TUGAS MESIN DAN PERALATAN INDUSTRI Mesin Sterilisasi dan Thresher pada Industri Kelapa Sawit

Disusun oleh : Agus Triatmaja / 9276

Ikaputera Budi Wida / 9277 Riris T. / 9282

Nasrudin N. I. / 9286 Andrea Ayu Prawesti / 9287

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA

2010

A. Pendahuluan Kelapa sawit merupakan salah satu produk perkebunan yang memiliki nilai

tinggi. Manfaat dari buah kelapa sawit sendiri sangat bervariasi. Hampir cukup banyak industri-industri yang menggunakan buah kelapa sawit ini sebagai bahan baku produknya seperti minyak goreng, makanan, kosmetik dan lain-lain. Selama bertahun-tahun, kelapa sawit memainkan peranan penting dalam perekonomian Indonesia dan merupakan salah satu komoditas andalan dalam menghasilkan devisa. Disamping memberikan kontribusi yang cukup besar terhadap devisa negara, perannya cenderung meningkat dari tahun ke tahun.

Industri/perkebunan kelapa sawit merupakan salah satu sektor unggulan Indonesia dan kontribusinya terhadap ekspor non migas nasional cukup besar. Dalam enam tahun terakhir rata-rata share per tahun adalah 6,17% dan setiap tahun cenderung terus mengalami peningkatan. Ekspor CPO Indonesia setiap tahunnya juga menunjukkan tren meningkat dengan rata-rata peningkatan adalah 12,97%. Berdasarkan data peningkatan ekspor CPO, maka industri kelapa sawit dapat dikatakan mampu bersaing, dan memiliki peluang bisnis yang baik. Oleh karena itu, diperlukan adanya peremajaan teknologi yang digunakan pada pengolahan kelapa sawit, salah satunya adaah dengan memanfaatkan mesin dan peralatan industri yang mampu meningkatkan efisiensi produksi dan meminimalkan biaya produksi.

B. Pohon Industri Kelapa Sawit

Kelapa sawit tidak hanya dapat dimanfaatkan minyaknya saja. Akan tetapi, sangat banyak produk samping atau by product yang dapat dimanfaatkan dari pohon dan buah kelapa sawit. Beberapa contoh, dari batangnya, dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat pulp, bahan konstruksi, bahan kimia, dan partikel board. Dari tandan kosong, dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat pupuk, dari biji sawit, dapat dimanfaatkan sebagai minyak goreng, salad oil, dan oleokimia, selain itu, cangkag dari biji sawit dapat dimanfaatkan sebagai arang, bahan pengisi, dan asap cair. Untuk daging buah, merupakan inti dari industri kelapa sawit, dapat dimanfaatkan sebagai penghasil minyak sawit. Minyak sawit itu sendiri terdiri dari berbagai jenis minyak, yaitu minyak inti sawit dan minyak sawit kasar. Berikut adalah visualisasi pohon industri kelapa sawit.

C. Tahapan ekstraksi minyak dalam industri minyak sawit

Keterangan gambar : 1. Bunch reception or Loading Ramp/ Penimbangan dan Sortasi

tempat penimbangan dan pemeriksaan buah kelapa sawit yang datang dari kebun. Input : Tandan buah segar/ TBS(Fresh Fruit Bunch) Output : TBS tersortasi

2. Sterilising Station/ Sterilisasi yaitu suatu ruangan yang dilengkapi ketel uap dan pipa penyalur uap panas. Di dalam ruangan ini buah kelapa sawit yang sudah ditimbang & diseleksi diberi uap panas selama 60 menit. Input : TBS tersortasi Output : TBS steril (terkukus)

3. Thresing Station / Pembrondolan Pemisahan buah kelapa sawit dari tandannya. Buah kelapa sawit yang dimasukkan ke dalam proses ini adalah buah yang sudah dipanaskan. Input : TBS (FFB) Output : TBK (EFB) dan Brondolan

4. Digesting and Pressing Station/ Pengempaan

yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengupas kelapa sawit, seihingga biji kelapa sawit terpisah dari sabutnya. Biji dan daging buah yang sudah hancur kemudian dikempa, sehingga akan keluar minyak sawit kotor. Input : Brondolan Output : Cairan (minyak kotor) dan Ampas kempa (Sabut dan Nut)

5. Clarification Station/ Klarifikasi (pemisahan 3 fase) yaitu tempat pemisahan minyak sawit dari air dan lumpur (sludge) terdiri dari tangki, tungku pemanas, saringan dan vacum air. Input : Minyak kotor Output : air, lumpur halus (sludge), dan CPO kotor

6. Purification/ Pemurnian (pemisahan 2 fase) yaitu tempat pemisahan minyak sawit dari air terdiri dari tangki, tungku pemanas, saringan dan vacum air. Input : CPO kotor Output : CPO kering (dried oil) dan air

7. Palm Oil Storage/ Penyimpanan di tangki timbun yaitu tempat penyompanan CPO sebelum di distribusiakan. Dalam tangki ini suhu dijaga konstan + 50°C Input : CPO Output : CPO

8. Depercarping Station/ Pengupasan tempat biji sawit dipisahkan dari sabutnya dengan meniupkan udara. Input : Ampas Kempa (solid) Output : sabut (fibre) dan Nut

9. Kernel Recovery Station/ Pengumpulan kernel yaitu tempat untuk mengeringkan biji sawit, kemudian biji sawit dipecah dalam Nut Craker serta dibersihkan dari partikel kecil yang ringan dengan tiupan udara. Input : Nut Output : Shell dan Kernel

10. Steam Generator and Power House Generator pembangkit uap dan listrik sebagai input pelengkap proses. Input : Sabut kering (fibre) dan pecahan batok (shell) Output : Uap (steam) dan listrik

11. Centrifuging Decanting/ Penuangan Sentrifugal Pemisahan air dan lumpur halus (sludge) pada limbah cair menggunakan prinsip sentrifugal sebelum masuk kolam limbah. Input : Limbah cair (campuran sludge, air, dan scrap minyak) Output : campuran air dan scrap minyak

12. Effluent Treatment/ Pengolahan Limbah Kolam pengendapan dan pengolahan limbah cair sebelum dilepas ke alam. Input : Limbah cair (decanted effluent) Output : air

Fungsi pemurnian minyak (oil purifier) adalah untuk memisahkan sludge yang melayang/emulsi dalam minyak dan mengurangi kadar air yang terkandung dalam minyak sehingga kadar kotoran munyak produksi menjadi <0.02 %. Suhu minyak dalam oil purifier 90-95°C, akhirnya minyak dari oil purifier dimasukkan ke dalam vacuum oil dryer. Minyak dari oil purifier dengan suhu 90-95°C dipompa dan ditampung dalam float tank untuk seterusnya diisap oleh vacuum dryer. Kemudian melalui nozzle, minyak akan disemburkan ke dalam bejana sehingga penguapan air akan lebih sempurna. Minyak yang terkumpul di dasar bejana akan disalurkan ke pompa di lantai bawah selanjutnya dipompakan ke tangki timbun. Tangki timbun secara periodik dilakukan pengurasan mengikuti standar prosedur pencucian tangki. Suhu penyimpanan berkisar antara 40-50°C.

Setelah kelapa sawit berubah menjadi CPO, maka proses selanjutnya adalah mengolah CPO menjadi minyak goreng sawit. Secara garis besar proses pengolahan CPO menjadi minyak goreng sawit, terdiri dari dua tahap yaitu tahap pemurnian (refinery) dan pemisahan (fractionation). Tahap pemurnian terdiri dari penghilangan gum (degumming). Pemucatan (bleaching) dan penghilangan bau (deodorization). Tahap pemisahan terdiri dari proses pengkristalan (crystalization) dan pemisahan fraksi. CPO yang berasal dari tangki penampungan CPO dipompa melalui strainer menuju refinery. Pada proses ini terjadi pemanasan CPO untuk mempermudah pemompaan CPO ke tangki berikutnya.. Hasil dari proses ini disebut DPO (Degummed Palm Oil).

DPO yang dihasilkan dari proses degumming dipompa menuju dryer dengan kondisi vakum. Setelah dari dryer, DPO dipompakan ke reaktor yang terlebih dahulu melewati static mixer kemudian turun ke slurry tank. Di dalam slurry tank, terjadi pemanasan lagi sampai temperatur 90-120 °C dan penambahan H3PO4, CaCO3 dan BE. Slurry Oild ari slurry tank akan mengalir turun bleacher. Dari bleacher minyak dialirkan dan dipompakan ke Niagara filter untuk filtrasi. Hasil dari filtrasi ini adalah DBPO (Degummed Bleached Palm Oil) yang selanjutnya dialirkan ke intermediate tank (tangki siwang) untuk tahap deodorizing. DBPO yang berasal dari tangki siwang dialirkan menuju ke deaerator. Dari deaerator, DBPO dipompakan ke Spiral Heat Exchanger (SHE). Dalam proses ini terjadi penambahan panas dengan temperatur 185-200°C. Dari SHE minyak dialirkan ke flash vessel turun ke packed column.

Setelah dari packed column, minyak dialirkan menuju deodorize. Dalam proses ini terjadi penghilangan zat-zat yang dapat menimbulkan bau seperti keton dan aldehid dengan pemanasan pada temperatur 240-265°C. DBPO yang sudah hilang baunya dipompakan kembali ke SHE untuk mengalami pertukaran panas. Dalam hal ini minyak sudah dalam bentuk RBDPO (Refined Bleached Palm Oil). RBDPO kemudian mengalami pertukaran panas lagi dengan CPO pada PHE. Dari PHE, RBDPO dialirkan ke Plate Cooler Water (PCW) selanjutnya RBDPO difiltrasi. Kemudian di analisa di laboratorium, jika sesuai dengan spesifikasi maka RBDPO bisa dialirkan langsung ke tangki penampungan atau ke tangki kristalisasi sesuai dengan kualitasnya untuk diproses pada tahap fraksinasi.

D. Alat sterilisasi (autoclave) Proses sterilisasi merupakan proses pengolahan pertama yang dilakukan terhadap

kelapa sawit, yang dilakukan setelah proses transportasi bahan dari kebun ke pabrik. Tujuan dari proses sterilisasi ini adalah untuk menghentikan kerja enzim-enzim yang mengurai minyak, dan membuat kulit bagian luar dari kelapa sawit menjadi lunak sehingga memudahkan untuk proses ekstraksi selanjutnya. Alat yang umum digunakan untuk sterilisasi adalah autoclave.

Autoclave adalah alat pemanas tertutup yang digunakan untuk mensterilkan suatu benda menggunakan uap bersuhu dan bertekanan tinggi (1210C, 15 lbs) selama kurang lebih 15 menit. Dengan teknik penurunan tekanan pada autoclave, maka akan meningkatkan suhu dalam autoclave. Suhu yang tinggi inilah yang akan membunuh mikroorganisme. Autoclave terutama ditujukan untuk membunuh endospora, yaitu sel resisten yang diproduksi oleh bakteri. Endospora ini tahan terhadap pemanasan, kekeringan, dan antibiotik. Pada spesies yang sama, endospora dapat bertahan pada kondisi lingkungan yang dapat membunuh sel vegetatif bakteri tersebut. Endospora dapat dibunuh pada suhu 100 °C, yang merupakan titik didih air pada tekanan atmosfer normal. Pada suhu 121 °C, endospora dapat dibunuh dalam waktu 4-5 menit, dimana sel vegetatif bakteri dapat dibunuh hanya dalam waktu 6-30 detik pada suhu 65 °C.

Gambar 1. Autoclave

Perhitungan waktu sterilisasi autoclave dimulai ketika suhu di dalam autoclave

mencapai 121 °C. Jika objek yang disterilisasi cukup tebal atau banyak, transfer panas pada bagian dalam autoclave akan melambat, sehingga terjadi perpanjangan waktu pemanasan total. Suhu dan tekanan tinggi yang diberikan kepada alat dan media yang disterilisasi memberikan kekuatan yang lebih besar untuk membunuh sel dibanding dengan udara panas. Biasanya untuk mesterilkan media digunakan suhu 1210C dan tekanan 15 lb/in2 (SI = 103,4 Kpa) selama 15 menit. Alasan digunakan suhu 1210C atau 249,8 0F adalah karena air mendidih pada suhu tersebut jika digunakan tekanan 15 psi. Untuk tekanan 0 psi pada ketinggian di permukaan laut (sea level) air mendidih pada suhu 1000C, sedangkan untuk autoclave yang diletakkan di ketinggian sama, menggunakan tekanan 15 psi maka air akan mendidih pada suhu 1210C. Kejadian ini hanya berlaku untuk sea level, jika laboratorium terletak pada ketinggian tertentu, maka pengaturan tekanan perlu disetting ulang. Misalnya autoclave diletakkan pada ketinggian

2700 kaki dpl, maka tekanan dinaikkan menjadi 20 psi supaya tercapai suhu 1210C untuk mendidihkan air. Semua bentuk kehidupan akan mati jika dididihkan pada suhu 1210C dan tekanan 15 psi selama 15 menit.

Pada saat sumber panas dinyalakan, air dalam autoclave lama kelamaan akan mendidih dan uap air yang terbentuk mendesak udara yang mengisi autoclave. Setelah semua udara dalam autoclave diganti dengan uap air, katup uap/udara ditutup sehingga tekanan udara dalam autoclave naik. Pada saat tercapai tekanan dan suhu yang sesuai., maka proses sterilisasi dimulai dan timer mulai menghitung waktu mundur. Setelah proses sterilisasi selesai, sumber panas dimatikan dan tekanan dibiarkan turun perlahan hingga mencapai 0 psi. Autoclave tidak boleh dibuka sebelum tekanan mencapai 0 psi.

Untuk mendeteksi bahwa autoclave bekerja dengan sempurna dapat digunakan mikroba pengguji yang bersifat termofilik dan memiliki endospora yaitu Bacillus stearothermophillus, lazimnya mikroba ini tersedia secara komersial dalam bentuk spore strip. Kertas spore strip ini dimasukkan dalam autoclave dan disterilkan. Setelah proses sterilisai lalu ditumbuhkan pada media. Jika media tetap bening maka menunjukkan autoclave telah bekerja dengan baik.

Setelah TBS masuk kedalam autoklaf dilanjutkan dengan proses sterilisasi. Sterilisasi dengan uap panas akan melemahkan hubungan antara buah dan tangkai tandan, proses sterilisasi ini menggunakan sterilisator horizontal . Jadi buah nantinya akan mudah dilepas dari tandan. Hal ini lebih ditingkatkan dengan cara: 1. Waktu sterilisasi yan lama dengan temperatur tinggi 2. Buah yang sudah masak benar 3. Tandan yang berukuran kecil

Di dalam digisti, maka daging buah (pericarp) sepenuhnya terlepas dari tempurung, yang disebabkan oleh temperatur tinggi. Sterilisator merupakan wadah yang berbentuk silinder dan dibuat dari plat-plat baja yang di-las. Diameternya berukuran 1.700 mm sampai 2.100 mm (kapasitas 1,5 ton atau 2,5 ton). Panjangnya tergantung pada jumlah bak buah yang harus dikandungnya.

Sterilisator umumnya mempunyai pintu pada satu ujung saja, meski ada yang mempunyai pintu pada kedua ujungnya. Pintu dapat dibuka kea rah sisi, untuk keluar masuknya bak-bak buah. Pintu sterilisator ada beberapa jenis, diantaranya bayonet dan payung. Kedua jenis ini memenui tiga persyaratan penting : 1. Keamanan penuh dalam penggunaan sehari-hari 2. Penutupan sempurna untuk menghindari kebocoran 3. Cara pembukaan dan penutupan yang mudah, sekalipun bagi pekerja kurang

terampil.

Gambar 2. Autoclave Horisontal

Gambar 3. Autoclave industri sawit

Sterilisasi horisontal terutama digunakan untuk sterilisasi makanan kaleng dan

minuman, produk dikemas vakum. Sterilisasi horizontal dilengkapi dengan sistem counterpressure (melalui udara terkompresi), yang efisien menjamin makanan kaleng dalam bentuk asli dan menyimpan makanan dalam rasa asli.

Sterilisator horizontal memiliki berbagai kapasitas penampungan, yaitu dari yang mempunyai 2 bak buah @ 5 ton TBS sampai dengan 9 bak @ 22,5 ton TBS (jadi seluruhnya 22,5 ton TBS setiap pengisian).

Sterilisator merupakan wadah yang berbentuk silinder dan dibuat dari plat-plat baja yang di-las. Diameternya berukuran 1.700 mm sampai 2.100 mm (kapasitas 1,5 ton atau 2,5 ton). Panjangnya tergantung pada jumlah bak buah yang harus dikandungnya.

E. Mesin Perontok Buah (Thresher)

Setelah disterilisasi maka tandan buah siap untuk perlakuan berikutnya. Buah dan daun belopak harus dipisahkan dari tandan. Harus dijaga benar agar jangan sampai ada buah ikut terbuang dengan sisa-sisa tandan. Ada dua jenis alat yang performansinya baik, yaitu perontok dengan lengan pemukul dan perontok dengan drum berputar. 1. Mesin Perontok Tandan dengan Drum Berputar (Rotari Drum Thresher)

Fungsi dari alat ini adalah untuk memisahkan brondolan (fruilet) dari tangkai tandan. Alat yang digunakan disebut thresher dengan drum berputar (rotari drum thresher). Hasil stripping tidak selalu 100%, artinya masih ada brondolan yang melekat pada tangkai tandan, hal ini yang disebut dengan USB (Unstripped Bunch). Untuk mengatasi hal ini, maka dipakai sistem “Double Threshing“. Sisitem ini bekerja dengan cara janjang kosong/EFB (Empty Fruit Bunch) dan USB yang keluar dari thresher pertama, tidak langsung dibuang, tetapi masuk ke threser kedua yang

selanjutnya EFB dibawa ketempat pembakaran (incinerator) dan dimanfaatkan sebagai produk samping.

Prinsip kerjanya adalah dengan menggunakan gaya sentrifugal yang terjadi akibat putaran drum. Gaya sentrifugal (lawan dari gaya sentripetal) merupakan efek semu yang ditimbulkan ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar (sentrifugal berarti menjahui pusat putaran. Tandan yang masuk akan melekat pada dinding drum yang sedang berputar, kemudian jatuh dengan adanya gaya gravitasi. Kapasitas drum ini adalah 10 ton TBS. bantingan yang dilakukan secara berulang-ulang akan menyebabkan brondolan terlepas dari tandannya dan melalui celah-celah drum jatuh kebagian bawah drum yaitu ke botton cross conveyor, sedangkan tandan kosong akan terlempar keluar dan jatuh ke empty hunc conveyor dan dibawa ke incinerator untuk dibakar. Brondolan yang berada pada bottom cross conveyor diangkut ke fruit elevator lalu ke top cross conveyor dan kemudian diteruskan ke fruit distribution conveyor untuk dibagikan ke dalam tiap-tiap digester untuk proses pelumatan. Di dalam proses perontokan buah, terkadang ditemukan brondolan yang tidak lepas dari tandannya, hal ini disebabkan TBS terlau mentah sehingga tidak masak pada proses peebusan, terutama jika susunan brondolan sangat rapat dan padat sehingga uap tidak dapat mencapai kebagian dalam tandan.

Langkah penggunaan mesin ini adalah mula-mula lori-lori diangkat dengan menggunakan hosting crane, kemudian hasil perebusan dituangkan satu persatu ke dalam hopper. Buah di dalam hopper jatuh melalui automatic bunch feeder ke dalam drum berputar yang berbentuk silinder drum ini dilengkapi dengan sudut-sudut yang memanjang di sepanjang drum. Dengan bantuan sudut-sudut ini, buah terangkat dan jatuh terbanting sehingga brondolan buah terlepas dari tandannya.

Gambar 4. Mesin perontok tandan

2. Mesin Perontok Tandan dengan Tangan Pemukul

Mesin ini berfungsi memisahkan buah-buahan sawit dari tandan sawit. Pemisahan buah-buahan sawit dengan tangan membutuhkan tenaga yang sangat besar.Tetapi dengan bantuan mesin ini memisahkan buah sawit menjadi lebih mudah dengan proses mekanikal sederhana.

Alat ini terdiri dari suatu lempeng-lempeng melengkung yang disusun dengan jarak tertentu dan diikat satu sama lain membentuk suatu sangkar dan

didalamnya terdapat tangkai-tangkai pemukul yang dipasang pada sumbu yang berputar. Mesin ini mampu merontokkan buah yang disterilisai sebaik yang belum disterilisai dengan sama efektifnya. Kapasitas stripper adalah 2-3 ton per jam. Sehingga satu mesin mampu melayani 2 expeller.

Prinsip kerja alat ini adalah menjatuhkan tandan pada bagian ujung atas penebah dan dipukul turun sambil diputar oleh ujung tangkai pemukul hingga turun. Buah akan terpisah dan turun melalui lubang bawah pada sisi yang lain.

Gambar 5. Mesin Perontok Tandan dengan Tangan Pemukul

Selain mesin thresher untuk merontokkan daging buah, industri kelapa sawit

biasanya menggunakan alat pengangkut untuk mengangkut buah sawit menuju thresher. Alat pengangkut ini biasanya disebut sebagai elevator buah. 1. Fruit elevator

Fruit elevator adalah alat pengangkut berondolan hasil dari mesin pemipil untuk dimasukan kedalam digester. Posisi konstruksinya berdisi max 75 derajat serta mempunya timba-timba yang dihubungkan oleh rantai dan digerakan dengan geraed motor. Mesin ini berfungsi untuk menghantar dan mengangkat biji setelah dipecah ripple mill dan menjadi kernel bercampur cangkang ( shell ) untuk diproses selanjutnya. Berbentuk timba dengan kapasitas kurang lebih 12 kg/timba dengan jumlah disesuaikan dengan kapasitas pabrik. Timba buah ini akan membawa buah menuju Fruit Distributing Conveyor.

Gambar 6. Mesin Elevator Buah

2. Mesin Konveyor Pengembali

Berbentuk screw conveyor yang biasanya didesain dengan jarak Pitch yang sama dengan ukuran diameter daun Conveyor. Alat ini akan mengirimkan buah menuju digester, sedangkan buah yang tidak ikut masuk kedalam digester akan dibawa kembali menuju Fruit Elevator oleh Fruit Rec.Conveyor untuk diproses ulang.

Gambar 7. Mesin Konveyor Pengembali