Pengecilan Ukuran
1. Pengecilan Ukuran
Pengecilan ukuran adalah proses penghancuran atau pemotongan suatu bentuk padatan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Bahan padat (solid) bisa dihancurkan dengan delapan atau sembilan cara, tetapi hanya empat cara yang umum diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran. Keempat cara itu adalah kompresi, pukulan, atrisi (attrition), dan pemotongan (cutting). Pada umumnya, kompresi digunakan pada pengecilan ukuran padatan yang keras, pukulan digunakan untuk bahan padatan yang kasar, setengah kasar, dan halus. Atrisi digunakan untuk memperoleh produk-produk yang sangat halus, sedangkan pemotongan untuk menghasilkan produk dengan bentuk dan ukuran tertentu, halus atau kasar (McCabe dan Smith, 1976).
Tujuan pengecilan ukuran adalah mengupayakan suatu bahan memenuhi spesifikasi tertentu, agar sesuai dengan bentuk. Untuk memenuhi spesifikasi tersebut, ukuran partikel bahan harus dikontrol. Pertama dengan memilih macam mesin yang akan digunakan dan kedua memilih cara operasinya. Untuk memperoleh hasil yang sama pada peralatan ukuran sering dipasang saringan.
Pengecilan ukuran bisa merupakan operasi utama pada pengolahan pangan atau operasi tambahan. Pada pengecilan ukuran, bisa dibedakan antara pengecilan ukuran yang “ekstrim” (penggilingan) dengan pengecilan ukuran yang produknya relatif berdimensi besar (pemotongan) (Leniger dan Beverloo, 1975).
Brennan et al. (1974) menyatakan bahwa ada beberapa alasan dilakukannya pengecilan ukuran, yaitu :
a. Membantu proses ekstraksi, misalnya cairan gula dari tebu, dan sebagainya.
b. Mengecilkan bahan sampai ukuran tertentu untuk maksud tertentu.
c. Memperluas permukaan bahan, untuk membantu proses pengeringan, proses ekstraksi, proses “bleaching”, dan sebagainya.
d. Membantu proses pencampuran (mixing atau blending).
Menurut Henderson dan Perry (1982) kemampuan mesin atau peralatan pengecilan ukuran ditentukan oleh kapasitas mesin, tenaga/energi yang dibutuhkan tiap unit bahan, ukuran dan bentuk bahan sebelum dan sesudah pengecilan ukuran.
Tujuan ekonomis dari proses pengecilan ukuran adalah untuk mencapai hasil yang diinginkan dengan biaya yang minimum. Modal, biaya operasi, dan biaya perawatan memegang peranan penting dalam proses pengolahan. Ketiga hal di atas harus diperhitungkan sebelum memilih macam mesin pengecil ukuran. Pada umumnya pengetahuan tentang karakteristik bahan yang akan diolah, serta mesin yang akan digunakan, perlu diketahui (Brennan et al., 1974).
2. Hammer mill
Hammer mill merupakan aplikasi dari gaya pukul (impact force). Prinsip kerja hammer mill adalah rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya. Bahan masuk akan terpukul oleh palu yang berputar dan bertumbukan dengan dinding, palu atau sesama bahan. Akibatnya akan terjadi pemecahan bahan. Proses ini berlangsung terus hingga didapatkan bahan yang dapat lolos dari saringan di bagian bawah alat. Jadi selain gaya pukul dapat juga terjadi sedikit gaya sobek.
Gambar 1. Penggiling palu (hammer mill)
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 (Wiratakusumah, 1992).
Menurut Mc Colly (1955), penggunaan hammer mill mempunyai beberapa keuntungan antara lain adalah :
1. konstruksinya sederhana
2. dapat digunakan untuk menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran
3. tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan beroperasi tanpa bahan
4. biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah dibandingkan dengan burr mill
Sedangkan beberapa kerugian menggunakan hammer mill antara lain adalah :
1. biasanya tidak dapat menghasilkan gilingan yang seragam
2. biaya pemasangan mula-mula lebih tinggi dari pada menggunakan burr mill
3. untuk gilingan permulaan atau gilingan kasar dibutuhkan tenaga yang relatif besar sampai batas-batas tertentu.
Gambar potongan melintang pada hammer mill adalah sebagai berikut :
Gambar 2. Potongan melintang pada hammer mill
Menurut Smith (1955), hammer mill terdiri dari atas martil/palu yang berputar pada porosnya dan sebuah saringan yang terbuat dari plat baja. Hasil pertanian yang akan digiling dimasukkan melalui sebuah corong pemasukan dan dipukul oleh suatu seri plat baja. Susunan martil/palu pada hammer mill adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Susunan alat pemukul pada hammer mill
Bagian utama dari hammer mill adalah corong pemasukan,pemukul, corong pengeluaran, motor penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan.
Corong pemasukan
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 40oC.
Pemukul
Pemukul terbuat dari stainless steel. Pada bagian ini terdapat lima pasang pemukul yang juga terbuat dari bahan stainless steel. Ukuran pemukul adalah antara 100 mm x 25 mm x 5 mm dan pada kedua sisi pemukul dibuat tajam, hal ini bertujuan 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. Gambar detail pemukul adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Detail pemukul
Saringan
Saringan yang digunakan pada hammer mill terbuat dari plat baja. Pada hammer mill saringan memegang peranan penting dalam menentukan besar ukuran butir biji-bijian, saringan dapat diganti-ganti tergantung dati besar ukuran butir hasil gilingan yang dikehendaki.
Gambar 5. Bentuk saringan pada hammer mill
Sumber : www.ivd.uni-stuttgart.de/bilder/maier/hm_gr.jpg
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.
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.
Gambar 6. Ayakan
Motor penggerak
Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik dengan daya dan kecepatan putaran berturut-turut 1 hp dan 148 rpm. Motor tersebut dipasang pada dudukan yang terbuat dari baja plat 8 mm yang berukuran 250 mm x 147 mm yang dipasang dengan sebuah engsel. Fungsi engsel adalah jarak antara poros terhadap motor dengan poros utama dapat diatur untuk memperoleh tegangan sabuk yang diinginkan.
Sistem transmisi tenaga
Sistem transmisi tenaga berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari sumber tenaga sampai bagian penggilingan dan ayakan. Desain sistem transmisi tenaga diharapkan dapat menyalurkan tenaga sebesar-besarnya dan kehilangan yang sekecil-kecilnya.
Spesifikasi dari hammer mill adalah sebagai berikut :
Panjang (mm) 730
Lebar (mm) 500
Tinggi (mm) 1.240
Berat (mm) 180
Kapasitas (kg/h) 200
Efisiensi (%) 50-75
Sumber : www.fao.org
Kecepatan putar dari pemukul hammer mill yaitu antara 1500 rpm sampai 4000 rpm tetapi menurut Mc Colly (1955), kecepatan putar dapat lebih rendah dari 2500 rpm asal tidak lebih dari 1500 rpm dan paling tinggi 4000 rpm.
Modulus kehalusan dan indeks keseragaman hasil gilingan semata-mata dikendalikan oleh ukuran dari lubang saringan yang dipakai, walaupun kecepatan putar gigi penggiling dan jumlah gigi merupakan faktor yang mempengaruhi (Richey et al., 1961). Selain faktor-faktor diatas juga faktor bahan itu sendiri merupakan faktor yang berperan seperti kadar air, jenis bahan serta kecepatan pemasukan bahan.
Hammer mill dapat digerakan dengan motor bakar internal, motor listrik maupun menggunakan traktor melalui power take off yang dihubungkan dengan belt. Kebutuhan tenaga hammer mill dapat dihitung dengan rumus :
Hp = V x I x Pf x Eff
746
Dimana :
V = tegangan listrik yang masuk motor (Volt)
I = kuat arus yang masuk motor (Amper)
Pf = faktor tenaga listrik
Eff = efisiensi motor listrik
Dapat juga dicari dengan menggunakan rumus :
Hp = T x n
4562.4
dimana :
T = total dalam kg meter
n = kecepatan putar motor (rpm)
Makin besar kecepatan putar maka makin besar tenaga yang dibutuhkan. Menurut Richey et al. (1961) kebutuhan tenaga untuk penggerusan dan penghalusan bahan biji-bijian sangat tergantung dari jenis bahan dan kehalusan hasil gilingan yang dikehendaki juga efek dari jumlah gigi penggiling yang digunakan untuk penggilingan tersebut. Faktor lain yang mempengaruhi adalah kadar air bahan, makin tinggi kadar air bahan yang akan digiling maka tenaga yang dibutuhkan makin besar.
Berdasarkan kebutuhan tenaga, Smith (1955) membedakan hammer mill atas ukuran kecil dengan menggunakan motor listrik satu Hp dan ukuran besar dengan menggunakan motor listrik 75 sampai 100 Hp.
Gigi penggiling hammer mill harus terbuat dari baja atau besi tuang yang kuat, mempunyai bentuk tajam disetiap pojok gigi penggiling tersebut, agar lebih efisien dalam penghancuran bahan biji-bijian yang akan digiling (Richey,C.B et al., 1961).
Menurut Smith (1955), tipe hammer mill dibedakan berdasarkan sifat dari gigi penggiling yaitu gigi penggiling dapat berayun bebas pada porosnya dan gigi penggiling tidak dapat berayun bebas pada porosnya (statis). Kedua tipe hammer mill tersebut dalam operasinya tidak mempunyai banyak perbedaan, yang penting diperhatikan adalah jumlah ketebalan dari gigi-gigi penggiling.
Beberapa bentuk gigi penggiling yang digunakan pada hammer mill dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 7. Beberapa bentuk gigi penggiling pada hammer mill
Terdapat tiga tipe tempat bergantungnya gigi penggiling dari hammer mill yaitu bulat, triangular dan segi empat. Gambar tipe tempat bergantungnya gigi penggiling pada hammer mill adalah :
Gambar 8. Tipe tempat bergantungnya gigi penggiling pada hammer mill
Apabila gigi penggiling yang telah digunakan mengaus maka ujung gigi panggiling tidak tajam lagi, hal ini akan menurunkan kapasitas penggerusan dan penghalusan biji-bijian yang sedang digiling. Untuk mengatasi hal ini gigi-gigi penggiling dapat dibalik penggunannya. Cara pembalikan gigi penggiling yang telah aus untuk gigi penggiling adalah :
Penentuan mutu hasil giling ditentukan oleh modulus kehalusan yang menyatakan rata-rata ukuran partikel hasil gilingan dan indeks keseragaman yang menyatakan fraksi-fraksi kasar, sedang dan halus dari partikel hasil gilingan (Smith, 1955).
Modulus kehalusan beberapa jenis biji-bijian
Jenis biji-bijian Hasil gilingan
Kasar Sedang Halus
Jagung
Kacang kedelai
Gandum
Jawawut / jelai 4.80
4.80
3.70
4.10 3.60
3.60
2.90
3.20 2.40
2.40
2.10
2.30
Angka modulus kehalusan merupakan angka hasil bagi garis tengah bahan pada keadaan mula-mula dengan garis tengah bahan pada keadaan akhir, yang berkisar antara 1 sampai 16.
3. Disk mill
Disk mill merupakan pengiiling yang memanfaatkan gaya sobek (shear force) yang banyak dipakai untuk menghasilkan gilingan halus. Tipe-tipe yang sering dipakai meliputi penggiling cakram tunggal (single disk mill) dan penggiling cakram ganda (double disk mill) (Wiratakusumah, 1992).
Single disk mill
Pada penggiling ini, bahan yang akan dihancurkan lewat diantara dua vakram. Cakram yang pertama berputar dan yang lain tetap ditempatnya. Efek penyobekan didapatkan karena adanya pergerakan salah satu cakram. Jarak antar cakram dapat diatur, disesuaikan dengan ukuran bahan dan produk yang diinginkan.
Gambar 9. Penggiling cakram tunggal
Single disk mill digunakan untuk jagung yang diolah secara wet milling, pembuatan mentega kacang, dan nut shells. Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat ammonium nitrat dan urea (http://en.wikipedia.org/wiki/Disk_mill)
Double disk mill
Sesuai dengan namanya, pada penggiling ini kedua cakram berputar berlawanan arah. Akibat perputaran kedua cakram akan didapatkan efek penyobekan terhadap bahan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan cakram tunggal.
Gambar 10. Penggiling cakram tunggal
Double disk mill digunakan untuk mengolah alloy powder, alumunium chips, borax, sodium hidroksida, biji-bijian, beras, fosfat, kulit, obat-obatan, dan lain-lain (http://en.wikipedia.org/wiki/Disk_mill)
Prinsip dari penggunaan disk mill adalah bahan akan digiling dengan menggunakan dua buah cakram penggiling. Bahan yang akan digiling berada diantara dua cakram penggiling yang berdiri vertikal. Satu buah cakram bersifat statis (diam). Dan cakram yang satu lagi akan bergerak untuk menggiling bahan. Tekanan dan gaya gunting berperan dalam hal ini.
Ukuran maksimum bahan yang dimasukkan adalah sebesar 20 mm. Hasil akhir dari gilingan dengan menggunakan disk mill adalah sangat tergantung dengan cakram yang digunakan dan juga dari karakteristik bahan itu sendiri (http://prolabmas.com/wmview.php?ArtID=881).
Spesifikasi dari disk mill adalah :
• 36" (91.4 cm) diameter disk
• 250 HP (186.4 kW) maximum
• 1,800 RPM maximum speed
• Grease lubricated bearings
• Gravity feed
• Hinged door swings both ways for ease of plate changes
• Manual disk positioning
• Quick release mechanism
• All process contact parts 316 stainless steel
• Belt drive with extra heavy duty motor supports
• Approximate weight (less motor) 6,600 lbs. (2,994 kg)
• Dimension - 49"H x 48" L x 89" W (124.5 cm H x 121.9 cm L x 226.1 cm W)
Kapasitas dari disk mill adalah
• 1st grind - 20,000 bushels/day (510 metric tons/day)
• 2nd grind - 40,000 bushels/day (1,020 metric tons/day)
4. Pemotongan/Slicer
Pemotongan merupakan salah satu proses yang termasuk pengecilan ukuran. Pemotongan dengan menggunakan tenaga mekanik sering dibutuhkan dalam operasi pengolahan makanan.
Pemotongan merupakan suatu proses pengecilan ukuran bahan oleh suatu pisau yang tajam dan tipis. Pada bahan terjadi retakan yang diakibatkan oleh gaya pisau tersebut, tetapi pada bahan relatif tidak terjadi kerusakan. Pemotongan biasanya digunakan pada proses pengecilan ukuran buah-buahan dan sayuran. Dengan timbulnya permukaan-permukaan baru pada bahan, proses-proses yang membutuhkan transfer cairan (liquid) atau uap, misalnya pengeringan atau ekstraksi, akan berlangsung cepat (Henderson dan Perry, 1982).
Menurut Gaver (1951) peralatan pemotong biasanya tersusun atas baja tahan karat yang digunakan untuk proses pemotongan beberapa bahan dengan berbagai ketebalan. Mesin pemotongan berputar (rotary cutter) pada umumnya terdiri dari pisau yang berputar yang terbuat dari baja paduan (alloy steel). Pisau-pisau ini terpasang pada badan mesin. Gambar alat slicer adalah :
Gambar 11. Slicer (Urschel Model CC)
Menurut Perry dan Chilton (1973) mesin pemotong berputar biasa digunakan untuk memotong bahan yang berserat. Gaya yang digunakan pada pemotongan adalah gaya geser (shear) karena lebih efektif daripada gaya pukul atau gaya tekan. Tenaga mesin berkisar 5-60 Hp, diameter pisau 1-2 ft, panjang 12-30 ft dan kapasitas mesin 1-2 ton/jam.
Kecepatan pemotongan (cutting speed) adalah suatu istilah untuk menyatakan kecepatan gerak relatif alat pemotongan terhadap permukaan bahan yang dipotong dan dinyatakan dalam satuan ft/menit (Turner dan Owen, 1945).
Brennan et al. (1974) menyatakan bahwa proses pemotongan melalui dua tahapan :
1. pada bahan timbul retakan (fracture) awal sepanjang celah bahan tersebut
2. timbul celah-celah baru yang menyebabkan retakan menjadi lebih besar.
Menurut Perry dan Chilton (1973) pada pemotongan terjadi gaya geser (shear). Dalam beberapa hal, tekanan pisau pada bahan ada yang bekerja secara langsung atau sekaligus, dan ada yang bekerja secara perlahan-lahan. Tekanan secara perlahan-lahan berguna untuk menghindari kerusakan pada bahan (misalnya : roti). Gaya yang bekerja pada cara ini adalah gaya “gergaji” dan gaya “luncur”.
Selama pemotongan, bahan mengalami deformasi (perubahan), distorsi dan peregangan. Peregangan ini terus meningkat sampai melampaui tegangan patah bahan tersebut dan menimbulkan retakan pada bahan, dan akhirnya bahan terbelah (Leniger dan Beverloo, 1975).
Tegangan patah dimiliki oleh setiap bahan. Patah/belah dalam suatu bahan terjadi sepanjang retakan atau bagian yang rusak (cacat) dalam struktur bahan. Bahan yang berukuran besar mempunyai banyak retakan dan dengan sedikit tegangan, bahan bisa belah. Bahan yang berukuran kecil mempunyai sedikit retakan dan titik patahnya lebih tinggi sehingga diperlukan tegangan yang lebih besar (Loncin dan Merson, 1979).
Jika bidang retakan jumlahnya sedikit, bahan tersebut lebih mudah ditangani dengan gaya pukul dan gaya geser. Bahan yang berserat lebih baik ditangangi dengan gaya memotong (cutting).
Peralatan pemotong yang baik mempunyai pisau yang tajam dan tipis. Cara kerja pisau pemotong pada waktu memotong bahan diusahakan seperti cara menggergaji (sawing). Hal ini akan menghasilkan potongan bahan yang halus dan energi yang digunakan lebih kecil (Henderson dan Perry, 1982).
Pisau-pisau pemotong ini memerlukan perawatan tertentu. Hal ini untuk menghindari kerusakan pada bahan yang dipotong. Pisau-pisau pemotong sering tumpul dan rusak. Pisau yang terbuat dari baja paduan atau bahan sejenis umumnya lebih tahan lama. Perawatan yang dilakukan adalah pencucian untuk membuang kotoran yang melekat pada pisau (Brennan et al., 1974).
Bentuk bahan hasil pemotongan bermacam-macam antara lain kubus, irisan tipis berbentuk bulat atau persegi (slices), dan batang (bar). Bahan hasil pemotongan mempunyai kesamaan, yaitu ukurannya seragam (Leniger dan Beverloo, 1975).
5. Grater (Pemarut)
Alat pengecil ukuran yang lain adalah pemarut (grater). Grater merupakan salah satu mesin pengecil ukuran yang dalam aksinya memotong/memarut bahan menjadi potongan yang sangat kecil. Mesin pemarut kapasitas besar biasanya digunakan untuk beberapa produk seperti kelapa, dan produk lainnya.
Gambar 12. Mesin pemarut
Spesifikasi mesin pemarut :
Kapasitas 200 kg / jam Kapasitas 300 kg / jam
Dimensi 46x88x82 66x67x121
Bahan
Hopper, rol pemarut, outlet, dinding dalam Stainless steel Stainless steel
Frame Besi Besi
Motor 1 PK 2 PK
Putaran 1400 rpm 1400 rp
Sumber : (www.tokomesin.com)
1. FUNGSI Grater
Memarut bahan yang sudah dikupas, sehingga menjadi produk yang siap diolah lebih lanjut.
2. CARA KERJA
1) Bahan kupasan disiapkan di dalam bak penampung.
2) Mesin (motor) dihidupkan
3) Kemudian masukkan potongan singkong pada lubang masukan, tampung hasil parutan pada penampung yang sudah disediakan.
4) Selesai bekerja, alat dibersihkan supaya tahan lama
3.
SPESIFIKASI
1) Dimensi alat : P = 40 cm; L = 35 cm; T = 100 cm
2) Berat : 25 kg
3) Tenaga penggerak : Motor listrik
4) Kapasitas kerja : 60 kg/jam
5) Operator : 1 orang
6) Bahan : Besi siku, aluminium.
(www.warintek.co.id)
Pengecilan ukuran adalah proses penghancuran atau pemotongan suatu bentuk padatan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Bahan padat (solid) bisa dihancurkan dengan delapan atau sembilan cara, tetapi hanya empat cara yang umum diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran. Keempat cara itu adalah kompresi, pukulan, atrisi (attrition), dan pemotongan (cutting). Pada umumnya, kompresi digunakan pada pengecilan ukuran padatan yang keras, pukulan digunakan untuk bahan padatan yang kasar, setengah kasar, dan halus. Atrisi digunakan untuk memperoleh produk-produk yang sangat halus, sedangkan pemotongan untuk menghasilkan produk dengan bentuk dan ukuran tertentu, halus atau kasar (McCabe dan Smith, 1976).
Tujuan pengecilan ukuran adalah mengupayakan suatu bahan memenuhi spesifikasi tertentu, agar sesuai dengan bentuk. Untuk memenuhi spesifikasi tersebut, ukuran partikel bahan harus dikontrol. Pertama dengan memilih macam mesin yang akan digunakan dan kedua memilih cara operasinya. Untuk memperoleh hasil yang sama pada peralatan ukuran sering dipasang saringan.
Pengecilan ukuran bisa merupakan operasi utama pada pengolahan pangan atau operasi tambahan. Pada pengecilan ukuran, bisa dibedakan antara pengecilan ukuran yang “ekstrim” (penggilingan) dengan pengecilan ukuran yang produknya relatif berdimensi besar (pemotongan) (Leniger dan Beverloo, 1975).
Brennan et al. (1974) menyatakan bahwa ada beberapa alasan dilakukannya pengecilan ukuran, yaitu :
a. Membantu proses ekstraksi, misalnya cairan gula dari tebu, dan sebagainya.
b. Mengecilkan bahan sampai ukuran tertentu untuk maksud tertentu.
c. Memperluas permukaan bahan, untuk membantu proses pengeringan, proses ekstraksi, proses “bleaching”, dan sebagainya.
d. Membantu proses pencampuran (mixing atau blending).
Menurut Henderson dan Perry (1982) kemampuan mesin atau peralatan pengecilan ukuran ditentukan oleh kapasitas mesin, tenaga/energi yang dibutuhkan tiap unit bahan, ukuran dan bentuk bahan sebelum dan sesudah pengecilan ukuran.
Tujuan ekonomis dari proses pengecilan ukuran adalah untuk mencapai hasil yang diinginkan dengan biaya yang minimum. Modal, biaya operasi, dan biaya perawatan memegang peranan penting dalam proses pengolahan. Ketiga hal di atas harus diperhitungkan sebelum memilih macam mesin pengecil ukuran. Pada umumnya pengetahuan tentang karakteristik bahan yang akan diolah, serta mesin yang akan digunakan, perlu diketahui (Brennan et al., 1974).
2. Hammer mill
Hammer mill merupakan aplikasi dari gaya pukul (impact force). Prinsip kerja hammer mill adalah rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya. Bahan masuk akan terpukul oleh palu yang berputar dan bertumbukan dengan dinding, palu atau sesama bahan. Akibatnya akan terjadi pemecahan bahan. Proses ini berlangsung terus hingga didapatkan bahan yang dapat lolos dari saringan di bagian bawah alat. Jadi selain gaya pukul dapat juga terjadi sedikit gaya sobek.
Gambar 1. Penggiling palu (hammer mill)
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 (Wiratakusumah, 1992).
Menurut Mc Colly (1955), penggunaan hammer mill mempunyai beberapa keuntungan antara lain adalah :
1. konstruksinya sederhana
2. dapat digunakan untuk menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran
3. tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan beroperasi tanpa bahan
4. biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah dibandingkan dengan burr mill
Sedangkan beberapa kerugian menggunakan hammer mill antara lain adalah :
1. biasanya tidak dapat menghasilkan gilingan yang seragam
2. biaya pemasangan mula-mula lebih tinggi dari pada menggunakan burr mill
3. untuk gilingan permulaan atau gilingan kasar dibutuhkan tenaga yang relatif besar sampai batas-batas tertentu.
Gambar potongan melintang pada hammer mill adalah sebagai berikut :
Gambar 2. Potongan melintang pada hammer mill
Menurut Smith (1955), hammer mill terdiri dari atas martil/palu yang berputar pada porosnya dan sebuah saringan yang terbuat dari plat baja. Hasil pertanian yang akan digiling dimasukkan melalui sebuah corong pemasukan dan dipukul oleh suatu seri plat baja. Susunan martil/palu pada hammer mill adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Susunan alat pemukul pada hammer mill
Bagian utama dari hammer mill adalah corong pemasukan,pemukul, corong pengeluaran, motor penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan.
Corong pemasukan
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 40oC.
Pemukul
Pemukul terbuat dari stainless steel. Pada bagian ini terdapat lima pasang pemukul yang juga terbuat dari bahan stainless steel. Ukuran pemukul adalah antara 100 mm x 25 mm x 5 mm dan pada kedua sisi pemukul dibuat tajam, hal ini bertujuan 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. Gambar detail pemukul adalah sebagai berikut :
Gambar 4. Detail pemukul
Saringan
Saringan yang digunakan pada hammer mill terbuat dari plat baja. Pada hammer mill saringan memegang peranan penting dalam menentukan besar ukuran butir biji-bijian, saringan dapat diganti-ganti tergantung dati besar ukuran butir hasil gilingan yang dikehendaki.
Gambar 5. Bentuk saringan pada hammer mill
Sumber : www.ivd.uni-stuttgart.de/bilder/maier/hm_gr.jpg
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.
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.
Gambar 6. Ayakan
Motor penggerak
Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik dengan daya dan kecepatan putaran berturut-turut 1 hp dan 148 rpm. Motor tersebut dipasang pada dudukan yang terbuat dari baja plat 8 mm yang berukuran 250 mm x 147 mm yang dipasang dengan sebuah engsel. Fungsi engsel adalah jarak antara poros terhadap motor dengan poros utama dapat diatur untuk memperoleh tegangan sabuk yang diinginkan.
Sistem transmisi tenaga
Sistem transmisi tenaga berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari sumber tenaga sampai bagian penggilingan dan ayakan. Desain sistem transmisi tenaga diharapkan dapat menyalurkan tenaga sebesar-besarnya dan kehilangan yang sekecil-kecilnya.
Spesifikasi dari hammer mill adalah sebagai berikut :
Panjang (mm) 730
Lebar (mm) 500
Tinggi (mm) 1.240
Berat (mm) 180
Kapasitas (kg/h) 200
Efisiensi (%) 50-75
Sumber : www.fao.org
Kecepatan putar dari pemukul hammer mill yaitu antara 1500 rpm sampai 4000 rpm tetapi menurut Mc Colly (1955), kecepatan putar dapat lebih rendah dari 2500 rpm asal tidak lebih dari 1500 rpm dan paling tinggi 4000 rpm.
Modulus kehalusan dan indeks keseragaman hasil gilingan semata-mata dikendalikan oleh ukuran dari lubang saringan yang dipakai, walaupun kecepatan putar gigi penggiling dan jumlah gigi merupakan faktor yang mempengaruhi (Richey et al., 1961). Selain faktor-faktor diatas juga faktor bahan itu sendiri merupakan faktor yang berperan seperti kadar air, jenis bahan serta kecepatan pemasukan bahan.
Hammer mill dapat digerakan dengan motor bakar internal, motor listrik maupun menggunakan traktor melalui power take off yang dihubungkan dengan belt. Kebutuhan tenaga hammer mill dapat dihitung dengan rumus :
Hp = V x I x Pf x Eff
746
Dimana :
V = tegangan listrik yang masuk motor (Volt)
I = kuat arus yang masuk motor (Amper)
Pf = faktor tenaga listrik
Eff = efisiensi motor listrik
Dapat juga dicari dengan menggunakan rumus :
Hp = T x n
4562.4
dimana :
T = total dalam kg meter
n = kecepatan putar motor (rpm)
Makin besar kecepatan putar maka makin besar tenaga yang dibutuhkan. Menurut Richey et al. (1961) kebutuhan tenaga untuk penggerusan dan penghalusan bahan biji-bijian sangat tergantung dari jenis bahan dan kehalusan hasil gilingan yang dikehendaki juga efek dari jumlah gigi penggiling yang digunakan untuk penggilingan tersebut. Faktor lain yang mempengaruhi adalah kadar air bahan, makin tinggi kadar air bahan yang akan digiling maka tenaga yang dibutuhkan makin besar.
Berdasarkan kebutuhan tenaga, Smith (1955) membedakan hammer mill atas ukuran kecil dengan menggunakan motor listrik satu Hp dan ukuran besar dengan menggunakan motor listrik 75 sampai 100 Hp.
Gigi penggiling hammer mill harus terbuat dari baja atau besi tuang yang kuat, mempunyai bentuk tajam disetiap pojok gigi penggiling tersebut, agar lebih efisien dalam penghancuran bahan biji-bijian yang akan digiling (Richey,C.B et al., 1961).
Menurut Smith (1955), tipe hammer mill dibedakan berdasarkan sifat dari gigi penggiling yaitu gigi penggiling dapat berayun bebas pada porosnya dan gigi penggiling tidak dapat berayun bebas pada porosnya (statis). Kedua tipe hammer mill tersebut dalam operasinya tidak mempunyai banyak perbedaan, yang penting diperhatikan adalah jumlah ketebalan dari gigi-gigi penggiling.
Beberapa bentuk gigi penggiling yang digunakan pada hammer mill dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 7. Beberapa bentuk gigi penggiling pada hammer mill
Terdapat tiga tipe tempat bergantungnya gigi penggiling dari hammer mill yaitu bulat, triangular dan segi empat. Gambar tipe tempat bergantungnya gigi penggiling pada hammer mill adalah :
Gambar 8. Tipe tempat bergantungnya gigi penggiling pada hammer mill
Apabila gigi penggiling yang telah digunakan mengaus maka ujung gigi panggiling tidak tajam lagi, hal ini akan menurunkan kapasitas penggerusan dan penghalusan biji-bijian yang sedang digiling. Untuk mengatasi hal ini gigi-gigi penggiling dapat dibalik penggunannya. Cara pembalikan gigi penggiling yang telah aus untuk gigi penggiling adalah :
Penentuan mutu hasil giling ditentukan oleh modulus kehalusan yang menyatakan rata-rata ukuran partikel hasil gilingan dan indeks keseragaman yang menyatakan fraksi-fraksi kasar, sedang dan halus dari partikel hasil gilingan (Smith, 1955).
Modulus kehalusan beberapa jenis biji-bijian
Jenis biji-bijian Hasil gilingan
Kasar Sedang Halus
Jagung
Kacang kedelai
Gandum
Jawawut / jelai 4.80
4.80
3.70
4.10 3.60
3.60
2.90
3.20 2.40
2.40
2.10
2.30
Angka modulus kehalusan merupakan angka hasil bagi garis tengah bahan pada keadaan mula-mula dengan garis tengah bahan pada keadaan akhir, yang berkisar antara 1 sampai 16.
3. Disk mill
Disk mill merupakan pengiiling yang memanfaatkan gaya sobek (shear force) yang banyak dipakai untuk menghasilkan gilingan halus. Tipe-tipe yang sering dipakai meliputi penggiling cakram tunggal (single disk mill) dan penggiling cakram ganda (double disk mill) (Wiratakusumah, 1992).
Single disk mill
Pada penggiling ini, bahan yang akan dihancurkan lewat diantara dua vakram. Cakram yang pertama berputar dan yang lain tetap ditempatnya. Efek penyobekan didapatkan karena adanya pergerakan salah satu cakram. Jarak antar cakram dapat diatur, disesuaikan dengan ukuran bahan dan produk yang diinginkan.
Gambar 9. Penggiling cakram tunggal
Single disk mill digunakan untuk jagung yang diolah secara wet milling, pembuatan mentega kacang, dan nut shells. Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat ammonium nitrat dan urea (http://en.wikipedia.org/wiki/Disk_mill)
Double disk mill
Sesuai dengan namanya, pada penggiling ini kedua cakram berputar berlawanan arah. Akibat perputaran kedua cakram akan didapatkan efek penyobekan terhadap bahan yang jauh lebih besar dibandingkan dengan cakram tunggal.
Gambar 10. Penggiling cakram tunggal
Double disk mill digunakan untuk mengolah alloy powder, alumunium chips, borax, sodium hidroksida, biji-bijian, beras, fosfat, kulit, obat-obatan, dan lain-lain (http://en.wikipedia.org/wiki/Disk_mill)
Prinsip dari penggunaan disk mill adalah bahan akan digiling dengan menggunakan dua buah cakram penggiling. Bahan yang akan digiling berada diantara dua cakram penggiling yang berdiri vertikal. Satu buah cakram bersifat statis (diam). Dan cakram yang satu lagi akan bergerak untuk menggiling bahan. Tekanan dan gaya gunting berperan dalam hal ini.
Ukuran maksimum bahan yang dimasukkan adalah sebesar 20 mm. Hasil akhir dari gilingan dengan menggunakan disk mill adalah sangat tergantung dengan cakram yang digunakan dan juga dari karakteristik bahan itu sendiri (http://prolabmas.com/wmview.php?ArtID=881).
Spesifikasi dari disk mill adalah :
• 36" (91.4 cm) diameter disk
• 250 HP (186.4 kW) maximum
• 1,800 RPM maximum speed
• Grease lubricated bearings
• Gravity feed
• Hinged door swings both ways for ease of plate changes
• Manual disk positioning
• Quick release mechanism
• All process contact parts 316 stainless steel
• Belt drive with extra heavy duty motor supports
• Approximate weight (less motor) 6,600 lbs. (2,994 kg)
• Dimension - 49"H x 48" L x 89" W (124.5 cm H x 121.9 cm L x 226.1 cm W)
Kapasitas dari disk mill adalah
• 1st grind - 20,000 bushels/day (510 metric tons/day)
• 2nd grind - 40,000 bushels/day (1,020 metric tons/day)
4. Pemotongan/Slicer
Pemotongan merupakan salah satu proses yang termasuk pengecilan ukuran. Pemotongan dengan menggunakan tenaga mekanik sering dibutuhkan dalam operasi pengolahan makanan.
Pemotongan merupakan suatu proses pengecilan ukuran bahan oleh suatu pisau yang tajam dan tipis. Pada bahan terjadi retakan yang diakibatkan oleh gaya pisau tersebut, tetapi pada bahan relatif tidak terjadi kerusakan. Pemotongan biasanya digunakan pada proses pengecilan ukuran buah-buahan dan sayuran. Dengan timbulnya permukaan-permukaan baru pada bahan, proses-proses yang membutuhkan transfer cairan (liquid) atau uap, misalnya pengeringan atau ekstraksi, akan berlangsung cepat (Henderson dan Perry, 1982).
Menurut Gaver (1951) peralatan pemotong biasanya tersusun atas baja tahan karat yang digunakan untuk proses pemotongan beberapa bahan dengan berbagai ketebalan. Mesin pemotongan berputar (rotary cutter) pada umumnya terdiri dari pisau yang berputar yang terbuat dari baja paduan (alloy steel). Pisau-pisau ini terpasang pada badan mesin. Gambar alat slicer adalah :
Gambar 11. Slicer (Urschel Model CC)
Menurut Perry dan Chilton (1973) mesin pemotong berputar biasa digunakan untuk memotong bahan yang berserat. Gaya yang digunakan pada pemotongan adalah gaya geser (shear) karena lebih efektif daripada gaya pukul atau gaya tekan. Tenaga mesin berkisar 5-60 Hp, diameter pisau 1-2 ft, panjang 12-30 ft dan kapasitas mesin 1-2 ton/jam.
Kecepatan pemotongan (cutting speed) adalah suatu istilah untuk menyatakan kecepatan gerak relatif alat pemotongan terhadap permukaan bahan yang dipotong dan dinyatakan dalam satuan ft/menit (Turner dan Owen, 1945).
Brennan et al. (1974) menyatakan bahwa proses pemotongan melalui dua tahapan :
1. pada bahan timbul retakan (fracture) awal sepanjang celah bahan tersebut
2. timbul celah-celah baru yang menyebabkan retakan menjadi lebih besar.
Menurut Perry dan Chilton (1973) pada pemotongan terjadi gaya geser (shear). Dalam beberapa hal, tekanan pisau pada bahan ada yang bekerja secara langsung atau sekaligus, dan ada yang bekerja secara perlahan-lahan. Tekanan secara perlahan-lahan berguna untuk menghindari kerusakan pada bahan (misalnya : roti). Gaya yang bekerja pada cara ini adalah gaya “gergaji” dan gaya “luncur”.
Selama pemotongan, bahan mengalami deformasi (perubahan), distorsi dan peregangan. Peregangan ini terus meningkat sampai melampaui tegangan patah bahan tersebut dan menimbulkan retakan pada bahan, dan akhirnya bahan terbelah (Leniger dan Beverloo, 1975).
Tegangan patah dimiliki oleh setiap bahan. Patah/belah dalam suatu bahan terjadi sepanjang retakan atau bagian yang rusak (cacat) dalam struktur bahan. Bahan yang berukuran besar mempunyai banyak retakan dan dengan sedikit tegangan, bahan bisa belah. Bahan yang berukuran kecil mempunyai sedikit retakan dan titik patahnya lebih tinggi sehingga diperlukan tegangan yang lebih besar (Loncin dan Merson, 1979).
Jika bidang retakan jumlahnya sedikit, bahan tersebut lebih mudah ditangani dengan gaya pukul dan gaya geser. Bahan yang berserat lebih baik ditangangi dengan gaya memotong (cutting).
Peralatan pemotong yang baik mempunyai pisau yang tajam dan tipis. Cara kerja pisau pemotong pada waktu memotong bahan diusahakan seperti cara menggergaji (sawing). Hal ini akan menghasilkan potongan bahan yang halus dan energi yang digunakan lebih kecil (Henderson dan Perry, 1982).
Pisau-pisau pemotong ini memerlukan perawatan tertentu. Hal ini untuk menghindari kerusakan pada bahan yang dipotong. Pisau-pisau pemotong sering tumpul dan rusak. Pisau yang terbuat dari baja paduan atau bahan sejenis umumnya lebih tahan lama. Perawatan yang dilakukan adalah pencucian untuk membuang kotoran yang melekat pada pisau (Brennan et al., 1974).
Bentuk bahan hasil pemotongan bermacam-macam antara lain kubus, irisan tipis berbentuk bulat atau persegi (slices), dan batang (bar). Bahan hasil pemotongan mempunyai kesamaan, yaitu ukurannya seragam (Leniger dan Beverloo, 1975).
5. Grater (Pemarut)
Alat pengecil ukuran yang lain adalah pemarut (grater). Grater merupakan salah satu mesin pengecil ukuran yang dalam aksinya memotong/memarut bahan menjadi potongan yang sangat kecil. Mesin pemarut kapasitas besar biasanya digunakan untuk beberapa produk seperti kelapa, dan produk lainnya.
Gambar 12. Mesin pemarut
Spesifikasi mesin pemarut :
Kapasitas 200 kg / jam Kapasitas 300 kg / jam
Dimensi 46x88x82 66x67x121
Bahan
Hopper, rol pemarut, outlet, dinding dalam Stainless steel Stainless steel
Frame Besi Besi
Motor 1 PK 2 PK
Putaran 1400 rpm 1400 rp
Sumber : (www.tokomesin.com)
1. FUNGSI Grater
Memarut bahan yang sudah dikupas, sehingga menjadi produk yang siap diolah lebih lanjut.
2. CARA KERJA
1) Bahan kupasan disiapkan di dalam bak penampung.
2) Mesin (motor) dihidupkan
3) Kemudian masukkan potongan singkong pada lubang masukan, tampung hasil parutan pada penampung yang sudah disediakan.
4) Selesai bekerja, alat dibersihkan supaya tahan lama
3.
SPESIFIKASI
1) Dimensi alat : P = 40 cm; L = 35 cm; T = 100 cm
2) Berat : 25 kg
3) Tenaga penggerak : Motor listrik
4) Kapasitas kerja : 60 kg/jam
5) Operator : 1 orang
6) Bahan : Besi siku, aluminium.
(www.warintek.co.id)
Komentar