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