Download - Tugas Alat Industri Kimia Kel 5
TUGAS ALAT INDUSTRI KIMIA
ALAT-ALAT PENGECIL UKURAN
Disusun Oleh:
Kelompok 5
Endah Pratiwi 1109065057
Nugroho Tri Wahyudi 1209065010
Putri Handayani 1209065019
Riduan Situmorang 1209065029
Andi Tri Saputra 1209065039
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MULAWARMAN
SAMARINDA
2014
Pengecilan ukuran (size reduction) artinya membagi bagi suatu bahan padat
menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dengan menggunakan gaya mekanis atau
menekan. Size reduction merupakan salah satu operasi dalam dunia industri
dimana komoditi pertanian dikecilkan ukurannya untuk menghasilkan suatu
produk yang memiliki nilai mutu dan nilai tambah yang tinggi. Operasi
pengecilan ukuran terbagi menjadi dua kategori yaitu untuk bahan padatan dan
untuk cairan.
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
5. Menghasilkan padatan dengan ukuran maupun spesifik permukaan tertentu
6. Memecahkan bagian dari mineral atau Kristal dari persenyawaan kimia
yang terpaut pada padatan tertentu
7. Mempermudah ekstraksi unsur tertentu dan struktur komposisi
8. Penyesuaian dengan kebutuhan spesifikasi produk atau mendapatkan bentuk
tertentu
9. Untuk menambah luas permukaan padatan
10. Mempermudah pencampuran bahan secara merata.
Pengecilan ukuran secara umum digunakan untuk menunjukkan pada suatu
operasi, pembagian atau pemecahan bahan secara mekanis menjadi bagian yang
berukuran kecil (lebih kecil) tanpa diikuti perubahan sifat kimia. Pengecilan
ukuran dilakukan untuk menambah permukaan padatan sehingga pada saat
penambahan bahan lain pencampuran dapat dilakukan secara merata.
Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam pemilihan alat size reduction:
1. Ukuran umpan
2. Size reduction ratio
3. Distribusi ukuran partikel dii arus produk
4. Kapasitas
5. Sifat bahan, seperti hardness, abrasiveness, stickiness, densitas,
flammability.
6. Kondisi basah atau kering.
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.
1. Kompresi (tekanan)
Prinsip kerja dari kompresi adalah dengan tekanan yang kuat terhadap buah,
Biasannya, penghancuran ini untuk menghancurkan buah yang keras. Alat dari
kompresi ini dinamankan chrushing rolls. Proses ini dilakukan dengan
memberikan gaya tekan yang besar sambil dilakukan penggesekan pada suatu
permukan padat, sehingga bahan terpecah dengan bentuk yang tidak tertentu.
Umumnya, permukaan alat dibuat dengan kekerasan tertentu, sehingga dapat
membentuk pencabikan bahan.
2. Impak (pukulan)
Pemukulan adalah operasi pengecilan ukuran dengan memanfaatkan gaya
impact, yaitu pemberian gaya yang besar dalam waktu yang singkat. Prinsip kerja
dari impact adalah dengan memukul buah. Alat yang biasa digunakan yaitu
hammer mill. Alat ini untuk menghasilkan bahan dengan ukuran kasar, sedang,
dan halus. Bahan yang berserat atau kenyal tidak dapat dikecilkan ukurannya
dengan cara pemukulan, karena gaya impact tidak dapat menyebabkan pecahnya
bahan menjadi bagian yang lebih kecil. Demikian pula bahan yang besar, tidak
dapat dikecilkan ukuranya dengan cara pemukulan karena akan merusak bentuk
asal. Jika pemukulan dilakukan dengan penahan, maka dikatakan terjadi peristiwa
atau proses penggerusan atau penumbukan. Sebaliknya, jika tanpa penahan
dikatakan proses pemukulan saja. Pemukulan cocok dilakukan pada bahan yang
keras tetapi rapuh dalam kondisi kering. Sedangkan untuk bahan yang rapuh dan
sedikit berserat seperti biji-bijian dilakukan dengan cara penggerusan. Selain itu,
penggerusan dapat dilakukan pada bahan kering ataupun basah. Umumnya, pada
bahan yang basah dilakukan dengan penambahan air sebagai media pendingin alat
penggerus.
3. Atrisi (gesekan)
Atrisi menghasilkan zat yang sangat halus dari bahan yang lunak dan tidak
abrasif.
4. Pemotongan
Merupakan cara pengecilan ukuran dengan menghantamkan ujung suatu
benda tajam pada bahan yang dipotong. Struktur permukaan yang terbentuk oleh
proses pemotongan relatif halus, pemotongan lebih cocok dilakukan untuk
sayuran dan bahan lain yang berserat. Perajangan biasanya hanya dilakukan pada
bahan yang ukurannya agak besar dan tidak lunak seperti akar, rimpang, batang,
buah dan lain-lain. Ukuran perajangan tergantung dari bahan yang digunakan dan
berpengaruh terhadap kualitas simplisia yang dihasilkan. Perajangan bahan dapat
dilakukan secara manual dengan pisau yang tajam dan terbuat dari stainlees
ataupun dengan mesin pemotong / perajang. Bentuk irisan split atau slice
tergantung tujuan pemakaian. Untuk tujuan mendapatkan minyak atsiri yang
tinggi, bentuk irisan sebaiknya adalah membujur (split) dan jika ingin bahan lebih
cepat kering bentuk irisan sebaiknya melintang (slice). Perajangan terlalu tipis
dapat mengurangi zat aktif yang terkandung dalam bahan. Sedangkan jika terlalu
tebal, maka pengurangan kadar air dalam bahan agak sulit dan memerlukan waktu
yang lama dalam penjemuran dan kemungkinan besar bahan mudah ditumbuhi
oleh jamur.
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 pengemasan.
Peralatan pemecahan atau pengecilan ukuran zat padat dapat dibedakan
berdasarkan bagaimana tenaga pemecah dilakukan, yaitu sebagai berikut:
1. Antara dua permukaan padatan, seperti crushing dan shearing.
2. Pada satu permukaan padatan, seperti pukulan (impact).
3. Tidak pada permukaan padatan tertentu tetapi sebagai media disekitar
padatan, seperti coloid mill.
4. Tidak dengan energi mekanik melainkan menggunakan thermal shock,
explosive shattering, electrohydroulyc.
Berdasarkan ukuran zat padat yang akan dikecilkan (umpan) maka peralatan
pemecah atau pengecil ukuran zat padat dibedakan atas:
1. Pemecahan kasar, yaitu menghasilkan padatan dengan ukuran umpan antara
2 sampai 96 inchi.
2. Pemecahan antara (intermediate), yaitu menghasilkan padatan dengan
ukuran antara 2 sampai 3 inchi
3. Pemecah halus, yaitu menghasilkan padatan dengan ukuran 0.25 sampai 0.5
inchi.
Berdasarkan cara kerja dan ukuran produk yang diperoleh, maka
peralatan size reduction dapat dibedakan menjadi empat kelompok yaitu:
1. Crusher (mesin pemecah)
2. Grinder (mesin giling)
3. Ultrafine Grinder (mesin giling ultra halus)
4. Cutting machine (mesin pemotong)
A. Cylon, Clarifier, dan Centrifuge
1. Cylon (siklon)
Cyclone separator adalah alat yang menggunakan prinsip gaya sentrifugal
dan tekanan rendah karena adanya perputaran untuk memisahkan materi
berdasarkan perbedaan massa jenis dan ukuran.
Alat ini menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force pemisahan
debu dari gas yang akan dihasilkan kegiatan pertambangan. Alat ini memiliki
biaya instalasi dan operasi yang rendah, serta memiliki dimensi yang relatif kecil
untuk mendukung efisiensinya. Keuntungan tersebut membuat siklon banyak
digunakan industri pertambangan untuk mengumpulkan partikel debu yang akan
menimbulkan pencemaran udara. Siklon yang berdiameter kecil akan memberikan
gaya sentrifugal sampai 2500 kali dibandingkan dengan gaya gravitasi pada
settling chamber. Efisiensi siklon dapat ditingkatkan dengan pengurangan
diameter, penambahan panjang siklon, dan penambahan rasio siklon terhadap
diameter keluaran gas. Contoh industri yang menggunakan siklon ini adalah
Ampol Lytton, industri petroleum refinery di Brisbane, Queensland, dan Alcoa,
industri refinery bauksit di Kwinana, Western Australia.
Gambar Cylon
2. Clarifier
Salah satu teknologi yang umum digunakan pada proses pemisahan liquid-
solid adalah dengan menggunakan metoda klarifikasi dengan menggunakan
clarifier.
Clarifier berfungsi untuk memisahkan sejumlah kecil partikel-partikel
halusyang menghasilkan liquid yang jernih yang bebas partikel-partikel solid
ataususpensi. Teknologi pemisahan liquid-solid umumnya dipakai pada
proses pengolahan air bersih pada berbagai industri antara lain pada pengolahan
air minumpdam dan pengolahan air baku untuk Demin Plant maupun Cooling
Water System.
Gambar Clarifier
3. Centrifuge
Instrumen ini sering kita temui dalam suatu laboratorium kimia biologi,
medis, atau lab industri dimana fungsi centrifuge ini adalah untuk memisahkan
bahan tersuspensi dari medianya. Prinsip kerja centrifuge adalah dengan
memanfaatkan gaya centrifugal sehingga bahan tersebut terpisah. Hal ini
dilakukan dengan cara memutar campuran dengan sangat cepat dan bertumpu
pada titik pusat. Centrifuge sering sekali digunakan untuk memisahkan suatu
padatan dari cairan misalnya memisahkan plasma dari sel darah.
Cara menggunakan centrifuge inipun sangat mudah. Kita cukup memasang
tabung didalam centrifuge secara berlawanan, dan pastikan massa kedua tabung
tersebut mendekati (hal ini untuk menjaga peralatan centrifuge awet dan tahan
lama dan terhindar dari kerusakan), kemudian masukkan pengaturan rpm (rotary
per minute) dan pastikan tutup dari centrifuge benar-benar tertutup sebelum kita
menjalankannya. Jika analisa sudah selesai lepaskan tabung secara hati-hati
(pastikan putaran sudah berhenti) supaya suspensi tidak tercampur lagi. Dalam
penginstalan alat ini pastikan diletakkan dalam permukaan yang datar.
Gambar Centrifuge
B. Macam - Macam Alat Pengecil Ukuran / Pemecah
Banyak alat pemecah mekanik yg dipakai di industri dan sering dinamakan
Crusher / Mill Unit. Industri ini biasanya adalah semen dan batu bara. Berikut
adalah macam-macam Crusher / Mill:
1. Jaw Crusher (rahang)
Digunakan utk memampatkan / menghimpit material hingga hancur, biasa
digunakan utk menghancurkan batu jenis batu yg keras. Unjuk kerja dari Jaw
Crusher sangat-sangat ditentukan oleh ukuran Fly Wheel (Roda Gila) nya dan
kekuatan Shaft.
Prinsip kerjanya alat ini memiliki 2 buah rahang dimana salah satu rahang
diam dan yg satu dapat digerakan (seperti orang mengunyah), sehingga dengan
adanya gerakan rahang tadi menyebabkan material yg masuk ke dalam kedua sisi
rahang akan mengalami proses penghancuran. Material yg masuk diantara dua
rahang akan mendapat jepitan atau kompresi. Ukuran material hasil peremukan
tergantung pada pengaturan mulut pengeluaran.
Jaw Crusher
2. Impact Crusher (tumbukan)
Digunakan untuk menghancurkan batu kali dan batu gunung dengan ukuran
raw material tidak terlalu besar dan menghasilkan produk dengan ukuran yang
kecil dengan variasi ukurannya relatif lebih homogen.
Prinsip Kerja Sistem pukul rotari dengan kecepatan rpm yang cukup tinggi
Impact Crusher
3. Cone Crusher (kerucut)
Digunakan utk batu / bijih keras dan setengah keras, seperti batu yg
digunakan utk landasan pengaspalan jalan karena bisa memecahkan batu dengan
ukuran yg kubical (kotak) seragam
Prinsip kerjanya motor menjalankan Eccentric Shaft Shell untuk berbalik
melalui poros horisontal dan sepasang Bevel Gear. Poros dari Crushing Cone
berayunan dengan kekuatan Eccentric Shaft Shell shg permukaan dari dinding
penghancur berdekatan dengan dinding Roll Mortar dari waktu ke waktu. Dalam
hal ini, bijih besi dan batu akan tertekan dan kemudian hancur.
Cone Crusher
4. Shredder Crusher (pisau potong)
Digunakan untuk menghancurkan / mereduksi ukuran menjadi serpihan
kecil-kecil dari berbagai jenis limbah industri seperti limbah otomotif, limbah
elektronik, limbah cat, limbah kertas karton, limbah plat logam.
Prinsip kerjanya adalah memotong material dengan sistem rotari dan terdiri
dari gigi pisau yang jumlahnya relatif banyak.
Shredder Crusher
5. Hammer Mill (palu)
Digunakan utk memecahkan material dari ukuran bongkahan menjadi
ukuran yg kecil. Terdiri dari beberapa bagian alat seperti :
a. Hopper feeder : tempat masuknya umpan
b. Wobler Feeder : pembawa material memasuki ruang hammer crusher
c. Rantai : untuk menahan bahan yang telah dihancurkan agar tidak
terlempar keluar
d. Beaker Plate : sebagai landasan material yg dihancurkan hammer serta
mengatur besar kecilnya produk
e. Cleaning Bar : untuk pembersih material yg menempel pada dinding sekitar
hammer agar tidak mengganggu hammer crusher
f. Screen : untuk memperoleh ukuran yg dikehendaki, letaknya di
bawah hammer
Prinsip kerjanya Main Shaft diputar oleh suatu motor penggerak. Dengan
adanya gerakan shaft, hammer ygterbuat dari baja ikut berputar dengan bertumpu
pada as-nya, sehingga dapat menghancurkan material yg masuk. Ke dalam Feed
Opening dimasukkan material. Material ini dipukul oleh Hammer yang berputar
dan terbanting pada Beaker Plate. Proses ini berlangsung cepat dan hasil
pemecahannya keluar dari Discharge Opening.
Hammer Mill
6. Ball Mill (bola-bola baja)
Digunakan utk penggilingan dan pencampuran material. Prinsip kerjanya
drum yang berputar horizontal yg di kemudikan dengan roda gigi luar dan
menghancurkan material dengan tumbukan dan gesekan bola-bola baja.
Ball Mill
7. Roller Mill (gulungan)
Digunakan utk menggiling, mencampur sekaligus mengeringkan campuran
dari material. Penggilingan dgn diikuti pengeringan ini mempunyai tujuan selain
mendapatkan ukuran material ygseragam juga menguapkan kandungan air yg
masih tersisa. Dalam pengoperasiannnya Roller Mill dilengkapi dengan:
a. Grinding Table : berbentuk seperti piring, di pinggirnya terdapat
lubang-lubang tempat disemburkannya udara
panas utk mengeringkan.
b. Grinding Roller : merupakan bagian yg memberikan penggi-
lingan karena adanya gaya yg menekan ke
bawah dan gerak putarannya antara Roller
dengan Grinding Table.
c. Hidraulic Spring System : merupakan bagian yg memberikan gaya naik
dan turun terhadap Grinding Roller sehingga
mempunyai gaya tekan terhadap Grinding
Table
d. Classifier : pengaturan kehalusan produk, digerakkan oleh
Motor Hidrolik
e. ID Fan Mill : fan ini digunakan utk menarik material dari
dalam Mill bercampur dgn udara menuju
Cyclone Separator.
f. Cyclone Separator : berfungsi untuk memisahkan produk dari
udara yang bersamaan dengan sistem
sentrifugasi
Prinsip kerja Umpan Mill telah ditentukan komposisinya terlebih dahulu.
Material masuk melalui Feed Opening dan Roller Mill, kemudian material jatuh di
tengah Grinding Table menyebabkan material menuju ke dinding. Grinding
Roller menekan ke bawah material yang ada di antara Grinding Roller dan
Grinding Table. Gas panas yg berasal dari Preheater masuk ke Roller Mill
melalui celah-celah Grinding Table. Kehalusan produk diatur oleh Clasifier
dengan putaran sehingga dihasilkan produk dengan kehalusan tertentu dan lolos
ayakan dengan kandungan air < 1 %. Material yang halus akan tertarik ke atas
menuju Cyclone Separator untuk dipisahkan antara material dengan gasnya,
sedangkan untuk material yang belum halus karena dipengaruhi gaya beratnya
turun untuk kembali di hancurkan.
Roller Mill