TUGAS BESAR

SATUAN OPERASI DAN PROSES

Dosen Pengampu : Arie Febrianto Mulyadi STP, MP.

Disusun Oleh :

Desi Tristia Ningsih                            (125100301111038)

Bella Khanza Aditya                          (125100301111056)

Uthari Noormalasari                            (125100301111072)

Mochamad Radison Putra                  (125100302111003)

Agil Surya Putra                                 (125100305111001)

Abinanto Dewabrata                           (125100307111074)

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2014

RESUME JURNAL MENGENAI PROSES PENGECILAN UKURAN (SIZE REDUCTION)

KARAKTERISTIK FISIK BUBUK KOPI ARABIKA HASIL PENGGILINGAN MEKANIS DENGAN PENAMBAHAN JAGUNG DAN BERAS KETAN

(Physical Characteristics Of Arabica Coffee Powder With Addition Of Corn And Sticky Rice Milled Through Mechanical Process)

Oleh: Hendri Syah, Yusmanizar, dan Oki Maulana.

Kopi merupakan salah satu bahan penyegar  yang disajikan dalam bentuk minuman dan banyak digemari oleh masyarakat karena memiliki cita rasa yang khas. Saat ini, kopi masih menjadi komoditi  perkebunan yang potensial dan andalan sebagai komoditi penambah devisa negara.Pada umumnya, kopi dikonsumsi oleh masyarakat dalam bentuk bubuk yang diseduh menggunakan air panas. Pembuatan kopi bubuk banyak dilakukan oleh masyarakat baik di industri kecil maupun besar yang dilakukan secara manual maupun mekanis.

 Ada salah satu proses yang banyak diaplikasi oleh masyarakat dalam membuat kopi bubuk adalah pencampuran biji kopi dengan bahan tambahan seperti beras ketan, pinang, dan jagung. Salah satu alasan yang digunakan adalah untuk menambah bobot kopi bubuk yang dihasilkan.proses pencampuran kopi dengan beras dan jagung sebesar 15-20%, campuran ini disangrai dan digiling secara bersamaan. Proses pencampuran ini dilakukan untuk menambahkan cita rasa dari bubuk kopi yang rasannya lebih enak dan nikmat.

Tahapan hilir pengolahan kopi bubuk adalah pengecilan ukuran, dimana proses ini mengubah sifat fisik dari kopi karena mendapatkan gaya-gaya mekanis seperti gaya tekan, gaya tumbuk, dan gaya geser, sehingga bentuk serta ukurannya berubah. Pengecilan ukuran untuk skala industri biasanya menggunakan penggiling mekanis dengan tujuan meningkatkan produktivitas dan efisiensi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik fisik bubuk kopi arabika dengan bahan tambahan jagung dan beras yang digiling secara mekanis.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin penggiling tipe hammer mill, tipe disc mill, vibrator shaker (mesin pengayakan), ayakan Tyler, timbangan digital, oven, termometer, gelas ukur, jangka sorong, panci/cawan, corong, penyangga corong, sendok, dan peralatan pembantu lainnya. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji kopi arabika  serta jagung, dan beras ketan sebagai bahan tambahan.

Penelitian ini dimulai dari kegiatan penyangraian dilakukan, selanjutnya kopi hasil sangrai ditimbang sebanyak 1200 gram  sebagai  berat  awal  kopi.  Kemudian  kopi  sangrai dicampur dengan jagung sangrai dan beras ketan yang telah  disanggrai  secara  terpisah  masing-masing  120 gram. Kemudian campuran kopi dengan masing-masing bahan  tambahan  digiling  menggunakan  penggiling mekanis  yaitu  hammer  mill  dan  disc  mill.

Pada mesin penggiling hammer mill didapatkan rendemen % pada jagung sebesar 96.51; pada beras ketan sebesar 98.33; sedangkan pada tanpa campuran sebesar 96.66 dan diperoleh nilai rata-rata sebesar 97.17 %. Pada mesin penggiling disc mill diperoleh rendemen % pada jagung sebesar 96.96; pada beras ketan sebesar 98.66; sedangkan pada tanpa campuran sebesar 97.19 dan didapatkan nilai rata-rata sebesar 97.60. Rendemen  rata-rata  penggilingan  kopi menggunakan  mesin  disc  mill  memiliki  rendemen  ratarata  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  mesin hammer mill. Berdasarkan  bahan tambahannya, kopi yang ditambah dengan beras ketan memiliki  rendemen  yang  tertinggi  dari  kopi  yang ditambah  dengan  jagung  maupun  tanpa  bahan tambahan  baik  yang  digiling  dengan  hammer  mill maupun dengan disc mill. Berdasarkan  bahan  tambahan  yang digunakan  pada  penggilingan  kopi,  kopi  yang  digiling dengan bahan tambahan beras ketan memiliki kadar air tertinggi  dibandingkan  dengan  menggunakan  bahan tambahan jagung maupun tanpa bahan tambahan.

Selain rendemen diguanakan metode lain yaitu densitas curah. Densitas  curah  adalah  massa  partikel  yang menempati  suatu  unit  volume  tertentu  yang  diukur dihitung  dengan  membagi  berat  bubuk  dengan volume bubuk di dalam wadah yang telah diketahui volumenya. Densitas  curah  rata-rata diambil  dari bubuk  hasil  penggilingan  dengan  ukuran  partikel  kasar dan  sedang  yaitu  26,  50,  dan  60  Mesh,  sedangkan ukuran  yang  halus  tidak  dapat  diukur  karena persentasenya  yang  kecil. Padahasil percobaan menunjukkan bahwa  hasil  penggilingan  dengan  menggunakan  disc mill  lebih  tinggi  nilai  densitas  curahnya  dibandingkan dengan  hasil  penggilingan  hammer  mill,  hal  ini dikarenakan  hasil  penggilingan  disc  mill  lebih  halus, sehingga  mampu  menempati  volume  wadah  dengan kuantitas  (jumlah)  yang  lebih  besar  sehingga  densitas curah  rata-ratanya  lebih  tinggi.

Dalam  perancangan  hopper  pada  mesin pengolahan  atau  lubang  pengeluaran  pada  silo diperlukan  suatu  parameter  yaitu  angle  of  repose  atau sudut  curah.  Nilai  ini  mempengaruhi  proses pengosongan  bahan  pada  hopper  atau  silo.  Pada percobaan terlihat  bahwa  nilai  angle  of  repose  dari bubuk  kopi  dengan  bahan  campuran  dan  bubuk  kopi saja yang nilainya bervariasi. Bubuk kopi dengan bahan campuran jagung dan beras ketan memiliki nilai 36.18° - 38.64°.

Distribusi ukuran partikel bubuk kopi pada setiap percobaan memiliki profil yang sama. Ukuran  partikel  yang  paling  dominan terdapat  pada  ayakan  26  Mesh.  Persentase  partikel yang tertahan pada ayakan 26 Mesh hasil penggilingan menggunakan  hammer  mill  lebih  tinggi  dibandingkan dengan hammer mill. Distribusi ukuran partikel ini dapat bergeser  ke  ukuran  yang  lebih  besar  apabila penggilingan  dilakukan  terus  menerus,  tetapi  masalah yang akan ditimbulkan adalah energi penggilingan yang dikeluarkan  akan  lebih  banyak,  waktu  yang  lama,  dan bubuk  yang  dihasilkan  sangat  halus  dan  bersifat  lebih higroskopis (mudah menyerap uap air di udara).

Pada penelitian ini juga menggunakan indeks keseragaman ,dimana Indeks keseragaman  dipakai  untuk  menentukan sebaran partikel berdasarkan kriteria halus, sedang, dan kasar.  Rasio  bubuk  kopi  setelah  penggilingan  yaitu kasar:  sedang:  halus,  ditampilkan  dalam  bentuk kuantitatif. Persentase  keseragaman  bubuk  kopi  serta derajat  kehalusan  dapat  dilihat  yaitu persentase  kehalusan  rata-rata  bubuk  dengan  fraksi kasar  tertinggi  diperoleh  dari  penggilingan  kopi  yang dicampur  dengan  beras  ketan  yaitu  sebesar  59.4% . Indeks keseragaman yang memiliki nilai pada fraksi halusnya hanya terdapat pada bubuk kopi tanpa bahan campuran yang digiling dengan disc mill adalah kasar : sedang  :  halus  (5  :  4  :  1).  Sedangkan  percobaan  lain indeks  keseragamannya  tidak  memiliki  fraksi  halus hanya fraksi kasar dan sedang.

Derajat kehalusan tertinggi diperoleh dari bubuk kopi tanpa  bahan  campuran  yang  digiling  dengan menggunakan  hammer mill  sebesar 4.37 sedangkan yang  paling  rendah  diperoleh  dari  bubuk  kopi  tanpa bahan campuran yang digiling dengan menggunakan hammer  mill  yaitu  sebesar  4.22  dan  juga  memiliki dimensi  rata-rata  partikelnya  paling  rendah  sebesar 1.94 mm.

DAFTAR PUSTAKA

Syah, H. 2013. Karakteristik Fisik Bubuk Kopi Arabika Hasil Penggilingan Mekanis Dengan Penambahan Jagung Dan Beras Ketan. Jurnal Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia. Vol. 5, No.1.

HASIL GAMBAR, KETERANGAN, DAN CARA KERJA, SERTA CONTOH PABRIK PENGGUNA MESIN PADA PROSES PENGECILAN UKURAN (SIZE REDUCTION)

1.    Hammer Mill

            Hammer mill merupakan aplikasi dari gaya pukul (impact force). Prinsip kerja hammer mill adalah rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya. Bahan masuk akan terpukul oleh palu yang berputar dan bertumbukan dengan dinding, palu atau sesama bahan. Akibatnya akan terjadi pemecahan bahan. Proses ini berlangsung terus hingga didapatkan bahan yang dapat lolos dari saringan di bagian bawah alat. Jadi selain gaya pukul dapat juga terjadi sedikit gaya sobek. Penggiling palu (Hammer Mill) merupakan penggiling yang serbaguna, dapat digunakan untuk bahan kristal padat, bahan berserat dan bahan yang agak lengket. Pada skala industri penggiling ini digunakan untuk lada dan bumbu lain, susu kering, gula dan lain-lain (Wiratakusumah, 1992).

Berikut adalah gambar dari mesin Hammer Mill beserta keterangannya:

            Pada umumnya cara kerja mesin jenis ini adalah sama, bahan baku yang masuk bukan digiling atau di gerus melainkan di pukul dengan kecepatan tinggi didalam rumah hammer. Alatnya terdiri dari sejumlah pemukul yang terletak pada poros dan plate pemecah. Jika feed (bahan) masuk melalui atas, maka material tersebut akan di pecah oleh palu-palu yang berputar dengan kecepatan tinggi, dan di tekan terhadap plate pemecah sehingga bahan tersebut hancur menjadi kecil-kecil sedangkan bagian bawah sudah di sediakan ayakan untuk menyaring produk yang sudah hancur. Pemukul palu merupakan penggiling yang serbaguna, dapat digunakan untuk bahan kristal padat, bahan berserat dan bahan yang agak lengket. Mesin ini mempunyai kapasitas sekitar 10 ton/jam (Edahwati, 2009).

Bagian utama dari hammer mill adalah corong pemasukan, pemukul, corong pengeluaran, motor penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan (Edahwati, 2009) :

·         Corong pemasukan

Corong pemasukan terbuat dari plat esher 1.5 mm, bagian atas dari corong pemasukan berbentuk bujur sangkar dengan ukuran 350 mm x 350 mm dan bagian bawahnya menyempit sampai 90 mm x 50 mm dengan kemiringan dinding corong 40^o.

·         Pemukul

Pemukul terbuat dari stainless steel. Pada bagian ini terdapat lima pasang pemukul yang juga terbuat dari bahan stainless steel. Ukuran pemukul adalah antara 100 mm x 25 mm x 5 mm dan pada kedua sisi pemukul dibuat tajam, hal ini bertujuan agar sisi pemukul yang satu dapat menggantikan sisi pemukul yang sudah tumpul dengan cara membalik posisi. Pemukul dipasang dengan posisi horizontal dengan jumlah lima pasang yang disatukan oleh empat buah poros yang terbuat dari stainless steel dengan berdiameter 10 mm dipasang vertikal.

·         Saringan/Ayakan/Screen

Saringan yang digunakan pada hammer mill terbuat dari plat baja. Pada hammer mill saringan memegang peranan penting dalam menentukan besar ukuran butir biji-bijian, saringan dapat diganti-ganti tergantung dari besar ukuran butir hasil gilingan yang dikehendaki. Tujuan utama screening adalah “scalping” yaitu untuk memindahkan oversize atau undersize material dalam unit crusher, atau untuk mendapatkan ukuran bahan sesuai kebutuhan. Pada Hammer Mill, screen biasa diganti karena terdapat engsel sehingga mudah dicopot dan dikombinasikan. Selain untuk mengganti screen, engsel juga dipergunakan untuk membuka bagian dalam Hammer Mill sehingga memudahkan untuk dibersihkan.

·         Corong pengeluaran

Corong pengeluaran terbuat dari plat esher 1.5 mm yang berbentuk kerucut terpancung pada posisi terbalik. Diameter corong adalah 550 mm dan diameter bawahnya adalah 120 mm.

·         Motor penggerak

Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik dengan daya dan kecepatan putaran berturut-turut 1 hp dan 148 rpm. Motor tersebut dipasang pada dudukan yang terbuat dari baja plat 8 mm yang berukuran 250 mm x 147 mm yang dipasang dengan sebuah engsel. Fungsi engsel adalah jarak antara poros terhadap motor dengan poros utama dapat diatur untuk memperoleh tegangan sabuk yang diinginkan.

Beberapa keuntungan dalam menggunakan alat penepung tipe palu antara lain (Edahwati, 2009) :

1)   Bentuk konstruksinya yang sederhana dan mudah dalam penggunaan,

2)   Dapat digunakan untuk menghasilkan hasil giling dengan bermacam–macam ukuran,

3)   Tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam ruang penepung,

4)   biaya operasi dan pemeliharaan yang lebih murah bila dibandingkan dengan penepung bergerigi.

Beberapa kerugian dalam menggunakan penggiling palu adalah (Edahwati, 2009) :

1)   kurang mampu untuk menghasilkan ukuran yang seragam,

2)   kebutuhan tenaga yang lebih tinggi, dan

3)   biaya investasi awal yang lebih tinggi dibandingkan penggilingan bergerigi.

Contoh pabrik pengguna mesin Hammer Mill:

1.    PT. Japfa Comfeed Indonesia menggunakan proses grinding dimana alat yang digunakan juga untuk pengecilan ukuran. Grinding sendiri yaitu Proses Penghancuran atau penghalusan bahan baku hingga menjadi tepung. Grinding juga merupakan tahapan dimana bahan akan digiling menggunakan alat yang disebut hammer mill hingga menjadi halus, yang kemudian disimpan ditempat bin bahan baku menggunakan bucket elevator.

2.    CV.  Lampineng  Kopi  Banda  Aceh menggunakan mesin penggiling mekanis yaitu hammer mill untuk penggilingan kopi sangrai yang ditambahkan dengan beras ketan dan jagung.  Penggilingan  mekanis  dengan  menggunakan penggiling  disc  mill  menghasilkan  bubuk  kopi  yang memiliki  fraksi  halus  yang  lebih  banyak  jika dibandingkan  dengan  penggilingan  menggunakan hammer mill (Syah, 2013).

3.    PT. JAPFA COMFEED INDONESIA Tbk. SIDOARJO merupakan perusahaan yang bergerak dibidang makanan hasil olahan pertanian. Perusahaan tersebut menggunakan mesin hammer mill untuk mereduksi biji kedelai sebagai unit produksi pakan burung dan untuk mereduksi biji jagung sebagai unit produksi pakan ternak.

4.    PT. BOGASARI FLOUR MILLS JAKARTA merupakan perusahaan yang bergerak dibidang penghasil tepung terigu. Perusahaan tersebut menggunakan mesin hammer mill untuk menggiling pada saat proses penepungan.

5.    PT. ALU AKSARA PRATAMA MOJOKERTO merupakan perusahaan yang bergerak dibidang tepung beras dengan merk terkenal yakni Rose Brand. Perusahaan tersebut menggunakan mesin hammer mill untuk penghancuran pada proses penepungan.

2. Disk Mill

            Disk mill merupakan jenis alat pengecil bahan yang dapat menghasilkan produk dalam ukuran sedang maupun halus, seperti kedelai, jagung kentang dan lainnya. Alat ini digunakan untuk mengupas kulit ari, pembelah dan penghancur biji kedelai dalm keadaan kering maupun basah.

            Disk mill merupakan alat yang memiliki konstruksi dan prinsip kerja yang sama seperti dengan stone mill. Keduanya sama-sama memiliki dua piringan yang dipasangkan pada sebuah shaft. Terdapat dua macam disk mill yaitu (1) disk mill yang bergerak pada satu roda dan roda lainnya stasioner dan (2) disk mill dimana kedua rodanya bergerak. Pada keadaan pertama, satu piringan terpasang permanen (stasioner) pada badan mesin. Sedangkan pada keadaan kedua, piringan berputar bersamaan dalam arah putaran yang berlawanan satu dengan lainnya. Bahan yang akan diproses dimasukkan melalui bagian atas alat (corong pemasukan) yang mempunyai penampung bahan. Selama proses, bahan akan mengalami gesekan diantara kedua piringan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil dan halus (AEL, 1976).

Berikut adalah gambar dari mesin Disk Mill beserta keterangannya:

                                                                                                  

Bagian-bagian dari disc mill adalah sebagai berikut :

·         Corong pemasukan

            Corong ini berfungsi untuk memasukkan biji yang akan dikupas kulit arinya dan dihancurkan. Bagian ini dilengkapi dengan katup pemasukkan untuk mengatur jumlah biji yang akan dikupas oleh cakram sehingga pengupasan akan berjalan lancar.

·         Penyemprot air

Penyemprot air berfungsi untuk membantu kelancaran turun dan keluarnya biji ke ruang pengupasan. Air akan mendorong biji agar jatuh ke ruang pengupasan. Pada praktikum ini tidak dilakukan penyemprotan air.

·         Ruang pengupasan dan penghancuran

            Ruang pengupasan berfungsi sebagai tempat mengupas dan menghancurkan sekaligus sebagai rangka dudukan bagi landasan gesek. Ruangan ini diberi penutup dan dibuat agak rapat agar kedelai tidak lolos keluar sebelum mengalami pengupasan dan penghancuran.

·         Dinding penutup dan cakram

       Dinding penutup dan cakram berfungsi sebagai pengupas dan penghancur biji karena adanaya gerak putar dari cakram terhadap diniding penutup yang diam. Biji yang terkupas dan hancur itu merupakan akibat dari efek atrisi dan kompresi dari cakram.

·         Poros penggerak

            Poros penggerak berfungsi untuk memutar silinder pengupas yang digerakkan oleh motor listrik dengan menggunakan puli dan belt sebagai penyalur daya. Pada poros penggerak terdapat pengunci untuk mengatur jarak antar cakram. Semakin kecil jarak antar cakram maka ukuran hasil pengolahan akan semakin halus.

·         Corong pengeluaran

      Corong pengeluaran berfungsi untuk mengeluarkan biji yang telah dikupas dan dihancurkan yang terletak di bagian bawah silinder pengupas. Biji yang akan pecah dan keluar dari corong ini masih bercampur dengan kulit arinya.

Contoh pabrik pengguna mesin Disk Mill:

1.  PT SRIBIGA RATURAYA SEMARANG, merupakn salah satu perusahaan yang dalam operasinya menggunakan mesin tersebut.

2. PT. ISM BOGASARI FLOUR MILLS JAKARTA. Pada salah satu proses pengecilan ukurannya menggunakan mesin disk mill (Darussalam, 2008)

3.  PT AGROFOOD MAKMUR MANDIRI MOJOKERTO, menggunakan mesin dick mill untuk menghaluskan bahan baku dalam pembuatan tepung terigunya.

3.    Rotorvane

Rotorvane berfungsi untuk menggulung dan memotong bubuk kasaran yang berasal dari Rotary Roll Breaker II, III, dan IV menjadi bubuk yang lebih halus. Cara kerja rotorvane yaitu, Rotorvane digerakkan oleh elektromotor dengan transmisi sabuk vanbelt yang berfungsi sebagai pemutar as rotor speed reducer. Pucuk yang dibawa oleh belt conveyor kemudian menuju ke corong pintu masuk rotorvane, disini pucuk akan digiling menjadi kecil-kecil dan keluar melalui plat ujung (Brennan dan Grandison, 2012).

Berikut adalah gambar dari mesin Rotorvane beserta keterangannya:

Contoh pabrik pengguna mesin Rotorvane:

1.    Pabrik Teh Hitam PT. Perkebunan Nusantara XII Kertowono Lumajang, alat pengecilan ukuran yang digunakan pada proses penggilingan pertama pucuk daun teh adalah Rotorvane (RV) Φ 15”.

2.    PT. Pagilaran Kabupaten Batang, Jawa Tengah menggunakan sistem orthodox rotorvane, dimana hasil teh kering yang dihasilkan mempunyai partikel yang kecil. Proses pengolahan teh di PT. Pagilaran meliputi penyediaan bahan baku, pelayuan, penggilingan (sortasi basah), fermentasi (oksidasi enzimatis), pengeringan, sortasi kering, dan pengemasan (Triono, 2011).

3.    PT. Perkebunan Nusantara XI Lawang Malang, merupakan salah satu perusahaan yang menggunak mesin jenis ini. Mesin ini di pakai untuk pengolahan teh pada proses penggulungan dan pemotongan teh.

DAFTAR PUSTAKA

AEL. 1976. Schort-und Mischanlagen im Landwirtschaftlichen Betried. Arbeitsgemeinschaft fur Electrizitatsanwendung in der Landwirtschaft e. V., Heft 7.

Brennan, J dan Grandison, A. 2012. Food Processing Handbook. New Jersey: John Wiley & Sons.

Darussalam, H. Sunyoto, M. 2008. Proses Pembuatan Tepung Terigu Di Pt. Ism Bogasari Flour Mills. Penulisan Ilmiah, Fakultas Teknologi Industri.Universitas Gunadarma.

Edahwati, L. 2009. Alat Industri Kimia Cetakan I. Surabaya: UPN Press.

http://www.agro-ptpn12.com/ diakses senin 23 juni 2014 pukul 12.29.

Syah, H. 2013. Karakteristik Fisik Bubuk Kopi Arabika Hasil Penggilingan Mekanis Dengan Penambahan Jagung Dan Beras Ketan. Jurnal Teknologi dan Industri Pertanian Indonesia. Vol. 5, No.1.

Triono, D. 2011. Laporan Magang  Di Pt. Pagilaran Kabupaten Batang, Jawa Tengah (Proses Pengolahan Teh Hitam). Semarang: Universitas Diponegoro.

Wiratakusumah, Aman. 1992.  Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktur Jenderal Perguruan Tinggi. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Alamat Blog Anggota Kelompok:

blog.ub.ac.id/desitriis/

blog.ub.ac.id/bellakhanzaa/

blog.ub.ac.id/utharinoormalasari88/

blog.ub.ac.id/radisonputra/

agilsurya16.blogspot.com/

abinantodewabrata.blogspot.com