Sentrifugasi & Size Reduction

1.1 SENTRIFUGASI



Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair-cair.

Pemisahan antara dua fasa cair yang membentuk emulsi juga dapat dilakukan dengan cara pemberian gaya sentrifugal. Gaya ini berfungsi ganda, yaitu sebagai perusak sistem emulsi dan memisahkan kedua fasa cairnya.

Gaya sentifugal adalah gaya yang terjadi akibat adanya putaran, arah gayanya adalah dari titik pusat putaran keluar menuju jari-jari luar. Pemisahan menggunakan gaya ini pada penerapannya biasanya dikenakan pada pemisahan fasa padat dengan fasa cair yang tercampur.



Klasifikasi peralatan sentrifugasi :

1. Sentrifugasi pemisah cair – cair

Peralatan sentrifugasi untuk memisahkan dua fasa cair dapat dikelompokkan menjadi dua tipe,yaitu tubular centifuge dan disk bowl centrifuge.

2. Sentrifugasi pemisah padat-cair

Peralatan ini disebut dengan Interfil sentrifugasi



1.2 SIZE REDUCTION



Pengecilan ukuran dapat dilakukan pada bahan pangan dengan cara tradisional maupun dengan menggunakan alat (mesin), hasil dari pengecilan ukuran tersebut akan bergantung dari karakteristik dari bahan pangan yang direduksi. Pemilihan alat dan bahan yang sesuai akan berpengaruh terhadap hasil pengecilan.

Pengecilan ukuran dapat dilakukan secara basah dan kering, keuntungan dari pengecilan ukuran basah adalah bahan yang dihasilkan lembut dan berlangsung pada suhu yang tidak tinggi dan sedikit kemungkinan terjadi oksidasi atau ledakan.

Metode pengecilan ukuran di atas akan dipengaruhi oleh alat yang digunakan, setiap alat size reductor akan menghasilkan partikel dan bentuk yang berbeda. Salah satu indikator dari perbedaan bentuk partikel adalah ukuran diameter dari masing-masing produk yang reduksi, cara mennganalisis ukuran diameter bahan yang direduksi dapat diketahui dengan analisis ayakan.

Klasifikasi peralatan size rduction :

a) Crusher

b) Grinder

c) Milling (penggilingan)

Bab II

PERALATAN



2.1 SENTRIFUGASI

Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair .



A. Sentrifugasi Padat-Cair (Separator)

Prinsip Kerja

Produk Susu, Sentrifugasi digunakan dalam pemisahan krim susu untuk menghasilkan dan skim susu. Disc mangkuk sentrifugal biasanya digunakan untuk tugas ini. Mereka mungkin kedap disegel dan dilengkapi dengan pompa sentripetal. Biasanya susu dipanaskan sampai antara 40 C dan 50 C sebelum pemisahan, untuk mengurangi kekentalan dan mengoptimalkan perbedaan densitas antara fasa lemak dan berair. Isi lemak yang susu skim dapat dikurangi hingga kurang dari 0,05%. Meskipun proses kontinu, padatan larut hadir dalam susu (partikel kotoran, kasein micelles, mikroorganisme) membangun seperti lumpur dalam mangkuk sentrifugal. Mangkuk harus membersihkan pada interval. Alternatifnya, nozzle atau membuka diri sentrifugal dapat digunakan, tetapi dengan outlet untuk krim dan susu skim serta lumpur. Lemak dapat pulih oleh sentrifugasi.



Ada banyak aplikasi lain untuk sentrifugasi dalam pengolahan makanan,

misalnya mangkuk berbentuk tabung mesin untuk mengklarifikasi sari dan gula sirup memisahkan hewan darah ke dalam plasma dan hemoglobin, nozzle dan mesin membuka diri untuk dewatering pati dan sentrifus untuk memulihkan decanting hewan dan tumbuhan protein, memisahkan lemak dari daging dan memisahkan comminuted kopi dan teh slurries.

B. Sentrifugasi Cair-Cair





Prinsip Kerja

Salah satu teknik yang dapat dipergunakan untuk memisahkan campuran ini adalah teknik sentrifugasi, yaitu metode yang digunakan dalam untuk mempercepat proses pengendapan dengan memberikan gaya sentrifugasi pada partikel-partikelnya.

Pemisahan sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran cairan dan partikel, maka campuran tersebut dapat bergerak menuju pusat rotasi, namun hal tersebut tidak terjadi karena adanya gaya yang berlawanan yang menuju kearah dinding luar silinder atau tabung, gaya tersebut adalah gaya sentrifugasi. Gaya inilah yang menyebabkan partikel-partikel menuju dinding tabung dan terakumulasi membentuk endapan

Mari kita perhatikan proses pembuatan minyak kelapa, dimana teknik pemisahan sentrifugasi cukup berperan. Buah kelapa dihancurkan, dan diperas sehingga didapat bagian santan. Didalam santan terdapat campuran minyak dengan air. Dengan melakukan sentrifugasi dengan kecepatan antara 3000-3500 rpm, maka terjadi pemisahan dan terdapat dua bagian yaitu fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi miskin minyak (skim). Selanjutnya krim diasamkan, kemudian diberi perlakuan sentrifugasi sekali lagi untuk memisahkan minyak dari bagian bukan minyak.

Dalam pengolahan minyak kelapa, sering juga dilakukan modifikasi khususnya dalam pemisahan krim untuk mendapatkan bagian minyak. Modifikasi tersebut dilakukan dengan cara pemanasan krim, dan akan dihasilkan padatan dan minyak, selanjutnya dengan penyaringan kita dapatkan minyak kelapa yang bersih dan jernih.



2.2 SIZE REDUCTION

Pengecilan ukuran dapat dilakukan pada bahan pangan dengan cara tradisional maupun dengan menggunakan alat (mesin), hasil dari pengecilan ukuran tersebut akan bergantung dari karakteristik dari bahan pangan yang direduksi. Pemilihan alat dan bahan yang sesuai akan berpengaruh terhadap hasil pengecilan.

a. Crusher (Pemecah kasar).

Pemecah kasar pada umumnya bahan olahan untuk di pecah langsung dari alam mengambil langsung dari alam.

Untuk pemecah kasar meliputi :

1. Pemecah rahang / Jaw crusher.

Alat pemecah rahang ini terutama dipakai untuk memecah bahan olahan berupa bijih-bijih atau batu-batu. Bahan olahan ini dipecah diantara dua rahang besi atau baja.

Konstruksinya mempunyai sepasang rahang yang satu diam dan yang satunya bergerak maju mundur ( bolak-balik ). Proses pemecahan bahan olahan dari pemecah rahang ini berlangsung berkala dengan cara tekanan & potongan.

Pemecah rahang mempunyai 2 sistem :

1. “Sistem Blake” dgn ciri-ciri titik engsel di atas, bagian bawah bergerak mundur maju.



Gambar. 1 Pemecah rahang sistem blake ( The blake jaw crusher )

2. “Sistem Dodge” dgn ciri-ciri titik engsel di bawah, bagian atas bergerak mundur maju.



Gambar. 2 Pemecah rahang sistem Dodge ( The dodge jaw crusher )

Kebaikan pemecah menurut sistem Dodge ialah pada titik engselnya terletak dibagian bawah. Pada waktu pemecahan berlangsung lubang pembuang hanya sedikit terbuka (seolah-olah tetap). Oleh karena itu hasil olahannya akan lebih rata. Keburukannya ialah lubang pembuang itu mudah tersumbat.

Pemecah menurut sistem Blake paling banyak di pakai karena tidak mempunyai keburukan seperti Dodge. Keburukan sistem blake hasil olahan kurang rata.

Supaya mulut kedua rahang itu tidak mudah rusak, biasanya dilapis dengan plat baja yg dikeraskan dan mudah diganti. Pada bidang penekan dari plat baja itu di bentuk rusuk-rusuk bergerigi untuk mempercepat proses pemecahannya.

Untuk mendapatkan usaha penekanan yang besar & pergerakan yang teratur, dipasang roda penerus. Biasanya di buat dari besi tuang pejal. Untuk mempercepat membukanya kembali rahang bagian bawah digunakan sebuah pegas sekrup.

Yang mungkin terjadinya ialah bahwa selama alat pemecah tersebut bekerja ada suatu bahan olahan yang keras dan hampir tidak dapat dipecahkan masuk diantara kedua rahang/mulut rahang sehingga mengakibatkan kerusakan-kerusakan yang besar pada mesin ini. Maka untuk memperkecil kerusakan-kerusakan itu, diusahakan supaya bagian yang rusak itu harganya murah dan mudah di pasang. Dalam pemecah rahang itu terdapatlah apa yg dinamakan “Baut Pecah”. Pada baut ini akan terjadi gaya geser yang besar bila ada benda yg besar masuk ke dalam mulut rahang dan mengakibatkan patahnya baut pecah tersebut, sedangkan pada bagian lain tidak akan terdapat kerusakan lagi.













Gambar pemecah rahang sebenarnya

b. Pemecah kerucut / Cone crusher

Konstruksinya mempunyai sepasang kerucut yang satu diam dan yang satunya berputar. Proses pemecahan bahan olahan dari pemecah rahang ini berlangsung continue dengan cara gesekan & potongan.

Akan tetapi pada pemecah kerucut ini cara memecahnya tidak berkala seperti pemecah rahang, melainkan terus-menerus. Pada animasi di bawah ini memperlihatkan proses pemecahannya.



Pada waktu pemecah kerucut ini bekerja, ujung sumbu atau kerucut berfungsi sebagai engsel, sedangkan ujung bagian bawah berkeliling hingga gerakan kerucut berayun mengelilingi bagian bawah dalam selubung yang tetap. Akibat ayunan kerucut ini jarak antara kerucut dengan selubung berubah-ubah. Pada waktu ruang itu sedang mengecil terjadi pemecahan dan pada waktu ruang membesar bahan olahan yang sudah di giling akan turun. Pekerjaan ini berlangsung sepanjang keliling kerucut dan terus-menerus.

Konstruksi sebuah pemecah kerucut yang diputarkan dengan perantaraan sebuah rod sabuk dengan roda gigi konis (roda gigi tirus). Dalam pesawat ini sumbu utama bagian bawah dimasukkan kedalam suatu tabung eksenterik. Bila tabung tersebut di putar makanya sumbunya akan berayun.

Kadang-kadang bidang penekan kerucut dan tabung kerucut membentuk rusuk-rusuk dan bisa diganti bilamana sudah tipis atau halus.







b. Pemecah menengah

Pemecah menengah pada umumnya bahan olahan untuk di pecah berasal dr hasil olahan pemecah kasar.

Untuk pemecah menengah meliputi :

a. Pemecah putar

Cara pengerjaan pemecahan pada pemecah putar berdasarkan tekanan dan gesekan. Bahan olahan dilewatkan diantara dua buah roda yang berputar dengan arah yang berlawanan. Biasanya pemasangan salah satu dari kedua roda itu tetap, sedangkan yang satu lagi dapat bergerak maju mundur karena ditahan oleh pegas sekerup baja.

Bila kecepatan putar kedua roda itu sama, maka bahan olahan hanya dilinyak atau dipecahkan. Sedangkan bila kecepatan putar kedua roda itu tidak sama, bahan olahan selain dipecahkan juga diputar. Penggunaan pegas ulir ialah untuk menjaga supaya roda putar dapat kembali, bilamana sewaktu-waktu mundur atau merenggang dari roda putar yang lain. Hal ini dapat terjadi bilamana ada bahan olahan yang keras dan tidak dapat dipecahkan masuk diantara kedua roda putar. Sehingga tidak terjadi kerusakan pada bagian-bagian mesin pemecah tersebut.

Roda putar biasanya dibuat dari besi tuang yang dikeraskan atau keliling dari roda itu dilapisi dengan ban baja yang dikeraskan. Bila ini sudah tipis atau rusak ban dapat ditukar atau diganti.

Gambar di bawah ini, menunjukkan sebuah pemecah putar yang hanya terdiri dari dua roda putar. Biasanya pemecahan dari mesin semacam ini tidak dapat mencapai hasil yang diinginkan bila penggilingan hanya satu kali,sehingga pemecahan dikerjakan berkali-kali.

Gambar pemecah putar



Gambar. Pemecah putar bertingkat dua



Gambar. Pemecah putar

Untuk memudahkan dan mempercepat pekerjaan pemecahan, mesin pemecah ini kemudian dibuat mesin pemecah putar yang bertingkat. Yaitu terdiri dari beberapa roda putar dan jarak antara roda-roda putar itu tidak sama (makin kecil ),hingga hasil akhir dari pemecah semacam ini dapat mencapai besar butir yang diinginkan. Pemecahan putar semacam ini sering kali dipakai untuk memecah hasil dari pemecah kasar.



Gambar salah satu pemecah putar sebenarnya ( Roll crusher )

b. Pemecah keping

Pemecah keping dilengkapi dengan plat-plat keping bulat atau disebut juga cakram yang dapat berputar dengan perantaraan sumbu (as). Letak sumbu biasanya horizontal atau vertical. Mesin pemecah semacam ini ada yang bekerja bertingkat satu dan ada yang bekerja bertingkat lebih dari satu. Mesin bertingkat satu dilengkapi dengan dua buah cakram. Cakram yang satu diputarkan dengan sumbu dan yang satu lagi tinggal diam(tidak berputar). Letak kedua cakram ini berhadapan satu sama lain(berpasangan). Mesin yang bertingkat lebih dari satu mempunyai beberapa pasang cakram (keping).

Cara bekerjanya adalah sebagai berikut: Bahan olahan masuk dari pasangan keping kesatu kemudian diteruskan ke pasangan keping kedua dan seterusnya sehingga hasil akhir mencapai ukuran butir-butir yang diinginkan.

Kedua keping itu dapat mengatur jarak sendiri. Jadi bila ada bahan olahan yang keras dan tak dapat dipecahkan masuk diantara kedua keping itu atau salah satu pasangan dari keping, maka keping satu akan mundur sehingga jarak antara pasangan keping itu akan melebar. Bilamana bahan olahan yg keras tadi lewat, maka jarak keping-keping itu akan kembali seperti semula. Hal ini dilakukan untuk menghindari kerusakan keping diameter 6 – 14 inch



Gambar Pemecah keping 1



Gambar. Pemecah Keping 2



c.Pemecah palu

Cara kerja pemecah palu ini berdasarkan pukulan. Tangkai palu-palu ini ditempatkan berengsel pada leher poros. Bila poros itu berputar maka palu-palu akan membanting dan letaknya hampir tegak lurus terhadap sumbu (akibat gaya sentrifugal dari poros). Palu-palu akan memukul bahan giling yang ditahan oleh pelat-pelat pemecah. Bahan giling akan dipukul berkali-kali sampai menjadi kecil.dibagian bawah pemecah ditempatkan kisi-kisi yang merupakan ayakan dan bahan giling yang sudah kecil akan jatuh melalui kisi-kisi tersebut. Kemungkinan bahwa kisi-kisi tersumbat. Untuk mencegahnya pada waktu mesin sedang tidak menggiling (berhenti) pelat pemecahan dapat dibuka kemudian kisi dapat dibersihkan.

Kebaikan alat pemecah ini ialah ukuran butir hasil gilingannya rata. Pesawat semacam ini banyak dipakai untuk memecah arang batu, rumah tiram, pupuk buatan dan sebagainya.



Gambar pemecah palu



C. Grinder (Penggiling)

a. Penggiling Fuller

Dalam 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.

b. Penggiling Raymond

Pada 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 akan membawa tangan-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 0,07mm.

Gambar. Penggiling Raymond

c. Penggiling Peluru

Penggiling 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 bagian 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 dalam 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.

Ketentuan-ketentuan penggilingan basah untuk menggiling peluru dan pipa penggiling tercantum dalam daftar dibawah ini.

Ketentuan penggilingan basah untuk penggiling peluru.

Daftar 3.1

Garis tengah teromol (cm)

Panjang teromol (cm)

Kecepatan (putar/menit)

Kapasitas menggiling (ton/jam)

250

500

200

250

25

25

30

60

Ketentuan Pipa Penggiling untuk Glingan Basah.

Daftar 3.2

Garis tengah teromol (cm)

Panjang teromol (cm)

Kecepatan (putaran/menit)

Kapasitas (ton/jam)

Jumlah berat peluru-peluru (kg)

100

125

150

400

500

800

35

35

35

8

16

43

11000

17000

32000

Animasi Penggiling Peluru





Gambar. Salah satu penggiling peluru sebenarnya

d. 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 dengan batu jalan, sedangkan batu yang tidak berputar disebut batu 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 kerja :

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.



Animasi cara kerja penggiling burhstone



e. Penggiling Ultra

Bahan 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.



Penggiling Ultra



Gambar Penggiling Ultra Gambar. Micronize





BAB III

KESIMPULAN

Secara umum sentrifugasi adalah proses pemisahan dengan menggunakan gaya sntrifugal sebagai driving force. Pemisahan dapat dilakukan terhadap fasa padat cair tersuspensi maupun campuran berfasa cair-cair.

Klasifikasi peralatan sentrifugasi yaitu ,sentrifugasi pemisah cair – cair. Peralatan sentrifugasi untuk memisahkan dua fasa cair dapat dikelompokkan menjadi dua tipe,yaitu tubular centifuge dan disk bowl centrifuge dan sentrifugasi pemisah padat-cair. Peralatan ini disebut dengan Interfil sentrifugasi

Pengecilan ukuran dapat dilakukan pada bahan pangan dengan cara tradisional maupun dengan menggunakan alat (mesin), hasil dari pengecilan ukuran tersebut akan bergantung dari karakteristik dari bahan pangan yang direduksi. Klasifikasi peralatan size rduction ,crusher, grinder dan milling (penggilingan).