecepatan putaranKapasitas ayakan akan meningkat
dengan meningkatnya kecepatan putar yang bila ditingkatkan lagi
akan menyebabkan penyumbatan pada lubang ayakan karena material
berdesak-desakan ingin keluar lubang ayakan. Frekuensi
getaranFrekuensi getaran pada ayakan getar harus diatur dimana pada
umumnya tergantung dari ukuran dan jenisnya. Ayakan biasanya berupa
anyaman dengan mata jala (mesh) yang berbentuk bujur sangkar atau
empat persegi panjang, berupa plat yang berlubang-lubang bulat atau
bulat panjang atau juga berupa kisi. Ayakan terbuat dari material
yang dapat berupa paduan baja, nikel, tembaga, kuningan, perunggu,
sutera dan bahan-bahan sintetik.
2.3. Peralatan PemisahanPeralatan ayakan tersedia dalam berbagai
variasi untuk kegunaan yang berbeda-beda. Partikel yang jatuh
melewati lubang ayakan karena adanya gaya gravitasi. Pada tipe lain
partikel didorong melewati lubang ayakan dengan gaya sentrifugal
atau dengan bantuan suatu alat. Partikel yang kasar dan padat dapat
dengan mudah melewati lubang ayakan tertentu dalam keadaan diam.
Tetapi untuk partikel yang halus permukaan ayakan harus diguncang
dengan beberapa cara seperti dengan pemutaran,penggetaran atau
pengayakan secara mekanik ataupun secara dielektrik.Macam-macam
ayakan (Gambar 4.8) seperti yang dimaksud diatas adalah dengan :
Ayakan Girasi (perputaran) : a). secara bidang horizontal, b).
secara vertikal, c).Girasi salah satu ujung Ayakan Goyang (shaking
screen) Ayakan Getaran (vibrating screen) : mekanik dan listrik
Gambar 4.8. Macam gerakan ayakan
Sesuai dengan prinsip ini, maka ayakan dapat dibagi atas lima
kelompok, yaitu:2.3.1 Ayakan Grizzly Alat Grizzly merupakan suatu
kisi-kisi yang terbuat dari batangan-batangan logam yang sejajar
dan dipasang pada rangka stasioner yang miring. Kemiringan dan
lintasan itu sejajar dengan arah panjang batangan (Gambar
4.9).Umpan yang sangat kasar, seperti yang keluar dari mesin
pemecah primer, jatuh pada ujung atas kisi. Bongkah-bongkah besar
akan menggelinding atau meluncur menjadi keujung, bongkah-bongkah
kecil jatuh ke bawah ke suatu kolektor (pengumpul) tersendiri.
Jarak antar setiap batang pada bagian atas dibuat cukup lebar
dibandingkan dengan bagian bawah agar kuat tanpa terjadi tersumbat
oleh bongkah-bongkahan yang hanya lolos sebagian jarak antara itu
berkisar antara 2 8 inchi.
(a) (b)Gambar 4.9. (a) Grizzly Screen, (b). Tampak
atasMacam-macam dari ayakan grizzly dibedakan menjadi stationery
grizzlies dan vibrating grizzlies.2.3.1.1 Stationery
grizzliesGrizzly jenis ini mempunyai batangan yang disusun
membentuk sudut 20 - 50 terhadap horizontal. Stationer grizzlies
merupakan ayakan grizzly yang paling sederhana dan murah,digunakan
untuk mengayak butiran-butiran berukuran besar yaitu sekitar 0,005
m atau 2 in. Stationery grizzlies tidak memerlukan tenaga dan biaya
perawatannya murah.2.3.1.2 Vibrating grizzliesVibrating grizzlies
mempunyai batangan yang dihubungkan dengan satu penggerak sehingga
batangan itu akan bergerak maju mundur atau berputar.2.3.2 Ayakan
berputar (Revolving Screen)Ayakan jenis ini sering disebut Trommel.
Bentuknya dapat berupa silinder atau kerucut yang miring terhadap
horizontal. Kemiringan ayakan di maksud untuk memudahkan
pengeluaran partikel kasar. Ayakan jenis ini berputar dengan
kecepatan rendah yaitu 15 20 rpm.Berdasarkan prinsip kerjanya
trommel dibagi atas tiga jenis yaitu :2.3.2.1 Ayakan trommel
silinder tunggalAyakan jenis ini (gambar terdiri dari satu silinder
yang memiliki lubang pada kedua ujungnya. Silinder tersebut diputar
pada porosnya secara horizontal. Silinder terbuat dari anyaman
kawat atau pelat-pelat berlubang.Pada trommel silinder tunggal
(gambar 4.10), material dimasukkan ke lubang pemasukan disebelah
kiri atas silinder. Trommel merupakan ayakan yang diameter
lubangnya makin kekanan makin besar atau makin kekanan makin ukuran
meshnya makin kecil. Material yang tidak dapat melewati lubang
ayakan yang terletak diujung kanan dikeluarkan melalui lubang
silinder yang terletak diujung kanan yang disebut pengeluaran.
Gambar 4.10. Ayakan trommel silinder tunggalApabila diinginkan
untuk memisahkan material atas beberapa fraksi di gunakan beberapa
buah tromel (gambar 4 .11 ). Pada gambar 4.11.a tromel pertama
mempunyai ayakan terbesar. Undersize dari tromel pertama dipisahkan
lagi pada tromel berikutnya. Sedangkan pada gambar 4.11.b tromel
pertama mempunyai ayakan terhalus. Oversize dari tromel pertama
dipisahkan lagi pada tromel berikutnya.Susunan seperti gambar
4.11.c merupakan sket dari ayakan tromel bertingkat. sedangkan
susunan pada gambar 4.11.d merupakan sket dari ayakan tromel
silinder gabungan.
Gambar 4.11. Beberapa susunan tromel tunggal2.3.2.2 Ayakan
trommel bertingkatTrommel bertingkat (Gambar 4.12) yang lebih
dikenal dengan conical trommel memiliki bentuk potongan kerucut.
Kemiringan pada ayakan jenis ini berkisar antara 0,75 in
(pengayakan basah) sampai 3 in setiap panjang 1 ft. Hal ini
tergantung pada sifat material yang akan diayak. Trommel jenis ini
sangat cocok untuk mengayak partikel yang kasar.Conical Tromel
mempunyai ayakan yang tersusun secara bertingkat-tingkat (lihat
gambar 4.12 dan 4.11.c). Didekat ujung (lubang) pemasukan adalah
ayakan yang mempunyai mesh paling besar (diameter lubang kecil)
untuk melewatkan partikel yang halus terlebih dahulu. Kemudian
ayakan dengan mesh sedang terletak ditengah untuk melewatkan
partikel yang agak kasar. Selanjutnya ayakan yang paling kanan
dekat lubang pengeluaran merupakan ayakan dengan mesh yang terkecil
(diameter lubang besar), untuk melewatkan partikel kasar. Partikel
paling kasar yang tidak dapat melewati semua permukaan ayakan
dikeluarkan lewat lubang pengeluaran.
Gambar 4.12. Ayakan trommel bertingkat2.3.2.3 Ayakan Trommel
Silinder GabunganAyakan silinder gabungan (Gambar 4.13) merupakan
trommel yang terdiri dari dua permukaan ayakan atau lebih yang
konsentrasi pada proses yang sama. Semua permukaan ayakan berbentuk
silinder. Permukaan ayakan dengan lubang paling kasar terletak
disilinder bagian dalam dan semakin keluar lubang ayakan makin
halus. Panjang setiap silinder juga tidak sama, makin keluar
silinder pendek,hal ini untuk memudahkan dalam memisahkan material
hasil ayakan. Material yang akan diayak, dimasukkan melalui lubang
pemasukka pada silinder yang paling dalam. Setelah mengalami
perputaran material yang paling kasar langsung keluar dari silinder
terdalam ke penampung I, sedang material yang lolos dari ayakan
pertama menjadi umpan untuk ayakan kedua yang lubangnya agak halus.
Disini material yang kasar keluar dari silinder kedua kepenampungan
ke II. Material yang agak kasar dan halus menjadi umpan di ayakan
ketiga pada silinder terluar. Material halus dari ayakan ketiga
langsung melewati lubang ayakan ke penampung IV, sedangkan material
yang agak kasar keluar dari silinder terluar ke penampung III.
Gambar 4.13. Ayakan Trommel silinder gabungan\
2.3.3 Shaking ScreenAyakan ini mempunyai bingkai berbentuk segi
empat, yang digerakkan maju mundur. Keuntungan dari ayakan ini
adalah hemat tempat dan kebutuhan tenaganya rendah. Kerugian ayakan
jenis ini ialah biaya perawatan tinggi dan kapasitas rendah.
Gambar 4.14. Ayakan goyang mekanis (Mechanical shaking
screen)
2.3.4. Vibrating ScreenDalam melakukan proses
pengayakan,permukaan ayakan untuk tipe ini digerakkan naik turun
dengan satu alat bantu. Ayakan ini memiliki simpangan getaran yang
kecil dengan frekuensi getaran berkisar antara 1200 sampai 1800 per
menit.Berdasarkan alat bantu yang menggetarkannya,jenis ayakan
getar dibagi menjadi 2 golongan yaitu :2.3.4.1 Ayakan getar
elektrisAyakan jenis ini banyak digunakan pada industri kimia
karena sangat cocok untuk mengayak partikel yang ringan,halus dan
kering dengan ukuran 4 325 mesh. Frekuensi getarannya cukup besar
yaitu antara 25 120 getaran per detik. Salah satu contoh dari
ayakan getar adalah Hummer screen. Pada ayakan Hummer ini (Gambar
4.15) getaran diakibatkan oleh adanya alat penggetar
elektromagnetik ditengah-ditengah pengayak yang menghasilkan arus
listrik. Kemudian listrik dialirkan ke gulungan kawat magnit
(selenoids) sehingga pegas bekerja dan timbul gerakan naik turun
dari pegas tersebut karena magnit ikut bergetar. Pada saat
terjadinya getaran, material akan masuk kelubang ayakan melalui
lubang pemasukan dan akan tersaring lebih cepat.Kapasitas ayakan
selama 24 jam lebih kurang 2 ton/ft2 untuk material yang kasar,
sedangkan untuk material yang halus sekitar 30 ton/ft2 dalam 24
jam. Kapasitas di atas akan efektif untuk menghasilkan material
yang berukuran 8 sampai 100 mesh.2.3.4.2 Ayakan getar
mekanisGetaran pada ayakan jenis ini diakibatkan oleh gerakan
eksentris pada ujung lubang pemasukan yang gerakannya melingkar
dalam proses horizontal dengan diameter lebih kurang 2 inci. Akibat
gerakan eksentris ini terjadi gerakan bolak-balik (naik turun) dari
permukaan pengayak. Akibat adanya gerakan naik turun tersebut
bola-bola karet yang terdapat diantara kedua lapisan ayakan akan
bergerak (menumbur) ke ayakan diatasnya sehingga partikel yang akan
diayak dapat terdorong ( karena menumbur bola permukaan ayakan)
untuk melewati ayakan bawahnya. Untuk partikel yang kasar
dikeluarkan lewat lubang pengeluaran. Contoh dari ayakan ini adalah
Rotex (reciprocating screen) yang disajikan pada gambar 4.16.
Gambar 4.16. Vibrating screen
2.3.5. Oscilating ScreenCiri khas dari ayakan ini adalah adanya
osilasi kecepatan rendah (5 sampai 7 osilasi perdetik atau 300
sampai 400 rpm pada bidang datar yang berosilasi sejajar dengan
permukaan ayakan). Biasanya untuk pengayakan material berukuran
diameter 0,013 m (11/2 in) sampai 60 mesh.