5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kelapa

Kelapa adalah pohon serba guna bagi masyarakat tropika. Hampir semua

bagiannya dapat dimanfaatkan orang. Kelapa (Cocos nucifera) adalah tanaman yang

sangat lazim ditemukan di daerah tropis. Kelapa sangat populer di masyarakat karena

memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia. Beragam manfaat tersebut

diperoleh dari buah, air, sabut, dan tempurung (Andi, 2005).

Buah kelapa berbentuk bulat panjang dengan ukuran kurang lebih sebesar

kepala manusia. Tebal sabut kelapa kurang lebih 5 cm dan daging buah 1 cm atau

lebih.

Tabel. 2.1 komposisi buah kelapa

Daging buah (buah tua) Jumlah berat (%) Sabut 35

Tempurung 12 Daging buah 28

Air buah 25

Sumber: Ketaren 1986

Gambar 2.1 komposisi buah kelapa

Endocarp

Endosperm

Water

Mesocarp

Exocarp

6

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 di

dinding dalam batok (daging buah kelapa) adalah sumber penyegar yang

mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral racun dan memberikan

efek penyegar (Palungkun, 1992).

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 kontinuu 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.

7

2.3 Proses Pembuatan Minyak Kelapa

Secara umum proses pembuatan minyak kelapa dapat dilakukan dengan dua

cara (MAPI, 2006):

1. Minyak kelapa diekstrak dari daging kelapa segar, atau dikenal dengan

proses basah. Untuk menghasilkan minyak dari proses basah dapat

dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

a. Cara Basah Tradisional

b. Cara Basah Fermentasi

c. Cara Basah Lava Process

d. Cara Basah dengan Penggorengan

2. Minyak kelapa diekstrak dari daging kelapa yang telah dikeringkan (kopra)

atau yang dikenal proses kering. Untuk menghasilkan minyak dari proses

kering dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

a. Ekstraksi secara mekanis (cara pres)

b. Ekstraksi dengan pelarut

2.3.1 Pengolahan minyak kelapa cara basah

Pembuatan minyak kelapa cara basah dapat dilakukan melalui pembuatan

santan terlebih dahulu atau dapat juga dipres dari daging kelapa setelah digoreng.

a. Cara basah tradisional

Cara basah tradisional ini sangat sederhana dapat dilakukan dengan cara

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 dengan cara basah tradisional. Pada cara

basah fermentasi, santan didiamkan untuk memisahkan skim dari krim. Selanjutnya

krim difermentasikan untuk memudahkan menggumpalkan bagian bukan minyak

8

(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 pasa

saat pemanasan.

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 dan krim. Pada

proses sentrifugasi, santan diberi perlakuan sentrifugasi pada kecepatan 3000-3500

rpm. Sehingga terjadi pemisahan fraksi kaya minyak (krim) dan fraksi minyak

miskin (skim). Selanjutnya diasamkan.

Selanjutnya krim diasamkan dengan menambahkan asam, asetat, sitrat, HCl

samapi 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 dengan penggorengan

Pengolahan minyak dengan cara penggorengan, proses ekstraksi minyak

dilakukan dari hasil penggilingan atau parutan daging kelapa dengan langkah sebagai

berikut:

Gambar 2.2 Proses produksi minyak kelapa basah

Sumber: SIPUK, BI, dalam MAPI, 2006

9

Proses ekstraksi minyak kelapa dengan cara penggorengan dapat dijelaskan dengan

langkah-langkah sebagai berikut:

Pertama, daging kelapa segar dicuci bersih dan kemudian digiling atau

diparut dengan penggiling atau pemarut.

Kedua, potongan-potongan daging kelapa yang digiling, kemudian

dimasukkan dalam wadah penggorengan yang telah berisi minyak goreng

panas pada suhu 110oC-120oC selama 15-40 menit.

Ketiga, untuk mempercepat pemisahan butiran kelapa panas dengan unsur

minyak dapat dilakukan dengan cara mengaduk-aduknya. Butiran sudah

berpisah dari minyak kemudian dikeluarkan dari wadah penggorengan,

sementara minyak hasil penggorengan dibiarkan mengalir terpisah ketempat

penampungan minyak.

Keempat, butiran-butiran kelapa yang sudah dikeluarkan tadi masih

mengandung minyak. Oleh karena itu butiran kelapa diperas menggunakan

mesin press. Minyak dihasilkan dari proses ini kemudian ditampung.

Kelima, minyak kelapa dapat langsung dikemas untuk langsung dijual.

2.3.2 Pengolahan minyak kelapa cara kering

a. Cara pres

Cara pres dilakukan terhadap daging buah kelapa kering (kopra). Proses ini

memrlukan 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.

c. Minyak yang terkumpul diendapkan dan disaring.

d. Minyak hasil penyaringan diberi perlakuan berikut:

10

- Penambahan senyawa alkali (KOH atau NaOH) untuk netralisasi

(menghilangkan asam lemak bebas)

- Penambahan bahan penyerap (absorben) warna, biasanya mengandung

arang aktif dan atau bentonit agar dihasilkan warna minyak yang jernih

dan bening.

- Pengaliran uap air panas ke dalam minyak untuk menguapkan dan

menghilangkan senyawa-senyawa yang manyebabkan bau tidak

dikehendaki.

e. Minyak yang telah bersih, jernih, dan tidak berbau dikemas di dalam

kotak kaleng, botol plastik atau botol kaca.

b. Cara ekstrasi 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 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 mrnguap,

sedangkan minyak tetap berada di ruang penguapan. Proses ini

berlangsung terus menerus sampai tiga 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

11

lagi untuk ekstraksi. Penguapan ini dilakukan sampai diperkirakan tidak

ada lagi residu pelarut pada minyak.

e. Selanjutnya, minyak dapat diberi perlakuan netralisasi, pemutihan dan

penghilang bau.

2.4 Alat Pemeras Santan

Proses pembuatan minyak goreng dari bahan kelapa dimulai dari memarut

daging kelapa yang sudah tua, memeras parutan kelapa untuk memeroleh santan,

selanjutnya dipanaskan untuk menguapkan kandungan air. Saat ini pemarutan telah

menggunakan mesin pemarut yang digerakkan tenaga listrik. Sedangkan pemerasan

masih dilakukan secara manual dengan tangan menggunakan tapis (saringan dari

bagian pohon kelapa) atau kain. Kini telah juga tersedia alat pemeras mekanis tipe

ulir piston dan tipe kombinasi ulir piston dan hidrolik, namun kurang efisien karena

langkahnya terlalu banyak dalam satu siklus (Surata, 2001).

Gambar 2.3 alat pemeras santan tipe kombinasi ulir piston dan hidrolik

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

12

digunakan antara lain untuk mengangkat atau menurunkan beban seperti pada

dongkrak mobil, mengubah gerak putar menjadi gerak lurus misalnya pada ragum

dan memberi gaya tekan/tarik yang besar seperti pada mesin pres. Gambar 2.4

berikut menunjukkan beberapa konfigurasi dasar ulir daya.

a) Ulir daya poros lurus b) Ulir daya poros tirus

c) Ulir daya dengan pitch bervariasi d) Ulir daya poros tirus pitch bervariasi

Gambar 2.4 Ilustrasi konfigurasi ulir daya Sumber: Sari, 2006

Selain konfigurasi dasar ulir daya, ulir juga memiliki banyak variasi profil

bentuk. Umumnya ulir daya menggunakan profil tipe square (segi-empat), tipe acme,

dan tipe buttress seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5 Profil ulir daya

p

½p

½p

p

½p 0,163p

14,5o

45o

d

dp dr

(a) Square (b) Acme (c) Buttress

p 7o

13

Ulir daya dengan konfigurasi poros lurus merupakan mekanisme yang paling

banyak dipakai pada alat pres, karena proses pembuatan yang mudah. Jarak pitch dan

diameter dasar ulir konstan sepanjang poros ulir, seperti ditunjukkan pada gambar

2.6 berikut.

Gambar 2.6 geometri ulir daya poros lurus

Menurut Sorin-Stefan et al. (2013), laju aliran volume dihitung berdasarkan

persamaan:

Qv = Vte . (1 - 휀).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); 휀 - rasio tekanan, dihitung dengan rumus 휀 = (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 – d1

2) (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 – d1

2) (p – δ) (1 - 휀).n.k.60 [m3/j] …………………. (3)

14

2.6 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 2.7 berikut.

Gambar 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada ulir daya saat mendorong beban

Sudut kemiringan ulir (λ) disebut juga lead angle dihitung dengan persamaan:

……………………………………………………………. 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

p

f

N W πdp

λ

F

pdp

tan

15

W + μ N sin λ – N cos λ= 0

…………………………………………..... 6)

Substitusikan persamaan 5) dan 6)

…….…………....……….. 7)

karena koefisien gesek: μ = tan θ, maka persamaan 7) menjadi

……………………………………………………. 8)

F = Gaya ulir,

W = Beban pengepresan

θ = arc tan 휇 = sudut gesek

Torsi yang diperlukan untuk mendorong beban:

…………………………………. 9)

atau dalam parameter pitch,

………………………………………. … 10)

Gaya tangan yang diperlukan untuk memutar ulir secara manual (dengan roda

tangan):

…………………………………………………………. 11)

Ft = gaya tangan untuk memutar ulir

r = jari-jari roda tangan

sincos

WN

sincossincos

WF

sintancossincostan

WF

sinsincoscossincoscossin

WF

)cos()sin(

WF

)tan( WF

)sin(cos)sincos(

22

pp dW

dFT

)()(

2 pdpdd

WTp

pp

rFT t .

rTFt

pdpd

Wp

p

16

2.7 Pendekatan Ergonomi dalam Desain

Tujuan utama penerapan ergonomi adalah menciptakan keadaan fisik dan

psikis pekerja sehat, dengan menserasikan kemampuan, kebolehan dan keterbatasan

manusia terhadap tugas atau pekerjaan yang akan dilaksanakan. Aplikasi ergonomi

disamping menciptakan sistem kerja yang manusiawi, juga terbukti memberikan

keuntungan secara ekonomi. Hendric (2002) menyatakan good ergonomic is good

economic, yang berarti penerapan ergonomi yang benar akan memberikan

keuntungan ekonomi yang lebih tinggi. Secara khusus ergnomi akan memberikan

beberapa manfaat antara lain (1) pemakaian otot dan energy yang lebih efisien, (2)

pemakaian waktu lebih efisien, (3) kelelahan berkurang, (4) kcelakaan akan

berkurang, (5) penyakit akibat kerja berkurang, (6) kenyamanan dan kepuasan kerja

meningkat, (7) efisiensi meningkat,(8) mutu produk dan produktivitas meningkat, (9)

operasional dapat ditekan (Manuaba, 2000; Mac Leod 2006).

Dalam penelitian ini aplikasi ergonomi dilakukan untuk merancang tinggi alat

pemeras yang dioperasikan dalam posisi duduk, diameter roda tangan, diameter

genggam handel, dan pemanfaatan gaya tangan untuk memutar ulir. Untuk orang

Indonesia laki-laki tinggi siku rata-rata dalam posisi duduk adalah 240 mm, diameter

genggam rata-rata 48 mm (Nurmianto, 1996). Diameter roda tangan untuk gaya yang

besar dianjurkan antara 45,7-50,8 cm, dengan kekuatan tangan rata-rata 49 kg

(Woodson, 1981).