Prak OTK 1 Pemecahan dan Pengayakan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1       Judul Praktikum       : Pemecahan dan Pengayakan

  (Crushing and Screening)

1.2       Tanggal Praktikum   : 18 November 2016

1.3       Tujuan Praktikum    :

1.                  Melaksanakan proses pemecahan dengan menggunakan Grinding mill

2.                  Memperlihatkan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja Grinding mill.

3.                  Melaksanakan proses pemisahan butiran/serbuk menurut ukuran partikel.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1              Pemecahan dan Penghalusan ( Crushing and Sreening)

Pengecilan ukuran merupakan salah satu dari satuan operasi dimana bahan hasil pertanian dikecilkan ukurannya dengan mengaplikasikan gaya tumbuk, gaya gesek, dan gaya tekan. Tujuan dari pengecilan ukuran adalah memperluas permukaan bahan hasil pertanian agar proses penanganan selanjutnya dapat berlangsung efektif.

Metode-metode pengecilan ukuran berbeda-beda dikelompokkan berdasarkan ukuran partikel yang dihasilkan, diantaranya penyincangan, pemotongan, pengirisan, dan pemotongan kubus, misalnya:

1.                  Besar ke sedang (potongan daging, irisan buah kalengan)

2.                  Sedang k ekecil (irisan wortel, irisan bawang)

3.                  Kecil ke bentuk butiran (daging giling kering, potongan sayur kering) Penepungan  bertujuan  meningkatkan  kehalusan,  misal  biji  gandum menja ditepung terigu Emulsifikasi dan homogenisasi, contohnya mayonaise, susu, mentega, dan margarin.

2.2              Faktor-Faktor Pengaruh Materian Terhadap Ukuran Ayakan

Factor-faktor yang mempengaruhi kecepatan materian untuk menerobor ukuran ayakan adalah:

1.      Ukuran bukaan ayakan

Semakin besar diameter lubang bukaan akan semakin banyak material yang lolos.

2.      Ukuran relatif partikel

Material yang mempunyai diameter yang sama dengan panjangnya akan memiliki kecepatan dan kesempatan masuk yang berbeda bila posisinya berbeda, yaitu yang satu melintang dan lainnya membujur.

3.      Pantulan dan material

Pada waktu material jatuh ke screen maka material akan membentuk kisi-kisi screen sehingga akan terpental ke atas dan jatuh pada posisi yang tidak teratur.

4.      Kandungan air

Kandungan air yang banyak akan sangat membantu. Tapi bila hanya sedikit akan menyumbat screen.

2.3              Karakteristik Ukuran

Performansi dari mesin pengecil ukuran ditinjau dari kapasitas, daya yang diperlukan per satuan bahan yang dikecilkan, ukuran dan bentuk bahan sebelum dan sesudah dikecilkan.Secara teoritis, untuk memudahkan perhitungan, maka bahan hasil pertanian dianggap memiliki bentuk geometris tertentu, diantaranya bentuk kubus, bulat, atau bentuk geometris lainnya. Tujuan lain mempelajari sifat fisik bahan adalah memudahkan dalam proses pengecilan ukuran.

Setelah  mengalami  pengecilan  ukuran,  partikel  yang  dihasilkan  dapat dibagi kedalam tiga tingkatan ukuran, yaitu :

1.      Partikel ukuran kasar

Partikel bahan hasil pengecilan ukuran dapat diukur dengan mudah dan mudah dilihat dengan mata telanjang.

Tingkatan ukuran partikel ini lebih dari 1/8 inchi.Contohnya : potongan buah kaleng.

2.      Partikel ukuran saringan/ayakan

Partikel bahan hasil pengecilan ukuran berukuran 0,125 sampai 0,0029 inchi dapat dikatakan sebagai bahan pangan ini berukuran saringan/ayakan. Contohnya gula pasir.

3.      Partikel ukuran mikroskopis

Partikel dikatakan berukuran mikroskopis jika partikel tersebut berukuran lebih kecil dari 0,0029 inchi. Misal debu, tepung, dan lain-lain.

Metode yang paling mudah digunakan dalam pembagian ukuran partikel adalah metoda ayakan.Ayakan yang digunakan adalah ayakan Tyler dan diadopsikan oleh U.S.Bureau of Standards. Ukuran ayakan dikenal dengan istilah mesh yaitu jumlah lubang ayakan dalam satu inchi persegi.

2.4              Modulus Kehalusan (Fineness Modulus)

Sistem klasifikasi ini ditetapkan oleh D. A. Abrams untuk beton tetapi dapat pula digunakan untuk penentuan performansi alat penggiling biji-bijian (Henderson, 1961). Modulus kehalusan diartikan sebagai jumlah berat bahan yang tertahan  disetiap  ayakan  dibagi  dengan  100.  Ayakan-ayakan yang  digunakan dalam satu set ini adalah berukuran 3/8 inci, 4 mesh, 8 mesh, 14 mesh, 28 mesh, 48 mesh, dan 100 mesh. Setelah diketahui nilai modulus kehalusannya maka diameter bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus :

D = 0,0041 (2)FM

2.5              Pengecilan Ukuran Bahan Hasil Pertanian Kering

1.      Ball Mill

Tipe ini terdiri dari silinder baja horizontal yang setengah bagiannya terisi bola-bola baja berdiameter 2,5-1,5 cm. pada kecepatan rendah atau ketika bola- bola kecil digunakan maka gaya geser mendominasi. Sedangkan ketika bola-bola yang berukuran lebih besar digunakan atau pada kecepatan yang lebih tinggi maka gaya tumbuk lebih mendominasi.

2.       Disc Mill

Terdapat dua desain, yaitu :

Penggiling bercakram tunggal, bahan hasil pertanian melewati antara penutup   statis   dan   sebuah   piringan   beralur   yang   berputar   dengan kecepatan tinggi. Penggiling bercakram ganda, dimana dua cakram ini berputar pada arah yang berlawanan. Hal ini bertujuan untuk menghasilkan gaya geser yang lebih besar. Pin dan penggiling bercakram.

3.       Hammer Mill

Suatu silinder horisontal dilapisi dengan suatu pelat baja.Di dalamnya terpasang baling-baling yang dilengkapi dengan palu. Pada pengoperasiannya, bahan hasil pertanian yang terdapat pada plat baja dihancurkan oleh gaya tumbuk yang berasal dari tumbukan palu.

4.       Roller Mill

Dua atau lebih rol baja berputar berlawanan arah sehingga produk terjepit dan akan tergiling saat melewati celah rol. Secara umum gaya yang berperan adalah gaya kompresi atau gaya tekan akan tetapi bila salah satu rol berputar pada kecepatan yang berbeda maka disamping gaya tekan juga terdapat gaya geser. Ukuran partikel yang dikecilkan tergantung pada jarak antar rol.

2.6              Pengecilan Ukuran Pada Bahan Padat Hasil Pertanian

Terdapat tiga tipe gaya yang biasa diterapkan untuk mengecilkan ukuran bahan hasil pertanian, yaitu:

1.                  Gayatekan

2.                  Gayatumbuk

3.                  Gayageser

Ketika semua gaya bekerja pada sebuah bahan, maka akan menghasilkan  regangan internal yang menyebabkan perubahan bentuk jaringan didalam bahan.  Pada beberapa kejadian, regangan tidak melebihi dari suatu batasan kritis tertentu  yang dinamai batas tegangan elastis(E). Apabila tegangan pada bahan tersebut dilepas, jaringan  tersebut akan kembali  pada bentuk semula dan melepaskan energ iyang terkandung dalam bentuk energi panas.

Apabila ditelaah lebih jauh lagi, hanya 1 % energi digunakan untuk pengecilan ukuran. Bagaimanapun, ketika bahan hasil pertanian diregangkan diatas batas tegangan elastis, maka bahan hasil pertanian tersebut akan mengalami perubahan bentuk secara permanen.

2.7              Peralatan Pengecil Ukuran

Bagian ini membahas tentang sebagian peralatan yang digunakan dalam proses mengecilkan bahan hasil pertanian berserat menjadi ukuran yang lebih kecil,  dan  mengecilkan  ukuran  bahan  kering  tertentu  menjadi  bentuk tepung/bubuk.

Pada umumnya, daging, buah dan sayur tergolong bahan berserat.Daging dibekukan dan dikondisikan di bawah titik beku, hal ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi pemotongan.Buah-buahan dan sayur-sayuran memiliki matriks serat lebih padat dan dipotong pada suhu lingkungan atau suhu dingin.

Secara umum, terdapat lima peralatan yang digunakan untuk bahan berserat, yaitu:

1.      Peralatan pengiris (slicing)

Peralatan pengiris terdiri atas mata pisau yang berputar yang berfungsi untuk mengiris bahan yang lewat di bawahnya.Contoh penggunaan peralatan ini adalah  pada  pengirisan  daging.Daging  diletakkan  di  atas  suatu  conveyor, kemudian dihantarkanuntuk diiris berlawanan arah terhadap mata pisau. Peralatan pengkubus/pendadu (dicing). Prinsip kerjanya, pertama-tama bahan diiris kemudian dipotong sehingga berbentuk kubus atau dadu dengan menggunakan mata pisau yang berputar.Potongan yang telah dihasilkan diumpankan kembali pada pisau berputar bagian kedua yang beroperasi pada bagian sebelah kanan sudut dari pisau yang pertama sehingga memotong bahan menjadi berbentuk kubus.

2.      Peralatan penyerpih (flaking)

Peralatan ini cocok untuk ikan, kacang-kacangan atau daging.Potongan dapat berbentuk pipih, diatur berdasarkan penyesuaian bentuk mata pisau dan jarak potong.

3.      Peralatan pencabik (sredding)

Bila memperhatikan bentuk potongan daging yang terdapat pada kemasan mie instant, awalnya bentuk ini dihasilkan dari peralatan yang dimodifikasikan dengan alat penumbuk berbentuk palu.Bagian kedua dari alat ini disebut juga dengan disintegrator.Disintegrator terdapat dua piringan yang masing-masing memiliki mata pisau. Dua piringan ini saling berputar berlawanan arah dan bahan hasil pertanian yang diumpankan akan terpotong berdasarkan gaya geser dan gaya potong.

4.      Peralatan pengekstrak (pulping)

Peralatan ini digunakan untuk mengekstrak buah dan sayur serta melumatkan daging, buah, dan sayur. Cara kerjanya nerupakan kombinasi antara gaya kompresi dan gaya geser.

2.8              Pengaruh Pengecilan Ukuran pada Bahan Hasil Pertanian

Pengecilan ukuran merupakan proses lanjutan yang memungkinkan untuk mengendalikan sifat-sifat bahan hasil pertanian dan meningkatkan efisiensi pencampuran serta perpindahan energi panas. Tekstur dari beberapa bahan hasil pertanian (contohnya tepung, pulp buah-buahan) dikendalikan selama pengecilan ukuran berlangsung.Disamping itu, terdapat efek tidak langsung pada aroma dan rasa dari beberapa bahan hasil pertanian, kehilangan unsur volatil dari pengecilan rempah-rempah terjadi bila terjadi kenaikan suhu selama penggilingan berlangsung. Kerusakan sel dan peningkatan luas permukaan  bahan mempercepat kerusakan melalui oksidasi dan menaikkan laju mikrobiologi serta menaikkan aktivitas enzimatis.

Oleh karena itu, pengecilan ukuran tidak memiliki pengaruh   dalam   pengawetan   bahan   hasil   pertanian.   Bahan-bahan   kering contohnya biji-bijian memiliki nilai aktivitas air (water activity) yang rendah sehingga memungkinkan disimpan beberapa bulan setelah digiling tanpa terjadi perubahan nilai gizi atau kualitasnya.

BAB III

METODELOGI PRAKTIKUM

3.1       Alat dan Bahan

3.1.1    Alat

Adapun alat yang digunakan dalam percobaan crushing and screening ini adalah sebagai berikut:

1.                  Grinding Mill

2.                  Ayakan (20,50,80, 100, 200)

3.                  Timbangan

4.                  Oven

3.1.2    Bahan

Adapun bahan yang digunakan dalam percobaan crushing and screening ini adalah sebagai berikut:

1.                  Kacang Kedelai

3.2       Cara Kerja

Adapun prosedur kerja crushing and screening adalah sebagai berikut:

1.                  Bahan baku yang akan digunakan dipersiapkan sesuai penugasan.

2.                  Bahan baku di keringkan dengan menggunakan oven sebelum dimasukkan kedalam grinding mill.

3.                  Ditimbang bahan baku (kacang kedelai) dengan massa pada run I, run II, dan run III sebanyak 63 gram,

4.                  Sebelum digunakan, peralatan grinding mill dibersihkan terlebih dahulu.

5.                  Dimasukkan bahan baku (kacang kedelai) yang telah ditimbang ke dalam grinding mill dengan variasi waktu pada run I selama 16 menit, Run II 20 menit dan Run III 24 menit.

6.                  Pada run I setelah penggilingan sudah mencapai waktu selama 16 menit lalu dikeluarkan bahan yang digiling.

7.                  Selanjutnya bahan di ayak dengan ayakan yang tersedia yaitu 20 mesh, 50 mesh, 80 mesh, 100 mesh dan 200 mesh.

8.                  Hasil ayakan  selanjutnya di timbang.

9.                  Percobaan di ulangi untuk variasi waktu penggilingan dan berat bahan baku yang berbeda-beda.

 

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4. 1      Hasil

Berikut adalah hasil yang di dapat dari proses pemecahan dan pengayakan kacang kedelai pada run I, run II, dan run III.

Tabel 4.1 Hasil ayakan pada run I pada 16 menit

No mesh	Bukaan ayakan (mm)	Hasil lolos (gr)	Hasil tertahan (gr)	Fraksi  lolos	Fraksi tertahan
20 50 80 100 200	0,850 0,300 0,180 0,106 0,075	55,20 35,15 24,05 5,91 0,66	8,10 19,95 10,82 17,13 4,96	0,456 0,291 0,199 0,0488 0,0059	0,1328 0,327 0,177 0,281 0,081
		∑mi = 120,97	∑ mi = 60,96

Tabel 4.2 Hasil ayakan pada run II pada 20 menit

No mesh	Bukaan ayakan (mm)	Hasil lolos (gr)	Hasil tertahan (gr)	Fraksi lolos	Fraksi tertahan
20 50 80 100 200	0,850 0,300 0,180 0,106 0,075	53,54 24,09 14,55 2,82 0,43	10,06 28,90 9,06 11,02 1,78	0,561 0,252 0,152 0,029 0,0045	0,165 0,475 0,149 0,181 0,029
		∑mi = 95,43	∑ mi = 60,82

Tabel 4.3 Hasil ayakan pada run III pada 24 menit

No mesh	Bukaan ayakan (mm)	Hasil lolos (gr)	Hasil tertahan (gr)	Fraksi lolos	Fraksi tertahan
20 50 80 100 200	0,850 0,300 0,180 0,106 0,075	56,03 26,67 11,56 2,30 0,25	6,35 32,65 14,07 9,24 2,05	0,578 0,275 0,119 0,0237 0,0026	0,098 0,507 0,218 0,143 0,0318
		∑ mi = 96,81	∑ mi = 64,36

4.2       Pembahasan

            Percobaan ini dilakukan untuk melaksanakan proses pemecahan dengan menggunakan grinding mill, serta memperlihatkan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja grinding mill. Adapun faktor yang mempengaruhinya adalah jenis bahan, kelembaban bahan dan waktu tumbukan. Pada percobaan ini juga dilakukan proses pengayakan untuk memisahkan serbuk menurut ukuran masing-masing partikel. Variabel-variabel yang mempengaruhi proses pengayakan diantaranya adalah no mesh dan ukuran partikel (hasil pemecahan) (Brady, 1990).

            Pada proses pemecahan, hasil yang diperoleh dipengaruhi oleh waktu penggilingan. Semakin lama dilakukan proses pemecahan maka semakin halus produk yang dihasilkan. Sebaliknya, hasil penggilingan akan lebih kasar jika waktu penggilingannya lebih cepat. Tingkat kelembaban bahan juga berpengaruh pada proses penggilingan, jika bahan tidak kering maka proses pemecahan tidak dapat berjalan dengan baik karena hasilnya akan menggumpal dan akan sulit dilakukan pengayakan. Pada proses pengayakan, perbedaan ukuran mesh akan mempengaruhi massa yang lolos dan massa yang tertahan.

            Hasil yang diperoleh dari data pengamatan yaitu pada run I dengan waktu penggilingan selama 16 menit, jumlah massa keseluruhan yang lolos dengan ayakan adalah 120,97 sedangkan massa yang tertahan adalah 60,96 sedangkan pada run II dengan waktu selama 20 menit, massa yang tertahan adalah 95,43 sedangkan massa yang tertahan adalah 60,82 dan pada run III dengan waktu selama 6 menit, massa keseluruhan yang lolos adalah 96,81 dan massa yang tertahan adalah 64,36. Dari sini dapat kita lihat massa keseluruhan yang lolos dari ayakan akan semakin banyak jika waktu pemecahan dilakukan semakin lama dan dapat pula kita lihat massa keseluruhan yang tertahan pada run III lebih banyak dari run II, seharusnya semakin lama waktu pemecahan maka hasil massa yang lolos akan semakin banyak dan hasil massa yang tertahan akan lebih sedikit. Hal ini dapat terjadi dikarenakan bahan yang digunakan mengandung minyak, semakin lama di grinding mill semakin banyak yang dihasilkan minyak dan akan terjadinya penggumpalan pada bahan maka semakin sulit untuk di ayak.

Gambar 4.1 Grafik Fraksi Massa Tertahan VS No. Mesh

            Dari grafik di atas terlihat bahwa pada no.mesh 20 jumlah fraksi yang tertahan pada run II lebih banyak dibandingkan run I, yakni10.06 dan 8.10. Seharusnya pada run II massa yang tertahan harus lebih sedikit karena waktu penggilingannya lebih lama dibandingkan dengan run I. Dari grafik di atas juga terlihat bahwa pada no.mesh yang lebih besar (200) dan waktu penggilingan yang lama, maka fraksi massa yang tertahan lebih banyak, hal ini dikarenakan semakin besar no.mesh maka ukuran bukaan ayaknya semakin kecil.

            Di bawah ini adalah grafik fraksi massa yang lolos versus no.mesh terhadap waktu.

Gambar 4.2 Grafik Fraksi Massa Lolos VS No. Mesh

Dari grafik di atas dijelaskan bahwa tidak terdapat perbedaan yang jauh pada run I dan II. Dari grafik tersebut juga dapat dilihat bahwa terjadi penurunan pada mesh 80 sampai 200 dan terjadi pada ketiga run. Massa yang tertinggal dan yang lolos dipengaruhi oleh waktu pemecahan karena semakin lama waktu proses maka hasil pemecahan semakin halus.

Pengecilan ukuran tidak memiliki pengaruh dalam pengawetan bahan hasil  pertanian.Bahan-bahan kering contohnya biji-bijian memiliki nilai aktivitas air (wateractivity) yang rendah sehingga memungkin kandisi umpan beberapa bulan setelah digiling tanpa terjadi perubahan nilai gizi atau kualitasnya (Purba, 2010).     

Gambar 4.3 Grafik Dpm VS waktu

Berdasarkan grafik Dpm vs waktu terlihat bahwa semakin lama waktu pemecahan maka diameter partikel yang diperoleh semakin kecil. Hal ini dipengaruhi oleh kadar air yang terdapat dalam bahan, dimana diameter partikel akan lebih halus bila kadar air dalam bahan dihilangkan. Dalam hal ini ketelitian perhitungan yang dilakukan oleh praktikum juga sangat berpengaruh pada pengukuran diameter partikel (Purba, 2010).

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1       Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang didapat dari hasil percobaan ini adalah:

1.                  Semakin kecil bukaan dari ayakan maka semakin sedikit massa massa yang lolos dan semakin banyak massa yang tertahan.

2.                  Tingkat kekeringan bahan baku sangat mempengaruhi hasil yang didapat.

3.                  Nilai Dpm massa yang tertahan lebih besar dari Dpm massa yang lolos pada waktu penggilingan yang lebih lama.

4.                  Fraksi massa yang tertahan pada masing-masing run bergantung pada ukuran diameter partikel. Bila ukuran diameternya lebih besar dari lubang ayakan maka fraksi massa tertahan akan lebih besar.

5.                  Nilai Dpm lolos pada tiap – tiap run adalah :

a.         Run I        : 0,147

b.        Run II      : 0,166

c.         Run III     : 0,0949

Nilai Dpm tertahan pada tiap run adalah :

a.         Run I        : 0,0635

b.        Run II      : 0,0896

c.         Run III     : 0,0834

5.1       Saran

1.                  Harus lebih berhati-hati saat melakukan pengayakan agar hasil yang didapat sesuai dengan yang diinginkan.

2.                  Tiap percobaan yang dilakukan harus teliti akan waktu penggilingan dan pada saat penimbangan.

3.                  Pada percobaan selanjutnya disarankan menggunakan bahan yang tidak mengandung minyak agar mendapatkan hasil yang bagus, seperti beras, maupun biji cabai kering.

DAFTAR PUSTAKA

Brady E. 1990. Kimia Universitas. Jakarta : Erlangga.

Peter. 1990. Operasi Teknik Kimia. Jakarta : Erlangga

Purba. 2010. Kimia SMA. Jakarta : Yudhistira.

Penuntun Praktikum Proses Teknik Kimia I Tahun 2016 Hal:17.

Share this post