Bahan-bahan yang digunakan untuk konstruksi dan pembuatan alat pemarut sagu adalah : (1) Four-stroke gasoline engine 5.5 hp (honda GX 160) sebagai sumber tenaga penggerak (power source), (2) Besi siku (cross section 5 cm × 5 cm × 0.5 cm), (3) Besi plat 0.2 cm, (4) Besi as 1 inch (high carbon steel rod) untuk as/poros silinder, (5) Pulley (A2, 5 inch dan A2 , 3 inch), (6) V-belt, (7) Silinder pemarut (terbuat dari kayu nangka), (8) Roller bearing with pillow block (UPC 206), (9) Stainless steel rod berdiameter 0.5cm untuk gigi parut, (10) Pohon sagu siap panen sebagai bahan yang akan diolah.
Peralatan yang digunakan adalah: (1) Alat ekstraksi pati sagu tipe mixer rotary blade (Darma et al., 2011), (2) Portable photo tacho meter, (3) Blender, (4) Saringan dari kain halus, (5) Chain saw , kampak, dan parang, dan (6) Berbagai perangkat peralatan bengkel untuk konstruksi dan pembuatan alat pemarut.
Metode Penelitian Konstruksi Alat Pemarut Sagu Tipe Silinder
Alat pemarut sagu ini terdiri dari 5 komponen utama yaitu: (1) Rangka utama (frame), (2) Motor penggerak, berupa Four-stroke gasoline engine 5.5 hp (honda GX 160), (3) Mekanisme pengumpan, (4) Silinder pemarut, dan (5) Komponen transmisi daya (menggunakan pulley dan V-belt). Untuk mencegah hasil parutan tersebar kemana-mana dibuat penutup silinder baik pada bagian atas maupun pada bagian bawah.
Rangka utama (frame), berfungsi untuk mendukung dan sekaligus merupakan dudukan bagian-bagian lainnya. Frame terbuat dari besi siku berukuran 5 cm x 5 cm x 0.5 cm, dan besi strip. Penyambungan dilakukan dengan pengelasan dan sebagian menggunakan mur dan baut. Mekanisme pengumpan (input feed mechanism) terbuat dari besi plat tahan karat yang pada ke-dua sisi ditekuk. Pengumpanan dilakukan dengan memasukkan potongan empulur sagu ke dalam input feed lalu didorong dengan menggunakan tangan.
Bagian fungsional (componen process) dari alat pemarut sagu ini berupa silinder pemarut. Fungsi dari silinder parut ini adalah untuk menghancurkan empulur batang sagu menjadi partikel-partikel yang cukup halus sehingga pati yang terdapat dalam sel dapat dipisahkan pada proses lebih lanjut (proses ekstraksi). Dengan berputarnya silinder yang telah diberi gigi potong berupa potongan kawat stainless maka proses pemarutan akan berlangsung manakala diberikan input berupa empulur sagu. Pemarutan dilakukan dengan menempelkan/mendorong sagu ke silinder parut yang sedang berputar.
Silinder pemarut terbuat dari kayu dengan ukuran panjang 25 cm dan diameter 20 cm.
Gigi parut berupa kawat stainless berdiameter 5 mm dengan ketinggian 1.5 cm dari permukaan selinder. Pengaturan gigi parut dilakukan sedemikian rupa sehingga pada waktu proses pemarutan berlangsung, semua gigi bekerja secara efektif dan tidak ada bagian empulur yang tidak terparut. Pola susunan gigi parut sesuai dengan perlakuan yang telah dirancang. Yang menjadi perlakuan (independent variable) pada percobaan ini adalah pola susunan gigi parut pada permukaan silinder, terdiri dari 2 macam yaitu 3 cm × 3 cm dan 4 cm × 4 cm. Sebagai pembanding, diuji juga alat pemarut sagu yang telah ada (existing prototype). Kecepatan putar silinder yang digunakan adalah 5000 putaran per menit (rpm).
Pada gambar 1. ditampilkan silinder pemarut yang diuji pada percobaan ini, dan
P1 P2 ER
Gambar 1. Silinder pemarut yang diuji pada percobaan ini (P1: jarak antara gigi dalam baris yang sama adalah 3 cm dan antara baris 3 cm, P2: jarak antara gigi dalam baris yang sama adalah 4 cm dan antara baris 4 cm, ER: jarak antara gigi dalam baris adalah 2.5 cm dan antara baris 2.5 cm. Diameter gigi parut untuk P1 dan P2 adalah 0.5 cm dengan tinggi 1.5 cm dan diameter gigi ER berdiameter 0.4 cm dengan tinggi 2 cm).
Gambar 2. Konstruksi alat pemarut sagu tipe silinder bertenaga motor bakar hasil pengembangan.
Prosedur Pengujian Performansi Alat
Pengujian performansi alat untuk setiap perlakuan dilakukan dengan mengukur variable: (1) Kapasitas pemarutan, (2) Rendemen pati, (3) Hasil pati, dan (4) Persentase pati pada ampas. Prosedur pengujian performansi untuk masing-masing variable adalah sebagai berikut:
(1) Kapasitas pemarutan (Rasping capacity)
Pohon sagu (Metroxylon sago Rottboel) siap panen ditebang menggunakan chain saw. Sebelum penebangan, terlebih dahulu diambil sampel empulur batang pada ketinggian sekitar 1 m dari permukaan tanah untuk diuji kandungan patinya. Setelah penebangan, batang sagu kemudian dipotong-potong menjadi log sepanjang sekitar 100 cm untuk memudahkan pengangkutan ke lokasi pengolahan (Gambar 3).
(a) (b)
Gambar 3. Log sagu siap diolah (a) dan pengupasan kulit batang/debarking (b).
Selanjutnya dilakukan pengupasan kulit batang (debarking) kemudian log dibelah-belah (split) agar sesuai untuk proses pemarutan. Proses pemarutan dilakukan dengan menempelkan dan mendorong potongan-potongon empulur batang ke permukaan silinder yang sedang berputar (Gambar 4).
a b
Gambar 4. Proses pemarutan empulur sagu (a) dan hancuran empulur hasil pemarutan (repos) siap untuk diproses lebih lanjut (b).
Empulur hasil parutan disebut repos (Cecil et al.,1986; Cecil, 1992; Manan et al, 2011) selanjutnya diambil dan ditimbang. Kapasitas pemarutan dihitung menggunakan persamaan (1) sebagai berikut:
t
RC wR (1)
Dimana R adalah kapasitas pemarutan (kg/jam);C w adalah massa empuluh hasilR parutan/repos (kg); t Waktu pemarutan (jam).
(2) Rendemen Pati (Starch Percentage)
Hasil parutan (repos) selanjutnya diproses lebih lanjut menggunakan alat ekstraksi pati tipe mixer rotary blade (Darma et al., 2011) untuk mengekstrak pati yang terkandung pada empulur. Setelah penghancuran empulur dengan pemarutan yang dimaksudkan untuk menghancurkan struktur seluler dan merusak dinding sel, serat (fibre) dan pati yang terkandung pada repos belum terpisahkan. Proses ekstraksi bertujuan untuk mengekstrak atau memisahkan pati dari komponen lainnya (ampas). Sampai saat ini, ekstraksi pati dari repos hanya bisa dilakukan melalui proses pencucian menggunakan air. Mekanisme pemisahan pati adalah dengan mensuspensikan repos ke dalam air sambil diaduk agar pati
selama proses ekstraksi berlangsung. Pada saat proses pengadukan (stirring process), butiran pati terpisah dari ampas lalu kemudian mengalir ke bak pengendapan pati. Proses ini dihentikan saat semua pati yang terkandung pada repos telah terekstrak yang ditandai dengan aliran suspensi dari dalam ekstraktor telah jernih. Hasil suspensi pati dalam bak pengendapan dibiarkan sekitar 2 jam untuk pengendapan pati. Sementara itu, ampas sagu yang ada dalam ekstractor dikeluarkan. Setelah 2 jam, air supernatant dialirkan ke luar bak pengendapan dan pati basah yang dihasilkan diambil untuk ditimbang. Rendemen pati diperoleh dengan menggunakan persamaan (2):
(3). Hasil Pati (starch yield)
Hasil pati adalah jumlah pati yang dihasilkan setelah proses ekstraksi. Hasil pati tergantung pada kapasitas pemarutan (RC) dan rendemen pati (SP), dan diperoleh dengan menggunakan persamaan (3):
SP R
SY C (3)
Dimana SY adalah hasil pati basah (kg/hour), RCadalah kapasitas pemarutan (kg /jam), SP adalah rendemen pati (%)
(4). Persentase Pati pada Ampas (starch losses in sago pith waste)
Tujuan dari proses ekstraksi pati adalah untuk memperoleh pati yang terkandung dalam empulur semaksimal mungkin. Untuk mengevaluasi jumlah pati yang terdapat pada ampas, 500 g sampel ampas pada setiap perlakuan diambil untuk diproses lebih lanjut.
Sampel ampas diblender selama 5 menit yang dimaksudkan untuk merusak dinding sel yang belum rusak saat proses pemarutan. Setelah diblender, pati yang terdapat pada ampas diekstrak secara manual menggunakan saringan berupa kain berpori halus.
Ekstraksi pati secara manual ini dilakukan dengan mensuspensikan ampas hasil blender ke dalam air lalu di remas dan diperas (kneading and squeezing). Proses ini dilakukan berulang-ulang sampai tidak ada lagi pati yang terkandung pada ampas. Pati hasil ekstraksi diambil dan ditimbang massanya.
Jumlah pati pada ampas dihitung menggunakan persamaan (4):
%
Dimana Pa adalah persentase pati pada ampas (%), mpaadalah masa pati pada ampas, ma adalah massa ampas.