TUGAS KELOMPOK
SATUAN OPERASI DAN PROSES
Dosen Pengampu: Arie Febrianto M. STP., MP.
Disusun Oleh :
Novita Sari 115100300111055
Atikah Siswining Dias 115100301111017
Wisana Kartika Dyma 115100301111019
Lindah Rahayu W. 115100301111039
Aisah Normalasari 115100301111047
TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bahan baku yang tersedia pada umumnya belum dalam bentuk yang sesuai
dengan yang dibutuhkan, termasuk dalam hal ukuran. Pengecilan ukuran dapat
didefinisikan sebagai penghancuran dan pemotongan mengurangi ukuran bahan
padat dengan kerja mekanis, yaitu membaginya menjadi partikel-partike yang
lebih kecil. Dalam pengecilan ukuran ada usaha penggunaan alat-mekanis tanpa
harus merubah struktur kimia dari bahan dan keseragaman ukuran dan bentuk dari
satuan bijian yang diinginkan pada akhir proses. Berdasarkan bahan yang
diproses, operasi pengecilan ukuran dapat dibagi menjadi dua yaitu padatan dan
cairan. Pada penulisan makalah ini pengecilan dilakukan pada bahan padatan,
untuk itu operasinya disebut grinding (proses penghancuran) dan cutting (proses
pemotongan). Efek dari grinding yaitu kehancuran pada bahan, sedangkan pada
cutting bahan akan pecah.
Pengecilan ukuran dapat menggunakan peralatan seperti crushing rolls,
penggiling palu, penggiling cakram, hammer mill, dan pemotong. Salah satu alat
yang digunkan dalam pengecilan ukuran adalah hammer mill. 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.
1.2 Tujuan
Tujuan penulisan makalah ini yaitu agar dapat mengetahui mesin-mesin
dan cara kerjanya yang digunakan dalam proses pengecilan ukuran bahan
agroindustri. Selain itu untuk mengetahui aplikasi mesin pengecilan ukuran dalam
agroindustri. Serta untuk mengetahui aplikasi mesin pengecilan ukuran dalam
perusahaan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Gambar Mesin dan Cara Kerja
2.1.1 Mesin Pengecil Ukuran
a. Hammer Mills
b. Attrition Mills
c. Rotorvane
d. Unigrator
Cara Kerja Mesin
1. Pengecilan Ukuran
a. Hammer mills
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 (Swain dan Patra, 2011).
b. Attriton Mills
Attrition Mills mempunyai piring-piring yang biasa terbuat dari baja.
Piring-piring tersebut berputar dengan arah horizontal maupun vertical.
Bahan yang dihancurkan biasanya partikel solid yang lunak. Attrition Mills
memiliki cara kerja yaitu saat bahan yang akan dihancurkan masuk, maka
bahan tersebut akan mengalami gesekan seperti prinsip kerja ampelas
diantara permukaan piring (circular disc). Setelah bahan menjadi halus,
selanjutnya bahan akan melewati ayakan kemudian keluar dari alat dengan
bentuk partikel yang lebih kecil (Rivas dan Yan, 2005).
c. Rotorvane
Rotorvane berfungsi untuk menggulung dan memotong bubuk kasaran
yang berasal dari Rotary Roll Breaker II, III, dan IV menjadi bubuk yang
lebih halus. Cara kerja rotorvane yaitu, Rotorvane digerakkan oleh
elektromotor dengan transmisi sabuk vanbelt yang berfungsi sebagai pemutar
as rotor speed reducer. Pucuk yang dibawa oleh belt conveyor kemudian
menuju ke corong pintu masuk rotorvane, disini pucuk akan digiling menjadi
kecil-kecil dan keluar melalui plat ujung (Brennan dan Grandison, 2012).
d. Unigrator
Unigrator yang akan membuat potongan tebu menjadi serabut. Cara kerja
cane cutter dan unigrator berbeda, pada cane cutter, tebu yang masuk
dipotong-potong menjadi serabut kasar, sedangkan pada unigrator, tebu hasil
cacahan dihantam-hantamkan dengan menggunakan hammer ke dinding
unigrator sehingga serabut tebu yang dihasilkan menjadi lebih halus (Jamal,
2006).
2.2 Aplikasi Mesin Dalam Agroindustri
Proses Pengecilan Ukuran Janggel Jagung Menggunakan Hammer Mill
Sebagai Campuran Pakan Ternak
Penelitian pada jurnal ini dilaksanakan pada bulan Maret 2012. Bahan yang akan
digunakan yaitu janggel jagung, sedangkan untuk peralatan yang digunakan yaitu
Hammer Mill, Tachometer, stopwatch,
kWh meter dan timbangan. Fungsi dari
tachometer yaitu untuk mengukur
kecepatan putaran dari mesin. Sedangkan
untuk stopwatch digunakan untuk
mengukur waktu. Kemudian kWh meter
digunakan untuk mengukurkoncumsi
energi listrik. Untuk menguji mesin
hammer mill dalam pengecilan ukuran
digunakan dua kecepatan putaran yaitu 800
dan 1400 rpm, dan bahan jaggel yang
digunakan masing-masing sebanyak 5 kg
dan 3 kali pengulangan. Saringan yang
digunakan berukuran 1 cm yang dipasang
pada mesin untuk mendapatkan ukuran
yang sama. Ukuran dari partikel yang
dihasilkan dapat diukur dengan cara mengayak bahan yang sudah digiling dengan
ayakan berukuran 3mm dan 7 mm. Hasil ayakan di golongkan menjadi 3 yaitu
halus, sedang dan kasar. Hasil dari masing-masing kemudian ditimbang untuk
keseragaman partikel janggel gilingan berdasarkan persentase berat.
Gambar 1. Hammer Mill
Persentase berat dihitung dengan rumus :
H = MbMs
X 100 %
Keterangan : H = Persentase hasil gilingan
Mb = Bobot hasil gilingan (Kg)
Ma = Bobot total gilingan (Kg)
Selanjutnya untuk menghitung kapasitas kerja dari mesin dihitung dengan
membandingkan antara total bahan yang digiling dengan lama waktu yang
diperlukan. Waktu dihitung dari bahan mulai masuk hingga selesai diproses.
Kapasitas kerja dihitung engan rumus :
Ka = Bkt
Keterangan : Ka = kapasitas kerja alat ( Kg/jam)
Bk = jumlah bahan yang digiling (Kg)
t = lama waktu penggilingan (jam)
Kemudian menghitung energi listrik yang dikonsumsi dengan cara kWh meter
selam penggilingan dengan bahan sebanyak 5 Kg.
Energi Spesifik = konsumsi energi
bahan yangdigiling( joule
kg)
Data hasil penggilingan dapat dilihat pada Gambar 2 dan 3 ukuran
partikel janggel giling terbesar maksimal 1 cm sesuai ukuran saringan yang ada
pada mesin. Cara kerja hammer mill adalah memukul objek yang digiling. Namun
untuk benda yang ringan dan ulet seperti janggel jagung, reduksi ukuran
diperkirakan akan sulit dilakukan dengan cara dipukul. Karena itu pemasangan
saringan di bagian pengeluaran dapat membantu menahan produk, sehingga
reduksi ukuran dapat berlangsung melalui proses gesekan. Hal ini tampak dari
distribusi ukuran hasil janggel giling yang lebih dari 50% berukuran kurang dari 7
mm, baik pada penggilingan dengan 800 rpm maupun 1400 rpm. Dengan proses
pemukulan saja sulit untuk mendapatkan ukuran kecil/halus. Saringan sangat
berperan dalam menentukan ukuran janggel. Oleh karena itu mesin giling tipe
hammer mill yang memiliki gesekan cukup kecil (membutuhkan daya relatif lebih
kecil) tetapi dapat menghasilkan gilingan yang cukup halus. Namun tidak terjadi
pada mesin giling tipe piring/disc mill, yang gesekannya cukup besar sehingga
memerlukan daya yang lebih besar.
Kapasitas kerja mesin merupakan paremeter dalam mengukur kinerja
mesin terutama efisiensi waktu. Waktu sangat berpengaruh terhadap kapasitas
kerja mesin, semakin lama waktu yang digunakan kapasitas kerja mesin semakin
rendah.
Gambar 2. Ditribusi ukuran partikel janggel gilingan (%berat) dengan kecepatan
putaran mesin penggilingan 800 rpm
Gambar diatas menunjukkan waktu yang diperlukan, pencacahan dengan
perlakuan putaran 800 rpm selama 0,33 jam, sedangkan pencacahan dengan
perlakuan putaran 1400 rpm yaitu sebesar 0,38 jam.
Gambar 3. Ditribusi ukuran partikel janggel gilingan (%berat) dengan kecepatan
putaran mesin penggilingan 1400 rpm
Waktu yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk menentukan kapasitas
kerja mesin. Berdasarkan perhitungan, diperoleh kapasitas kerja mesin untuk
perlakuan putaran 800 rpm yaitu 15,16 kg/jam, sedangkan untuk perlakuan
putaran 1400 rpm yaitu 13,16 kg/jam. Kapasitas kerja mesin terbaik diperoleh
pada perlakuan putaran 800 rpm sebesar 15,16 kg/jam.
Pada saat penggilingan terjadi kemacetan, dimana janggel yang
diumpankan terlalu banyak. Proses pengggilingan dihentikan kemudian ruang
penggiling dibuka untuk membersihkan terlebih dahulu. Kemacetan pada ruang
pencacah dikarenakan bahan yang diumpankan terlalu banyak sedangkan ruang
penggilingan tidak mampu menampung bahan yang digiling sehingga terjadi
penumpukan diruang penggilingan. Oleh karena itu bahan yang diumpankan tidak
boleh terlalu banyak.
Konsumsi energi merupakan besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk
menggerakkan pully pada hammer mill (menggunakan gaya listrik). Besarnya
energi untuk menggerakkan pully dapat diukur dengan menggunakan kWh meter.
Semakin besar rpm yang digunakan maka semakin besar energi yang dibutuhkan.
Berdasarkan hasil tersebut, penggunaan energi listrik pada putaran listrik pada
putaran 800 rpm adalah 792,00 J/kg, sedangkan pada putaran 1400 rpm adalah
870,67 J/kg. Hal tersebut dikarenakan perputaran palu gendang cenderung untuk
mencegah aliran bahan masuk ruang penggilingan.
2.3 Contoh Pabrik yang Menggunakan Mesin Pengecilan Ukuran
2.3.1 Grinding
Dalam PT. Japfa Comfeed Indonesia menggunakan proses grinding dimana
alat yang digunakan juga untuk pengecilan ukuran. Grinding sendiri yaitu Proses
Penghancuran atau penghalusan bahan baku hingga menjadi tepung. Grinding
juga merupakan tahapan dimana bahan akan digiling menggunakan alat yang
disebut hammer mill hingga menjadi halus, yang kemudian disimpan ditempat bin
bahan baku menggunakan bucket elevator. Jadi pada aplikasi proses pengecilan
ukuran yaitu
Hammer Mill.
Fungsi : Menghancurkan atau memecah bahan menjadi tepung
Kapasitas Mesin : 10 ton/jam
Prinsip kerja : Prinsip kerja dari alat ini adalah dengan menggerakan palu-palu.
Palu-palu tersebut digerakkan oleh motor listrik mupun motor
diesel gerakan memutar. Rotor dengan kecepatan tinggi akan
memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya sehingga
bahan yang masuk akan terpukul oleh palu dan terjadi proses
tumbukan, dimana bahan akan saling bertumbukan dengan dinding,
sesama bahan maupun dengan palu pemukul tersebut. Proses
tersebut akan berlangsung secara terus-menerus sampai didapatkan
bahan yang lolos dari saringan.
Keuntungan: -Menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran,
-Tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan
beroperasi tanpa bahan,
-Biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah dibandingkan dengan
burr mill (Colly, 2000).
Kerugian : -Tidak dapat menghasilkan gilingan yang seragam,
-Gilingan permulaan atau gilingan kasar dibutuhkan tenaga yang
relatif besar
2.3.2 Screening (Pengayakan)
Pengayakan adalah sebuah cara pengelompokan butiran, yang akan
dipisahkan menjadi satu atau beberapa kelompok. Dengan demikian, dapat
dipisahkan antara partikel lolos ayakan (butir halus) dan yang tertinggal diayakan
(butir kasar). Ukuran butiran tertentu yang masih bisa melintasi ayakan,
dinyatakan sebagai butiran batas (Warren, 1999).
Pada PT. Jamu Air Mancur melakukan proses pengolahan jamu pada
proses penanganan bahan baku. Proses pengayakan ini merupakan proses kedua
setelah penggilingan, dimana produk yang telah keluar dari mesin giling
didiamkan sekitar 3 jam sebelum dilakukan pengayakan. Hal ini dikarenakan
bahan hasil gilingan masih panas dan sedikit menggumpal, sehingga waktu
dilakukan pengayakan tidak tersaring dalam mesin pengayak. Pengayakan
dilkakukan dengan menggunakan mesin ayak yang bekerja secara kontinyu.
Mesin ini mampu mengayak 2 ton bahan dalam sekali proses, dengan tingkat
produktifitas sebesar 99,25%. Derajat kehalusan produk disesuaikan dengan
ukuran ayunan mesin yaitu 120 mesh. Pengertian mesh jumlah lubang tiap inchi
linear, misal 10 mesh (mesh=jumlah lubang dalam 1 inchi, sehingga 10 mesh
berati 10 lubang dalm 1 inchi)(Muchrodji, 2008)
Kapasitas: Pengayak Getar [ Honda/ EM] MPK 115 ( Vibrating Screen) : berat
bahan pengayakan 2 ton atau setara 5-10 m³ / jam,
Dimensi PLT: ( 2000 x1500x1000 ) mm
Prinsip Kerja : Sistem kerja mesin saringan ini adalah sistem getar, artinya
digerakkan atas dasar getaran yang ditimbulkan oleh vibrasi
karena eksentrisitas. Mesin ini tidak dilengkapi dengan dush
collector (hanya mengandalkan kerja saringan). Siapkan bahan
yang akan diayak. Bahan diayak ketika bahan yang masih
menggumpal memakai mesin pengayak dengan saringan/mesh
tertentu. Artinya yang lolos lewat saringan ini adalah besaran
butiran yang kita harapkan, begitu seterusnya sampai semua
butiran lolos saringan.
2.3.3 Rotorvane dan Crushing Tearing Curling
Pada Pabrik Teh Hitam PT. Perkebunan Nusantara XII Kertowono
Lumajang, alat pengecilan ukuran yang digunakan pada adalah pada proses
penggilingan pucuk daun teh. Penggilingan dilakukan sebanyak dua tahap dan
menggunakan mesin yang berbeda. Penggilingan pertama menggunakan
Rotorvane (RV) Φ 15” dan penggilingan kedua menggunakan Crushing Tearing
Curling (CTC).
1. Penggilingan dengan Rotorvane (RV) Φ 15”
Proses penggilingan awal ini bertujuan untuk membantu mengecilkan ukuran.
Prinsip kerja: Didalam RV Φ 15” terdapat unit penghantar yang akan
mendorong pucuk teh menuju baling-baling, kemudian pucuk
akan dihancurkan oleh putaran baling-baling menuju
potongan-potongan teh kasar. Dari RV Φ 15”, pucuk teh
dibawa menuju alat CTC menggunakan conveyor yang
dilengkapi dengan magnet untuk mengambil benda
asing/logam yang mungkin terikut. Pemasukan bahan ke dalam
RV Φ 15” tidak boleh terlalu banyak agar tidak menghambat
dan hasilnya bisa maksimal.
2. Penggilingan dengan CTC
Penggilingan dengan CTC bertujuan membentuk butiran teh sesuai dengan
bentuk dan ukuran tertentu. Mesin yang digunakan yaitu CTC Triplex 30”
yang terdapat 3 pasang rol berurutan.
Prinsip kerja:
a) CTC Triplex 30” I TPI (Teeth Per Inchi) 8
Berfungsi memotong potongan teh kasar RV 15” menjadi potongan
yang lebih kecil. Suhu bubuk teh yang keluar dari rol ini berkisar 26-28 C.
Operasional amperemeter 25 A.
b) CTC Triplex 30” II TPI 10
Berfungsi menggulung hasil potongan teh dari CTC Triplex I.
Suhu bubuk teh yang keluar dari rol ini berkisar 28-30 C, operasional
amperemeter 20 A.
c) CTC Triplex 30” III TPI 10
Berfungsi untuk membentuk partikel teh dari CTC Triplex 30” II
menjadi butiran teh kecil. Suhu bubuk teh yang keluar dari rol ini berkisar
30-32 C, operasional amperemeter 20 A.
Masing-masing mesin CTC 30” Triplex terdiri dari dua rol yang berputar
berlawanan arah dengan kecepatan putar 72 rpm dan 720 rpm. Perbedaan
kecepatan ini bertujuan untuk menciptakan tahapan antara rol satu dengan yang
lain sehingga potongan teh dapat tergilas. Waktu penggilingan total kurang
lebih 5 menit. Rol CTC Triplex 30” I diasah setiap 70 jam pemakaian,
sedangkan CTC Triplex 30” II dan CTC Triplex 30” III diasah tiap 90 jam
pemakaian.
2.3.4 Cane Cutter dan Unigrator
Pada Pabrik Gula (PG) Redjo Agung Baru
Madiun, mesin pengecilan ukuran yang
digunakan pada pabrik gula ini terdapat di
stasiun penggilingan.
1. Cane Cutter
Prinsip kerja: Alat ini memiliki fungsi untuk
memotong tebu dengan pisau yang diputar
berlawanan dengan arah konveyor pembawa
tebu. Pisau ini bekerja merobek dan memotong
tebu dengan prinsip cutting. Tebu dipotong dengan pisau tebu sehingga ukurannya
menjadi lebih kecil. Perlakuan ini bertujuan untuk memudahkan proses
penggilingan atau memudahkan nira keluar dari tebu.
2. Unigrator
Prinsip kerja:
Unigrator adalah alat yang bertujuan untuk memperkecil dan menyeragamkan
ukuran potongan tebu supaya mudah ditangani di mesin giling dan diharapkan
tebu tergiling sempurna sehingga nira yang dihasilkan maksimal. Prinsip alat
ini adalah impact yaitu memukul-mukul bahan dengan blade atau pisau yang
terpasang dan berputar berlawanan arah dengan arah konveyor.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Pengecilan ukuran merupakan penghancuran dan pemotongan mengurangi
ukuran bahan yang didalamnya meliputi pemotongan, pemecahan dan
penggilingan. Pengecilan ukuran dilakukan secara mekanis tanpa terjadi
perubahan sifat-sifat kimianya. Pemecahan bahan menjadi bagian-bagian kecil
adalah operasi dalam industri pangan. Penggunaan proses pengecilan ukuran
paling luas adalah di bidang industri pangan. Salah satu contohnya adalah
pengecilan ukuran jenggol jagung.
Penggunaan alat dalam proses pengecilan ukuran merupakan hal yang
biasa ditemuai dalam industri pangan. Ada beberapa faktor mesin yang digunakan
untuk pengecilan ukuran yaitu dari segi bahan dan kapasitas kerja mesin. Ada
beberapa alat yang dapat digunaka dalam proses pengecilan ukuran bahan pangan
tergantung bahan apa yang akan digunakan.
1.2 Saran
Dalam peralatan dan mesin industri khususnya untuk peralatan industri
pertanian, perlu dilakukan pengecekan berkala untuk menghindari terjadinya
kerusakan. Karena kerusakan yang terjadi pada alat industri yang digunakan dapat
menghambat proses produksi. Sehingga perlu di adakan pengecekan dan erbaikan
secara baik dan berkelanjutan agar proses produksi dapat berjalan lancar.
DAFTAR PUSTAKA
Brennan, J dan Grandison, A. 2012. Food Processing Handbook.New Jersey :
John Wiley & Sons
Colly, Mc. 2000.Unit Operations of Chemical Engineering. Tokyo : McGraw
Hill, Inc
Jamal, M. 2006. Rahasia Tebu. Jakarta: Elex Media Komputindo
Muchrodji.2008. Budidaya Jamur Kuping. Jakarta: Penebar Swadaya
Rivas, O dan Yan, H. 2005. Food Powders: Physical Properties, Processing, and
Functionality. New York: Springer
Swain, A dan Patra, H. 2011. Mechanical Operations. Jakarta: Elex Media
Komputindo
Warren, J.C. 1999. Operasi Teknik Kimia Edisi ke-4. Jakarta: Erlangga