Segregasi merupakan masalah utama dalam industri pengolahan bubuk:

  • Definisi konsep segregasi dalam campuran bubuk
  • Faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi segregasi
  • Mekanisme utama segregasi
  • Metode untuk menghindari segregasi

Para ahli Dinnissen Process Technology siap menjawab semua pertanyaan Anda:

Hubungi Juul Jenneskens 077 467 3555

Definisi segregasi

Segregasi, juga disebut pemisahan, adalah mekanisme yang memisahkan butiran dalam suatu campuran dari komponen lainnya. Ini merupakan masalah utama dalam industri pengolahan bubuk.

Complete segregation (unmixed state)
Complete segregation (unmixed state)
Partial segregation
Partial segregation
Random mixture
Random mixture
Perfect mixture
Perfect mixture

Faktor internal yang mempengaruhi segregasi

Penyebab segregasi dapat sangat bervariasi, tetapi terutama terjadi ketika partikel bubuk dalam suatu campuran memiliki perbedaan mobilitas. Perbedaan mobilitas ini muncul akibat sifat fisik partikel. Ukuran partikel bubuk merupakan faktor utama, tetapi bentuk, kerapatan, dan struktur permukaan partikel bubuk juga mempengaruhi mobilitasnya.

Faktor eksternal yang mempengaruhi segregasi

Selain faktor internal, terdapat beberapa faktor eksternal yang mempengaruhi segregasi, seperti gravitasi, getaran, atau tegangan geser. Faktor-faktor ini terjadi dalam mesin dan proses yang memproduksi, mengolah, dan menyimpan bubuk. Semua pengaruh eksternal ini dapat memicu segregasi, sehingga harus diperhitungkan dalam perancangan instalasi.

Sering kali bukan proses pencampuran yang menyebabkan masalah segregasi terbesar, tetapi langkah-langkah pemrosesan setelah pencampuran. Transportasi pneumatik atau transportasi dengan truk, proses pengosongan dan pengisian batch dari mixer ke penyimpanan atau pemrosesan lebih lanjut adalah contoh langkah-langkah proses yang dapat memicu segregasi. Hal ini dapat menyebabkan campuran bubuk menjadi tidak homogen.

Segregasi dalam campuran bubuk kering dan granular juga dapat terjadi setelah proses produksi di pabrik, seperti selama penyimpanan di gudang yang melibatkan pergerakan transportasi, transportasi ke pelanggan, penanganan dan pemrosesan lebih lanjut oleh pelanggan, atau bahkan selama konsumsi dan/atau penggunaan produk akhir.

Singkatnya, semua kemungkinan ini harus dipertimbangkan dalam pengembangan campuran bubuk kering baru.

Segregasi dapat menjadi alasan utama hilangnya kualitas campuran bubuk yang dihasilkan.

Metode untuk menghindari segregasi

Sejumlah tindakan dapat dilakukan untuk mencegah atau mengurangi segregasi:

  • Mengubah sifat partikel produk,
  • Menyesuaikan struktur proses atau urutan proses,
  • Mendesain ulang instalasi.

Saat mempertimbangkan perubahan sifat partikel produk, pertanyaan pertama adalah apakah sifat tersebut dapat diubah atau apakah sifat tersebut esensial bagi karakteristik produk yang diinginkan. Jika perubahan diperbolehkan, kohesi antara partikel dapat ditingkatkan dengan mengurangi ukuran partikel atau melembapkannya. Selain itu, mengurangi perbedaan antar partikel dapat membantu mengurangi segregasi. Ini dapat dilakukan dengan mengubah resep campuran, mengurangi fraksi dengan ukuran berbeda, atau mengaglomerasi partikel dalam campuran.

Desain proses atau urutan proses juga dapat mencegah segregasi. Dengan mengevaluasi proses secara kritis, mungkin ada peluang untuk melakukan pencampuran pada tahap akhir proses. Selain itu, homogenisasi produk melalui langkah perantara sebelum diproses lebih lanjut dapat membantu. Mengurangi penyimpanan dan transportasi setelah pencampuran juga penting untuk meminimalkan segregasi. Jika memungkinkan, pendekatan berbasis batch lebih disarankan dibandingkan dengan proses berkelanjutan.

Akhirnya, desain instalasi dapat berperan dalam mengurangi segregasi. Ada beberapa titik dalam suatu instalasi di mana risiko segregasi tinggi. Titik-titik kritis meliputi:

  • Area di mana terjadi jatuh bebas produk, seperti saat mengisi bunker,
  • Aerasi atau fumigasi produk, misalnya dalam pendingin,
  • Pergerakan produk selama transportasi, seperti dalam chain conveyor atau transportasi pneumatik. Getaran yang terjadi selama penyimpanan di gudang atau transportasi ke pelanggan akhir juga dapat menyebabkan segregasi.

Desain instalasi yang dirancang dengan baik dapat mencegah masalah segregasi. Dengan melakukan pengujian aliran bubuk sebelum instalasi dioperasikan, desain bunker dapat dioptimalkan untuk menciptakan mass flow, sehingga segregasi dalam penyimpanan dapat dihindari. Selain itu, ruang gerak partikel harus dikurangi dengan menjaga kecepatan pada titik limpasan serendah mungkin. Getaran dalam instalasi juga harus dihindari, karena dapat menyebabkan partikel kecil mengendap di antara komponen yang lebih kasar.

Desain instalasi yang dirancang dengan baik dapat mencegah segregasi.

Tiga mekanisme segregasi

Segregasi dalam campuran bubuk berarti bahwa berbagai jenis partikel bubuk dalam campuran benar-benar terpisah satu sama lain dan dikelompokkan berdasarkan jenisnya. Meskipun terdengar kontradiktif, seperti halnya dalam proses pencampuran, mobilitas partikel bubuk juga diperlukan untuk terjadinya pemisahan.

Partikel bubuk dalam campuran dapat memiliki perbedaan yang signifikan, seperti ukuran, bentuk, dan kerapatan yang sangat bervariasi. Akibatnya, segregasi dalam satu campuran dapat berlangsung dengan cara yang berbeda dibandingkan dengan campuran lainnya.

Dalam praktiknya, segregasi umumnya terjadi berdasarkan satu atau lebih dari tiga mekanisme dasar berikut:

  • Prinsip lintasan bola
  • Elutriasi
  • Perkolasi

Segregasi berdasarkan prinsip lintasan bola terjadi ketika partikel bubuk diberikan kecepatan awal dalam arah horizontal dan kemudian mengalami jatuh bebas. Selama jatuh, kecepatan horizontal partikel akan berkurang, sementara kecepatan vertikal meningkat akibat gravitasi. Bentuk lintasan yang dihasilkan menyerupai parabola terpotong. Karena perbedaan hambatan yang dialami oleh berbagai jenis partikel, serta perbedaan kerapatan, bentuk, dan ukuran partikel, mereka akan berakhir di lokasi yang berbeda pada permukaan dasar. Selain itu, dalam campuran bubuk, banyak partikel yang bergerak secara simultan. Setiap partikel memiliki arah dan massa sendiri, sehingga ketika bertabrakan dengan partikel lain, mereka dapat mempengaruhi pergerakan partikel lainnya.

Segregation - trajectory
Segregation - elutriation
Segregation - percolation

Segregasi melalui elutriasi terjadi ketika cairan atau gas mengalir melalui lapisan partikel dengan ukuran berbeda. Partikel yang lebih kecil terbawa dan dipindahkan oleh aliran tersebut, sementara partikel bubuk yang lebih besar tetap berada di dalam lapisan.

Segregasi melalui perkolasi dapat terjadi jika terdapat perbedaan ukuran yang signifikan antara partikel halus dan komponen kasar dalam campuran bubuk. Ketika campuran bubuk ini terkena getaran, partikel kecil bergerak ke bawah akibat kombinasi getaran dan gaya gravitasi. Di bagian bawah campuran bubuk, partikel kecil menempati ruang di antara komponen yang lebih besar, sehingga hanya bahan kasar yang tertinggal di bagian atas campuran.

Berdasarkan tiga mekanisme dasar segregasi ini, beberapa contoh kasus segregasi yang umum terjadi adalah:

  • Segregasi dalam transportasi pneumatik,
  • Segregasi selama pendinginan atau pengeringan campuran bubuk,
  • Segregasi saat pembuangan bubuk.

Segregasi dalam transportasi pneumatik terjadi karena partikel memperoleh kecepatan awal saat proses dimulai. Perbedaan hambatan yang dialami oleh berbagai jenis partikel, serta perbedaan kerapatan, bentuk, dan ukuran, menyebabkan setiap jenis partikel mengikuti lintasan yang berbeda selama transportasi pneumatik. Oleh karena itu, segregasi dalam transportasi pneumatik terutama dipengaruhi oleh mekanisme elutriasi dan prinsip lintasan bola.

Segregasi selama pendinginan atau pengeringan campuran bubuk terjadi ketika campuran bubuk disimpan dalam lapisan dan udara dingin atau panas dialirkan dari bagian bawah campuran. Partikel kecil dapat terbawa oleh aliran udara dan berpindah ke bagian atas lapisan. Partikel bubuk yang lebih besar cenderung tidak ikut terbawa oleh aliran udara ini dan tetap berada di bagian bawah lapisan. Segregasi ini terjadi berdasarkan prinsip elutriasi.

Segregasi saat pembuangan bubuk ke dalam silo atau bunker menyebabkan terbentuknya gunungan bubuk. Jika digunakan pemukul (beater) pada silo untuk memperlancar pengosongan bubuk, prinsip perkolasi akan membuat partikel kecil bergerak ke bagian bawah silo, sedangkan partikel yang lebih besar akan berada di permukaan gunungan bubuk.

Juul Jenneskens

Nama: Juul Jenneskens
Penasihat

Jangan ragu untuk menghubungi kami jika Anda memiliki pertanyaan mengenai topik ini. Saya dan rekan-rekan saya siap membantu Anda!

Hubungi Juul Jenneskens 077 467 3555 [email protected]

Apakah Anda ingin meminta konsultasi langsung?

Dinnissen Factory
Dinnissen Factory
Dinnissen Instalation
Dinnissen Installation
Dinnissen Mixer