ACARA V

PENGECILAN UKURAN

A. Tujuan

Tujuan dari praktikum Acara V “Pengecilan Ukuran” adalah untuk

mengetahui pengaruh kadar air bahan yang digiling terhadap modulus

kehalusan (FM), diameter rerata, indeks keseragaman, dan luas permukaan

butiran hasil penggilingan.

B. Tinjauan Pustaka

1. Tinjauan bahan

Padi (Oryza sativa L.) merupakan salah satu tanaman pangan yang

paling penting di dunia. Beras patah, baik varietas dari beras lilin atau

bukan beras lilin, digunakan untuk memproduksi tepung beras oleh proses

pengecilan ukuran yang berbeda. Umumnya, ada tiga metode yang

digunakan untuk menyiapkan tepung beras yaitu penggilingan basah,

penggilingan semi kering, dan penggilingan kering. Penggilingan basah

adalah metode tradisional yang digunakan untuk menyiapkan tepung beras

dan menggabungkan lima proses berturut-turut, yaitu perendaman,

penambahan air selama penggilingan, penyaringan, pengeringan, dan

pengayakan. Proses ini meliputi penggunaan banyak mesin dan tenaga

kerja yang banyak. Penggilingan kering tidak menggunakan air, tidak

menghasilkan air limbah, dan mengkonsumsi energi lebih sedikit. Dalam

proses penggilingan setengah kering, tepung yang dihasilkan memiliki

sifat pertengahan dari tepung penggilingan kering dan basah, dalam aspek

ukuran partikel, viskositas, dan kerusakan pati. Proses penggilingan semi

kering memiliki tiga langkah, yaitu perendaman, pengeringan untuk

menghilangkan air yang berlebih, dan penggilingan dengan mesin

penggilingan kering (Ngamnikom, 2011).

Tepung adalah bentuk hasil pengolahan bahan dasar yang berupa

padatan menjadi bentuk partikel yang lebih kecil melalui proses

pengecilan ukuran. Proses pengecilan ukuran bahan dapat dilakukan

dengan cara diremuk, yaitu bahan ditekan oleh gaya mekanis dari mesin

giling. Penggilingan bertujuan untuk mendapatkan ukuran bahan yang

lebih kecil dan menyeragamkan bahan yang digiling (Darmajana, 2007).

Beras merupakan komoditas yang sangat penting di Indonesia.

Betapa pentingnya beras bagi kehidupan bangsa Indonesia, dapat dikaji

peranannya dalam aspek budaya, sosial, ekonomi, bahkan politik

(Damardjati, 1997). Penepungan termasuk upaya pengecilan ukuran

hingga partikelnya berbentuk bubuk. Prinsip kerja dari mesin penepung

rimpang adalah dengan prinsip pemukulan, dalam hal ini bahan

ditempatkan dalam hopper dan masuk kedalam ruang penepungan dan

dipukul dengan pemukul berputar dengan berbagai macam putaran antara

1500-4000 rpm. Mesin penepung tipe double jacket terdiri dari beberapa

komponen utama antara lain rangka, ruang penepungan, gigi penepungan

(gigi diam dan gigi bergerak) dan motor penggerak (Paramawati, 2008).

2. Tinjauan teori

Pengecilan ukuran atau pemecahan adalah unit operasi dimana

rata-rata ukuran pemotongan bahan makanan padat tersebut dikecilkan

dengan penerapan gaya penggilingan, tekanan atau pengaruh gaya lain.

Apabila pengecilan ukuran diterapkan pada globula cairan yang tidak

dapat bercampur (misalnya globula minyak pada air), pengecilan ukuran

ini lebih sering disebut sebagai homogenisasi atau emulsifikasi.

Sedangkan, pengecilan ukuran pada globula cairan saja yaitu dengan

atomisasi. Dalam pengolahan makanan pengecilan ukuran memiliki

keuntungan sebagai berikut :

Adanya peningkatan dengan perbandingan luas permukaan untuk

volume makanan sehingga dapat meningkatkan laju pengeringan,

pemanasan atau pendinginan dan meningkatkan efisiensi dan laju

ekstraksi bahan cair (misalnya jus buah atau ekstraksi minyak goreng).

Ketika dikombinasikan dengan screening (penyaring), telah

ditetapkan berbagai ukuran partikel yang dihasilkan penting untuk

sifat fungsional atau pengolahan yang benar dari beberapa produk

(misalnya untuk pelapisan gula, rempah-rempah dan tepung jagung).

Berbagai ukuran partikel sama, memungkinkan lebih lengkap dalam

pencampuran bahan (misalnya untuk sup kering dan campuran kue)

(Fellows, 2000).

Penggilingan adalah unit operasi penting dimana ukuran partikel

berkurang dan luas permukaan mereka meningkat. Ketika meningkatkan

luas permukaan partikel, berarti ketersediaan unsur (seperti minyak di

dalam sel, aroma dan komponen bumbu) yang tersedia dalam bahan yang

meningkat. Pemakaian daya di penggilingan, ukuran partikel berkomentar

dan peningkatan luas permukaan tergantung pada bentuk, ukuran awal dan

kekuatan dari partikel atau bahan, jenis penggiling digunakan untuk

operasi unit dan penetapan parameter operasi untuk menjalankan mesin

penggiling, seperti suhu dan ukuran ayakan (Meghwal, 2010).

Berdasarkan teknik penggilingan, penggilingan padi dapat

dikelompokkan menjadi tiga macam, salah satunya yaitu sistem

penggilingan lengkap. Sistem penggilingan lengkap ialah sistem

penggilingan dimana seluruh tahapan proses berjalan langsung atau ban

berjalan. Mesin ini sangat lengkap, terdiri dari mesin pembersih gabah,

pemecah kulit, pengayak beras pecah kulit (paddy separation), penyosok

(polisher), dan ayakan beras (grader) (Widowati, 2001).

Fineness modulus adalah tingkat kehalusan butiran. Semakin kecil

nilainya, maka butiran semakin halus (diameter partikel semakin kecil).

Fineness modulus adalah jumlah persen bahan tertinggal kumulatif pada

tiap ayakan (tidak termasuk pan) dibagi dengan 100. Tepung yang halus

memiliki angka fineness modulus kecil. Uniformity index (indeks

keseragaman) merupakan perbandingan ukuran diameter butiran yang

lolos dari suatu ukuran saringan tertentu. Uniformity index dihitung

sebagai D5/D90, dimana D5 merupakan diameter ayakan dimana hanya 5%

dari total bahan yang diayak lolos ayakan, sedangkan D90 adalah diameter

ayakan dimana 90% dari total bahan yang diayak lolos ayakan. Ayakan

yang dimaksud adalah ayakan yang digunakan dalam analisa, dan yang

digunakan dalam penelitian ini adalah ayakan standar Tyler dengan nomor

mesh 3/8, 4, 8, 14, 30, 50 dan 100. Nilai D5 dan D90 diperoleh dari grafik

antara diameter partikel vs persentase kumulatif bahan lolos. Diameter

partikel disini adalah diameter bukaan tiap-tiap ayakan yang digunakan

sesuai dengan nomor mesh-nya. Berbeda dengan fineness modulus,

semakin besar nilai uniformity index maka semakin rapat sebaran butiran

tepung (diameter partikel semakin seragam/sama). Sebaliknya, apabila

nilai uniformity index kecil berarti sebaran butian tepung lebar (diameter

partikel banyak yang berbeda-beda) (Purwantana, 2008).

Proses penggilingan digolongkan sebagai proses pemindahan atau

penghilangan bahan. Proses ini dan mesin-mesinnya harus mampu untuk

memproduksi bentuk bahan yang kompleks. Proses pengerjaan dengan

mesin meliputi memutar, menggiling, pengeboran, dan penggerindaan

yang dapat di visualisasikan penggunaanya pada kenyataan yang

sebetulnya (Arshad, 20008).

Penggilingan mikro adalah suatu operasi langsung untuk membuat

bagian kecil yang menawarkan alternatif proses pengecilan ukuran. Proses

ini merupakan suatu metode yang fleksibel. Penggilingan mikro dapat

mencapai ketelitian yang baik, kekasaran permukaan yang rendah, dan

dapat menghasilkan tingkat kepindahan bahan yang tinggi (Ozel, 2008).

Satu faktor yang dikira analisis ayak kadangkala digunakan,

terutamanya di Amerika Serikat. Faktor ini ialah modulus kehalusan atau

bisa disebut juga fineness modulus (FM), yang ditakrifkan sebagai jumlah

peratusan kumulatif tersimpan pada ayak siri piawai, yang dibagikan

dengan 100. Siri piawai terdiri daripada beberapa ayak, setiap satunya dua

kali ganda ukuran ayak sebelumnya, yaiut: 150, 300, 600 m, 1.18, 2.36,

5.00 mm (ASTM No. 100, 50, 30, 16, 8, 4) dan sehingga ukuran ayak yang

terbesar. Harus diingat apabila kesemua zarah dalam sampel lebih kasar

daripada, katakan, 600 m (ASTM No. 30), peratus kumulatif tersimpan

pada 300 m (ASTM No. 50) mesti diberikan sebagai 100; suatu nilai

yang sama, tentunya akan diberikan untuk 150 m (Neville, 2012).

Beras adalah sumber karbohidrat utama bagi sebagian penduduk

Asia. Penggilingan padi merupakan kegiatan terakhir dari seluruh tahapan

budidaya padi yang dimulai dari penanaman di lapangan, perawatan

tanaman, panen, dan pascapanen. Tahapan-tahapan penggilingan meliputi

pengadaan bahan baku, pengeringan, pemecah kulit, penyosohan,

pengayakan, pemutihan, pengepakan, penyimpanan, distribusi dan

pemasaran (Ambiya, 2011).

C. Metodologi

1. Alat

a.Ayakan

b.Baskom

c.Gelas ukur 50 ml

d.Penggilingan

e.Timbangan

2. Bahan

a. Air

b. Beras kering

c. Beras rendam 1 jam

d. Beras rendam 2 jam

3. Cara Kerja

Penentuan kadar air beras (kering, rendam 1 jam, rendam 2 jam)

Penggilingan

500 gram beras

Penimbangan

Pengayakan dengan ayakan(20, 30, 50, 60, 80 mesh)

Penimbangan bahan yang tertahan tiap seri ayakan

Penentuan densitas tiap fraksi bahan dengan dimasukkan ke 50 ml gelas ukur

Perolehan tabulasi data

Penentuan nilai modulus kehalusan (FM), diameter rerata, indeks

keseragaman dan luas total hasil penggiligan

D. Hasil dan Pembahasan

Tabel 5.1 Hasil Percobaan Pengecilan Ukuran Tepung Beras No Jenis

BahanUkuran Berat

TertahanBerat Lolos

% Tertahan

V Tertahan

Density (kg/lt)

7,10 Beras Kering

20 mesh 92,2 350,5 20,827 100 0,92230 mesh 145 205,5 32,754 179 0,81050 mesh 81,6 123,9 18,432 89 0,91760 mesh 41,1 82,8 9,283 50 0,82280 mesh 11,8 71 2,665 10 1,18Pan 66,8 4,2 15,089 118 0,566

8,11 Beras Rendam

1 jam

20 mesh 52,9 239,2 13,808 62 0,85330 mesh 79,5 250,7 20,752 95 0,83750 mesh 60,1 190,6 15,688 114 0,52760 mesh 89,6 101 23,388 38 2,35880 mesh 27 74 7,048 74 0,365Pan 29,9 44,1 7,805 40 0,747

9,12 Beras Rendam

2 jam

20 mesh 13,6 526,4 2,519 20 0,68030 mesh 168,7 357,7 31,241 360 0,46950 mesh 98,7 259 18,278 164 0,60260 mesh 120,8 138,2 22,370 220 0,54980 mesh 29,9 48,3 5,537 58 0,516Pan 143,6 -95 ,3 26,593 280 0,513

Sumber: Laporan Sementara

Pengayakan merupakan satuan operasi pemisahan dari berbagai ukuran

bahan untuk dipisahkan kedalam dua atau tiga fraksi dengan menggunakan

ayakan, setiap fraksi yang keluar dari ayakan mempunyai ukuran yang

seragam (Sulistiawan, 2014). Pengecilan ukuran atau pemecahan adalah unit

operasi dimana rata-rata ukuran pemotongan bahan makanan padat tersebut

dikecilkan dengan penerapan gaya penggilingan, tekanan atau pengaruh gaya

lain (Fellows, 2000). Standar kehalusan tepung beras menurut SNI yaitu

berkisar antara 1,5 – 3,8 (SNI 01 – 3549 – 2009).

Praktikum kali ini menggunakan ukuran ayakan 20 mesh, 30 mesh, 50

mesh, 60 mesh, 80 mesh, dan pan. Dari praktikum yang telah dilakukan,

diketahui berat lolos terbesar pada beras kering terdapat pada ukuran 20 mesh

yaitu sebesar 350,5. Pada beras rendaman 1 jam, berat lolos terbesar yaitu

250,7 yang terdapat pada ukuran 30 mesh. Sedangkan pada berat rendaman 2

jam, berat lolos terbesar terdapat pada ukuran 20 mesh yaitu sebesar 526,4.

Densitas pada berat kering terbesar terdapat pada ukuran 80 mesh yaitu

sebesar 1,18 kg/lt. Pada beras rendaman selama satu jam, densitas terbesarnya

terdapat pada ukuran 60 mesh yaitu sebesar 2,358 kg/lt. Sedangkan pada beras

rendaman 2 jam, densitas terbesarnya terdapat pada ukuran 20 mesh yaitu

sebesar 0,680 kg/lt.

Proses pengecilan ukuran bahan dapat dilakukan dengan cara diremuk,

yaitu bahan ditekan oleh gaya mekanis dari mesin giling. Proses pengecilan

ukuran bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran bahan yang lebih kecil dan

menyeragamkan bahan yang digiling (Darmajana, 2007). Faktor-faktor yang

mempengaruhi pengecilan ukuran yaitu tergantung pada bentuk, ukuran awal

dan kekuatan dari partikel atau bahan, jenis penggiling (Meghwal, 2010).

Tabel 5.2 Penentuan FM dan diameter rerata

Kel Sampel Ukuran Ayakan

%Tertahan (a)

F Pengali (b) a.b FM D

rata-rata

7,10 Beras kering

20 20,827 5 104,135

3,117 0,0356

30 32,753 4 131,01250 18,432 3 55,29660 9,283 2 18,56680 2,665 1 2,665Pan 15,089 0 0

8,11Beras

rendaman 1 jam

20 13,808 5 69,04

2,529 0,024

30 20,752 4 83,00850 15,688 3 47,06460 23,388 2 46,77680 7,048 1 7,048Pan 7,805 0 0

9,12Beras

rendaman 2 jam

20 2,519 5 12,595

2,422 0,0219

30 31,241 4 124,49650 18,278 3 54,83460 22,370 2 44,7480 5,537 1 5,537Pan 26,593 0 0

Sumber: Laporan Sementara

Fineness modulus adalah tingkat kehalusan butiran. Semakin kecil

nilainya, maka butiran semakin halus (diameter partikel semakin kecil).

Fineness modulus adalah jumlah persen bahan tertinggal kumulatif pada tiap

ayakan (tidak termasuk pan) dibagi dengan 100, diameter rata-rata partikel

disini adalah diameter bukaan tiap-tiap ayakan yang digunakan sesuai dengan

nomor mesh-nya. Semakin besar FM maka semakin besar pula diameter rata-

rata yang diperoleh, tepung yang halus memiliki angka fineness modulus kecil,

jadi faktor yang mempengaruhi FM ialah tingkat kehalusan tepung.

(Purwantana, 2008).

Dari praktikum yang telah dilakukan, diketahui urutan nilai FM dari

terbesar hingga terkecil adalah beras kering sebesar 3,117, beras rendaman 1

jam sebesar 2,529, dan beras rendaman 2 jam sebesar 2,422. D rata-rata dari

beras kering adalah 0,0356. Pada beras rendaman 1 jam, D rata-ratanya

sebesar 0,024. Sedangkan pada beras rendaman 2 jam, D rata-ratanya sebesar

0,0219 sehingga diketahui urutan D rata-rata dari yang terbesar hingga terkecil

yaitu beras kering, beras rendaman 1 jam, dan beras rendaman 2 jam.

Tabel 5.3 Indeks Keseragaman Pada Tiap-Tiap Jenis Ukuran

Kel Sampel Ukuran Mesh

% tertahan

Total / 10 Pembulatan Indeks

keseragaman

7,10 Beras kering

20 20,827 2,0827 2,08

1,037:1,896:1

30 32,753 5,1176 5,1250 18,43260 9,283

2,7037 2,7080 2,665Pan 15,089

8,11Beras

rendaman 1 jam

20 13,808 1,3808 1,4

1,4:3,6:3,8

30 20,752 3,644 3,650 15,68860 23,388

3,8241 3,880 7,048Pan 7,805

9,12Beras

rendaman 2 jam

20 2,519 0,2519 025

1:20:22

30 31,241 4,9519 4,9550 18,27860 22,370

5,45 5,4580 5,537Pan 26,593

Sumber: Laporan Sementara

Uniformity index (indeks keseragaman) merupakan perbandingan ukuran

diameter butiran yang lolos dari suatu ukuran saringan tertentu. Berbeda

dengan fineness modulus, semakin besar nilai uniformity index maka semakin

rapat sebaran butiran tepung (diameter partikel semakin seragam/sama).

Sebaliknya, apabila nilai uniformity index kecil berarti sebaran butian tepung

lebar (diameter partikel banyak yang berbeda-beda). Faktor yang

mempengaruhi indeks keseragaman yaitu ukuran diameter butiran

(Purwantana, 2008). Dari praktikum yang telah dilakukan, diketahui indeks

keseragaman pada beras kering yaitu 1,037:1,896:1. Indeks keseragaman pada

beras rendaman 1 jam yaitu 1,4:3,6:3,8. Sedangkan indeks keseragaman pada

beras rendaman 2 jam yaitu 1:20:22.

Tabel 5.4 Luas Permukaan Pada Tiap Jenis AyakanKel Sampel Ukuran Ayakan (mesh) A (m2) A Total (m2)

7,10 Beras kering

20 19,878

145,493

30 32,88550 31,89260 19,48080 6,201

Pan 35,157

8,11Beras

rendaman 1 jam

20 7,0741

114,666

30 17,440350 40,86860 14,804580 28,875

Pan 5,604

9,12Beras

rendaman 2 jam

20 2,281

284,244

30 66,34350 58,88360 85,7680 31,712

Pan 39,265Sumber: Laporan Sementara

Faktor yang mempengaruhi luas permukaan tergantung pada bentuk,

ukuran awal, kekuatan dari partikel, dan jenis penggiling yang digunakan

untuk operasi unit dan penetapan parameter operasi untuk menjalankan mesin

penggiling, seperti suhu dan ukuran ayakan (Meghwal, 2010). Dari praktikum

yang telah dilakukan, diketahui luas permukaan total pada beras kering yaitu

145,493 m2. Pada beras rendaman 1 jam, luas permukaan totalnya sebesar

114,666 m2. Sedangkan pada beras rendaman 2 jam, luas permukaan totalnya

sebesar 284,244 m2. Sehingga diketahui urutan luas permukan dari yang

terbesar hingga terkecil yaitu beras rendaman dua jam, beras kering, dan beras

rendaman satu jam.

E. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum acara pengecilan ukuran

ini adalah sebagai berikut:

1. Proses pengecilan ukuran bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran

bahan yang lebih kecil dan menyeragamkan bahan yang digiling.

2. Fineness modulus adalah tingkat kehalusan butiran.

3. Indeks keseragaman merupakan perbandingan ukuran diameter butiran

yang lolos dari suatu ukuran saringan tertentu.

4. Pada beras rendaman 2 jam, densitas terbesarnya terdapat pada ukuran 20

mesh yaitu sebesar 0,680 kg/lt.

5. Nilai FM beras kering sebesar 3,117, beras rendaman 1 jam sebesar 2,529,

dan beras rendaman 2 jam sebesar 2,422.

6. D rata-rata dari beras kering adalah 0,0356. Pada beras rendaman 1 jam, D

rata-ratanya sebesar 0,024. Sedangkan pada beras rendaman 2 jam, D rata-

ratanya sebesar 0,0219.

7. Indeks keseragaman pada beras kering yaitu 1,037:1,896:1. Indeks

keseragaman pada beras rendaman 1 jam yaitu 1,4:3,6:3,8. Sedangkan

indeks keseragaman pada beras rendaman 2 jam yaitu 1:20:22.

8. Luas permukaan total pada beras kering yaitu 145,493 m2. Pada beras

rendaman 1 jam, luas permukaan totalnya sebesar 114,666 m2. Sedangkan

pada beras rendaman 2 jam, luas permukaan totalnya sebesar 284,244 m2.

9. Faktor yang mempengaruhi indeks keseragaman yaitu ukuran diameter

butiran.

10. Faktor yang mempengaruhi luas permukaan tergantung pada bentuk,

ukuran awal, kekuatan dari partikel atau bahan, dan jenis penggiling

digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

Ambiya, Elradhie Nour. 2011. Penggilingan Padi Menggunakan Rice Milling Unit. Elradhie Wordpress. Sukamandi.

Arshad, Haslina, Zainal Rasyid Mahayuddin, Che Hassan Che Haron. 2008. Flank Wear Simulation of a Virtual End Milling Process. Journal of Scientific Research.

Fellows, P. 2000. Food Processing Technology Principle and Practice, Second Edition. CRC Press. Boca Raton Boston, New York, Washington DC, USA.

Meghwal, Murlidhar and T. K. Goswami. 2010. Cryogenic Grinding of Spices is a Novel Approach Whereas Ambient Grinding Needs Improvement. Journal of Food Science and Technology 4.

Neville, A. M dan J. J. Brooks. 2012. Teknologi Konkrit. Institut Terjemahan Negara Malaysia Berhad. Malaysia.

Ozel, Liu dan Dhanorker. 2008. Modelling and Simulation of Micro-Milling Process. Journal of Manufacturing Automation and Research Laboratory.

Paramawati, Raffi, Sigit Triwahyudi, Mardison, Reni Yuliana Gultom. 2008. Rekayasa Mesin Penepung Tipe Double Jacket Untuk Komoditas Biofarmaka. Jurnal Enjiniring Pertanian, Vol. 6, No. 2.

Sulistiawan, Heru, Sugeng Slamet. 2014. Perancangan Mesin Pengayak Pasir Cetak Vibrating Screen Pada IKM Cor di Juwana Kabupaten Pati. Prosiding SNATIF ke-1.

Widowati, Sri. 2001. Pemanfaatan Hasil Samping Penggilingan Padi dalam Menunjang Sistem Agroindustri di Pedesaan. Buletin Agro-Bio 4. Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan, Bogor.

LAMPIRAN

Perhitungan % tertahan

20 mesh

30 mesh

50 mesh

60 mesh

80 mesh

Pan

Perhitungan densitas

20 mesh

30 mesh

50 mesh

60 mesh

80 mesh

Pan

Perhitungan a x b

1. 2,519 x 5 = 12,595

2. 31,241 x 4 = 124,496

3. 18,278 x 3 = 54,834

4. 22,370 x 2 = 44,74

5. 5,537 x 1 = 5,537

6. 26,593 x 0 = 0

Perhitungan FM

Perhitungan D rata-rataD rata-rata = 0,0041 x 2FM

= 0,0041 x 22,2422

= 0,0219

Perhitungan total / 10

1) = 0,2519

2) = 4,9519

3) = 5,45

Perhitungan A

A =

1) Mesh 20

Dp = = 0,9205 x 10-4

A =

2) Mesh 30

Dp = = 0,571 x 10-4

A = = 66,343

3) Mesh 50

Dp = = 0,293 x 10-4

A = = 58,883

4) Mesh 60

Dp = = 0,2695 x 10-4

A = = 85,76

5) Mesh 80

Dp = = 0,1935 x 10-4

A = = 31,712

6) Pan

Dp = = 0,75 x 10-4

A = = 39,265