Laporan Hari/tanggal : Senin/ 3 Mei 2010
Peralatan Industri Pertanian Asisten Praktikum :
1. Pangeran Alex S. (F34060803)
2. Dini Nur Haqiqi (F34063370)
PERALATAN PENGECILAN UKURAN
Oleh :
Farid Abdul Qohar F34070003
Yamansyah F34070135
2010
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
I. PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Alat dan mesin pertanian diproduksi dengan tujuan untuk meningkatkan kemampuan kerja dan mutu hasil olahannya sehingga dapat meningkatkan nilai tambah dari komoditas hasil pertanian tersebut. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan hasil pertanian adalah dengan cara meningkatkan efisiensi penanganan pascapanen. Secara ekonomis penggunaan mesin pengecil ukuran lebih mudah dilakukan dan lebih murah jika dilakukan secara manual. Selain itu, operasi pengecilan ukuran merupakan salah satu perlakuan pendahuluan yang dapat mempermudah proses-proses selanjutnya.
Pengecilan ukuran merupakan salah satu proses dalam industri pengolahan bahan pertanian. Proses ini bisa merupakan proses utama maupun operasi pembantu dalam suatu industri. Pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan berbagai peralatan industri. Setiap alat ini mempunyai cara kerja masing-masing dan menghasilkan produk dengan ukuran tertentu.
Peralatan pengecil ukuran dapat dikelompokkan menjadi mesin penghancur, mesin penggiling, mesin penggiling sangat halus, dan mesin pemotong. Prinsip kerja masing-masing alat di atas berbeda-beda. Aksi utama dari mesin penghancur adalah kompresi. Mesin penggiling menerapkan pukulan dan gilingan serta kadang-kadang dikombinasikan dengan kompresi. Mesin penggiling sangat halus bekerja dengan menerapkan prinsip gesekan. Mesin pemotong bekerja dengan menggunakan aksi potong.
B. Tujuan
Tujuan pada praktikum ini adalah untuk mempelajari alat-alat pengecil ukuran dan aplikasinya pada industri.
II. METODOLOGI
A. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan selama praktikum adalah hammer mill, disc mill, multi mill, neraca massa, dan loyang. Sedangkan bahan yang digunakan adalah kacang hijau.
B. Metodologi
Mula-mula timbang kacang hijau untuk mengetahui berat totalnya. Setelah itu bagi kacang hijau menjadi tiga bagian dengan berat yang sama. Masing-masing bagian kacang hijau digunakan sebagai bahan yang diolah dalam hammer mill, disk mill, dan multi mill. Namun, karena hammer mill kehabisan solar pada motornya, akhirnya tidak dapat digunakan. Selain itu, praktikan juga mengamati bagian-bagian dari mesin pengecil ukuran.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
| | Multi Mill | Disc Mill |
| Bobot awal bahan (kg) | 0.330 | 0.330 |
| Bobot akhir bahan (kg) | 0.315 | 0.310 |
B. Pembahasan
Pengecilan ukuran adalah suatu bentuk proses penghancuran dari pemotongan bentuk padatan menjadi bentuk yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Terdapat empat cara yang diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran, yaitu (1) kompresi, pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras; (2) impact atau pukulan, digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar; (3) attrition, digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus dan; (4) cutting, digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu (Mc. Cabe, et. al.,1976).
Menurut Brennan et. al. (1974), pengecilan ukuran bertujuan untuk:
1. Membantu proses ekstraksi
2. Memperkecil bahan sampai dengan ukuran tertentu untuk maksud tertentu
3. Memperbesar luas permukaan bahan untuk proses lebih lanjut
4. Membantu proses pencampuran
Menurut Henderson dan Perry (1982), pada prinsipnya pengecilan ukuran diklasifikasikan menurut produk akhir yang dihasilkan. Yang pertama adalah pengecilan ukuran ekstrim yaitu merubah dimensi ukuran bahan secara signifikan, misalnya penggilingan dan penggerusan. Kedua adalah pengecilan bahan yang menghasilkan ukuran produk yang masih berdimensi besar atau nisbah produk akhir dengan awalnya tidak terlalu signifikan, misalnya pada proses pemotongan dan pengempaan.
Pada praktikum kali ini, peralatan pengecilan ukuran yang dibahas adalah hammer mill, disk mill, dan multi mill Sedangkan pada praktikum peralatan yang digunakan hanya disk mill dan multi mill. Untuk peralatan yang lainnya hanya dijelaskan bagian-bagiannya dan prinsip kerjanya.
1. 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 40o.
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 :
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.
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.
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.
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.
2. Disk mill
Disc mill merupakan jenis alat pengecil bahan yang dapat menghasilkan produk dalam ukuran sedang maupun halus, seperti kedelai, jagung kentang dan lainnya. Alat ini digunakan untuk mengupas kulit ari, pembelah dan penghancur biji kedelai dalm keadaan kering maupun basah.
Disk mill merupakan alat yang memiliki konstruksi dan prinsip kerja yang sama seperti dengan stone mill. Keduanya sama-sama memiliki dua piringan yang dipasangkan pada sebuah shaft. Terdapat dua macam disk mill yaitu (1) disk mill yang bergerak pada satu roda dan roda lainnya stasioner dan (2) disk mill dimana kedua rodanya bergerak. Pada keadaan pertama, satu piringan terpasang permanen (stasioner) pada badan mesin. Sedangkan pada keadaan kedua, piringan berputar bersamaan dalam arah putaran yang berlawanan satu dengan lainnya. Bahan yang akan diproses dimasukkan melalui bagian atas alat (corong pemasukan) yang mempunyai penampung bahan. Selama proses, bahan akan mengalami gesekan diantara kedua piringan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil dan halus (AEL, 1976). Bagian-bagian dari disc mill adalah sebagai berikut :
a. Corong pemasukan
Corong ini berfungsi untuk memasukkan biji yang akan dikupas kulit arinya dan dihancurkan. Bagian ini dilengkapi dengan katup pemasukkan untuk mengatur jumlah biji yang akan dikupas oleh cakram sehingga pengupasan akan berjalan lancar.
b. Penyemprot air
Penyemprot air berfungsi untuk membantu kelancaran turun dan keluarnya biji ke ruang pengupasan. Air akan mendorong biji agar jatuh ke ruang pengupasan. Pada praktikum ini tidak dilakukan penyemprotan air.
c. Ruang pengupasan dan penghancuran
Ruang pengupasan berfungsi sebagai tempat mengupas dan menghancurkan sekaligus sebagai rangka dudukan bagi landasan gesek. Ruangan ini diberi penutup dan dibuat agak rapat agar kedelai tidak lolos keluar sebelum mengalami pengupasan dan penghancuran.
d. Dinding penutup dan cakram
Dinding penutup dan cakram berfungsi sebagai pengupas dan penghancur biji karena adanaya gerak putar dari cakram terhadap diniding penutup yang diam. Biji yang terkupas dan hancur itu merupakan akibat dari efek atrisi dan kompresi dari cakram.
e. Poros penggerak
Poros penggerak berfungsi untuk memutar silinder pengupas yang digerakkan oleh motor listrik dengan menggunakan puli dan belt sebagai penyalur daya. Pada poros penggerak terdapat pengunci untuk mengatur jarak antar cakram. Semakin kecil jarak antar cakram maka ukuran hasil pengolahan akan semakin halus.
f. Corong pengeluaran
Corong pengeluaran berfungsi untuk mengeluarkan biji yang telah dikupas dan dihancurkan yang terletak di bagian bawah silinder pengupas. Biji yang akan pecah dan keluar dari corong ini masih bercampur dengan kulit arinya.
Gambar 2. Disc Mill
Biji kacang hijau dimasukkan ke dalam disc mill dan mengalami proses pengecilan ukuran. Pengecilan ukuran ini terjadi pada saat bahan masuk diantara dinding dan cakram yang jaraknya diatur terlebih dahulu sesuai dengan ukuran yang diinginkan dan bahan juga mengalami penggerusan pada dinding granding plate yang permukaanya kasar sehingga dihasilkan biji kacang hijau yang halus. Setelah mengalami dua kali penggerusan maka dimensi dari biji kacang hijau pun berubah menjadi lebih kecil dari dimensi awalnya.
Pada praktikum ini bahan berupa biji kacang hijau dimasukkan sebanyak 330 gram dihancurkan dengan menggunakan Disc Mill sehingga diperoleh biji kacang hijau yang ukurannya lebih kecil sebanyak 310 gram. Pada saat pengecilan ukuran dan penggerusan terjadi loss (kehilangan bahan). pada praktikum ini rendemen yang diohasilkan adalah 90,61% dan loss kacang hijau sebesar 20 gram (9,39%). Loss umumnya terjadi pada saat pengeluaran bahan, proses pengayakan, dan adanya kacang hijau yang masih melekat pada alat penghancur. Adanya loss ini menyebabkan berat akhir menjadi sedikit.
3. Multi mill
Multi mill bekerja dengan impact. Sama seperti hammer mill impact dilakukan cara menghantam bahan dengan padatan, yang biasanya berupa besi, sehingga momentum yang terdapat pada pergerakan besi tersebut dapat memecah ikatan antara padatan bahan. Perbedaan hammer mill dengan multi mill terletak pada besi yang digunakan untuk menghantam bahan. Pada multi mill besi yang digunakan mempunyai dua sisi, salah satu sisi berujung runcing dan satu sisi berujung tumpul. Putaran alat pun dapat dirubah-rubah sesuai dengan ujung besi yang mana yang akan digunakan. Dengan alat seperti ini maka dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan sehingga disebut multi mill.
Gambar multi mill
Pada pengamatan didapatkan bahwa pada alat tersebut terdapat suatu rotor yang terdapat potongan besi yang memiliki dua ujung, lancip dan tumpul. Besi yang digunakan berbeda dengan hammer mill dimana hammer mill arah putaran vertikal sedangkan pada multi mill arah putaran horizontal sehingga bahan dihancurkan beberapa kali karena rotor sendiri terdiri dari beberapa lapis batangan besi. Berikutnya dengan gaya sentrifugal hasil putaran rotor maka bahan didorong menuju dinding yang telah dilengkapi saringan agar hasil yang keluar seragam.
Multi mill dapat digunakan untuk berbagai macam bahan. Pada industri multi mill ini digunakan dalam aplikasi penepungan basah dan kering, serta pembubukan. Industri yang sering menggunakan alat ini adalah industri farmasi, kimia, kosmetik, keramik, indsutri serta industri pangan. Multi mill juga ditemukan pada pembuatan pestisida, pupuk, detergen, insektisida, plastik, dan industri resin.
Spesifikasi alat yang didapat dari penyedia alat adalah sebagai berikut
| Technical Specifications : | |
| Output | 50 - 200 kg / hr depending on product & reduction |
| Motor | 3hp / tefc / 1440 rpm / 440v / 50 hz / 3 ph / AC |
| Perforated Screen Hole Dia | 0.25 ,0.5,1,1.5,2,3,4,5,6,7,8,10,15,20,25 mm |
| Ukuran mesh | 4,6,8,10,12,14,16,20,24,30,40,50,60,80,100 mm |
| Diameter rotor | 250 mm |
| Kecepatan Putar | 750 / 1500 /2000 / 3000 rpm |
| Pemukul | 12 nos with knife, impact edges & 2 scrapper blades |
| Dimension saringan | 260 mm dia x 135 height |
| tinggi Charging | 1445 mm |
| Discharging Height | 730 mm |
| Dimensi total | 870 x 965 x 1630 ( h ) mm |
Pada pengamatan saat praktikum multi mill dipraktikkan untuk menghancurkan kacang hijau sebanyak 330 gram. Begitu dimasukkan multi mill bersuara keras yang menunjukkan bahan tersebut sedang diproses. Hampir seketika itu juga keluar bubuk kacang hijau dari multi mill. Sebagian besar bubuk mampu tertampung di wadah, namun ada beberapa bubuk yang bertebangan yang mengakibatkan loss pada hasil akhir.
Berat tepung yang dihasillkan adalah 315 gram, sehingga terdapat loss sebanyak 15 gram. Rendemen yang dihasilkan adalah 95,45%, sedangkan lossnya sebesar 4,55%.
IV. PENUTUP
A. Kesimpulan
Pengecilan ukuran adalah suatu bentuk proses penghancuran dari pemotongan bentuk padatan menjadi bentuk yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Terdapat empat cara yang diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran, yaitu (1) kompresi, pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras; (2) impact atau pukulan, digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar; (3) attrition, digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus dan; (4) cutting, digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu
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.
Terdapat 2 fungsi kerja disk mill yaitu (1) disk mill yang bergerak pada satu roda dan roda lainnya stasioner dan (2) disk mill dimana kedua rodanya bergerak. Pada keadaan pertama, satu piringan terpasang permanen (stasioner) pada badan mesin. Sedangkan pada keadaan kedua, piringan berputar bersamaan dalam arah putaran yang berlawanan satu dengan lainnya. Rendemen kacang hijau yang dihasilkan sebesar 90,61% dan loss bahan sebesar 9,39%.
Multi mill bekerja dengan impact. Sama seperti hammer mill impact dilakukan cara menghantam bahan dengan padatan, yang biasanya berupa besi, sehingga momentum yang terdapat pada pergerakan besi tersebut dapat memecah ikatan antara padatan bahan. Perbedaan hammer mill dengan multi mill terletak pada besi yang digunakan untuk menghantam bahan. Pada multi mill besi yang digunakan mempunyai dua sisi, salah satu sisi berujung runcing dan satu sisi berujung tumpul. Putaran alat pun dapat dirubah-rubah sesuai dengan ujung besi yang mana yang akan digunakan. Dengan alat seperti ini maka dapat digunakan untuk berbagai jenis bahan sehingga disebut multi mill. Rendemen yang dihasilkan adalah sebesar 95,45% sedangkan lossnya sebesar 4,55%.
B. Saran
Adanya kekurangan persiapan dari peralatan praktikum seperti habisnya bahan bakan dari hammer mill, sehingga tidak bisa dinyalakan selama praktikum. Selain itu telatnya penyampaian bahan praktikum sehingga beberapa praktikan tidak bisa belajar sebelum praktikum. Mohon saran ini untuk diperhatikan.
DAFTAR PUSTAKA
AEL. 1976. Schort-und Mischanlagen im Landwirtschaftlichen Betried. Arbeitsgemeinschaft fur Electrizitatsanwendung in der Landwirtschaft e. V., Heft 7.
Brennan, J.G., J.R. Butlers, N.D. Cowell, dan A.E.V. Lilly. 1974. Food Engineering Operations. Applied Science Publisher. Essex.
Henderson, S.M. dan R.L. Perry. 1982. Agricultural Process Engineering. The AVI Publishing Company, Inc. Westport.
McCabe, W.L. dan J.C. Smith. 1976. Unit Operations of Chemical Engineering. McGraw Hill, Inc. Tokyo.
Mc Colly and J.W. Martin. 1955. Processing Agricultural Engineering. Mc Graw- Hill Book Co., New York.
Smith, H.P. 1955. Farm Machinery and Equipment. Mc Graw-Hill Book Co., Inc. Fourth Edition, New York
Wiratakusumah, Aman. 1992. Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktur Jenderal Perguruan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
www.ivd.uni-stuttgart.de/bilder/maier/hm_gr.jpg
yah mantap
BalasHapusMantap sekali bahasannya...
BalasHapus