Pembahasan Grinding and Sizing

Percobaan yang dilakukan kali ini yaitu grinding dan sizing, tujuan dari percobaan ini yaitu untuk menentukan ukuran (diameter) partikel padat umpan (feed) dan produk hasil grinding dengan menggunakan analisis ayakan dan untuk menghitung energi kominusi yang dibutuhkan dengan mereduksi ukuran diameter umpan Dp_awal menjadi Dp_akhir. Grinding merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk memperkecil ukuran, istilah lain dari grinding yaitu pemecahan dan penghalusan atau panghancuran (size reduction).  

Proses grinding merupakan suatu proses penghancuran yang meliputi semua metode yang

digunakan untuk mengolah zat padat menjadi ukuran yang lebih kecil, dengan proses grinding ukuran material bahan dapat diperkecil sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Material bahan yang telah melalui proses grinding maka disempurnakan dengan proses sizing, proses sizing merupakan suatu unit operasi yang berfungsi untuk mendapatkan padatan-padatan yang ukurannya homogen  atau seragam, screening merupakan istilah yang digunakan      dalam teknik kimia untuk proses sizing. Proses sizing juga dikenal dengan istilah pengayakan, proses ini digunakan terutama untuk pemisahan campuaran padat-padat. Sistem pemisahan dengan proses sizing  ini berdasarkan atas perbedaan ukuran. Ukuran besar lubang ayak (atau lubang kasa) dari medium ayak dipilih sedemikian rupa sehingga bagian yang kasar tertinggal di atas ayakan dan bagian-bagian yang lebih halus jatuh melalui lubang. Ukuran yang lolos melalui saringan biasanya disebut sebagai undersize  dan partikel yang tertahan atau tertinggal di atas ayakan disebut oversize.

Prinsip yang mendasari percobaan grinding dan sizing ini yaitu berdasarkan tumbukan, atrisi (kikisan) dan gabungan dengan kompresi (tekanan), berdasarkan deret ayak standar Tyler (Tyler standard screen series) dan berdasarkan perbedaan ukuran partikel-partikel dari butiran beras.Pada percobaan grinding dan sizing ini umpan yang digunakan yaitu beras. Langkah pertama yang dilakukan yaitu beras ditimbang dengan menggunakan neraca teknis, kemudian di ambil 20 butir beras, pengambialan 20 butir sampel beras dikarenakan sampel tersebut mewakili dari beras keseluruhan untuk ditentukan Dp_awalnya. Setelah itu ditentukan diameter beras dengan menggunakan jangka sorong, pengukuran  diameter beras di ukur secara memanjang, hal ini dikarenakan pada saat proses grinding berlangsung beras akan terpotong secara  vertikal dari panjang beras. Penentuan Dp_awal yaitu dengan merata-ratakan diameter 20 butir sampel beras, karena Dp_awal  diperkirakan mendekati dari ukuran beras keseluruhan. Penentuan Dp_awal ini bertujuan untuk menentukan energi yang dibutuhkan oleh mesin grinding. Setelah ditentukan diameter sampel beras, beras dimasukkan pada mesin grinding secara perlahan-lahan atau tahap demi tahap. Pada mesin grinding terjadi gaya sentrifugal, gaya sentrifugal merupakan suatu gaya yang menjauhi pusat putaran karena adanya putaran yang yang sangat cepat. Dengan adanya gaya sentrifugal beras akan mengalami pukulan dan tekanan sehingga beras pecah menjadi fragmen yang lebih kecil sehingga terbentuk tepung beras.

Hasil dari mesin grinding ditampung dengan menggunakan karung yang berbahan kain yang dipasang pada bagian bawah mesin grinding. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses grinding yaitu pemecah atau penggiling yang ideal yaitu mempunyai kapasitas besar, memerlukan masukan daya yang kecil persatuan hasil produk, menghasilkan hasil dengan satu ukuran tertentu atau dengan distribusi ukuran tertentu dengan yang dikehendaki, hasilnya dapat dikeluarkan secepat mungkin setelah partikel mencapai ukuran yang dikehendaki, dalam pemecah dan penghalusan bahan-bahan mempunyai titik beku rendah dan memiliki kepekaan terhadap kalor. Dalam operasi penghancuran terdapat istilah kominusi, kominusi yaitu proses mereduksi ukuran butir atau proses meliberasi bijih. Yang dimaksud dengan proses meliberasi bijih adalah proses melepaskan bijih tersebut dari ikatannya yang merupakan gangue mineral dengan menggunakan alat crusher atau grinding mill.

Tepung beras hasil proses grinding ditimbang kembali dengan menggunakan neraca teknis, kemudian tepung beras dibagi menjadi tiga bagian dengan massa yang sama. Kemudian dilakukan proses lebih lanjut yaitu proses sizing, proses sizing yaitu proses penyamarataan ukuran dalam ayakan sesuai dengan ukuran yang dikehendaki sehingga ukuran partikel menjadi homogen. Ayakan yang digunakan mempunyai dua ukuran yaitu ukuran panjang dan mesh number (jumlah lubang dalam 1 inchi). Seperangkat ayak standar disusun secara deret dalam suatu tumpukan, ayakan dengan anyaman paling rapat (halus) ditempatkan paling bawah dan ayakan  dengan anyaman paling besar paling besar (kasar) ditempatkan di paling atas. Pada percobaan kali ini menggunakan empat ayakan yang tersusun dari yang paling besar sampai paling rapat dengan ukuran ayakan sebagai berikut: D1 = 20 mesh (0,850 mm); D2 = 60 mesh (0,25 mm); D3 = 80 mesh (0,18mm) dan D4 = 100 mesh (0,15 mm). Semakin besar ukuran diameter ayakan dalam mesh maka akan dihasilkan produk yang semakin halus, semakin banyak susunan ayakan yang diguanakn dalam proses sizing maka akan didapatkan ukuran partikel yang lebih kecil. Kemudian  tepung beras dimasukkan ke dalam ayakan yang paling atas, lalu tumpukan ayakan tersebut diguncang secara mekanis selama beberapa menit dengan variasi waktu 5 menit, 10 menit dan 15 menit. Setelah dilakukan proses sizing, tepung beras yang tertahan pada setiap ayakan dan penampung ditimbang kembali dengan menggunakan neraca teknis. Kemudian ditentukan Dp_akhir dari 80% fraksi lolos. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses sizing diantaranya yaitu: interfensi oleh hamparan terhadap gesekan masing-masing partikel, kohesi antara partikel satu sama lain, adhesi terhadap permukaan ayakan dan arah tumbukan partikel pada permukaan ayakan.

Adapun fakto-faktorr yang berpengaruh  terhadap efisiensi pengayakan yaitu:
a)        Bentuk material bahan
      Material bahan padat biasanya lebih mudah lolos jika dibandingkan dengan padatan yang berbentuk bola, jarum, atau sisik yang relatif lebih sukar untuk lolos karena akan menyumbat ayakan.b)        Pemilihan intensitas gerakan dan waktu tinggal bahan di atas ayakan harus selektif agar setiap butiran dari padatan paling sedikit satu kali berada pada  sebuah lubang ayakan. Gerakan pengayakan yang terlalau kuat dapat menyebabkan pengecilan ukuran akibat pengikisan, terutama pada bahan yang lunak. Selain itu efisiensi pengayakan akan turun jika bahan yang diayak berbentuk lapisan tebal atau bergerak terlalau cepat.c)        Kelembaban material, penggumpalan yang terjadi pada proses pengayakan diakibatkan adanya material yang lembab sehingga menempel pada lubang ayakan dan menutup lubang tersebut yang secara otomatis akan mengganggu proses pengayakan.d)       Ukuran mesh, probabilitas lolosnya suatu partikel  melalui  ayak bergantung  pada fraksi permukaan  yang berupa bubukan, pada rasio  diameter partikel  terhadap lebar  lubang ayak dan  pada jumlah kontak  antara partekel dengan  permukaan ayak.e)        Gerakan dan waktu tinggal bahan (efektivitas ayak).Waktu ayakan tidak berpengaruh terhadap energi atau daya yang dibutuhkan oleh mesin penggrinding, akan tetapi energi atau daya yang dibutuhakn oleh mesin penggrinding dipengaruhi oleh besarnya ukuran matertial bahan. Semakin banyak ayakan yang digunakan maka akan didapatkan produk dengan ukuran partikel yang lebih halus.