IDENTIFIKASI KEBUTUHAN
A.Latar Belakang Masalah
Jagung merupakan komoditas penting dalam
industri pangan, kimia maupun industri manufaktur. Di Indonesia jagung juga
merupakan makanan pokok utama yang memiliki kedudukan penting setelah beras. Usaha
pengembangan jagung nasional harus didukung oleh industri pascapanen sehingga
mampu menciptakan keuntungan yang sebenarnya secara bisnis
. Salah satunya adalah dengan membuat
produk olahan berbasis jagung yang mempunyai umur simpan yang lama. Hal ini
disebabkan karena komposisi kimia jagung yang cukup lengkap mulai dari protein,
karbohidrat dan lemak (Tabel 1).
Tabel 1. Komposisi Kimia Setiap 100 gram (KA 12% bb)
|
No
|
Komponen
|
Prosentase ( Gram )
|
|
1
2
3
4
5
6
|
Karbohidrat
Protein
Serat
Abu
Lemak
Air
|
47,5
9,0
1,0
1,1
3,4
12,0
|
Sumber : http://ianrpubs.unl.edu/fieldcrops/g1115.htm
Pengolahan jagung menjadi beberapa produk
seperti : pati jagung, minyak jagung, pakan ternak dan lain-lain, akan
memberikan nilai tambah pada komoditas jagung. Pati jagung dapat diperoleh
dengan cara mengekstrak biji jagung. Pati pada biji jagung terdapat pada
beberapa tempat terutama pada endosperm sebesar 86,4%, sedangkan pada bagian
lain seperti lembaga adalah sebesar 8,2% dan tip capsebesar 5,3%. Pada bagian
endosperm yang horny granula patinya berbentuk anguler atau poligonal dengan
ukuran 2 – 30 μ sedang pada bagian yang floury berbentuk bulat (sferis) dengan
ukuran 2 – 30 μ. Namun demikian upaya diversifikasi olahan produk jagung belum
banyak dilakukan masyarakat mengingat masih terbatasnya unit mesin pengolahan
jagung yang berkembang dimasyarakat, karena diperlukan perlakuan khusus dalam
pengolahan jagung.
Di dalam biji jagung terdapat lembaga yang mengandung
minyak, sehingga apabila lembaga tersebut tidak dipisahkan terlebih dahulu,
maka produk olahan jagung (tepung, pati) akan cepat rusak (tengik) karena
adanya proses oksidasi maupun karena pengaruh air. Untuk mendukung program diversifikasi produk
olahan jagung, maka pada TA 2005 telah dibuat prototipe alsin pemisah lembaga
biji jagung sebagai dasar bagi pembuatan produk yang lain. Dan sebagai kelanjutannya
maka pada TA 2006 akan dibuat prototipe alsin pengolahan jagung menjadi tepung
mayzena. 380 Dengan diolah menjadi tepung mayzena diharapkan akan memberikan
nilai tambah pada jagung dan meningkatkan pendapatan petani jagung.
B. Identifikasi Masalah
Dari latar belakang masalah tersebut maka dapat diidentifikasi
masalah-masalah yang muncul, antara lain:
·
Diperlukannya unit mesin pengolahan jagung
agar masyarakat mudah mengolah jangung dengan mudah.
·
diperlukannya media/prototype alsin pemisah
lembaga biji jagung sebagai dasar bagi pembuatan produk lain, agar menarik
minat masyarakat.
·
Diperlukanya media/prototype untuk
dikembangkan dimasyarakat dan masa depan.
C.Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut:
·
Bagaimana jagung dapat diolah menjadi berbagai
macam makanan seperti dibuat menjadi tepung maizena.
·
Bagaimana cara kerja pengembangan mesin
penggiling jangung skala kecil yang praktis dan mudah digunakan untuk berbagai
pihak dalam pembuatan tepung maizena.
·
Bagaimana rancangan pembuatan jagung menjadi
bahan makanan dengan menggunakan mesin penggiling jagung skala kecil.
D.Tujuan
Dalam pengembangan alsin ini memiliki beberapa
tujuan sesuai dengan apa yang telah dituliskan dalam rumusan masalah, tujuan
tersebut antara lain:
·
Mengetahui jangung dapat diolah menjadi
berbagai macam makanan seperti dibuat menjadi tepung maizena.
·
Mengetahui cara kerja pengembangan mesin
penggiling jagung skala kecil yang praktis dan mudah digunakan untuk berbagai
pihak dalam pembuatan tepung maizena.
·
Mengetahui rancangan pembuatan jagung menjadi
bahan makanan dengan menggunakan mesin penggiling jagung skala kecil.
E. Manfaat
Dengan adanya pembuatan pengembangan alsin ini diharapkan
memberikan manfaat-manfaat antara lain:
1. Bagi Mahasiswa
·
Mmberikan manfaat untuk memperluas pengetahuan
mahasiswa.
·
Memberikan manfaat bagi pengembangan belajar
mahasiswa.
2. Bagi Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
·
Memberikan manfaat sebagai sarana informasi
dan menambah ilmu pengetahuan.
·
Memberikan manfaat sebagai wadah pemanfaatan
penggilingan jagung skala kecil dalam bidang tegnologi.
F. Keaslian
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Proyek Akhir ini
tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana atau
gelar lainnya di suatu Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga
tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis oleh orang lain, kecuali
tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
G.
Kajian Teori
KOMPOSISI KIMIA JAGUNG
Jagung (Zea mays) adalah tanaman semusim
yang mempunyai batang berbentuk bulat, beruas-ruas dan tingginya antara 60 –
300 cm. Setiap biji jagung secara botanis adalah sebuah biji Caryopsis, biji
kering yang mengandung sebuah benih tungggal yang menyatu dengan jaringan –
jaringan dalam buahnya.
Gambar 1.
Struktur Utama Biji Jagung
Gambar 1 menunjukkan, biji jagung terdiri atas 4
bagian utama yaitu pericarp, lembaga (germ),
endosperm dan tin cap. Pericarp juga disebut sebagai
kulit atau bran terletak di bagian luar dari biji jagung. Endosperm merupakan
bagian yang terbesar, yaitu 82% dari berat biji jagung adalah bagian endosperm.
Merupakan sumber energi dan protein untuk pertumbuhan benih jagung. Lembaga
(Germ) adalah merupakan bagian dari biji jagung. Sekitar 25% dari lembaga
adalah minyak jagung. Minyak jagung adalah bagian yang sangat berharga dari
jagung asam linoleat.
METODOLOGI
Metode yang digunakan dalam pengolahan
jagung adalah cara penggilingan basah, yaitu suatu proses dimana biji jagung
direndam dengan air sulfur, digiling dan dipisah-pisahkan unsur-unsurnya
menjadi empat produk utama yaitu tepung pati, gluten (protein), fiber dan germ
(lembaga/minyak).
Gambar 2. Struktur Proses Pengolahan Jagung
Sistem Basah.
(Sumber :
http://www.pionir.com/media/industry select/about-industry select/wet_
milling_brochure.pdf.)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kegiatan pengembangan mesin pengolahan
jagung skala kecil ini diawali dengan penelitian pendahuluan untuk mengetahui
proses yang paling optimum dalam pengolahan jagung menjadi tepung mayzena.
Parameter yang diukur meliputi parameter sifat-sifat fisik dan kimia jagung,
sifat bahan teknik, fabrikasi dan ekonomi. Parameter sifat fisik dan kimia
jagung antara lain meliputi: bulk density, temperature pengeringan, ukuran
partikel slurry, kandungan kimia biji jagung, kekentalan slurry, tekanan uap
atau suhu medium pemanas dan laju aliran udara pengering. Berdasarkan
tahapan-tahapan di atas maka dibuat skema proses pengolahan seperti terlihat
pada gambar 3 dan 4.
Gambar 3 . Proses Pemisahan Lembaga Biji
Jagung
Gambar 4 . Proses Pembuatan Pati Jagung
TAHAPAN PROSES
Tahap proses pengolahan jagung menjadi
tepung mayzena (pati jagung), yang meliputi : cleaning (pembersihan), steeping
(perendaman), germ separation (pemisahan lembaga jagung), penggilingan halus
(fine grinding) dan penyaringan melalui saringan halus (screening); pemisahan
starch dan gluten, dan pemurnian pati (starch refining).
Perendaman
Perendaman yg tepat sangat penting untuk
memperoleh rendemen tepung dan kualitas tepung yang baik. Proses ini berfungsi
untuk melunakkan lapisan pektin (kulit) sehingga dapat menyerap air dan
melunakkan bagian endosperm yang bertujuan untuk mempermudah pelepasan lembaga
(germ), membuatnya menjadi lebih lembab dari bagian endosperm, sehingga mudah
dipisahkan. Disamping itu juga untuk melepas dan memperkuat kulit ari sehingga
memungkinkan untuk lepas dengan bagian yang besar
. Perendaman dilakukan pada aliran
berlawanan arah yang kontinyu. jagung yang bersih direndam selama 30 sampai 48
jam agar ikatan protein dan patinya lepas. Perendaman jagung dilakukan pada
suhu sekitar 50oC Ikatan gluten didlm jagung mulai melepas patinya. Selama
perendaman beberapa parameter yang harus diperhatikan adalah suhu perendaman,
waktu perendaman dan konsentrasi larutan sulfite.
Gambar 5. Unit perendaman biji jagung.
Kapasitas tangki perendaman yang dirancang
disesuaikan dengan kapasitas pemisahan alsin pemisah lembaga biji jagung.
Dengan kapasitas alsin pemisah lembaga biji jagung sekitar 50 kg/jam, maka
kapasitas perendaman dirancang sekitar 300 – 400 kg per proses. Sehingga jagung
yang diperoleh dari satu kali proses perendaman dapat dipergunakan untuk
produksi selama satu hari, dengan asumsi 8 jam kerja/hari.
Penggilingan
Penggilingan jagung dapat dilakukan dengan
menggunakan disc mill. Umumnya digunakan penggilingan yang memiliki satu
permukaan gilingan stasioner dan satu permukaan gilingan yang berputar. Jarak
renggang antara dua permukaan gilingan harus diatur sedemikian rupa sehingga
bagian lembaga jangan sampai ikut hancur. Apabila terjadi banyak lembaga yang
tergiling akan menyebabkan kehilangan minyak yang umumnya diserap oleh gluten
dan tidak dapat diperbaiki kembali. Parameter lain yang harus diperhatikan
selama proses penggilingan adalam putaran (RPM) dari piringan penggiling.
Gambar 6.Unit Penggiling dan Screw Pembawa Hasil Gilingan
Pemisahan Lembaga Biji Jagung
Tahap berikutnya adalah pemisahan antara
lembaga jagung (germ) dan kulit ari jagung dengan slurry dan komponen-komponen
biji jagung. Mengingat perbedaan berat jenis yang cukup besar dari masingmasing
komponen yang akan dipisahkan, maka untuk memisahkannya dapat digunakan
hydrocyclone (siklon yang menggunakan penggerak air). Parameter yang harus
diperhatikan dalam perancangan hydrocyclone salah satunya adalah kecepatan
aliran air (tekanan lairan bahan).
Besar kecilnya kecepatan air yang masuk ke
dalam hydrocyclone akan berpengaruh terhadap kualitas hasil pemisahan. Slurry
yang telah bersih dari germ dan kulit jagung harus digiling lagi agar
benar-benar lembut. Penggilingan dilakukan dengan mengatur jarak kerapatan dari
disc, dan untuk penggilingan yang kedua jaraknya lebih dirapatkan.
Gambar 7. Unit hidrosiklon
Gambar 8 : Alsin Pemisah Lembaga Biji
Jagung
Spesifikasi
Alsin
Unit Perendaman
- Tangki
Perendaman *
Motor penggerak: Motor listrik 3 phase,
* Diameter (mm)
: 750 - 3
HP
* Tinggi (mm) :
210 * Tipe Penggiling
- Keseluruhan :
Disc mill (piringan) 8 inch.
* Diameter : 830 -
Unit Pembawa/Pengepres
*Tinggi : 307 *
Diameter (mm): 162
i) Unit
Penggilingan *
panjang (mm) : 610
- Dimensi *
Motor Penggerak
* Panjang (mm) :
890 : Motor listrik ¾ HP, 1
phase
* Lebar (mm) :
960 iii) Unit Pemanas Air
* tinggi (mm) :
950 * Diameter (mm) : 600
ii) Unit
Hidrosiklon *
Tinggi (mm) : 100
* Diameter (mm):
200 - Keseluruhan
* tinggi (mm) :
730 * Diameter (mm) : 800
*
Tinggi (mm) : 1600
Pemisahan primer antara pati dan gluten
Pati kasar (starch crude) terdiri atas
pati, gluten (yang mengandung protein) dan bahan terlarut lainnya. Pemisahan
awal dilakukan dengan memanfaatkan perbedaan beratjenis antara pati dan gluten.
Pemisahan antara pati dan protein dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu
dengan menggunakan meja/bak pengendapan, hydrocyclone, dan sentrifugator.
Pemisahan protein dari pati dilakukan agar pati yang dihasilkan benar-benar
bebas dari lemak sehingga masa simpannya lebih lama dan tidak bau tengik.
Pemisahan dengan bak pengendapan hasilnya
kurang begitu bagus karena kandungan proteinnya masih cukup tinggi. Cara ini
umumnya dipakai oleh industri-industri kecil di pedesaan. Sedangkan pemisahan
dengan hydrocyclone memberikan hasil yang cukup bagus, namun biayanya mahal,
karena menggunakan beberapa tahap pemisahan. Cara ini banyak digunakan di
industri-industri besar karena dinilai cukup efisien dan hasilnya cukup baik
dan pengoperasiannya bisa kontinyu.
Mengingat partikel protein memiliki kerapatan
yang rendah (1,1 g/m3) dibandingkan dengan partikel pati (1,5 g/cm3)
memungkinkan memisahkannya dengan cara sentrifugasi. Hasil gilingan jagung yang
telah direndam dan dimasukkan ke dalam container/tabung akan membentuk endapan
pati di bagian bawah dan lapisan kuning dari protein (gluten) pada bagian atas
dalam waktu 10 menit. Secara skematis gambar design mesin pemisah pati dan
protein dengan menggunakan system sentrifugasi adalah seperti pada gambar 8.
Adapun komponen-komponen utamanya terdiri dari
1) tabung pemisah yang dilengkapi dengan saringan, 2) motor penggerak, dan 3)
system transmisi (pulley dan belt). Beberapa parameter design yang harus
diperhatikan dalam perancangan mesin sentrifugator adalah putaran poros dari
tabung pemisah dan ukuran saringan pati. Untuk pemisahan pati dan protein
diperlukan putaran poros dari tabung pemisah yang cukup tinggi.
Pengeringan pati
Untuk pengeringan produk pati dapat
dilakukan dengan cara tradisional atau dengan menggunakan pengering artifisial.
Pengeringan secara alamiah dilakukan dengan menjemur pati di atas para-para
dengan menggunakan panas dari sinar matahari. Sedangkan untuk pengeringan
secara artificial dengan menggunakan mesin pengering tipe flash (flash dryer).
Pengering tipe ini cocok untuk pengeringan bahan berbentuk partikel (pati).
Mesin pengering pati yang dirancang BBPMP
adalah mesin pengering tipe flash dryer. Mesin ini terdiri dari beberapa
komponen utama, yaitu bagian pemanas, bagian pengumpan (feeding), tabung
pengeringan, siklon penampung dan kipas penghembus. Secara skematis dapat
dilihat pada gambar 9.
Dari hopper penampung, pati diumpankan
melaui screw conveyor ke dalam flash dryer and akan kering dalam udara panas.
Pati kering yang dialirkan secara pneumatic ke dalam silo dan siap untuk
disaring dan dikemas. Kadar air setelah pengeringan adalah 12-13%. Secara
skematik mekanisme kerja pada flash dryer disajikan pada gambar berikut ini.
Gambar 9. Gambar Skematis Pengering Tipe Flash Dryer
Parameter utama yang digunakan dalam disain
pengering tipe flash dryer antara lain : ukuran (diameter) butiran, kadar air
awal dan akhir bahan, temperatur udara, konduktivitas panas, kapasitas
pengeringan yang diinginkan dan lain-lain. Berdasarkan parameter-parameter
tersebut kemudian dihitung laju aliran panas yang dibutuhkan, diameter dan
tinggi pengering.
KESIMPULAN
1) Telah dirancang mesin pengolahan jagung menjadi
pati jagung (tepubg mayzena) skala kecil sistem basah.
2) Komponen-komponen utama mesin pengolahan jagung
adalah bagian pemisah lembaga biji jagung, bagian pemisah pati dan protein
(sentrifus) dan bagian pengeringan pati.
3) Bagian pemisah lembaga biji jagung telah selesai
dibuat dan diuji dengan kapasitas 50 kg/jam.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim,2001, CornQuality for Industrial Uses, http://ianrpubs.unl.edu/fieldcrops/g1115.htm Anonim, Beall Degerminators,
http://www.bealldeg.com/
Anonim, Wet Milling Process, http://www.
pionir.com/media/industry select/about-industry
select/wet_milling_brochure.pdf.
Djauhari A., Adimesra J., Irlan S., Maize Production
in Java Prospects for Improved Farm-Level Production Technology, CPGRT Center,
Bogor.
Haryadi, 2004, Ragam Pangan Pokok dan Pengolahannya di
Indonesia, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar pada fakultas Teknologi
Pertanian, UGM, Yogyakarta.
Subandi, Inu G., Hermanto, 1998, JAGUNG Teknologi
Produksi dan Pascapanen, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan,
Bogor.
Syarif R, dan J Kumendong, 1997, Penanganan Panen dan
PascaPanen Jagung Dalam Rangka Meningkatkan Mutu Jagung Untuk Industri/Ekspor,
Seminar Temu Teknis Badan Pengendali Bimas. Departemen Pertanian, Jakarta.
PROPOSAL
PENGEMBANGAN ALSIN PENGOLAHAN TEPUNG
MAIZENA CARA BASAH DALAM SKALA KECIL
Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta
Oleh:
LILIK PURNOMO
20090130040
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
2012
