SIMULASI BERBAHAN BAKU CAMPURAN TEPUNG NONPADI
4.3.1 Sifat Fisik Bulir dan Tepung Beras Varietas Ciherang dan Tepung Aneka Sumber Karbohidrat
Data fisik bulir beras dan aneka sumber karbohidrat non beras digunakan dalam menentukan panjang dan lebar lubang pencetak, tekanan yang akan diberikan pada bahan tepung yang akan dicetak serta sudut luncur tepung yang harus mampu masuk pada lubang pencetakan. Dari hasil pengukuran sifat fisik bulir beras varietas Ciherang, diperoleh data sebagai berikut: rata-rata panjang (6.8±0.4) mm dan lebar (2.2±0.2) mm sehingga masuk katagori beras panjang dengan ratio lonjong dalam skala USDA (Haryadi 2008). Kekerasan bulir (62±12) N dan massa jenis bulir beras 780 kg/m3.
Sifat fisik beras varietas Ciherang dalam bentuk tepung adalah: sudut luncur (42.85±0.99)o, indeks warna (92.13±0.13)% dan massa jenis kamba
(467.47±2.09) kg/m3. Sementara itu, sepuluh aneka sumber karbohidrat nonpadi
menujukkan rata-rata sudut luncur (39.38±7.80)o, indeks warna (73.13±12.03)%, dan massa jenis kamba (461.82±57.3) kg/m3. Sudut luncur dan massa jenis aneka sumber karbohidarat serta bahan tepung campuran dapat dilihat pada Tabel 4.3. Berdasarkan tabel tersebut, dapat dilihat bahwa sudut
4.1 2
.
Keterangan gambar 1.Frame/Rangka 2.Press unit (2.1. Ruang cetak) 3. Silinder 4. Hopper 4.1.Saluran pengumpan (sudut luncur) 5. Control Box 6.Air Service Unit 7. Cover
luncur minimum bahan pangan nonpadi terdapat pada tepung tapioka (25.34o)
dan sudut luncur maksimum terdapat pada tepung sorgum (50.46o). Sementara
itu, sudut luncur bahan SRG sebesar (32.89±0.61)o.
Tabel 4.3 Sudut luncur dan massa jenis kamba aneka sumber karbohidrat Aneka sumber
karbohidrat
Sudut luncur (o) Massa jenis kamba (kg/m3)
Pati garut 35.09±0.44 514.21±10.51
Pati ganyong 45.27±3.04 497.99±5.26
Pati sagu 41.47±0.65 498.68±4.09
Pati aren 40.08±0.01 540.86±1.21
Tepung tales beneng 34.27±0.05 396.32±0.09 Tepung ubi jalar putih 32.48±0.33 487.20±3.02
Tepung tapioka 25.34±4.86 467.70±0.47
Tepung jagung putih 49.16±1.14 399.08±5.86
Tepung sorgum 50.46±1.00 448.65±1.72
Tepung sukun 40.16±0.54 367.50±3.07
Tepung beras ciherang 42.85±0.99 467.47±2.09
Bahan bulir SRG 33.7±1.27 455± 0.00
4.3.2 Hasil Rancangan Mesin Pencetak SRG
Berdasarkan pada kriteria perancangan mesin pencetak SRG, hasil analisis rancang bangun mesin pencetak SRG (Tabel 4.2) dan sifat fisik bahan maka dihasilkan mesin pencetak SRG seperti tersaji pada Gambar 4.2. Bagian utama dan gambar piktorial mesin pencetak SRG disajikan pada Gambar 4.2 dan Lampiran 1.
Gambar 4.2 Hasil rancang bangun mesin pencetak SRG
Untuk memenuhi kriteria perancangan mesin pencetak SRG pada dimensi, massa jenis dan kekerasan bulir, maka:
1. Dimensi tempat pencetakan SRG mempunyai panjang 6.8 mm, lebar 2.2 mm dan kedalaman 5.06 mm (Gambar 4.3a). Kedalaman 5.06 mm merupakan perkalian dari hasil pengukuran tebal beras varietas Ciherang sebesar
(2.2±0.2) mm dengan faktor rasio pemampatan sebesar 2.3. Rasio pemampatan ini dapat diatur dari 1.9 sampai 2.3 (Gambar 4.3c).
2. Pemenuhan kriteria massa jenis dan kekerasan bulir memperhatikan kedalaman ruang cetak dan alat penekan yang memiliki kemampuan tekan sebesar 600 N (Gambar 4.3b).
Sebagai upaya untuk memenuhi kriteria perancangan mesin pencetak SRG, maka sudut luncur diatur sehingga terjadi pengumpanan bahan pembuat SRG dari hopper ke ruang pencetak (Gambar 4.3f). Di dalam penelitian ini, sudut luncur diatur pada nilai minimum sampai dengan maksimum tepung berbahan nonpadi (Tabel 4.3) yaitu pada (25.34±4.86)o sampai dengan
(50.46±1.00)o. Pengaturan optimum sudut luncur diperoleh jika menggunakan
bahan SRG sebesar (32.89±0.99)o.
Gambar 4.3 Bagian utama mesin pencetak SRG (a) lubang pencetak (die), (b) penekan (Punch), (c) pengatur rasio pemadatan, (d) pengatur tekanan, (e) pengatur temperatur ruang cetak dan (f) hopper yang dilengkapi dengan pengaturan sudut pengumpan
Pengaturan sudut pengumpanan bahan dari hopper ke ruang cetak bulir sangatlah penting apabila bahan mempunyai kadar air yang berbeda. Hal ini terjadi karena adanya peningkatan ikatan kohesifitas antar partikel tepung, khususnya antar lapisan partikel yang mempunyai sifat ikatan agloromerasi secara spontan pada partikel tepung. Untuk mengakomodasi sudut luncur yang berbeda pada setiap bahan campuran, mesin pencetak SRG dilengkapi dengan pengatur sudut luncur sampai 70o (Gambar 4.3f).
Pemberian sumber tekanan maksimum 10 MPa (Gambar 4.3d), selain mampu menghasilkan tekanan 600 N pada saat proses pencetakan juga mampu menghasilkan efek balik pengeluaran pada bulir yang dihasilkan pada saat
proses pencetakan dilakukan. Mekanisme ini akan mempermudah bulir keluar dari ruang pencetakan setelah proses pembentukan bulir selesai dilakukan.
Untuk memberikan waktu pengikatan partikel tepung maka mesin pencetak bulir SRG telah dilengkapi dengan lama tekan yang dapat diatur antara 0-5 detik. Dengan waktu pengaturan lama tekan 2 detik yang secara aktual membutuhkan waktu proses selama 4 detik maka kapasitas mesin hanya mampu mencetak 900 bulir/jam.
Mesin SRG dilengkapi pemanas pada bantalan ruang cetak dengan pengaturan temperatur 25-80 oC (Gambar 4.3e). Pengaturan ini dilakukan untuk persiapan proses terjadinya gelatinisasi pada bahan yang akan dicetak. Menurut Haryadi (2008), suhu gelatinisasi pati beras dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu beras bersuhu gelatinisasi rendah (70 oC), sedang (70-74 oC) dan
tinggi (74 oC).
Prosedur pengoperasian mesin pencetak bulir SRG yang telah dirancang adalah a) menghidupkan power untuk menghidupkan kompresor, sistim mekanik dan sistem kontrol, b) melakukan pengaturan besarnya tekanan, lama tekan serta pilihan manual setiap proses atau sistem pencetakan secara terus menerus, c) masukkan bahan SRG pada hopper, dan d) mesin pencetak bahan SRG siap beroperasi.
4.3.3 Hasil Uji Fungsional Mesin Pencetak SRG
Mesin pencetak SRG menghasilkan panjang bulir yang lebih panjang dari pada bulir beras varietas Ciherang. Kondisi serrupa juga diperlihatkan pada pengujian tebal bulir dimana bulir SRG lebih tebal dibandingkan dengan bulir beras varietas Ciherang. Berdasarkan perhitungan, rasio bulir beras SRG adalah 2.5 sedangkan bulir beras varietas Ciherang adalah 3.1. Berdasarkan standar USDA (Haryadi 2008) bulir SRG masuk dalam kategori agak bulat sementara beras varietas Ciherang masuk dalam kategori beras lonjong. Sebagai upaya memenuhi standar USDA, panjang lubang pencetakan dikurangi 3 mm dan kedalaman ruang cetak diatur rasio pemampatannya (Gambar 4.3c). Berdasarkan modifikasi tersebut maka dapat dihasilkan tebal bulir SRG mendekati 2.2 mm dan rasio bulir 3.1.
Berdasarkan pengujian, massa jenis bulir SRG lebih rendah daripada bulir beras varietas Ciherang (Tabel 4.4). Massa jenis bulir SRG ditentukan oleh pengaturan rasio pemampatan sebesar 1.9 (ketebalan ruang yang berisi tepung setebal 4.1 mm akan dikompres menjadi 2.2 mm), 2.1 dan 2.3. Pemberian rasio pemampatan 1.9 sampai 2.3 akan menghasilkan kisaran massa jenis sebesar 620 sampai 770 kg/m3.
Rasio pemadatan pada proses pencetakan menghasilkan bobot per 1000 butir seperti disajikan pada Tabel 4.4. Dengan rasio pemampatan 1.9 menghasilkan bobot 17.5 g/1000 butir, sedangkan pengoperasian mesin pencetak pada rasio pemampatan 2.3 akan menghasilkan massa jenis seperti beras varietas Ciherang.
Hasil pengukuran uji kekerasan terhadap bulir SRG adalah 0.1-2 N. Nilai ini masih jauh dari nilai kekerasan bulir beras varietas Ciherang (Tabel 4.4). Kekerasan bulir SRG yang masih rendah mengakibatkan bulir masih rapuh. Pemberian tekanan lubang pencetakan sebesar 600 N belum mampu
meningkatkan tingkat kekerasan terhadap bulir yang dihasilkan. Peningkatan kekerasan SRG dapat dilakukan dengan peningkatan daya ikat antar partikel bahan penyusun dengan cara menambah kadar air bahan atau dengan penambahan pati terpregelatinisasi (Juhaeni et al. 2004) yang dapat meningkatkan capillary forces (Pietsch 1991 dalam Canovas 2005) serta dapat dilakukan pemberian tekanan optimum pada saat proses pencetakan dilakukan. Bulir yang dihasilkan mesin pencetak bulir SRG dan perbandingannya dengan bulir beras Ciherang dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Tabel 4.4 Perbandingan fisik bulir SRG dan beras varietas Ciherang Sifat fisik Bulir SRG Bulir beras Ciherang
Panjang bulir (mm) (7.1±0.4) (6.8±0.4)
Tebal bulir (mm) (2.8±0.4) (2.2±0.2)
Rasio bulir 2.5 3.1
Massa jenis bulir (kg/m3) 620-770 780 Bobot per 1000 butir (g) 17.5-29 (26.3±0.1)
Kekerasan bulir (N) 0.1–2 (62.6±12.4)
Gambar 4.4 Bulir hasil mesin pencetak SRG dan beras varietas Ciherang
4.4 Kesimpulan
Sifat fisik beras dan berbagai sumber karbohidrat nonpadi digunakan sebagai dasar untuk memenuhi kriteria desain mesin pencetak SRG. Sifat fisik beras varietas Ciherang mempunyai panjang (6.8±0.4) mm, lebar (2.2±0.2) mm, bentuk lonjong, kekerasan bulir (62.6±12) N, massa jenis bulir beras (780±0) kg/m3 dan bobot/1000 butir 27-28 g. Sifat fisik tepung beras varietas Ciherang mempunyai sudut luncur (42.85±0.99)° dan massa jenis kamba (467.47±2.09) kg/m3. Pati/tepung dari berbagai aneka sumber karbohidrat nonpadi menunjukkan rata-rata sudut luncur (39.38±7.80)o dan massa jenis kamba
(461.82±57.3) kg/m3. Bahan bulir SRG mempunyai sudut luncur (33.70±0.99)
dan massa jenis kamba (455±0) kg/m3.
Mesin pencetak bulir SRG mempunyai dimensi ruang pencetak 6.8 x 2.2 x 5.06 mm, rasio pemadatan 1.9-2.3, kekuatan tekan 600 N, Sudut pengumpan 70o, lama tekan pencetakan 0-5 detik, kapasitas 900 bulir/jam dan temperatur
bantalan ruang cetak 25-80 oC. Pengujian mesin pencetak menghasilkan bulir SRG dengan panjang (7.1±0.4) mm, tebal (2.8±0.4) mm, bentuk agak bulat, kekerasan bulir 0.1-2 N, massa jenis kamba bulir 620-770 kg/m3 dan bobot per
1000 butir 17.5-29 g.