LAPORAN KELOMPOK
Peralatan Dan Mesin Industri (TIN 1326)
KUNJUNGANSCIENCE TECHNO PARK(STP): SIZE REDUCTION, MIXING DAN DRYING
Dosen Pengampu: Prof. Dr. Ono Suparno S.T.Ρ., Μ.Τ.
Nama Anggota Kelompok 2:
Novita Assyila Awalia F3401221100
Dwi Friandini F3401221110
Rafi Raihan Prihartono F3401221120 Daffa Putra Ramadhan F3401221123
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
IPB UNIVERSITY BOGOR
2024
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan hidayah-Nya, kami dapat menyelesaikan laporan ini dengan judul “Kunjungan Science Techno Park (STP): Size Reduction, Mixing, & Drying”. Laporan ini disusun sebagai salah satu tugas kelompok praktikum mata kuliah Peralatan dan Mesin Industri (TIN 1326).
Kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir Meika Syahbana Rusli selaku dosen mata kuliah dan praktikum Peralatan dan Mesin Industri
2. Bapak Prof. Dr. Ono Suparno, S.TP., MT. selaku dosen mata kuliah dan praktikum Peralatan dan Mesin Industri
3. Bapak Dr. Ir. Muslich, M.Si selaku dosen mata kuliah dan praktikum Peralatan dan Mesin Industri
4. Bapak Dr. Ir. Sapta Raharja D.E.A, selaku dosen mata kuliah dan praktikum Peralatan dan Mesin Industri
5. Muhammad Fauzan Al Baihaqi, Jasmine Rahmadillah Purnama Putri dan Amelinda Sherlin selaku asisten praktikum mata kuliah Peralatan dan Mesin Industri
6. Rekan-rekan satu tim atas kerja sama dan kontribusi dalam penyusunan laporan ini.
7. Semua pihak yang tidak dapat penulis rinci satu per satu yang telah membantu dalam proses penyusunan makalah ini.
Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna dan masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca untuk perbaikan dan penyempurnaan laporan ini di masa yang akan datang.
Bogor, 14 Desember 2024
Penulis
DAFTAR ISI
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kunjungan industri merupakan kegiatan kunjungan secara langsung yang dilakukan oleh peserta pendidikan ke industri untuk dapat mengamati proses produksi mulai dari persiapan hingga pasca produksi (Rimayanti 2018). Kegiatan kunjungan industri yang dilakukan ke Science Techno Park IPB University dilaksanakan dengan tujuan memberikan gambaran penerapan peralatan dan mesin kerja pada industri. Science Techno Park (STP) merupakan kawasan sains dan teknologi IPB yang digunakan secara profesional untuk pengembangan inovasi, inkubasi bisnis, dan alih teknologi guna mengembangkan dan mendorong pertumbuhan ekonomi secara berkelanjutan. Bidang fokus pengembangan STP IPB adalah produk pertanian tropika, pangan, biosains, dan kelautan. Laporan praktikum ini akan membahas hasil kunjungan mahasiswa ke STP meliputi pengetahuan beberapa alat dan pembuatan beberapa produk inovatif dari IPB.
Pada kunjungan kali ini proses yang ditunjukkan diantaranya adalah size reduction, mixing, dan drying. Size reduction merupakan sebuah proses pemecahan material agar menjadi ukuran partikel yang lebih kecil. Dengan adanya proses ini, suatu industri akan memperoleh ukuran partikel yang lebih kecil sehingga akan meningkatkan luas permukaan material dan dapat mempercepat reaksi kimia (Indriyani et al. 2010). Mixing merupakan proses pencampuran dua atau lebih bahan menjadi campuran yang homogen. Proses ini sangat penting untuk memastikan distribusi komponen yang merata dalam produk akhir (Saputro dan Nadliroh 2022). Selanjutnya terdapat Drying yang merupakan proses pengurangan kadar air atau pelarut dalam suatu material. Proses ini sangat penting untuk mencegah kerusakan material akibat pertumbuhan mikroorganisme, mencegah korosi, dan meningkatkan stabilitas produk (Novrizaet al.2023).
1.2 Tujuan
Praktikum ini bertujuan memberikan pemahaman tentang proses produksi serta untuk mengetahui fungsi, prinsip kerja, spesifikasi mesin dan peralatan yang digunakan dalam agroindustri terutama dalam prosessize reduction,mixing, sertadrying.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Size Reduction
Size reduction adalah proses pengurangan ukuran partikel bahan melalui penggilingan, pemotongan, atau penghancuran. Tujuan utama size reduction adalah untuk meningkatkan luas permukaan, mempermudah pencampuran, dan mempercepat proses kimia. Proses ini diterapkan pada bahan baku seperti biji-bijian, rempah, dan bahan kering lainnya. Salah satu alat yang digunakan dalam size reduction adalah hammer mill.
2.2 Mixing
Mixing adalah proses pencampuran dua atau lebih bahan hingga tercapai tingkat homogenitas tertentu. Proses ini bertujuan untuk memastikan distribusi yang merata dari bahan aktif atau komponen dalam campuran. Faktor penting yang memengaruhi keberhasilan mixing meliputi jenis bahan, kecepatan pencampuran, dan tipe alat yang digunakan.
2.3 Drying
Drying adalah proses pengurangan kadar air dalam bahan dengan menggunakan panas.
Tujuan drying adalah untuk memperpanjang masa simpan, mengurangi berat, dan mempermudah pengemasan. Proses drying diterapkan pada produk seperti susu bubuk, buah-buahan kering, dan bumbu masak.
2.4 Hammer Mill
Hammer mill adalah mesin yang bekerja dengan prinsip tumbukan, di mana bahan dihancurkan oleh palu yang berputar dengan kecepatan tinggi. Alat ini sangat efektif untuk size reduction pada bahan keras seperti biji-bijian dan rempah-rempah. Hammer mill menghasilkan partikel yang lebih kecil dan seragam.
2.5 Ribbon Mixer
Ribbon mixer digunakan untuk mencampur bahan kering, seperti tepung dan bumbu.
2.6 Planetary Mixer
Planetary mixer digunakan untuk bahan semi-cair, seperti adonan kue dan krim.
2.7 Spray Dryer
Spray dryer adalah alat yang digunakan untuk mengubah bahan cair menjadi serbuk melalui proses penyemprotan bahan ke dalam aliran udara panas. Proses ini sangat efisien untuk bahan seperti susu bubuk, kopi instan, dan ekstrak buah. Spray dryer membantu menjaga kualitas produk sekaligus memperpanjang masa simpannya.
2.8 Tray Dryer dengan Conveyor
Tray dryer dengan conveyor adalah alat pengeringan yang menggabungkan penggunaan nampan dan konveyor untuk membawa bahan secara kontinu melalui zona pemanasan. Alat ini cocok untuk pengeringan bahan dalam jumlah besar, seperti produk pangan kering dan bumbu masak. Dengan sistem konveyor, proses pengeringan menjadi lebih efisien dan seragam.
2.9 Kadar Air
Kadar air adalah persentase air yang terkandung dalam bahan. Kadar air memengaruhi kualitas, masa simpan, dan tekstur produk. Produk dengan kadar air tinggi lebih rentan terhadap pertumbuhan mikroorganisme, sedangkan kadar air yang terlalu rendah dapat membuat produk menjadi rapuh atau kehilangan sifat fungsionalnya. Oleh karena itu, pengendalian kadar air sangat penting dalam proses produksi untuk memastikan stabilitas dan kualitas produk akhir.
BAB 3
METODE PELAKSANAAN 3.1 Waktu dan Tempat
Pelaksanaan kegiatan ini dilakukan di Science Techno Park, IPB University, setapnya di Pilot Plan PT FITS & LKST pada tanggal 30 November 2024.
3.2 Prosedur Kerja
Metode yang digunakan melibatkan tiga proses utama, yaitu size reduction, mixing, dan drying, dengan pengamatan secara langsung terhadap masing-masing proses tersebut.
Pengambilan sampel dilakukan pada bahan baku dan produk dengan berat masing-masing 25 gram. Selain itu, kadar air dari bahan dan produk diukur menggunakan alat yang sesuai untuk memastikan kualitas.
3.3 Alat dan Bahan
Proses ini menggunakan beberapa alat utama, yaitu hammer mill untuk proses size reduction, spray dryer untuk proses pengeringan bahan cair, ribbon mixer untuk proses pencampuran, tray dryer dengan conveyor untuk pengeringan kontinu, serta alat pengukur kadar air untuk analisis kualitas bahan. Bahan yang digunakan pada setiap tahap meliputi kacang hijau kupas untuk size reduction, tepung beras, mokav, dan bumbu kering untuk mixing, serta beras analog, larutan maltodextrin dengan nilai brix 28–31% untuk drying. Dengan pendekatan ini, proses dapat berjalan terstruktur untuk mencapai tujuan penelitian.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Size Reduction
Pengolahan bahan hasil pertanian menjadi produk pangan seringkali melibatkan proses pengecilan ukuran (size reduction). Hal ini disebabkan oleh bentuk bahan pertanian yang umumnya masih utuh atau mentah. Beberapa jenis bahan juga memiliki ukuran yang besar sehingga perlu diperkecil terlebih dahulu. Dalam industri pangan, proses pengecilan ukuran bertujuan untuk meningkatkan mutu dan nilai tambah produk, sekaligus memperpanjang masa simpan bahan pertanian. Selain itu, pengecilan ukuran memungkinkan produk memiliki bentuk dan ukuran yang seragam, mempermudah proses pengolahan lanjutan, serta meningkatkan reaktivitas bahan (Amalina et al. 2023). Proses ini dilakukan dengan mengurangi ukuran padatan melalui pemecahan, pemotongan, atau penggilingan hingga mencapai ukuran yang diinginkan (Salahu dan Handoko 2023).
Mesin-mesin untuk pengecilan ukuran biasanya menggunakan empat jenis gaya, yaitu kompresi, impact, attrition, dan cutting. Gaya kompresi digunakan untuk bahan dengan struktur keras, sementara impact atau pukulan diaplikasikan pada bahan bertekstur kasar.
Attrition berfungsi untuk menghasilkan bahan dengan tekstur halus. Di antara semua metode, cutting sering digunakan karena mampu menghasilkan produk dengan ukuran, bentuk, dan tekstur yang spesifik (Amri et al. 2020). Salah satu alat yang sering digunakan di industri pangan adalah mesin pin mill. Mesin ini digunakan dalam proses penggilingan bahan seperti tepung kacang hijau kupas dan tepung beras. Pada Science Techno Park IPB, pin mill berfungsi untuk menggiling bahan baku berupa butir kacang hijau kupas yang dimasukkan melalui hopper. Setelah mesin dihidupkan, bahan masuk ke ruang penggilingan dan bertemu dengan pin tajam yang berputar dengan kecepatan tinggi. Proses ini menciptakan benturan dan gesekan yang intens, sehingga bahan terfragmentasi menjadi partikel yang lebih kecil.
Tabel 1 SpesifikasiHammer Mill
Nama Hammer Mill
Gambar
Merk/Model CY-MACH
Fungsi Menghaluskan biji-bijian atau granula kering menjadi bentuk tepung dengan tingkat kehalusan yang dapat diatur
Kapasitas 20 - 1000 kg/h
Kelebihan ● Efisiensi dalam penghalusan menjadi partikel yang sangat halus
● Mengontrol ukuran partikel akhir dengan lebih baik
● Mudah dioperasikan dan dirawat
● Terbuat dari bahan yang aman untuk makanan, sehingga cocok digunakan dalam industri pangan
Kekurangan ● Menghasilkan panas selama proses penghalusan yang dapat mempengaruhi kualitas bahan yang sensitif terhadap suhu
● Menghasilkan kebisingan yang cukup tinggi
● Konsumsi energi yang cukup tinggi Output 50 - 100 kg/h tepung
Power 5,5 kwh
Dimensi 750x820x1400 cm
Di dalam ruang penggilingan mesinHammer Mill juga terdapat ayakan (mesh) yang berfungsi untuk menyaring bahan agar sesuai dengan tingkat kehalusan partikel yang diinginkan. Untuk pengolahan tepung kacang hijau, digunakan mesh berukuran 18. Partikel bahan yang sudah mencapai ukuran yang diinginkan akan melewati mesh tersebut dan diteruskan ke alat vibrator spin. Vibrator spin ini berfungsi untuk mengayak kembali bahan yang berasal dari pin mill ke dalam tiga ukuran berbeda, yaitu 15, 13, dan 10 mesh. Selain
menyesuaikan ukuran partikel, alat ini juga dapat memisahkan kotoran yang mungkin masih tercampur dengan bahan. Produk akhir dari proses size reduction adalah hasil ayakan vibrator spin. Pada pengolahan tepung kacang hijau kupas di Science Techno Park, mesin pin mill menunjukkan efisiensi sebesar 87%. Sehingga dalam satu jam operasi, mesin ini mampu menghasilkan tepung sebanyak 50-100 kg.
4.2 Mixing
4.2.1 Identifikasi dan Spesifikasi Mesin
Di lokasi Science Technology Park, ditemukan tiga jenis mixer, yaitu:
4.2.1.1 Mixer untuk beras analog
4.2.1.2 Planetary Mixer GETRA
Berdasarkan bentuk fisik dan karakteristik desain, mesin ini teridentifikasi sebagai salah satu produk GETRA meskipun label spesifiknya telah hilang. Mengacu pada data produk GETRA yang tersedia, mesin ini kemungkinan termasuk dalam kategori GETRA Planetary Mixer seperti model berikut:
○ GETRA Planetary Mixer B10 (10 Liter)
○ GETRA Planetary Mixer B15 (15 Liter)
○ GETRA Planetary Mixer B20 (20 Liter)
○ GETRA Planetary Mixer B30 (30 Liter)
○ GETRA Planetary Mixer B40 (40 Liter)
Mesin planetary mixer memiliki ciri khas berupa gerakan planet yang memungkinkan pengadukan lebih merata pada adonan basah, seperti adonan roti, kue, atau bolu. Keunggulan utama mesin ini adalah kemampuannya mengolah adonan dengan tekstur yang lebih lembut dibandingkan dengan ribbon mixer. Kapasitas mesin bervariasi tergantung modelnya, mulai dari 10 liter hingga 40 liter, dengan spesifikasi daya listrik berkisar 300–1500 watt.
4.2.1.3 Ribbon Mixer (Horizontal Dough Mixer WHB-25)
Mesin yang digunakan dalam praktikum adalah ribbon mixer Horizontal Dough Mixer WHB-25 dengan spesifikasi sebagai berikut:
Model & Tipe : WHB 25
Voltase : 220-240V
Frekuensi : 50/60Hz
Daya Listrik : 1500 Watt
Kapasitas Produksi : 23 Kg / Proses
Kecepatan Aduk : 40 rpm
Berat : 88 Kg
Dimensi : 800 mm x 620 mm x 750 mm
Harga : Rp8,625,000
Mesin ini dirancang khusus untuk mengolah adonan kering dalam skala besar, seperti bumbu powder dan tepung campuran. Ribbon mixer memiliki kemampuan pengadukan horizontal yang kuat dan stabil, memastikan distribusi bahan merata meskipun tidak sehalus planetary mixer pada adonan basah.
4.2.2 Operasi yang Berlangsung
Praktikum dilakukan dengan menggunakan Ribbon Mixer WHB-25 untuk mencampur bahan kering berupa tepung dan bumbu. Prosedur operasi adalah sebagai berikut:
● Bahan yang Digunakan:
○ Tepung beras dan tepung mokav sebagai campuran awal
○ Garam dan bumbu kering sebagai campuran akhir
● Setting Mesin:
○ Kapasitas input: ± 10–15 kg per batch
○ Waktu proses: 10 menit untuk pencampuran tepung awal, dilanjutkan 10 menit lagi setelah penambahan garam dan bumbu
● Kondisi Operasi: Mesin dijalankan pada kecepatan standar (40 rpm) dengan waktu total proses 20 menit. Mesin ribbon mixer mampu mengaduk bahan kering secara merata dalam kapasitas besar.
4.2.3 Analisis Kadar Air Bahan Baku dan Produk
Sampel bahan baku (tepung beras dan mokav) serta produk akhir (bumbu powder) diambil masing-masing sebanyak 25 gram untuk analisis kadar air. Hasil analisis kadar air sebagai berikut:
● Bahan baku: Tepung beras dan mokav memiliki kadar air rata-rata sekitar 12–13%.
● Produk akhir: Setelah proses mixing, kadar air pada bumbu powder relatif stabil di angka 11–12%, menunjukkan bahwa proses pencampuran tidak menyebabkan peningkatan signifikan kadar air.
4.2.4 Perbandingan Planetary Mixer dan Ribbon Mixer
● Planetary Mixer GETRA: Lebih cocok digunakan untuk adonan basah seperti roti, kue, atau bolu. Gerakan planet membuat bahan tercampur lebih merata dan menghasilkan adonan dengan tekstur lembut. Kapasitasnya lebih kecil dibandingkan ribbon mixer, namun efisiensi dalam pencampuran adonan basah jauh lebih baik.
● Ribbon Mixer WHB-25: Dirancang khusus untuk mengolah bahan kering dalam jumlah besar. Mesin ini lebih efisien untuk industri skala besar yang memerlukan
produksi massal bumbu powder atau tepung campuran. Namun, hasil adukan tidak sehalus planetary mixer ketika digunakan untuk adonan basah.
Berdasarkan praktikum yang dilakukan, mesin Ribbon Mixer WHB-25 berhasil digunakan untuk mencampur bahan kering berupa tepung beras, mokav, garam, dan bumbu dengan baik. Proses pencampuran berlangsung selama 20 menit dengan hasil produk akhir berupa bumbu powder yang homogen. Meskipun planetary mixer tidak digunakan dalam eksperimen ini, analisis menunjukkan perbedaan fungsi signifikan antara planetary mixer (untuk adonan basah) dan ribbon mixer (untuk bahan kering).
4.3 Drying
Operasi pengeringan merupakan proses pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima, menggunakan panas. Proses ini sangat penting dalam berbagai industri karena memiliki banyak manfaat, seperti mengawetkan bahan pangan, memperpanjang umur simpan produk, mengurangi biaya transportasi, dan memudahkan proses selanjutnya. Prinsip dasar dari pengeringan adalah menghilangkan air dari bahan melalui penguapan. Hal ini dilakukan dengan cara mengalirkan udara panas atau gas kering melewati bahan yang akan dikeringkan. Perbedaan tekanan uap air antara permukaan bahan dan udara pengering menjadi driving force untuk terjadinya proses penguapan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan antara lain suhu udara pengering, kelembaban relatif udara, kecepatan aliran udara, luas permukaan bahan, dan sifat bahan itu sendiri. Jenis-jenis pengering yang umum digunakan dalam industri sangat beragam, mulai dari pengering tray, pengering semprot (spray dryer), pengering beku (freeze dryer), hingga pengering vakum. Pemilihan jenis pengering yang tepat tergantung pada sifat bahan yang akan dikeringkan, kapasitas produksi yang diinginkan, dan kualitas produk akhir yang diharapkan. Penerapan pengeringan dalam industri sangat luas, misalnya pada industri makanan (pengeringan buah, sayur, kopi, susu), industri farmasi (pengeringan bahan baku obat), industri kimia (pengeringan kristal, serbuk), dan masih banyak lagi.
4.3.1 Spray Dryer
Gambar 2.1High speed centrifugal spray dryer Nama Mesin High speed centrifugal spray dryer
Merk Changzhou Yibu
Asal Produksi China
Evaporate capacity 25 kWh
Power 20 kWh
Weight 3800 kg
Fungsi mengubah bahan cair menjadi bubuk kering dengan cara menyemprotkan cairan tersebut ke dalam ruang pengering yang berisi udara panas, sehingga menghasilkan partikel bubuk yang sangat halus dan seragam.
Kelebihan dan kekurangan
Kelebihan yang mungkin:
● Kapasitas penguapan yang cukup besar: 25 kWh mengindikasikan potensi pengeringan yang tinggi.
● Berat mesin yang relatif ringan: 3800 kg mungkin memudahkan dalam hal
transportasi dan instalasi, terutama jika dibandingkan dengan mesin serupa dari
merek lain.
Kekurangan yang mungkin:
● Material bahan dinding bagian dalam membuat hasil bubuk pengeringan akan menempel. Sehingga harus dipukul dengan hammer agar jatuh, hal tersebut membuat kebisingan dan bahkan akan merusak komponen
4.3.2 Oven
Gambar 2.2 Oven, conveyor (dryer), fan
Nama Mesin Multilayer oven gas (oil) fired (oven)
Merk ROYKX
Asal Produksi China
Temperatur 1 120°C
Temperatur 2 110°C
Frekuensi 20 Hz
Material handling Conveyor dan Fan
Prinsip Conveyor bersekat membawa bahan yang hendak dikeringkan menuju oven dan bergerak secara vertikal, di dalam oven bahan
dihilangkan kadar airnya dengan udara panas.
Setelah bahan kering akan keluar dari oven menggunakan conveyor yang di atasnya
dilengkapi dengan kipas pendingin di sepanjang conveyor. Bagian belt conveyor terbuat dari bahan stainless dan dijalin seperti jaring namun sangat kokoh dan kuat serta tidak akan karat karena berbahan stainless oleh karena itu sudah food grade.
Fungsi Mengeringkan berbagai jenis bahan dengan cara menguapkan kandungan air atau pelarutnya melalui pemanasan terkendali, sehingga memperpanjang umur simpan dan meningkatkan kualitas produk.
Kelebihan dan kekurangan
Kelebihan:
● Pengendalian suhu dan kelembaban presisi:
memungkinkan proses pengeringan yang optimal untuk berbagai jenis bahan pertanian.
● Kecepatan pengeringan lebih cepat:
dibandingkan dengan metode pengeringan alami, sehingga mengurangi risiko kerusakan bahan akibat serangan hama atau jamur.
● Kualitas produk lebih terjaga: proses
pengeringan yang terkendali menjaga warna, aroma, dan nutrisi bahan.
● Higenitas: lingkungan pengeringan yang terkontrol mengurangi kontaminasi dari luar.
● Fleksibilitas: dapat digunakan untuk
mengeringkan berbagai jenis bahan pertanian dengan menyesuaikan suhu dan waktu pengeringan.
Kekurangan:
● Biaya investasi awal yang tinggi: baik untuk pembelian peralatan maupun operasional.
● Konsumsi energi yang besar: terutama untuk suhu pengeringan yang tinggi.
● Perawatan yang intensif: membutuhkan perawatan rutin untuk menjaga kinerja oven.
● Keterbatasan kapasitas: untuk produksi dalam skala besar mungkin memerlukan beberapa unit oven.
● Risiko kerusakan bahan: jika pengaturan suhu dan waktu tidak tepat, dapat
menyebabkan kerusakan pada bahan.
PENUTUP Simpulan
Temuan penting dari setiap proses.
Efisiensi dan kualitas produk terkait kadar air.
Saran
Optimalisasi parameter mesin untuk hasil lebih baik.
Pemeliharaan alat untuk meningkatkan efisiensi.