pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji.pdf

7/23/2019 Pengaruh Penggilingan Biji Kakao Pascasangrai Terhadap Perubahan Distribusi Ukuran Keping Biji.pdf

1/17

88

Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto

Sri-Mulato; S. Widyotomo; Misnawi &E. Suharyanto (2005). Petunjuk TeknisPengolahan Produk Pr i mer dan

Sekunder Kakao. Bagian Proyek Pene-litian dan Pengembangan Kopi danKakao, Pusat Penelitian Kopi dan

Kakao Indonesia. Jember.Suhargo (2001). Daya Saing Kakao dan Produk

Kakao, Trai ning Quality Assurance in

Cocoa Processing. Program StudiTeknologi Hasil Perkebunan, FTP,UGM. Y ogyakarta.

Syarief, A. M. & E. A. Nugroho (1992).TeknikReduksi Ukuran Bahan. PAU Pangandan Gizi. IPB.

Widyotmo, S.; Sri-Mulato & E. Suharyanto(2005). Kinerja mesin pemecah biji danpemisah kulit kakao pascasangrai tipepisau putar (rotary cutter). Peli ta Per-kebunan, 21, 184199.

Widyotomo, S.; H. K. Purwadaria; A. M.Syarief & Sri-Mulato (2004). Peru-bahan distribusi ukuran partikel tepungiles-iles hasil pengolahan denganmetode penggilingan bertingkat.MajalahIlmiah Agritech, 24, 8291.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Yusianto (2001).Karakteristik biji kakao kering hasilpengolahan dengan metode fermentasidalam karung plastik. Pelita Per-kebunan, 17, 7284.

***********


2/17

Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji

87

sangrai jika pisau rotari berputar pada

kecepatan di antara 500900 rpm, dan laju

aliran udara 2,72,8 m/detik. Nilai koefisien

korelasi tertinggi diperoleh pada laju aliran

udara 2,7 m/detik, diikuti pada laju aliran

udara 2,75 m/detik, dan terendah pada lajualiran udara 2,8 m/detik. Hal ini menun-

jukkan bahwa hubungan perlakuan laju

aliran udara 2,7 m/detik terhadap nilai rerata

diameter geometris keping biji kakao pasca-

sangrai yang dihasilkan ternyata lebih baik

jika dibandingkan pada laju aliran udara 2,75

m/detik maupun 2,8 m/detik.

KESIMPULAN

Kecepatan putar 500 rpm dan laju aliran

udara 2,8 m/detik memberikan nilai peru-

bahan distribusi ukuran, rerata diameter

geometris, indeks keseragaman, derajat

kehalusan, dan dimensi rerata yang terbaik.

Karakteristik partikel keping biji kakao pada

kondisi operasi tersebut adalah 74,5% keping

biji kakao pascasangrai memiliki ukuran

diameter lebih besar dari 2 mm dan lebih

kecil dari 4,75 mm. Nilai rerata diameter

geometris, dimensi rerata, derajat kehalusan,

dan indeks keseragaman masing-masing

2,119 mm; 0,864 mm; 3,052 mm dengan80% berupa partikel kasar dan 20% berupa

partikel berukuran sedang.

DAFTAR PUSTAKA

Amin, S. (1996). Permasalahan kakao Sulawesidi pasaran Amerika Serikat.Makalahdalam Forum Orientasi Penerapan dan

Pengembangan Teknologi untuk Pem-

bangunan Daerah Tingkat I Sulawesi

Selatan.

ASAE STANDARDS (1998). Method ofDeterminig and Expressing Fineness of

Feed Materi als by Sieving. ANSI/ASAE S319.3 JUL97. American Na-tional Standards Institute.

Beckett, S.T. (2000). Industri al Chocolate Manu-

facture and Use. Van Nostrand Rein-hold 115 Fifth Avenue, New York.

Dewan Standarisasi Nasional (2002). StandarNasional Indonesia : Biji Kakao. SNINo. 01-2323-2002. Departemen Per-tanian, J akarta.

Hall, C.W. & D.C. Davis (1979). ProcessingEquipment for Agricultur al Pr oduct.

Second Eds. The AVI Publ. Co. Inc.,Wesport, Connecticut.

Hayashi, H.; D. R. Heldman & T. I. Hedrick.

(1969). Influence of spray-drying con-ditions on size and size distribution ofnonfat dry milk particels. Journal ofDai ry Science, 52, 3137.

Henderson, S.M. & R.L. Perry (1976). Agri-cultural Process Engineri ng. SecondEdition. The AVI Publishing, Westpot,Connecticut.

Lopez, A.S. & Mc. Donald (1981). A defini-tion of descriptors to be used for thequalification of chocolate flavours inflavor testing,Revista Theobroma, 11,

209217.McCabe, W.L.; J.C. Smith & P. Harriot (1999).

Operasi Teknik Kimia. Eds 4. Terje-mahan oleh E. Jasfi. Erlangga. Jakarta.

Minifie, B. W. (1980). Chocolate, Cocoa andConfectionery : Science and Tecnology

(2ndEdition.). Avi Publ. Co. : Westport,Conn.

Sri-Mulato (2002). Perancangan dan pengujianmesin sangrai biji kopi tipe silinder.Peli ta Perkebunan, 18 , 3145.


3/17

86


dimensi rerata partikel tertinggi diperoleh

pada perlakuan kecepatan putar pisau rotari

500 rpm dan kecepatan aliran udara 2,75

m/detik, yaitu 0,889 mm. Sedangkan nilai

dimensi rerata partikel terrendah diperoleh

pada perlakuan kecepatan putar pisau rotari900 rpm dan kecepatan aliran udara 2,75

m/detik, yaitu 0,694 mm. Kinerja mesin

pengecil ukuran yang ideal antara lain harus

memenuhi beberapa sifat sebagai berikut:

ukuran produk seragam dan kenaikan suhu

selama proses minimum (Henderson &

Perry, 1976).

McCabe et al. (1999) melaporkan

bahwa bahan dengan ukuran dimensi rerata

partikel yang halus tidak menjamin produk

tersebut menunjukkan kualitas yang lebih baikdan dalam beberapa hal tidak sebaik butiran

dengan ukuran yang lebih besar. Demikian

halnya dengan penggilingan biji kakao

pascasangrai dengan produk berukuran lebih

besar lebih dianjurkan jika dibadingkan

dengan produk halus yang mengandung lebih

banyak serpihan kulit (shell) kakao.

Peningkatan kecepatan putar pisau rotari

selain mengakibatkan partikel keping biji

dan kulit berukuran lebih halus, juga ber-

dampak pada penggumpalan partikel

sehingga tidak dapat melalui ukuran lubang

saringan yang lebih kecil.

Widyotomo et al. (2004) melaporkan

bahwa pengecilan ukuran keripik iles-iles

dengan penggiling pisau rotari menghasilkan

partikel iles-iles dengan ukuran dimensirerata 0,803 mm. Pengecilan lanjut dengan

mesin penggiling bola kerucut diperoleh

ukuran dimensi rerata yang lebih kecil, yaitu

0,302 mm, tetapi dengan permukaan kristal

yang pecah dan terkikis.

Ukuran partikel berdampak pada jumlah

energi yang diperlukan dalam proses

pengecilan ukuran. Energi yang diperlukan

untuk mengecilkan satuan bahan sebanding

dengan dimensi partikel hasil pengecilan

ukuran dan dimensi yang sama dari partikelsemula pangkat jumlah tahapan pengecilan

(Henderson & Perry, 1976).

Tabel 4 menunjukkan persamaan regresi

linier dan koefisien korelasi (R2) hubungan

antara kecepatan putar pisau rotari dan laju

aliran udara terhadap nilai dimensi rerata

partikel hasil pengecilan ukuran. Persamaan

regresi linier tersebut sangat berguna karena

dapat digunakan untuk memprediksi nilai

dimensi rerata keping biji kakao pasca-

2.7 Y = -0.0744X + 0.9169 0.9937

2.75 Y = -0.0978X + 0.9661 0.8716

2.8 Y = -0.0781X + 0.9233 0.8522

Tabel 4. Persamaan regresi linier nilai dimensi rerata dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan

aliran udara

Table 4. Lini er regression equations of average dimension of cocoa cotyledon from several treatments

Kecepatan aliran udara, m/detik

Air flow, m/s

Persamaan garis linier regresi

Linier regression equat ions

Koefisien korelasi, R2

Coef corelation, R2

Catatan (Notes) : X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah dimensi rerata (mm) (X is rotati on speed of rotar y

cutter (rpm); Y is average dimension (mm)).


4/17


85

udara 2,7 m/detik, diikuti pada laju aliran

udara 2,75 m/detik, dan terendah pada laju

aliran udara 2,8 m/detik. Hal ini menunjuk-

kan bahwa hubungan perlakuan laju aliran

udara 2,7 m/detik terhadap nilai rerata

diameter geometris keping bij i kakaopascasangrai yang dihasilkan ternyata lebih

baik jika dibandingkan dengan laju aliran

udara 2,75 m/detik maupun 2,8 m/detik.

Derajat kehalusan tidak berbanding lurus

dengan indeks keseragaman. Meskipun derajat

kehalusan dapat memberikan ukuran rata-

rata, tetapi tidak menunjukkan penyebaran

fraksi halus dan kasar pada contoh bahan

hasil penggilingan. Kekurangan tersebut

dapat diatasi dengan nilai indeks ke-

seragaman (Henrderson & Perry, 1976).

Gambar 7 menampilkan nilai derajat

kehalusan keping biji kakao hasil pemecahan

dan pengupasan dengan beberapa perlakuan

kecepatan putar pisau rotari. Nilai derajat

kehalusan tertinggi diperoleh pada perlakuan

kecepatan putar pisau rotari 500 rpm, dankecepatan aliran udara 2,75 m/detik, yaitu

3,09. Sedangkan nilai derajat kehalusan

terendah diperoleh pada perlakuan kecepatan

putar pisau rotari 900 rpm, dan kecepatan

aliran udara 2,75 m/detik, yaitu 2,73.

Dimensi Rerata Parti kel

Nilai dimensi rerata partikel dari

beberapa perlakuan kecepatan putar pisau

putar ditampilkan pada Gambar 8. Nilai

Gambar 8. Dimensi rerata keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putar pisaurotari dan kecepatan hisap blower.

Figure 8. Average dimension of cocoa cotyledon roasted fr om several rot ation speed and air fl ow

treatments.

Kecepatan putar pisau rotari (Rotation speed), rpm

Dimensir

erata(Average

dimension

),m

m

0.2

500 700 900

Kasar (cru e) Se ang (termperate)2.7 m/d (m/s) 2.75 m/d (m/s) 2.8 m/d (m/s)

0.1

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1


5/17

84


Gambar 7. Derajat kehalusan keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putarpisau rotari dan kecepatan hisap blower.

Figur e 7. Fineness modulusof cocoa cotyledon roasted from several r otation speed and air flow tr eatments

berukuran sedang. Pemilihan kondisi kerja

dengan laju aliran udara 2,8 m/detik adalah

lebih baik karena mesin akan memberikan

produktivitas kerja harian yang lebih tinggi

dengan kualitas produk yang sama jika

dibandingkan dengan penggunaan kecepatan

aliran udara 2,7 m/detik (Widyotomoet al.,

2005).




aliran udara terhadap nilai derajat kehalusan

partikel hasil pengecilan ukuran. Persamaan

regresi linier tersebut sangat berguna karena

dapat digunakan untuk memprediksi nilai

derajat kehalusan keping biji kakao

pascasangrai jika pisau rotari berputar pada

kecepatan di antara 500900 rpm, dan laju

aliran udara 2,72,8 m/detik. Nilai koefisien

korelasi tertinggi diperoleh pada laju aliran

Kecepatan putar pisau rotari (r otation speed), rpm

Deraja

tkehalusan

Finene

ssmodu

lus

2.5500 700 900


2.6

2,7

2.8

2.9

3.0

3.1

2.7 Y = -0.1396X + 3.1574 0.9973

2.75 Y = -0.179X + 3.2367 0.8838

2.8 Y = -0.1439X + 3.1484 0.75

Tabel 3. Persamaan regresi linier nilai derajat kehalusan dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan

aliran udara

Table 3. Li nier regression equations of fineness modulus of cocoa cotyledon from several treatments

Keterangan (Notes): X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah derajat kehalusan(X i s rotation speed of rotary

cutter ( rpm); Y is fi neness modulus.


Air flow, m/s


Li nier regression equations


Coef corelation, R2

3.2


6/17


83

atau penyebaran fraksi halus dan kasar hasil

pengecilan ukuran (Henderson & Perry,

1976). Nilai indeks keseragaman sebaran

keping biji kakao hasil pemecahan dan

pemisahan kulit dengan perlakuan kecepatan

putar pisau rotari dan hisapan kipas

sentrifugal ditampilkan pada Gambar 6.

Lebih lanjut Henderson & Perry (1976)

melaporkan bahwa dengan semakin cepatputar unit penggiling, maka akan diperoleh

partikel dengan ukuran yang semakin kecil

dan seragam. Namun, hasil analisis indeks

keseragaman proses penggilingan keping biji

kakao pascasangrai menunjukkan bahwa

dengan semakin cepat putaran pisau rotari

diperoleh lebih banyak partikel dengan

ukuran kasar. Fenomena yang terjadi

disebabkan oleh keluarnya lemak dari pori-

pori mikro keping biji akibat panas yang

timbul pada saat proses penggilingan

berlangsung. Partikel keping biji kakao halus

menyatu karena ikatan lemak dan adanya

panas sehingga membentuk gumpalan yang

menyerupai partikel berukuran kasar.

Gambar 6 menunjukkan bahwa antara

perlakuan kecepatan putar pisau rotari 500

rpm dengan laju aliran udara 2,75 m/detik

dan 700 rpm dengan laju aliran udara 2,7

m/detik terjadi 20% peningkatan partikel

kasar. Pada tahapan tersebut, kemungkinan

mulai terjadi mekanisme penggumpalan

serpihan kulit dengan serpihan keping biji

hingga akhirnya terjadi akumulasi maksimum

pada perlakuan kecepatan putar 700 rpm,

dan laju aliran udara 2,7 m/detik. Nilai indeks

keseragaman perlakuan laju aliran udara 2,7

m/detik dan 2,8 m/detik pada kecepatan

putar pisau rotari 500 rpm menunjukkan

nilai yang sama, yaitu 80% berupa partikel

berukuran kasar dan 20% berupa partikel

Gambar 6. Indeks keseragaman keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putarpisau rotari dan kecepatan hisap blower.

Fi gur e 6. Uni formity index of cocoa cotyledon roasted from several rotation speed and air flow tr eatments.

Perlakuan (Treatment)

Persen(berat/berat

)(Weigh

t/weigh

t),%

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3

Kasar (cru e) Se ang (termperate)Kasar (Crude) Sedang (Temperate) Halus (Fine)


7/17

82


meter geometris keping biji kakao perlakuan

700 rpm dan 900 rpm dengan kecepatan

hisap 2,75 m/det lebih rendah jika dibanding-

kan pada kecepatan hisap 2,8 m/detik. Panas

yang timbul menyebabkan lemak merambat

keluar dari pori-pori mikro, dan partikelhalus keping biji kakao mudah menggumpal

satu sama lain sehingga membentuk partikel

dengan ukuran yang lebih besar. Pada kece-

patan putar pisau rotari 500 rpm, efek panas

yang ditimbulkan belum memberikan

pengaruh terhadap proses keluarnya lemak

dan penggumpalan partikel halus keping biji

kakao. Hal tersebut terlihat dari nilai rerata

diameter geometris yang makin mengecil.

Widyotomo et al. (2005) melaporkan

bahwa adanya gesekan antara bahan denganpermukaan pisau rotari, maupun gesekan

antarbahan itu sendiri akan mengakibatkan

timbulnya panas di dalam unit pemecah.

Lemak kakao yang terkandung di dalam

keping biji akan mudah keluar pada kondisi

partikel yang lebih kecil dan adanya

pengenaan panas. Oleh karena itu, lemak

akan mudah menarik serpihan kulit dan

menggumpalkannya bersama dengan serbuk

keping biji.




aliran udara terhadap nilai rerata diameter

geometris partikel hasil pengecilan ukuran.

Persamaan regresi linier tersebut sangatberguna karena dapat digunakan untuk

memprediksi nilai rerata diameter geometris

keping biji kakao pascasangrai jika pisau

rotari berputar pada kecepatan di antara

500900 rpm, dan laju aliran udara 2,7

2,8 m/detik. Nilai koefisien korelasi tertinggi

diperoleh pada laju aliran udara 2,7 m/detik,

diikuti pada laju aliran udara 2,75 m/detik,

dan terendah pada laju aliran udara 2,8 m/

detik. Hal ini menunjukkan bahwa hubungan

perlakuan laju aliran udara 2,7 m/detik

terhadap nilai rerata diameter geometriskeping biji kakao pascasangrai yang dihasil-

kan ternyata lebih baik jika dibandingkan

pada laju aliran udara 2,75 m/detik maupun

2,8 m/detik.

Indeks Keseragaman dan Derajat Kehalusan

Indeks keseragaman dan derajat

kehalusan menunjukkan keseragaman hasil

2.7 Y = -0.186X + 2.2163 0.9920

2.75 Y = -0.265X + 2.394 0.8743

2.8 Y = -0.2135X + 2.2823 0.8579

Tabel 2. Persamaan regresi linier nilai rerata diameter geometris dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan

kecepatan aliran udara

Table 2. Lini er regression equations of geomatri cal di ameter average from several treatments


Air flow, m/s


Linier regression equat ions


Coef corelation, R2

Catatan (Notes): X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah rerata diameter geometris (mm) ((X is ro tation speed

of rotar y cutter (rpm); Y is geomatri cal diameter average (mm)).


8/17


81

optimal, 8% serpihan kulit biji masih terikut

keping biji. Ukuran serpihan kulit tersebut

antara 3224 mesh atau 0,50,71 mm.

Upaya memperkecil ukuran serpihan kulit

dengan cara pemotongan-penggilingan masih

dirasa cukup sulit karena kadar serat yangtinggi, sedangkan kulit lebih bersifat elastis

atau liat saat proses pengguntingan peng-

gilingan.

Selain itu, serpihan kulit berpotensi

mempererat ikatan partikel keping biji dan

berdampak pada proses penggumpalan.

Upaya memperkecil campuran serpihan kulit

dalam keping biji adalah proses penggilingan

dengan kecepatan putar yang lebih rendah

agar panas yang timbul dapat ditekan

serendah mungkin, dan meningkatkan sistempemisahan agar daya hisap (suching force)

blower yang berfungsi memisahkan serpihan

kulit dari keping biji menjadi lebih tinggi.

Rerata Diameter Geometr is Partikel

Nilai rerata diameter geometris keping

biji kakao hasil pemecahan dan pemisahan

kulit dengan perlakuan kecepatan putar pisau

rotari dan hisapan kipas sentrifugal ditampil-

kan pada Gambar 5. Dengan semakin tinggikecepatan putar pisau rotari dan semakin kuat

hisapan blower sentrifugal akan mengakibat-

kan rerata diameter keping biji kakao

pascasangrai yang dihasilkan semakin kecil.

Nilai rerata diameter geometris partikel ter-

kecil, yaitu 1,657 mm diperoleh pada per-

lakuan kecepatan putar pisau rotari 900 rpm

dan laju aliran udara 2,75 m/detik. Nilai

rerata diameter geometris partikel terbesar,

yaitu 2,187 mm diperoleh pada perlakuan

kecepatan putar pisau rotari 500 rpm danlaju aliran udara 2,75 m/detik.

Panas yang timbul pada proses peng-

gilingan mengakibatkan nilai rerata dia-

Gambar 5. Rerata diameter geometris keping biji kakao pascasangrai pada beberapa kecepatan putar pisaurotari dan kecepatan hisap blower.

Fi gur e 5. Geomatr ical di ameter average of cocoa cotyledon roasted from several r otation speed and

air flow treatments.

Kecepatan putar pisau rotari (rotati on speed), rpm

Reratadiametergeometris(Averageof

geometrica

ldiam

eter

),m

m

0

0.5

1

1.5

2

2.5

500 700 900



9/17

80


Gambar 3. Perubahan distribusi keping biji kakao pascasangrai pada kecepatan putar pisau rotari 700rpm dan beberapa kecepatan hisap blower.

Fi gur e 3 . Size distributi on change of cocoa cotyledon roasted from 700 rpm rotation speed and several



Fi gur e 4 . Size distributi on change of cocoa cotyledon roasted from 900 rpm rotation speed and several


4 9 24 32


10/17


79

900 rpm, dengan persentase keping biji

kakao tertahan di saringan 4 mesh semula

antara 1220%, semakin mengecil menjadi

antara 1,34,8%. Jumlah keping biji kakao

tertahan saringan 9 mesh bertambah 2 hingga

10%, selebihnya bergeser pada saringan 24dan 32 mesh.

Kulit merupakan salah satu komponen

biji kakao yang banyak mengandung serat.

Widyotomoet al. (2005) melaporkan bahwa

biji kakao pascasangrai yang digunakan

untuk proses pemecahan biji dan pemisahan

kulit secara mekanis, 82% berupa keping

biji, dan 18% berupa kulit biji (shell). Kadar

kulit yang tinggi dapat menyebabkan mesin

bekerja lebih berat dan jumlah kulit yang

tercampur di dalam keping biji relatif lebihbesar sehingga akan sulit diperoleh tingkat

kehalusan pasta cokelat yang lebih baik.

Salah satu faktor yang menyebabkan

keping biji kakao sulit memiliki ukuran yang

lebih kecil dari 9 mesh antara lain lemak

yang terkandung di dalam keping biji masih

relatif tinggi, yaitu antara 4952% (Sri

Mulato et al ., 2005; Amin, 1996). Widyo-

tomoet al.(2001) melaporkan bahwa bahan

uji merupakan biji kakao yang difermentasidengan kadar lemak 3,7% lebih tinggi jika

dibandingkan dengan biji kakao tanpa

fermentasi.

Panas yang timbul pada saat putaran

pisau rotari yang tinggi mengakibatkan lemak

yang berada di antara pori-pori keping biji

mencair, ikatan partikel padatan melemah dan

terjadinya efek pelumatan. Pada kondisi

demikian, proses pengecilan ukuran akan sulit

terjadi karena lemak akan lebih bersifat

merekatkan partikel padat keping biji kakaodan berdampak pada proses penggumpalan.

Faktor lain adalah kulit biji yang memiliki

kadar serat tinggi dan relatif ringan. Hasil

penelitian sebelumnya, Widyotomo et al.

(2005) melaporkan bahwa pada kondisi kerja


Fi gur e 2. Size ndistributi on change of cocoa cotyledon roasted from 700 rpm rotation speed and several


4 9 24 32


11/17

78


Dalam hal ini, Wimerupakan berat

partikel dengan ukuran mesh ke-i (g), dan

dimerupakan ukuran mesh ke-i (mm).

3. I ndeks keseragaman

Indeks keseragaman ditentukan untuk

mengetahui sebaran ukuran partikel ber-

dasarkan kriteria halus, sedang, dan kasar.

Nisbah di dalam kumpulan keping biji kakao

pascasangrai, yaitu halus : sedang : kasar,

ditampilkan dalam bentuk kuantitatif

(Henderson & Perry, 1976) .

4. Derajat kehalusan (Fineness modulus)

Derajat kehalusan atauFineness modulus(FM) adalah jumlah fraksi yang tertahan pada

setiap saringan dibagi 100 (Hall & Davis,

1979).

5. Dimensi rerata partik el

Dimensi rerata partikel (D, mm) dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan

sebagai berikut (Henderson & Perry, 1976):

D = 0.10414.(2)FM

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perubahan Di stri busi Ukuran Partikel

McCabeet al.(1999) melaporkan bahwa

partikel zat padat secara individu dikarak-

terisasikan dengan ukuran, bentuk dan densi-

tasnya. Sejumlah persamaan telah diusulkan

untuk menunjukkan hubungan antara

banyaknya partikel bahan dengan ukuran

partikel guna mendapatkan hubungannya

dengan distribusi. Tidak ada alasan dasar

yang mengharuskan bahwa suatu jenis bahan

pangan mengikuti salah satu dari persamaan

yang diusulkan tersebut (Syarief & Nugroho,

1992).Mekanisme proses pengecilan ukuran

penggiling pisau rotari adalah putaran pisau-

pisau yang dipasang dengan jarak yang

seragam pada bidang yang dapat berputar

sehingga dapat memotong berlawanan

dengan pisau yang dipasang tetap pada

kerangka (Syarief & Nugroho, 1992). Jarak

antara pisau dinamis dan statis yang relatif

sempit dan dengan ditempatkannya lubang

saringan di bagian bawah menyebabkan aksi

pengguntingan biji kakao pascasangrai secaraberurutan menjadi lebih efektif dari pada

aksi tekanan atau benturan.

Syarief & Nugroho (1992) melaporkan

bahwa batas ukuran distribusi partikel bahan

pangan berupa tepung adalah ukuran partikel

yang terbesar atau terkecil. Perubahan distri-

busi ukuran partikel keping biji kakao pasca-

sangrai dari perlakuan kecepatan putar pisau

putar 500 rpm; 700 rpm dan 900 rpm

masing-masing ditampilkan pada Gambar 2,

3, dan 4. Pada kecepatan putar blowersentrifugal yang sama, dengan semakin cepat

putaran pisau rotari yang digunakan, maka

ukuran partikel keping biji kakao pasca-

sangrai akan semakin mengecil. Pada

kecepatan putar pisau rotari 500 rpm, 70

80% keping biji kakao pascasangrai tertahan

di saringan 9 mesh, atau memiliki ukuran

diameter lebih besar dari 2 mm dan lebih

kecil dari 4,75 mm (Gambar 2). Pengecilan

ukuran telah terjadi dengan perubahan

kecepatan putar menjadi 700 rpm, dan


12/17


77

Parameter yang diukur meliputi kece-

patan putar silinder pemecah, berat bahan

yang diumpankan maupun produk pemecahan

dan pemisahan, serta kecepatan aliran udara

penghembus.

Analisis Teknis

Perubahan distribusi dan ukuran partikel

keping biji kakao pascasangrai hasil proses

penggilingan diukur dengan menggunakan

seperangkat saringan Tyler dengan ukuran

lubang saringan 32 mesh (0,5 mm), 24 mesh

(0,71 mm), 9 mesh (2 mm), dan 4 mesh

(4,75 mm).

Dalam melakukan analisis, seperangkat

saringan standar disusun secara deret dalamsuatu tumpukan. Saringan dengan anyaman

paling rapat ditempatkan paling bawah,

sedangkan anyaman paling besar ditempatkan

paling atas. Contoh keping biji kakao hasil

proses penggilingan sebanyak 200 g di-

masukkan ke dalam saringan paling atas dan

saringan diguncangkan secara mekanis

selama 15 menit. Partikel yang tertahan pada

setiap saringan dikumpulkan dan ditimbang,

dan keping biji kakao pascasangrai pada

setiap saringan yang tertinggal tersebutdikonversikan menjadi fraksi massa atau

persen massa dari contoh bahan secara

keseluruhan. Setiap perlakuan dilakukan

ulangan penyaringan contoh keping biji kakao

pasca sangrai sebanyak 3 kali. Ulangan

penyaringan dilakukan untuk mengetahui

konsistensi sebaran fraksi massa yang

tertinggal di setiap saringan, dan data yang

digunakan merupakan rerata dari jumlah

ulangan tersebut. Data yang diperoleh

dianalisis untuk menentukan perubahan

distribusi dan ukuran partikel keping biji

kakao pascasangrai, rerata diameter

geometris partikel (dg), indeks keseragaman,

derajat kehalusan (fineness modulus), dan

dimensi rerata partikel. Analisis data ber-

pedoman pada ASAE S319.3 (1998), danHenderson & Perry (1976).

Tolok Ukur

Perubahan karakteristik fisik keping biji

kakao pascasangrai karena perlakuan kece-

patan putar pisau rotari (rpm), dan kecepatan

putar kipas sentrifugal (m/detik) ditentukan

dengan menggunakan beberapa parameter

sebagai berikut :

1. Di stri busi uku ran partikel

Perubahan distribusi ukuran partikel

keping biji kakao pascasangrai ditentukan

dengan menggunakan beberapa saringan

Tyler dengan ukuran lubang saringan 32 mesh

(0,5 mm), 24 mesh (0,71 mm), 9 mesh (2 mm),

dan 4 mesh (4,75 mm). Banyaknya keping

biji kakao yang tertinggal pada masing-

masing saringan ditampilkan dalam satuan

persen (%) pada sumbu y, sedangkan pada

sumbu x merupakan ukuran saringan (mesh).

2. Rerata diameter geometris partikel

Rerata dimensi geometris partikel (dg)

ditentukan dengan persamaan sebagai berikut

ASAE S319.3 (1998) :

iii

W

dW

gd

log.

.10


13/17

76


Biji kakao seragamCacao beans uniform

(kadar air, dan ukuran)(moisture content, and size)

Kadar air (moisturecontent) 6-7%

Klas mutu (qualityclass ): C

Sangrai (roasting)

(suhu (temperatur e) 120-130C,waktu (time) 25-30 min)

Kadar air (moisture

content) 2,5-3%

Mesin pemecah biji danpemisah kulit kakao

(Cacaodesheller)

Putaran blower (blower speed)

2.7 m/det (m/s)2.75 m/det (m/s)2.8 m/det (m/s)

Putaran pisau rotari(rotation speed)

500 rpm700 rpm900 rpm

Serpihan kepingan biji(cacao cotyledon crumbed)

ANALISIS (ANALYSIS)

Distribusi ukuran(size distribution )

Diameter geometrik(geometric diameter)

Fineness modulus

Indeks keseragaman(Uniformity index)

Dimensi rerata(average dimension)

Serpihan kulit

(shell crumbed)

Aliran udara maksimum : 8,5 m3/min

pada tekanan 780 Pa melalui diameter pipa

50 mm.

Mesin dioperasikan dalam tiga level

kecepatan putar pisau rotari, yaitu 500 rpm,

700 rpm, dan 900 rpm, masing-masing di-

kenakan dengan tiga level kecepatan aliran

udara untuk memisahkan kulit dari keping

biji, yaitu 2,7 m/detik; 2,75 m/detik, dan

2,8 m/detik. Ulangan pemecahan biji dan

pemisahan kulit untuk masing-masing

perlakuan tersebut di atas dilakukan

sebanyak 3 kali. Tabel 1 menunjukkanmatriks penandaan perlakuan pemecahan biji

dan pemisahan kulit kakao.

Gambar 1. Urutan percobaan penggilingan dan parameter yang diukur.

Fi gur e 1. Experimental procedure and the experi mental parameters measured.

Tabel 1. Matrik penandaan perlakuan pemecahan dan pemisahan kulit kakao

Table 1. Sign matri x for several mill ing process treatments

500 700 900

2.7 A1

B1

C1

2.75 A2

B2

C2

2.8 A3

B3

C3


Air flow, m/s

Kecepatan putar pisau rotari (Rotati on speed), rpm

Cocoa beans uniform

(Cocoa desheller)

(Cocoa cotyledon crumbed)


14/17


75

sebagai metoda analisis distribusi ukuran

partikel secara kasar karena prosedur analitik

dan konsep dasarnya mudah (Hayashi et al.,

1969). Untuk menggolongkan bahan dalam

kisaran saringan digunakan metode pe-

misahan atau pengayakan dengan satu unitseri saringan Tyler. Dasar ukuran lubang

adalah saringan 200 mesh, dan setiap lubang

merupakan2 atau 1.414 kali besar lubangdari saringan yang terdahulu. Bentuk lubang

bujur sangkar, ukuran lubang adalah dimensi

dari satu sisinya (Henderson & Perry, 1976;

McCabeet al., 1999). Partikel yang tertahan

pada setiap saringan dikumpulkan dan di-

timbang, dan massa pada setiap saringan

yang tertinggal tersebut dikonversikan

menjadi fraksi massa atau persen massa dari

contoh bahan secara keseluruhan (McCabeet al., 1999). Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mempelajari pengaruh proses peng-

gilingan terhadap berbagai perubahan sifat

karakteristik keping biji kakao pascasangrai,

yaitu perubahan distribusi ukuran partikel

keping biji, rerata diameter geometrik

partikel, indeks keseragaman, derajat

kehalusan (fineness modulus), dan dimensi

reratanya.

BAHAN DAN METODE

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium

Teknologi Pengolahan Hasil dan Rekayasa

Alat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakao,

Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia

menggunakan bahan berupa biji kakao dari

jenis lindak (bulk cocoa) kering yang di-

peroleh dari Kebun Percobaan Kaliwining,

Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia.

Biji kakao kering memiliki kisaran kadar

air antara 67% b.b (basis basah), dan

setelah disortasi diperoleh biji kakao dengan

sifat yang mendekati seragam serta masuk

dalam klasifikasi mutu C, yaitu terdiri

111120 biji per 100 g biji kakao kering,

menurut klasifikasi DSN (2002). Sebelum

proses pemecahan biji dan pemisahan kulitdari komponen keping biji, biji kakao

tersebut disangrai terlebih dahulu dengan

menggunakan mesin sangrai biji kakao tipe

silinder pada kisaran suhu 120130OC

selama 2530 menit sampai diperoleh tingkat

kematangan yang relatif seragam pada

kisaran kadar air 2,53%. Analisis dilakukan

pada bahan yang keluar dari corong keluaran

pertama yang didominasi oleh serpihan

keping biji kakao (Widyotomoet al., 2005).

Peralatan dan mesin yang digunakandalam penelitian ini adalah mesin pemecah

dan pemisah kulit tipe pisau rotari (rotary

cutter) beserta perlengkapannya (Widyotomo

et al., 2005), alat ukur kadar air, alat ukur

kecepatan putar (tachometer), alat ukur

kecepatan aliran udara (anemometer), ayakan

Tyler, timbangan digital dengan beban

maksimum 50 kg, timbangan analitik, dan

beberapa peralatan bantu lainnya.

Mesin pemecah dan pemisah kulit tipe

pisau rotari memiliki spesifikasi sebagaiberikut (Widyotomo et al., 2005) :

Kapasitas kerja : 165716 kg/jam

Penggerak : motor listrik 2 HP, 220 V,

fase tunggal

Sistem transmisi : pulleydan sabuk karet profil V

Unit pemisah kulit (shell) : blowersentrifugal

Penggerak : motor listrik 370 W, 220 V


15/17

74


kelemahan mendasar dari proses pemecahan

dan pemisahan biji secara tradisional tersebut

adalah persentase keping biji dan kulit hancur

sangat besar sehingga menyulitkan proses

pemisahan antara kedua komponen tersebut,

dan terjadi proses pengerakan di dasarlumpang karena adanya tekanan alat

penumbuk yang kontinyu sehingga berakibat

pada menurunnya efektivitas pemecahan

(Henderson & Perry, 1976). Hasil dari

penerapan metode tradisional mengakibatkan

tidak tercapainya tujuan sesungguhnya dari

proses pemecahan dan pemisahan kulit.

Kulit biji kakao tidak cocok untuk di-

konsumsi oleh manusia karena memiliki

kandungan selulosa yang cukup tinggi

sehingga dapat mengakibatkan rasa pedih.Tingginya kadar kulit dapat menyebabkan

flavor produk akhir makanan maupun

minuman cokelat yang dihasilkan juga

menurun. Beckett (2000) melaporkan bahwa

kadar kulit (shell) maksimum di dalam pasta

cair (cocoa li quor) siap olah menjadi produk

makanan cokelat adalah 1,75%. Sebagaimana

yang terjadi pada industri kopi bubuk,

industri makanan dan minuman cokelat skala

besar umumnya juga didukung oleh mana-

jemen, modal dan sumberdaya manusia yang

memadai, sehingga industri golongan ini

mampu membeli peralatan dan mesin

pengolahan produk impor dengan teknologi

tinggi. Introduksi peralatan dan mesin

pengolahan makanan dan minuman cokelat

produk impor ke petani kakao Indonesia

memiliki beberapa kelemahan, di antaranya

muatan teknologi tinggi yang tidak sepadan

dengan kondisi rendahnya tingkat Sumber

Daya Manusia dari petani kakao Indonesia

sehingga berakibat pada kendala operasional

dan perawatan. J ika terjadi kerusakan,

komponen suku cadang sulit diperoleh dan

harga relatif mahal karena harus didatangkan

dari negara produsen, sehingga proses

produksi menjadi tidak efisien, karena

umumnya mesin dirancang untuk kapasitasproduksi yang besar (Sri-Mulato, 2002).

Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indo-

nesia telah merancangbangun mesin pemecah

biji dan pemisah kulit kakao pasca sangrai

tipe pisau rotari (rotary cutter) yang cocok

dan terjangkau oleh pengusaha kecil, baik

secara teknologi maupun harga. Mesin

pemecah dan pemisah kulit ini merupakan

salah satu mesin yang dugunakan dalam

rangkaian peralatan dan mesin pengolahan

untuk menghasilkan minuman dan makanancokelat. Hasil pengujian menunjukkan bahwa

mesin memiliki kinerja yang baik, 94,5%

produk keping biji yang dihasilkan dapat

langsung digunakan sebagai bahan baku

pengolahan cokelat, dan memiliki mutu

produk akhir yang dapat diterima konsumen

(Widyotomo et al., 2005).

Penelitian yang mempelajari pengaruh

proses penggilingan terhadap perubahan

distribusi ukuran partikel tepung iles-iles

telah dilakukan, Widyotomo et al. (2004)melaporkan bahwa pengecilan ukuran dengan

prinsip penumbukan mengakibatkan kristal

glukomanan yang dihasilkan pecah dan

terkikis. Telaahan perubahan karakteristik

keping biji kakao pascasangrai produk

pengecilan ukuran menggunakan penggiling

pisau putar akan dilakukan pada penelitian

ini. Unit pengecil ukuran yang digunakan

adalah mesin pemecah biji dan pemisah kulit

kakao pascasangrai tipe pisau rotari (rotary

cutter). Metoda saringan akan digunakan


16/17


73

Summary

One of important steps in secondarycocoa process is deshell ing cocoa beans

roasted. The aim of deshell ing is to enr ich cotyledon cocoa surface area which

affects to reduce energy and pr ocessing time with good quali ty of the chocolate

product. The objective of this research is to study the influence of mil li ng pro-

cess on physical characteri stic change of cocoa beans roasted such as size dis-

tri bution change, geometri cal diameter average, uniformity index, fineness modulus,

and average dimension of cotyledoncocoa r oasted. The Indonesian Coffee and

Cocoa Research I nstitute has designed and tested deshell ing of r oasted cocoa

beans which wi ll be used in thi s research. Before deshell ing process, C gr ade

bulk cocoa beans has been roasted up to 2. 53% water contents. The result showed

that optimal mi ll ing pr ocess by rotar y cutter type mil li ng unit has good size dis-

tri bution change, geometri cal diameter average, uniformity index, fineness modulus,

and average dimension on 500 rpm rotar y speed and 2.8 m/s ai r flow. On opti-

mal pr ocess condit ion, 74.5% of cocoa cotyl edon roasted has diameter size be-

tween 2.04.75 mm, 2. 116 mm average of geometri cal diameter, 0.864 mm aver-

age dimension, 3. 052 fineness modulus, and 80% as crude size parti cel-20% as

temperate size parti cel on uniformity i ndex. Therefore, more than 80% of cocoa

cotyledon r oasted has diameter size between 2.04.75 mm with 700900 rpm ro-

tary cutter speed. Average of geometr ic diameter was 1.652.19 mm, and thedimension average was 0.690.89 mm. Uniformity index was crude size parti cle

up to 8090%, and in temperate size parti cle1020%. Fineness modulus value

was 2.733.09.

Key words: cocoa, milling, size distribution, roasted beans.

PENDAHULUAN

Pengertian istilah pengecilan ukuran

mencakup proses pemotongan, penggilingan

dan penumbukan. Pengecilan ukuran di-

lakukan dengan cara mekanis tanpa mengubahsifat-sifat bahan kimia yang terkandung di

dalam bahan tersebut (Henderson & Perry,

1976). Pemecahan biji dan pemisahan kulit

(shell) dari keping biji (nib) kakao pasca-

sangrai merupakan salah satu tahap

pengolahan hilir kakao yang sangat

menentukan mutu akhir produk makanan

maupun minuman cokelat (Lopez & Donald,

1981). Pemecahan dan pemisahan kulit kakao

bertujuan untuk memperbesar luas permukaan

hancuran keping biji sehingga pada saat

perlakuan pengempaan dengan bantuan

pemanas massa kakao akan menerima panas

yang lebih banyak dan seragam (Sri-Mulato

et.al, 2005). Selain itu, proses pelumatan

massa keping biji menjadi pasta cokelat akan

lebih mudah, energi yang dibutuhkan relatif

lebih kecil, dan waktu proses lebih singkat.

Umumnya, petani kakao melakukan

tahapan pemecahan biji dengan cara

penumbukan menggunakan lumpang yang

terbuat dari batu atau tanah liat, sedangkan

proses pemisahan kulit (shell) dari keping

biji dilakukan secara manual dengan meng-

gunakan tampah, yaitu nampan berbentuk

lingkaran yang dibuat dari anyaman bambu.

Selain produktivitas kerja yang rendah,


17/17

72


1) Peneliti, Ahli Peneliti dan Teknisi (Researcher , Senior Researcher and Technisi on);Pusat Penelitian Kopi dan Kakao

Indonesia, J l. P.B. Sudirman 90, J ember 68118, Indonesia.

Pelita Perkebunan 2007, 23(1), 7389

Pengaruh Penggilingan Biji Kakao Pascasangrai TerhadapPerubahan Distribusi Ukuran Keping Biji

I nf luence of M i ll ing Process of Roasted Cocoa Beans on Size Distri bution

Change of Cocoa Cotyledon

Sukrisno Widyotomo, Sri-Mulato dan Edi Suharyanto1)

Ringkasan

Pemecahan biji dan pemisahan kulit (shell) dari keping biji (nib) kakaopascasangrai merupakan salah satu tahap pengolahan hilir kakao yang sangatmenentukan mutu akhir produk makanan maupun minuman cokelat. Tujuanpemecahan dan pemisahan kulit kakao adalah untuk memperbesar luas permukaanhancuran keping biji, sehingga energi dan waktu proses dapat ditekan serendahmungkin dengan mutu produk yang dihasilkan lebih maksimal. Telaahan perubahankarakteristik fisik keping biji kakao pascasangrai produk pengecilan ukuranmenggunakan penggiling pisau rotari akan dilakukan pada penelitian ini. Unitpengecil ukuran yang digunakan adalah mesin pemecah biji dan pemisah kulitkakao pascasangrai tipe pisau rotari (rotar y cutter). Tujuan dari penelitian iniadalah untuk mempelajari pengaruh proses penggilingan terhadap berbagaiperubahan sifat karakteristik keping biji kakao pascasangrai, yaitu perubahandistribusi ukuran partikel keping biji, rerata diameter geometris partikel, indekskeseragaman, derajat kehalusan, dan dimensi reratanya. Bahan penelitian yangdigunakan adalah biji kakao lindak klas mutu C yang telah disangrai dengan kadarair antara 2,53%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan kecepatan putar500 rpm dan aliran udara 2,8 m/detik memberikan nilai perubahan distribusi ukuran,rerata diameter geometris, indeks keseragaman, derajat kehalusan, dan dimensirerata yang terbaik. Pada kondisi operasi tersebut, 74,5% keping biji kakaopascasangrai memiliki ukuran diameter lebih besar dari 2 mm dan lebih kecil

dari 4,75 mm. Nilai rerata diameter geometris, dimensi rerata, derajat kehalusan,dan indeks keseragaman masing-masing 2,119 mm; 0,864 mm; 3,052 mm, dengan80% berupa partikel kasar, dan 20% berupa partikel berukuran sedang. Padakecepatan putar 700 rpm dan 900 rpm, lebih dari 80% keping biji kakaopascasangrai memiliki ukuran diameter lebih besar dari 2 mm dan lebih kecildari 4,75 mm. Nilai rerata diameter geometris dan dimensi rerata keping bijikakao masing-masing antara 1,652,19 mm dan 0,690,89 mm. Indeks keseragamankeping biji kakao hasil penggilingan adalah 8090% berupa partikel kasar, dan1020% berupa partikel berukuran sedang. Derajat kehalusan keping biji kakaohasil penggilingan antara 2,733,09.

pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji.pdf

Documents