Paper Pemecahan dan Penghaluasan

  

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


PRINSIP KOMINUSI
Kriteria kominusi
Pemecahan atau penggilingan harus mempunyai:
    Mempunyai kapasitas yang besar
    Kebutuhan energi yang kecil per unit produk
    Menghasilkan ukuran tertentu sesuai dengan yang diinginkan.

Karakteristik hasil-hasil kominusi
    Produk yang dihasilkan selalu dalam bentuk campuran partikel-partikel. Rasio diameter partikel terkecil dan terbesar dari hasil kominusi berkisar antara 104. Oleh karena besarnya variasi dalam ukuran masing-masing partikel hubungan yamg mungkin memadai untuk partikel berukuran seragam harus dimodifikasi bila kita terapkan untuk dampuran seperti itu.
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 :
    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
    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.
    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.

Kebutuhan energi
    Selama comminution berlangsung partikel-partikel dalam umpan  mengalami distorsi dan kemudian regangan. Kerja yang diperlukan untuk merenggang partikel disimpan sementara dalam partikel.
    Oleh karena itu satuan luas zat padat mempunyai sejumlah energi tertentu, pembentukan permukaan baru memerlukan energi yang didapat dari pembebasan energi tegangan pada waktu partikel itu pecah. Sesuai dengan kekuatan energi semua energi tegangan yang lebih besar dari energi permukaan  yang baru terbentuk harus muncul sebagai kalor.

Efisiensi pemecahan
    Rasio energi permukaan yang baru terbentuk terhadap energi yang diserap oleh zat padat itu disebut efisiensi pemecahan.
Energi yang diserap per satuan massa adalah:
 W_n  = (e_s (A_wb- A_wa))/η_c
Energi permukaan yang terbentuk pada waktu pemecahan itu kecil saja di bandingkan dengan total energi mekanik yang tersimpan  di dalam bahan itu pada waktu rengkahnya dan kebanyakan dari energi mekanik itu menjadi kalor.

Peralatan pemecahan dan penghalus
Metoda-metoda pengecilan ukuran berbeda-beda dikelompokkan berdasarkan ukuran partikel yang dihasilkan, diantaranya Penyincangan, pemotongan, pengirisan, dan pemotongan kubus.
    Mesin pemecah
    Jaw crusher
    Gyratory crusher
    Crushing rolls
    Mesin giling
    Hummer mill, impactor
    Rolling compression mill
    Attrition mill
    Tumbling mill
    Mesin giling ultrahalus
    Mesin potong

Secara umum, terdapat lima peralatan yang digunakan untuk bahan berserat, yaitu:
    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.
    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.
    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.
    Peralatan pengekstrak
Peralatan ini digunakan untuk mengekstrak buah dan sayur serta melumatkan daging, buah, dan sayur. Cara kerjanya nerupakan kombinasi antara gaya kompresi dan gaya geser.

Pengecilan Ukuran Zat padat
Terdapat tiga tipe gaya yang biasa diterapkan untuk mengecilkan ukuran bahan hasil pertanian, yaitu :
    Gaya tekan
    Gaya tumbuk
    Gaya geser
Ketika semua gaya bekerja pada sebuah bahan, maka akan menghasilkan regangan internal yang menyebabkan perubahan bentuk jaringan di dalam 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 energi yang 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.
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.  Setelah diketahui nilai modulus kehalusannya maka diameter bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus :
D = 0,0041 (2)FM


Pengecilan Ukuran Bahan
    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.
     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.
     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.
     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.

Pengaruh Pengecilan Ukuran pada Bahan
Pengecilan ukuran merupakan proses lanjutan yang memungkinkan untuk mengendalikan sifat-sifat bahan 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.