Oleh :
Ir. Cahyawan Catur Edi Margana, M.Eng.
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI –
UNIVERSITAS MATARAM
MODUL PELATIHAN TEKNIS ALAT DAN MESIN
PENGOLAHAN HASIL TANAMAN
PENDAHULUAN
Produksi nangka di Nusa Tenggara Barat tercatat BPS tahun 2002 mencapai 59.781 ton dengan luas areal 1.101 ha. Produksi terbesar disumbangkan Kabupaten Bima (45.006 ton), disusul Lombok Timur (10.154 ton), Sumbawa (3.693 ton), Lombok Barat (550 ton), dan Lombok Tengah (378 ton) (BPS, 2003).
Tanaman nangka merupakan tanaman yang tidak hanya dapat ditanam pada lahan basah namun juga pada lahan kering. Tanaman nangka merupakan tanaman kebun ataupun pada lahan dengan jumlah air tanah yang terbatas. Hasil tanaman nangka dapat dikonsumsi secara segar maupun dikonsumsi dalam bentuk olahan. Nangka dapat dibuat campuran cempedak, keripik serta dodol. Dodol nangka di Nusa Tenggara Barat merupakan jenis makanan ringan yang khas, yang berpotensi untuk dikembangkan,. usaha dodol nangka merupakan salah satu usaha yang penting untuk pengolah lokal maupun petani di wilayah Nusa Tenggara Barat ini. Pada masa sekarang prosesing dodol nangka masih dilakukan secara tradisional. Prosesing dodol nangka secara tradisional masih belum memperhatikan efisiensi dan kualitas produk. Bagaimanapun, produksi pangan ini merupakan hal yang penting untuk produser lokal dan petani karena akan dapat memberikan pendapatan yang tidak kecil. Oleh sebab itu, untuk memperbaiki prosesing dodol nangka yakni memperoleh efisiensi dan kualitas produk , perlu dukungan pemerintah dan masyarakat khususnya lembaga-lembaga yang terkait, termasuk dinas-dinas terkait.
produk dodol nangka sebagai industri. Karena itu penerapan mesin dan peralatan merupakan hal yang tidak dapat ditawar lagi.
Jenis alat dan mesin prosesing dodol nangka yang penting untuk segera dikembangkan adalah pemasak dan pengaduk dodol nangka. Sementara ini pemasakan dan pengadukan dodol nangka dilakukan dengan tenaga manusia.
Tanaman nangka dan sirsak merupakan tanaman yang banyak ditanam di wilayah Lombok Barat dan sekitarnya dan banyak manfaatnya. Tanaman nangka dapat dimanfaatkan dalam bentuk segar maupun bentuk olahan. Dalam bentuk olahan di P. Lombok buah nangka dibuat untuk dodol. Dodol nangka ini merupakan jenis makanan ringan yang khas, yang berpotensi untuk dikembangkan. Prosesing dodol nangka masih dilakukan secara tradisional yang tidak memperhatikan efisiensi dan kualitas produk. Dengan semakin tingginya kompetisi di tingkat lokal maupun regional serta adanya pasar bebas maka produksi yang mempunyai mutu yang tinggi akan dapat eksis untuk bersaing dengan produk-produk lainnya. Penerapan teknologi mesin dan peralatan merupakan salah satu terobosan yang akan menjawab tantangan tersebut. Adanya penggunaan mesin dan peralatan akan memungkinkan mutu produk akhir dapat dikontrol baik dari sisi mengeliminasi oleh adanya kerusakan –kerusakan fisik, kimia maupun mikrobiologis yang disebabkan keadaan lingkungan yang tidak terkendali (karena proses tidak dikendalikan), efisiensi semakin tinggi, kapasitas dapat dengan drastis dapat ditingkatkan, pertimbangan-pertimbangan ekonomi yang komparatif serta untuk menyongsong produk dodol nangka sebagai industri. Pengembangan mesin dan peralatan untuk prosesing dodol nangka khususnya alat pemasak dan pengaduk masih belum ada maka itu perlu dilakukan penelitian yang diarahkan penemuan mesin dan peralatan prosesing dodol nangka yang memenuhi syarat teknis, ergonomis dan ekonomis.
Prosesing Dodol Nangka
halus. Setelah itu, nangka diblansing agar halus dan basah. Hasil survai (Margana, 1999) menunjukkan bahwa di Lombok Barat ada beberapa pengolah nangka menjadi dodol yang tanpa menggiling nangka, mungkin, ini disebabkan untuk mengurangi biaya operasi. Meskipun, produk tidak akan menjadi kualitas yang terbaik sebab masih adanya serat yang pada produk, pada waktu sekarang, masih diterima oleh konsumen. Setelah blansing , dimasak pada suhu 70oC –
90oC dan dicampur pada wajan. Urutan prosesing dodol nangka diberikan pada bagan alir
Gambar 1 : Bagan alir prosesing dodol nangka (Margana, 1999)
Pengupasan
Sortasi
Pencucian
Penggilingan
Blansing
Pemasakan/pengadukan Gula 1 : 4 atau 1 : 5
dibentuk dengan loyang
Pengeringan
Pengirisan
dikering anginkan
Dodol nangka
Mesin Pembubur Nangka
Penggilingan yang dimasyarakat ada berbagai bentuk, sebenarnya mempunyai istilah yang berbeda yakni : pengecilan ukuran (size reduction), pengupasan sekam misal untuk padi
(huller/husker), pengupasan kulit ari untuk padi (polisher), penghancur/pembubur (crusher/grinder), penggiling (milling), pencampur (blending/mixing), pengirisan/pemotongan (cutting), pengirisan menjadi serbuk (shreeding). Dalam modul pelatihan ini diberikan mesin penghancur /pembubur dengan pemukulan dibarengi pemotongan (crusher) untuk produk nangka, sirsak dan kacang hijau, mesin penghancur untuk tepung dan pengupasan kulit kacang kedelai melalui mesin penghancur dengan gesekan (grinder).
Dilihat secara sepintas ketiga mesin untuk produk tersebut kelihatannya sama. Namun ada perbedaan prinsip pada sistem pengahancurannya. Untuk pasta nangka, sirsak dan kacang hijau rol dilengkapi dengan pemukul (hammer) yang statis dan dipukulkan pada screen. Mesin penghancur/pembubur (crusher) rol dilengkapi dengan pemukul (hammer) yang bergerak (dinamik) dan dipukulkan pada screen. Sedang mesin pengupasan kulit kacang kedelai dilakukan dengan rol dilengkapi dengan dua permukaan kasar dinamik dan statis.
Berikut diberikan gambar mesin penghancur/pembubur (crusher) hasil rancangan Laboratorium Teknik Bioproses, Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri, Universitas Mataram (Gambar 1).
Gambar 1 : Crusher pembuburan nangka teknologi yang ditawarkan untuk Industri kecil
Hooper
Rol penggiling
Pemasakan dan pengadukan pasta dodol nangka
Proses pemasakan merupakan tahapan yang sangat penting dalam pembuatan
dodol nangka. Untuk memperoleh produk pasta dodol nangka dengan kelunakan, warna yang
rata serta tidak terjadinya proses pencoklatan (browning effect) yang berlebihan, dalam proses
pemasakan (boiling) ini dilakukan bersamaan dengan pengadukan (mixing). Proses pemasakan
merupakan perlakuan panas pada 95oC – 100oC yang bertujuan untuk merusak kegiatan enzyme
( Vincent, 1998) dan lebih jauh lagi akan menginaktifkan mikroorganisma pembusuk (Jindal,
1998). Namun pemasakan yang tidak terkendali dapat mengakibatkan perubahan-perubahan
mutu yag tidak diinginkan seperti dekomposisi nutrisi, terjadinya flavor yang tidak diinginkan
serta kerusakan warna produk dimana semuanya disebabkan oleh temperatur tinggi itu sendiri
( De Alwis and Fryer, 1990).
Dalam pemasakan pasta dodol nangka dilakukan dengan pemasakan secara konvensional
diatas wajan. Pemasakan konvesional itu sendiri menurut Jindal (1998) terjadi perpindahan panas
secara konduksi, konveksi atau terjadi keduanya secara simultan. Pindah panas biasanya berjalan
dengan perlahan-lahan dan terjadi penetrasi ke bagian seluruh bagian produk (Palaniappan et al,
Gambar 2 : Mesin Pamasak dan pengaduk dodol hasil rancangan Laboratorium Mekanisasi Pertanian, Fakultas Pertanina, Universitas Mataram teknologi yang ditawarkan ke Industri Kecil
Pengeringan Dodol
Jenis-jenis pengeringan
Pengeringan dapat dibedakan atas pengeringan alami dan pengeringan buatan (artificial). Proses pengeringan dapat dipilih tergantung dari sifat bahannya, kegunaan serta nilai ekonominya yaitu mesin pengering, mesin penggiling serta pemasak dan pengaduk dodol serta mesin
Pengeringan alami
Pengeringan ini disebut juga penjemuran. Penjemuran ini mempunyai keuntungan biaya relatif lebih murah. Menurut Mahapatra dan Imre (1990) mempunyai kelemahan adalah tergantung cuaca, kemungkinan gangguan tikus, burung, serangga dan binatang-binatang lainnya, kerusakan karena degradasi oleh cuaca, kontaminasi dengan debu, masalah pencemaran lingkungan, relatif lebih mudah timbulnya mikroorganisme, hasil pengeringan yang kurang seragam dan terjadinya rehidrasi.
Pengeringan buatan (artifisial)
Pengering buatan atau sering disebut dengan pengering mekanis merupakan pengeringan dengan menggunakan alat pengering. Tinggi rendahnya suhu, kelembaban udara, kecepatan pengaliran udara dan waktu pengeringan dapat dikontrol sesuai dengan komoditi yang dikeringkan.
Jenis pengering buatan dapat dibedakan dua kelompok yakni pengeringan adiabatik dan pengeringan isothermik.
a. Pengeringan adiabatik adalah pengeringan yang menggunakan udara panas yang berasal dari pembakaran sekam, kayu, minyak tanah, LPG, tenaga listrik dan pemasakan udara dari tenaga surya, Alat pengering yang termasuk kelompok ini adalah pengering kabinet, pengering kotak dan vertical down dll.
b. Pengering isothermik adalah didasarkan kontak langsung bahan/menempel dengan plat logam (secara konduksi). Alat pengering yang termasuk dalam kelompok ini adalah pengering drum, pengering vacuum dll.
Gambar 3 : Oven listrik untuk produk hasil pertanian dan pangan desain
Laboratorium Teknik Bioproses, Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri, UNRAM teknologi yang ditawarkan ke Industri Kecil
TUJUAN KEGIATAN
Adapun tujuan yang akan dicapai dalam kegiatan ini adalah :
1. Mengembangkan industri kecil yang dapat mengolah hasil-hasil pertanian di Kabupaten Lombok Barat sehingga dapat mensejahterakan masyarakat Kabupaten Lombok Barat dan sekitarnya.
2. Mendemonstrasikan mesin dan peralatan hasil rancangan Universitas Mataram. 3. Memungkinkan potensi untuk menjadi sebuah level industri kecil yang
mempunyai added value produk dan mutu yang tinggi dan mempunyai teknologi ramah lingkungan.
MANFAAT
Potensi ekonomi penggunaan Pemasak dan Pengaduk Dodol Nangka.
Adapun manfaat dilihat dari aspek ekonomi dan lingkungan adalah :
Ruang pengering
1. Mengembangkan industri kecil melalui berdirinya sebuah industri kecil yang dapat mengolah hasil-hasil pertanian di Kabupaten Lombok Barat sehingga dapat mensejahterakan masyarakat Kabupaten Lombok Barat dan sekitarnya.
2. Solusi bagi petani di Kabupaten Lombok Barat untuk proses pembuatan yang cukup murah karena mempunyai kapasitas tinggi ( 5 – 25 kg/jam), ramah lingkungan mempunyai added value yang tinggi.
2. Merupakan hasil peran aktif Badan Pemberdayaan Masyarakat untuk menanggulangi masalah bagi petani di Kabupaten Lombok Barat dalam usaha meningkatkan kesejahteraan masyarakat pada kabupaten tersebut.
Dampak Sosial Secara Nasional
Model mesin dan peralatan prosesing dodol nangka ini dalam jangka panjang diharapkan sebagai model pengolahan hasil pertanian di Kabupaten Lombok Barat yang menerapkan teknologi yang cukup murah bagi industri kecil atau sebagai contoh penggunaan teknologi mesin dan peralatan harga terjangkau bagi masyarakat umum dan industri kecil pengolahan dodol nangka di bagian lain wilayah Indonesia sehingga dapat meningkatkan pendapatan masyarakat petani.
TAHAPAN KEGIATAN
Pembuatan Mesin dan Peralatan
Pembuatan mesin dan peralatan prosesing dodol nangka secara lengkap. Terdiri atas penggiling pasta nangka dan nanas, oven pengering listrik kontrol automasi, alat pemasak dan pengaduk dodol nangka. Pembuatan berdasarkan gambar teknik dilanjutkan pengkontruksian di laksanakan di Workshop Teknik Bioproses, Universitas Mataram.
Pengujian Mesin dan Peralatan dan Analisis Laboratorium
Uji performansi mesin dan peralatan penggiling pasta nangka, oven pengering listrik kontrol automasi, alat pemasak dan pengaduk dodol nangka dilakukan di Laboratorium Teknik
Demonstrasi Teknologi di Wilayah Kabupaten Lombok Barat.
Demonstrasi dilaksanakan di lokasi industri kecil yang dipilih Industri kecil di Kabupaten Lombok Barat, Nusa Tenggara Barat.
Transfer Teknologi dan Sosialisasi
Untuk transfer teknis kepada industri kecil dengan memberikan pelatihan singkat tentang pengoperasian serta pemberian petunjuk pemeliharaan dan perbaikan. Untuk memasyarakatkan alat ke masyarakat sekitarnya juga dilakukan sosialisasi dalam bentuk pemberian brosur tentang teknologi mesin dan peralatan pengolahan dodol serta sosialisasi di Badan Pemberdayaan Masyarakat, Kabupaten Lombok Barat.
PELAKSANAAN KEGIATAN
Sesuai dengan jadwal yang direncanakan bahwa kegiatan berlangsung 6 (enam) bulan dimulai Bulan Juni 2006. Adapun kegiatan yang dilaksanakan adalah :
a. Persiapan, Pengambilan data untuk perencanaan alat, perijinan dilaksanakan pada tanggal 12 Juni s/d 20 Juni 2006.
b. Konstruksi unit mesin prosesing dodol nangka keseluruhan ( 1 buah mesin pembubur nangka, 1 buah mesin pemasak dan pengaduk dodol nangka, pengering listrik kontrol automasi serta tambahan sealer) dilaksanakan tanggal 20 Juni s/d 18 Juli 2006.
c. Pemasangan, pengambilan data kinerja unit mesin prosesing dodol nangka keseluruhan dilaksanakan tanggal 18 s/d 22 Juli 2006.
d. Transfer Teknologi ke user dilaksanakan pada tanggal 22 Juli 2006.
e. Sosialisasi ke masyarakat umum dan presentasi di BPMD Kabupaten Lombok Barat dilaksanakan pada bulan Agustus dan September 2006.
Performansi Unit Pengolahan Dodol Nangka
penggerak rencana yakni 0.5 HP dengan asumsi adanya kemampuan motor penggerak untuk mengaduk pada wajan pengadukan yang mempunyai kapasitas yang paling besar yakni 10 Kg ( diameter 50 Cm). Perputaran sudu rencana pada tahap awal ditentukan berdasarkan kecepatan putar motor penggerak gear box yang mempunyai putaran 30 RPM. Secara detail perhitungan desain struktural pemasakan dan pengadukan dodol nangka diberikan dengan konstanta dan tabel berdasarkan Sularso dan Suga (1982) serta Sighley and Mitchell (1983).
Desain Struktural
Berdasarkan perhitungan mekanika dengan jarak poros sudu total sebesar 60 Cm dengan jarak poros dibawah bantalan, a sebesar 40 Cm dan jarak poros diatas bantalan, b sebesar 20 Cm diameter sudu 26 Cm dengan bahan baja nikel dengan elastisitas E sebesar 207000 Kpa ( Sighley and Mitchell, 1983) diperoleh y maks –0.10526 sedang y maks yang diperbolehkan sebesar – 0.13352 sehingga secara teknis memenuhi syarat.
Berdasarkan input data jarak poros seperti diatas diperoleh bahwa gaya yang terjadi pada poros (R2) dengan diameter 3 Cm sebesar 651.60 Kg. Gaya tersebut harus diberikan pada poros sehingga sudu dapat berputar dan dodol nangka untuk dimasak. Berdasarkan beban produk pada sudu maka ukuran poros dapat direncanakan sebesar 23.913 mm. Karena poros yang tersedia berukuran 30 Cm dan poros tersebut nilainya diatas dari 23.913 mm maka memenuhi syarat teknis.
Dalam penelitian ini digunakan motor penggerak sebesar 0.5 HP atau senilai dengan 375 kW dengan berdasarkan perencanaan dengan standar JIS (Japan International Standard) maka diperoleh diameter rencana sebesar 143.529 mm (apabila motor penggerak dipergunakan secara keseluruhan) maka diameter 30 Cm dibawah nilai tersebut memenuhi syarat. Dengan kata lain dalam perencanaan poros pada mesin pengadukan dan pemanas dodol nangka ini mendasarkan perhitungan pada beban dodol nangka.
Desain Fungsional
nangka terhadap waktu pemasakan dan pengadukan dodol nangka. Dengan kapasitas dodol nangka yang dimasak dan diaduk lebih kecil memerlukan waktu yang lebih cepat.
Panas yang diperlukan untuk evaporasi air keluar dari dodol nangka dengan massa 7 Kg memerlukan panas 5659.4592 KJ. Sehingga panas total untuk pemasakan dan pengadukan dodol nangka secara mekanis pada kondisi tersebut memerlukan panas sebesar 28827.4592 KJ. Dengan mengetahui nilai efisiensi yang merupakan fungsi perputaran sudu (RPM) maka untuk perputaran 30 RPM besarnya efisiensi thermal sistem sebesar 26.873 %. Dengan mengetahui efisiensi thermal sistem yang diperoleh dari eksperimen maka volume minyak tanah diperlukan dalam 1 proses pemasakan dan pengadukan memerlukan 11.709 lt.
Dalam perancangan pemasakan dan pengadukan dodol nangka secara mekanis juga memperhitungkan aspek ergonomi yakni untuk kemudahan untuk menghidupkan api kompor dan tidak terjadi kemudahan kelelahan oleh operator sehingga didesain lebar pintu dapur kompor sebesar 240 Cm2. Selain itu didesain ergonomi ketinggian wajan setinggi 60 Cm sehingga mudah
untuk mengontrol pasta dodol nangka yang dimasak dan diaduk serta mudah untuk memasukkan dan mengeluarkan dari wajan.
Hubungan perputaran sudu (RPM) dengan efisiensi thermal sistem (%)
Dari analisis data diperoleh bahwa dengan perputaran sudu meningkat semakin besar maka efisiensi thermal sistem menurun. Hal ini disebabkan adanya kesempatan pindah panas dari kontak wajan ke bagian dodol nangka yang dimasak dan diaduk semakin berkurang .
Efisiensi thermal system yang dipergunakan sebagai dasar perancang bangunan berkisar dari 15.2 % s/d 29.2 %. Efisiensi thermal sistem ini cukup baik mengingat bahwa proses pemanasan dan pengadukan dilakukan di lingkungan terbuka sehingga kehilangan panas ke lingkungan cukup besar. Efisiensi thermal sistem merupakan tolok ukur efektifitas pindah panas dari kompor ke dodol nangka. Sebagai pembanding penelitian ini, untuk efektifitas thermal pada pemindah panas plat pada bentuk juice jeruk hasil penelitian Kim et al (1999) secara eksperimental berkisar 8387 s/d 24245 Watt/m2.oC.
Dari hasil uji performansi baik dilihat dari sisi teknik peralatan maupun hasil evaluasi produk hasil dodol nangka ini maka dapat diringkas bahwa dalam rangka scale up rancang bangun pemanasan dan pengadukan secara mekanis khususnya untuk dodol nangka dapat dirancang secara optimal dengan mengaplikasikan perputaran sudu sehingga diperoleh karakteristik peralatan sebagai berikut :
- Perputaran sudu 30 RPM. Karena kecepatan gear box motor penggerak sebesar 30 RPM maka penggunakan gear box sudah cukup memadai.
- Daya motor penggerak sebesar 1 HP (sangat aman).
- Perlakuan perputaran sudu (RPM) tidak berpengaruh terhadap rasa dan aroma hasil dodol nangka, tetapi berpengaruh terhadap warna dan tekstur.
- Persamaan-persamaan hubungan perputaran sudu (RPM) dengan parameter kadar air akhir, Mf (%), rasio penurunan kadar air, dM/Mf (non dimensi), panas berguna, Qb(KJ)
dan efisiensi thermal sistem, η (%) sebagai input data dalam scale up dalam rancang bangun pemanasan dan pengadukan secara mekanis.
Spesifikasi teknis pemasakan dan pengadukan dodol nangka secara mekanis yang telah dirancang diberikan pada tabel dibawah :
Tabel 1 : Spesifikasi teknis pemasakan dan pengadukan dodol nangka mekanis hasil rancang bangun
No .
Kondisi Teknis Spesifikasi
1. Kapasitas Masukan 7 Kg masukan dodol nangka
2. Sistem pemasukan produk Curah
10. Kecepatan sudu 30 RPM (dengan gear box)
24 RPM – 48 RPM dengan pengaturan kecepatan putar sudu dengan regulator slide (untuk listrik 1 fase) dan inverter (untuk listrik 3 fase).
11. Daya motor penggerak 0.5 HP
TRANSFER TEKNOLOGI
Transfer teknologi dilaksanakan setelah tahapan konstruksi selesai. Adapun Transfer teknologi tahap pertama ditujukan kepada para staf di lingkungan BPMD Kabupaten Lombok Barat, Nusa Tenggara Barat serta dilaksanakan di Laboratorium Teknik Bioproses, , Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri, Universitas Mataram.
Pengoperasian dan Pemeliharaan Mesin dan Peralatan Unit Prosesing Dodol nangka secara keseluruhan (seperti pada Lampiran 1).
DAFTAR PUSTAKA
De Alwis, A.A.p. and P.J. Fryer, 1990. The Use of Direct Resistance heating in the Food Industry, Journal of Food Engineering, Vol (11) : 629 – 636.
Jindal, V.K., 1998. Developments in Postharvest and Food process Engineering : An Overview, Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.
Kamarudin, A.dan Purwanto, Y.A., 1993. Penentuan Difusifitas Panas Buah-Buahan Tropis, Jurnal Teknik Pertanian, PERTETA, Vol (3) I : 39 – 46
Kim, H.B., Tadini, C.C., Singh, R.K., 1999. Heat Transfer in a Plate Exchanger during Pasteurization of orang juice, J. of Food Engineering, Vol (42) : 79 – 84.
Margana, C.C.E., 1998. Drying of Jackfruit by Using an Experimental Hybrid Solar Dryer at West Nusa Tenggara, Indonesia, Master Thesis (un published) , Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.
Normhorm, 1998. PostHarvest and Food Process Engineering Laboratory, Laboratory Guide, Asian Instute of Technology, Bangkok, Thailand.
Palaniappan, S., S.K. Sastry and E.R. Richter, 1992. Effects of Electro-Conductive Heat Treatment and Electrical Pretreatment on Thermal Death Kinetics of Selected Microorganisms. Biotechnology and Bioengineering, Vol (39) : 225 – 232.
Shigley, J.E. and Mitchell, L.D.,1983. Mechanical Engineering Design, Mc Graw Hill Book Company, NewYork.
