bab ii landasan teori 2.1 kelapaerepo.unud.ac.id/10797/3/5fc99102988409c9fb5e0f3517f39a...6 buah...
TRANSCRIPT
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Kelapa
Kelapa adalah pohon serba guna bagi masyarakat tropika. Hampir semua
bagiannya dapat dimanfaatkan orang. Kelapa (Cocos nucifera) adalah tanaman yang
sangat lazim ditemukan di daerah tropis. Kelapa sangat populer di masyarakat karena
memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Beragam manfaat tersebut
diperoleh dari buah, air, sabut, dan tempurung (Andi, 2005).
Buah kelapa berbentuk bulat panjang dengan ukuran kurang lebih sebesar
kepala manusia. Tebal sabut kelapa kurang lebih 5 cm dan daging buah 1 cm atau
lebih.
Tabel. 2.1 komposisi buah kelapa
Daging buah (buah tua) Jumlah berat (%) Sabut 35
Tempurung 12 Daging buah 28
Air buah 25
Sumber: Ketaren 1986
Gambar 2.1 komposisi buah kelapa
Endocarp
Endosperm
Water
Mesocarp
Exocarp
6
Buah kelapa adalah bagian paling bernilai ekonomi. Sabut, bagian mesokarp
berupa serat-serat kasar, diperdagangkan sebagai bahan bakar, pengisi jok kursi,
anyaman tali dan lain-lain. Tempurung atau batok bagian endocarp digunakan
sebagai bahan bakar, wadah minuman, bahan baku kerajinan dan arang aktif.
Endosperm buah kelapa yang berupa cairan serta endapannya yang melekat di
dinding dalam batok (daging buah kelapa) adalah sumber penyegar yang
mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral racun dan memberikan
efek penyegar (Palungkun, 1992).
2.2 Santan
Santan adalah emulsi minyak dalam air yang berwarna putih susu yang
diperoleh dengan cara pemerasan parutan daging kelapa dengan atau tanpa
penambahan air. Santan kental merupakan hasil olahan santan kelapa yang telah
diberi emulsifier, sehingga emulsinya lebih stabil. Namun, santan kental mudah
rusak dan berbau tengik, karena itu perlu diupayakan produk santan kental siap pakai
yang mempunyai daya tampung cukup. Untuk memperpanjang masa simpan santan
kental diperlukan perlakuan pemanasan (Ramdhoni et al., 2009).
Santan merupakan bentuk emulsi minyak dalam air dengan protein tinggi
sebagai stabilisator emulsi. Air sebagai pendispersi dan minyak sebagai fase
terdispersi. Di dalam sistem emulsi minyak air, protein membungkus butir-butir
minyak dengan suatu lapisan tipis sehingga butir-butir tersebut tidak dapat
bergabung menjadi satu fase kontinu. Butir-butir minyak dapat bergabung menjadi
satu fase kontinuu jika sistem emulsi dipecah dengan jalan merusak protein sebagai
pembungkus butir-butir minyak.
Pemarutan merupakan tahap pendahuluan dalam memperoleh santan.
Pemarutan bertujuan untuk menghancurkan daging buah dan merusak jaringan yang
mengandung santan sehingga santan mudah keluar dari jaringan tersebut. Pemerasan
dengan menggunakan tangan untuk memberikan tekanan pada hasil parutan dan
memaksa santan keluar dari jaringan. Mengekstraksi santan dapat dilakukan dengan
tangan dan selanjutnya dilakukan penyaringan. Dalam industri makanan, peran
santan sangat baik sebagai sumber gizi, penambah aroma, cita rasa, flavour dan
perbaikan tekstur bahan pangan hasil olahan.
7
2.3 Proses Pembuatan Minyak Kelapa
Secara umum proses pembuatan minyak kelapa dapat dilakukan dengan dua
cara (MAPI, 2006):
1. Minyak kelapa diekstrak dari daging kelapa segar, atau dikenal dengan
proses basah. Untuk menghasilkan minyak dari proses basah dapat
dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:
a. Cara Basah Tradisional
b. Cara Basah Fermentasi
c. Cara Basah Lava Process
d. Cara Basah dengan Penggorengan
2. Minyak kelapa diekstrak dari daging kelapa yang telah dikeringkan (kopra)
atau yang dikenal proses kering. Untuk menghasilkan minyak dari proses
kering dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:
a. Ekstraksi secara mekanis (cara pres)
b. Ekstraksi dengan pelarut
2.3.1 Pengolahan minyak kelapa cara basah
Pembuatan minyak kelapa cara basah dapat dilakukan melalui pembuatan
santan terlebih dahulu atau dapat juga dipres dari daging kelapa setelah digoreng.
a. Cara basah tradisional
Cara basah tradisional ini sangat sederhana dapat dilakukan dengan cara
menggunakan peralatan yang biasa terdapat pada dapur keluarga. Pada cara ini,
mula-mula dilakukan ekstraksi santan dari kelapa parut. Kemudian santan
dipanaskan untuk menguapkan air dan menggumpalkan bagian bukan minyak yang
disebut blondo. Blondo ini dipisahkan dari minyak. Terakhir, blondo diperas untuk
mengeluarkan sisa minyak.
b. Cara basah fermentasi
Cara basah fermentasi agak berbeda dengan cara basah tradisional. Pada cara
basah fermentasi, santan didiamkan untuk memisahkan skim dari krim. Selanjutnya
krim difermentasikan untuk memudahkan menggumpalkan bagian bukan minyak
8
(terutama protein) dari minyak pada waktu pemanasan. Mikroba yang berkembang
selama fermentasi, terutama mikroba penghasil asam. Asam yang dihasilkan
menyebabkan protein santan mengalami penggumpalan dan mudah dipisahkan pasa
saat pemanasan.
c. Cara basah lava process
Cara basah lava process agak mirip dengan cara basah fermentasi. Pada cara
ini, santan diberi perlakuan sentrifugasi agar terjadi pemisahan skim dan krim. Pada
proses sentrifugasi, santan diberi perlakuan sentrifugasi pada kecepatan 3000-3500
rpm. Sehingga terjadi pemisahan fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi minyak
miskin (skim). Selanjutnya diasamkan.
Selanjutnya krim diasamkan dengan menambahkan asam, asetat, sitrat, HCl
samapi pH4. Setelah itu santan dipanaskan dan diperlakukan seperti cara basah
tradisional atau cara basah fermentasi. Skim santan diolah menjadi konsentrat protein
berupa butiran atau tepung.
d. Cara basah dengan penggorengan
Pengolahan minyak dengan cara penggorengan, proses ekstraksi minyak
dilakukan dari hasil penggilingan atau parutan daging kelapa dengan langkah sebagai
berikut:
Gambar 2.2 Proses produksi minyak kelapa basah
Sumber: SIPUK, BI, dalam MAPI, 2006
9
Proses ekstraksi minyak kelapa dengan cara penggorengan dapat dijelaskan dengan
langkah-langkah sebagai berikut:
Pertama, daging kelapa segar dicuci bersih dan kemudian digiling atau
diparut dengan penggiling atau pemarut.
Kedua, potongan-potongan daging kelapa yang digiling, kemudian
dimasukkan dalam wadah penggorengan yang telah berisi minyak goreng
panas pada suhu 110oC-120oC selama 15-40 menit.
Ketiga, untuk mempercepat pemisahan butiran kelapa panas dengan unsur
minyak dapat dilakukan dengan cara mengaduk-aduknya. Butiran sudah
berpisah dari minyak kemudian dikeluarkan dari wadah penggorengan,
sementara minyak hasil penggorengan dibiarkan mengalir terpisah ketempat
penampungan minyak.
Keempat, butiran-butiran kelapa yang sudah dikeluarkan tadi masih
mengandung minyak. Oleh karena itu butiran kelapa diperas menggunakan
mesin press. Minyak dihasilkan dari proses ini kemudian ditampung.
Kelima, minyak kelapa dapat langsung dikemas untuk langsung dijual.
2.3.2 Pengolahan minyak kelapa cara kering
a. Cara pres
Cara pres dilakukan terhadap daging buah kelapa kering (kopra). Proses ini
memrlukan investasi yang cukup besar untuk pembelian alat dan mesin. Uraian
ringkas cara pres ini adalah sebagai berikut:
a. Kopra dicacah, kemudian dihaluskan menjadi serbuk kasar.
b. Serbuk kopra dipanaskan, kemudian dipres sehingga mengeluarkan
minyak. Ampas yang dihasilkan masih mengandung minyak. Ampas
digiling sampai halus, kemudian dipanaskan dan dipres untuk
mengeluarkan.
c. Minyak yang terkumpul diendapkan dan disaring.
d. Minyak hasil penyaringan diberi perlakuan berikut:
10
- Penambahan senyawa alkali (KOH atau NaOH) untuk netralisasi
(menghilangkan asam lemak bebas)
- Penambahan bahan penyerap (absorben) warna, biasanya mengandung
arang aktif dan atau bentonit agar dihasilkan warna minyak yang jernih
dan bening.
- Pengaliran uap air panas ke dalam minyak untuk menguapkan dan
menghilangkan senyawa-senyawa yang manyebabkan bau tidak
dikehendaki.
e. Minyak yang telah bersih, jernih, dan tidak berbau dikemas di dalam
kotak kaleng, botol plastik atau botol kaca.
b. Cara ekstrasi pelarut
Cara ini menggunakan cairan pelarut (selanjutnya disebut pelarut saja) yang
dapat melarutkan minyak. Pelarut yang digunakan bertitik didih rendah, mudah
menguap, tidak berinteraksi secara kimia dengan minyak dan residunya tidak
beracun. Walaupun cara ini cukup sederhana, tapi jarang digunakan karena biayanya
relatif mahal. Uraian ringkas ekstraksi pelarut ini adalah sebagai berikut:
a. Kopra dicacah, kemudian dihaluskan menjadi serbuk.
b. Serbuk kopra ditempatkan pada ruang ekstraksi, sedangkan pelarut pada
ruang penguapan. Kemudian pelarut dipanaskan sampai menguap. Uap
pelarut akan naik ke ruang kondensasi. Kondensat (Uap pelarut yang
mencair) akan mengalir ke ruang ekstraksi dan melarutkan lemak serbuk
kopra. Jika ruang ekstraksi telah penuh dengan pelarut, pelarut yang
mengandung minyak akan mengalir (jatuh) dengan sendirinya menuju
ruang penguapan semula.
c. Di ruang penguapan, pelarut yang mengandung minyak akan mrnguap,
sedangkan minyak tetap berada di ruang penguapan. Proses ini
berlangsung terus menerus sampai tiga jam.
d. Pelarut yang mengandung minyak diuapkan. Uap yang terkondensasi
pada kondensat tidak dikembalikan lagi ke ruang penguapan, tapi
dialirkan ke tempat penampungan pelarut. Pelarut ini dapat digunakan
11
lagi untuk ekstraksi. Penguapan ini dilakukan sampai diperkirakan tidak
ada lagi residu pelarut pada minyak.
e. Selanjutnya, minyak dapat diberi perlakuan netralisasi, pemutihan dan
penghilang bau.
2.4 Alat Pemeras Santan
Proses pembuatan minyak goreng dari bahan kelapa dimulai dari memarut
daging kelapa yang sudah tua, memeras parutan kelapa untuk memeroleh santan,
selanjutnya dipanaskan untuk menguapkan kandungan air. Saat ini pemarutan telah
menggunakan mesin pemarut yang digerakkan tenaga listrik. Sedangkan pemerasan
masih dilakukan secara manual dengan tangan menggunakan tapis (saringan dari
bagian pohon kelapa) atau kain. Kini telah juga tersedia alat pemeras mekanis tipe
ulir piston dan tipe kombinasi ulir piston dan hidrolik, namun kurang efisien karena
langkahnya terlalu banyak dalam satu siklus (Surata, 2001).
Gambar 2.3 alat pemeras santan tipe kombinasi ulir piston dan hidrolik
2.5 Ulir Daya
Ulir daya (power screw) adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah
gerak putar menjadi gerak lurus dan biasanya mentransmisikan daya. Ulir daya
12
digunakan antara lain untuk mengangkat atau menurunkan beban seperti pada
dongkrak mobil, mengubah gerak putar menjadi gerak lurus misalnya pada ragum
dan memberi gaya tekan/tarik yang besar seperti pada mesin pres. Gambar 2.4
berikut menunjukkan beberapa konfigurasi dasar ulir daya.
a) Ulir daya poros lurus b) Ulir daya poros tirus
c) Ulir daya dengan pitch bervariasi d) Ulir daya poros tirus pitch bervariasi
Gambar 2.4 Ilustrasi konfigurasi ulir daya Sumber: Sari, 2006
Selain konfigurasi dasar ulir daya, ulir juga memiliki banyak variasi profil
bentuk. Umumnya ulir daya menggunakan profil tipe square (segi-empat), tipe acme,
dan tipe buttress seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.5 berikut.
Gambar 2.5 Profil ulir daya
p
½p
½p
p
½p 0,163p
14,5o
45o
d
dp dr
(a) Square (b) Acme (c) Buttress
p 7o
13
Ulir daya dengan konfigurasi poros lurus merupakan mekanisme yang paling
banyak dipakai pada alat pres, karena proses pembuatan yang mudah. Jarak pitch dan
diameter dasar ulir konstan sepanjang poros ulir, seperti ditunjukkan pada gambar
2.6 berikut.
Gambar 2.6 geometri ulir daya poros lurus
Menurut Sorin-Stefan et al. (2013), laju aliran volume dihitung berdasarkan
persamaan:
Qv = Vte . (1 - 휀).n.k.60 [m3/j] ………………………………… (1)
Dimana: Vte - volume teoritis bahan yang dipindahkan oleh ulir dalam sekali rotasi
[m3]; n – kecepatan putar ulir [rpm]; k – koefisien aliran balik bahan melalui puncak
ulir (k = 0,2 – 0,35); 휀 - rasio tekanan, dihitung dengan rumus 휀 = (Vi – Vf)/Vi,
dengan Vi = volume awal [m3] dan Vf = volume akhir setelah penekanan [m3].
Volume teoritis bahan yang dipindahkan oleh poros ulir dihitung berdasrkan
persamaan:
Vte = (d22 – d1
2) (p – δ) [m3] ………………………………… (2)
Dimana: p – jarak pitch [m]; δ – lebar pitch [m]; do – diameter luar ulir [m];
d1 – diameter poros [m].
Dengan mensubstitusi persamaan (2) ke dalam persamaan (1) diperoleh:
Qv = (d22 – d1
2) (p – δ) (1 - 휀).n.k.60 [m3/j] …………………. (3)
14
2.6 Analisis Gaya pada Ulir Daya
Alat pemeras santan dirancang menggunakan ulir daya poros lurus dengan
profil tipe square (segi-empat). Ilustrasi gaya-gaya yang bekerja pada ulir daya saat
mendorong beban ditunjukkan dalam Gambar 2.7 berikut.
Gambar 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada ulir daya saat mendorong beban
Sudut kemiringan ulir (λ) disebut juga lead angle dihitung dengan persamaan:
……………………………………………………………. 4)
p = pitch (jarak ulir)
dp = diameter pitch
Kesetimbangan gaya dalam arah vertikal:
F – f cos λ – N sin λ = 0
dimana: f = μ N
F – μ N cos λ – N sin λ = 0
F = N (μ cos λ + sin λ) …………………………………………………... 5)
Kesetimbangan gaya dalam arah horizontal:
W + f sin λ – N cos λ = 0
p
f
N W πdp
λ
F
pdp
tan
15
W + μ N sin λ – N cos λ= 0
…………………………………………..... 6)
Substitusikan persamaan 5) dan 6)
…….…………....……….. 7)
karena koefisien gesek: μ = tan θ, maka persamaan 7) menjadi
……………………………………………………. 8)
F = Gaya ulir,
W = Beban pengepresan
θ = arc tan 휇 = sudut gesek
Torsi yang diperlukan untuk mendorong beban:
…………………………………. 9)
atau dalam parameter pitch,
………………………………………. … 10)
Gaya tangan yang diperlukan untuk memutar ulir secara manual (dengan roda
tangan):
…………………………………………………………. 11)
Ft = gaya tangan untuk memutar ulir
r = jari-jari roda tangan
sincos
WN
sincossincos
WF
sintancossincostan
WF
sinsincoscossincoscossin
WF
)cos()sin(
WF
)tan( WF
)sin(cos)sincos(
22
pp dW
dFT
)()(
2 pdpdd
WTp
pp
rFT t .
rTFt
pdpd
Wp
p
16
2.7 Pendekatan Ergonomi dalam Desain
Tujuan utama penerapan ergonomi adalah menciptakan keadaan fisik dan
psikis pekerja sehat, dengan menserasikan kemampuan, kebolehan dan keterbatasan
manusia terhadap tugas atau pekerjaan yang akan dilaksanakan. Aplikasi ergonomi
disamping menciptakan sistem kerja yang manusiawi, juga terbukti memberikan
keuntungan secara ekonomi. Hendric (2002) menyatakan good ergonomic is good
economic, yang berarti penerapan ergonomi yang benar akan memberikan
keuntungan ekonomi yang lebih tinggi. Secara khusus ergnomi akan memberikan
beberapa manfaat antara lain (1) pemakaian otot dan energy yang lebih efisien, (2)
pemakaian waktu lebih efisien, (3) kelelahan berkurang, (4) kcelakaan akan
berkurang, (5) penyakit akibat kerja berkurang, (6) kenyamanan dan kepuasan kerja
meningkat, (7) efisiensi meningkat,(8) mutu produk dan produktivitas meningkat, (9)
operasional dapat ditekan (Manuaba, 2000; Mac Leod 2006).
Dalam penelitian ini aplikasi ergonomi dilakukan untuk merancang tinggi alat
pemeras yang dioperasikan dalam posisi duduk, diameter roda tangan, diameter
genggam handel, dan pemanfaatan gaya tangan untuk memutar ulir. Untuk orang
Indonesia laki-laki tinggi siku rata-rata dalam posisi duduk adalah 240 mm, diameter
genggam rata-rata 48 mm (Nurmianto, 1996). Diameter roda tangan untuk gaya yang
besar dianjurkan antara 45,7-50,8 cm, dengan kekuatan tangan rata-rata 49 kg
(Woodson, 1981).