Contoh Proposal La.docx

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Kopi merupakan tanaman yang bijinya diolah menjadi salah satu jenis

produk minuman. Minuman kopi ini diperoleh dari seduhan kopi dalam bentuk bubuk. Kopi bubuk adalah biji kopi yang telah disangrai, digiling atau ditumbuk hingga menyerupai serbuk halus (Hayati et al., 2012). Minuman kopi ini termasuk salah satu jenis minuman yang paling digemari oleh hampir seluruh masyarakat dunia. Hal ini disebabkan karena seduhan kopi atau biji kopi memiliki aroma dan rasa yang khas. Minuman kopi yang umumnya dikonsumsi oleh masyarakat berasal dari biji kopi robusta dan biji kopi arabika. Biji kopi memiliki komposisi yang berbeda tergantung tipe kopi, tanah tempat tumbuh dan proses pengolahan kopi. Komposisi untuk biji kopi adalah mineral (3-5%), karbohidrat (50-55%), lemak (9-20%), protein (11-15%) dan kafein (1% untuk arabika dan 2% untuk robusta) (Ridwansyah, 2003). Minuman kopi ternyata dapat dibuat dari biji atau buah yang bukan buah kopi, sebelumnya Dodik Luthfianto (2014) telah melakukan penelitian tentang minuman kopi yang berbahan dasar petai cina dengan campuran ketan hitam dan jahe. Kopi ini memiliki warna, aroma dan rasa yang mendekati kopi dari biji kopi asli (Arabika, Robusta dan lain-lain). Annisa (2016) melakukan penelitian tentang minuman kopi yang berbahan dasar biji papaya dengan campuran buah nangka dan Rika (2011) membuat kopi dari buah mengkudu. Melihat dari beberapa penelitian tersebut, dapat dikatakan bahwa sebuah minuman yang menyerupai minuman kopi dapat dibuat menggunakan bahan berupa buah dan biji-bijian yang bukan biji kopi. Rambutan merupakan buah musiman dan apabila memasuki musimnya buah rambutan akan berlimpah. Bagian dari pohon rambutan yang sering dimanfaatkan oleh masyarakat adalah bagian batang, daun dan buahnya, sedangkan bijinya dibuang begitu saja padahal biji rambutan banyak digunakan untuk pengobatan alternatif guna menormalkan kadar gula darah penderita kencing manis (diabetes melitus yang cenderung tinggi) dan mengandung lemak dan 1

2

polifenol. Berdasarkan penelitian Rahayu (2013), seduhan biji rambutan memiliki efek mengurangi tingkat gula darah dan berat badan yang diuji coba pada tikus. Bii rambutan yang digunakan sebagai obat herbal diolah dengan cara disangrai yang kemudian dihaluskan dan diseduh (Wijayakusuma, 2004). Pengolahan tersebut sama dengan pengolahan biji kopi menjadi bubuk kopi. Biji rambutan memiliki rasa pahit yang sama dengan rasa pahit kopi dan biji rambutan juga memiliki kandungan seperti kabohidrat (48%), protein (12,8%) dan asam lemak yang terdiri dari oleat (40,45%) dan arachidat (36,36%) (Harahap et al., 2012) yang juga dimiliki oleh biji kopi, kemudian bentuk fisik biji rambutan yang sudah dikupas dari kulit arinya memiliki kemiripan dengan warna biji kopi. Biji rambutan yang dimanfaatkan sebagai bubuk kopi sebelumnya telah diteliti oleh Muamar Kadapi (2015). Berdasarkan hasil penelitian tersebut, kopi biji rambutan yang memiliki rasa yang segar, aroma khas kopi, warna hitam dan yang disukai panelis adalah campuran 200 gram biji rambutan dan 100 gram beras hitam dan kopi tersebut dikatakan non kafein namun tidak dibuktikan kembali dengan uji kafein. Disini penulis ingin mendapatkan kualitas bubuk kopi yang berasal dari 100% biji rambutan tanpa komposisi lain dengan memvariasikan waktu dan suhu roasting (penyangraian) serta membuktikan bahwa kopi biji rambutan adalah kopi non kafein. Untuk mendapatkan bubuk kopi yang berkualitas SNI, biji kopi akan mengalami tahap penyangraian dan penggilingan. Penyangraian merupakan salah satu tahapan yang penting dan dapat dilakukan dengan cara tradisional atau menggunakan sebuah mesin penyangrai. Proses penyangraian biji kopi umumnya menggunakan

alat

berbentuk

tabung silinder

horizontal

yang

diputar

menggunakan motor dan ditambahkan alat pemanas. Mesin penyangrai yang akan dirancang untuk proses pembuatan bubuk kopi biji rambutan ini menggunakan prinsip yang berbeda yaitu dengan menggunakan sistem fluidisasi. Alat penyangrai fluidisasi berupa tabung yang akan dimasukkan biji rambutan dan kemudian dikontakkan dengan udara panas. Udara panas berasal dari udara lingkungan yang dipanaskan menggunakan elemen pemanas inframerah dan akan dialirkan oleh blower.

3

1.2

Perumusan Masalah Apakah alat fluidized roaster (penyangrai fluidisasi) mampu mengolah biji

rambutan menjadi bubuk kopi biji rambutan dengan melihat pengaruh suhu dan waktu sangrai terhadap kualitas bubuk kopi biji rambutan yang dihasilkan.

1.3

Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai dari tugas akhir ini adalah mendapatkan

rangkaian alat sangrai kopi tipe fluidisasi dan mendapatkan kondisi operasi (suhu dan waktu roasting) yang optimum untuk pengolahan kopi biji rambutan serta mendapatkan pengaruh suhu dan waktu sangrai terhadap kualitas bubuk kopi biji rambutan.

1.4 1.

Manfaat Bagi Institusi Dapat memberikan bahan studi dan referensi bagi pembaca tentang pengolahan

biji rambutan yang jarang dimanfaatkan menjadi bubuk kopi dengan menggunakan alat sangrai tipe fluidisasi (fluidized roaster) dan dapat dijadikan pembelajaran pada mata kuliah pengembangan industri agro bagi mahasiswa teknologi kimia industri. 2.

Bagi IPTEK Memberi teknologi berupa alat sangrai kopi tipe fluidisasi (fluidized roaster)

yang dapat digunakan untuk mengolah biji rambutan menjadi bubuk kopi. 3.

Bagi Masyarakat Dapat mengkonsumsi minuman kopi yang terbuat dari biji rambutan.

1.5

Relevansi Penelitian ini berkaitan dengan ilmu teknik kimia dibidang pengembangan

industri agro, satuan proses, dan pengolahan limbah.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Kopi Kopi merupakan tanaman yang bijinya diolah menjadi salah satu jenis

produk minuman. Minuman kopi ini diperoleh dari seduhan kopi dalam bentuk bubuk. Kopi bubuk adalah biji kopi yang telah disangrai, digiling atau ditumbuk hingga menyerupai serbuk halus (Hayati et al., 2012). Minuman kopi ini termasuk salah satu jenis minuman yang paling digemari oleh hampir seluruh masyarakat dunia. Hal ini disebabkan karena seduhan kopi atau biji kopi memiliki aroma dan rasa yang khas. Kopi sebelum dipergunakan sebagai bahan minuman, maka terlebih dahulu dilakukan proses roasting (penyangraian). Penyangraian biji kopi akan mengubah secara kimiawi kandungan-kandungan dalam biji kopi, disertai susut bobotnya, bertambah besarnya ukuran biji kopi dan perubahan warna bijinya. Berdasarkan suhu penyangraian yang digunakan dibedakan atas 3 golongan yaitu, light roast (suhu yang digunakan 193-199°C), medium roast (suhu yang digunakan 204°C) dan dark roast (suhu yang digunakan 213-221°C). Minuman kopi yang umumnya dikonsumsi oleh masyarakat berasal dari biji kopi robusta dan biji kopi arabika. Biji kopi memiliki komposisi yang berbeda tergantung tipe kopi, tanah tempat tumbuh dan proses pengolahan kopi. Komposisi untuk biji kopi adalah mineral (3-5%), karbohidrat (50-55%), lemak (9-20%), protein (11-15%) dan kafein (1% untuk arabika dan 2% untuk robusta) (Ridwansyah, 2003). Dari beberapa kandungan biji kopi arabika dan robusta terdapat salah satu nutrisi yang tidak baik untuk kesehatan jika dikonsumsi secara berlebihan, yaitu kafein. Kafein merupakan salah satu jenis alkaloid yang tergolong dalam methylxanthine bersama-sama senyawa tefilin dan teobromin. Kafein jika dikonsumsi secara berlebihan dapat menimbulkan rasa gelisah yang berlebihan dan menyebabkan pengerasan dinding arteri (Kadapi, 2015). Bentuk murni kafein dijumpai sebagai kristal berbentuk tepung putih atau berbentuk seperti benang sutera yang panjang dan kusut. Bentuk kristal benang itu berkelompok akan 4

5

terlihat seperti bulu domba. Kristal kafein mengikat satu molekul air, dapat larut dalam air mendidih. Di dalam pelarut organic maka pengkristalan yang terjadi tanpa ikatan molekul air. Kafein mencair pada suhu 235-237°C dan akan menyublim pada suhu 1760 o C di dalam ruangan terbuka. Kafein mengeluarkan bau yang wangi, mempunyai rasa yang sangat pahit dan mengembang di dalam air. 2.1.1

Bubuk Kopi Kopi bubuk adalah biji kopi yang telah disangrai (roasted) kemudian

digiling, dengan atau tanpa penambahan bahan lain dalam kadar tertentu tanpa mengurangi rasa dan aromanya serta tidak membahayakan kesehatan. Bubuk kopi yang telah didapat dari proses penyangraian dan penggilingan harus memenuhi standar mutu agar dapat dikatakan layak konsumsi atau baik. Syarat mutu kopi bubuk yang berlaku menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) adalah seperti yang tercantum pada Tabel 1. Tabel 1. Syarat Mutu Kopi Bubuk (SNI. 01-3542, 1994) Karakteristik Persyaratan I II Kadar air (% b/b) Maks. 7 Maks. 7 Kadar abu (% b/b) Maks. 5 Maks. 5 Logam : Timbal (Pb) Maks. 2,0 Maks. 2,0 Tembaga (Cu) Maks. 30,0 Maks. 30,0 Timah (Sn) Maks. 40,0 Maks. 40,0 Arsen (As) Maks. 30,0 Maks. 30,0 Keadaan (rasa, bau, warna) Normal Normal Kafein (% b/b) 0,9-2,0 0,45-2,0 Sumber: Badan Standarisasi Nasional, 1994.

2.2

Rambutan Rambutan adalah tanaman tropis yang tergolong ke dalam suku lerak-

lerakan atau Sapindaceae, berasal dari daerah di Asia Tenggara. Kata "rambutan" berasal dari bentuk buahnya yang mempunyai kulit menyerupai rambut. Rambutan banyak terdapat di daerah tropis seperti Afrika, Kamboja, Karibia, Amerika Tengah, India, Indonesia, Malaysia, Filipina, Thailand dan Sri Lanka. Tanaman rambutan hidup pada daerah dataran rendah yang bersuhu rata-rata 25ºC sampai

6

dengan ketinggian 300-500 meter di atas permukaan laut dengan sinar matahari yang banyak dan curah hujan yang sedang (Harapan, 2015). Klasifikasi tanaman rambutan adalah sebagai berikut: Kingdom

: Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi

: Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi

: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas

: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)

Sub Kelas

: Rosidae

Ordo

: Sapindales

Famili

: Sapindaceae

Genus

: Nephelium

Spesies

: Nephelium Lappaceum L.

Gambar 1. Pohon, Batang, Daun dan Buah Rambutan Sumber: Risnadar, 2017

Tanaman rambutan terdiri dari batang, daun, bunga, dan buah. Pohon rambutan bisa tumbuh hingga 25 meter, namun bila dibudidayakan tinginya hanya sekitar 5-9 meter. Tajuknya cukup rimbun dengan diameter 5-10 meter. Batang rambutan terbentuk dari kayu keras berbentuk silinder, kulit batang berwarna coklat cenderung abu-abu dengan permukaan berkerut. Percabangannya cenderung horizontal dan kadang agak mengarah ke atas. Untuk daun rambutan memiliki bentuk lonjong atau memanjang dengan ujung tumpul meruncing. Daun rambutan berwarna hijau muda atau hijau tua sesusai dengan varietasnya (Risnadar, 2017). Pohon rambutan akan menghasilkan bunga setelah berusia 7 tahun jika ditanam dari biji sedangkan jika dikembangbiakkan dengan cara vegetatif pohon rambutan akan

7

berbunga pada usia 2 tahun. Pembungaan rambutan dipengaruhi oleh musim atau ketersediaan air. Bunga rambutan ukurannya kecil berwarna putih kekuningkuningan, tersusun dalam bentuk tandan (malai). Setiap tandan terdiri dari 50-2000 kuntum bunga. Buah rambutan terbungkus oleh kulit yang memiliki “rambut” di bagian luarnya (eksokarp). Warnanya hijau ketika masih muda, lalu berangsur kuning hingga merah ketika masak/ranum. Endokarp berwarna putih, menutupi “daging”. Bagian buah yang dimakan adalah “daging buah” yang sebenarnya merupakan salut biji atau aril dan melekat kuat pada kulit terluar biji (rambutan ace/ngelotok). Buah rambutan memiliki rasa manis dan masam tergantung pada jenis rambutan (Aji, 2015). 2.3

Biji Rambutan Buah rambutan merupakan buah musiman dan ketika musim rambutan tiba,

konsumsi buah rambutan meningkat sehingga mengakibatkan sampah kulit dan biji rambutan juga meningkat. Bagian dari pohon rambutan yang sering dimanfaatkan oleh masyarakat adalah bagian batang, daun dan buahnya, sedangkan bijinya dibuang begitu saja. Biji rambutan berbentuk elips yang dilapisi oleh kulit ari biji yang berserat kayu tipis dan ditutupi dengan daging buah berwarna putih.

Gambar 2. Biji Rambutan Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2018

Biji rambutan mengandung lemak dan polifenol. Lemak biji rambutan berwarna putih dan dapat dimakan (edible). Biji rambutan memiliki rasa pahit dan biji rambutan juga memiliki kandungan seperti pada Tabel 2.

8

Tabel 2. Kandungan Biji Rambutan

No 1 2 3 4 5

Kandungan Protein Karbohidrat Abu Asam Lemak Oleat Asam Lemak Arachidat

Persen (%) 12,40 48,00 2,26 40,45 36,36

Harahap et al., 2012

Biji rambutan banyak digunakan untuk pengobatan alternatif guna menormalkan kadar gula darah penderita kencing manis (diabetes melitus yang cenderung tinggi). Berdasarkan penelitian Rahayu (2013), seduhan biji rambutan memiliki efek mengurangi tingkat gula darah dan berat badan yang diuji coba pada tikus. Bii rambutan yang digunakan sebagai obat herbal diolah dengan cara disangrai yang kemudian dihaluskan dan diseduh (Wijayakusuma, 2004). Biji rambutan juga dimanfaatkan sebagai sumber pengganti cocoa butter, senyawa anti bakteri patogen pada ikan dan sebagai bahan pengganti kacang tanah dalam pembuatan selai serta minyak dari biji rambutan dapat dijadikan biodiesel dengan proses transesterifikasi. Biji rambutan ternyata dapat dimanfaatkan sebagai bubuk kopi dan telah diteliti oleh Muamar Kadapi (2015). Berdasarkan hasil penelitian tersebut, kopi biji rambutan yang memiliki rasa yang segar, aroma khas kopi, warna hitam dan yang disukai panelis adalah campuran 200 gram biji rambutan dan 100 gram beras hitam.

2.4

Fluidisasi Fluidisasi merupakan salah satu bentuk peristiwa di mana partikel berfase

padatan diubah menjadi fase yang memiliki perilaku layaknya fluida cair dengan cara diberi kontak dengan gas atau cairan. Fenomena fluidisasi ini berlangsung pada media yang dikenal dengan sebutan fluidized bed. Fluidized bed merupakan suatu media yang berbentuk bejana yang berisikan partikel berfase padat yang kemudian akan dialiri oleh fluida hingga terjadi proses fluidisasi. Peristiwa fluidisasi ini terjadi akibat adanya gaya drag yang bekerja pada partikel berfasa padat yang mana disebabkan karena aliran fluida yang bergerak dari bawah keatas yang lebih besar daripada gaya gravitasi dan gaya antar partikel.

9

Butiran padat akan mengalami total gaya akibat fluida apabila terjadi gerak relatif antara permukaan butiran dan fluida. Pada laju alir fluida yang cukup rendah, aliran fluida hanya menerobos unggun butiran padat melalui celah antar partikel tanpa menyebabkan perubahan susunan partikel (keadaan fixed bed). Ketika laju alir fluida ditingkatkan hingga kecepatan tertentu, unggun butiran padat yang semula diam akan terekspansi. Pada kondisi demikian, sifat unggun akan menyerupai fluida dengan viskositas tinggi, misalnya adanya kecenderungan untuk mengalir, mempunyai sifat hidrostatik dan sebagainya. Keadaan ini disebut sebagai fluidisasi minimum. Pada laju alir fluida tinggi, partikel padat dapat terbawa aliran fluida dan meninggalkan kolom.

2.4.1

Persamaan Dasar Fluidisasi Di dalam peristiwa fluidisasi yang menjadi parameter-parameter evaluasi

yaitu densitas partikel, diameter partikel, bentuk partikel dan porositas unggun. Penentuan densitas partikel untuk zat padat yang masih dan tidak menyerap air atau zat cair lain, bisa dilakukan dengan memakai piknometer. Diameter partikel biasanya diukur berdasarkan analisa ayakan (ukuran mesh). Persamaan kecepatan fluidisasi minimum didapatkan dengan membuat penurunan tekanan melintas hamparan itu dengan bobot hamparan per satuan luas penampang, dengan memperhitungkan gaya apung dari fluida yang dianjakkan: 𝑔 ∆𝑃 = 𝑔 (1 − 𝜀)(𝜌𝑝 − 𝜌)𝐿 ...(1) 𝑡

Untuk menghitung penurunan pada hamparan curah dapat menggunakan persamaan Ergun ∆𝑃 𝑔𝑐 𝐿

150𝜇𝑉 (1−𝜀)2 1,75𝜌𝑉0𝑚 2 (1−𝜀)

= ɸ𝑠2 𝐷𝑝02

𝜀3

ɸ𝑠𝐷𝑝

𝜀3

...(2)

Persamaan 2 diterapkan titik awal fluidisasi sehingga suatu persamaan kuadrat untuk kecepatan fluidisasi minimum Vom didapatkan

2.4.2

Neraca Massa Pengeringan Fluidisasi Satu persamaan dari percobaan pengeringan/adsorpsi iso-oktana dari arus

campuran uap tersebut dengan udara oleh bijih-bijih alumina. Percobaan oleh A. G. Bakhtiar dapat diterapkan pada pengeringan fluidisasi unggun dengan persaan sebagai berikut:

10

Gu( y - yo ) = WF d/dt Gu

...(3)

= laju udara kering masuk (kg/dt) = laju volum udara terukur (m3/dt) X volume jenis udara

2.4.3

W

= massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.

F

= banyaknya air terserap dalam padatan (kg)

y

= kandungan uap air dalam aliran udara masuk (keluar,yo)

t

= waktu operasi

Neraca Panas Pengeringan Fluidisasi Disini banyaknya kalor yang dilepas oleh kukus persatuan waktu tidak dapat

ditentukan /dihitung dengan tepat dikarenakan tekanan steam yang dipakai tidak konstan sehingga katup pneumatik mengalami perubahan pembukaan sepanjang waktu tergantung keadaan udara masuk. Begitu juga temperatur steam masuk tidak tidak dapat ditentukan dengan tepat. Kalor dilepas kukus = Kalor (kukus awal + kondensasi – kondensat sisa – kukus sisa). Q1 = m1hg + m2hfg – m2hf – m3hg

...(4)

Dengan : hg

= energi dalam kukus pada temperatur kukus sisa keluar

hf

= energi dalam kondensat pada temperatur kondensat keluar

hfg

= kalor laten kondensasi kukus pada temperatur kondensasi

m1

= laju massa kukus terpakai dalam kg/jam

m2

= laju massa kondensat saja dalam kg/jam

m3

= laju massa kukus tidak terpakai dalam kg/jam [m1-m2]

Asumsi: Kondisi awal steam tidak mengalami kondensasi. Kondisi akhir steam terkondensasi semua menjadi kondensat. Gas masuk keperalatan dengan U1 (laju udara masuk), dan RH tertentu, yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu. Setelah mengalami pemanasan pada penukar panas maka nilai – nilai parameter tersebut akan berubah sesuai dengan grafik

11

phsycometric chart dengan mengubah salah satu sumbu titik potong yaitu temperatur kering /temperatur diset. Sedangkan udara yang keluar peralatan juga kita dapatkan U2 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu. Panas yang dilepas udara unggun secara sederhana dan diasumsikan tidak ada yang hilang adalah sebagai berikut : Kalor dilepas,Q2 = kalor udara awal – kalor udara akhir + kalor untuk penguapan air (dari unggun) Q2 = ( U1 x H1 ) – ( U2 x H2 ) + ( U1 x λ1 )

...(5)

*U1, U2 = Laju alir udara kering masuk, keluar.

2.5

Analisis Teknis Analisis teknis merupakan analisis yang dilakukan untuk menghitung

kemampuan alat untuk berkerja. Analisis teknis dapat meliputi kapasitas, efisiensi (panas maupun teknis) dan konsumsi energi. 1. Kapasitas Alat Kapasitas alat digunakan untuk mengetahui kapasitas sebenarnya dari mesin. Kapasitas alat dapat dicari dengan menggunakan rumus: Kapasitas (kg/jam) =

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑎𝑠𝑢𝑘 (𝑘𝑔) 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑃𝑟𝑜𝑠𝑒𝑠 (𝑗𝑎𝑚)

...(6)

2. Efisiensi Teknis Efisiensi teknis digunakan untuk menentukan kemampuan alat dalam berkerja atau berproduksi. Efisiensi teknis adalah perbandingan antara massa setelah proses atau keluar dari alat (output) dengan massa sebelum proses atau massa masuk ke alat (input) (Sutarsi, 2010). Efisiensi Teknis (%) =

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 (𝑘𝑔) 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑝𝑢𝑡 (𝑘𝑔)

x 100 %

...(7)

3. Efisiensi Termal Efisiensi termal dihitung berdasarkan perbandingan antara panas yang digunakan oleh alat pemanas dengan panas yang disediakan oleh alat pemanas. Parameter ini dapat dinyatakan sebagai (Sitompul et al., n.d): Efisiensi Termal (%) =

𝑇𝑖𝑛 −𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑇𝑖𝑛 −𝑇𝑜

x 100 %

...(8)

12

4. Energi Listrik Energi listik dapat dinyatakan dengan rumus: Energi Listrik (J) = V x I x t

...(9)

Dimana V adalah tegangan listrik (volt), I adalah kuat arus listrik (Ampere (A)) dan t adalah waktu pengoperasian alat (detik,menit atau jam).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Pendekatan Desain Fungsional Pada pendekatan rancang bangun mesin sangrai tipe fluidisasi (fluidized

roaster) terdiri dari beberapa komponen dengan fungsinya masing-masing, yaitu: 1) Cerobong Udara Sebagai tempat udara keluar. 2) Tutup Tangki Sangrai Sebagai tempat masukknya biji rambutan ke dalam tangki sangrai (roasting chamber). 3) Roasting Chamber Roasting chamber adalah tempat terjadinya proses sangrai biji rambutan. 4) Kaca Sebagai tempat untuk melihat proses fluidisasi dan sangrai biji rambutan. 5) Filter Digunakan sebagai tempat untuk menahan biji rambutan agar tidak langsung berkontakkan dengan pipa udara. 6) Heating Element Alat yang digunakan untuk memanaskan udara, sebelum masuk ke roasting chamber. Tipe yang digunakan untuk heating element adalah infrared ceramic. Pemanas infra merah keramik dipilih karena suhu operasi dapat mencapai suhu 750 oC dan menghasilkan panas permukaan hingga 64 kW/m2. 7) Rotary Meter Alat yang berfungsi sebagai pembaca laju udara masuk. 8) Blower Digunakan sebagai sumber udara yang akan digunakan sebagai media pemanas dan mengalirkan udara ke roasting chamber.

13

14

3.2

Pendekatan Desain Struktural

3.2.1

Gambar Desain Mesin Sangrai Tipe Fluidisasi

Gambar 3. Skema Susunan Mesin Sangrai Tipe Fluidisasi 3D T3, Y3

T2, Y2

T1, Y1

udara

Gambar 4. Diagram Alir Mesin Sangrai Tipe Fluidisasi

1. Cerobong udara 2. Tutup tangki sangrai (roasting chamber) 3. Tangki sangrai (roasting chamber) 4,5 Tempat input bahan 6. Kaca 7. Filter 8,9 Katup penghubung 10. Heating element

15

11. Rotary meter 12. Blower 13. T1,T2,T3 sensor suhu dan Y1, Y2,Y3 sensor humidity

3.2.2

Spesifikasi Tangki Sangrai (Roasting Chmaber)

1) Bentuk Tangki

= Tabung Limas Segiempat

2) Tinggi Tangki

= 470 mm

3) Tebal Tangki

= 1 mm

4) Panjang Tutup Tangki

= 500 mm

5) Lebar Tutup Tangki

= 500 mm

6) Panjang dan Lebar filter

= 100 x 100 mm

7) Bahan

= stainless stell

8) Diameter Cerobong Udara

= 50 mm

16

Gambar 5. Gambar Teknik Tabung/Tangki Sangrai

17

Gambar 6. Gambar Teknik Tabung/Tangki Sangrai Tampak Kanan

18

Gambar 7. Gambar Teknik Tabung/Tangki Sangrai Bagian Atas

19

3.2.3

Spesifikasi Blower

Gambar 8. Blower - Merk

: Generic

- Ukuran

: 1,5”

- Daya listrik

: 150 watt

- Voltase

: 220 volt

- Kecepatan

: 3000 rpm

3.2.4 Spesifikasi Rotameter

Gambar 9. Rotameter Udara - Merk

:-

- Tinggi

: 15 cm

- Kapasitas

: 40 m3/jam

- Ukuran draft dalam

: 1,4”

- Ukuran draft luar

: 3,8”

20

3.2.5 Spesifikasi Heating Element

Gambar 10. Heating Element

- Merk

:-

- Jenis

: Infrared

- Daya listrik

: 150-350 watt

- Voltase

: 220 volt

- Material

: Keramik

- Temperatur maksimal : 750 oC 3.3

Pertimbangan dan Percobaan

3.3.1

Waktu dan Tempat Pelaksanaan Pelaksanaan persiapan bahan baku, pembuatan alat dan penelitian dilakukan pada bulan Februari 2018 sampai dengan bulan Juli 2018 di Laboratorium Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya dan di Balai Besar Laboratorium Kesehatan Palembang untuk analisa cemaran logam.

3.3.2

Bahan dan Alat yang Digunakan

3.3.2.1 Bahan yang Digunakan Biji Rambutan, Aquades, Kalsium Karbonat (CaCO3) dan Kloroform 3.3.2.2 Alat yang Digunakan Fluidized roaster, gelas kimia 250 ml, gelas kimia 100 ml, kaca arloji, gelas ukur 100 ml, cawan porselen, corong pisah, corong gelas, kertas saring, neraca analitik, penangas listrik, oven, furnace, alat penggiling, spatula dan batang pengaduk

21

3.3.3 Blok Diagram Pembuatan dan Pengujian Alat Sangrai Tipe Fluidisasi Dalam penelitian rancang bangun alat sangrai fluidisasi (fluidized roaster), variabel penelitian yang akan diambil terdiri dari variabel tetap dan tak tetap. Variabel tetap diantaranya adalah arus suplai listrik, kecepatan udara (volume udara) dan bahan baku (biji rambutan), sedangkan variabel tak tetapnya adalah waktu sangrai dan suhu sangrai (operasi).

Start Fluidized Roaster

-

Studi Literatur Jurnal Text Book

Rancang Alat Pembuatan Alat Siap Pengujian Alat

Pengecilan Ukuran Biji

Layak

No

Yes

Persiapan Alat untuk Pembuatan Kopi Biji Rambutan

Selesai Gambar 11. Blok Diagram Pembuatan dan Pengujian Alat

22

Biji Rambutan Analisa awal: - Kadar Air - Kadar Abu - Kadar Kafein

Dibersihkan

-

Dikeringkan menggunakan sinar matahari (± 5 hari)

-

Data - Analisis mutu bubuk kopi (kadar air, abu, kafein)

Disangrai dengan Fluidized Roaster

-

Data

-

-

Digiling Data

Data Waktu sangrai (5 s.d 25 menit) Suhu Sangrai (120 & 130 oC) Berat awal umpan Berat akhir umpan Suhu umpan masuk dan umpan keluar Suhu udara masuk dan udara keluar

Menganalisis data

Selesai Gambar 12. Blok Diagram Pembuatan Bubuk Kopi Biji Rambutan

3.4

Prosedur Percobaan

3.4.1

Pembuatan Alat Sangrai Fluidisasi (Fluidized Roaster) -

Mempersiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk membuat tangki alat sangrai fluidisasi.

-

Membuat tempat dudukan tangki alat sangrai dan blower dengan memotong besi siku

-

Memasang roda pada dudukan alat sangrai fluidisasi agar mudah dipindahkan.

23

3.4.2

Prosedur Pengujian Rancang Bangun Alat Sangrai Fluidisasi -

Menyiapkan biji kopi 100 gram kemudian mengatur suhu sangrai 200 o

C dan kecepatan udara, jika kopi masak berarti alat layak digunakan.

-

Menyiapkan biji rambutan sebanyak 200 gram, 500 gram dan 1 kg kemudian memasukkannya ke dalam tangki sangrai.

-

Mengatur kecepatan udara dengan membuka katup setengah atau penuh.

-

Melihat kondisi biji rambutan bisa difluidisasi artinya layak digunakan.

-

Mencatat berapa kecepatan udara yang digunakan untuk waktu 10 menit fluidisasi.

3.4.3

3.4.4

Prosedur Persiapan Bahan Baku -

Menyiapkan biji rambutan yang telah dipisahkan dari buahnya.

-

Mencuci biji rambutan hingga bersih.

-

Meniriskan biji rambutan.

-

Mengeringkan biji rambutan dengan sinar matahari (± 5 hari).

-

Menyangrai biji rambutan ±1 menit kemudian mengupas kulit arinya.

Prosedur Pembuatan Bubuk Kopi Biji Rambutan -

Menimbang biji rambutan sebanyak 100 gram.

-

Menyangrai biji rambutan menggunakan alat fluidized roaster dengan variasi waktu (5 sampai dengan 25 menit) dan suhu operasi atau suhu tangki sangrai (120 dan 130 oC)

-

Mencatat data-data yang diperlukan seperti suhu umpan, berat umpan dan bentuk fisik umpan.

-

Menghaluskan biji kopi hasil penyangraian menjadi dalam bentuk bubuk menggunakan mesin penggiling.

-

3.4.5

Mencatat data berupa massa hilang.

Prosedur Pengujian Mutu Bubuk Kopi Biji Rambutan

3.4.5.1 Uji Kadar Air - Menimbang 1-2 gr bubuk kopi biji rambutan pada sebuah botol timbang tertutup yang telah diketahui bobotnya.

24

- Mengeringkan pada oven dengan suhu 105oC selama 3 jam. - Mendinginkan hasil pengeringan kedalam desikator. - Menimbang hasil akhir sampai diperoleh bobot tetap.

3.4.5.2 Uji Kadar Abu - Menimbang 2 gr bubuk kopi kedalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya. - Mengarangkan diatas nyala pembakar, lalu mengabukan dalam tanur listrik pada suhu maksimum 550oC sampai pengabuan sempurna. - Mendinginkan hasil pengarangan kedalam desikator. - Menimbang hasil akhir sampai diperoleh bobot tetap.

3.4.5.3 Uji Kadar Kafein - Menimbang 7,5 gr bubuk kopi biji rambutan. - Memasukkan bubuk kedalam gelas kimia dan menambahkan aquades sebanyak 75 ml. - Menambahkan 5 gr CaCO3 kemudian mendidihkannya. - Menyaring larutan agar larutan terpisah dari endapannya. - Memanaskan filtrat sampai 1/3 volume dan mendinginkannya pada suhu ruang. - Memasukkan larutan ke dalam corong pemisah dan menambahkan 15 ml kloroform kemudian mengocoknya. - Memisahkan larutan bawah dan memasukkannya ke dalam gelas kimia. - Menambahkan 2 ml kloroform pada larutan atas yang ada di corong pisah dan mengocoknya. - Masukkan larutan atas ke dalam gelas kimia yang sama dan dilakukan evaporasi sampai kering - Menimbang crude kafein.

25

3.5

Pengamatan

3.5.1

Data Pengamatan Sebelum Disangrai Tabel 3. Data Pengamatan Kondisi Biji Rambutan Awal

No

Suhu (oC)

Kadar Air

Kadar Abu

Kadar Kaffein

1 3.5.2

Data Pengamatan Setelah Proses Sangrai Tabel 4. Data Pengamatan untuk Variasi Suhu Operasi 120 oC dan 130 oC

No

1 2 3 4 5 3.5.3

Waktu Operasi (menit)

Kecepatan Udara (m/s)

Berat (gram)

Suhu Umpan (oC) Out

Suhu Udara (oC) In Out

Humid In Out

5 10 15 20 25

Data Uji Kadar Air, Kadar Abu dan Kadar Kafein Tabel 5. Data Pengamatan Uji Kadar Air, Kadar Abu dan Kadar Kafein

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sampel A1 A2 A3 A4 A5 B1 B2 B3 B4 B5

Kadar Air (%)

Kadar Abu (%) Kadar Kafein (%)

Ket. kode sampel A = suhu sangrai 180oC; B = suhu sangrai 200oC. 1 = waktu sangrai 5 menit; 2 = waktu sangrai 10 menit; 3 = waktu sangrai 15 menit dst.

BAB IV BIAYA DAN JADWAL PELAKSANAAN

4.1

Rincian Biaya No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

No 1 2

No.

1

2 3 4

Tabel 12. Biaya Bahan dan Alat Habis Pakai Material Harga Satuan Jumlah (Rp) (Rp) Heater Infrared 2 buah 675.000 1.350.000 Thermo Control 1 buah 865.000 865.000 Thermo Cople 3 buah 113.333 340.000 Box Panel 1 buah 1.200.000 1.200.000 Kerangka dan Tangki 3.700.000 Mini LCD Humidity 3 76.667 230.000 buah Blower Keong 1 buah 785.000 785.000 Rotameter Udara 1 buah 830.000 830.000 L Paralon (1“) 1 buah 40.000 40.000 Ball Valve 1 buah 70.000 70.000 Shockdart Luar (1“) 1 35.000 35.000 buah Shockdart Dalam (1“) 1 35.000 35.000 buah Pipa (1“) 1 batang 60.000 60.000 Pipa (1/4“) 3 batang 30.000 90.000 Kabel, Saklar dll 670.000 Total 10.300.000

Tabel 13. Biaya Bahan Kimia untuk Analisis Kafein dan Cemaran Logam Cemaran Logam Biaya Satuan (Rp) Jumlah (Rp) Kalsium Karbonat (CaCO3) 77.000 (250 gram) 77.000 Kloroform 140.000 (teknik 500 ml) 140.000

Tabel 14. Biaya Lain-Lain Lain-lain Biaya Satuan (Rp) ATK a. Kertas 2 rim b. Tinta printer 3 buah Publikasi Laporan 6 rangkap Pencarian Literatur Sewa Laboratorium

35.000 25.000 50.000 50.000 250.000

Total

Jumlah (Rp)

70.000 75.000 300.000 50.000 250.000 745.000

26

27

Tabel 15. Biaya Transportasi Transportasi Biaya (Rp.) Pencarian bahan praktek 200.000 Perjalanan membeli alat 100.000 Total 300.000

Tabel 16. Rekapitulasi Biaya Spesifikasi

No 1 2 3 4 5

Biaya Alat dan Bahan Habis Pakai Biaya Transportasi Biaya Alat Penggiling Biaya Bahan Kimia Biaya lain-lain Total

4.2

Jumlah (Rp) 10.300.000 300.000 1.680.000 217.000 745.000 13.242.000

Jadwal Pelaksanaan Adapun jadwal kegiatan yang dilakukan untuk pembuatan alat sangrai tipe fluidisasi dan pembuatan bubuk kopi biji rambutan dapat dilihat pada Tabel 17. Tabel 17. Jadwal Kegiatan

Uraian Kegiatan Konsultasi Pembimbing Persiapan Bahan Baku Pembuatan Proposal Pengajuan Proposal Sidang Proposal Pembuatan Alat Pengambilan Data dan Penelitian Analisis Data Pembuatan Draft Artikel

Bulan Februari Maret April Mei Juni Juli 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

28

Penyusunan Laporan Tugas Akhir Pengumpulan Laporan Tugas Akhir Sidang Tugas Akhir

Daftar Pustaka

Aji, H. S. (2015). Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas Minyak Biji Rambutan Melalui Reaksi Esterifikasi Pada Variasi Lama Waktu Reaksi. Yogyakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta. Harapan. (2015). Manfaat dan Khasiat Tanaman Rambutan. Retrieved February 26, 2018, from http://tanaman--herbal.blogspot.co.id/2015/05/manfaat-dankhasiat-tanaman-rambutan.html Harahap, S. N., Ramli, N., Vafaei, N., & Said, M. (2012). Physicochemical and Nutritional Composition of Rambutan Anak Sekolah (Nephelium Lappaceum L.) Seed and Seed Oil. Pakistan Journal of Nutrition, 11, 1073– 1077. Hayati, R., Marliah, A., & Rosita, F. (2012). Sifat Kimia dan Evaluasi Sensori Bubuk Kopi Arabika. Floratek, 7, 66–75. Kadapi, M. (2015). Aktivitas Antioksidan Kopi Biji Rambutan Non Kafein dengan Variasi Perbandingan Komposisi Beras Hitam yang Berbeda. Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan. Nasional, B.S., 2004. Kopi Bubuk SNI 01-354., Jakarta: Badan Standarisasi Nasional. Napitupulu, S. H., Daulay, S. B., & Rindang, A. (2014). Rancang Bangun Alat Penggiling Biji Kopi Tipe Flat Burr Mill. Rekayasa Pangan dan Pertanian, 114-119. Ridwansyah. (2003). Pengolahan Kopi. Medan: Jurusan Teknologi Pertanian Universitas Sumatera Utara. Risnadar, C., & Rollick, A. (2017). Tanaman Rambutan. Retrieved February 26, 2018, from Jurnal Bumi: https://jurnalbumi.com/buah-rambutan/ Sitompul, J., Sumardiono, S., & Sariyanto, M. (n.d.). Studi Analisis Efisiensi Energi dan Tekno Ekonomi Pengeringan Butiran Multi Tahap. Mesin, 11-17. Sutarsi, Soekarno, S., & Widyotomo, S. (2010). Evaluasi Kinerja Penyangrai Biji Kopi Tipe Silinder Berputar. Jurnal Keteknikan Pertanian, 33-38. Wijayakusuma, H. (2004). Bebas Diabetes Mellitus ala Hembing. (Dede, Ed.) (1st ed.). Jakarta: Puspa Swara.

29