laporan untuk semua
DESCRIPTION
laporan kp puslitkokaTRANSCRIPT
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................................i
KATA PENGANTAR.........................................................................................ii
DAFTAR ISI........................................................................................................vi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.....................................................................................1
1.2 Tujuan Praktek.....................................................................................2
1.3 Manfaat Kerja Praktek.........................................................................3
1.4 Ruang Lingkup Permasalahan.............................................................4
1.5 Metodologi...........................................................................................4
1.5.1 Metodologi Langsung......................................................4
1.5.2 Metodologi Tak Langsung...............................................5
1.6 Waktu Dan Tempat Pelaksanaan Praktek Industri..............................5
BAB 2.SEJARAHPUSAT PENELITIAN KOPI DAN KAKAO
INDONESIA
2.1 Sejarah Berdirinya Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia ........6
2.2 Lokasi Industri.....................................................................................6
2.3 Visi dan MisiPerusahaan.....................................................................7
2.4 Struktur Organisasi..............................................................................8
BAB 3.KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA
3.1 Pendahuluan.........................................................................................9
3.2 Filosofi Dasar Penerapan.....................................................................9
3.3 Tujuan dan Sasaran..............................................................................9
BAB 4. LANDASAN TEORI
4.1Tahap Pemrosesan Kopi ( Hulu)..........................................................10
4.1.1 Sortasi Buah...................................................................11
4.1.2 Pengupasan Kulit Buah .................................................12
iii
4.1.3 Fermentasi......................................................................13
4.1.4 Pencucian.......................................................................14
4.1.5 Pengeringan...................................................................16
4.1.6 Pengukuran Kadar Air...................................................19
4.1.7 Pengupasan Kulit Kopi..................................................19
4.1.8 Sortasi............................................................................20
4.1.9 Penggudangan................................................................21
4.2 Tahap Pemrosesan Kopi ( Hilir)..........................................................22
4.2.1 Penyiapan bahan baku...................................................23
4.2.2 Penyangraian .................................................................23
4.2.3 Rendemen Penyangraian................................................26
4.2.4 Pencampuran..................................................................26
4.2.5 Penghalusan/pembubukan Biji Kopi Sangrai................27
4.2.6 Rendemen Bubuk Kopi..................................................29
4.2.7 Pengemasan...................................................................30
4.2.8 Pengawasan Proses........................................................31
4.3 Tahap Pengolahan Kakao Primer (Hulu).............................................33
4.3.1 Sortasi Buah...................................................................34
4.3.2 Pengupasan Kulit Buah..................................................................34
4.3.3 Fermentasi......................................................................36
4.3.4 Pengeringan...................................................................37
4.3.5 Pengukuran Kadar Air...................................................38
4.3.6 Sortasi............................................................................38
4.3.7 Penggudangan................................................................39
4.4 Pengolahan Kakao Sekunder (Hilir)....................................................40
4.4.1 Penyiapan Bahan Baku..................................................40
4.4.2 Penyangraian..................................................................41
4.4.3 Pemisahan Kulit Biji......................................................42
4.4.4 Pemastaan......................................................................43
4.4.5 Penggempaan.................................................................43
4.4.6 Rendemen Hasil Produk Antara....................................44
iv
4.4.7 Penghalusan Bungkil.....................................................45
4.4.8 Pengayakan dan Pencampuran.......................................45
4.4.9 Tahapan Pembuatan Makanan Cokelat..........................45
4.4.10 Pengemasan.................................................................48
BAB 5.TINJAUAN PUSTAKA
5.1 Sistem Operasional Alat Pengolahan Kopi..........................................50
5.1.1 Pengolahan Kopi Hulu (Primer)....................................50
5.1.2 Pengolahan Kopi Hilir (Sekunder)................................54
5.1.2.1 Mesin Sangrai Biji Kopi Tipe Silinder..................54
5.1.2.2 Mesin Pembubuk Kopi Instan (Grinder)................57
5.1.2.3 Mesin Pencampur Kopi Instan...............................59
5.1.2.4 Mesin Kristalisator.................................................61
5.1.2.5 Mesin Pencacah Gingseng dan Jahe......................62
5.2 Pengolahan Kakao...............................................................................63
5.2.1 Pengolahan Kakao Hulu (Primer)..................................63
5.2.2 Pengolahan Kakao Hilir (Sekunder)..............................66
5.2.2.1 Mesin Sangrai Biji Kakao Tipe Silinder................66
5.2.2.2 Mesin Pengupas Kulit Biji Kakao (Desheller).......69
5.2.2.3 Mesin Pemasta Cokelat Kasar Tipe Ulir................70
5.2.2.4 Mesin Kempa Lemak Kakao..................................72
5.2.2.5 Alat Pengayak Bubuk Kakao.................................73
5.2.2.6 Mesin Penghalus Bungkil Cokelat.........................75
5.2.2.7 Mesin Penghalus dan Pencampur Formula Permen
Cokelat...................................................................77
5.2.2.8 Mesin Tempering dan Pencetak Formula Permen
Cokelat...................................................................79
5.2.2.9 Mesin Packaging....................................................81
BAB 6. TUGAS KHUSUS I
v
6.1 Analisis Mesin Pengupas Kulit Buah Kopi.........................................83
6.2 Fraksi Bahan di Setiap Corong Keluaran.............................................83
6.3 Konsumsi Air ......................................................................................85
6.4 Konsumsi Bahan Bakar.........................................................................86
BAB 6. TUGAS KHUSUS II
6.1 Efisiensi Mesin Pengupas Kulit Buah Kopi.........................................89
6.2 Pengukuran..........................................................................................89
BAB 6. TUGAS KHUSUS III
6.1 Pengertian Umum Biogas....................................................................92
6.2 Teknologi Gas Bio...............................................................................93
6.2.1 Prinsip Teknologi Gas Bio...............................................93
6.2.2 Potensi Gas Yang Dihasilkan...........................................93
6.2.3 Teknologi Proses Dan Alsin.............................................95
6.3 Konstruksi Reaktor Biogas………………………………………….100
6.4 Cara Kerja Reaktor Biogas………………………………………….100
6.5 Pemeliharaan Dan Perawatan Reaktor Biogas……………………...101
6.6 Analisis Perhitungan Pada Reaktor Biogas…………………………102
BAB 6. TUGAS KHUSUS IV
6.1 Pengertian Umum Biogas…………………………………………..105
6.2 Teknologi Gas Biogas……………………………………………....106
6.2.1 Prinsip Teknologi Gas Bio…………………………….106
6.2.2 Potensi Gas Yang Dihasilkan………………………....106
6.2.3 Teknologi Proses Dan Alsin…………………………..106
6.3 Konstruksi Reaktor Biogas…………………………………………108
6.4 Cara Kerja Reaktor Biogas………………………………………….108
6.5 Pemeliharaan Dan Perawatan Reaktor Biogas……………………...109
6.6 Analisis Perhitungan Pada Reaktor Biogas…………………………110
BAB 6. TUGAS KHUSUS V
vi
6.1 AnalisisPemecah Kakao…………………………………………….118
6.2Mesin Pemecah Buah Kakao…………………………………………121
BAB 7. PENUTUP
7.1 Kesimpulan………………………………………………………….123
7.2 Saran…………………………………………………………….......124
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
BAB 1.PENDAHULUAN
1. 1 Latar Belakang
Perkembangan areal perkebunan dan peternakan rakyat yang cukup pesat
di Indonesia,perlu didukung dengan kesiapan sarana dan metode pengolahan yang
cocok untuk kondisi petani sehingga mereka mampu menghasilkan produk
dengan mutu seperti yang dipersyaratkan oleh Standar Nasional Indonesia
(SNI).Adanya jaminan mutu yang pasti, diikuti dengan kesetersedianya dalam
jumlah yang cukup dan pasokan yang tepat waktu serta berkelanjutan merupakan
beberapa persyaratan yang dibutuhkan agar produk rakyat dapat dipasarkan pada
tingkat harga yang menguntungkan.
Pada era industri sekarang ini, upaya peningkatan mutu produk
perkebunan rakyat sudah saatnya diarahkan melalui pendekatan agrobisnis.
Dengan pola ini,petani tidak lagi dilihat sebagai individu dengan kemampuan
bidang produksi yang terbatas.Konsep Agribisnis bertumpu pada pemberdayaan
para petani agar mampu berusaha tani secara berkelompok, membentuk badan
usaha yang berorientasi pada profit serta mengadopsi teknologi produksi yang
bercirikan efisiensi tinggi dan produk yang kompetitif.
Sasaran pengelolaan usaha pengolahan secara kelompok berbasis agribis
ini adalah kepastian produk, baik secara kualitatif dan kuantitatif, dalam kurun
waktu tertentu sesuai kontrak pemasaran yang sudah dibuat.Sebagai tolak ukur
keberhasilan usaha ini adalah profit dari penjualan produk yang selain ditentukan
oleh ketepatan jumlah dan waktu penyerahan, juga minimnya jumlah klaim
(pengaduan) oleh konsumen yang berarti produknya terjamin.
Sebagai contoh, biji kopi yang siap diperdagangkan adalah biji kopi yang
sudah dikeringkan, kadar airnya berkisar antara 12 – 13%. Permukaan bijinya
sudah bersih dari lapisan kulit tanduk dan kulit ari.Biji kopi demikian sering
disebut sebagai biji kopi beras.Biji kopi WP adalah biji kopi beras yang dihasilkan
dari proses basah (Wet Process) dan biji kopi DP adalah biji kopi yang dihasilkan
dari proses kering (Dry Process). Kopi asalan adalah biji kopi yang dihasilkan
oleh petani dengan metoda dan sarana yang sangat sederhana, kadarairnya masih
1
relatif tinggi (> 16 %) dan tercampur dengan bahan-bahan lain non-kopi dalam
jumlah yang relatif banyak. Biji kopi ini biasanya dijual ke prosesor (eksportir)
yang kemudian mengolahnya sampai diperoleh biji kopi beras dengan mutu
seperti yang dipersyaratkan dalam standar perdagangan.Dalam tahap pemrosesan
lanjut tersebut tentu membutuhkan energi terutama energi panas dan energi listrik,
karena itu peran bahan bakar sangatlah vital.
Pada saat ini bahan bakar tak terbarukan seperti bahan bakar fosil sudah
mulai langka dan semakin hari harga dari bahan bakar tersebut semakin
meningkat, sehingga perlu dicari energi alternatif baru yang dapat mengganti
bahan bakar tak terbarukan tersebut.Saat ini telah dikembangkan bahan bakar bio
baik dari hewan maupun tumbuhan.Salah satu penerapan bahan bakar terbarukan
tersebut adalah biogas.
Untuk mendukung era agroindustri di masa datang, sudah saatnya upaya
perbaikan mutu dilakukan secara terintegrasi dengan pengembangan industri
sekundernya.Biogas sebagai alternatif bahan bakar terbarukan dapat menjadi
solusi bagi para produsen untuk mengolah bahan-bahan pertanian lebih lanjut
menjadi bahan yang lebih bernilai tinggi dan biaya produksi yang tidak begitu
tinggi.
1.2Tujuan Praktek
Dalam pelaksanaan Kerja Praktek ini terdapat beberapa tujuan yaitutujuan
umum dan tujuan khusus.
Tujuan Umum:
a. Terciptanya suatu hubungan yang sinergis, jelas dan terarah antara dunia
perguruan tinggi dan dunia kerja sebagai pengguna outputnya.
b. Meningkatkan keperdulian dan partisipasi dunia usaha dalam memberikan
kontribusinya pada sistem pendidikan nasional.
c. Membuka wawasan mahasiswa agar dapat mengetahui dan memahami
aplikasi ilmunya di dunia Industri pada umumnya serta mampu menyerap
dan berasosiasi dengan dunia kerja secara utuh.2
d. Menumbuhkan dan menciptakan pola berpikir konstruktif yang lebih
berwawasan bagi mahasiswa dengan mengetahui secara langsung dalam
bentuk nyata.
e. Turut serta dalam mewujudkan program link and match antara kampus
sebagai tempat penempatan teori dan perusahaan sebagai aplikator
langsung.
f. Mempelajari semua aspek yang ada di PUSAT PENELITIAN KOPI DAN
KAKAO pada bagian PASCA PRODUKSI.
Tujuan Khusus:
a. Untuk memenuhi beban Satuan Kredit Semester (SKS) yang harus
ditempuh sebagai salah satu persyaratan akademis di Jurusan Teknik Mesin
UNEJ.
b. Mengenal lebih jauh tentang teknologi yang sesuai dengan bidang yang
dipelajari di Teknik Mesin UNEJ.
c. Mengenal PUSAT PENELITIAN KOPI DAN KAKAO INDONESIA
Jember.
1.3 Manfaat Kerja Praktek
Bagi mahasiswa:
Manfaat praktek Industri bagi mahasiswa adalah:
a. Dapat memperdalam serta memperluas wawasan atau pengetahuan yang
diperoleh baik di dalam maupun di 1uar bangku kuliah.
b. Dapat melatih diri agar tanggap dan peka dalam menghadapi masalah
dilingkungan kerja.
c. Dapat meningkatkan kualitas kemampuan keterampilan dan
mengembangkankreatifitas pribadi membantu mahasiswa dalam
merencanakan ataumembangun proyek akhir.
3
Bagi Perusahaan:
Manfaat Kerja Praktek bagi perusahaan adalah:
a. Membantu menyelesaikan tugas dan pekerjaan hari-hari di perusahaantempat
kerja praktek.
b. Sarana ahli informasi di bidang teknologi mesin bagi kemajuan perusahaan
dimasa mendatang.
c. Sarana untuk menempatkan hubungan kerjasama antara perusahaan
denganFakultas Teknik UNEJ dimasa yang akan datang khususnya rekruitment
tenagakerja.
Bagi Jurusan Teknik Mesin Universitas Jember:
Manfaat kerja praktek bagi Jurusan Teknik Mesin Universitas Jember:
a. Sebagai masukan untuk mengevaluasi sampai sejauh mana kesesuaianantara
kurikulum yang ada dengan kebutuhan dunia industri.
b. Mencetak tenaga kerja yang terampil dan jujur dalam menanyakan tugas.
c. Sebagai masukan dalam penyempurnaan kurikulurn di masa yang akandatang.
Menambah link atau hubungan antara perusahaan dengan jurusan ataukampusyang
nantinya akan mempermudah perekrutan mahasiswa untukbekerja atau
melaksanakan kerja praktek bagi generasi berikutnya.
1.4 Ruang Lingkup Permasalahan
Agar lebih mudah dalam pemahaman permasalahan maka diberikan
batasanatau ruang lingkup permasalahan yang akan dibahas yaitu hal-halyang terkait
dengan pelaksanaan Keria PRAKTEK DI PUSAT PENELITIAN KOPI DAN
KAKAO INDONESIA Jember, tepatnya di bidang teknik yaitu teknik mesin serta
tugas-tugas khusus yang berkaitan dengan program kerja praktek.
4
1.5 Metodologi
1.5.1 Metodologi Langsung
a. Tanya jawab, pengambilan data dilakukandengan menanyakan langsungkepada
pihak-pihak yang terlibat secara langsung.
b. Observasi lapangan, pengarnbilan data dilakukan dengan cara datang
langsungkelapangan dan mencatat semua temuan yang terdapat di lapangan.
1.5.2 Metodologi Tak Langsung
a. Observasi referensi, pengambilan data dari referensi yang ada, baik
buku,jurnal ataupun referensi yang lain untuk melengkapi data atau
membandingkan data yang didapat dari tanya jawab dan observasi lapangan.
b. Studi referensi, analisa dari data-data yang didapat dari literatur yang
adauntuk mengetahui apakah data yang didapat sesuai dengan literatur yang
adasehingga didapat data yang benar-benar akurat.
1.6 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Praktek Industri
Waktu dan tempat pelaksaan Praktek Industri di PUSAT PENELITIAN
KOPI DAN KAKAO INDONESIA.Bertempat di Jln. PB.Sudirman No. 90
Jember Jawa Timur Indonesia.mulai tanggal 1 Juli 2013 sampaidengan 31 Juli
2013.
5
BAB 2.SEJARAH PUSAT PENELITIAN KOPI DAN KAKAO
INDONESIA
2.1 Sejarah Berdirinya Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia
Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia (PPKKI) didirikan pada
tanggal 1 Januari 1911dengan nama pada waktu itu Besoekisch Proefstation.
Setelah mengalami beberapa kali perubahan baik nama maupun pengelola,
saat ini secara fungsional PPKKI berada di bawah Badan Penelitian dan
Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian Republik Indonesia, sedangkan
secara structural dikelola oleh Lembaga Riset Perkebunan Asosiasi-Penelitian
Perkebunan Indonesia (LRPI-APPI).
PPKKI adalah lembaga non-profit yang memperoleh mandate untuk
melakukan penelitian dan pengembangan komoditas kopi dan kakao secara
nasional,sesuai dengan Keputusan Menteri Pertanian Republik Indonesia No
786/Kpts/Org/9/1981 tanggal 20 Oktober 1981.Juga sebagai penyedia data dan
informasi yang berhubungan dengan kopi dan kakao.
Sejak didirikan pada tahun 1911, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao
Indonesia berkantor di Jl. PB. Sudirman No 90 Jember, namun mulai tahun 1977
seluruh kegiatan/operasional dipindahkan ke kantor baru yang berlokasi di Jl.
Perkebunan Renteng,Jenggawah (Jember) yang berjarak ±20 km kea rah barat
daya kota Jember.
2.2 Lokasi Industri
Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia (PPKKI) berlokasi di Jl.
Perkebunan Renteng,Jenggawah (Jember) yang berjarak ±20 km kearah barat
daya kota Jember.
6
dari Bondowoso
kantor Perwakilan
Puslit Koka Jember
alun-alun
dari Surabaya kota Jember
Polsek Jenggawah Ukantor PUSLIT KOKA
di KALIWINING
Gambar 1.1 Lokasi Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia (PPKKI)
2.3 Visi dan Misi Perusahaan
a. Visi
Menjadi lembaga penelitian yang handal dan produktif dalam menciptakan
dan mengembangkan teknologi yang terkait dengan perkebunan kopi dan kakao.
b Misi
1. Menjadi pelopor kemajuan industri kopi dan kakao.
2. Menjadi mitra pelaku usaha dengan pemerintah dalam mengembangkan
inovasi teknologi baru.
3.Menjadi pusat informasi dan pengembangan sumber daya manusia dalam
meningkatkan daya saing.
7
2.4 Struktur Bagan Organisasi Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia
DIREKTUR
BIDANG BIDANG
TATA OPERASIONAL TATA OPERASIONAL
PENELITIAN & KELOMPOK SUMBER DAYA &
PELAYANAN PENELITI UMUM
URUSAN URUSAN URUSAN URUSAN URUSAN URUSAN SATUAN
DATA STATISTIK & RENCANA KERJA PRODUKSI, PEMASARAN ORGANISASI, TATA AKUTANSI & RUMAH TANGGA PENGAWASAN
PERPUSTAKAAN KERJASAMA SARANA & LAKSANA & SDM KEUANGAN INTERN
EVALUASI & PELAYANAN HASIL
LAPORAN PENELITIAN
8
BAB 3. KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA
3. 1 Pendahuluan
Setiap perusahaan yang membutuhkan peralatan pemesinan selalu
memiliki resiko kecelakaan yang tinggi, kecelakaan yang terjadi dapat disebabkan
oleh mesin (gangguan mesin) ataupun kecerobohan setiap individu, oleh sebab itu
diperlukan jaminan keselamatan kerja di lingkungan industri.
Keselamatan dan kesehatan kerja sudah terintegrasi di dalam semua fungsi
perusahaan.Tanggung jawab pelaksanaan keselamatan dan kesehatan kerja
merupakan kewajiban semua orang yang bekerja atau di lingkungan Pusat
Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia.
3. 2 Filosofi Dasar Penerapan
Pelaksanaan keselamatan kesehatan kerja (K3) memilki filosofi dasar
sebagai berikut :
a. Setiap tenaga kerja berhak mendapatkan perlindungan atas keselamatan dalam
melakukan pekerjaan untuk meningkatkan kualitas produk.
b. Setiap orang lainya yang berada di tempat kerja perlu terjamin
keselamatannya.
c. Setiap orang yang memasuki tempat kerja diwajibkan mentaati semua
persyaratan keselamatan kerja.
3. 3 Tujuan dan Sasaran
Tujuan dari pelaksanaan K3 adalah menciptakan sistem K3 di tempat kerja
dalam rangka mencegah terjadinya kecelakaan dan penyakit akibat kerja, serta
terciptanya tempat kerja yang aman, nyaman, efisien dan produktif, sedangkan
sasaran dari pelaksanaan K3 adalah :
a. Memenuhi undang-undang No. I/1970 tentang keselamatan
b. Memenuhi Permen Naker No. PER/05/1996 tentang sistem manajemen K3
c. Mencapai nihil kecelakaan.
9
Panen buah masak
Sortasi buah
Pengupasan buah
Fermentasi kering
Pencucian
Penjemuran
Pengeringan mekanis
Pengupasan kering
Sortasi
Penggudangan
BAB 4. LANDASAN TEORI
4.1 Tahap Pemrosesan Kopi ( Hulu )
Basis usaha kopi rakyat umumnya terdiri atas kebun-kebun kecil dengan
luas areal rata-rata per petani antara 0,5 sampai 2 hektar. dengan jumlah buah per
panen yang relatif kecil, yaitu antara 50 – 200 kg, maka sebaiknya pengolahan
hasil panen dilakukan secara berkelompok. Tahapan pengolahan yang diusulkan
adalah pengolahan semi-basah (kebutuhan air untuk pengolahan lebih sedikit dari
pengolahan basah secara penuh) untuk buah kopi petik merah dan pengolahan
kering untuk buah campuran kuning-merah.
Gambar :Tahapan pengolahan kopi secara semi-basah
10
Panen buah masak
Sortasi buah
Penjemuran
Pengering mekanis
Pengupasan kering
Sortasi
Penggudangan
Gambar :Tahapan pengolahan kopi secara kering
4.1.1 Sortasi Buah
Buah kopi masak hasil panen disortasi secara teliti untuk memisahkan
buah yang superior (masak, bernas, dan berseragam) dari buah interior (cacat,
hitam, pecah, berlubang, dan terserang hama/penyakit).Kotoran seperti daun,
ranting, tanah dan kerikil harus dibuang karena benda-benda tersebut dapat
merusak mesin pengupas. Buah merah terpilih (superior) diolah dengan metode
pengolahan secara basah atau semi-basah supaya diperoleh biji kopi HS kering
dengan tampilan yang bagus, sedang buah campuran hijau-kuning-merah
diolah dengan cara pengolahan kering.
Setelah disortasi,biji kopi kemudian ditempatkan pada Kerambang,
dimana alat ini mempunyai wadah penampung berbentuk setengah silinder
yang berfungsi menampung air.Kemudian bahan dimasukkan ke dalam wadah 11
penampung yang di dasar wadah tersebut beralaskan fiberglass. Proses
pengrambangan buah kopi pasca panen bertujuan untuk mengetahui mutu &
kualitas. Sehingga dapat diketahui dari bahan yang mengambang menandakan
bahan tersebut memiliki kualitas yang buruk, dikarenakan bahan yang
mengambang tersebut tidak mempunyai isi atau isi kurang dari standart.
Gambar :Alat kerambang kopi ( hulu )
4.1.2 Pengupasan Kulit Buah
Proses pengolahan secara basah atau semi-basah diawali dengan
pengupasan kulit buah dengan mesin pengupas ( Pulper ) tipe silinder.
Gambar :Mesin pengupas tipe 2 silinder
12
Pengupasan kulit buah berlangsung di dalam celah di antara permukaan
silinder yang berputar (rotor) dan permukaan pisau yang diam (stator). Silinder
mempunyai profil permukaan bertonjolan atau sering disebut “ Buble Plate”
dan terbuat dari bahan logam lunak jenis tembaga. Silinder digerakkan oleh
sebuah motor bakar atau motor diesel. Mesin pengupas tipe kecil dengan
kapasitas 200–300 kg/jam digerakkan dengan motor bakar bensin 5 PK. Alat
ini juga dioperasikan secara manual (tanpa bantuan mesin), namun
kapasitasnya turun menjadi 80–100 kg/jam. Mesin ini dapat digunakan petani
secara individu atau kelompok kecil petaniyang terdiri atas 5–10 anggota.
Sedangkan untuk kelompok tani yang ber-skala besar dengan anggota lebih
dari 25 orang sebaiknya menggunakan mesin pengupas dengan kapasitas 1.000
kg/jam,dan mesin ini digerakkan dengan mesin diesel 8–9 PK.
Pengupasan buah kopi umumnya dilakukan dengan menyemprot air ke
dalam silinder bersama dengan buah kopi yang akan dikupas. Penggunaan air
sebanyaknya diatur sehemat mungkin dan disesuaikan dengan ketersediaan air
dan mutu hasil. Jika mengikuti proses pengolahan basah secara penuh,
konsumsi air dapat mencapai 7–9 m3/ton buah kopi yang diolah. Untuk proses
semi-basah, konsumsi air sebaiknya tidak lebiih dari 3 m3/ton buah.
Aliran air berfungsi untuk membantu mekanisme pengaliran buah kopi
di dalam silinder dan sekaligus membersihkan lapisan lendir. Lapisan air juga
untuk mengurangi tekanan geseran silinder terhadap buah kopi sehingga kulit
tanduknya tidak pecah.
4.1.3 Fermentasi
Proses fermentasi umumnya hanya dilakukan untuk pengolahan kopi
Arabika dan tidak banyak di praktekkan untuk pengolahan kopi Robusta
terutama untuk kebun rakyat. Tujuan proses ini adalah untuk menghilangkan
lapisan lendir yang tersisa di permukaan kulit tanduk biji kopi setelah proses
pengupasan. Pada kopi Arabika, fermentasi juga bertujuan untuk mengurangi
rasa pahit dan mendorong terbentuknya kesan “mild” pada citarasa
seduhannya.Prinsip fermentasi adalah peruraian senyawa-senyawa yang
13
terkandung di dalam lapisan lendir oleh mikroba alami dan dibantu oksigen
dari udara. Proses fermentasi dapat dilakukan secara basah ( merendam biji
kopi di dalam genangan air ) dan secara kering ( tanpa rendaman air ).
Gambar :Bak Fermentasi dengan kapasitas 40 kg
4.1.4 Pencucian
Pencucian bertujuan untuk menghilangkan sisa lendir hasil fermentasi
yang masih menempel di kulit tanduk.Untuk kapasitas kecil, pencucian dapat
dikerjakan secara menual di dalam bak atau ember, sedangkan untuk kapasitas
besar perlu dibantu dengan mesin.Ada 2 jenis mesin pencuci yaitu tipe Batch
dan tipe Kontinyu.
a. Mesin Pencuci Tipe Batch
Mesin ini mempunyai wadah pencucian berbentuk silinder
Horisontal segi enam yang dapat berputar.Mesin ini dirancang untuk
kapasitas kecil dan konsumsi air pencuci yang terbatas, Biji kopi HS
sebanyak 50–70 kg dimasukkan ke dalam silinder lewat corong dan
kemudian direndam dengan sejumlah air.Silinder ditutup rapat dan
diputar dengan motor bakar 5 PK selama 2-3 menit.Motor dimatikan,
tutup silinder dibuka dan air yang telah kotor dibuang. Proses ini
diulang 2-3 kali tergantung pada kebutuhan atau mutu biji kopi yang
14
diinginkan. Kebutuhan air pencuci berkisar antara 2-3 m3/ton biji
kopi HS.
b. Mesin Pencuci Tipe Kontinyu
Mesin ini mempunyai kapasitas yang relatif besar, yaitu 1.000
kg/jam biji kopi HS.Kebutuhan air air pencuci berkisar antara 5-6
m3/ton biji kopi HS. Mesin pencuci ini terdiri atas silinder berlubang
horizontal dan sirip pencuci ( poros konveyor ber-ulir )berputar di
dalam poros silinder. Biji kopi HS dimasukkan ke dalam corong
silinder secara kontinyu dan disertai dengan semprotan aliran air ke
dalam silinder. Sirip pencuci yang diputar dengan mesin,
mengangkat massa biji kopi ke permukaan silinder. Sambil bergerak,
sisa-sisa lendir pada permukaan kulit tanduk akn terlepas dan tercuci
oleh aliran air. Kotoran-kotoran akan menerobos lewat lubang-
lubang yang tersedia pada dinding silinder, sedangkan massa biji
kopi yang sudah bersih terdorong oleh sirip pencuci kea raj ujung
pengeluaran silinder.
Gambar :Mesin pencuci kopi ( washer ) tipe Kontinyu
15
4.1.5 Pengeringan
Proses pengeringan bertujuan untuk mengurangi kandungan air dalam
biji kopi HS yang semula 60-65% sampai menjadi 12%. Pada kadar air ini, biji
kopi HS relatif aman untuk dikemas dalam karung dan disimpan di dalam
gudang pada kondisi lingkungan tropis. Proses pengeringan dapat dilakukan
dengan cara penjemuran, mekanis dan kombinasi keduanya. Buah kopi
Arabika mutu rendah (inferior) hasil sortasi di kebun sebaiknya diolah secara
kering.Cara ini juga banyak dipraktekkan petani untuk mengolah kopi jenis
Robusta. Tahapan proses ini relatif lebih pendek dibandingkan proses semi-
basah.
Jika cuaca memungkinkan dan fasilitas memenuhi syarat, penjemuran
merupakan cara pengeringan kopi yang sangat menguntungkan baik secara
teknis, ekonomis maupun mutu hasil. Namun, di beberapa sentra penghasil
kopi kondisi sedemikian sering tidak dapat dipenuhi. Oleh karena itu, proses
pengeringan bisa dilakukan dalam dua tahap, yaitu penjemuran untuk
menurunkan kadar air biji kopi sampai 20-25% dan kemudian dilanjutkan
dengan pengeringan mekanis. Kontinuitas sumber panas untuk proses
pengeringan dapat lebih dijamin (siang dan malam) sehingga buah atau biji
kopi dapat langsung dikeringkan dari kadar air awal 60-65% sampai kadar air
12% dalam waktu yang lebih terkontrol.
Proses pengeringan mekanis sebaiknya dilakukan secara berkelompok
karena proses ini membutuhkan peralatan mekanis yang relatif lebih rumit,
modal investasi yang relatif cukup besar dan tenaga pelaksana yang terlatih.
Kapasitas pengering mekanis bisa dipilih antara 1,50 - 4 ton biji kopi HS basah
tergantung pada kondisi kelompok tani. Biji kopi HS yang dikeringkan pada
mesin pengering (dryer) mempunyai ketergantungan lama pengeringan, dimana
tergantung dari beberapa faktor yakni antaralain:
a. Banyaknya muatan bahan;
b. Suhu pada mesin pengering;
c. Jenis bahan yang dikeringkan.
16
Selama proses pengeringan, diberi perlakuan setiap beberapa jam yaitu
dengan mengaduk bahan agar panas pada bahan yang tersalurkan merata.
Gambar :Mesin pengering biji kopi dengan bahan kayu berkapasitas 4 ton.
Konsumsi minyak tanah untuk pengeringan pada mekanis berkisar antara
3-4 liter/jam. Sedang konsumsi kayu bakar untuk pengering berbahan bakar
kayu adalah antara 15-20 kg/jam tergantung pada kadar air kayu bakarnya.
Penggunaan kayu bakar dapat meningkat 2 kali lebih besar, jika kadar airnya
diatas 30%. Untuk itu, kayu bakar sebaiknya dikering-anginkan 2-3 minggu
sampai kadar air mencapai 20-22%. Tungku dan perangkat penunjangnya
(pemindah panas), sebagai sumber panas, harus dioperasikan secara optimal.
17
Gambar : Bagian Tungku pada dryer
Pengeringan dengan cara kombinasi merupakan salah satu alternative
yang tepat untuk memperbaiki mutu dan sekaligus menekan biaya produksi.
Proses pengeringan dilakukan dalam dua tahap. Pertama, pengeringan awal
(predrying) biji basah di lantai semen sampai kadar airnya mencapai 20-22%
dan kedua pengeringan akhir (finaldrying) biji kopi didalam pengering mekanis
pada suhu 50-60° C selama 8-12 jam sampai kadar air 12%. Alternatif lain
adalah dengan pemanfaatan teknologi perangkap panas matahari (solar
collector). Saat ini telah dikembangkan model pengering biji kopi dengan
tenaga surya yang mempunyai kapasitas pengolahan 5 ton biji kopi HS
basah.Sebagai sumber panas utama adalah kolektor tenaga surya yang dipasang
sekaligus sebagai atap gedung sehingga biaya investasi gedung dan biaya
energi menjadi lebih murah.
18
4.1.6 Pengukuran Kadar Air
Penentuan kadar air biji kopi merupakan salah satu tolak ukur proses
pengeringan agar diperoleh mutu hasil yang baik dan biaya pengeringan yang
murah. Akhir dari proses pengeringan harus ditentukan secara akurat.
Pengeringan yang berlebihan (menghasilkan biji kopi dengan kadar air jauh
dibawah 12%) merupakan pemborosan bahan bakar dan merugikan karena
terjadinya kehilangan berat. Sebaliknya jika terlalu singkat, maka kadar air biji
kopi belum mencapai titik keseimbangan (12%) sehingga biji kopi menjadi
rentan terhadap serangan jamur saat disimpan atau diangkut ke tempat
konsumen.
4.1.7 Pengupasan Kulit Kopi
Biji kopi HS kering dipisahkan antara biji denagn kulit ari dengan
menggunakan mesin pemisah kulit (mesin Hooler).Pengupasan dilakukan
untuk memisahkan biji kopi dari kulit tanduk untuk pengolahan secara basah
atau semi-basah dan memisahkan biji kopi dari kulit kopi gelondong kering
untuk hasil pengolahan kopi secara kering. Hasil pengupasan disebut biji kopi
beras. Mesin pengupas yang digunkan adalah tipe silinder dengan penggerak
motor diesel 20-24 PK tergantung kapasitasnya. Di dalam dinding silinder
terdapat rotor penggesek, saringan dan kipas sentrifugal untuk memisahkan biji
kopi dari kulit kopi dan kulit tanduk.Biji kopi HS diumpankan ke dalam
silinder lewat corong pemasukan dan masuk celah antara permukaan rotor dan
saringan. Kulit tanduk akan terlepas karena gesekan antara permukaan rotor
dan terlepas menjadi serpihan ukuran kecil. Permukaan rotor mempunyai ulir
dan mampu mendorong biji kopi keluar silinder, sedangkan serpihan kulit lolos
lewat saringan dan terhisap oleh kipas.
19
Gambar :Mesin pengupas kulit ( Hooler )
Mesin pengupas ini dirancang untuk mengupas biji kopi HS atau kopi
gelondong dengan kadar air mendekati 12%. Jika kadar air makin tinggi,
kapasitas pengupasannya turun dan jumlah biji pecahnya sedikit meningkat.
4.1.8 Sortasi
Biji kopi HS kemudian disortir menggunakan mesin disortasi.Tujuan
dilakukan sortasi ialah untuk memilih berdasarkan ukuran dan menyaring kulit
ari yang masih tersisa. Cara kerja mesin disortasi yakni menggunakan cara
kerja eksentrik ( gerak maju mundur ). Biji kopi harus disortasi secara fisik atas
dasar ukuran dan cacat bijinya.Selain itu, kotoran-kotoran non kopi seperti
serpihan daun, kayu atau kulit kopi, harus juga dibersihkan.Sortasi ukuran
dengan ayakan mekanis tipe getar dan eksentrik.
Kapasitas ayakan antara 500-1.250 kg/jam tergantung pada kebutuhan.
Mesin sortasi mempunyai tiga lapisan saringan dengan ukuran lubang 5, 6, dan
7 mm. Mesin sortasi tipe getar, ayakan disusun bertingkat, ketiga ayakan
dipasang berurutan (seri). Masing-masing tingkat atau seri ayakan dilengkapi
dengan kanal untuk mengeluarkan (outlet) biji dengan ukuran yang sesuai
dengan lubang ayakannya.
20
Gambar : Mesin sortasi tipe getar ( gaya eksentrik )
4.1.9 Penggudangan
Penggudangan bertujuan untuk menyimpan hasil panen yang telah
disortasi dalam kondisi yang aman sebelum dipasarkan ke konsumen.beberapa
faktor penting pada penyimpan biji kopi adalah kadar air, kelembaban relatif
udara dan kebersihan gudang. Serangan jamur dan hama pada biji kopi selama
penggudangan merupakan penyebab penurunan mutu yang serius. Jamur
merupakan cacat mutu yang tidak dapat diterima oleh konsumen karen
menyangkut rasa dan kesehatan termasuk beberapa jenis jamur penghasil
okhratoksin. Udara yang humid pada gudang di daerah tropis merupakan
pemicu utama pertumbuhan jamur pada biji, sedangkan sanitasi atau
kebersihan yang kurang baik menyebabkan hama gudang seperti serangga atau
tikus akan cepat berkembang dan pada akhirnya akan merusak biji kopi sebagai
makanan.
Kelembapan (RH) ruangan gudang sebaiknya dikontrol pada nilai yang
aman untuk penyimpanan biji kopi kering, yaitu sekitar 70%. Pada kondisi ini,
kadar air kesetimbangan biji kopi adalah 12%. Jika kelembaban relatif udara
meningkat diatas nilai tersebut, maka biji kopi akan mudah menyerap uap air
21
Biji Kopi Beras
Penyangraian
Pendinginan
Pencampuran
Penghalusan
Pengemasan
Pengepakan
Pemasaran
dari udara lembab di sekelilingnya sehingga kadar airnya meningkat. Oleh
karena itu, gudang penyimpanan biji kopi di daerah tropis sebaiknya dilengkapi
dengan sistem penerangan, sistem pengkondisian udara dan alat pengatur
sirkulasi udara yang cukup.
Untuk daerah tropis seperti Indonesia, pengkondisian udara gudang dapat
dilakukan dengan menggunakan kolektor tenaga surya.Selain sebagai sumber
panas, kolektor surya juga sekaligus berfungsi sebagai atap bangunan gedung.
4.2 Tahap Pemrosesan Kopi ( Hilir )
Proses pengolahan produk sekunder (kopi bubuk) sebaiknya juga dilakukan
secara kelompok. Unit produksinya diharapkan menjadi salah satu bagian integral
dari kegiatan pengolahan produk primernya sehingga pasokan bahan baku dapat
terjamin, baik dalam hal jumlah maupun mutunya. Tahapan produksi kopi bubuk
berikut pengawasan prosesnya disajikan pada diagram di bawah ini.
Gambar : Diagram alir proses produksi kopi bubuk ( Hilir )
22
4.2.1 Penyiapan bahan baku
Dari aspek kebersihan, biji kopi harus bebas dari jamur dan kotoran yang
mengganggu kesehatan peminumnya. Kontaminasi jamur juga akan
menyebabkan rasa tengik atau apek. Sedangkan dari aspek efisiensi produksi,
biji kopi dengan ukuran yang seragam akan mudah diolah dan menghasilkan
mutu produk yang seragam pula. Kadar kulit, kadar kotoran dan kadar air akan
berpengaruh pada rendemen hasil. Kadar air yang tinggi juga menyebabkan
waktu sangrai lebih lamayang berarti kebutuhan bahan bakar lebih banyak.
Biji kopi merupakan bahan baku minuman sehingga aspek mutu (fisik,
kimiawi, kontaminasi dan kebersihan) harus diawasi sangat ketat karena
menyangkut citarasa, kesehatan konsumen, daya hasil (rendemen) dan efisiensi
produksi.
Dari aspek citarasa dan aroma, seduhan kopi akan sangat baik jika biji
kopi yang digunakan telah diolah secara baik. Untuk melaksanakan uji ini,
diperlukan alat uji citarasa yang terdiri atas alat sangrai dan pembubuk skala
laboratorium.
4.2.2 Penyangraian
Kunci dari proses produksi kopi bubuk adalah penyangraian. Kapasitas
antara 10-40 kg/batch.Sumber panas diperoleh dari pembakaran minyak tanah
(kerosene) dengan alat pembakar (burner). Proses ini merupakan tahapan
pembentukan aroma dan citarasa khas kopi dari dalam biji kopi dengan
perlakuan panas. Selain itu, biji kopi hasil sangrai mudah dihaluskan sampai
ukuran butiran tertentu agar mudah dibuat larutan seduhan.Biji kopi secara
alami mengandung cukup banyak senyawa calon pembentuk citarasa dan
aroma khas kopi. Selain keberadaan senyawa calon pembentuk aroma dan
citarasa, kesempurnaan reaksi sangrai dipengaruhi oleh dua faktor utama, yaitu
panas dan waktu. Selama proses penyangraian, ada tiga tahapan reaksi fisik
dan kimiawi berjalan secara berurutan, yaitu penguapan air dari dalam biji
penguapan senyawa volatile (senyawa yang mudah menguap) antara lain
aldehid, furfural, keton, alcohol dan ester serta proses pirolisis atau
23
pengcoklatan biji. Proses sangrai dilakukan di dalam mesin sangrai tipe silinder
berputar.
Gambar : Mesin sangrai biji kopi tipe silinder dengan bahan bakar biogas
Proses sangrai diawali dengan penguapan air yang ada di dalam biji kopi
dengan memanfaatkan panas yang tersedia dan kemudian diikuti dengan reaksi
pirolisis. Pirolisis pada dasarnya merupakan reaksi dekomposisi senyawa
hidrokarbon antaralain karbohidrat, hemiselulosa dan selulosa yang ada di
dalam biji kopi sebagai akibat dari pemanasan. Reaksi ini umumnya terjadi
setelah suhu sangrai di atas 180° C. Secara kimiawi, proses ini ditandai dengan
evolusi gas CO2 dalam jumlah banyak dari ruang sangrai. Sedang secara fisik,
pirolisis ditandai dengan perubahan warna biji kopi yang semula kehijauan
menjadi kecoklatan.
Dari aspek kebersihan, biji kopi harus bebas dari jamur dan kotoran yang
mengganggu kesehatan konsumen. Kontaminasi jamur juga akan menyebabkan
rasa tengik atau apek. Sedang dari aspek efisiensi produksi, biji kopi dengan
24
ukuran yang seragam akan mudah diolah dan menghasilkan mutu produk yang
seragam pula. Kadar kulit, kadar kotoran dan kadar air akan berpengaruh pada
rendemen hasil. Kadar air yang tinggi juga menyebabkan waktu sangrai lebih
lama yang berarti kebutuhan bahan bakar lebih banyak.
Proses pengolahan produk sekunder (kopi bubuk) sebaiknya juga
dilakukan secara kelompok. Unit produksinya diharapkan menjadi salah satu
bagian integral dari kegiatan pengolahan produk primernya sehingga pasokan
bahan baku dapat terjamin, baik dalam hal jumlah maupun mutunya. Tahapan
produksi kopi bubuk berikut pengawasan prosesnya disajikan pada diagram
dibawah ini.
Waktu penyangraian bervariasi mulai dari 7-30 menit tergantung pada
jenis alat dan mutu kopi bubuk.Penyangraian diakhiri saat aroma dan citarasa
kopi yang diinginkan telah tercapai yang diindikasikan dari perubahan warna
biji yang semula berwarna kehijauan (kopi Arabika) menjadi coklat tua, coklat
kehitam-hitaman dan hitam. Kalangan praktisi industry kopi bubuk mengenal 3
tingkatan penyangraian, yaitu ringan (light), menengah (medium), dan
gelap(dark). SCAA (Specialty Coffee Association of America).Derajat sangrai
dilihat dari perubahan warna biji kopi yang sedang disangrai.Sampel diambil
secara periodik dari dalam silinder sangrai lewat lubang samping. Proses
sangrai dihentikan pada saat derajat sangrai biji kopi sudah dipenuhi melalui
perbandingan warna dengan warna sampel standart.
Bersamaam dengan penguapan air, beberapa senyawa volatile yang
terkandung di dalam biji kopi seperti aldehid, furfural, keton, alcohol dan ester
( senyawa yang menguap) ikut teruapkan. Peristiwa ini ditandai dengan
penurunan kerapatan curah sebagai akibat dari perubahan fisik biji kopi seperti
pengembangan volume (swelling) dan pembentukan pori-pori di dalam
jaringan sel sehingga berat biji kopi per satuan volume menjadi lebih kecil.
Pada awalnya, biji kopi beras dengan kadar air 12% mempunyai
kerapatan curah 615 kg/m3. Setelah biji kopi disangrai selama 8 menit,
kerapatan curahnya berkurang menjadi 506 kg/m3.Pada penyangraian
selanjutnya, kerapatan curah biji kopi turun secara tajam menjadi 317
25
kg/m3pada penyangraian menit ke-22. Fenomena ini berlainan dengan profil
penurunan kadar air yang cenderung mendekati nilai kadar air kesetimbangan
dengan kelembaban udara pada suhu ruang sangrai. Molekul air menjadi sulit
diuapkan dari biji kopi. Dengan demikian, energi panas yang terus diberikan ke
dalam silinder sangrai akan dipakai untuk proses pirolisis.
4.2.3 Rendemen Penyangraian
Selama penyangraian biji kopi mengalami perubahan fisik dan kimiawi
yang menyebabkan kehilangan berat yang cukup signifikan karena penguapan
air dan beberapa senyawa kimia volatil serta pirolisis senyawa hidrokarbon.
Kehilangan berat atau disebut rendemen merupakan perbandinagn berat
(dalam persen) biji kopi sesudah dan sebelum proses penyangraian. Dengan
demikian, rendemen sangrai makin rendah pada tingkat penyangraian makin
tinggi seperti disajikan pada grafik dibawah ini.Pada percobaan ini rendemen
sangrai berkisar antara 82-87%. Dalam penggunaan praktis, nilai rendemen
sangat penting untuk menghitung aliran bahan baku dan aliran produk selama
proses produksi bubuk kopi.
74
76
78
80
82
84
86
Ringan (light)
Medium
Gelap (dark)
Gambar : Rendeman sangrai pada 3 tingkatan penyangraian
4.2.4 Pencampuran
Pencampuran biji kopi sangrai ditujukan untuk mendapatkan citarasa dan
aroma yang khas dengan mencampur beberapa jenis bahan baku atas dasar
jenis biji kopi berasnya (Arabika, Robusta, Exelsa dll), jenis proses yang
digunakan (proses kering, semi-basah, basah), dan asal bahan baku (ketinggian, 26
tanah dan agroklimat). Beberapa jenis bahan baku tersebut disangrai secara
terpisah, ditimbang dalam proporsi tertentu (atas dasar uji citarasa), dan
kemudian dicampur dengan alat pencampur putar tipe hexagonal seperti pada
gambar berikut.
Gambar : Mesin pencampur kopi sangrai (Mixer)
Dari campuran tersebut diharapkan dapat diperoleh citarasa dan aroma
kopi bubuk yang khas dan tidak memiliki oleh produk sejenis yang dihasilkan
oleh pabrik lain.
4.2.5 Penghalusan/pembubukan Biji Kopi Sangrai
Biji kopi sangrai dihaluskan dengan alat penghalus (grinder) sampai
diperoleh butiran kopi bubuk dengan kehalusan tertentu.Butiran kopi bubuk
mempunyai luas permukaan yang sangat besar sehingga senyawa pembentuk
citarasa dan penyegar mudah larut ke dalam air panas.Mesin penghalus biji
27
kopi yang umum digunakan oleh industri kopi bubuk adalah tipe burr-mill
seperti gambar berikut.
Gambar :Mesin penghalus biji kopi sangrai
Burr-mill terdiri atas dua buah piringan (terbuat dari lempengan batu atau
baja), yang satu berputar (rotor) dan yang lainnya diam (stator). Mekanisme
penghalusan terjadi dengan adanya gaya gesek antara permukaan biji kopi
sangrai dengan permukaan piringan dan sesama biji kopi sangrai. Proses
gesekan yang sangat insentif akan menyebabkan timbul panas di mesin dan
akan berpengaruh pada mutu kopi bubuk (kehilangan aroma). Oleh karena itu
maka mesin penghalus dioperasikan secara terputus.Jika suhu bubk kopi sudah
panas, maka mesin dihentikan dan dibuka tutupnya untuk mendinginkan bagian
dalam komponen penggilingnya dan kemudian mesin dapat dioperasikan
kembali.
Tingkat kehalusan bubuk kopi ditentukan oleh ukuran ayakan yang
dipasang pada bagian dalam mesin pembubuk.Makin halus ukuran ayakan di
dalam silinder pembubuk, ukuran partikel bubuk kopinya makin halus. Jika
28
lubang ayakan digunakan ukuran 80 mesh, maka akan diperoleh distribusi
ukuran partikel bubuk seperti disajikan pada gambar berikut.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
> 140
> 200
> 240
Kehalusan bubuk (Fineness), Mesh
Gambar :Distribusi ukuran bubuk kopi hasil penghalusan
4.2.6 Rendemen Bubuk Kopi
Rendemen adalah susut berat biji kopi beras selama disangrai dan
dihaluskan sampai menjadi kopi bubuk dan dinyatakan sebagai perbandingan
antara berat kopi bubuk yang diperoleh dengan berat biji kopi beras yang
diproses.Kehilangan biji kopi selama penyangraian disebabkan oleh penguapan
senyawa yang mudah menguap (bertitik didih rendah) yang ada di dalam biji,
dan juga disebabkan oleh penguapan air. Sedangkan susut berat selama proses
penghalusan umunya terjadi karena partikel kopi bubuk yang sangat halus
terbang ke lingkungan akibat gaya sentripetal putaran pemukul mesin
penghalusnya. Rendemen tertinggi, yaitu 81%, diperoleh pada derajat sangrai
ringan dan terendah, yaitu 76%, dengan derajat sangrai gelap seperti disajikan
pada table berikut.
29
Tingkat sangrai
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Gelap
Medium
Ringan
Tingkat sangrai
Gambar :Rendemen bubuk kopi dan berbagai tingkat sangria
4.2.7 Pengemasan
Tujuan pengemasan adalah untuk mempertahankan aroma dan citarasa
kopi bubuk selama transportasi, di distribusikan ke konsumen dan selama
dijajakan di took, di pasar tradisional dan di pasar swalayan. Demikian halnya
selama disimpan oleh pemakai. Jika dikemas secara baik, kesegaran, aroma
dan citarasa kopi bubuk akan berkurang secara signifikan setelah satu atau dua
minggu. Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap keawetan kopibubuk
selama dikemas adalah kondisi penyimpanan (suhu lingkungan), tingkat
sangrai, kadar air kopi bubuk, kehalusan bubuk dan kandungan oksigen di
dalam kemasan.
Kehilangan aroma dan citarasa kopi bubuk selama dikemas atau
disimpan terutama disebabkan oleh kandungan air dan oksigen di dalam
kemasan. Air da dalam kemasan akan menghidrolisa senyawa kimia yang ada
di dalam kopi bubuk dan menyebabkan bau apek (stale). Keberadaan oksigen
yang terlalu banyak di dalam kemasan juga akan mengurangi aroma dan
citarasa kopi karena proses oksidasi. Senyawa-senyawa aldehid mudah
teroksidasi membentuk senyawa asam atau senyawa lain yang berpengaruh
terhadap aroma dan citarasa kopi. Untuk memenuhi persyaratan tersebut, bahan
pengemas harus mempunyai sifat-sifat sebagai berikut.
30
Daya transmisi rendah terhadap uap air;
Daya penetrasi rendah terhadap oksigen;
Sifat permeable rendah terhadap aroma dan bau;
Sifat permeable terhadap gas CO2;
Daya tahan yang tinggi terhadap minyak dan sejenisnya;
Daya tahan yang tinggi terhadap goresan dan sobekan;
Mudah dan murah diperoleh.
Beberapa jenis kemasan yang umum adalah plastik transparan,
alumunium foil, metal dan gelas. Masing-masing mempunyai kelebihan dan
kekurangan baik dari segi aspek daya simpan, kepraktisan penggunaan dan
harga.
Selain keawetan, kemasan juga harus menarik pembeli kopi bubuk.
Rancangan gambar, warna dan tulisan dicetak dengan jelas di permukaan
kemasan agar menarik pembeli dan tampil beda dengan produk-produk sejenis
yang telah beredar di pasaran. Tidak seperti pada pabrik kopi bubuk skala
besar, pengemasan kopi bubuk industry skala UKM pada tahap awal cukup
menggunakan pengemas manual hand press atau hand sealer. Jika diinginkan
usia simpan kopi bubuk yang lebih lama, oksigen di dalam kemasan dikurangi
ke tingkat yang paling rendah (<1%) atau jika mungkin nol persen dengan
pengemas vakum (hampa).
Proses pengemasan secara manual dilakukan dalam tiga tahapan, yaitu
memasukkan kopi bubuk ke dalam kemasan, menimbang kemasan dan
menutup kemasan. Ketiganya dilakukan oleh tiga operator secara berurutan.
Sedangkan, labelling tanggal kadaluwarsa dilakukan setelah seluruh tahapan
proses pengemasan selesai.
4.2.8 Pengawasan Proses
Kopi bubuk adalah bahan minuman yang selain memberikan kenikmatan
harus juga aman bagi konsumen. Oleh karena itu, kriteria mutu biji kopi
sebagai sebagai bahan baku kopi bubuk yang meliputi aspek fisik, citarasa dan
kebersihan serta aspek keseragaman dan konsistensi harus dimonitor secara
31
regular dan berkelanjutan. Selain tahapan proses pengolahan harus jelas,
kriteria mutu harus didefinisikan secara jelas sehingga pada saat terjadi
penyimpangan, suatu tindakan koreksi yang tepat sasaran dapat segera
dilakukan. Jenis pengawasan proses (proses control) dan control mutu yang
harus dimonitor pada pengolahan kopi bubuk disajikan pada table berikut.
Tahapan proses Proses kontrol Kontrol mutu
Penyangraian
Suhu
Waktu
Berat kopi masuk/keluar
Konsumsi minyak/listrik
Warna biji
Citarasa
Keseragaman
PendinginanSuhu
Laju aliran udara
Warna biji
Keseragaman
PencampuranProporsi berat Keseragaman
Citarasa
Penghalusan
Berat biji kopi masuk
Berat kopi bubuk keluar
Suhu kopi bubuk
Konsumsi listrik/minyak
Tingkat kehalusan
Kerapatan butiran
Warna bubuk
Citarasa
Pengemasan
Berat kopi bubuk masuk
Keluaran kemasan
Konsumsi listrik
Berat
Kerapatan kemasan
Jenis kemasan
Pengepakan
Berat per kardus
Isi kemasan per kardus
Keutuhan kardus
Berat
Label
Kerapatan kardus
Gambar :Tabel Pengawasan proses (proses control) dan kontrol mutu pada pengolahan kopi bubuk.
32
4.3 Tahap Pengolahan Kakao Primer ( Hulu )
Pengolahan hasil kakao rakyat, sebagai salah satu sub-sistem agribisnis,
perlu diarahkan secara kolektif.Keuntungan penerapan pengolahan secara kolektif
adalah kuantum biji kakao mutu tinggi memenuhi jumlah yang layak untuk
membangun jalur dan mekanisme hasil pemasaran hasil yang menguntungkan.
Selain itu, dengan cara pengolahan yang baku, konsistensi mutu hasil lebih
terjamin dan juga beberapa syarat dasar manajemen mutu dapat diterapkan secara
optimal. Untuk itu, tahapan (aliran) proses produksi yang menjamin kepastian
mutu harus didefinisikan secara jelas berikut dengan tolak ukurnya. Pengawasan
dan pemantauan setiap tahapan proses dilakukan secara rutin agar saat terjadi
penyimpangan mutu suatu tindakan koreksi dan pembenahan yang tepat sasaran
dapat segera dilakukan.
Panen buah masak
Sortasi buah
Penyimpan buah
Pengupasan buahmanual
Fermentasi
Penjemuran
Pengering mekanis
Sortasi
Penggudangan
Gambar :Diagram tahapan kakao
33
4.3.1 Sortasi Buah
Sortasi buah merupakan salah satu tahapan proses produksi yang penting
untuk menghasilkan biji kakao bermutu baik. Sortasi buah ditujukan untuk
memisahkan buah kakao yang sehat dari buah yang rusak terkena penyakit,
busuk atau cacat. Buah sehat akan tercemar oleh buah busuk jika ditimbun
dalam satu tempat yang sama. Buah yang terkena serangan hama dan penyakit
hendaknya ditimbun di tempat yang terpisah dan segera dikupas kulitnya.
Setelah diambil bijinya, kulit buah segera ditimbun dalam tanah untuk
menecegah penyebaran hama dan penyakit ke seluruh kebun. Sortasi buah juga
merupakan hal sangat penting terutama jika buah kakao hasil panen harus
ditimbun terlebih dahulu selama beberapa hari sebelum dikupas kulitnya.
4.3.2 Pengupasan Kulit Buah
Tujuan pengupasan buah adalah untuk mengeluarkan dan memisahkan
biji kakao dari kulit buah plasentanya.Biji kakao kemudian ditampung dalam
wadah yang bersih, sedang kulit buah dan plasentanya dibuang sebagai
limbah.Alat pemecah buah yang umum dipakai adalah golok atau
sabit.Pemecah buah harus dilakukan harus hati-hati supaya biji tidak terlukai
atau terpotong oleh alat pemecah.
Karena jumlah panen relatif kecil, pengupasan buah oleh petani biasanya
dilakukan oleh anggota keluarganya.Prestasi kerja pengupasan berkisar antara
800-1000 buah/orang per hari.Tidak demikian halnya jika pengolahan kakao
rakyat dilakukan secara kelompok dengan kapasitas besar.Pengupasan buah
memerlukan banyak tenaga kerja.Sebagai ilustrasi, unit pengolahan kakao
dengan kapasitas 5 ton biji basah per hari memutuhkan pasokan buah kakao
antara 50.000-60.000 buah.Jika dilakukan secara manual, jumlah tenaga
pengupas buah diperkirakan antara 60-75 orang. Untuk lokasi kebun dimana
jumlah tenaga kerja terbatas dan dibutuhkan bahan baku yang serempak,
pengupasan buah dapat dibantu dengan mesin yang mampu mengupas
sebanyak 6.000-8.000 buah/jam. Seperti disajikan pada gambar berikut
34
Gambar :Mesin pengupas kulit buah kakao
Buah kakao dipecah dengan dua buah silinder dengan putaran
berlawanan.Celah antar permukaan silinder diatur sedemikian rupa sehingga
kulit buah bagian luar terpecah menjadi fraksi-fraksi kulit buah, sedangkan
biji-biji kakao yang terikat oleh plasenta tidak terluka atau rusak.Fraksi-fraksi
kulit, biji dan plasenta kemudian dilewatkan di atas ayakan getar dua
tingkat.Fraksi kulit buah terpecah dengan ukuran yang relatif besar sehingga
pecahannya tertahan di atas ayakan pertama dan dikumpulkan lewat corong
pengeluaran.Getaran ayakan menyebabkan biji kakao terlepas dari kulit buah
atau plasenta pengikatnya dan lolos lewat lubang ayakan pertama, namun
tertahan di atas ayakan yang kedua.Kumpulan biji-biji kakao yang tertahan di
ayakan kedua meluncur dan terkumpul lewat corong ayakan yang kedua.
Pecahan-pecahan kulit yang kecil (< ukuran biji) akan lolos lewat lubang
ayakan kedua dan terkumpul di dalam bak paling bawah. Sistem kerja mesin
pengupas kulit buah kakao yakni bahan kakao (portbreaker) pascapanen
dipisahkan antara kulit dan buah pada mesin tersebut, dimana bahan
dimasukkan ke dalam wadah kemudian bahan melewati 2 poros penggiling
yang dihubungkan dengan motor yang menggunakan transmisi sabuk-V,
kemudian bahan disortasi dengan metode gaya eksentrik.
35
4.3.3 Fermentasi
Fermentasi bertujuan untuk membentuk citarasa khas cokelat serta
mengurangi rasa pahit dan sepat yang ada di dalam biji kakao. Beberapa aspek
penting untuk kesempurnaan proses fermentasi, pengadukan (pembalikan),
lama fermentasi dan rancangan kotak fermentasi.
Gambar : Bak fermentasi
Biji yang diambil lendirnya kemudian difermentasi selama 4 hari dimana
setiap 2 hari/2 kali bahan dipindah dari satu wadah fermentasi ke wadah
lainnya . Wadah tersebut memiliki ukuran lubang dan jarak tertentu. Proses
fermentasi berlangsung secara alami oleh mikroba dengan bantuan oksigen dari
udara. Mikroba memanfaatkan senyawa gula yang ada di dalam pulpa sebagai
media tumbuh sehingga lapisan pulpa terurai menjadi cairan yang encer dan
keluar lewat lubang-lubang di dasar dan dindingpeti fermentasi.Oksigen, yang
semula terhalang lapisan pulpa, dapat masuk ke dalam tumpukan biji.Kondisi
aerob (kaya oksigen) ini dimafaatkan oleh bakteri aseto-bakteri untuk
mengubah alcohol menjadi asam asetat dengan mengeluarkan bau khas yang
menyengat. Proses oksidasi juga menghasilkan panas (eksotermis) yang
menybabkan suhu tumpukan biji berangsur naik dan mencapai maksimum
mendekati 45-48° C setelah hari ketiga. Pada hari berikutnya, suhu biji
cenderung stabil dan bahkan sedikit menurun sampai hari ke lima.
Secara fisis, tingkat kesempurnaan reaksi dapat dilihat dari hasil uji belah
(cut test). Uji ini dilakukan dengan membelah biji kakao hasil fermentasi
36
secara membujur tepat berada dibagian tengahnya. Uji belah dapat dilakukan
dengan membelah satu persatu biji dengan pisau tipis (cutter) sehingga untuk
jumlah contoh yang banyak, cara pembelahan ini membutuhkan waktu yang
lama dan tenaga kerja yang banyak.
4.3.4 Pengeringan
Pengeringan biji kakao sebaiknya dilakukan dengan dua tahap proses
pengeringan diawali dengan proses penjemuran untuk mengurangi kadar air
awal biji kakao dari 25% kemudian diikuti dengan tahap kedua yaitu proses
pengeringan secara mekanis.
Kontinuitas sumber panas untuk proses pengeringan mekanis dapat lebih
terjamin siang dan malam hari sehingga biji kakao dapat langsung dikeringkan
sampai kadar air 7% dalam waktu yang lebih terkontrol. Dengan kombinasi
cara pengeringan tersebut, resiko kerusakan biji kakao karena serangan jamur
dapat diminimalkan, dan biaya pengeringan, minyak tanah, oli bekas, minyak
jarak dan sejenisnya serta kayu bakar. Pemilihan sumber energi sesuai dengan
ketersediaan yang ada.
selain itu telah dikembangkan pula pengeringan dengan sumber panas
kolektor surya yang dipasang pada atap gedung pengolahan biji kakao, dimana
peti fermentasi dan bak pengering mekanis dipasang secara berurutan.
Gambar : peti fermentasi dan bak pengering
37
4.3.5 Pengukuran Kadar Air
Penentuan kadar air biji kakao merupakan salah satu tolak ukur proses
pengeringan agar diperoleh mutu hasil yang baik dan biaya pengeringan yang
murah. Selama proses pengeringan berjalan, selain melihat tampilan fisik biji
kakao, kadar airnya perlu diukur dengan pengukur kadar air yang sudah
terkalibrasi. Pengeringan yang berlebihan ( menghasilkan biji kakao dengan
kadar air jauh dibawah 7%) merupakan pemborosan bahan bakar dan
merugikan karena terjadinya kehilangan berat. Sebaliknya jika terlalu singkat,
maka biji kakao belum mencapai kadar air keseimbangan (7%) dan menjadi
rentan terhadap serangan jamur saat disimpan atau diangkut ke tempat
konsumen.
4.3.6 Sortasi
Salah satu aspek mutu biji kakao yang sangat penting bagi konsumen
adalah keseragaman ukuran biji.Sortasi ditujukan untuk mengelompokkan biji
kakao berdasarkan ukuran fisiknya dan sekaligus memisahkan kotoran-kotoran
yang tercampur di dalamnya.Mesin sortasi ukuran yang umum digunakan
adalah jenis silinder berputar atau jenis datar dengan getaran dengan kapasitas
antara 500-1.250 kg/jam.
Gambar : Mesin sortasi Biji Kopi Tiga lapisan
38
Mesin sortasi mempunyai tiga saringan dengan memisahkan biji dengan
golongan mutu A, B dan C. Secara kuantitatif definisi mutu A adalah golongan
biji dengan ukuran besar dan mempunyai jumlah biji antara 85-90 untuk setiap
100g. Mutu B adalah golongan biji dengan ukuran medium dan mempunyai
jumlah biji antara 95-110.Sedangkan mutu C adalah golongan biji dengan
ukuran kecil dan mempunyai jumlah biji di atas 120.Biji pecah keluar dari
ayakan paling bawah untuk mesin tipe getar.Untuk biji dengan ukuran sangat
besar masuk golongan mutu AA dengan jumlah biji kurang dari 85.Biji dengan
mutu AA keluar lewat corong paling atas.Biji hasil sortasi atas dasar ukuran
kemudian dikemas di dalam karung goni. Setiap karung mempunyai berat
bersih 60 kg dan diberi label yang menunjukkan jenis mutu dan identitas
produsen dengan menggunakan pelarut non minyak.
4.3.7 Penggudangan
Penggudangan bertujuan untuk menyimpan biji kakao hasil sortasi
dalam kondisi yang aman sebelum di pasarkan ke konsumen. Serangan jamur
dan hama pada biji kakao selama penggudangan merupakan penyebab
penurunan mutu yang serius. Jamur merupakan cacat mutu yang tidak dapat
diterima oleh konsumen karena menyangkut rasa dan kesehatan termasuk
beberapa jenis jamur penghasil okhratoksin.Udara yang humid pada gudang di
daerah tropis merupakan pemicu utama pertumbuhan jamur pada biji,
sedangkan sanitasi atau kebersihan yang kurang baik menyebabkan hama
gudang seperti serangga atau tikus akan cepat berkembang biak dan pada
akhirnya akan merusak biji kakao sebagai makanan.
Tumpukan karung-karung biji kakao harus disangga dengan papan kayu
(palet) agar tidak langsung bersinggungan dengan permukaan lantai dan diberi
jarak 10-20 cm dari dinding, karena sifatnya yang rapuh karung biji kakao
ditumpuk rapi di dalam ruangan dengan jumlah tumpukan maksimal 6 karung.
39
Biji Kakao
Penyortirannnn
4.4 Pengolahan Kakao Sekunder ( Hilir )
Secara skematis tahapan proses konversi biji kakao menjadi produk
setengah jadi (pasta, lemak dan bubuk cokelat) disajikan pada gambar berikut dan
terdiri atas empat bagian pokok, yaitu penyiapan bahan baku, penyangraian,
penghalusan/ pemastaan dan pengempaan.
Penyangraian
Pemisahan Kulit Kulit Biji
Daging Biji (Nib)
Pemastaan
Pasta Cokelat
Pengempaan
Lemak Kakao Bungkil Cokelat
Gambar : Tahapan proses konversi biji kakao menjadi bubuk setengah jadi.
4.4.1 Penyiapan Bahan Baku
Biji kakao kering merupakan bahan baku makanan dan minuman cokelat
sehingga aspek mutu (fisik, kimiawi dan kebersihan) harus diawasi sangat ketat
40
karena menyangkut citarasa dan kesehatan konsumen. Untuk mendapatkan
hasil pengolahan yang optimal, syarat mutu bahan baku sebaiknya mengikuti
nilai seperti pada tabel. Dari aspek rasa dan aroma, makanan atau minuman
cokelat akan sangat baik jika biji kakao yang digunakan telah difermentasi
secara penuh (5 hari).
Kriteria Mutu Syarat
Tingkat fermentasi, hari 5
Kadar air, % 7
Kadar kulit, % 12 - 13
Kadar lemak, % 50 – 51
Ukuran biji Seragam
Kadar kotoran, % -
Jamur Nihil
Benda asing lunak Nihil
Benda asing keras Nihil
Tabel :Persyaratan mutu biji kakao sebagai bahan baku produk cokelat
4.4.2 penyangraian
Proses penyangraian bertujuan untuk membentuk aroma dan citarasa
khas cokelat dari biji kakao dengan perlakuan panas. Proses sangrai dilakukan
pada mesin sangrai tipe silinder.
Gambar :Mesin sangrai biji kakao berkapasitas 10-40 kg
41
Kapasitas antara 10-40 kg/batch.Sumber panas diperoleh dari
pembakaran minyak tanah (kerosene) dengan alat pembakar (burner). Suhu
ruang sangrai dapat diatur antara 190-225° C, namun suhu sangrai yang umum
untuk biji kakao adalah antara 105-120° C. Waktu sangrai berkisar 20-35 menit
tergantung pada jumlah biji kakao yang disangrai dan kadar airnya. Mesin
sangrai dilengkapi dengan pendingin tipe bak dengan sistem hisapan udara
dengan menggunakan kipas sentrifugal. Waktu pendinginan optimum berkisar
antara 8-10 menit dan sudah cukup untuk mencegah biji kakao menjadi gosong
(over roasted).
4.4.3 Pemisah Kulit Biji
Komponen biji kakao yang berguna untuk bahan pangan adalah daging
biji (nib), sedangkan kulit biji disedot dengan menggunakan blower sedangkan
nib keluar dan ditampung dalam wadah.Kulit biji kakao sendiri merupakan
limbah yang saat ini banyak dimanfaatkan sebagai campuran pakan ternak.
Proses pemisahan nib dari kulitnya dilakukan secara mekanis. Mesin ini akan
menghasilkan fraksi nib dan fraksi kulit dengan ukuran dan sifat fisik yang
berbeda secara bersamaan.
Gambar :Mesin pemisah kulit dan siklon pasca sangrai
42
4.4.4 Pemastaan
Untuk dapat digunakan sebagai bahan baku makanan dan minuman, nib
yang semula berbentuk butiran padat kasar harus dihancurkan sampai ukuran
tertentu (< 20 mμ) dan menjadi berbentuk pasta cair kental. Proses pemastaan
atau penghalusan nib kakao umumnya dilakukan dalam dua tahap, yaitu
penghancuran untuk merubah biji kakao padat menjadi pasta dengan kehalusan
butiran >40 mμ dengan menggunakan mesin silinder.
Gambar :Mesin pemasta kasar tipe silinder
4.4.5 Pengempaan
Lemak kakao dikeluarkan dari pasta kakao dengan dikempa. Rendemen
pengempaan sangat dipengaruhi oleh kondisi pasta seperti suhu, kadar air,
ukuran partikel dan tekanan kempa. Lemak kakao akan relatif mudah dikempa
ada suhu antara 40-45o C,kadar air < 4 % dan ukuran partikel < 75 mμ.
Lemak kakao memilki sifat khas yakni bersifat plastis,kandungan
senyawa lemak padat relatif tinggi,warana putih kekuningan dan mempunyai
bau yang khas cokelat.Lemak kakao banyak diolah untuk produk makanan
setelah dicampur dengan pasta,gula dan bahan-bahan lainya untuk membuat
cokelat.lemak cokelat juga banyak dipakai sebagai bahan baku industry farmasi
dan kosmetika.Sedangkan,sisa hasil kempaan adalah bungkil padat dengan
43
kandungan lemak berkisar antara 10-22% tergantung pada permintaan
konsumen.Bungkil merupakan bahan utama pembuatan bubuk cokelat untuk
makanan dan minuman.Saat ini dikenal pasar bubuk cokelat dengan 3
tingkatan kadar lemaknya, yaitu kadar lemak rendah (10-12%) ,medium (13-
17%) dan lemak tinggi (>17% sampai 22%)
Gambar : Mesin Pengempa Lemak Kakao
4.4.6 Rendemen Hasil Produk Antara
Proporsi hasil pasta,lemak dan bungkil cokelat per 100 kg bahan baku
Tahapan
Proses
Susut
Berat
(%)
Berat
Sisa (kg)
Pasta
(kg)
Lemak
(kg)
Bungkil
(kg)
Penyangrai 7,00 93,00
Pemisah kulit 13,00 80,90
Pemasta kasar 0,50 80,50
Pemasta halus 0,50 80,10
Pengempa 0,50 80,10 39,10 41,00
Rendemen 80,10 39,10 41,00
Tabel :Proporsi hasil pasta,lemak dan bungkil cokelat per 100 kg bahan baku
44
4.4.7 Penghalusan Bungkil
Padatan bungkil dihaluskan dengan alat penghalus.Keberadaan senyawa
lemak dalam bungkil sangat berpengaruh pada kinerja dan hasil penghalusan
bungkil.Dengan kandungan lemak yang relatif masih tinggi (10-22%), bungkil
hanya bisa dilembutkan dengan cara cermat.Jika suhu penghalusan di bawah
340C,fraksi gliserida di dalam lemak kakao jadi tidak stabil dan menggumpal
kembali membentuk bongkahan (lump). Sebaliknya,jika suhu penghalusan di
atas 400C ,lemak akan mencair.
4.4.8 Pengayakan dan Pencampuran
Bubuk cokelat yang telah halus diayak untuk memperoleh ukuran
partikel yang seragam dengan menggunakan mesin pengayak tipe getar.Bubuk
yang masih kasar (tertinggal di atas ayakan 120 Mesh) digiling lagi sampai
halus, sedang bubuk halus yang lolos ayakan merupakan produk yang siap
jual.Untuk membuat variasi jenis produk, bubuk cokelat halus juga dapat
dicampur susu,gula dan bahan lain sebagai penyedap (vanilla) dengan proporsi
tertentu sesuai kesukaan pasar.Proses pencampuran bahan-bahan tersebut
dilakukan pada mesin pencampur seperti disajikan pada gambar ini.
Gambar :Mesin pencampur bubuk cokelat halus,gula halus dan susu bubuk.
45
4.4.9 Tahapan Pembuatan Makanan Cokelat
Pasta Cokelat
Gula Lemak
Susu Pencampuran Bahan lain
Penghalusan
Tempering
Percetakan
Pengemasan
Produk siap pasar
Selain bubuk cokelat,lamak dan pasta merupakan bahan baku yang
penting untuk industri berbagai makan cokelat mulai dari bentuk yang
sederhana samapai bentuk yang sangat.Secara skematis tahapan proses
produksi makanan dengan bahan baku lemak dan pasta cokelat disajikan pada
diagram di samping.Secara umum tahapan proses dapat dibagi menjadi 4
bagian pokok yaitu pencampuran, penghalusan, tempering dan percetakan.
Adonan cokelat dibuat dai campuran pasta cokelat,lemak, gula, susu dan
bahan lain sebagai penambahan rasa seperti vanilla dengan perbandingan
tertentu.Untuk mendapatkan penampilan yang baik (mengkilap), adonan
cokelat perlu ditambah mentega dan lesitin.
Adonan yang sudah homogeny kemudian dihaluskan lanjut dengan alat
penghalus tipe roll bertingkat atau refiner untuk menghasilkan kehalusanpasta
dengan ukuran partikel < 20 mμ.Selain untuk menghaluskan partikel pasta,
46
proses ini juga sekaligus untuk menghaluskan partikel gula.Proses penghalusan
adonan berlangsung secra berulang smapai deperoleh adonan cokelat dengan
tingkat kehalusan di bawah 20mm. Adonan cokelat hasil refiner sebaiknya
tidak langsung digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai jenis
makanan,roti,kue atau permen, tetapi harus melewati terlebih dulu proses
koncing.
Proses koncing atau proses penghalusan adonan cokelat hasil refiner pada
suhu dan periode tertentu dengan sebuah alat yaitu mesin koncing.Suhu
koncing diatur antara 60-70o C selama 18-24 jam secara terus menerus
tergantung pada jenis makanan yang akan dihasilkan.Selama proses koncing,
air dan senyawa penyebab cita rasa yang tidak diinginkan terutam cita rasa
asam pada adonan cokelat akan menguap.Selain itu, selama proses koncing
partikel cokelat,gula, dan susu akan terikat dan terselimuti dengan baik oleh
lapisan lemak sampai memberikan sensasi halus dalam mulut.
Sebelum dicetak,adonan cokelat siap cetak harus melewati proses
tempering atau penyimpanan adonan dalam ruangan dengan kondisi suhu dan
waktu tertentu seperti disajikan dalam gambar berikut ini
10-12 menit
Waktu,m
enit0
10
20
30
40
50
60
Suhu tempering adonan coklat
Gambar :Kurva suhu tempering adonan cokelat sebelum dan siap cetak
47
Pada tahap awal ruang tempering dipanaskan secara perlahan sehingga
adonan cokelat meningkat dari suhu 330C menjadi 480 C selama lebih kurang
10-12 menit. Pada tahap ini seluruh kristal lemak didalam adonan diharapkan
mencair. Setelah itu diikuti proses pendinginan awal pada suhu adonan
diturunkan secara perlahan dari 480 C menjadi 330 C. Pada tahap ini Kristal
lemak belum terbentuk sehingga suhu adonan perlu diturunkan lanjut pada 260
C.Adonan perlu dipanaskan ulang sampai suhu 330 C saat adonan akan dituang
ke cetakan dengan bentuk yang beraneka ragam.
4.4.9 Pengemasan
Pengemasan bertujuan untuk mempertahankan aroma, citarasa dan
sekaligus penampilan produk-produk makan cokelat diangkut, dijajakan dan
disimpan.Bebrapa faktor yang berpengaruh terhadap keawetan makanan
cokelat adalah suhu lingkungan, kelembapan dan kandungan oksigen di dalam.
Gambar : Alat pengemas Bubuk Coklat
Kemasan juga harus ditutup rapat (seal) dengan perlakuan panas dan
tekanan. Beberapa alat press kemasan sederhana disajikan pada gambar di
bawah ini.
48
Gambar : Lemari Penyimpanan
Usia simpan makanan atau bahan cokelat dapat diperpanjang jika oksigen
di dalam kemasan dikurangi ke tingkat yang paling rendah (<1 %) atau jika
mungkin nol persen.Untuk itu, beberapa jenis kemasan menggunakan sistem
vakum.
49
BAB 5. TINJAUAN PUSTAKA
5.1 Sistem Operasional Alat Pengolahan Kopi
5.1.1 Pengolahan Kopi Hulu (Primer)
a) Perambang
Gambar :Alat kerambang kopi ( hulu )
Biji kopi pasca panen dirambang untuk mengetahui mutu dan
kualitas, sehingga diketahui dari biji kopi yang mengambang menandakan
biji kopi tersebut memiliki kualitas yang buruk,dikarenakan biji kopi yang
mengambang tersebut tidak mempunyai isi atau isi kurang dari
standar.Sedangkan biji kopi yang tenggelam dalam wadah perambang
menandakan biji kopi tersebut memiliki kualitas yang baik
b) Mesin Pemisah Biji Kasar
Gambar :Mesin pengupas tipe 2 silinder
50
Untuk memisahkan biji kopi dengan kulit ari dan kulit tanduk
untuk menghasilkan biji kopi HS.Alat ini menggunakan drum penggiling
yang mampu memisahkan antara biji dengan kulit aridan kulit tanduk yang
digerakkan dengan mesin penggerak.Diberi air agar menghilangkan lendir.
c) Tempat Fermentasi
Gambar :Bak Fermentasi dengan kapasitas 40 kg
Biji HS di fermentasikan di bak fermentasi dengan tutup karung
goni / daun pisang untuk memisahkan lendir,dimana lendir tersebut akan
keluar dari lubang bak fermentasi.Lubang fermentasi dibuat berdasarkan
penelitian agar tepat guna.Fermentasi tersebut memerlukan waktu selama
1 hari.
d) Washer
Gambar :Mesin pencuci kopi ( washer ) tipe Kontinyu
51
Untuk menghilangkan lendir,maka biji kopi di masukkan ke mesin
washer yang cara kerjanya dengan bantuan air.Air dimasukkan ke hopper
dan mengalir ke tempat biji kopi itu bergerak dan kemudian keluar untuk
ditampung dalam wadah.
e) Mesin Drying
Gambar :Mesin pengering biji kopi berkapasitas 4 ton.
Berfungsi untuk mengeringkan biji kopi yang telah dicuci oleh
washer.Alatnya terdiri dari bak penampung dan penghasil panas.Bak
penampung fungsinya menampung biji kopi yang akan dikeringkan,
sedangkan penghasil panas berupa tungku sebagai tempat pembakaran
kayu untuk menghasilkan panas yang kemudian hawa panas tersebut
dilirkan dari bawah bak penampung.Diberi perlakuan pada biji kopi
dengan mengaduk tiap beberapa jam sekali agar panas yang diterima
merata.Biji kopi dikeringkan selama beberapa hari tergantung dari
52
banyaknya muatan,suhu mesin drying dan jenis bahan. Suhu pemanas
sekitar 150 -200 o C.
f) Mesin holder
Gambar :Mesin pengupas kulit ( Hooler )
Biji kopi HS kering dipisahkan antara biji dengan kulit ari
menggunakan mesin pemisah kulit sehingga di dapatkan biji Hs ke Biji
AC. Alat ini menghasilkan 3 bentuk yaitu berupa biji, kulit ari dan serbuk
kecil (dedak). Alat ini digerakkan dengan mesin penggerak yang
menggerakkan drum penggiling untuk memisahkan kulit ari dengan biji
kopi. Kemudian terdapat blower yang menghisap kulit danmemisahkan
antara kulit dan serbuk kulit.
53
g) Mesin Sortasi
Gambar : Mesin sortasi tipe getar ( gaya eksentrik )
Untuk memilih kopi berdasarkan ukuran dan menyaring kulit ari
yang masih tersisa menggunakan mesin desortasi.Alt ini mengunakan 3
saringan berukuran besar yang berbeda beda ukuran diameter
penyaringanya dan kemudian digerakkan dengan motor penggerak. Cara
kerja mesin ini menggunakan car eksentrik yaitu gerak maju mundur.
5.1.2 Pengolahan Kopi Hilir (Sekunder)
5.1.2.1 Mesin Sangrai Biji Kopi Tipe Silinder
Gambar : Mesin sangrai biji kopi tipe silinder dengan bahan bakar biogas
Spesifikasi alat :
54
-Merek : Kopkar Sekar
-Tipe : Silinder datar berputar
-Sumber Daya : Motor Listrik,1 phase , 0,37 kW
-Parameter Uji : Uji verifikasi, Uji untuk kerja, Uji pelayanan
-Tanggal Pengujian : 5 Oktober 2009
-Kapasitas : 10 Kg per proses
-Material : Pelat alumunium dan pelat baja
-Sumber Pemanas : Biogas
-Bobot Total : 161 Kg
-Silinder : - Diameter 400mm
- Panjang 600 mm
- Pengaduk berbentuk spiral (pelat)
Cara Kerja :
Permulaan
1. Lakukan pre-heating dengan cara : cek tekanan gas pada manometer,
apabila tekanan sudah mencapai ketinggian 8 cm, buka kran saluran
biogas. Selain itu buka kran setengah putaran pada saluran gas biogas
mesin sangrai.
2. Sulutkan api pada stik besi yang bagian ujungnya sudah diberi kain dan
tetesan spirtus secukupnya. Arahkan sulutkan api pada lubang saluran
biogas, sehingga semburan api keluar.
3. Masukkan kayu kering bertahap, sedikit demi sedikit (±4 Kg untuk 10 Kg
kopi) hingga kayu tersebut terbakar.
4. Tutup kran biogas jika kayu terbakar sempurna.
5. Hidupkan kipas dengan menekan tombol on agar kayu tetap menyala.
Menghidupkan Motor Penggerak
1. Periksa jaringan listrik dari PLN / generator, tegangan 220 Volt.
2. Hubungkan kabel stecker mesin sangrai ke jaringan listrik PLN.
55
3. Lihatlah bahwa sekering pengaman (fuse) tidak putus dan kembalikan ke
posisi semula.
4. Tekanlah tombol on pada saklar sehingga sangrai mulai jalan.
5. Pastikan silinder mesin sangrai berputar.
Memasukkan Bahan Yang Akan Disangrai
1. Biji kopi kadar air ± 12 % pada wadah bersih.
2. Hidupkan alat pengatur suhu, tunggu panas ruang sangrai sampai indicator
suhu asap pada interval 150-200 o C.
3. Masukkan biji kopi ke dalam silinder sangrai melalui corong pengumpan
(hopper) dengan alat bantu corong tangan dan sesuaikan kapasitas mesin.
4. Biji kopi disangrai sebaiknya disortasi ukuran supaya keseragaman hasil
sangrai tercapai.
Awal Penyangraian
1. Siapkan bak pendingin, alat pengaduk dan sarung tangan yang tahan
panas.
2. Masukkan biji kopi secara bertahap ke corong pengumpan (hopper) dan
pastikan poros mesin sangrai tetap berputar.
3. Lakukan pengamatan saat proses penyangraian berlangsung melalui
lubang indicator (pintu mesin sangrai), kontrol tingkat kematangan
dengan sampel yang masak (sesuaikan kebutuhan pasar).
Akhir Penyangraian
1. Proses penyangraian diakhiri saat biji kopi telah masak.
2. Sediakan bak penampung / pendingin, letakkan di bawah tutup mesin
sangrai.
3. Buka tutup mesin sangrai dengan cara menarik / mengangkat handle pada
pintu mesin sangrai dengan menggunakan sarung tangan.
4. Aduk biji kopi sangrai di dalam bak pendingin dengan kayu pengaduk.
5. Bila proses penyangraian berlanjut ulangi langkah IV a 2 sampai IV b 4
56
6. Bila selesai, matikan proses motor listrik dengan memutus jaringan dari
PLN dan matikan sumber panas api kayu dengan cara mematikan kipas.
7. Bersihkan kembali komponen mesin sangrai setiap selesai pemakaian.
Perawatan Keterangan Interval
Sabuk V Ganti Tansmisi (V-Belt) 4 bulan
Sepuyer Bersihkan lubang sepuyer kompor 1 minggu
Reducer / Gear Box Ganti oli SAE 90 6 bulan
Sekering / Fuse Bila putus, diganti, sediakan cadangan Setiap mulai
5.1.2.2 Mesin Pembubuk Kopi Instan (Grinder)
Gambar :Mesin Pembubuk Kopi Instan (Grinder)
Spesifikasi Alat :
-Merek : Sekar
-Model / type rotary : Disk mill
-Buatan : Kopkar Sekar57
-Negara Asal : Indonesia
-Tenaga Penggerak : Motor Listrik 1Pk, 220 Volt, 1400 Rpm
-Dimensi Alat
Panjang : 850 mm
Lebar : 800 mm
Tinggi : 750 mm
Berat : 17,5 Kg
-Kapasitas Alat : 15 Kg / jam
Konstruksi Alat :
Mesin pembubuk kopi instan ini secara garis besar terdiri dari :
a) Unit pengumpan (hopper)
b) Bagian pembubuk yang teddiri dari cakram statur dan cakram rotor yang
terdapat pada satu sumbu serta dilengkapi dengan saringan dan berada di
dalam rangka yang kuat.
c) Motor penggerak
d) Unit pengeluaran yang terdapat di dalam suatu ruangan tertutup di mana
wadah penampung ditempatkan untuk mencegah kontaminasi dari luar.
Cara Kerja :
1. Periksalah jaringan listrik PLN 380 Volt dengan daya 4,5 KW.
2. Hubungkan kabel power mesin penggiling bubuk kopi dengan jaringan
listrik dan pastikan terpasang denga benar.
3. Siapkan bak penampung kopi bubuk pada ruang keluaran mesin
pembubuk.
4. Buka pintu mesin pembubuk dan lihat komponen telah terpasang lengkap
dan bersih, kemudian tutup rapat kembali.
5. Siapkan biji kopi sangrai ± 30 Kg untuk waktu 1 jam.
6. Hidupkan motor penggerak dengan cara tekan ke bawah handle tekanan
sehingga mesin berputar.
58
7. Masukkan biji kopi sangrai lewat lubang masukkan (hopper) secara
bertahap.
8. Kopi bubuk halus akan keluar tertampung pada bak ruang pengeluaran.
9. Matikan mesin dengan cara handle ditarik ke atas, setelah proses
penggilingan kopi telah selesai.
10. Bersihkan kembali bagian dalam mesing penggiling setelah selesai proses
penggilingan kopi.
Perawatan
No Uraian Interval
1 Bersihkan / Ganti nozzle 6 bulan
2 Ganti transmisi ( V-Belt) 4 bulan
3 Periksa oli motor diesel (SAE-40B) 1 bulan
4 Berikan waktu istirahat mesin
(Pendinginan bantalan)
1 jam
5.1.2.3 Mesin Pencampur Kopi Instan
Gambar : Mesin pencampur kopi sangrai (Mixer)
Spesifikasi Alat :
-Kapasitas : 20 kilogram
59
-Lama Proses : 20 menit
-Bahan isi silinder : Kopi / susu / jahe / krim bubuk
-Dimensi (p x l x t ) : 94 cm x 80.5 cm x 70.2 cm
Konstruksi Alat :
Mesin Blending ini secara garis besar terdiri dari :
a) Rangka terbuat dari besi kotak dengan sisi pertama 4 Cm, sisi kedua 6 Cm.b) Hexagonal Silinder (Silinder segi enam) untuk tempat pengaduk.Terbuat
dari plat SS dengan tinggi 63,5 cm.c) Mesin Penggerak merek SEM. three phase asycronous, 2Hpd) Poros yang berfungsi menopang hexagonal silinder.Terbuat dari besi cor
berbentuk silinder pejal.e) Pulley dan V-Belt untuk menstransmisikan daya.
Cara Kerja :
Mengidupkan Unit Penggerak ( Motor Listrik)1. Periksa jaringan listrik dari PLN atau generator, tegangan 220 Volt.2. Hubungkan kabel stecker mesin pencampur ke jaringan listrik PLN.3. Lihatlah bahwa sekering pengaman (fuse) tidak putus dan kembalikan lagi
ke posisi semula.4. Tekanlah tombol ON pada saklar sehingga mesin pencampur mulai jalan.5. Pastikan silinder mesin pencampur berputar.
Menghidupkan Mesin Pencampur1. Pastikan formula campuran kopi instan dengan komposisi yang tepat.2. Masukkan bahan baku dengan komposisi tertentu.3. Tutup kembali pintu dengan tuas pengunci secara rapat (pintu pemasukan
dan pengeluaran jadi satu)4. Hidupkan motor penggerak (seperti langkah 1)5. Atur putaran kecepatan gas pada posisi konstan.6. Hentikan setelah berjalan 10-15 menit, bahan akan tercampur secara
merata.7. Posisikan tutup pencampur pada posisi miring ke bawah.8. Buka tuas pengunci, angkat tutup mesin ke atas kemudian tuang ke bawah
dengan sedikit memutar silinder hexagonal ke bawah sehingga bahan bisa keluar dengan mudah.
60
9. Selesai proses pencampuran, tutup kembali pintu pencampur dan bersihkan dari sisa formula campuran kopi instan.
10. Kurangi kecepatan putar gas dan matikan motor listrik dengan menekan handle ke OFF.
Perawatan
Komponen Keterangan Interval
Motor Penggerak Oli mesin SAE 40 , busi 2 bulan
Sabuk V-Belt Ganti transmisi (V-Belt) 4 bulan
Sepuyer Bersihkan lubang sepuyer Setiap mulai
Reducer / Gear Box Ganti Oli SAE 90 6 bulan
5.1.2.4 Mesin Kristalisator
Gambar : Mesin Kristalisator
Cara Kerja
Mengidupkan Unit Penggerak ( Motor Listrik)1. Periksa jaringan listrik dari PLN atau generator, tegangan 220 Volt.2. Hubungkan kabel stecker mesin pencampur ke jaringan listrik PLN.3. Lihatlah bahwa sekering pengaman (fuse) tidak putus dan kembalikan lagi
ke posisi semula.
61
4. Tekanlah tombol ON pada saklar sehingga mesin pencampur mulai jalan.5. Pastikan silinder mesin pencampur berputar.
Menghidupkan Mesin Kristalisator1. Buka tutup mesin Kristal kopi ( berupa mika) dengan mengangkat mika
tersebut.2. Siapkan bahan untuk kopi instan(larutan kopi dan gula).3. Masukkan bahan formula ke dalam mesin pengkristal.4. Hubungkan kabel power mesin kristalisator kopi dengan jaringan listrik
dan pastikan terpasang dengan benar.5. Hidupkan sumber panas (seperti langkah 1)6. Putar pengaduk dengan menekan ON.7. Hentikan pengadukan setelah mencapai 45 menit.( bahan sudah menjadi
kristal)8. Matikan sumber panas api kayu dengan cara mematikan kipas dan
mengurangi kayu yang masih ada.9. Biarkan kopi instan mengkristal ±15 menit.10. Keluarkan kopi instan dengan menggunakan serok taruh di wadah yang
bersih.11. Matikan mesin dengan cara menekan tombol OFF12. Bersihkan mesin setelah selesai penggunaan dengan air.
Perawatan
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
5.1.2.5 Mesin Pencacah Ginseng dan Jahe (Slicer)62
Gambar : Mesin Pencacah Ginseng dan Jahe (Slicer)
Cara Kerja
1. Periksa jaringan listrik PLN, pastika pada tegangan 220 V2. Siapkan bahan (ginseng/jahe) pastikan bahan sudah tersortasi.3. Siapkan tempat / wadah penampung tempat pengeluaran hasil slicer.4. Hubungkan kabel stecker mesin slicer ke jaringan listrik PLN.5. Masukkan bahan secara bertahap dengan menggunakan sarung tangan.6. Matikan mesin slicer dengan cara melepas stecker dari jaringan listrik
PLN.Setelah proses pencacahan selesai.
Perawatan
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekring pada panel listrik Setiap mulai
5.2 Pengolahan Kakao
63
5.2.1 Pengolahan Kakao Hulu (Primer)
a) Pot Breaker
Gambar : Mesin Pemecah kulit kakao ( Pot Breaker )
Kakao pasca panen dipisahkan bkulit dan buahnya menggunakan
mesin pemisah kulit kakao, dimana bahan dimasukkan ke 2 hopper dan
menuju drum penggiling untuk dipisahkan kulit dan buahnya. Alat ini
menggunakan motor penggerak yang ditransmisikan dengan V-Belt.
b) MesinDesortasi
Gambar : Mesin Sortasi biji Kopi
Kakao dipilih berdasarkan ukuran dengan menggunakan mesin
desortasi.Terdapat 3 saringan yang menggunakan diameter saringan yang
berbeda. Digerakkan oleh motor penggerak dan bergerak eksentrik yaitu
gerak maju mundur.
64
c) Tempat Fermentasi
Gambar : Bak Fermentasi
Kakao di fermentasikan di bak fermentasi dengan tutup karung goni /
daun pisang untuk memisahkan lendir, dimana lendir tersebut akan keluar
dari lubang bak fermentasi. Lubang fermentasi dibuat berdasarkan
penelitian agar tepat guna.Fermentasi tersebut memerlukan waktu selama
4 hari. Dimana setiap 2 hari sekali bahan dipindah dari satu wadah ke
wadah yang lain.
d) Mesin Drying
Gambar : Tungku mesin pengering
65
Berfungsi untuk mengeringkan kakao yang telah dicuci oleh
washer.Alatnya terdiri dari bak penampung dan penghasil panas.Bak
penampung fungsinya menampung kakao yang akan dikeringkan,
sedangakan penghasil panas berupa tungku sebagai tempat pembakaran
kayu untuk menghasilkan panas yang kemudian hawa panas tersebut
dialirkan dari bawah bak penampung.Diberi perlakuan pada kakao dengan
mengaduk tiap beberapa jam sekali agar panas yang diterima
merata.Kakao dikeringkan selama beberapa hari tergantung dari
banyaknya muatan,suhu mesin drying dan jenis bahan.Suhu pemanas
sekitar 150 -200 o C.
5.2.2 Pengolahan Kakao Hilir (Sekunder)
5.2.2.1 Mesin Sangrai Biji Kakao Tipe Silinder
Gambar : Mesin sangrai biji Kakao
Spesifikasi Alat :
Tipe : Silinder datar berputar
Daya penggerak : Motor listrik, 1 phase, 0,37 kW
Kapasitas : 10 Kg / proses
Dimensi (p x l x t) : 1440 mm x 755 mm x 1965 mm
Material : Pelat alumunium dan pelat baja
66
Sumber pemanas : Gas elpiji
Bobot total : 161 Kg
Silinder Sangrai : Diameter 400mm, panjang 600mm, dari plat
alumunium
Pengaduk : Bentuk spiral, dari plat
Cara Kerja :
Tahapan Operasional
1. Lakukan pre-heating dengan cara : cek tekanan gas pada manometer,
apabila tekanan sudah mencapai ketinggian 8 cm, buka kran saluran
biogas. Selain itu buka kran setengah putaran pada saluran gas biogas
mesin sangrai.
2. Sulutkan api pada stik besi yang bagian ujungnya sudah diberi kain dan
tetesan spirtus secukupnya. Arahkan sulutkan api pada lubang saluran
biogas, sehingga semburan api keluar.
3. Masukkan kayu kering bertahap, sedikit demi sedikit (±4 Kg untuk 10 Kg
kopi) hingga kayu tersebut terbakar.
4. Tutup kran biogas jika kayu terbakar sempurna.
5. Hidupkan kipas dengan menekan tombol on agar kayu tetap menyala.
Menghidupkan Motor Penggerak
1. Periksa jaringan listrik dari PLN / generator, tegangan 220 Volt.
2. Hubungkan kabel stecker mesin sangrai ke jaringan listrik PLN.
3. Lihatlah bahwa sekering pengaman (fuse) tidak putus dan kembalikan ke
posisi semula.
4. Tekanlah tombol on pada saklar sehingga sangrai mulai jalan.
5. Pastikan silinder mesin sangrai berputar.
Memasukkan Bahan Yang akan Disangrai
1. Biji kakao sebaiknya berkadar air 7-8 %, siapkan pada wadah yang bersih.
67
2. Hidupkan alat pengatur suhu dan set suhu sesuai yang diharapkan.Tunggu
panas ruang sangrai sampai indicator suhu asap pada interval 100 – 120 o
C.
3. Biji kakao dituang ke dalam silinder sangrai melalui corong pengumpan
(hopper) dengan alat bantu corong tangan, dan sesuaiakan kapasitas mesin
sangrai (max 10 Kg).
Awal Penyangraian
1. Siapkan bak pendingin, alat pengaduk dan sarung tangan yang tahan
panas.
2. Masukkan biji kakao secara berthapa ke corong pengumpan (hopper) dan
pastikan poros mesin sangrai tetap berputar.
3. Lakukan pengamatan saat proses penyangraian berlangsung melalui
lubang indicator (pintu mesin sangrai), kontrol tingkat kematangan daya
sampel yang masak (sesuaikan kebutuhan pasar)
Akhir Penyangraian
1. Proses penyangraian di akhiri saat biji kakao telah masak (sesuai dengan
sampel)
2. Sediakan bak penampung / pendinginan, letakkan di bawah tutup mesin
sangrai
3. Buka tutup mesin sangrai (bentuk kerucut) dengan cara memutar
berlawanan arah jarum jam dan tarik , gunakan sarung tangan.
4. Aduk biji kakao sangrai di dalam bak pendinginan dengan kayu pengaduk.
5. Bila proses penyangraian berlanjut, ulangi langkah awal 2- akhir 4
6. Bila penyangraian selesai matikan motor listrik dengan memutus arus
listrik dari jaringan listrik PLN atau generator.
7. Bersihkan kembali komponen mesin sangrai setiap selesai pakai.
68
Perawatan Keterangan Interval
Sabuk V Ganti Tansmisi (V-Belt) 4 bulan
Sepuyer Bersihkan lubang sepuyer kompor 1 minggu
Reducer / Gear Box Ganti oli SAE 90 6 bulan
Sekering / Fuse Bila putus, diganti, sediakan cadangan Setiap mulai
5.2.2.2 Mesin Pengupas Kulit Biji Kakao (Desheller)
Gambar : Mesin pengupas kulit biji Kakao
Cara Kerja :
1. Periksa jaringan listrik PLN, pastikan pada tegangan 220 V.
2. Tutup lebih dahulu katub pemasukan pada corong pengumpan (Hopper)
dengan car menekan ke dalam.
3. Bahan sebaiknya pada kondisi suhu kamar ( tidak panas ) ,dengan kadar
air 2,5%-3% (tidak mamel).
4. Tuangkan biji kakao pasca sangrai ke hopper.
5. Siapkan unit penampung masing-masing untuk nib dan kulit kakao.
6. Hubungkan kabel mesin desheller dengan arus PLN.
69
7. Tekanlah tombol ON pada saklar dan pastikan poros mesin pemecah
berjalan normal.
8. Atur lubang hisapan saluran kulit saat proses pemisahan berlangsung
sampai diperoleh hasil yang optimal( nib terikut kulit minimal).
9. Buka Katup masukan sedikit demi sedikit sampai pada posisi optimal ( nib
terikut kulit minimal).
10. Biarkan mesin bekerja sampai bahan yang ada di dalam ruang pengupas
betul-betul habis.
11. Matikan mesin desheller dengan menekan tombol OFF pada saklar dan
putuslah hubungan jaringan listrik PLN.
12. Bersihkan kembali komponen mesin setiap selesai dipakai.
Perawatan
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
5.2.2.3 Mesin Pemasta Cokelat Kasar Tipe Ulir
Gambar : Mesin Pemasta Biji Kakao kasar
70
Spesifikasi alat :
Merek : Kopkar Sekar
Model / tipe : Ulir horizontal
Buatan : Kopkar Sekar Puslit Jember
Dimensi (p x l x t) : 1740 mm x 738 mm x 1713 mm
Kapasitas : 50 Kg / jam
Cara Kerja :
1. Siapkan unit penampang ( wadah) dan buka stainless steel pada lubang
pengeluaran, sebagai wadah pasta kasar yang dihasilkan.
2. Periksa jaringan listrik PLN, pastikan pada tegangan 220 V.
3. Hubungkan kabel motor penggerak pemasta ke jaringan PLN 220 V.
4. Hidupkan motor silinder pemasta dengan memutar saklar pada posisi ON,
pastikan pemasta berjalan normal.
5. Masukkan nib kakao pasca sangrai ke hopper sedikit demi sedikit.
6. Perhatikan proses keluarnya nib kasar berbentuk pasta encer.
7. Bersihkan komponen mesin pemasta setiap selesai pemakaian dengan alt
bantu pemanas.
8. Biarkan mesin pemasta beberapa saat (±5 menit) sebelum mesin pemasta
dimatikan.Matikan unit pemanas dan motor silinder pemasta ke posisi
OFF.
9. Putuskan hubungan kabel motor penggerak dengan jaringan listrik PLN.
10. Apabila akan melakukan pembersihan pada bagian dalam silinder
pemasta,pergunakanlah air panas supaya pasta yang menempel tercuci
bersih dan hidupkan mesin pemasta sehingga sisa pasta terdorong keluar.
71
Perawatan
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
5 Pelumas Reducer (oli SAE-90) 4 bulan
6 Ganti Mesin 20 kg / jam 6 bulan
40 kg / jam 3 bulan
5.2.2.4 Mesin Kempa Lemak Kakao
Gambar : Mesin Pengempa Lemak Kakao
Spesifikasi Alat :
Tipe : Hidrolik mekanis horizontal
Motor Penggerak : Motor listrik 3 phase, 5,5 kW (7,5 Hp), 1750 Rpm
72
Dimensi (p x l x t) : 1200 mm x 870 mm x 1870 mm
Kapasitas : 1,5 Kg pasta kasar per proses
Konstruksi Alat :
Terdiri atas :
a) Bagian pengumpan
b) Bagian penekan
c) Pompa hirolik yang disertai dengan oli tangki dan selang-selang sirkulasi
oli serta Pressure value otomatis
5.2.2.5 Alat Pengayak Bubuk Kakao
Gambar : Alat pengayak bubuk Kakao
Spesifikasi Alat :
Tipe : Silinde getar
Motor Penggerak : Motor listrik 2Hp,1420 Rpm,220 V73
Dimensi (p x l x t) : 1305 mm x 1050 mm x 840 mm
Bahan ayakan & silinder : Stainless steel
Konstruksi Alat :
Mesin penggerak bubuk coklat secara garis besar terdiri dari :
a) Rangka
b) Ayakan silinder 120 Mesh
c) Silinder bek penampung bubuk coklat yang lulus ayakan
d) Poros eksentrik
e) Motor listrik
Mekanisme Kerja :
Sejumlah bubuk cokelat dari bungkil cokelat telah dihaluskan,dimasukkan
sekaligus ke ayakan silinder untuk dilakukan pengayakan.Setelah motor
listrik dihidupkan,pulley motor listrik meneruskan dayanya melalui V-Belt ke
pulley gear agar perubah putaran, dari gear ini diteruskan daya ke pulley
eksentrik sedemikian sehingga mendorong dan menarik vibrasi ayakan agar
dapat bergerak maju mundur untuk melakukan pengayakan dilakukan secara
kontinyu sampai semua bubuk cokelat yang lolos saringan di tamping SOP
(Alat Pengayak Bubuk Kakao).
Langkah Operasional :
1. Periksa jaringan listrik pada tegangan 220 V,1 phase
2. Hubungkan kabel motor listrik ke PLN
3. Pastikan alat pengayak bergerak dan bergetar dengan normal, lakukan uji
coba tanpa beban terlebih dahulu
4. Siapkan bahan yang akan diayak dan dibersihkan unit ayakan sebersih
mungkin.
74
5. Pembersihan unit ayakan bisa dilakukan dengan pompa angin atau bila
terjadi penumpukan penyumbatan bersihkan dengan air panas,kemudian
biarkan sampai kering,ayakan kering harus bisa dilakukan.
6. Masukkan bubuk kakao dengan conting pengumpan ke wadah di atas unit
ayakan secara bertahap (1-2 Kg)
7. Hidupkan mesin pengayak bubuk kakao ini dan perhatikan proses
pengayakan akan berlangsng ±5 menit.
8. Setelah pengayakan cukup,matikan mesin pengayak dan siapkan wadah
besar untuk menampung hasil ayakan.
9. Bubuk kakao yang tersisa di atas unit ayakan dihaluskan lagi sehingga
dapat diayak lagi menjadi bubuk halus.
10. Bubuk kako halus yang jatuh pada wadah penampung hasil ayakan berupa
bubuk kakao yang dihasilkan.Bubuk ini bisa ditambahkan beberapa
formula dan dipakai untuk bahan rasa kue dan minuman.
Petunjuk Perawatan :
Pembersih unit ayakan bisa dilakukan dengan pompa angin atau bila
terjadi penempuhan,penyumbatan, bersihkan dengan air panas kemudian
biarkan sampai kering sehingga bisa dipakai lagi.
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
75
5.2.2.6 Mesin Penghalus Bungkil Cokelat
Gambar : Mesin penghalus bungkil Coklat ( Ballmill )
Spesifikasi Alat :
Tipe : Roll horizontal
Tenaga penggerak : Motor listrik 2 Hp / 1420 rpm,110 / 220 V
Kapasitas : 2 Kg cokelat
Dimensi (p x l x t) : 700 mm x 700 mm x 900 mm
Cara Kerja :
1. Periksa jaringan listrik PLN,pastikan pada tegangan 220 V.
2. Buka tutup mesin pembubuk dengan melepas mur kuningan.
3. Tutup rapat lubang pengeluaran pada dinding ruang mesin pembubuk
cokelat.
4. Hubungkan kabel mesin pembubuk ke jaringan PLN 220 V.
5. Hidupkan motor penggerak mesin pembubut dengan memutar saklar pada
posisi ON .pastikan mesin pembubuk berjalan secara normal.
6. Pastikan 2 rol besi berjalan searah jarum jam.
7. Masukkan bahan
76
8. Perlakuan tempering untuk bahan bubut cokelat sekitar 2 hari.
9. Proses pembubukan cokelat dilakukan selama 10 menit ( hal ini diperlukan
agar dihasilkan kehalusan yang seragam)
10. Keluarkan bubuk cokelat melalui lubang pengeluaran dengan cara
membuka katub pengeluaran dan taruh di wadah yang bersih.
11. Matikan mesin pembubuk bila pengeluaran cokelat sudah selesai.
12. Bila proses pembubuk telah selesai, bersihkan sisa bubuk cokelat yang
menempel dengan menggunakan tissue atau penghisap angin.
Perawatan :
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
5 Pelumas Reducer (oli SAE-90) 4 bulan
5.2.2.7 Mesin Penghalus dan Pencampur Formula Permen Cokelat
Gambar : Mesin pencampur bubuk Coklat ( Grinder )
77
Cara Kerja :
1. Periksa jaringan listrik PLN pastikan tegangan pada 220 V.
2. Buka tutup mesin conching dengan melepas mur kupingan
3. Tutup rapat lubang pengeluaran pada dinding ruang mesin conching.
4. Hidupkan motor penggerak mesin conching dengan memutar saklar pada
posisi ON.Pastikan mesin conching berjalan normal dengan baik yaitu 2
rol besi berjalan searah jarum jam.
5. Siapakan bahan pembuatan adonan cokelat (pasta kasar,gula,susu,lemak
kakao)
6. Masukkan pasta kasar, kemudian secar berurutan gula , susu, dan lemak
kakao secara bertahap dan bergantian, proses pencampuran adonan cokelat
ini berjalan 30 menit.Untuk mendapatkan tekstur adonan cokelat yang
halus masukkan ke mesin penghalus adonan sebanyak 2-3 kali.
7. Kemudian masukkan adonan cokelat halus ke mesin conching atur suhu
conching ± 55 o C dengan memutar thermostat di angka 55 o C.Pastikan
thermostat berfungsi dengan baik yang ditunjukkan pada lampu indicator
menyala (hijau atau merah) dal lampu indicator mati apabila suhu melebihi
55 o C.
8. Proses conching dilakukan selama ± 60-90 jam.Keluarkan adonan cokelat
melalui lubang pengeluaran dengan cara membuka katub pengeluaran dan
di taruh di wadah yang bersih.
9. Matikan mesin conching bila pengeluaran adonan permen cokelat sudah
selesai.
10. Siapkan alat cetakan cokelat yang dikehendaki,lakukan setelah adonan
cokelat pada suhu ± 35 o C.Bila proses conching telah selesai ,bersihkan
adonan cokelat yang menempel dengan menggunakan air panas.
keterangan tambahan
1. Apabila adonan permen cokelat belum selesai dicetak,simpanlah pada
tempering suhu ± 50 o C.
2.Bersihkan semua peralatan yang dipakai setiap selesai dipakai.78
Perawatan :
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
5 Pelumas Reducer (oli SAE-90) 4 bulan
5.2.2.8 Mesin Tempering dan Pencetak Formula Permen Cokelat
Gambar : Mesin Tempering
Cara Kerja :
1. Pasang steker mesin pada stop kontak yang sudah ada.
2. Siapkan bahan formula permen yang akan dicetak( formula yang
dikeluarkan dari mesin conching)
3. Masukkan bahan formula permen cokelat ke dalam tangki pemanas
penampung formula bagian atas.
4. Hidupkan pemanas.Atur suhu pada bagian pemanas tempering dengan
suhu 50 0C.79
5. Siapkan air secukupnya ke dalam bak air dan tambahkan es batu
secukupnya ke dalam bak berisi air .Pasang steker pada stop kontak
sehingga sirkulasi air bisa berjalan dengan baik.Pertahankan suhu air di
dalam bak untuk tetap dingin.
6. Buka kran aliran formula permen.Cokelat pada bagian bawah tangki
pemanas agar formula mengalir dan masuk ke tangki pengaduk dan
pendingin.
7. Hidupkan tombol ON pada bagian pengaduk dengan gerakan ke bawah ke
atas.Aduk selam 5 menit ( sampai suhu formula turun dan seluruh bagian
formula bisa mencapai suhu yang diharapkan ±29 0 C).
8. Siapkan beberapa cetakan pada di atas meja getar.Buka kran aliran
pengeluaran formula permen cokelat pada bagian bawah tangki pendingin
sampai formula mengalir keluar.
9. Hidupkan motor penggerak pada bagian meja tersebut.Pastikan meja bisa
bergerak.
10. Letakkan cetakan pertama permen yang sudah diiisi formula permen pada
mesin getar selama 5 menit.
11. Masukkan cetakan permen ke dalam kulkas salama 45 menit hingga
permen sudah bisa dikeluarkan dari cetakan.
Petunjuk Perawatan :
Pembersih unit ayakan bisa dilakukan dengan pompa angin atau bila
terjadi penempuhan,penyumbatan, bersihkan dengan air panas kemudian
biarkan sampai kering sehingga bisa dipakai lagi.
No Uraian Interval
1 Jaringan listrik ( 1 phase,220 V) Setiap mulai
2 Periksa kabel jaringan listrik 1 bulan
3 Periksa transmisi ( Pulley,V-Belt) 1bulan
4 Sekering pada panel listrik Setiap mulai
80
5.2.2.9 Mesin Packaging
Gambar : Mesin Packaging
Cara Kerja :
1. Pasang roll pengemas sesuai alur pemasukan bahan.
2. Hidupkan power arus PLN dengan tegangan 220 V.
3. Hidupkan saklar heater horizontal dan vertical.
4. Atur suhu thermostat pada suhu dan panas yang diinginkan.
5. Hidupkan saklar ON roll filter.
6. Hidupkan saklar ON vibrator / penggetar
7. Atur pemotong sachet,beberapa sachet yang diinginkan
8. Tunggu beberapa saat sampai paras yang diinginkan tercapai.
9. Masukkan bahan ke corong pemasukan.
10. Atur berat isi yang diinginkan dengan memutar saklar di bawah rak
pembagi.
11. Setelah berat isi dan panas yang diinginkan sesuai,maka sachet siap
dioperasikan secara kontinyu / terus menerus.
Perawatan :
81
Jenis perawatan Interval
Periksa oli gear box 6 Bulan
Kasih gemuk pada gear transmisi 1 Bulan
Bersihkan mesin Setiap selesai pemakaian
BAB 6. TUGAS KHUSUS I
6.1 Analisis Mesin Pengupas Kulit Buah Kopi
82
Nilai kapasitas kerja mesin pada kecepatan putar poros pengupas 1400-
1800 rpm. Kinerja mesin pengupas sangat ditentukan oleh tingkat kematangan
buah, keseragaman ukuran buah, jumlah air dan jarak renggang antara stator
dengan rotor.Pengujian mesin pengupas kulit buah kopi basah tipe silinder ganda
dengan bahan dan kecepatan putar poros pengupas yang sama diperoleh kapasitas
kerja terendah 372 kg/jam pada putaran poros pengupas 1400 rpm, dan tertinggi
724 kg/jam pada putaran poros pengupas 1800.
Selain kecepatan putar , luas permukaan silinder pengupas dan jarak
lintasan pengupasan merupakan faktor yang sangat menentukan kapasitas kerja
mesin. Mesin pengupas tipe silinder ganda memiliki lintasan pengupasan dan luas
permukaan silinder pengupas yang lebih kecil jika dibandingkan dengan tipe tiga
silinder.Namun demikian, kapasitas kerja mesin yang tinggi belum menjamin di
perolehnya kondisi operasional mesin yang terbaik karena kapasitas kerja yang
tinggi tidak berkorelasi positif terhadap efektivitas kerja mesin.
6.2 Fraksi Bahan di Setiap CorongKeluaran
Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase kopi HS utuh tertinggi
sebesar 55,5% diperoleh pada pengupasan buah kopi ukuran kecil (S) dan
campuran (unsorted) dengan kecepatan putar silinder pengupas 1400 rpm,
sedangkan persentase kopi HS utuh terendah sebesar 54% diperoleh pada
pengupasan buah kopi ukuran sedang (M) dengan kecepatan putar silinder
pengupas 1800 rpm.Pengupasan kulit buah dengan menggunakan 3 buah silinder
memberikan persentase kopi utuh 0,7% lebih tinggi jika dibandingkan dengan
pengupasan menggunakan 2 buah silinder dan serpihan kulit sebesar 44,5—46%
diperoleh dari corong keluaran kulit buah. Mekanisme pengupasan buah dan
pemisahan kulit buah dari komponen biji dengan menggunakan mekanisme tiga
silinder pengupas lebih baik jika dibandingkan dengan silinder ganda. Tiga 83
tingkatan jarak antara rotor dan stator ternyata memberikan hasil yang baik pada
proses pengupasan kulit buah dan pemisahannya dari biji kopi. Buah berukuran
besar akan terkupas pada silinder pertama.
Persentase biji kopi pecah tertinggi sebesar 4,1% diperoleh pada pengupasan
buah kopi ukuran sedang (M) dengan kecepatan putar silinder pengupas 1600
rpm, sedangkan persentase biji pecah terrendah sebesar 3,2% diperoleh pada
pengupasan buah kopi ukuran kecil (S) dengan kecepatan putar silinder pengupas
yang sama. Pada perlakuan kecepatan putar poros silinder pengupas dan bahan
baku yang sama, pengujian mesin pengupas kulit buah kopi tipe silinder ganda
diperoleh persentase. Biji kopi pecah 12,6-21,4%. Tinggi rendahnya persentase
biji pecah selain disebabkan oleh sifat fisik buah seperti ukuran, dan kekerasan
juga ditentukan oleh jarak renggang unit pengupas dan kecepatan putar silinder
pengupas. corong keluaran biji diperoleh persentase kulit terikut kopi HS tertinggi
sebesar 6,4% diperoleh pada pengupasan buah kopi campuran (unsorted) dengan
kecepatan putar silinder pengupas 1400 rpm, sedangkan persentase kulit terikut
kopi HS terendah sebesar 4,3% diperoleh pada pengupasan buah kopi ukuran
sedang (M) dengan kecepatan putar silinder pengupas 1800 rpm.persentase biji
terikut kulit tertinggi sebesar 1,45% diperoleh pada pengupasan buah kopi ukuran
kecil (S) dengan kecepatan putar silinder pengupas 1800 rpm, sedangkan
persentase biji terikut kulit terendah sebesar 0,8% diperoleh pada pengupasan
buah kopi ukuran sedang (M) dengan kecepatan putar silinder pengupas 1400
rpm. melaporkan bahwa serpihan kulit buah kopi terikut biji 23,1—44,8%
diperoleh dari proses pengupasan dengan mesin pengupas kuit buah kopi tipe
silinder ganda. Buah kopi dengan ukuran lebih kecil akan memiliki persentase
kulit buah yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan buah kopi berukuran lebih
besar. Kecepatan putar rotor yang tinggi akan membantu proses pengupasan kulit
buah dari biji HS dan mengarahkan kulit buah ke corong keluaran kulit. Serpihan
kulit buah kopi akan lebih mudah terpisah dan terlempar karena gaya dorong yang
dihasilkan oleh kecepatan putar rotor yang tinggi. Persentase kopi HS utuh dan
biji pecah serta serpihan kulit terikut biji yangdihasilkan dari proses pengupasan
kulit buah basah merupakan tiga komponen utama yang akan menentukan
84
pemilihan kondisi optimal operasional mesin(Henderson & Perry (1976)
melaporkan bahwa kinerja suatu mesin pengecilan ukuran suatu bahan ditentukan
oleh kapasitas, ukuran dan bentuk bahan sebelum dan sesudah proses serta kisaran
ukuran dan bentuk akhirnya. Kapasitas kerja mesin yang tinggi belum menjamin
diperolehnya kondisi operasional mesin yang erbaik karena kapasitas kerja yang
tinggi tidak berkorelasi positif terhadap keefektifan kerja mesin. Optimasi proses
pengupasan ditentukan berdasarkan kondisi operasional mesin yang menghasilkan
persentase biji pecah, dan biji terikut kulit relatif rendah.
6.3 Konsumsi Air
Air merupakan media yang sangat diperlukan dalam proses pengupasan
dan pemisahan kulit buah kopi secara basah. Pada beberapa perkebunan besar,
pengolahan kopi secara basah membutuhan air dalam jumlah besar untuk kegiatan
pemilahan, pengupasan dan pencucian biji kopi berkulit cangkang.melaporkan
bahwa proses pengolahan kopi secara basah membutuhkan 7—9 m3 air/ton biji
kopi.
Hasil pengujian mesin pengupas kulit buah kopi tipe tiga silinder datar
horisontal menunjukkan bahwa proses pengupasan kulit buah kopi pada kecepatan
putar 1400—1800 rpm membutuhkan air sebanyak 1,2—1,46 L/jam. Pada
kecepatan putar 1400 rpm., konsumsi air untuk proses pengupasan buah
berukuran campuran, sedang dan kecil masing-masing 1,28 L/jam; 1,36 L/jam dan
1,2 L/jam. Gradien laju konsumsi air untuk buah kopi berukuran sedang lebih
tinggi jika dibandingkan dengan buah kopi berukuran kecil.
6.4 Konsumsi Bahan Bakar
Konsumsi bahan bakar berkaitan dengan sejumlah daya yang telah
dikeluarkan oleh alat dan mesin untuk melakukan suatu kerja dalam kurun waktu
tertentu. Semakin besar daya yang dikeluarkan, maka sumber energi yang
85
dibutuhkan akan semakin besar. Henderson & Perry (1976) melaporkan bahwa
perubahan ukuran partikel berdampak pada jumlah energi yang diperlukan dalam
proses pengecilan ukuran. Energi yang diperlukan untuk mengecilkan suatu bahan
sebanding dengan dimensi partikel hasil pengecilan ukuran dan dimensi yang
sama dari partikel semula pangkat jumlah tahapan pengecilan. Hasil pengukuran
proses pengupasan kulit buah kopi basah menunjukkan bahwa konsumsi bahan
bakar tertinggi 1,22 L/jam diperlukan untuk pengupasan kulit buah kopi basah
ukuran kecil pada putaran silinder pengupas 1800 rpm, sedangkan konsumsi
bahan bakar terendah 1,2 L/jam diperlukan untuk pengupasan kulit buah kopi
basah ukuran sedang pada putaran silinder pengupas 1400 rpm. Dilaporkan bahwa
konsumsi bahan bakar akan semakin meningkat dengan semakin tingginya jumlah
putaran poros tenaga penggerak per satuan waktu. BPMA (2006) melaporkan
bahwa hasil pengujian mesin pengupas kulit buah kopi Arabika tipe silinder
tunggal dengan kapasitas kerja 1.483 kg/jam diperoleh konsumsi bahan bakar 1,63
L/jam. Widyotomo et al. (2009) melaporkan bahwa pengupasan kulit buah kopi
basah ukuran kecil dengan mesin pengupas tipe silinder ganda pada putaran
silinder pengupas 1800 rpm membutuhkan bahan bakar sebesar 1,63 L/jam,
sedangkan pengupasan kulit buah kopi basah ukuran sedang pada putaran silinder
pengupas 1400 rpm membutuhkan bahan bakar sebesar 1,11 L/jam. Daya
penggerak ditentukan oleh besarnya nilai putaran mesin (n), torsi yang dihasilkan
oleh mesin (m) dan efisiensi mesin ().
Dengan semakin besar kapasitas kerja mesin, maka putaran poros tenaga
penggerak diperlukan untuk memutar poros slinder pengupas akan semakin tinggi.
Konsumsi bahan bakar akan semakin meningkat dengan semakin tingginya
jumlah putaran poros tenaga penggerak per satuan waktu. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa kebutuhan daya untuk proses pengupasan kulit buah kopi ter
tinggi 5,19 kW diperlukan untuk mengupas buah kopi Robusta berukuran sedang
atau M dengan kecepatan putar silinder pengupas 1800 rpm, sedangkan kebutuhan
daya terendah 4,01 kW diperlukan untuk mengupas buah kopi Robusta ukuran
campuran dengan kecepatan putar silinder pengupas 1400 rpm. BPMA (2006)
melaporkan bahwa hasil pengujian mesin pengupas kulit buah kopi Arabika tipe
86
silinder tunggal dengan kapasitas kerja 1.483 kg/jam diperoleh kebutuhan daya
sebesar 1,4 kW. Lebih lanjut Widyotomo et al. (2009) melaporkan bahwa proses
pengupasan kulit buah kopi berukuran kecil dengan mesin pengupas tipe silinder
ganda pada kecepatan putar 1800 rpm membutuhkan daya 3,96 kW, sedangkan
untuk mengupas buah kopi Robusta campuran dengan kecepatan putar silinder
pengupas 1400 rpm diperlukan daya sebesar 2,96 kW.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa slip tertinggi sebesar 3,7% di peroleh
oleh pengupasan buah kopi ukuran sedang atau M dengan kecepatan putar silinder
pengupas 1800 rpm, sedangkan slip terendah sebesar 2,36% diperoleh pada
pengupasan buah kopi campuran dengan kecepatan putar silinder pengupas 1400
rpm (Gambar 10 A). Persentase penerusan daya tertinggi sebesar 97,6% diperoleh
pada pengupasan buah kopi campuran (unsorted) dengan kecepatan putar silinder
pengupas 1400 rpm, sedangkan penerusan daya terrendah sebesar 96,3%
diperoleh pada pengupasan buah kopi ukuran medium atau M dengan kecepatan
putar silinder pengupas 1800 rpm.
87
Buah kopi Robusta relatif lebih sulit dikupas daripada buah kopi Arabika
karena karakteristik kulit buahnya lebih keras dan kandungan lendirnya lebih
sedikit.Pada skala pengolahan yang besar di beberapa perkebunan besar nasional
maupun swasta sering digunakan mesin tipe Raung. BPMA (2006) melaporkan
bahwa hasil pengujian mesin pengupas kulit buah kopi Arabika tipe silinder
tunggal dengan kapasitas kerja 1.483 kg/jam diperoleh efisiensi penerusan daya
sebesar 95,76%. Dilaporkan bahwa pada kecepatan putaran 1400-1800 rpm,
mesin pengupas kulit buah kopi tipe silinder ganda horisontal akan menghasilkan
slip dan persentase penerusan daya masing-masing sebesar 8-15% dan 73-91%.
Penentuan kondisi operasional mesin terbaik perlu ditentukan agar dapat dijadikan
acuan operator menggunakan mesin secara tepat.Kapasitas mesin yang tinggi
tidak menjamin bahwa mesin tersebut bekerja pada kondisi yang terbaik.Beberapa
parameter yang dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan penentuan kondisi
operasional terbaik adalah kapasitas kerja, persentase kopi HS utuh, persentase
biji pecah, persentase biji di kulit, dan konsumsi bahan bakar. Kondisi operasional
terbaik diperoleh untuk proses pengupasan buah kopi campuran kecepatan putar
1.400rpm dengan kapasitas kerja 6.340 kg/jam diperoleh persentase biji utuh
55,5%; persentase biji pecah 3,66%; persentase biji di kulit 1%; konsumsi bahan
bakar 1,2 L/jam dan konsumsi air 1,2 L/jam.
BAB 6. TUGAS KHUSUS II
6.1 Efisiensi Mesin Pengupas Kulit Buah Kopi
88
Perlakuan dalam pelaksanaan penelitian menggunakan rancangan acak
lengkap faktorial antara parameter kecepatan putar silinder horisontal, dan ukuran
buah kopi. Perlakuan kecepatan putar silinder horizontal yang digunakan terdiri
dari tiga tingkatan, yaitu 1400 rpm, 1600 rpm, dan 1800 rpm. Sedangkan
perlakuan ukuran buah kopi Robusta terdiri dari tiga tingkatan, yaitu tanpa sortasi
(50,8% buah tertahan pada ayakan berdiameter 15 mm, 32% buah tertahan pada
ayakan berdiameter 10 mm dan 16,6% buah lolos ayakan berdiameter 10 mm),
buah kopi yang tertahan pada ayakan berdiameter 15 mm, dan buah kopi yang
tertahan pada ayakan berdiameter 10 mm. Ulangan untuk masing-masing
perlakuan dilakukan sebanyak tiga kali.
6.2 Pengukuran
Parameter yang diukur meliputi waktu operasional, berat bahan yang
diumpankan, berat bahan yang dihasilkan dari setiap perlakuan, distribusi fraksi
bahan dari corong keluaran, konsumsi bahan bakar, dan putaran silinder
pengupas.Putaran poros tenaga penggerak diukur dengan menggunakan alat ukur
putaran (tachometer), sedangkan pengkelasan (grading) buah kopi berdasarkan
ukuran diperoleh dengan menggunakan mesin sortasi biji kopi tipe meja getar.
Kinerja mesin pengupas kulit buahkopi tipe tiga silinder horizontal untuk
pengupasan kulit buah kopi Robusta diukur dari beberapa aspek teknis. Kapasitas
kerja (Kp) dihitung berdasarkan perbandingan berat buah kopi basah yang akan
dikupas kulit buahnya (kg) terhadap waktu pengupasan (jam). Parameter penting
untuk menentukan fraksi bahan hasil pengupasan adalah persentase biji kopi HS
basah yang dihasilkan, persentase biji pecah, persentase serpihan kulit terikut biji,
persentase biji terikut serpihan kulit, dan persentase buah kopi tidak terkupas.
Persentase biji kopi HS basah (HS) dihitung berdasarkan perbandingan antara
berat biji kopi HS basah yang keluar dari corong keluaran biji kopi HS (kg)
terhadap berat buah kopi yang masuk pada corong pengumpan (kg).Persentase biji
pecah (BP1) dihitung berdasakan perbandingan antara berat biji pecah dari corong
keluaran kopi HS (kg) terhadap berat produk dari corong keluaran biji kopi HS
89
(kg).Persentase serpihan kulit terikut biji (SK1) dihitung berdasarkan
perbandingan antara berat kulit dari corong keluaran kopi HS (kg) terhadap berat
produk dari corong keluaran kopi HS (kg).Persentase biji terikut kulit (BK1)
dihitung berdasarkan perbandingan antara berat biji dari corong keluaran kulit
(kg) terhadap berat produk dari corong keluaran kulit (kg). Konsumsi bahan bakar
diukur secara volumetrik dengan menghitung selisih volume bahan bakar sebelum
dan setelah proses pengupasan per satuan waktu (L/jam atau L/kg). Konsumsi air
diukur secara volumetrik dengan menghitung volume air yang mengalir ke dalam
unit pengupas selama proses pengupasan persatuan waktu (l/jam). Slip (S) yang
terjadi dalam sistem transmisi selama proses pengupasan kulit buah kopi dihitung
dengan persamaan sebagai berikut :
S , %=Dtp . Ntp−Dsp . NspDtp . Ntp
x100 %
Keterangan: S adalah slip
Ntp adalah putaran tenaga penggerak (rpm)
Nsp adalah putaran silinder pengupas (%)
Dtp adalah diameter puli penggerak (mm)
Dsp adalah diameter puli yang digerakkan (mm)
Sementara itu efisiensi penerusan daya (Epd) dihitung dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
Epd= P , KWDayatenaga gerak , KW
x 100 %
Dalam persamaan di bawah, P merupakan daya sesungguhnya yang diperlukan
(real power) oleh mesin pengupas untuk melakukan kerja pengupasan kulit buah
dalam satuan berat dan waktu tertentu. Besarnya nilai P dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan sebagai berikut:
P , KW=2 x .T . n6000 n
¿¿
Dalam hal ini n merupakan putaran mesin (rpm), T merupakan nilai torsi
(N.m), dan nmerupakan efisiensi daya mesin (%).
90
BAB 6. TUGAS KHUSUS III
6.1 Pengertian Umum Biogas
91
Salah satu potensi sumber alternatif terbarukan dan ramah lingkungan di
perkebunan kopi/kakao adalah biomassa. Potensi ini akan makin besar dengan
memasukan [integrasi] secara intensif ternak dalam pengelolaan kebun kopi dan
kakao yang telah ada maupun dalam pengembangan kebun yang akan datang.
Perpaduan keduanya sebenarnya sudah lama dilakukan oleh petani secara
swadaya.Tujuannya untuk memanfaatkan hijauan hasil pengkasan pohon
pelindung sebagai pakan ternak dan kemudian kotoran ternak digunakan sebagai
pupuk organik.
Pemanfaatan yang bersifat timbal balik ini berlangsung secara
konvensional, padahal melalui penerapan teknologi tepat guna, kotoran ternak
terlebih dahulu dapat diambil biogasnya untuk berbagai keperluan rumah tangga
petani , baru kemudian ampas yang tertinggal digunakan sebagai pupuk organik.
Jika konsep ini dapat diterapkan secara utuh, maka dalam hamparan lahan petani-
petani kopi/kakao yang cukup luas akan terjadi siklus materi dan siklus energi
secara bersamaan. Makin lama materi dan energi tersebut berada dalam suatu
sistem yang tertutup, keberlanjutan usaha kopi/kakao menjadi lebih terjamin.
Biogas merupakan campuran gas yang dihasilkan oleh peruraian senyawa
organik dalam biomassa oleh bakteri alami metanogenik dalam kondisi anaerobik.
Pada umumnya biogas merupakan campuran 50-70% gas metana [CH4], 30-40%
gas karbon dioksida [CO2], 5-10% gas hidrogen [H2], dan sisanya berupa gas-gas
lain. Biogas memiliki berat 20% lebih ringan dibandingkan udara dan mempunyai
nilai panas pembakaran antara 4800-6700 kkal/m3.
Selain dari kotoran ternak, gas metana juga dapat diproduksi dari
campuram berbagai jenis biomassa yang ada di perkebunan kopi/kakao,
sedangkan kotoran ternak merupakan bahan pencampur yang berfungsi untuk
mempercepat pertumbuhan mikroba. Beberapa sifat biomassa yang memiliki
pengaruh nyata terhadap produksi biogas antara lain C/N rasio, pH, kadar air,
kandungan total padatan dan ukurannya. Sedangkan faktor eksternal yang
92
berpengaruh terhadap proses adalah suhu, laju pengumpanan, pengadukan, dan
konsentrasi masukan serta waktu tinggal di dalam reaktor.
6.2 Teknologi Gas Bio
6.2.1 Prinsip teknologi gas bio
Gas bio adalah gas yang dihasilkan dari proses fermentasi atau
pembusukan bahan-bahan organik oleh bakteri pada keadaan tanpa udara
(anaerob). Bahan organik adalah bahan yang bisa terurai menjadi tanah, misalnya
sampah dapur, tumbuh-tumbuhan kotoran ternak, dan sebagainya.
Sampah organic tersebut dicampur dengan air (kadang diberi perlakuan
tertentu terlebih dahulu) kemudian dimasukkan ke dalam digester. Di dalam
digester tersebut terjadi proses hidrolisa dan fermentasi oleh bakteri-bakteri
tertentu, yang salah satunya adalah methanogen bacterium.
Gas bio yang dihasilkan antara lain adalah: methan CH4 (60%-70%),
karbon dioksida CO2 (20%-30%), oksigen O2 (1%-4%), Nitrogen N2 (0,5%-3%,
karbon monooksida CO (1%) dan asam sulfat H2S (kurang dari 1%). Jika
mempunyai kandungan methan lebih dari 50%, maka gas bio ini akan mudah
terbakar.
6.2.2 Potensi gas yang dihasilkan
Gas bio yang terdiri dari gas methan dan gas karbon dioksida ini
mempunyai nilai kalor 600 – 700 kkal/m3 atau sekitar 6 kwh/m3. Seekor sapi
dewasa rata-rata menghasilkan kurang lebih 10 kg kotoran sapi setiap hari. Untuk
menghasilkan 1 m3 gas bio, diperlukan kira-kira 20 kg kotoran sapi. Jadi dalam
sehari 1 ekor sapi menghasilkan 0,45 m3 gas bio atau 1 kg kotoran sapi
menghasilkan kurang lebih 0,05 m3 gas bio.
Dalam penggunaan sehari-hari, untuk memasak air 1 liter, dibutuhkan 40 l
(0,04 m3) gas bio, dalam waktu 10 menit. Untuk menanak ½ kg beras, dibutuhkan
rata-rata 0,15 m3 gas bio, dalam 30 menit. Penggunaan sehari-hari dalam rumah
tangga dibutuhkan rata-rata 3-4 m3 gas.
93
Sumber biomassa di daerah perkebunan kopi dan kakao berasal dari kebun
dan limbah pabrik. Dari pabrik pengolahan akan dihasilkan kurang lebih 15-22 m3
kulit kakao dan 5-10m3 kulit kopi per hektar per tahunnya. Sedangkan potensi
biomassa dari tanaman penaung yang secara permanen harus dipangkas juga
cukup besar. Sebagai ilustrasi, pohon lamtoro dapat menghasilkan biomassa
sebagai pakan ternak sekitar 8,9 kg daun segar per pohon per tahun, sementara
kebutuhan pakan ternak kambing rata-rata 11,5 kg per ekor per hari. Dengan
populasi 660-800 pohon per ha akan diperoleh 5874-7120 kg daun lamtoro segar
per tahun. Untuk satu ekor kambing dibutuhkan sekitar 1,3 pohon penaung
lamtoro per hari atau 475 pohon penaung lamtoro per tahun. Dengan demikian
daya dukung kebun kopi per ha untuk ternak kamibing adalah 1,4-1,7 ekor.
Potensi ternak kambing menghasilkan pupuk kandang adalah 1,4 kg segar
per ekor per hari. Dengan daya dukung ternak kambing 1,4-1,7 ekor per ha, maka
akan dihasilkan pupuk kandang segar 2-2,4 kg per ha per hari [kadar air 60%]
atau 287-347 kg kering mutlak. Sedangkan ternak sapi atau kerbau mempunyai
jumlah kotoran lebih banyak, yaitu antara 10-15 kg per ekor per hari. Sehingga
potensi bahan baku produksi biogas pada sistem budidaya kopi/kakao dan sapi
makin besar. Namun kebutuhan pangan yang harus disediakan juga lebih
besar.Potensi produksi gas dari beberapa jenis kotoran hewan yang merupakan
limbah ternak.
Jenis kotoran Produksi gas (m3/kg)
Sapi dan kerbau 0,023-0,040
Babi 0,040-0,059
Ayam 0,065-0,116
Tabel. Potensi produksi biogas beberapa jenis kotoran
Secara teknis, beberapa biomassa dapat digunakan sebagai bahan baku
produksi biogas dengan cara mencampurnya pada proporsi tertentu. Namun ada
94
beberapa persyaratan yang harus dipenuhi agar produksi gas atau pertumbuhan
normal bakteri metan berlangsung secara optimal.
6.2.3 Teknologi Proses Dan Alsin
Teknologi proses produksi biogas dari limbah ternak ditampilkan pada
gambar 1. Tahap awal proses produksi biogas adalah pengenceran dengan cara
mencampur kotoran ternak dengan air pada nisbah padatan dan air 1:1 [b/b].
Namun jika kotoran ternak sudah kering, maka jumlah air harus ditambahkan
lebih banyak, sampai pada batas kekentalan yang diinginkan [bervariasi antara
1:1,25 sampai 1:2].
Untuk kapasitas kecil, bahan baku biogas dan air dapat dicampur secara
manual dalam ember plastik. Sedangkan untuk kapasitas besar, proses
pencampuran tersebut dilakukan dengan alat pencampur seperti ditampilkan pada
gambar 2. Mesin pencampur memiliki kapasitas maksimum 0,15 m3 per proses
dengan waktu pencampuran antara 5-10 menit tergantung karateristik limbah yang
digunakan. Campuran tersebut kemudian dicampurkan ke dalam reaktor biogas
sampai menutup saluran pemasukan dan pengeluaran, dan dibiarkan sampai gas
yang dihasilkan stabil, setelah itu pengisian dilakukan setiap hari atau 2 hari sekali
tergantung pada kondisi lingkungan dan jenis bahan bakunya. Rancangan reaktor
yang digunakan adalah tipe fixed dome.
95
Gambar: Sketsa instalasi Reaktor Biogas
Gambar 1. Alur proses produksi biogas
96
Pupuk cair Gas Bio
Reaktor biogas [Digester]
Homogenisasi
AirPengenceran Nisbah
1 : 1 [b/b]
Kotoran ternak
Limbah Peternakan
Mesin- mesin produksi
Pipa
Pipa
REAKTOR BIOGAS
Penampung gas (Ban)
Reaktor biogas skala kelompok yang dibuat dengan konstruksi beton
berlapis bahan kedap air.Waktu tinggal biomassa di dalam reaktor antara 40-50
hari. Selama proses, biomassa di dalam reaktor perlu diaduk atau diencerkan
dengan sedikit air agar total padatan hasil reaksi tidak mengendap di dasar reaktor.
Padatan akan menghambat aliran gas yang terbentuk d bagian bawah reaktor saat
menuju penampungan gas.
Produksi biogas akan optimal jika campuran masukan di dalam reaktor
memiliki nilai pH pada kisaran 6-7. Bakteri metanogenik akan tumbuh optimal
pada kisaran suhu mesofik., antara 25-35oC. Ketika suhu udara turun sampai 100C
produksi biogas akan terhenti. Laju pengumpanan campuran bahan ke dalam
reaktor yang berlebihan akan mengakibatkan akumulasi asam dan produksi gas
metana akan terganggu, dan sebaliknya jika pengumpanan rendah akan
mengakibatkan produksi gas menjadi rendah.
Biogas yang dihasilkan ditampung dalam beberapa buah bekas ban dalam
mobil atau truk. Biogas dapat langsung dialirkan ke dalam kompor untuk
digunakan sebagai sumber panas pembakaran. Karateristik biogas yang dihasilkan
dan perkiraan kebutuhan biogas untuk keperluan memasak tiap hari di tampilkan
pada tabel 3.
Uraian Nilai
Densitas, kg/m3 1,20
Lama memasak, jam/hari 1-2
Kebutuhan biogas, m3/hari 1
Tabel . Karateristik biogas
Setiap 1 reaktor drum skala individu dengan bahan baku 1-2 kg kotoran
ternak mampu menghasilkan 0,48 m3 biogas perhari. Gas tersebut dapat disimpan
dibeberapa ban dan dapat dipanen minimal 2 kali sehari. Jika prosesnya terjaga
baik, maka panen gas dapat dilakukan 4 kali dalam sehari(24 jam). Dilihat nilai
97
kalor pembakarannya, 1 m3 biogas setara dengan kalor pembakaran minyak tanah
sebanyak 0,5 – 0,6 liter. Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain1m3Biogas
setara dengan:
Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Bensin 0,80 liter
Gas kota 1,50 m3
Kayu bakar 3,50 kg
Tabel . Perbandingan biogas dengan bahan bakar lain
6.3 Konstruksi Reaktor Biogas
Gambar : Reaktor biogas
Sumber : Pusat Penelitian Kopi Dan Kakao Indonesia
98
1
2
3
4
5
6
7
Keterangan gambar :
1. Pipa saluran biogas
Berfungsi untuk menyalurkan gas bio dari reaktor menuju tempat
penampung gas berupa ban truk bekas atau langsung menyalurkan ke
mesin-mesin produksi kopi dan kakao, berupa pipa air dengan diameter
0,5 inci.
2. Pemasukan bahan
Berfungsi sebagai tempat pemasukan bahanbakuuntuk menghasilkan
biogasyang selanjutnya akan di salurkan ke unit pencampur.
3. Rangka
Berfungsi sebagai penyangga reaktor biogas menggunakan besi profil U
dengan ketebalan 0,4 cm.
4. Poros pengaduk
Merupakan poros yang berhubungan dengan unit pengaduk yang berfungsi
sebagai pengaduk bahan baku biogas dengan cara memutar reaktor biogas.
Fungsi lain dari poros adalah sebagai indikator banyaknya gas pada
reaktor dapat dilihat dari jarak ujung reaktor yang hubungkan poros
dengan rangka.
5. Reaktor biogas
Merupakan bagian utama yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya
proses fermentasi secara anaerob untuk menghasilkan biogas.
Menggunakan plat esser yang dibentuk menjadi tabung kerucut memiliki
volume 8m3. Pada sisi reaktor diberi jarak sebagai tempat air yang
berfungsi mencegah kebocoran gas serta sebagai indikator kenaikan gas
dalam reaktor.
99
6. Pemberat
Berfungsi sebagai pemberat pada reaktor biogas sehingga gas yang
dihasilkan dapat maksimal. Pemberat berupa karung yang diisi pasir
seberat 35kg sebanyak 8 buah sehingga total pemberat adalah 280kg.
7. Tempat ampas kotoran (sludge)
Berfungsi sebagai bagian pengeluaran campuran padatan dan air proses
dari bahan baku yang telah mengalami proses fermentasi anaerob.
Alat – alat tambahan :
1. Barometer
Berfungsi untuk mengukur tekanan gas yang mengalir melalui pipa ke
tempat penampungan gas maupun ke mesin-mesin produksi.
2. Penyaring
Berfungsi sebagai penyaring air yang melewati pipa sehingga gas yang
mengalir tidak tercampur air agar efisensi pembakaran biogas seperti yang
diharapkan.
3. Alat penampung gas
Berfungsi sebagai tempat penampung biogas dari ban truk bekas. Pada saat
pengisian alat penampung diberi tekanan agar biogas dapat terisi penuh
pada alat penampung.
4. Saluran air
Berfungsi untuk mengalirkan air di sisi reaktor sebagai indikator, apabila
air pada sisi reaktor tumpah menandakan gas dalam reaktor penuh
sehingga gas harus segera di keluarkan.
5. Pompa
Berfungsi untuk membuang ampas kotoran (sludge) berupa padatan dan
cairan setelah mengalami proses fermentasi anaerob.
6. Klep
100
Berfungsi untuk mengatur aliran gas pada reaktor, apakah gas akan
dialirkan menuju tempat penampungan gas atau dialirkan menuju mesin-
mesin produksi.
6.4 Cara Kerja Reaktor Biogas
1. Buat campuran kotoran ternak atau bahan-bahan lain seperti limbah sisa
produksi kopi atau cokelat dan air dengan perbandingan1 : 1 (bahan biogas)
2 Masukkan bahanbiogas ke dalam reaktor melalui tempat pengisian,
selanjutnya akan berlangsung proses produksi biogas di dalam reaktor.
3. Setelah kurang lebih 10 hari reaktor biogas dan penampung biogas akan
terlihat mengembung dan mengeras karenaadanya biogas yang dihasilkan.
Biogas sudah dapat digunakan sebagai bahan bakar.
4. Sekali-sekali reaktor biogas digoyangkan supaya terjadi penguraian yang
sempurna dan gas yang terbentuk dibagian bawah naik ke atas, lakukan juga
pada setiap pengisian reaktor.
5. Pengisianbahan biogas selanjutnya dapat dilakukan setiap hari. Sisa
pengolahan bahan biogas berupa sludge (lumpur) secara otomatis akan
keluar dari reaktor setiap kali dilakukan pengisian bahan biogas. Sisa hasil
pengolahan bahan biogas tersebut dapat digunakan langsung sebagai pupuk
organik, baik dalam keadaan basah maupun kering.
6.5 PemeliharaanDanPerawatanReaktorBiogas
1. Isi selalu pengaman gas dengan air sampai penuh.Jangan biarkan sampai
kosong karena gas yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman gas.
2. Selalu siapkan penampung gas (berupa ban bekas) apabila gas pada reaktor
telah penuh yang diketahui dari indikator apabila air pada sisi reaktor biogas
telah tumpah, maka gas dapat langsung ditampung pada penampung gas
sehingga tekanan pada reaktor tidak terus menerus meningkat. Apabila
tekanan dalam reaktor biogas cukup tinggi dapat menyebabkan rangka reaktor
biogas menjadi bengkok akibat reaktor menekan rangka yang diakibatkan
101
tekanan gas dalam reaktor.
3. Apabila reaktor tampak mengencang karena adanya gas tetapi gas tidak
mengisi penampung gas, maka luruskan selang dari pengaman gas sampai
reaktor, karena uap air yang ada di dalam selang dapat menghambat gas
mengalir ke penampung gas. Lakukan hal tersebut sebagai pengecekan rutin
pada penyaring air, apabila air pada penyaring air telah penuh maka air
secepatnya dibuang.
4. Cegah air masuk ke dalam reactor dengan menutup tempat pengisian disaat
tidak ada pengisian reaktor. Sebab apabila perbandingan kandungan air pada
bahan baku biogas terlalu tinggi dapat menyebabkan menghambatnya reaksi
produksi gas metana di dalam reaktor.
5. Berikan pemberat diatas penampung gas (misalnya dengan karung-karung
bekas)supaya mendapatkan tekanan disaat pemakaian.
6. Cek tekanan reaktor pada barometer, apabila tekanan pada reaktor
menunjukkan angka yang cukup tinggi maka buka klep pipa penyalur gas
agar gas dapat dialirkan menuju penampung gas atau mesin-mesin produksi
biogas.
6.6 Perhitungan Pada Reaktor Biogas
Untuk mengetahui perhitungan-perhitungan pada reaktor biogas maka
dilakukan observasi langsung dimana data-data pengukuran yang diperoleh adalah
dari pengukuran langsung. Beberapa analisis perhitungan pada reaktor biogas
antara lain:
1. Volume penampung gas berupa ban bekas.
Volume Donat = Luas penampang x keliling rata-rata donut
102
R=20cm
D=64cm
= R2.π x D.π
= (202 . 3,14) x (64 . 3,14)
= 1256 x 200,96
= 252405,76 cm3
= 0,25 m3
2. Volume reaktor biogas
Volume Reaktor = Volume kerucut + Volume tabung
= (1/3.π.r2.t) + (1/4.π.d2.t)
= (1/3 . 3,14 . 1552. 81) + (1/4. 3,14 . 3102 . 90)
= 2.036.839,5 + 6.789.465
= 8.826.304,5 cm3
= 8,83 m3
3. Tekanan biogas pada reaktor
Tekanan pada reaktor dapat diketahui melalui barometer menggunakan
103
D = 310cm
90cm
81cm
ρairρmetan
0
PA
P
23 10
14
fluida air maka menggunakan hukum Bernoulli didapat persamaan :
Pa = P – ρair . g . (zA-z1) - γmetan . (z1-z2)
dengan P (tekanan mutlak atmosfer)= 101,32 . 105 pa
ρair = 995,8 kg/m3
g = 9,8 m/s2
γmetan = 6,54 N/m3
dapat disubtitusikan pada persamaan di atas menjadi :
Pa = P – ρair . g . (zA-z1) - γmetan . (z1-z2)= 101,32 . 105 – (6,54 . 0,37) – (995,8 . 9,8. -0,28)= 101,32 . 105 - 2,4198 + 2732,4752= 101,3473 . 105 Pa
Maka tekanan gas (Pa) maksimal dalam reaktor diketahui P = 101,3473 . 105 Pa.
4. Efisiensi Reaktor BiogasDiketahui ternak sapi yang ada di area PUSLITKOKA sebanyak 3 ekor
menghasilkan kotoran masing-masing sebesar 15 kg. Kemudian potensi produksi biogas pada kotoran sapi sebesar 0,040 m3/ kg. Sedangkan volume reaktor biogas diketahui sebesar 8,83 m3 sehingga didapat perhitungan efisiensi sebagai berikut :
Efisiensi Reaktor Biogas = Potensi gas ternak sapi di area PUSLITKOKA Volume reaktor biogas di area PUSLITKOKA = 3 * 15 kg * 0,040 m 3 / kg 8,83 m3
= 1,8 m 3 8,83 m3
= 20,385 %
BAB 6. TUGAS KHUSUS IV
104
6.1 Pengertian Umum Biogas
Salah satu potensi sumber alternatif terbarukan dan ramah lingkungan di
perkebunan kopi/kakao adalah biomassa. Potensi ini akan makin besar dengan
memasukan [integrasi] secara intensif ternak dalam pengelolaan kebun kopi dan
kakao yang telah ada maupun dalam pengembangan kebun yang akan datang.
Perpaduan keduanya sebenarnya sudah lama dilakukan oleh petani secara
swadaya.Tujuannya untuk memanfaatkan hijauan hasil pengkasan pohon
pelindung sebagai pakan ternak dan kemudian kotoran ternak digunakan sebagai
pupuk organik.
Pemanfaatan yang bersifat timbal balik ini berlangsung secara
konvensional, padahal melalui penerapan teknologi tepat guna, kotoran ternak
terlebih dahulu dapat diambil biogasnya untuk berbagai keperluan rumah tangga
petani , baru kemudian ampas yang tertinggal digunakan sebagai pupuk organik.
Jika konsep ini dapat diterapkan secara utuh, maka dalam hamparan lahan petani-
petani kopi/kakao yang cukup luas akan terjadi siklus materi dan siklus energi
secara bersamaan. Makin lama materi dan energi tersebut berada dalam suatu
sistem yang tertutup, keberlanjutan usaha kopi/kakao menjadi lebih terjamin.
Biogas merupakan campuran gas yang dihasilkan oleh peruraian senyawa
organik dalam biomassa oleh bakteri alami metanogenik dalam kondisi anaerobik.
Pada umumnya biogas merupakan campuran 50-70% gas metana [CH4], 30-40%
gas karbon dioksida [CO2], 5-10% gas hidrogen [H2], dan sisanya berupa gas-gas
lain. Biogas memiliki berat 20% lebih ringan dibandingkan udara dan mempunyai
nilai panas pembakaran antara 4800-6700 kkal/m3.
Selain dari kotoran ternak, gas metana juga dapat diproduksi dari
campuram berbagai jenis biomassa yang ada di perkebunan kopi/kakao,
sedangkan kotoran ternak merupakan bahan pencampur yang berfungsi untuk
mempercepat pertumbuhan mikroba. Beberapa sifat biomassa yang memiliki
pengaruh nyata terhadap produksi biogas antara lain C/N rasio, pH, kadar air,
105
kandungan total padatan dan ukurannya. Sedangkan faktor eksternal yang
berpengaruh terhadap proses adalah suhu, laju pengumpanan, pengadukan, dan
konsentrasi masukan serta waktu tinggal di dalam reaktor.
6.2 Teknologi Gas Bio
6.2.1 Prinsip teknologi gas bio
Gas bio adalah gas yang dihasilkan dari proses fermentasi atau
pembusukan bahan-bahan organik oleh bakteri pada keadaan tanpa udara
(anaerob). Bahan organik adalah bahan yang bisa terurai menjadi tanah, misalnya
sampah dapur, tumbuh-tumbuhan kotoran ternak, dan sebagainya.
Sampah organic tersebut dicampur dengan air (kadang diberi perlakuan
tertentu terlebih dahulu) kemudian dimasukkan ke dalam digester. Di dalam
digester tersebut terjadi proses hidrolisa dan fermentasi oleh bakteri-bakteri
tertentu, yang salah satunya adalah methanogen bacterium.
Gas bio yang dihasilkan antara lain adalah: methan CH4 (60%-70%),
karbon dioksida CO2 (20%-30%), oksigen O2 (1%-4%), Nitrogen N2 (0,5%-3%,
karbon monooksida CO (1%) dan asam sulfat H2S (kurang dari 1%). Jika
mempunyai kandungan methan lebih dari 50%, maka gas bio ini akan mudah
terbakar.
6.2.2 Potensi gas yang dihasilkan
Gas bio yang terdiri dari gas methan dan gas karbon dioksida ini
mempunyai nilai kalor 600 – 700 kkal/m3 atau sekitar 6 kwh/m3. Seekor sapi
dewasa rata-rata menghasilkan kurang lebih 10 kg kotoran sapi setiap hari. Untuk
menghasilkan 1 m3 gas bio, diperlukan kira-kira 20 kg kotoran sapi. Jadi dalam
sehari 1 ekor sapi menghasilkan 0,45 m3 gas bio atau 1 kg kotoran sapi
menghasilkan kurang lebih 0,05 m3 gas bio.
Dalam penggunaan sehari-hari, untuk memasak air 1 liter, dibutuhkan 40 l
(0,04 m3) gas bio, dalam waktu 10 menit. Untuk menanak ½ kg beras, dibutuhkan
rata-rata 0,15 m3 gas bio, dalam 30 menit. Penggunaan sehari-hari dalam rumah
tangga dibutuhkan rata-rata 3-4 m3 gas.
106
Sumber biomassa di daerah perkebunan kopi dan kakao berasal dari kebun
dan limbah pabrik. Dari pabrik pengolahan akan dihasilkan kurang lebih 15-22 m3
kulit kakao dan 5-10m3 kulit kopi per hektar per tahunnya. Sedangkan potensi
biomassa dari tanaman penaung yang secara permanen harus dipangkas juga
cukup besar. Sebagai ilustrasi, pohon lamtoro dapat menghasilkan biomassa
sebagai pakan ternak sekitar 8,9 kg daun segar per pohon per tahun, sementara
kebutuhan pakan ternak kambing rata-rata 11,5 kg per ekor per hari. Dengan
populasi 660-800 pohon per ha akan diperoleh 5874-7120 kg daun lamtoro segar
per tahun. Untuk satu ekor kambing dibutuhkan sekitar 1,3 pohon penaung
lamtoro per hari atau 475 pohon penaung lamtoro per tahun. Dengan demikian
daya dukung kebun kopi per ha untuk ternak kamibing adalah 1,4-1,7 ekor.
Potensi ternak kambing menghasilkan pupuk kandang adalah 1,4 kg segar
per ekor per hari. Dengan daya dukung ternak kambing 1,4-1,7 ekor per ha, maka
akan dihasilkan pupuk kandang segar 2-2,4 kg per ha per hari [kadar air 60%]
atau 287-347 kg kering mutlak. Sedangkan ternak sapi atau kerbau mempunyai
jumlah kotoran lebih banyak, yaitu antara 10-15 kg per ekor per hari. Sehingga
potensi bahan baku produksi biogas pada sistem budidaya kopi/kakao dan sapi
makin besar. Namun kebutuhan pangan yang harus disediakan juga lebih
besar.Potensi produksi gas dari beberapa jenis kotoran hewan yang merupakan
limbah ternak.
Jenis kotoran Produksi gas (m3/kg)
Sapi dan kerbau 0,023-0,040
Babi 0,040-0,059
Ayam 0,065-0,116
Tabel. Potensi produksi biogas beberapa jenis kotoran
Secara teknis, beberapa biomassa dapat digunakan sebagai bahan baku
produksi biogas dengan cara mencampurnya pada proporsi tertentu. Namun ada
107
beberapa persyaratan yang harus dipenuhi agar produksi gas atau pertumbuhan
normal bakteri metan berlangsung secara optimal.
6.2.3 Teknologi Proses Dan Alsin
Teknologi proses produksi biogas dari limbah ternak ditampilkan pada
gambar 1. Tahap awal proses produksi biogas adalah pengenceran dengan cara
mencampur kotoran ternak dengan air pada nisbah padatan dan air 1:1 [b/b].
Namun jika kotoran ternak sudah kering, maka jumlah air harus ditambahkan
lebih banyak, sampai pada batas kekentalan yang diinginkan [bervariasi antara
1:1,25 sampai 1:2].
Untuk kapasitas kecil, bahan baku biogas dan air dapat dicampur secara
manual dalam ember plastik. Sedangkan untuk kapasitas besar, proses
pencampuran tersebut dilakukan dengan alat pencampur seperti ditampilkan pada
gambar 2. Mesin pencampur memiliki kapasitas maksimum 0,15 m3 per proses
dengan waktu pencampuran antara 5-10 menit tergantung karateristik limbah yang
digunakan. Campuran tersebut kemudian dicampurkan ke dalam reaktor biogas
sampai menutup saluran pemasukan dan pengeluaran, dan dibiarkan sampai gas
yang dihasilkan stabil, setelah itu pengisian dilakukan setiap hari atau 2 hari sekali
tergantung pada kondisi lingkungan dan jenis bahan bakunya. Rancangan reaktor
yang digunakan adalah tipe fixed dome.
108
Gambar: Sketsa instalasi Reaktor Biogas
Gambar 1. Alur proses produksi biogas
109
Pupuk cair Gas Bio
Reaktor biogas [Digester]
Homogenisasi
AirPengenceran Nisbah
1 : 1 [b/b]
Kotoran ternak
Limbah Peternakan
Mesin- mesin produksi
Pipa
Pipa
REAKTOR BIOGAS
Penampung gas (Ban)
Reaktor biogas skala kelompok yang dibuat dengan konstruksi beton
berlapis bahan kedap air.Waktu tinggal biomassa di dalam reaktor antara 40-50
hari. Selama proses, biomassa di dalam reaktor perlu diaduk atau diencerkan
dengan sedikit air agar total padatan hasil reaksi tidak mengendap di dasar reaktor.
Padatan akan menghambat aliran gas yang terbentuk d bagian bawah reaktor saat
menuju penampungan gas.
Produksi biogas akan optimal jika campuran masukan di dalam reaktor
memiliki nilai pH pada kisaran 6-7. Bakteri metanogenik akan tumbuh optimal
pada kisaran suhu mesofik., antara 25-35oC. Ketika suhu udara turun sampai 100C
produksi biogas akan terhenti. Laju pengumpanan campuran bahan ke dalam
reaktor yang berlebihan akan mengakibatkan akumulasi asam dan produksi gas
metana akan terganggu, dan sebaliknya jika pengumpanan rendah akan
mengakibatkan produksi gas menjadi rendah.
Biogas yang dihasilkan ditampung dalam beberapa buah bekas ban dalam
mobil atau truk. Biogas dapat langsung dialirkan ke dalam kompor untuk
digunakan sebagai sumber panas pembakaran. Karateristik biogas yang dihasilkan
dan perkiraan kebutuhan biogas untuk keperluan memasak tiap hari di tampilkan
pada tabel 3.
Uraian Nilai
Densitas, kg/m3 1,20
Lama memasak, jam/hari 1-2
Kebutuhan biogas, m3/hari 1
Tabel . Karateristik biogas
Setiap 1 reaktor drum skala individu dengan bahan baku 1-2 kg kotoran
ternak mampu menghasilkan 0,48 m3 biogas perhari. Gas tersebut dapat disimpan
dibeberapa ban dan dapat dipanen minimal 2 kali sehari. Jika prosesnya terjaga
baik, maka panen gas dapat dilakukan 4 kali dalam sehari (24 jam). Dilihat nilai
110
kalor pembakarannya, 1 m3 biogas setara dengan kalor pembakaran minyak tanah
sebanyak 0,5 – 0,6 liter. Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain1m3Biogas
setara dengan:
Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Bensin 0,80 liter
Gas kota 1,50 m3
Kayu bakar 3,50 kg
Tabel . Perbandingan biogas dengan bahan bakar lain
6.3 Konstruksi Reaktor Biogas
Gambar : Reaktor biogas
Sumber : Pusat Penelitian Kopi Dan Kakao Indonesia
111
1
2
3
4
5
6
7
Keterangan gambar :
1. Pipa saluran biogas
Berfungsi untuk menyalurkan gas bio dari reaktor menuju tempat
penampung gas berupa ban truk bekas atau langsung menyalurkan ke
mesin-mesin produksi kopi dan kakao, berupa pipa air dengan diameter
0,5 inci.
2. Pemasukan bahan
Berfungsi sebagai tempat pemasukan bahanbakuuntuk menghasilkan
biogasyang selanjutnya akan di salurkan ke unit pencampur.
3. Rangka
Berfungsi sebagai penyangga reaktor biogas menggunakan besi profil U
dengan ketebalan 0,4 cm.
4. Poros pengaduk
Merupakan poros yang berhubungan dengan unit pengaduk yang berfungsi
sebagai pengaduk bahan baku biogas dengan cara memutar reaktor biogas.
Fungsi lain dari poros adalah sebagai indikator banyaknya gas pada
reaktor dapat dilihat dari jarak ujung reaktor yang hubungkan poros
dengan rangka.
5. Reaktor biogas
Merupakan bagian utama yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya
proses fermentasi secara anaerob untuk menghasilkan biogas.
Menggunakan plat esser yang dibentuk menjadi tabung kerucut memiliki
volume 8m3. Pada sisi reaktor diberi jarak sebagai tempat air yang
berfungsi mencegah kebocoran gas serta sebagai indikator kenaikan gas
dalam reaktor.
112
6. Pemberat
Berfungsi sebagai pemberat pada reaktor biogas sehingga gas yang
dihasilkan dapat maksimal. Pemberat berupa karung yang diisi pasir
seberat 35kg sebanyak 8 buah sehingga total pemberat adalah 280kg.
7. Tempat ampas kotoran (sludge)
Berfungsi sebagai bagian pengeluaran campuran padatan dan air proses
dari bahan baku yang telah mengalami proses fermentasi anaerob.
Alat – alat tambahan :
1. Barometer
Berfungsi untuk mengukur tekanan gas yang mengalir melalui pipa ke
tempat penampungan gas maupun ke mesin-mesin produksi.
2. Penyaring
Berfungsi sebagai penyaring air yang melewati pipa sehingga gas yang
mengalir tidak tercampur air agar efisensi pembakaran biogas seperti yang
diharapkan.
3. Alat penampung gas
Berfungsi sebagai tempat penampung biogas dari ban truk bekas. Pada saat
pengisian alat penampung diberi tekanan agar biogas dapat terisi penuh
pada alat penampung.
4. Saluran air
Berfungsi untuk mengalirkan air di sisi reaktor sebagai indikator, apabila
air pada sisi reaktor tumpah menandakan gas dalam reaktor penuh
sehingga gas harus segera di keluarkan.
5. Pompa
Berfungsi untuk membuang ampas kotoran (sludge) berupa padatan dan
cairan setelah mengalami proses fermentasi anaerob.
6. Klep
113
Berfungsi untuk mengatur aliran gas pada reaktor, apakah gas akan
dialirkan menuju tempat penampungan gas atau dialirkan menuju mesin-
mesin produksi.
6.3 Cara Kerja Reaktor Biogas
1. Buat campuran kotoran ternak atau bahan-bahan lain seperti limbah sisa
produksi kopi atau cokelat dan air dengan perbandingan1 : 1 (bahan biogas)
2 Masukkan bahanbiogas ke dalam reaktor melalui tempat pengisian,
selanjutnya akan berlangsung proses produksi biogas di dalam reaktor.
3. Setelah kurang lebih 10 hari reaktor biogas dan penampung biogas akan
terlihat mengembung dan mengeras karenaadanya biogas yangdihasilkan.
Biogas sudahdapatdigunakan sebagai bahan bakar.
4. Sekali-sekali reaktor biogas digoyangkan supaya terjadi penguraian yang
sempurna dan gas yang terbentuk dibagian bawah naik ke atas, lakukan juga
pada setiap pengisian reaktor.
5. Pengisianbahan biogas selanjutnya dapat dilakukan setiap hari. Sisa
pengolahan bahan biogas berupa sludge (lumpur) secara otomatis akan
keluar dari reaktor setiap kali dilakukan pengisian bahan biogas. Sisa hasil
pengolahan bahan biogas tersebut dapat digunakan langsung sebagai pupuk
organik, baik dalam keadaan basah maupun kering.
6.4 PemeliharaanDanPerawatanReaktorBiogas
1. Isi selalu pengaman gas dengan air sampai penuh.Jangan biarkan sampai
kosong karena gas yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman gas.
2. Selalu siapkan penampung gas (berupa ban bekas) apabila gas pada reaktor
telah penuh yang diketahui dari indikator apabila air pada sisi reaktor biogas
telah tumpah, maka gas dapat langsung ditampung pada penampung gas
sehingga tekanan pada reaktor tidak terus menerus meningkat. Apabila
tekanan dalam reaktor biogas cukup tinggi dapat menyebabkan rangka reaktor
biogas menjadi bengkok akibat reaktor menekan rangka yang diakibatkan
tekanan gas dalam reaktor.
114
3. Apabila reaktor tampak mengencang karena adanya gas tetapi gas tidak
mengisi penampung gas, maka luruskan selang dari pengaman gas sampai
reaktor, karena uap air yang ada di dalam selang dapat menghambat gas
mengalir ke penampung gas. Lakukan hal tersebut sebagai pengecekan rutin
pada penyaring air, apabila air pada penyaring air telah penuh maka air
secepatnya dibuang.
4. Cegah air masuk ke dalam reactor dengan menutup tempat pengisian disaat
tidak ada pengisian reaktor. Sebab apabila perbandingan kandungan air pada
bahan baku biogas terlalu tinggi dapat menyebabkan menghambatnya reaksi
produksi gas metana di dalam reaktor.
5. Berikan pemberat diatas penampung gas (misalnya dengan karung-karung
bekas) supaya mendapatkan tekanan disaat pemakaian.
6. Cek tekanan reaktor pada barometer, apabila tekanan pada reaktor
menunjukkan angka yang cukup tinggi maka buka klep pipa penyalur gas
agar gas dapat dialirkan menuju penampung gas atau mesin-mesin produksi
biogas.
6.6 Perhitungan Pada Reaktor Biogas
Untuk mengetahui perhitungan-perhitungan pada reaktor biogas maka
dilakukan observasi langsung dimana data-data pengukuran yang diperoleh adalah
dari pengukuran langsung. Beberapa analisis perhitungan pada reaktor biogas
antara lain:
1. Volume penampung gas berupa ban bekas.
Volume Donat = Luas penampang x keliling rata-rata donut
= R2.π x D.π
115
R=20cm
D=64cm
= (202 . 3,14) x (64 . 3,14)
= 1256 x 200,96
= 252405,76 cm3
= 0,25 m3
2. Volume reaktor biogas
Volume Reaktor = Volume kerucut + Volume tabung
= (1/3.π.r2.t) + (1/4.π.d2.t)
= (1/3 . 3,14 . 1552. 81) + (1/4. 3,14 . 3102 . 90)
= 2.036.839,5 + 6.789.465
= 8.826.304,5 cm3
= 8,83 m3
3. Tekanan biogas pada reaktor
Tekanan pada reaktor dapat diketahui melalui barometer menggunakan
fluida air maka menggunakan hukum Bernoulli didapat persamaan :
116
D = 310cm
90cm
81cm
ρairρmetan
0
PA
P
23 10
14
Pa = P – ρair . g . (zA-z1) - γmetan . (z1-z2)
dengan P (tekanan mutlak atmosfer)= 101,32 . 105 pa
ρair = 995,8 kg/m3
g = 9,8 m/s2
γmetan = 6,54 N/m3
dapat disubtitusikan pada persamaan di atas menjadi :
Pa = P – ρair . g . (zA-z1) - γmetan . (z1-z2)= 101,32 . 105 – (6,54 . 0,37) – (995,8 . 9,8. -0,28)= 101,32 . 105 - 2,4198 + 2732,4752= 101,3473 . 105 Pa
Maka tekanan gas (Pa) maksimal dalam reaktor diketahui P = 101,3473 . 105 Pa.
4. Efisiensi Reaktor BiogasDiketahui ternak sapi yang ada di area PUSLITKOKA sebanyak 3 ekor
menghasilkan kotoran masing-masing sebesar 15 kg. Kemudian potensi produksi biogas pada kotoran sapi sebesar 0,023m3/ kg. Sedangkan volume reaktor biogas diketahui sebesar 8,83 m3 sehingga didapat perhitungan efisiensi sebagai berikut :
Efisiensi Reaktor Biogas = Potensi gas ternak sapi di area PUSLITKOKA Volume reaktor biogas di area PUSLITKOKA = 3 * 15 kg * 0,023 m 3 / kg 8,83 m3
= 1,035 m 3 8,83 m3
= 11,721 %
BAB 6. TUGAS KHUSUS V
117
6.1 Analisis Pemecah Buah Kakao
Pemecah buah kakao merupakan kegiatan paling awal dalam pengolahan
biji kakao dari salah satu factor yang menentukan pada mutu hasil dan biaya
produksi.Pemecahan buah dari pemisahan bji selama ini dilakukan secara manual
dengan pisau atau potongan kayu. Prestasi kerja cara ini berkisar antara 800 –
1.200 buah/orang/hari. Selain itu, pemecahan dengan pisau jika dilakukan dengan
tidak hati – hati, sering menyebabkan biji terpecah atau biji terpotong sampai 6%,
oleh karena itu, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao telah merancang mesin pemecah
buah kakao yang terdiri atas dua komponen penting. Pertama adalah system
pemecah buah tipe roll berputar berlawanan arah pada kecepatan 20 -25 rpm.
Diameter dan panjang roll masing – masing adalah 0.15 m dan 0.25 m. kedua roll
digunakan rantai oleh oleh sebuah motor listrik 3.5 PK, 3 phase dan 380 volt
dengan transmisi. Komponen kedua adalah system separasi biji dan kulit buah tipe
silinder berputar.Diameter silinder adalah 80 cm dan kecepatan putar 40 rpm.
Pemecahan buah dengan mekanisme tekanan permukaan roll memiliki beberapa
keunggulan antara lain mekanisme pemecahan berlangsung secara kontinyu,
sehingga kapasitas pemecahan menjadi relative besar, yaitu antara 7.000 – 9.000
buah kakao per jam. Silinder pemisah kulit buah dan biji dapat bekerja secara
efektif. Persentase biji yang terikut kulit relative kecil, yaitu 2%, sedangkan
serpihan kulit buah yang terikut biji masih tinggi, yaitu 4%, sehingga aspek ini
masih perlu disempurnakan lebih lanjut.
118
Hasil olahan biji kakao sangat dipengarui oleh proses penanganan dikebun
sampai pengolahan di pabrik. Penanganan dari pemanenan adalah membelah buah
dengan cara yang benar sehingga biji tidak banyak yang rusak karena terbelah dan
sebagainya. Dari rangkaian pengolahan tersebut yang paling penting adalah proses
fermentasi.
Kualitas kakao juga dipengaruhi oleh beberapa factor yaitu :
1. Faktor Prapanen
2. Faktor pascapanen
Faktor prapanen seperti jenis (klon) dari tanaman, tehknik budi daya, pemanenan
dan kondisi lingkungan. Sedang factor pascapanen adalah proses fermentasi
pengeringan serta penyimpanan.
Produsen hilir kakao (Konsumen Biji Kakao) sangat memperhatikan sekali
tentang ukuran biji dan kadar lemak. Juga terhadap jumlah biji yang
berjamur.Jumlah biji slaty (yaitu tidak sempurnanya fermentasi sehingga biji
memiliki tekstur seperti keju).
Biji yang bermutu baik, mempunyai berat rata – rata 1.0 – 1.2 gram atau
sekitar 83 – 100 biji tiap 100 gram biji kakao.Hal ini juga berkaitan dengan
kandungan lemak dan kulit biji. Bila berat biji kurang dari 1 gram tiap biji, maka
kandungan lemaknya turun dan kadar kulitnya naik.
119
Biji kakao memiliki kandungan lemak nabati tinggi, sekitar 50%, dan
kandungan lemak ini juga dipengaruhi oleh ukuran biji. Biji yang beratnya 0,75
gram kadar lemaknya 5% lebih rendah dari pada biji yang beratnya 1 gram atau
lebih.
Lemak biji kakao terdiri dari tujuh macam asam lemak yaitu :
1. Asam Palmitat 24.8%
2. Asam stearat 33.0%
3. Asam Oleat 33.1%
4. Asam Linoleat 3.2%
5. Asam Arakhidonat 0.8%
6. Asam Palmitoleat 0.3%
7. Asam Miristat 0.2%
Selain lemak nabati biji kakao juga mengandung sekitar 15% karbonhidrat
yang terdiri dari 6% pati, 1% gula dan sisanya berupa pektin, lendir dan getah.
Selama proses fermentasi, karbonhidrat dihidrolisis menghasilkan gula reduksi.
Kandungan nabati dalam biji kakao sekitar 3.5% dalam proses fermentasi
nabati yang terikat dalam protein dihidrolis menjadi asam – asam amino, peptide
dan sebagian kebentuk yang tidak larut.
Biji kakao juga mengandung senyawa polifenol yang terdiri dari
antosianin, leukoantosianin, katechin, dan polifenol komplek.
Dalam proses fermentasi, polifenol teroksidasi oleh polifenol oksidase
membentuk quinon dan diquinon. Sedang epikatekhin selama proses fermentasi
akan membentuk warna coklat yang khas.
Senyawa purin pada kakao yang menyebabkan rasa sangat pahit, yaitu
theobromin dan kafein.Theobromin sendiri merupakan bahan penyegar minuman
yang dibuat dari biji kakao.
120
6.2 Mesin Pemecah Buah Kakao
Distribusi ukuran buah kakao hasil panen diamati secara teliti untuk
mengetaui hubungan antara ukuran dan proporsi berat antara biji dan kulit
buahnya. Dari kedua data tersebut kemudian dirancang mekanisme pemecahan
buah dengan dua silinder ganda dengan putaran berlawanan dan system
pemisahan biji dari kulit buah menggunakan system ayakan silinder performasi
berputar. Gaya tangensial permukaan roll akan menodong buah kedalam celah di
antara permukaan kedua roll (gap) dan gaya tegak lurus akan memecah kulit buah
kakao menjadi 3 fraksi, yaitu kulit buah, plasenta, dan biji. Radius roll (R)
ditentukan atas dasar radius buah maksimum (r) dan sudut antara bidang singgung
buah dengan roll. Sedang kapasitas pemecahan buah tergantung pada panjang roll,
putaran dan jarak antara kedua roll (gap).
Secara skematis tampilan mesin pemecah buah kakao dan pemisahan biji
dari kulit buahnya. Kedua silinder roll mempunyai ukuran yang sama, yaitu
diameter 0.15 m dan panjang 0.25 m. permukaan roll diberi profil siku dan besi
beton untuk mengait buah kakao ke dalam celah kedua roll. Tuas kedua roll
mempunyai diameter 50 mm dan dipasang pada dua buah bantalan luncur
121
(bearing). Jarak antara kedua roll (gap) dapat diatur disesuaikan dengan diameter
buah kakao yang akan dipecah. Kedua silinder diputar dengan arah berlawanan
pada kecepatan 20 – 25 rpm oleh sebuah motor listrik 3.5 kW. 3 phase yang
ditranmisikan lewat sebuah gigi reduksi. Kedua roll dipasang pada rumah
(housing), terbuat dari pelat baja 4 mm yang dilengkapi dengan corong
pengumpan buah (hopper) dan corong peluncur serpihan kulit buah kakao.
Serpihan kulit buah dan biji kemudian dimasukan kedalam ayakan
pemisah berbentuk silinder dengan diameter 0.80 m dan panjang 1.20 m. dimensi
lubang ayakan (perforasi) pada dinding silinder dirancang atas dasar distribusi
ukuran serpihan kulit dan ukuran biji.Silinder pengayak dipasang pada tuas
diameter 35 mm dengan dua buah bantalan luncur. Silinder diputar pada
kecepatan 40 rpm oleh sebuah motor listrik yang sekaligus sebagai penggerak
silinder roll dengan transmisi karet V (V belt).
Buah kakao jenis lindak dengan berbagai variasi ukuran, kecil, medium,
dan besar dipakai sebagai bahan percobaan.Pengumpamaan buah kedalam corong
mesin pemecah di variasi mulai dari 2.000 – 10.000 buah per jam.Pengumpamaan
buah dilakukan secara manual dan diatur dengan pintu geser pada corong
pemasukan. Uji kinerja alat dibagi dalam tiga aspek , yaitu, kapasitas, energy
listrik, tenaga kerja, tingkat pemisahan, tingkat keseragaman hasil, tingkat
kebersihan dan pengaruhnya terhadap fermentasi. Sedangkan aspek ekonomi yang
diamati adalah biaya pemecahan per ton buah kakao.
122
BAB 7.PENUTUP
7.1 Kesimpulan
Setelah melakukan kerja praktek selama satu bulan di PUSAT
PENELITIAN KOPI DAN KAKAO INDONESIA, dapat kami ambil kesimpulan
sebagai berikut:
a. Pada pengolahan kopi dan kakao terdapat 2 tahap pengolahan yaitu tahap
hulu (primer) dan tahap hilir (sekunder). Dari tahap-tahap tersebut terdapat
beberapa alat dan mesin pengolahan yaitu:
1. Alat dan mesin pengolahan kopi hulu (primer) antara lain: perambang,
mesin pemisah biji kasar, tempat fermentasi, washer, mesin drying,
mesin holder, mesin sortasi.
2. Alat dan mesin pengolah kopi hilir (sekunder) antara lain: mesin
sangrai biji kopi tipe silinder, mesin pembubuk kopi instan (grinder),
mesin pencampur (mixer), mesin kristalisator, mesin pencacah (slicer).
3. Alat dan mesin pengolahan kakao hulu (primer) antara lain: pot
breaker, mesin disortasi, tempat fermentasi, mesin drying.
4. Alat dan mesin pengolahan kakao hilir (sekunder) antara lain: mesin
sangrai biji kakao tipe silinder, mesin pengupas kulit biji kakao
(desheller), mesin pemasta cokelat kasar tipe ulir, mesin kempa lemak
kakao, alat pengayak bubuk kakao, mesin penghalus bungkil, mesin
penghalus dan pencampur (grinder), mesin tempering, mesin packing.
b. Hasil pengujian mesin menunjukkan bahwa kondisi operasional terbaik
diperoleh untuk proses pengupasan buah kopi campuran. Pada kecepatan
putar 1.400 rpm diperoleh kapasitas kerja 6.340 kg/ jam dengan persentase
biji utuh 55,5%; persentase biji pecah 3,66%; persentase biji dikulit 1%;
konsumsi bahan bakar 1,2 L/jam dan konsumsi air 1,2L/jam
c. Biogas merupakan campuran gas yang dihasilkan oleh peruraian senyawa
organik dalam biomassa oleh bakteri alami metanogenik dalam kondisi
anaerobik. Pada umumnya biogas merupakan campuran 50-70% gas
123
metana [CH4], 30-40% gas karbon dioksida [CO2], 5-10% gas hidrogen
[H2], dan sisanya berupa gas-gas lain. Biogas memiliki berat 20% lebih
ringan dibandingkan udara dan mempunyai nilai panas pembakaran antara
4800-6700 kkal/m3.
d. Beberapa mesin produksi yang menggunakan bahan bakar biogas antara
lain : alat penyangrai/mesin sangrai kakao, kompor/pemanas, pembangkit
generator, mesin sangrai biji kopi (roaster), mesin katalisator.
e. Rancangan reaktor biogas yang digunakan adalah tipe fixed dome.
Konstruksi utama reaktor biogas antara lain terdiri dari : Pipa saluran
biogas, reaktor, penampungan bahan dan pengeluaran bahan, rangka,
poros pengaduk, dan pemberat.
f. Volume penampung biogas berupa ban bekas adalah 0,25 m3, volume
reaktor biogas adalah 8,83 m3, sedangkan tekanan maksimal pada reaktor
adalah 101,3473 . 105 Pa.
g. Efisiensi pada biogas diperoleh dua perhitungan yaitu 11,721 % dan
20,385 %
h. Pemecahan buah kakao dapat dilakukan secara mekanis. Proses
pemecahan buah dilakukan dengan dua buah roll pejal yang berputar
berlawanan. Pemecahan buah dengan mekanisme tekanan permukaan roll
dan berlangsung secara kontiyu sehingga kapasitas pemecahanya menjadi
besar. Selain mempunyai kapasitas besar, sampai 9.000 buah per jam,
mekanisme demikian dapat mencegah biji terpotong atau berlebih. Silinder
pemisah kulit buah dan biji dapat bekerja secara efektif. Kelebihan lain
adalah, material dan komponen penyusun mesin dapat dibeli di pasar local.
Stuktur dan rancangan mesin di buat sedemikian rupa sehingga kapasitas
mesin dapat dibesarkan (scale-up) disesuaikan dengan kebutuhan dan
luasan kebun kakao pengguna.
7.2 Saran
a. Pada pemeliharaan mesin harus dilakukan pengecekan dan pemeliharaan
rutin agar kinerja mesin yang dihasilkan secara optimal.
124
b. Untuk keselamatan kerja, setiap karyawan hendaknya memakai alat
pelindung diri yang lengkap sesuai prosedur K3, dan lebih berhati-hati
dalam menjalankan pekerjaan sehingga dapat dihindari kecelakaan kerja
yang juga dapat mengganggu proses produksi.
c. Pada rangka konstruksi biogas tidak memenuhi memenuhi standart
kesetimbangan gaya sehingga perlu dilakukan konstruksi ulang, agar
rangka dapat lebih maksimal menahan reaktor biogas saat reaktor
mengalami tekanan gas yang tinggi.
125