BAB V. KINERJA MESIN EXTRUDER
5.1 Mesin Extruder
5.1.1 Prinsip Kerja
Mesin extruder bekerja dengan prinsip pemberian tekanan dan suhu tinggi pada bahan yang diolah. Tekanan tinggi berfungsi untuk pembentukan bahan yaitu beras Jagung. Tekanan tinggi pada screw merubah bahan beras Jagung menjadi bentuk gelaten. Bentuk tersebut dipengaruhi oleh suhu yang tinggi sehingga terjadi perekatan antar partikel. Ukuran bahan saat didalam mesin adalah 0,5 cm yang keluar dari mesin extruder melalui saluran die dan dipotong oleh pisau pemotong sehingga menghasilkan ukuran 1 cm. Perubahan ukuran disebabkan perbedaan tekanan dan suhu antara mesin extruder dan ruang operasi.
Menurut Yuzan (2021) Mesin extruder adalah mesin pengolah material yang merubah bentuk material. Bentuk material yang dapat dirubah menggunakan mesin extruder antara lain adalah perubahan bentuk padat menjadi cair, padat menjadi padat dengan tingkat elastisitas yang berbeda. Proses perubahan bentuk material pada mesin extruder disebut proses ekstrusi. Pada proses ekstrusi terjadi pemanasan material hingga mencapai titik leleh dan melebur karena panas gesekan dalam mesin. Hasil leburan tersebut dialirkan pada cetakan oleh screw sehingga menghasilkan perubahan bentuk material yang sesuaii bentuk lubang atau die. Pada proses ekstrusi terjadi pindah panas yang dapat dihitung dengan menggunakan rumus Q = m.∆T.
Menurut Nurirmala (2014) Proses ekstrusi pada bahan pangan dapat berlangsung pada bahan pangan dengan kandungan pati yang tinggi seperti Jagung. Ekstrusi bahan pangan merupakan proses pembentukan bahan pangan dengan cara pemaksaan bahan pangan untuk mengalir pada pengaruh satu ataupun lebih kondisi. Kondisi pada proses ekstrusi meliputi pencampuran (mixing), oemanasan dan pemotongan (shear) yang melalui cetakan. Proses ekstrusi umumnya mengandung kadar protein yang rendah. Bahan baku yang digunakan pada proses ekstrusi umumnya berupa biji-bijian. Pada proses ekstrusi Jagung menghasilkan olahan yang renyah karena Jagung brsifat mudah puffing.
Menurut Santoso dan Pajar (2020) Ekstrusi adalah proses yang melibatkan pencampuran kering, granulasi basah. Proses ekstrusi merupakan proses shaping dengan penerapan tekana tinggi yang menggunakan peralatan dengan desain khusus. Pada proses ekstrusi dilakukan pemanasan pendahuluan yang bertujuan untuk memanaskan elemen peralatan. Pada proses ekstrusi terjadi perubahan pada olahan yang meliputi gelatinisasi pati dan denaturasi protein. Olahan yang diolah melalui proses ekstrusi diijinkan dengan atau tanpa melalui proses penggorengan. Hal tersebut karena olahan yang melalui proses ekstrusi mengembang dari bentuk semula yang berupa biji-bijian.
Menurut Rudini dan Fitriyono (2013) Bahan yang diolah melalui proses ekstrusi umumnya memiliki kandungan amilosa yang tinggi. Kandungan amilosa yang tinggi menghasilkan olahan mengembang dan renyah. Olahan ekstrudat menghasilkan warna memudar dari warna bahan baku akibat proses peleburan dan pengembangan bahan.
5.1.2 Spesifikasi
Mesin extruder yang digunakan dalam pengolahan Jagung di BPSIP Jawa Timur diproduksi di Kediri Jawa Timur pada tahun 2007. Transmisi daya pada mesin extruder terjadi pada motor bersumber arus listrik. Dalam memproduksi 25 Kg beras Jagung berlangsung selama 30 menit dimana 5 menit mesin dipanaskan dan 25 menit mesin beroperasi mengolah beras Jagung. Bagian yang berpengaruh terhadap kinerja mesin extruder adalah screw, barrel, dan die.
Adapun spesifikasi dari mesin Extruder meliputi dimensi, daya, kecepatan putar, penggerak, jumlah ulir, jenis ulir, dan diameter die. Spesifikasi mesin extruder disajikan pada Tabel 5.1.2 sebagai berikut:
Tabel 5.1.2 Spesifikasi Mesin Extruder
Spesifikasi Keterangan
Dimensi 1,1 m x 0,8 m x 1,6 m
Daya 7 HP
Kecepatan putar 2600 rpm
Penggerak Motor listrik Nanyang Electric Machine Jumlah ulir 19 ulir
Jenis ulir Ulir tunggal Diameter die 0,5 cm
Screw adalah komponen mesin extruder yang berfungsi sebagai pendorong, pemotong dan pengaduk bahan baku proses ekstrusi. Screw terletak di dalam barrel. Diameter pada screw berpengaruh terhadap laju aliran proses ekstrusi.
Pemilihan diameter screw didasarkan pada rasio perbandingan (L/D). Pada proses ekstrusi bentuk olahan sulit didapatkan dimensi yang akurat akibat kecepatan putar screw dan tinggi tekanan serta suhu yang digunakan sehingga sering menghasilkan olahan yang cacat dengan dimensi yang berbeda-beda (Suryana, 2019). Screw pada mesin extruder di BPSIP Jawa Timur disajikan pada Gambar 5.1.2 a sebagai berikut:
Barrel adalah ruang pemanas yang memberikan tekanan dan suhu tinggi pada bahan baku proses ekstrusi. Pada barrel terdapat screw yang berputar menekan bahan baku. Barrel berfungsi sebagai tempat proses plastisisasi. Pada barrel mesin extruder terjadi perpindahan panas dari dinding barrel ke bahan baku.
Panas pada barrel merupakan panas yang dihasilkan oleh mesin dengan sumber daya listrik (Yuzan, 2021). Pada barrel terdapat die yang menekan bras jagung.
Adapun gambar barrel pada mesin extruder disajikan pada Gambar 5.1.2 b Gambar 5.1.2 a Screw
Sumber: Dokumentasi Pribadi
Die adalah lubang keluaran pada mesin extruder. Diameter die berbeda-beda pada setiap mesin extruder yang disesuaikan dengan kebutuhan proses ekstrusi.
Die berbentuk piringan atau silinder dengan lubang cetakan. Fungsi die adalah sebagai pembentuk atau pencetak bahan pada proses ekstrusi. Die merupakan komponen mesin extruder pada proses paling akhir. Die dilengkapi dengan saringan yang berfungsi sebagai penahan olahan agar tidak tercecer (Ikam, 2016).
Gambar die pada mesin extruder di BPSIP Jawa Timur disajikan pada Gambar 5.1.2 c sebagai berikut:
5.1.3 Bagian-bagian Mesin
Bagian-bagian mesin extruder disajikan pada Gambar 5.1.3 sebagai berikut:
Gambar 5.1.3 Bagian-bagian mesin Extruder 1 2
6 5
8
9
7 4
Gambar 5.1.2 b Barrel Sumber : Dokumentasi Pribadi
Gambar 5.1.2 c Die Sumber : Dokumentasi Pribadi
10
3
Adapun fungsi bagian-bagian dari mesin extruder adalah sebagai berikut:
1. Hopper, berfungsi sebagai tempat pemasukan bahan pengolahan.
2. Screw, berfungsi sebagai penekan dan pemecah bahan.
3. Die, berfungsi sebagai jalan keluar bahan yang telah terbentuk.
4. Motor, berfungsi sebagai penggerak screw.
5. Tuas, berfungsi sebagai pengatur kecepatan screw.
6. Jaring penahan, berfungsi sebagai penahan olahan bahan dari die.
7. Rangka, sebagai penyangga dan penopang mesin.
8. Listrik, sebagai sumber energi.
9. Pengunci, sebagai pengunci dan penguat komponen mesin extruder.
10. Barrel, sebagai tempat perpindahan panas.
5.2 Ekstrusi Jagung