5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Kelapa Kelapa adalah salah satu jenis tumbuhan dari suku aren-arenan atau
Arecaceae. Tumbuhan ini di manfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagai tumbuhan serba guna. Kelapa (Cocos Nucifera L) secara alami tumbuh di pantai dan mencapai ketinggian 30 m (Palungkun, 1992). Buah kelapa adalah bagian paling bernilai ekonomi. Sabut, bagian mesokarp berupa serat-serat kasar, diperdagangkan sebagai bahan bakar, pengisi jok kursi, anyaman tali dan lain-lain. Tempurung atau batok bagian endocarp digunakan sebagai bahan bakar, wadah minuman, bahan baku kerajinan dan arang aktif. Endosperm buah kelapa yang berupa cairan serta endapannya yang melekat didinding dalam batok (daging buah kelapa) adalah sumber penyegar yang mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral racun dan memberikan efek penyegar (Palungkun,1992). Menurut Ketaren (1989) Buah kelapa berbentuk bulat yang terdiri dari 35% sabut (exocarp dan mesokarp), 12% tempurung (endocarp), 28% daging buah (endosperm), 25% air.
Endosperm Endocarp Water Mesocarp Exocarp
Gambar 2.1 komposisi buah kelapa
6
2.2
Santan Santan adalah emulsi minyak dalam air yang berwarna putih susu yang
diperoleh dengan cara pemerasan parutan daging kelapa dengan atau tanpa penambahan air. Santan kental merupakan hasil olahan santan kelapa yang telah diberi emulsifier, sehingga emulsinya lebih stabil. Namun, santan kental mudah rusak dan berbau tengik, karena itu perlu diupayakan produk santan kental siap pakai yang mempunyai daya tampung cukup. Untuk memperpanjang masa simpan santan kental diperlukan perlakuan pemanasan (Ramdhoni et al., 2009). Santan merupakan bentuk emulsi minyak dalam air dengan protein tinggi sebagai stabilisator emulsi. Air sebagai pendispersi dan minyak sebagai fase terdispersi. Di dalam sistem emulsi minyak air, protein membungkus butir-butir minyak dengan suatu lapisan tipis sehingga butir-butir tersebut tidak dapat bergabung menjadi satu fase kontinu. Butir-butir minyak dapat bergabung menjadi satu fase kontinu jika sistem emulsi dipecah dengan jalan merusak protein sebagai pembungkus butir-butir minyak. Pemarutan merupakan tahap pendahuluan dalam memperoleh santan. Pemarutan bertujuan untuk menghancurkan daging buah dan merusak jaringan yang mengandung santan sehingga santan mudah keluar dari jaringan tersebut. Pemerasan dengan menggunakan tangan untuk memberikan tekanan pada hasil parutan dan memaksa santan keluar dari jaringan. Mengekstraksi santan dapat dilakukan dengan tangan dan selanjutnya dilakukan penyaringan. Dalam industri makanan, peran santan sangat baik sebagai sumber gizi, penambah aroma, cita rasa, flavour dan perbaikan tekstur bahan pangan hasil olahan.
2.3
Proses Pembuatan Minyak Kelapa Minyak diambil dari daging buah kelapa dengan salah satu cara sebagai
berikut: 2.3.1 Cara basah Cara ini relatif sederhana. Daging buah diparut, kemudian ditambah air dan diperas sehingga mengeluarkan santan. Setelah itu dilakukan pemisahan minyak. Pemisahan minyak tersebut dapat dilakukan dengan pemanasan, atau sentrifugal.
7
Pada pemanasan, santan dipanaskan sehingga airnya menguap dan padatan akan mengumpal. Gumpalan padatan ini disebut blando. Minyak dipisahkan dari blando dengan cara penyaringan. blando masih mengandung minyak. Minyak ini dicampur dengan minyak sebelumnya. Cara basah ini dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan yang biasa terdapat di dapur keluarga. Pada sentrifugasi, santan diberi perlakuan sentrifugasi pada kecepatan 30003500 rpm. sehingga terjadi pemisahan fraksi kaya minyak (krim) dari fraksi miskin minyak (skim). Selanjutnya krim diasamkan, kemudian diberi perlakuan sentrifugasi sekali lagi untuk memisahkan minyak dari bagian bukan minyak. Pemisahan minyak dapat juga dilakukan dengan kombinasi pemanasan dan sentrifugasi. Santan diberi perlakuan sentrifugasi untuk memisahkan krim. Setelah itu krim dipanaskan untuk menggumpalkan padatan bukan minyak. Minyak dipisahkan dari bagian bukan minyak dengan cara sentrifugasi. Minyak yang diperoleh disaring untuk memperoleh minyak yang bersih dan jernih. a. Cara Basah Tradisional Cara basah tradisional ini sangat sederhana dapat dilakukan dengan menggunakan peralatan yang biasa terdapat pada dapur keluarga. Pada cara ini, mula-mula dilakukan ekstraksi santan dari kelapa parut. Kemudian santan dipanaskan untuk menguapkan air dan menggumpalkan bagian bukan minyak yang disebut blondo. Blondo ini dipisahkan dari minyak. Terakhir, blondo diperas untuk mengeluarkan sisa minyak. b. Cara Basah Fermentasi Cara basah fermentasi agak berbeda dari cara basah tradisional. Pada cara basah fermentasi, santan didiamkan untuk memisahkan skim dari krim. Selanjutnya krim difermentasi untuk memudahkan penggumpalan bagian bukan minyak (terutama protein) dari minyak pada waktu pemanasan. Mikroba yang berkembang selama fermentasi, terutama mikroba penghasil asam. Asam yang dihasilkan menyebabkan protein santan mengalami penggumpalan dan mudah dipisahkan pada saat pemanasan.
8
c. Cara Basah Lava Process Cara basah lava process agak mirip dengan cara basah fermentasi. Pada cara ini, santan diberi perlakuan sentrifugasi agar terjadi pemisahan skim dari krim. Selanjutnya krim diasamkan dengan menambahkan asam asetat, sitrat, atau HCI sampai pH4. Setelah itu santan dipanaskan dan diperlakukan seperti cara basah tradisional atau cara basah fermentasi. Skim santan diolah menjadi konsentrat protein berupa butiran atau tepung. d. Cara Basah "Kraussmaffei Process" Pada cara basah ini, santan diberi perlakuan sentrifugasi, sehingga terjadi pemisahan skim dari krim. Selanjutnya krim dipanaskan untuk menggumpalkan padatannya. Setelah itu diberi perlakuan sentrifugasi sehingga minyak dapat dipisahkan dari gumpalan padatan. Padatan hasil sentrifugasi dipisahkan dari minyak dan dipres untuk mengeluarkan sisa minyaknya. Selanjutnya, minyak disaring untuk menghilangkan kotoran dan padatan. Skim santan diolah menjadi tepung kelapa dan madu kelapa. Setelah fermentasi, krim diolah seperti pengolahan cara basah tradisional. 2.3.2 Cara pres Cara pres dilakukan terhadap daging buah kelapa kering (kopra). Proses ini memerlukan investasi yang cukup besar untuk pembelian alat dan mesin. Uraian ringkas cara pres ini adalah sebagai berikut: a. Kopra dicacah, kemudian dihaluskan menjadi serbuk kasar. b. Serbuk kopra dipanaskan, kemudian dipres sehingga mengeluarkan minyak. Ampas yang dihasilkan masih mengandung minyak. Ampas digiling sampai halus, kemudian dipanaskan dan dipres untuk mengeluarkan minyaknya. c. Minyak yang terkumpul diendapkan dan disaring. d. Minyak hasil penyaringan diberi perlakuan berikut: - Penambahan senyawa alkali (KOH atau NaOH) untuk netralisasi (menghilangkan asam lemak bebas). -
Penambahan bahan penyerap (absorben) warna, biasanya menggunakan arang aktif agar dihasilkan minyak yang jernih dan bening.
9
-
Pengaliran uap air panas ke dalam minyak untuk menguapkan dan menghilangkan senyawa-senyawa yang menyebabkan bau yang tidak dikehendaki.
e. Minyak yang telah bersih, jernih, dan tidak berbau dikemas di dalam kotak kaleng, botol plastik atau botol kaca. 2.3.3 Cara ekstraksi pelarut Cara ini menggunakan cairan pelarut (selanjutnya disebut pelarut saja) yang dapat melarutkan minyak. Pelarut yang digunakan bertitik didih rendah, mudah menguap, tidak berinteraksi secara kimia dengan minyak dan residunya tidak beracun. Walaupun cara ini cukup sederhana, tapi jarang digunakan karena biayanya relatif mahal. Uraian ringkas cara ekstraksi pelarut ini adalah sebagai berikut: a. Kopra dicacah, kemudian dihaluskan menjadi serbuk. b. Serbuk kopra ditempatkan pada ruang ekstraksi, sedangkan pelarut pada ruang penguapan. Kemudian pelarut dipanaskan sampai menguap. Uap pelarut akan naik ke ruang kondensasi. Kondensat (uap pelarut yang mencair) akan mengalir ke ruang ekstraksi dan melarutkan lemak serbuk kopra. Jika ruang ekstraksi telah penuh dengan pelarut, pelarut yang mengandung minyak akan mengalir (jatuh) dengan sendirinya menuju ruang penguapan semula. c. Di ruang penguapan, pelarut yang mengandung minyak akan menguap, sedangkan minyak tetap berada di ruang penguapan. Proses ini berlangsung terus menerus sampai 3 jam. d. Pelarut yang mengandung minyak diuapkan. Uap yang terkondensasi pada kondensat tidak dikembalikan lagi ke ruang penguapan, tapi dialirkan ke tempat penampungan pelarut. Pelarut ini dapat digunakan lagi untuk ekstraksi. penguapan ini dilakukan sampai diperkirakan tidak ada lagi residu pelarut pada minyak. e. Selanjutnya, minyak dapat diberi perlakuan netralisasi, pemutihan dan penghilangan bau.
10
2.4
Alat Pemeras Santan Menurut Winarno (2014) jumlah santan/minyak yang diperoleh dari
pengepresan
dipengaruhi oleh besarnya tekanan pengepresan, waktu atau lama
pengepresan, suhu pengepresan, dan cara pengepresan. Makin tinggi tekanan makin banyak santan/minyak yang diperoleh. Tekanan akhir pada ulir daya dapat bervariasi antara 4 – 35 MPa, tergantung tipe alat pres dan bahan yang dipres (Sorin-Stefan et al., 2013; Beerens, 2007). Hasil ektraksi santan dengan berbagai cara pemerasan yaitu dengan tangan 52.9%, dengan blender 61%, dan dengan hidrolik 70.3%. 2.5
Ulir Daya Ulir daya (power screw) adalah peralatan yang berfungsi untuk mengubah
gerak putar menjadi gerak lurus dan biasanya mentransmisikan daya. Ulir daya digunakan antara lain untuk mengangkat atau menurunkan beban seperti pada dongkrak mobil, mengubah gerak putar menjadi lurus misalnya pada ragum dan memberikan gaya tekan/tarik yang besar seperti pada mesin pres. Alat pres tipe ulir daya adalah alat yang sangat populer digunakan untuk mengesktraksi minyak, karena proses sangat sederhana, kontinu, mudah disesuaian, dan aman (Beerens, 2007). Beberapa konfigurasi dasar ulir daya telah diaplikasikan pada alat pres konvensional, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut.
a) Ulir daya poros lurus
b) Ulir daya poros tirus
c) Ulir daya dengan pitch bervariasi
d) Ulir daya poros tirus pitch bervariasi
Gambar 2.2 Ilustrasi konfigurasi ulir daya Sumber: Sari, 2006
11
2.5.1 Profil dan Geometri Ulir Daya Disamping konfigurasi dasar, ulir juga memiliki sangat banyak variasi bentuk profil. Umumnya ulir daya menggunakan profil tipe square (segi-empat), tipe Acme, dan tipe buttress seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3 berikut. p
p
½p
14,5
o
7
p
o
0,163p
½p
45
½p
d (a) Square
dp
dr
(b) Acme
(c) Buttress
Gambar 2.3 Profil ulir daya
Ulir daya dengan konfigurasi poros lurus merupakan mekanisme yang paling umum dipakai untuk alat pres, karena proses pembuatannya mudah. Jarak pitch dan diameter dasar ulir konstan sepanjang poros ulir, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.4 berikut.
d1
Gambar 2.4 Geometri ulir daya poros lurus
dp
do
o
12
Menurut Sorin-Stefan et al. (2013), laju aliran volume dihitung berdasarkan persamaan: Qv = Vte . (1 - ).n.k.60 [m3/j] …………………………………
(1)
Dimana: Vte - volume teoritis bahan yang dipindahkan oleh ulir dalam sekali rotasi [m3]; n – kecepatan putar ulir [rpm]; k – koefisien aliran balik bahan melalui puncak ulir (k = 0,2 – 0,35);
- rasio tekanan, dihitung dengan rumus
= (Vi – Vf)/Vi,
dengan Vi = volume awal [m3] dan Vf = volume akhir setelah penekanan [m3]. Volume teoritis bahan yang dipindahkan oleh poros ulir dihitung berdasrkan persamaan:
Vte = (d22 – d12) (p – δ) [m3] …………………………………
(2)
Dimana: p – jarak pitch [m]; δ – lebar pitch [m]; do – diameter luar ulir [m]; d1 – diameter poros [m]. Dengan mensubstitusi persamaan (2) ke dalam persamaan (1) diperoleh: Qv = (d22 – d12) (p – δ) (1 - ).n.k.60 [m3/j] ………………….
(3)
2.5.2 Analisis Gaya pada Ulir Daya Alat pemeras santan dirancang menggunakan ulir daya poros lurus dengan profil tipe square (segi-empat). Ilustrasi gaya-gaya yang bekerja pada ulir daya saat mendorong beban ditunjukkan dalam Gambar 2.5 berikut. p
f N
W
πdp
λ
F
Gambar 2.5 Gaya-gaya yang bekerja pada ulir daya saat mendorong beban
13
Sudut kemiringan ulir (λ) disebut juga lead angle dihitung dengan persamaan:
tan
p d p
……………………………………………………………. 4) p = pitch (jarak ulir) dp = diameter pitch
Kesetimbangan gaya dalam arah vertikal: F – f cos λ – N sin λ = 0 dimana: f = μ N F – μ N cos λ – N sin λ = 0 F = N (μ cos λ + sin λ) …………………………………………………... 5) Kesetimbangan gaya dalam arah horizontal: W + f sin λ – N cos λ = 0 W + μ N sin λ – N cos λ= 0
N
…………………………………………..... 6)
W cos sin
Substitusikan persamaan 5) dan 6)
F W
cos sin cos sin
W
d p p d p p
…….…………....………..
7)
karena koefisien gesek: μ = tan θ, maka persamaan 7) menjadi F W
tan cos sin cos tan sin
F W
sin cos cos sin cos cos sin sin
F W
sin( ) cos( )
F W tan( )
……………………………………………………. 8)
F = Gaya ulir, W = Beban pengepresan θ = arc tan = sudut gesek
14
Torsi yang diperlukan untuk mendorong beban:
T F
dp 2
W
d p ( cos sin ) 2 (cos sin )
………………………………….
9)
atau dalam parameter pitch, T W
d p ( d p p )
………………………………………
10)
…………………………………… .
11)
2 (d p p )
Daya motor yang diperlukan: P T .
P
2 T .n 60
P = daya motor T = torsi n = putaran ulir daya
