V.
ASPEK PRODUKSI
A. Bahan Baku Produksi a. Bahan Baku Utama Bahan baku utama produksi tapioka adalah umbi singkong (Manihot
esculanta
Crantz).
Singkong
yang
banyak
digunakan
di PT. UJA 1 saat ini adalah dari varietas Katsetsar dan Thailand. Ciri-ciri varietas singkong yang digunakan di PT. UJA I dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Karakter varietas singkong yang diterima PT. UJA 1 Parameter Warna kulit luar Tekstur kulit luar Warna kulit dalam Warna daging Kadar pati (%) (PT UJA 1, 2009)
Varietas Katsetsart Coklat muda Tipis dan mudah terkelupas Coklat Putih 24-28
Thailand Coklat muda Tipis dan mudah terkelupas Coklat Putih kekuningan 21-24
Singkong yang digunakan sebagai bahan baku di PT. UJA 1 diperoleh dari petani sekitar perusahaan, petani plasma, dan perkebunaan milik perusahaan sendiri. Petani plasma merupakan bagian dari sistem Pertanian Inti Rakyat (PIR), dengan perusahaan sebagai Inti dan masyarakat sebagai Plasma atau unit pendukung. Didalam sistem PIR, perusahaan menyediakan tanah, bibit, penyuluhan, dan pengawasan, sebaliknya petani plasma berkewajiban menjual hasil panennya ke perusahaan. b. Bahan Pembantu 1. Air Bersih Air yang digunakan dalam proses pembuatan tapioka diperoleh dari sumur bor. Sumur bor yang digunakan di PT. UJA I terdapat pada tiga lokasi di sekitar areal pabrik. Masing-masing sumur bor memiliki pompa dengan kapasitas 60, 69, dan 73 m3
per jam. Air sumur
kemudian diproses melalui serangkaian penyaringan pada rumah bak air.
36
2. Belerang Belerang merupakan bahan pembantu yang berfungsi membantu proses ekstraksi pati dari komponen-komponen lain seperti serat dan kotoran. Selain itu belerang juga dapat berfungsi sebagai anti mikroba dan juga anti pencoklatan (browning). Menurut Winarno (1984), sulfit digunakan dalam bentuk gas SO2, garam Na atau K-sulfit, bisulfit, dan metabisulfit. Bentuk efektifnya sebagai pengawet adalah asam sulfit yang terdisosiasi dan terutama terbentuk pada pH di bawah 3. Molekul sulfit lebih mudah menembus dinding sel mikroba, bereaksi dengan asetaldehida membentuk senyawa yang tidak dapat difermentasi oleh enzim mikroba, mereduksi ikatan disulfida enzim, dan bereaksi dengan keton
membentuk
hidroksisulfonat
yang
dapat
menghambat
mekanisme pernapasan. Selain sebagai pengawet, sulfit juga dapat berinteraksi dengan gugus karbonil. Hasil reaksi ini akan mengikat melanoidin sehingga mencegah timbulnya warna coklat. Belerang yang digunakan di PT. UJA I adalah padatan belerang yang berbentuk mangkuk dengan berat rata-rata 700 gram. Kristal belerang tidak langsung digunakan dalam proses produksi, akan tetapi di bakar terlebih dahulu di tungku pembakaran. Gas SO2 yang diperoleh kemudian dilarutkan dengan air di menara air belerang. Gas SO2 yang terlarut dalam air kemudian akan membentuk larutan asam sulfit (H2SO3) melalui reaksi: SO2 + H2O
H2SO3.
Air yang telah mengandung asam sulfit ini kemudian dialirkan menuju proses yang ekstraksi pati dengan menggunakan sistem pipa.
B. Proses Produksi a. Penerimaan Bahan Baku/Singkong (Receiving) Bahan baku dibawa ke perusahaan dengan menggunakan truk atau mobil. Sebelum singkong diturunkan, truk yang berisi bahan baku ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui berat kotor singkong dan juga
37
dilakukan sampling sebanyak lima kilogram singkong untuk dilakukan uji kadar pati. Setelah singkong diturunkan, truk kosong ditimbang kembali sehingga dapat diketahui berat bersih dari singkong yang diterima. Lantai penerimaan di PT. UJA 1 merupakan lahan terbuka dengan luas kurang lebih 900 m2. Pengaturan bahan baku dilakukan dengan menggunakan kendaraan shovel. b. Pembersihan dan Pengupasan Kulit (Peeling) Singkong yang ada di lahan penerimaan kemudian dibawa ke hopper root peeler dengan menggunakan shovel. Shovel memiliki kapasitas angkut 1,25 ton sedangkan hopper root peeler sendiri memiliki kapasitas tampung 2 ton, sehingga untuk memenuhi target produksi 1000 ton singkong dalam satu jam dilakukan pengisian hopper root peeler sebanyak 33-34 kali. PT. UJA 1 memiliki dua unit root peeler, dengan kapasitas masing-masing 20 ton per unit per jam. Root peeler merupakan alat yang berbentuk silinder horizontal terbuka dengan ulir dan celah-celah pada pinggirnya. Selama proses pengupasan dan pembersihan, root peeler berputar, sehingga terjadi gesekan antara dinding root peeler dengan singkong dan gesekan antar singkong itu sendiri. Adanya gesekan ini mengakibatkan terlepasnya tanah yang ada pada kulit singkong dan terkikisnya kulit singkong. Singkong yang telah terkupas kemudian dialirkan ke washer dengan menggunakan belt conveyor, sedangkan tanah dan kulit singkong dialirkan ke penampungan limbah padat dengan belt conveyor untuk limbah. Gambar root peeler dapat dilihat pada Gambar 10. Dinding root peeler
Pengatur aliran singkong
Roda penggerak silinder Motor penggerak Gambar 10. Root Peeler (Korat, 2009)
38
c. Pencucian (Washing) Pencucian dilakukan dengan menggunakan washer, yaitu berupa bak pencuci yang dilengkapi dengan susunan propeller. Terdapat dua jenis propeller yang terdapat pada washer, yaitu jenis wire untuk mengaduk singkong dan jenis plate untuk mengeluarkan singkong dari bak pencucian. Pada saat pencucian, propeller berputar sehingga terjadi gaya gesek/gaya aduk dan gaya dorong yang membuat singkong tercuci serta secara kontinyu digerakkan menuju screw pembawa singkong ke tahap berikutnya. PT. UJA 1 memiliki dua unit washer, dan masing-masing unit terbagi menjadi dua jalur bak pencucian. Bak pencucian pertama disebut bak pencucian basah karena pada bak ini singkong direndam dengan air pencuci. Tujuan dari pencucian basah adalah untuk mengoptimalkan penghilangan tanah dan kotoran dari singkong. Bak kedua disebut bak pencucian kering karena singkong tidak direndam, karena celah pembuangan air pada dasar bak lebih lebar dari bak pertama. Tujuan dari pencucian kering untuk melkukan pembilasan, menghilangkan sisa kotoran yang masih tertahan setelah pencucian kering. Air yang digunakan untuk pencucian berasal dari air bersih dan air buangan light phase separator I. Pipa air bersih terpasang sepanjang bak pencucian dan screw conveyor, sedangkan pipa air buangan separator hanya terpasang pada bak pencucian. Gambar washer dapat dilihat pada Gambar 11. Bak pencucian “basah” Bak pencucian “kering” Pipa air Propeler Gambar 11. Washer (Korat, 2009)
39
d. Pemotongan dan Pencacahan (Chopping) Tahap pemotongan dan pencacahan bertujuan untuk memperkecil ukuran umbi singkong sebelum dilakukan proses pemarutan. Alat yang digunakan adalah chopper, yaitu suatu alat yang terdiri dari susunan pisaupisau tumpul. Terdapat dua susunan pisau pada chopper, yaitu pisau dinamis yang berputar selama proses pemotongan, dan pisau statis yang diam selama proses pemotongan. Bahan yang masuk ke dalam chopper akan terpotong karena perputaran pisau dinamis dan tahanan dari pisau statis. Hasil proses pemotongan dan pencacahan adalah chip dengan dimensi sekitar 40 mm3. Chip ini kemudian dibawa dengan menggunakan screw conveyor ke proses selanjutnya yaitu pemarutan. Pisau statis disusun secara horizontal dengan jumlah pisau 21 buah, sedangkan pisau dinamis memiliki jumlah pisau 22 buah. Tebal pisau adalah 15 mm, dan lebar celah antar pisau adalah 19 mm. kapasitas motor dari chopper yang ada di PT. UJA 1 adalah 400 rpm, dengan kapasitas produksi 40 ton per jam. Gambar chopper dapat dilihat pada Gambar 12.
Puli pemutar pisau
Pengunci
Gambar 12. Chopper (Korat, 2009) e. Pemarutan (Rasping) Pemarutan dilakukan dengan menggunakan alat rasper, yaitu berupa silinder berputar dengan pisau-pisau gergaji berjumlah 84 per unit rasper. Setiap pisau memiliki dua sisi pisau dengan panjang pisau 50 cm dan jumlah mata pisau sebanyak 334 (17 mata pisau per inci). Motor rasper berputar dengan kecepatan 1545 rpm. Rasper yang ada di PT. UJA 1 memiliki kapasitas parut optimal 18 ton/jam. Selama proses pemarutan, pisau rasper akan mengalami penumpulan sehingga harus dilakukan penggantian pisau rasper setiap 8-10 jam.
40
Selama proses pemarutan, singkong mengalami proses gesekan dengan mata pisau rasper sehingga menjadi pulp. Pulp ini kemudian ditampung didalam bak penampungan pulp dengan kapasitas 10 m3. Pada bagian bawah bak penampungan terdapat pompa yang akan mengalirkan pulp menuju tahap berikutnya yaitu ekstraksi. Untuk mudahkan pemompaan, pulp ini ditambah dengan air dari middle phase separator I, buangan separator II, dan cairan hasil penyaringan ekstraktor pulp III. Gambar rasper dapat dilihat pada Gambar 13. Silinder rasper
Motor penggerak
Pengapit pisau rasper
Gambar 13. Rasper (Korat, 2009) f. Ekstraksi (Extraction) Ekstraksi adalah tahap pemisahan komponen pati dengan komponen non pati seperti serat. Prinsip kerja dari proses ekstraksi adalah memisahkan suspensi pati dengan ampas singkong dengan bantuan filter (saringan) dan gaya sentrifugal. Dengan adanya gaya sentrifugal, suspensi pati akan terdorong melewati filter, sedangkan ampas akan tertahan pada filter. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan alat ekstraktor. Alat ini dilengkapi dengan pipa input air bersih, pipa input air belerang, pipa input suspensi pati, hopper ampas dan tangki ekstaktor. Bagian dalam alat ini terdiri dari bagian kerucut yang dindingnya terbuat dari saringan dengan ukuran lubang lebih kecil dari ampas. Bagian kerucut ini akan berputar pada porosnya menghasilkan gaya sentrifugal yang akan mendorong suspensi melewati saringan sehingga suspensi pati lewat dan ampas tertahan dan terdorong ke atas menuju hopper ampas. Gambar ekstraktor dapat dilihat pada Gambar 14. 41
Ekstraksi terbagi menjadi dua bagian, yaitu ekstraksi pulp dan ekstraksi milk. Ekstraksi pulp dilakukan dengan menggunakan ekstraktor vertikal dengan putaran 1100 rpm dan menggunakan saringan stainless steel ukuran 60 mesh. Ekstraksi pulp terbagi menjadi tiga tahap dengan ukuran saringan yang sama. Hal ini bertujuan untuk memaksimalkan proses ekstraksi. Jumlah unit ekstraktor vertikal yang digunakan adalah lima unit untuk setiap tahapnya. Ekstraksi milk terbagi menjadi dua tahap dangan ukuran saringan adalah 160 mesh untuk tahap I dan 305 mesh untuk tahap II. Saringan yang digunakan pada ekstraksi milk adalah berbahan nilon (poliester) dan perputarannya adalah 700 rpm. Suspensi pati hasil ekstraksi kemudian ditampung dalam tangki untuk kemudian dialirkan menuju separator untuk proses pemurnian pati.
(a)
(b)
Wash water Feed
To foregoing stage Washed goods
(c) Gambar 14. (a) ekstraktor vertikal, (b) ekstraktor horizontal (Kotat, 2009), (c) skema proses ektraksi (Corbishley dan Miller, 1984)
42
g. Pemurnian Suspensi Pati (Separation) Tahap separasi bertujuan memisahkan suspensi pati dengan kotoran yang masih mungkin terbawa setelah proses ekstraksi serta komponen non-pati seperti protein dan lemak. Alat yang digunakan adalah separator. Prinsip kerja alat ini adalah memisahkan suspensi pati dengan komponen non-pati berdasarkan berat jenisnya dengan bantuan gaya sentrifugal. Suspensi pati yang lebih berat akan terpisah karena lebih berat sehingga turun melewati nozzle, sedangkan komponen lain seperti protein dan lemak yang lebih ringan akan terbawa keatas dan keluar sebagai waste. Separator yang digunakan di PT. UJA 1 ada dua macam, yaitu SDA-130 dan DA-100. Perbedaanya terletak pada output yang dihasilkan. SDA-130 dapat memisahkan suspensi pati menjadi tiga fase, yaitu light phase, middle phase, dan suspensi pati murni, sedangkan DA-100 hanya mampu memisahkan menjadi suspensi pati dan non-pati. Light phase adalah buangan separator yang berat jenisnya paling kecil, terdiri dari air, asam-asam terlarut, serta sedikit protein dan mineral. Sedangkan middle phase adalah buangan separator yang lebih besar berat jenisnya dari light phase , mengandung lemak, protein, mineral dan sedikit air. Proses separasi terbagi menjadi tiga tahap. Tahap I menggunakan jenis separator SDA-130 dengan kecepatan putaran antara 2500-4000 rpm sesuai kebutuhan. Diameter nozzle yang digunakan adalah 2,1 mm dengan jumlah nozzle 18. Kekentalan yang dihasilkan berkisar 14 oBe. Tahap II menggunakan separator DA-100 dengan kecepatan putar 3800 rpm dan jumlah nozzle 12 buah. Diameter nozzle yang digunakan adalah 2,5 mm dan kekentalan yang dihasilkan berkisar 17
o
Be. Tahap III juga
menggunakan separator DA-100 dan kecepatan 3800 rpm, hanya saja diameter nozzle yang digunakan adalah 2,3 mm. kekentalan yang dihasilkan berkisar 20-21 oBe. Tingkat kemurnian pati yang dihasilkan tahap ini berkisar 70%-80%. Suspensi pati murni kemudian ditampung dalam tangki sebelum dialirkan ke Dewatering Centrifuge (DC) untuk proses penurunan kadar air. Gambar separator dapat dilihat pada Gambar 15.
43
Feed of starch Outlet for effluent
Nozzle
Separator bowl
Hollow spindle Outlet for concentrated starch milk
Inlet for washwater Pump for washwater
Gambar 15. Continous centrifugal starch separator (Corbishley dan Miller, 1984) h. Penurunan Kadar Air Proses penurunan kadar air dilakukan dengan menggunakan alat Dewatering Centrifuge (DC). Prinsip kerjanya adalah memisahkan air bebas pada bahan berdasarkan ukuran partikel dengan bantuan gaya centrifugal dan kain saring (filter) sehingga menghasilkan pati basah (pati basah). Kadar air pati basah yang dihasilkan biasanya berkisar 34-36%. Alat DC yang digunakan di PT. UJA 1 ada dua jenis, yang dibedakan berdasarkan sistem otomatisasinya. Alat DC manual menggunakan alat pengeruk yang dioperasikan secara manual. Kecepatan putaran DC 750 rpm dan daya tampung bekisar 325 kg. Sedangkan DC semi otomatis memiliki pompa hidrolik otomatis, sehingga ketika pengerukan ingin dilakukan, operator tinggal memencet tombol untuk mengeruk. Kecepatan putar DC semi-otomatis adalah 1100 rpm dengan daya tampung sebesar 225 kg. masing-masing jenis DC yang ada adalah empat unit, hanya saja yang beroperasi hanya tiga unit untuk masing-masing jenis DC. Bagian dalam alat ini terdiri dari anyaman kawat berukuran 4-6 mesh yang dilapisi dengan kain poliester yang memungkinkan hanya komponen pati yang tertahan. Air dari suspensi pati akan terdorong melewati kain poliester akibat adanya gaya sentrifugal. Endapan pati basah yang 44
tertinggal pada kain poliester kemudian dikeruk dengan pisau secara periodik. Hasil pengerukan DC kemudian ditampung dalam screw feeder menuju hopper yang dilengkapi propeller sebelum ditarik masuk ke dalam proses pengeringan melalui feeder oven. Gambar Dewatering Centrifuge dapat dilihat pada Gambar 16. Pengeruk hidrolik Pemasukan suspensi pati
Gambar 16. Dewatering Centrifuge Unit (Korat, 2009) i. Pengeringan (Drying) Proses pengeringan yang dilakukan di PT. UJA 1 dilakukan dengan menggunakan flash dryer. Flash dryer sendiri merupakan cerobong yang dilengkapi blower pada salah satu ujungnya sebagai penyedot udara, heat exchanger (steam maupun oli) untuk pemanas udara, input pemasukan pati basah, dan cyclone untuk memisahkan udara dengan tapioka. Media pengering yang digunakan pengeringan flash adalah udara yang dipanaskan. Suhu pengeringan berkisar 190oC-210oC. Pemasukan pati basah dilakukan pada feeder oven. Sebelum masuk ke dalam flash dryer, pati basah dilewatkan terlebih dahulu pada slinger, yaitu berupa pisau berputar yang fungsinya memecah gumpalan pati basah menjadi lebih kecil. Pengecilan ukuran gumpalan pati basah ini bertujuan mampercepat proses pengeringan dan menghindari pembentukan kerak yang terlalu banyak. Proses pada flash dryer dimulai dengan masuknya udara ke dalam cerobong. Udara kemudian melewati steam tube heat exchanger. Suhu udara yang awalnya berkisar 33oC akan menjadi 150-160oC. udara ini kemudian dipanaskan lagi pada oil tube heat exchanger hingga suhu mencapai 190-210oC. Udara yang telah panas ini kemudian akan bertemu 45
dengan pati basah yang dimasukkan ke dalam flash dryer melalui feeder oven hingga proses pengeringan terjadi. Pada saat pengeringan, panas sensibel dari udara pengering akan ditangkap oleh air pada bahan pangan dan digunakan sebagai panas laten penguapan. Skema pengeringan pada flash dryer di PT. UJA 1 dapat dilihat pada Lampiran 5. Proses pengeringan akan menurunkan kadar air tapioka dari sekitar dari 34% menjadi kurang dari 12,5% (standar UJA). Tapioka yang telah kering kemudian dipisahkan dari udara pengering dengan adanya cyclone. Udara yang berat jenisnya kecil akan diteruskan menuju blower, sedangkan tapioka yang berat jenisnya lebih rendah akan terperangkap pada cyclone dan akan turun dan terpisah dari udara. Suhu udara basah setelah terpisah dari tapioka bervariasi tergantung setting kecepatan pemasukan pati basah, tetapi nilainya berkisar 60oC. sedangkan suhu tapioka kering juga bervariasi tetapi nilainya berkisar 45oC. Tapioka yang terkumpul pada dasar cyclone kemudian dibawa dengan screw conveyor menuju rotary valve untuk kemudian dialirkan menuju ayakan dengan bantuan blower yang berbeda dengan blower flash dryer. Gambar cyclone dapat dilihat pada Gambar 17. Ke blower exhoust
Cyclone
Screw conveyor Udara pendingin
Ke packing
Gambar 17. (a) Cyclone, (b) skema cyclone (PT. UJA 1) Pemanasan udara yang dilakukan pada flash dryer ada dua tahap, yaitu pemanasan udara dengan steam dan pemanasan udara dengan oli panas. Pemanasan udara dilakukan dengan dua tahap karena panas yang dihasilkan dari pemanas steam (150-160oC) belum mencapai suhu proses yang diinginkan yaitu 200oC-210oC. Jenis penukar panas yang digunakan adalah penukar panas jenis tabung (tube heat exchanger). Perbedaannya 46
hanya pada sumber panasnya. Pada pemanas steam, panas diperoleh dari steam yang diperoleh dari pembangkit listrik Cogen Plant Departement PT. GGP yang letaknya bersebelahan dengan PT. UJA 1. Sedangkan sumber panas pemanas oli adalah oli yang dipanaskan dengan menggunakan bahan bakar residu, yaitu fraksi minyak bumi yang lebih rendah dari minyak tanah. j. Pengayakan (Shieving) Tapioka yang telah kering kemudian diayak pada mesin pengayak (shieveter) dengan ukuran ayakan 80 mesh. Mesin pengayak sendiri merupakan alat yang menggunakan sistem vibrasi dan gerakan vertikal untuk memisahkan tapioka halus dengan kerak. Kerak adalah pati kering yang tidak lolos ayakan 80 mesh. Kecepatan putar alat ini adalah 900 rpm. Tapioka kering yang telah diayak kemudian dialirkan menggunakan screw feeeder menuju penampungan untuk kemudian dikemas, sedangkan kerak dikumpulkan untuk kemudian dilakukan re-proses di bak emergency process.Gambar shifter dapat dilihat pada Gambar 18 Input tapioka kering Output kerak output tapioka halus
Gambar 18. Shifter (Korat, 2009) k. Pengemasan (Packing) Tapioka halus dikemas melalui corong pengemasan. Tapioka dikemas dengan kemasan @50 kg, @800 kg, dan @1000 kg. Kemasan yang digunakan di PT. UJA mempunyai dua lapisan plastik yang berbeda. Lapisan dalam (inner plastic) terbuat dari polietilen sedangkan bagian luar terbuat dari polipropilen.
47
l. Penggudangan Tapioka yang telah dikemas disusun pada pallet-pallet kemudian disimpan dalam gudang yang berukuran 2880 m2. Penyusunan pallet didalam
gudang
dilakukan
dengan
menggunakan
forklift.
Lama
penyimpanan di dalam gudang bervariasi, tetapi batasnya adalah enam bulan. Sedangkan masa kadaluarsa tapioka produksi PT. UJA 1 menurut perusahaan adalah dua tahun.
C. Pengawasan Mutu a. Pengawasan Mutu Bahan Baku Pengawasan mutu bahan baku dilakukan dengan memeriksa kadar air dan kadar pati singkong, kandungan tanah singkong, kandungan bonggol pada singkong, dan kesegaran singkong. Pengiukuran kadar air singkong dilakukan setiap pagi dengan menggunakan alat Kett-F1-B, sedangkan kadar pati singkong diukur dengan menggunakan metode Specific Gravity Methode dangan alat berupa timbangan kadar pati. Pemeriksaan kandungan tanah, bonggol, dan kesegaran singkong dilakukan secara langsung dengan mengamati singkong yang diturunkan dari truk. Kadar pati, kandungan tanah, bonggol, dan kesegaran singkong menentukan potongan pembelian yang diberlakukan perusahaan kepada pemasok singkong. b. Pengawasan Mutu Incoming Material Pengawasan mutu Incoming Material dilakukan pada belerang, kemasan, dan benang jahit kemasan. Pengawasan dilakukan untuk menjamin kualitas incoming material sesuai spesifikasi yang telah ditetapkan perusahaan.
48
c. Pengawasan Proses (In Plant Quality Contol) Pengawasan proses dilakukan pada produk antara dan proses. Parameter yang diamati diantaranya kekentalan (meliputi ampas ekstraktor I dan II dan milk separator I, II, dan III), residu SO2 milk separator III, pH ampas dan milk, suhu proses pengeringan, dan timbangan pada packing.
d. Pengawasan Mutu Produk Akhir Pengawasan produk akhir meliputi parameter-parameter kualitas yang telah ditetapkan oleh perusahaan. Pengamatan dilakukan terhadap sampel produk 24 jam produksi. Parameter-parameter mutu produk yang diamati dan standarnya dapat dilihat pada Lampiran 6.
49
