Kualitas pulp pasca‑washer ditentukan di sini: penyisihan shives dan grit memakai dua “kuda kerja” — pressure screen dan centrifugal cleaner (hydrocyclone). Kuncinya ada pada ukuran slot dan laju alir yang pas untuk menekan fiber loss tanpa mengorbankan removal efficiency.
Pulp yang keluar dari brownstock washer masih membawa rombongan tamu tak diundang: shives, serpihan kayu, pasir, bahkan logam. Dua metode utama dipakai untuk “membersihkan jalur”: pressure screen (penyaringan berbasis ukuran) dan centrifugal cleaner/hydrocyclone (pemisahan berbasis densitas). Prinsip dan implikasi operasinya diringkas padat oleh sumber industri seperti China Pulp & Paper, ulasan desain screen dan parameter operasi, riset centrifugal cleaner, dan catatan pabrikan seperti Kadant.
Pressure screen memaksa stok pulp melewati basket berlubang/berslot dengan rotor yang menciptakan denyut “push‑pull” untuk melonggarkan anyaman serat. Centrifugal cleaner menyuntik stok secara tangensial ke ruang konis, membentuk vortex; partikel lebih berat terdorong ke dinding dan dibuang sebagai underflow, serat mengikuti vortex dalam ke arah overflow (accept). Keduanya lazim diurutkan multistage — kasar dulu, lalu halus — dengan penyeimbangan desain/operasi agar efisiensi tinggi dan fiber loss minimal (desain; operasi).
Sebagai catatan istilah: “screen” pada proses pulp ini berbeda dari screen utilitas air limbah pabrik seperti automatic screen. Keduanya sama‑sama pemisahan fisik, tetapi pressure screen di jalur pulp bekerja pada stok berserat dan slot velocity spesifik; utilitas air limbah diklasifikasikan dalam kategori waste-water physical separation.
Parameter kunci dan sumber kontaminan
Brownstock washing meninggalkan kontaminan kasar dan grit yang harus disisihkan untuk melindungi peralatan hilir dan mutu pulp (chinapulppaper.com). Dua alat utama: pressure screen (pemisahan ukuran) dan centrifugal cleaner (hydrocyclone, pemisahan densitas) (ResearchGate; Kadant). Unit‑unit ini jamak di‑staging dari kasar ke halus, dengan parameter desain (geometri basket, profil rotor, orientasi feed) dan operasi (konsistensi/kadar padatan, flow, kecepatan rotor, reject rate) yang harus ditata bersama (desain; operasi).
Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia
Desain dan operasi pressure screen
Pressure screen umumnya berjalan pada konsistensi medium 0,5–2% padatan. Basket berslot/berlubang dipadu rotor foil internal yang menghasilkan fluktuasi tekanan “push‑pull” untuk mengurai serat (parameter operasi dan pulsasi). Desain adalah kompromi: open area yang lebih besar menaikkan kapasitas tetapi bisa menekan efisiensi (trade‑off open area‑efisiensi).
Wedge‑wire/contoured slotted plate dapat menggandakan open area dibanding slot machined, mendongkrak kapasitas tetapi berisiko meloloskan debris lebih halus (open area ≈2×). Peningkatan slot width/hole size menaikkan kapasitas namun menurunkan screening efficiency secara berbanding terbalik (data kapasitas vs efisiensi). Slotted basket unggul mengeliminasi shives/gumpalan serat dibanding drilled‑hole, sementara plate berlubang dapat beroperasi lebih cepat berkat open area lebih tinggi (slotted vs hole).
Desain rotor juga krusial: foil lebih lebar dan tip speed lebih tinggi meningkatkan turbulensi dan kapasitas, namun cenderung menyeret lebih banyak serat ke arah reject (efisiensi turun) (efek foil speed; operating parameters). Praktiknya, screen modern memakai seat berkontur dan slot halus 0,1–0,2 mm untuk menyeimbangkan kapasitas dan pemisahan.
Ukuran slot dan slot velocity
Slot/hole size dan slot velocity harus cocok dengan furnish. Slot lebih kecil menangkap debris lebih halus tetapi bisa memerangkap serat dan menyebabkan plugging. Coarse screen pasca‑washer memakai aperture relatif besar (hingga beberapa milimeter); sekunder/fine screen menggunakan slot ~0,15–0,20 mm untuk “polishing” (fractionation TMP).
Riset menunjukkan rentang optimal slot velocity: 0,5–1,0 m/s pada slotted plate memaksimalkan fractionation/efisiensi; terlalu tinggi mendorong debris/serat lolos, terlalu rendah menyebabkan thickening/plugging dan rotor tak efektif memfluidisasi stok (Olson et al.). Konsistensi feed screen lazim diturunkan ke 0,3–0,8%; aturan praktisnya 0,4–0,5% untuk screening. Di atas ~0,85% reject rate naik tajam; di bawah ~0,35% kapasitas menurun (chinapulppaper.com). Operator men‑tune flow/dilusi, speed rotor, dan reject valve agar slot velocity berada di “sweet spot” (parameter operasi; Olson et al.).
Serat tetap ada yang hilang ke reject. Untuk meredam, desain memakai multistage dan kontrol reject thickening; basket berkontur dan pulsa hisap yang kuat meminimalkan fiber bridging. Ada studi yang menyebut long‑fiber yield lebih sensitif pada contouring screen daripada slot width — bahkan slot width “no effect” terhadap long‑fiber yield pada pengujian tersebut (kontur vs slot width). Sebaliknya, aperture terlalu kecil/rapat dapat membuat serat panjang “staple” dan menurunkan kapasitas (risiko stapling). Pemilihan slot 0,10–0,20 mm untuk fine screening dilakukan berdasar distribusi ukuran kontaminan vs panjang serat—umumnya lewat trial atau pemodelan.
Baca juga:
Desain dan operasi centrifugal cleaner
Centrifugal cleaner (hydrocyclone) umumnya beroperasi pada konsistensi rendah ~0,5–1% dan kecepatan tinggi. Stok sering didilusi (sering memakai filtrat washer akhir) untuk mencapai konsistensi yang efektif untuk aksi siklon (kinerja cleaner; chinapulppaper.com). Dalam forward cleaner, feed tangensial menghasilkan vortex: partikel lebih berat (grit, kaca, logam, bundel serat) bermigrasi keluar dan keluar di underflow; serat mengikuti vortex dalam ke overflow sebagai accept (Kadant; ResearchGate).
Berbeda dengan screen, “cut size” cleaner ditentukan geometri dan flow rate, bukan lubang/slot. Efisiensinya tinggi untuk kontaminan target: Covey (2009) menyatakan sistem multi‑stage konvensional dapat menolak ~92–93% partikel pasir 100 µm pada konsistensi 0,6–0,9% (data efisiensi). Karena serat juga lebih berat dari air, sebagian kecil fines/rambut serat terbawa ke underflow; desain modern memakai reject cone, dinding halus, dan pressurized discharge untuk “menebalkan” reject dan mencuci balik serat (Pulp & Paper Canada).
Target praktiknya: kehilangan serat first‑stage di kisaran low single digits (% berat), sisa dipulihkan di stage berikut. Desain baru menambah vortex‑forming baffles atau stepped cones untuk menekan fiber carry‑out (profil modern). Cleaner bertekanan dengan profil internal khusus menurunkan volume serat dalam reject (thickening factor) dibanding cone lama yang halus, meningkatkan retensi serat terutama pada pulp long‑fiber (kraft) (aplikasi kraft).
Peran komplementer dan setelan tipikal
Pressure screen—terutama fine slot—unggul membuang impuritas berserat dan bundel (shives, knots), serta memfraksinasi panjang serat. Centrifugal cleaner unggul pada kontaminan anorganik/berat (pasir, serpihan kaca, logam) yang bisa lolos slot screen. Praktik lapangan: urutan coarse knotter/screen → fine pressure screen, diselang/diakhiri bank hydrocyclone untuk memoles grit halus.
Data komparatif menegaskan trade‑off: pressure screen akan merejek sekitar 10–30% massa serat di tiap stage (tergantung setelan) untuk mengeliminasi shives (Pulp & Paper Canada); cyclone cleaner bisa menolak >90% grit halus berat (efisiensi grit). Setiap unit punya sweet spot: slot terlalu halus atau tekanan siklon terlalu agresif sedikit menaikkan removal tetapi menambah serat di reject (trade‑off operasi; efek throughput vs efisiensi).
Contoh setelan: first‑stage cleaner diset reject ~20–30% volume pada feed konsistensi ~0,5%, menangkap mayoritas grit; screen berjalan di ~0,8% dengan slot velocity ~0,6 m/s untuk memaksimalkan shive capture sambil menahan kehilangan serat ke beberapa persen. Tujuan total: >90% penyisihan kontaminan kritis (shives, pasir, bark) dengan kehilangan pulp minimal.
Optimasi slot size dan flow rate
Prinsip umum: slot lebih kecil dan flow lebih rendah → removal naik tetapi risiko fiber carry‑to‑reject dan plugging; slot lebih besar dan flow lebih tinggi → kapasitas/yield naik tetapi lebih banyak debris lolos. Pada slotted plate, efisiensi pemisahan memuncak pada slot velocity menengah, yakni 0,5–1,0 m/s; di bawah 0,5 m/s under‑perform, di atas 1,0 m/s turbulensi berlebihan mendorong serat/debris lolos (Olson et al.). Karena itu valve flow dikalibrasi untuk kisaran tersebut sesuai aperture.
Slot width mesti cocok dengan ukuran debris: slot 0,15 mm dapat mengeluarkan splinter kecil/fines namun melewatkan mayoritas serat; 0,10 mm menangkap lebih banyak serat dan kadang plugging. Pabrik biasanya membandingkan, misalnya 0,15 vs 0,10 mm pada variasi speed rotor, lalu mengukur reject freeness dan fiber yield. Menambah slot width atau contour dapat menaikkan open area hingga ≈2× (open area ≈2×) tetapi umumnya “membagi dua” efisiensi screening (debris di accept) (efisiensi turun).
Menaikkan slot velocity menambah throughput dan accept consistency, namun cenderung menurunkan removal efficiency (efek accept rate; efek ΔP). Melipatgandakan slot velocity (aperture tetap) dapat mengurangi clogging tapi memaksa lebih banyak serat/fines lolos; memperlambat flow menebalkan reject (capture naik) namun berisiko build‑up pada plate. Operator menahan flow moderat—orde “puluhan liter per menit per meter persegi”—yang ditune ke slot width masing‑masing.
Secara kuantitatif, kualitas accept (debris ppm) dan fiber loss dilacak sebagai fungsi slot size/flow. Pada skenario serupa, slot sangat halus 0,10 mm “dapat” membuang sekitar 95% shives 200–300 µm, sementara 0,20 mm sekitar ~75%. Dengan panjang serat 30–40 mm, persentase serat yang terjaring slot tetap kecil—kurva empiris menunjukkan fiber loss 2–5% pada fine screening yang ditune baik; tuning buruk dapat menggandakannya. Praktik umum mengelola fiber loss lewat “mass reject rate” dan rasio padatan‑ke‑reject, sebagaimana garis besar pedoman TAPPI yang dirujuk di parameter operasi.
Baca juga:
Kondensat Sterilizer Sawit: Limbah Panas yang Bisa Diubah Jadi CPO dan Penghematan Energi
Monitoring dan jendela operasi
Optimasi dilakukan kontinu. Screen modern diinstrumentasi pressure/flow; deviasi ΔP atau konsistensi accept memicu penyesuaian. Studi menunjukkan plugging berkorelasi kuat dengan rasio panjang serat terhadap aperture; jika rasio ini ≲ ~1,5 operasi normal berlanjut, tetapi jika serat sangat panjang relatif ke slot, plugging terjadi kecuali slot velocity/speed rotor dinaikkan (BioResources). Furnish berubah (softwood vs hardwood), maka slot velocity/rotor perlu disesuaikan. Banyak pabrik melakukan “screen check” berkala (sampel accept/reject, verifikasi freeness dan debris) untuk menyetel slot/flow ke efisiensi‑per‑loss optimal.
Baca juga:
Mengapa Sterilizer Horizontal & Kontrol Otomatis PLC/SCADA Jadi Pilihan Utama di Pabrik Kelapa Sawit
Ringkasan efek dan contoh tuning
Skema yang tertata baik menjalankan screen pada slot dan flow moderat, teruji empiris. Contoh: first‑stage screen di 0,8% konsistensi, 0,6 m/s slot velocity, dan 20% reject memberikan ~15% debris removal dengan ~3% serat di reject. Bank siklon second‑stage di 0,5% konsistensi, 20% reject menangkap >90% grit tersisa dengan <1% tambahan fiber loss. Perubahan slot/contour (misalnya 0,15 → 0,10 mm) hanya dilakukan bila debris accept melebihi spesifikasi, menerima sedikit ekstra fiber loss bila perlu (trade‑off slot; slot velocity optimal).
“Optimum” dilacak data‑driven: fraksi serat hilang ke slurry/refuse dan debris count di accept dipantau pada berbagai konfigurasi. Dalam satu kasus terlapor, tuning meningkatkan removal total ~10% sekaligus menurunkan fiber loss ~2% hanya dengan melebarkan foil pada secondary screen (accept flow naik) dan sedikit menaikkan feed dilution (Pulp & Paper Canada; efek accept rate). Pola yang sama berulang: slot velocity lebih tinggi → throughput naik namun serat di reject bertambah; slot lebih kecil → removal naik namun risiko plugging meningkat (trade‑off throughput; trade‑off slot).
Kesimpulan operasionalnya tegas: pressure screen dan centrifugal cleaner adalah pasangan wajib di brownstock. Pemilihan slot size yang tepat dan penataan flow/rotor dengan cermat memungkinkan >90% debris tak diinginkan keluar dengan fiber loss tinggal beberapa persen—screen dengan slot halus dan feed velocity moderat memaksimalkan “penangkapan”, cleaner dengan percepatan tinggi menyapu impuritas padat. Monitoring accept/reject dan tuning ke “sweet spot” mempertahankan efisiensi tinggi dengan kehilangan serat minimal (parameter operasi; Olson et al.).
Sumber teknis yang digunakan meliputi ringkasan desain/parameter di literatur Pulp & Paper (desain; trade‑off), data efisiensi peer‑reviewed (cleaner ≈92–93%; slot velocity 0,5–1,0 m/s) dan panduan operasional industri (parameter kunci; praktik konsistensi).
