Ukuran partikel perlu dikendalikan sebab berkaitan dengan performans ternak dan efisiensi grinding. Dengan istilah lain bahwa distribusi ukuran partikel yang dihasilkan dari proses grinding harus dimanipulasi untuk mencapai tujuan produksi. Dulu ukuran partikel biasa dikategorikan secara sederhana sebagai halus, sedang dan kasar. Tetapi penggolongan ini mempunyai keterbatasan dalam memastikan ukuran sebenarnya di antara 2 kategori yang berdekatan.
Contents
Penggolongan Ukuran Partikel Hasil Grinding
Pendekatan penggolongan yang lebih tepat dinyatakan menggunakan perhitungan matematis. Untuk menentukan nilai diameter partikel geometric (dgw) dan standar deviasi (sgw). Penjabaran selanjutnya dari dgw dan sgw bisa untuk menghitung jumlah partikel / gram dan luas pemukaan partikel (SA). Data tersebut oleh nutrisionis berguna untuk memperkirakan tingkat kecernaannya maupun oleh produksi untuk mengukur efisiensi grinding.
Mempertimbangkan bahan baku makro penyusun pakan sebagian sudah berbentuk tepung karena merupakan limbah industri pengolahan. Seperti SBM, DDGS, Canola, Poultry Meat Meal, Meat Bone Meal dan lain -lain. Maka kegiatan grinding lebih banyak terfokus pada bahan asal bijian (jagung, sorghum, wheat). Perbedaan hasil pengukuran (analisa) ukuran partikel dapat disebabkan oleh beberapa factor. Antara lain variasi sampel yang disebabkan oleh kesalahan metoda pengambilan sampel dan preparasi sampel. Teknik pengambilan sampel (samping) sebaiknya dilakukan oleh tenaga terlatih untuk memperkecil kesalahan.
Titik sampling sebaiknya sudah ditentukan sejak instalasi perangkat mesin. Biasanya ditandai dengan man hole yang bisa dibuka tutup serta aman. Peralatan sampling tergantung lubang sampel. Jika lubang berbentuk bulat sebaiknya menggunakan skop aluminium bertangkai cukup panjang. Sehingga bisa menempatkan skop di posisi menjorok ke bagian tengah dalam lubang sampel. Selanjutnya preparasi sampel meliputi cara pembagian sampel menggunakan alat divider untuk membagi / memperkecil ukuran sampel secara merata.
Karakter Bahan Baku
Karakter bahan yang digiling juga menentukan distribusi ukuran partikel. Di mana ketika kualitas bahan tersebut berubah maka demikian juga karakter bahan hasil gilingan akan mengalami perubahan. Strain, hybrid jagung yang berbeda, kandungan air, lemak, berat jenis merupakan factor – factor yang bisa mempengaruhi konsistensi dan kualitas hasil gilingan. Misalnya pada jagung keras, umur tua akan menghasilkan partikel lebih kasar. Dibandingkan jagung lunak, umur tua yang lebih banyak menghasilkan tepung di hasil gilingannya.
Kualitas hasil grinding juga ditentukan oleh mesin grinding yang digunakan, yaitu perbedaan hasil antara hammermill dan roller mill. Hasil gilingan roller mill akan lebih seragam dengan lebih sedikit ukuran halus. Selanjutnya hasil gilingan tidak lagi dinyatakan sebagai kategori yang absurd (halus, medium, kasar). Tetapi akan lebih spesifik mengacu pada ukuran partikel micron (misal jagung giling 750 mikron atau 75% lolos mesh 14).
Metoda Prosedur Analisa Ukuran Partikel
Prosedur analisa ukuran partikel mengacu pada 2 metoda. Yaitu (1) metoda 3 saringan (M12, M30 dan M50) yang dikembangkan oleh Kansas State University dan (2) metoda 13 saringan yang disebut juga ASAE Method S319.4. Ke- 13 saringan adalah ukuran Mesh 6, 8, 12, 16, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 140, 200, 270 dan Pan. Metoda pertama lebih ringkas karena hanya menggunakan saringan dalam jumlah yang jauh lebih sedikit. Metoda analisa pada dasarnya adalah menyaring bahan melalui suatu set saringan (3 atau 14 saringan). Lalu menimbang bahan yang tidak lolos di tiap saringan untuk menghitung persentase nya.
Selanjutnya tinggal menghitung ukuran partikel rata – rata (dgw) dan standar deviasi (sgw). Bagian penting dari prosedur ini adalah mengupayakan bahwa partikel halus bisa turun sampai ke saringan terkecil dan akhirnya ditampung di pan. Partikel kecil tidak boleh menyumbat lubang saringan sehingga menghalangi partikel halus turun ke saringan di bawahnya. Jika ini terjadi akan mengacaukan hasil perhitungan persentase, sehingga biasa digunakan alat semacam bola.
Konversi Satuan Mesh ke Milimeter
| US Mesh No | Bukaan (MM) | US Mesh No | Bukaan (MM) |
|---|---|---|---|
| 6 | 3,36 | 50 | 0,297 |
| 8 | 2,28 | 70 | 0,212 |
| 12 | 1,68 | 100 | 0,150 |
| 16 | 1,191 | 140 | 0,103 |
| 20 | 0,841 | 200 | 0,073 |
| 30 | 0,594 | 270 | 0,053 |
| 40 | 0,420 | Pan | |
| Sumber : Mark Heiman, Economics of Grinding for Pelleted Feed, Roskamp, Champion, 2016. | |||
Perhitungan Hasil Grinding
Dalam prosedur Metoda 3 Saringan disusun 3 jenis ukuran saringan yaitu dari atas ke bawah mesh #12 (1,7 mm), #30 (0,6 mm), dan #50 (0,3 mm) yang masing-masing di tiap saringan diperlengkapi dengan alat bola dan karnukel untuk membantu meloloskan partikel halus agar tidak saling berikatan menyumbat pergerakan turun partikel lain. Sieve dan alat bantu ditimbang kosong (tara). Tempatkan pan di susunan paling bawah. Timbang sampel yang sudah dipreparasi sebanyak 50 gr. Goyang susunan saringan secara manual atau menggunakan vibratory selama 90 detik. Timbang setiap saringan (bruto) dan hitung berat bahan nya di tiap saringan dan pan (neto). Rumus yang digunakan adalah
dgw = 18.892*(2*%M12) + 10.87*(2*%M30) + 1.1827*(2*%M50) – 149.978 (Iowa State Univ),
atau versi lain dengan rumus
dgw = (18.832*A)+(10.870*B)+(1.1827*C)+(-149.978 (Baldridge et al, 2001), di mana : A=%M12; B=%M30; C=%M50.
Metoda Susunan Saringan 13 Tingkat
Apabila menggunakan susunan saringan penuh (13 tingkat) maka sampel yang dipreparasi sebanyak 100 gr. Untuk optimal nya proses penyaringan maka menggoyang susunan saringan menggunakan alat vibratory shaker yang dinyalakan selama 10 menit. Setiap saringan dilengkapi dengan alat semacam bola dan karnukel, ditimbang sebagai berat tara. Setelah selesai proses penggoyangan maka timbang masing – masing sebagai berat bruto, lalu dihitung berat neto nya.
Rumus Perhitungan
Beberapa parameter dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :
- Diameter partikel :
Diameter di = (du x do)0.5 di mana :
Di = diameter sieve ke-I ; du = diameter bukaan di sieve ke-i yang partikel bisa lolos ; do = diameter bukaan di sieve ke-i yang partikel tidak lolos
2. Ukuran Partikel :
Rata-rata ukuran partikel dgw = log–1 [∑ (Wi log di)] / ∑ Wi3
Di mana : Wi = berat partikel di sieve ke-I di = diameter sieve ke-i
3. Standar Deviasi :
Std dev: Sgw = log–1 [∑ Wi (log di –log dgw) 2]0.5/ ∑ Wi
4. Jumlah Partikel / gram :
Particles= l / ρβv exp (4.5 ln2 Sgw – 3 ln dgw)
5. Luas permukaan (Surface Area)
SA (cm2/gram) = βs / ρβv exp (0.5 ln2 Sgw – ln dgw)
Dimana : Βs = faktor bentuk untuk menghitung area permukaan partikel, Βv = faktor bentuk untuk menghitung volume partikel
Dalam prakteknya parameter yang banyak dipakai di dalam proses grinding lebih focus pada rataan ukuran partikel (dgw) dan standar deviasinya (sgw) yang menggambarkan variasi ukuran partikel rata – rata. Kebanyakan sampel pakan mempunyai kisaran sgw 2,0 – 2,4, nilai yang ideal adalah sgw = 1.
Dengan mengalikan dan membagi nilai dgw dengan nilai sgw maka akan diperoleh nilai atas dan nilai bawah dari kisaran ukuran partikel. Di mana asumsinya sebanyak 68 % partikel yang dihasilkan akan berada di kisaran atas bawah tersebut. Misal dgw = 754 µm dan sgw = 2,23 maka batas atas = 754 * 2,23 = 1681 µm dan batas bawah = 754 / 2,23 =338 µm. Sebanyak 68 % partikel akan berada pada kisaran 338 – 1681 µm.
Metoda Normal Log Standar Deviasi
Metoda perhitungan lain yang juga umum dilakukan adalah dengan metoda ‘normal log standar deviasi’. Kebanyakan bahan pakan yang digiling dengan roller mil akan mempuyai normal log standar deviasi antara 2 – 2,5 sedangkan jika menggunakan hammermill maka nilai nya berkisar 2,5 – 3,5. Dalam penerapannya bisa dilakukan kalkulasi menggunakan contoh berikut.
Grinding menggunakan hammer mill misal rataan ukuran partikel 841 µm dan normal log standar deviasi 2,449; maka perhitungan logaritma log 841 = 2,925 dan log 2,449 = 0,389. Untuk variasi 1 standar deviasi menjadi 2,925 + 0,389 = 3,314 lalu 10 pangkat 3,314 = 2060 µm di batas atas. Dan dengan cara yang sama 2,925 – 0,389 = 1,906 lalu 10 pangkat 1,906 = 80 µm sebagai batas bawah.
Maka sebagaimana diasumsikan 67 % dari bahan ukuran partikelnya akan berada di antara 80 – 2060 µm. Apabila grinding menggunakan roller mill maka akan dihasilkan nilai yang berbeda dengan cara perhitungan yang sama. Misal rataan ukuran partikel = 840 µm dan normal log std dev = 2,134 maka log 840 = 2,924 dan log 2,134 = 0,329 menjadi 2,924 ±0,329. Batas atas 10 ^ (2,924+0,329) = 1790 µm dan batas bawah 10 ^ (2,924-0,329) = 393 µm. Maka 67 % dari partikel bahan akan berada di kisaran 393 – 1790 µm. Terlihat bahwa hasil grinding dengan roller mill lebih seragam dibandingkan hammer mill.
Pengendalian ukuran partikel adalah dengan mengatur variable dalam mesin grinding. Hammer mill mempunyai bagian – bagian yang akan mempengaruhi ukuran partikel. Di antaranya diameter saringan, kondisi pisau (hammer), yang biasa dikerjakan secara rutin. Diameter saringan 1-2 mm untuk kategori halus, 3-4 mm untuk sedang dan 7-10 mm untuk kasar. Mengatur ukuran partikel pada roller mill di antaranya dengan mengatur jarak antara roller yang berpasangan. Rataan ukuran partikel dan standar deviasinya selanjutnya bisa ditetapkan sebagai acuan.
Daftar Pustaka
Mark Heimann. 2016. Economics of grinding for pelleted feeds. Roskamp Champion. Engormix
