Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto

Transkripsi

1 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Sri-Mulato; S. Widyotomo; Misnawi & E. Suharyanto (2005). Petunjuk Teknis Pengolahan Produk Primer dan Sekunder Kakao. Bagian Proyek Penelitian dan Pengembangan Kopi dan Kakao, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia. Jember. Suhargo (2001). Daya Saing Kakao dan Produk Kakao, Training Quality Assurance in Cocoa Processing. Program Studi Teknologi Hasil Perkebunan, FTP, UGM. Yogyakarta. Syarief, A. M. & E. A. Nugroho (1992). Teknik Reduksi Ukuran Bahan. PAU Pangan dan Gizi. IPB. Widyotmo, S.; Sri-Mulato & E. Suharyanto (2005). Kinerja mesin pemecah biji dan pemisah kulit kakao pascasangrai tipe pisau putar (rotary cutter). Pelita Perkebunan, 21, Widyotomo, S.; H. K. Purwadaria; A. M. Syarief & Sri-Mulato (2004). Perubahan distribusi ukuran partikel tepung iles-iles hasil pengolahan dengan metode penggilingan bertingkat. Majalah Ilmiah Agritech, 24, Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Yusianto (2001). Karakteristik biji kakao kering hasil pengolahan dengan metode fermentasi dalam karung plastik. Pelita Perkebunan, 17, *********** 88

2 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji sangrai jika pisau rotari berputar pada kecepatan di antara 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 geometris keping biji kakao pascasangrai 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 perubahan 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 dengan 80% berupa partikel kasar dan 20% berupa partikel berukuran sedang. DAFTAR PUSTAKA Amin, S. (1996). Permasalahan kakao Sulawesi di pasaran Amerika Serikat. Makalah dalam Forum Orientasi Penerapan dan Pengembangan Teknologi untuk Pembangunan Daerah Tingkat I Sulawesi Selatan. ASAE STANDARDS (1998). Method of Determinig and Expressing Fineness of Feed Materials by Sieving. ANSI/ ASAE S319.3 JUL97. American National Standards Institute. Beckett, S.T. (2000). Industrial Chocolate Manufacture and Use. Van Nostrand Reinhold 115 Fifth Avenue, New York. Dewan Standarisasi Nasional (2002). Standar Nasional Indonesia : Biji Kakao. SNI No Departemen Pertanian, Jakarta. Hall, C.W. & D.C. Davis (1979). Processing Equipment for Agricultural Product. Second Eds. The AVI Publ. Co. Inc., Wesport, Connecticut. Hayashi, H.; D. R. Heldman & T. I. Hedrick. (1969). Influence of spray-drying conditions on size and size distribution of nonfat dry milk particels. Journal of Dairy Science, 52, Henderson, S.M. & R.L. Perry (1976). Agricultural Process Enginering. Second Edition. The AVI Publishing, Westpot, Connecticut. Lopez, A.S. & Mc. Donald (1981). A definition of descriptors to be used for the qualification of chocolate flavours in flavor testing, Revista Theobroma, 11, McCabe, W.L.; J.C. Smith & P. Harriot (1999). Operasi Teknik Kimia. Eds 4. Terjemahan oleh E. Jasfi. Erlangga. Jakarta. Minifie, B. W. (1980). Chocolate, Cocoa and Confectionery : Science and Tecnology (2 nd Edition.). Avi Publ. Co. : Westport, Conn. Sri-Mulato (2002). Perancangan dan pengujian mesin sangrai biji kopi tipe silinder. Pelita Perkebunan, 18,

3 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Tabel 4. Table 4. Persamaan regresi linier nilai dimensi rerata dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan aliran udara Linier 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 equations Koefisien korelasi, R 2 Coef corelation, R Y = X Y = X Y = X Catatan (Notes) : X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah dimensi rerata (mm) (X is rotation speed of rotary cutter (rpm); Y is average dimension (mm)). 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 rotari 900 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 baik dan 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 berdampak 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 dimensi rerata 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 partikel semula pangkat jumlah tahapan pengecilan (Henderson & Perry, 1976). Tabel 4 menunjukkan persamaan regresi linier dan koefisien korelasi (R 2 ) 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- 86

4 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji 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 geometris keping biji kakao pascasangrai 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 ratarata, tetapi tidak menunjukkan penyebaran fraksi halus dan kasar pada contoh bahan hasil penggilingan. Kekurangan tersebut dapat diatasi dengan nilai indeks keseragaman (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, dan kecepatan 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 Partikel Nilai dimensi rerata partikel dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau putar ditampilkan pada Gambar 8. Nilai 1.1 Dimensi rerata (Average dimension), mm Gambar 8. Dimensi rerata keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan hisap blower. Figure 8. Kecepatan putar pisau rotari (Rotation speed), rpm Kasar 2.7 m/d (crude) (m/s) Sedang 2.75 (termperate) m/d (m/s) 2.8 m/d (m/s) Average dimension of cocoa cotyledon roasted from several rotation speed and air flow treatments. 85

5 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Derajat kehalusan Fineness modulus , Kecepatan putar pisau rotari (rotation speed), rpm Kasar 2.7 m/d (crude) (m/s) Sedang 2.75 (termperate) m/d (m/s) 2.8 m/d (m/s) Gambar 7. Derajat kehalusan keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan hisap blower. Figure 7. Fineness modulus of cocoa cotyledon roasted from several rotation speed and air flow treatments Tabel 3. Table 3. Persamaan regresi linier nilai derajat kehalusan dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan aliran udara Linier regression equations of fineness modulus of cocoa cotyledon from several treatments Kecepatan aliran udara, m/detik Air flow, m/s Persamaan garis linier regresi Linier regression equations Koefisien korelasi, R 2 Coef corelation, R Y = X Y = X Y = X Keterangan (Notes) : X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah derajat kehalusan (X is rotation speed of rotary cutter (rpm); Y is fineness modulus. 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 (Widyotomo et al., 2005). Tabel 3 menunjukkan persamaan regresi linier dan koefisien korelasi (R 2 ) hubungan antara kecepatan putar pisau rotari dan laju 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 rpm, dan laju aliran udara 2,7 2,8 m/detik. Nilai koefisien korelasi tertinggi diperoleh pada laju aliran 84

6 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji Persen (berat/berat) (Weight/weight),% A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 Perlakuan (Treatment) Kasar (crude) (Crude) Sedang (termperate) (Temperate) Halus (Fine) Gambar 6. Indeks keseragaman keping biji kakao pascasangrai pada beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan hisap blower. Figure 6. Uniformity index of cocoa cotyledon roasted from several rotation speed and air flow treatments. 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 cepat putar 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 poripori 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 83

7 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto meter geometris keping biji kakao perlakuan 700 rpm dan 900 rpm dengan kecepatan hisap 2,75 m/det lebih rendah jika dibandingkan pada kecepatan hisap 2,8 m/detik. Panas yang timbul menyebabkan lemak merambat keluar dari pori-pori mikro, dan partikel halus keping biji kakao mudah menggumpal satu sama lain sehingga membentuk partikel dengan ukuran yang lebih besar. Pada kecepatan 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 dengan permukaan 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. Tabel 2 menunjukkan persamaan regresi linier dan koefisien korelasi (R 2 ) hubungan antara kecepatan putar pisau rotari dan laju aliran udara terhadap nilai rerata diameter geometris partikel hasil pengecilan ukuran. Persamaan regresi linier tersebut sangat berguna karena dapat digunakan untuk memprediksi nilai rerata diameter geometris keping biji kakao pascasangrai jika pisau rotari berputar pada kecepatan di antara 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 geometris keping biji kakao pascasangrai yang dihasilkan 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 Tabel 2. Table 2. Persamaan regresi linier nilai rerata diameter geometris dari beberapa perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan aliran udara Linier regression equations of geomatrical diameter average from several treatments Kecepatan aliran udara, m/detik Air flow, m/s Persamaan garis linier regresi Linier regression equations Koefisien korelasi, R 2 Coef corelation, R Y = X Y = X Y = X Catatan (Notes) : X adalah kecepatan putar pisau rotari (rpm); Y adalah rerata diameter geometris (mm) ((X is rotation speed of rotary cutter (rpm); Y is geomatrical diameter average (mm)). 82

8 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji optimal, 8% serpihan kulit biji masih terikut keping biji. Ukuran serpihan kulit tersebut antara mesh atau 0,5 0,71 mm. Upaya memperkecil ukuran serpihan kulit dengan cara pemotongan-penggilingan masih dirasa cukup sulit karena kadar serat yang tinggi, sedangkan kulit lebih bersifat elastis atau liat saat proses pengguntingan penggilingan. 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 sistem pemisahan agar daya hisap (suching force) blower yang berfungsi memisahkan serpihan kulit dari keping biji menjadi lebih tinggi. Rerata Diameter Geometris Partikel Nilai rerata diameter geometris keping biji kakao hasil pemecahan dan pemisahan kulit dengan perlakuan kecepatan putar pisau rotari dan hisapan kipas sentrifugal ditampilkan pada Gambar 5. Dengan semakin tinggi kecepatan putar pisau rotari dan semakin kuat hisapan blower sentrifugal akan mengakibatkan rerata diameter keping biji kakao pascasangrai yang dihasilkan semakin kecil. Nilai rerata diameter geometris partikel terkecil, yaitu 1,657 mm diperoleh pada perlakuan 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 dan laju aliran udara 2,75 m/detik. Panas yang timbul pada proses penggilingan mengakibatkan nilai rerata dia- Rerata diameter geometris (Average of geometrical diameter), mm Kecepatan putar pisau rotari (rotation speed), rpm Gambar 5. Rerata diameter geometris keping biji kakao pascasangrai pada beberapa kecepatan putar pisau rotari dan kecepatan hisap blower. Figure 5. Kasar 2.7 m/d (crude) (m/s) Sedang 2.75 (termperate) m/d (m/s) 2.8 m/d (m/s) Geomatrical diameter average of cocoa cotyledon roasted from several rotation speed and air flow treatments. 81

9 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Persen (berat/berat) (weigt/weight), % < m/det (m/s) 2.75 m/det (m/s) 2.8 m/det (m/s) Ukuran ayakan (Sieve dimension), mesh Gambar 3. Perubahan distribusi keping biji kakao pascasangrai pada kecepatan putar pisau rotari 700 rpm dan beberapa kecepatan hisap blower. Figure 3. Size distribution change of cocoa cotyledon roasted from 700 rpm rotation speed and several air flow treatments. Persen (berat/berat) (weigt/weight), % < m/det (m/s) 2.75 m/det (m/s) 2.8 m/det (m/s) Ukuran ayakan (Sieve dimension), mesh Gambar 4. Perubahan distribusi keping biji kakao pascasangrai pada kecepatan putar pisau rotari 900 rpm dan beberapa kecepatan hisap blower. Figure 4. Size distribution change of cocoa cotyledon roasted from 900 rpm rotation speed and several air flow treatments. 80

10 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji 900 rpm, dengan persentase keping biji kakao tertahan di saringan 4 mesh semula antara 12 20%, semakin mengecil menjadi antara 1,3 4,8%. Jumlah keping biji kakao tertahan saringan 9 mesh bertambah 2 hingga 10%, selebihnya bergeser pada saringan 24 dan 32 mesh. Kulit merupakan salah satu komponen biji kakao yang banyak mengandung serat. Widyotomo et 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 lebih besar 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 49 52% (Sri Mulato et al., 2005; Amin, 1996). Widyotomo et al. (2001) melaporkan bahwa bahan uji merupakan biji kakao yang difermentasi dengan 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 kakao dan 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 Persen (berat/berat) (weigt/weight), % < m/det (m/s) 2.75 m/det (m/s) 2.8 m/det (m/s) Ukuran ayakan (Sieve dimension), mesh Gambar 2. Perubahan distribusi keping biji kakao pascasangrai pada kecepatan putar pisau rotari 500 rpm dan beberapa kecepatan hisap blower. Figure 2. Size ndistribution change of cocoa cotyledon roasted from 700 rpm rotation speed and several air flow treatments. 79

11 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Dalam hal ini, W i merupakan berat partikel dengan ukuran mesh ke-i (g), dan d i merupakan ukuran mesh ke-i (mm). 3. Indeks keseragaman Indeks keseragaman ditentukan untuk mengetahui sebaran ukuran partikel berdasarkan 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 atau Fineness modulus (FM) adalah jumlah fraksi yang tertahan pada setiap saringan dibagi 100 (Hall & Davis, 1979). 5. Dimensi rerata partikel Dimensi rerata partikel (D, mm) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut (Henderson & Perry, 1976): D = (2) FM HASIL DAN PEMBAHASAN Perubahan Distribusi Ukuran Partikel McCabe et al. (1999) melaporkan bahwa partikel zat padat secara individu dikarakterisasikan dengan ukuran, bentuk dan densitasnya. 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 pisaupisau 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 secara berurutan 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 distribusi ukuran partikel keping biji kakao pascasangrai 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 blower sentrifugal yang sama, dengan semakin cepat putaran pisau rotari yang digunakan, maka ukuran partikel keping biji kakao pascasangrai 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 78

12 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji Parameter yang diukur meliputi kecepatan 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 dalam suatu 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 dimasukkan 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 tersebut dikonversikan 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 (d g ), indeks keseragaman, derajat kehalusan (fineness modulus), dan dimensi rerata partikel. Analisis data berpedoman pada ASAE S319.3 (1998), dan Henderson & Perry (1976). Tolok Ukur Perubahan karakteristik fisik keping biji kakao pascasangrai karena perlakuan kecepatan putar pisau rotari (rpm), dan kecepatan putar kipas sentrifugal (m/detik) ditentukan dengan menggunakan beberapa parameter sebagai berikut : 1. Distribusi ukuran 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 masingmasing 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 (d g ) ditentukan dengan persamaan sebagai berikut ASAE S319.3 (1998) : d g 10. Wi.log di Wi 77

13 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Aliran udara maksimum : 8,5 m 3 /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 dikenakan 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 menunjukkan matriks penandaan perlakuan pemecahan biji dan pemisahan kulit kakao. Tabel 1. Table 1. Matrik penandaan perlakuan pemecahan dan pemisahan kulit kakao Sign matrix for several milling process treatments Kecepatan aliran udara, m/detik Air flow, m/s Kecepatan putar pisau rotari (Rotation speed), rpm A 1 B 1 C A 2 B 2 C A 3 B 3 C 3 Biji kakao seragam Cacao Cocoa beans uniform (kadar air, dan ukuran) (moisture content, and size) Kadar air (moisture content) 6-7% Klas mutu (quality class ): C Sangrai (roasting) (suhu (temperature) C, waktu (time) min) Kadar air (moisture content) 2,5-3% Putaran blower (blower speed) 2.7 m/det (m/s) 2.75 m/det (m/s) 2.8 m/det (m/s) Mesin pemecah biji dan pemisah kulit kakao (Cocoa (Cacao desheller) Putaran pisau rotari (rotation speed) 500 rpm 700 rpm 900 rpm Serpihan kepingan biji (cacao (Cocoa cotyledon crumbed) Serpihan kulit (shell crumbed) ANALISIS (ANALYSIS) Distribusi ukuran (size distribution ) Diameter geometrik (geometric diameter) Fineness modulus Dimensi rerata (average dimension) Indeks keseragaman (Uniformity index) Gambar 1. Figure 1. Urutan percobaan penggilingan dan parameter yang diukur. Experimental procedure and the experimental parameters measured. 76

14 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji 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 pemisahan atau pengayakan dengan satu unit seri saringan Tyler. Dasar ukuran lubang adalah saringan 200 mesh, dan setiap lubang merupakan 2 atau kali besar lubang dari saringan yang terdahulu. Bentuk lubang bujur sangkar, ukuran lubang adalah dimensi dari satu sisinya (Henderson & Perry, 1976; McCabe et al., 1999). Partikel yang tertahan pada setiap saringan dikumpulkan dan ditimbang, dan massa pada setiap saringan yang tertinggal tersebut dikonversikan menjadi fraksi massa atau persen massa dari contoh bahan secara keseluruhan (McCabe et al., 1999). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh proses penggilingan 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 diperoleh dari Kebun Percobaan Kaliwining, Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia. Biji kakao kering memiliki kisaran kadar air antara 6 7% b.b (basis basah), dan setelah disortasi diperoleh biji kakao dengan sifat yang mendekati seragam serta masuk dalam klasifikasi mutu C, yaitu terdiri biji per 100 g biji kakao kering, menurut klasifikasi DSN (2002). Sebelum proses pemecahan biji dan pemisahan kulit dari komponen keping biji, biji kakao tersebut disangrai terlebih dahulu dengan menggunakan mesin sangrai biji kakao tipe silinder pada kisaran suhu O C selama menit sampai diperoleh tingkat kematangan yang relatif seragam pada kisaran kadar air 2,5 3%. Analisis dilakukan pada bahan yang keluar dari corong keluaran pertama yang didominasi oleh serpihan keping biji kakao (Widyotomo et al., 2005). Peralatan dan mesin yang digunakan dalam 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 sebagai berikut (Widyotomo et al., 2005) : Kapasitas kerja : kg/jam Penggerak : motor listrik 2 HP, 220 V, fase tunggal Sistem transmisi : pulley dan sabuk karet profil V Unit pemisah kulit (shell) : blower sentrifugal Penggerak : motor listrik 370 W, 220 V 75

15 Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto 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 dasar lumpang 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 dikonsumsi 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 liquor) 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 manajemen, 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. Jika 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 kapasitas produksi yang besar (Sri-Mulato, 2002). Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia 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 makanan cokelat. 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 74

16 Pengaruh penggilingan biji kakao pascasangrai terhadap perubahan distribusi ukuran keping biji Summary One of important steps in secondarycocoa process is deshelling cocoa beans roasted. The aim of deshelling is to enrich cotyledon cocoa surface area which affects to reduce energy and processing time with good quality of the chocolate product. The objective of this research is to study the influence of milling process on physical characteristic change of cocoa beans roasted such as size distribution change, geometrical diameter average, uniformity index, fineness modulus, and average dimension of cotyledoncocoa roasted. The Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute has designed and tested deshelling of roasted cocoa beans which will be used in this research. Before deshelling process, C grade bulk cocoa beans has been roasted up to 2.5 3% water contents. The result showed that optimal milling process by rotary cutter type milling unit has good size distribution change, geometrical diameter average, uniformity index, fineness modulus, and average dimension on 500 rpm rotary speed and 2.8 m/s air flow. On optimal process condition, 74.5% of cocoa cotyledon roasted has diameter size between mm, mm average of geometrical diameter, mm average dimension, fineness modulus, and 80% as crude size particel-20% as temperate size particel on uniformity index. Therefore, more than 80% of cocoa cotyledon roasted has diameter size between mm with rpm rotary cutter speed. Average of geometric diameter was mm, and the dimension average was mm. Uniformity index was crude size particle up to 80 90%, and in temperate size particle10 20%. Fineness modulus value was Key words : cocoa, milling, size distribution, roasted beans. PENDAHULUAN Pengertian istilah pengecilan ukuran mencakup proses pemotongan, penggilingan dan penumbukan. Pengecilan ukuran dilakukan dengan cara mekanis tanpa mengubah sifat-sifat bahan kimia yang terkandung di dalam bahan tersebut (Henderson & Perry, 1976). Pemecahan biji dan pemisahan kulit (shell) dari keping biji (nib) kakao pascasangrai 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 menggunakan tampah, yaitu nampan berbentuk lingkaran yang dibuat dari anyaman bambu. Selain produktivitas kerja yang rendah, 73

17 Pelita Perkebunan 2007, 23(1), Widyotomo, Sri-Mulato dan Suharyanto Pengaruh Penggilingan Biji Kakao Pascasangrai Terhadap Perubahan Distribusi Ukuran Keping Biji Influence of Milling Process of Roasted Cocoa Beans on Size Distribution Change of Cocoa Cotyledon Sukrisno Widyotomo, Sri-Mulato dan Edi Suharyanto 1) Ringkasan Pemecahan biji dan pemisahan kulit (shell) dari keping biji (nib) kakao pascasangrai merupakan salah satu tahap pengolahan hilir kakao yang sangat menentukan mutu akhir produk makanan maupun minuman cokelat. Tujuan pemecahan dan pemisahan kulit kakao adalah untuk memperbesar luas permukaan hancuran keping biji, sehingga energi dan waktu proses dapat ditekan serendah mungkin dengan mutu produk yang dihasilkan lebih maksimal. Telaahan perubahan karakteristik fisik keping biji kakao pascasangrai produk pengecilan ukuran menggunakan penggiling pisau rotari akan dilakukan pada penelitian ini. Unit pengecil ukuran yang digunakan adalah mesin pemecah biji dan pemisah kulit kakao pascasangrai tipe pisau rotari (rotary cutter). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh proses penggilingan terhadap berbagai perubahan sifat karakteristik keping biji kakao pascasangrai, yaitu perubahan distribusi ukuran partikel keping biji, rerata diameter geometris partikel, indeks keseragaman, derajat kehalusan, dan dimensi reratanya. Bahan penelitian yang digunakan adalah biji kakao lindak klas mutu C yang telah disangrai dengan kadar air antara 2,5 3%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan kecepatan putar 500 rpm dan aliran udara 2,8 m/detik memberikan nilai perubahan distribusi ukuran, rerata diameter geometris, indeks keseragaman, derajat kehalusan, dan dimensi rerata yang terbaik. Pada kondisi operasi tersebut, 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, dengan 80% berupa partikel kasar, dan 20% berupa partikel berukuran sedang. Pada kecepatan putar 700 rpm dan 900 rpm, lebih dari 80% keping biji kakao pascasangrai memiliki ukuran diameter lebih besar dari 2 mm dan lebih kecil dari 4,75 mm. Nilai rerata diameter geometris dan dimensi rerata keping biji kakao masing-masing antara 1,65 2,19 mm dan 0,69 0,89 mm. Indeks keseragaman keping biji kakao hasil penggilingan adalah 80 90% berupa partikel kasar, dan 10 20% berupa partikel berukuran sedang. Derajat kehalusan keping biji kakao hasil penggilingan antara 2,73 3,09. 1) Peneliti, Ahli Peneliti dan Teknisi (Researcher, Senior Researcher and Technision); Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. P.B. Sudirman 90, Jember 68118, Indonesia. 72