BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Umbi Ketela Pohon Ketela pohon disebut pula ubi kayu, casava singkong. Ketela pohon
merupakan salah satu tanaman penghasil makanan. Di Indonesia tanaman ini tersebar luas dan tumbuh di pulau Jawa, Madura dan Sumatra. Singkong di
Indonesia menduduki urutan ke III diantara empat produksi pangan yang utama antara lain : padi, jagung, singkong dan ubi jalar. Klasifikasi ketela
pohon yaitu sebagai berikut : Divisio
: Spermatophyta Sub divisio
: Angiospermae Classis
: Dicotyledoneae Ordo
: Euphorbiales Famili
: Euphorbiaceae Genus
: Manihot Species
: Manihot utilissima pohl Steenis, 2005 2. Industri Tapioka
a. Bahan Baku Produksi Tapioka Proses pembuatan tapioka di PT Sukoharjo Makmur Abadi
membutuhkan bahan baku singkong yang cukup banyak. Bahan baku singkong dari berbagai daerah seperti kabupaten Boyolali, Sukoharjo,
Sragen, dan Karanganyar. Bahan baku singkong yang diterima hanya
diharapkan dari pedagang-pedagang singkong yang sudah ada, maka terkadang terjadi kekosongan proses produksi 1-2 hari apabila bahan baku
singkong yang ada habis diolah Susanto, 2000. b. Produk Tapioka
Tapioka adalah pati yang diperoleh dari umbi tanaman ubi kayu Manihot utilissima. Dalam perdagangan lebih dikenal sebagai “tapioca
Flour ” atau tepung tapioka. Nama lain dari tapioka adalah pati kanji, pati
ubi kayu, pati cassava, pati singkong, pati pohong sesuai dengan sebutan untuk ubi kayu dibeberapa daerah. Pati merupakan polisakarida yang
tersusun oleh molekul glukoza yang terdiri dari molekul amilosa dan amilopektin. Seperti pati antara lain berbentuk makromolekul, tidak
bermuatan, berbentuk granula yang padat dan tidak larut dalam air dingin. Jika dipanaskan akan mengalami gelatinasi dalam keadaan kering
berwarna putih
dan dalam
bentuk gelatin
berwarna opak
Mulyoharjo,1987. c. Tahap-tahap produksi
Proses pengolahan tapioka di PT Sukoharjo Makmur Abadi, Sukoharjo sudah menerapkan pengolahan secara mekanis dengan
menggunakan tenaga listrik dan generator set sebagai sumber tenaga pendukung untuk pengolahan. Pada prinsipnya peoses pembuatan tapioka
di pabrik tersebut tidak jauh berbeda dengan pembuatan tapioka pada umumnya. Prinsip dasar pembuatan tapioka adalah sebagai berikut:
1 Penghancuran sel-sel dan pemisahan butiran-butiran pati dari benda lain yang tidak larut. Fase ini meliputi: pengupasan, pencucian umbi
dan pemarutan. 2 Pemisahan susu pati dari air dengan penyaringan menggunakan kain
saring atau kawat kasa halus. 3 Pengurangan sebagian besar air yang terkandung pada pati basah
4 Penggilingan pati yang masih kasar kemudian dilakukan pengayakan. Pembuatan tapioka tersebut didukung peralatan yang modern
sehingga pekerja hanya bekerja sebagai operator saja, semua proses dikendalikan melalui sistem “remote panel control.” Proses pengolahan
tapioka di PT. Sukoharjo Makmur Abadi melalui beberapa tahapan proses seperti yang dapat dilihat pada gambar 1:
Gambar 2.1 : Diagram Alir Tahapan Proses Pengolahan Tapioka
Sumber PT. Sukoharjo Makmur Abadi Singkong
Pengupasan Pencucian
Pemotongan Pemarutan
Bubur Singkong Ekstraksi
Susu Pati Encer Pemurnian
Susu Pati Pekat Pengendapan
Pati Basah Pengeringan
200 – 230 C
Pengayakan 80 mesh Pengemasan
Tapioka Air Sisa
Pelarut Pengambilan air
press pulp Air sisa
Ampas
Ampas Basah Belerang
Diagram alir proses pembuatan pati tapioka akan diuraikan lebih lanjut dibawah ini :
1 Pengupasan Bahan baku singkong yang telah dibongkar dari muatan kendaraan
pengangkut, kemudian dimasukkan ke dalam happer yang berkapasitas sekitar 4 m dengan excavator sebagai tempat penampungan sementara
singkong-singkong yang akan diproses lebih lanjut. Dari happer singkong dibawa naik dengan menggunakan konveyor menuju mesin pengupas
root peller. Pada mesin pengupas ini kulit ari atau kulit luar singkong dikupas dan dibersihkan dari kotoran-kotoran yang menempel pada
permukaan singkong seperti tanah, batu-batuan kecil, plastik dan kotoran lainnya dengan cara diputar secara terus-menerus.
2 Pencucian Singkong yang telah bersih dari kulit ari maupun kotoran,
kemudian dicuci dengan menggunakan air yang disemprotkan sehingga menimbulkan tekanan terhadap singkong-singkong tersebut sambil
diputar oleh pedal peddle pada mesin pencuci root washer. Proses pencucian ini berlangsung melalui 3 tahapan yang berulang secara
berturut-turut dan diharapkan singkong akhirnya akan benar-benar dalam keadaan bersih.
3 Sortasi Proses sortasi dilakukan saat singkong dibawa oleh konvesor
menuju root chapper yang dikerjakan oleh pekerja secara manual dengan
mengambil dan memotong bagian pangkal singkong yang keras benggol, kayu-kayu yang terikut serta mengambil benda-benda keras
seperti batu-batuan kecil yang terkadang masih sering ikut terbawa. Bagian pangkal singkong dan benda-benda keras ini adalah faktor yang
menyebabkan mesin pemotong atau mesin pemarut sering rusak ataupun tumpul.
4 Pemotongan Tahapan selanjutnya, singkong yang telah disortasi diangkut
dengan konveyor menuju mesin pemotong root chapper. Pada proses ini singkong dipotong menjadi bagian yang kecil-kecil yang siap diparut.
5 Pemarutan Singkong yang telah dipotong kecil-kecil turun kebawah menuju
mesin pemarut roor rasper yang terletak dibawah mesin pemotong, aluran yang digunakan untuk menghubungkan antara mesin pemotong
dan mesin pemarut berupa pipa besar berbentuk segi empat yang bercabang dua sehingga apabila terdapat gangguan berupa benda keras
atau batu yang masuk kedalam mesin pemarut dapat dikeluarkan dengan mengambil dari salah satu pipa tersebut, tanpa harus menghentikan kerja
mesin pemarut apabila mesin ini membutuhkan waktu yang lama untuk stabil kembali.
Proses pemarutan ini, agar dapat berlangsung secara lancar diperlukan air sebagai bahan pembantu sehingga mempermudah serta
memaksimalkan pengambilan saripari dari hasil parutan singkong yang
berupa bubur cair, selain itu air parutan ini juga dapat berfungsi untuk menjaga ketajaman dan keawetan dari mata pisau parutan.
6 Ekstrasi Ekstrasi adalah proses pembuatan ekstrak pati dari bahan parutan
berupa bubur singkong menjauh ekstrak pati yang terpisah dari ampasnya. Proses ekstraksi dilakukan dalam tiga bagian, setiap bagiannya terdapat
enam buah mesin ekstraktor ditambah enam buah pulp ekstraktor, sehingga keseluruhannya berjumlah dua puluh empat buah. Proses
penambahan belerang terjadi didalam tahapan ekstraksi ini. Penambahan belerang pada proses ini dimaksudkan sebagai penghambat pencoklatan
dan untuk mengawetkan pati. Mekanisme kerja belerang dalam menghambat pencoklatan adalah Ion bisulfit bereraksi dengan enzym
dalam sel membentuk ion kompleks enzym sulfat sehingga enzym tidak dapat mengkatalisa terjadinya reaksi pencoklatan. Sulfat menghambat
hidroksilasi oksidatif sehingga mencegah pembentukan senyawa melanoidin penyebab warna coklat.
Bahan bubur pati dari hasil parutan mula-mula diproses dengan dilakukannya penyaringan dan pemisahan sari pati dari ampasnya
diekstraksi I coarse extractor dengan kain saring berukuran 150 mesh, kemudian hasilnya dibawa ke ekstraktor II fine extraktor ini
penyaringan dilakukan dengan kain saring berukuran 200 mesh selanjutnya hasil saringan tersebut diproses kembali ke separator I, II
untuk lebih mengentalkan bubur singkong dengan memisahkan
pelarutnya. Dari hasil olahan separator I, II kemudian dialirkan menuju ekstraktor III final extractor untuk disaring dan dipisahkan kembali dari
ampasnya yang masih tersisa dengan ukuran saringan 250 mesh. Ekstraktor III merupakan proses penyaringan terakhir, dengan hasil akhir
berupa susu pati berwarna putih. Hasil samping limbah padat yang didapatkan dari proses
ekstraksi kemudian akan diolah kembali didalam bubur ekstraktor pulp ectractor
untuk dipisahkan antara air dengan ampas. Air yang didapatkan akan dialirkan menuju mesin pemarut sedangkan ampasnya kemudian
akan dipress dengan mesin pengepres pulp press dan akan dihasilkan hasil akhir berupa limbah padat.
7 Pemurnian refining Pemisahan sari pati dari pelarutnya dilakukan dengan tujuan agar
susu pati hasil penyaringan dari ekstraktor lebih kental sehingga kandungan pati pada susu pati tersebut lebih besar. Sebenarnya selain
terjadi pemisahan sari pati, pada proses pemurnian ini juga dilakukan proses pembersihan terhadap susu pati yang kental dan bersih. Semakin
kental susu pati yang dihasilkan maka akan semakin banyak pati basah yang diperoleh.
Proses pemurnian ini dilakukan oleh empat mesin separator yang dibagi dalam dua bagian dengan perbedaan ukuran pada nozzle. Setiap
bagian terdiri dari dua mesin separaton, mesin separaton I dan II fine separator
melakukan proses pemisahan pati yang berasal dari hasil
penyaringan ekstraktor III final extractor kemudian dialirkan menuju mesin separator III dan IV final separator.
8 Pengendapan de-hidrating Sari pati dihasilkan dari pemisahan sari pati oleh separator III, IV
yang masih berbentuk susu pati tersebut kemudian diendapkan pada mesin centrifuge dengan perlakuan pemusingan sehingga saripati terpisah
dari seluruh pelarutnya, akhirnya yang tertinggal hanya endapan berupa pati basah yang siap dikeringkan. Proses pengendapan ini berlangsung
sekitar empat menit untuk selanjutnya dilakukan penghamburan dengan mengikis seluruh endapan pati basah yang menempel pada seluruh
permukaan bagian dalam mesin centrifuge. Hasil penghamburan tersebut menghasilkan sekitar 50 kg pati
basah setiap empat menitnya. PT Sukoharjo Makmur Abadi dalam proses pengolahannya menggunakan empat mesin centrifuge.
9 Pengeringan drying Pati basah yang dihasilkan dari mesin centrifuge ditampung pada
sebuah bak penampungan. Selanjutnya pati basah tersebut kemudian akan dikeringkan untuk mendapatkan kadar kekeringan pati yang diinginkan.
Dalam proses pengeringan tapioka ini dilakukan dengan empat alat yang merupakan rangkaian dari alat pengeringan yaitu air heater, flash dryer,
starch feeder, oven atau air dryer, urutan proses pengeringan tapioka
dapat dilihat pada gambar 2 :
Gambar 2.2 Urutan Proses Pengeringan Tapioka Sumber PT. Sukoharjo Makmur Abadi
Maksud dari bagan proses pengeringan tapioka diatas yaitu udara panas yang diperlukan untuk proses pengeringan dihasilkan pada air
heater , selanjutnya udara panas tersebut akan dibawa oleh flash dryer
melalui cerobong air heater. Pati yang akan dikeringkan masuk ke flash dryer
dengan starch feeder sehingga udara panas dan pati basah akan tercampur, selama pati tersebut menuju air dryer merupakan tempat
pengeringan pati yang terakhir, dalam tahapan ini pati dapat diatur tingkat kekeringan dengan mengatur banyaknya masukan pati tiap detiknya.
Air Heater Udara Panas
Cerobong Flash Dryer
Pati Udara Panas Air Dryer
Pati Kering Flash Dryer
Starch Feeder Bak Hopper
Pati Basah
10 Pengayakan dan Pengepakan grading and packing Tujuan pengayakan adalah untuk memisahkan fraksi pati yang
halus dengan fraksi yang kasar, sesuai dengan tingkat kualitas yang diharapkan. Untuk kualitas A dan B adalah 99 harus melewati saringan
140 mesh dan untuk kualitas C adalah 99 harus melalui saringan 80 mesh.
Pati yang sudah dikeringkan dalam oven tersebut masih dalam keadaan panas sehingga diperlukan proses pendinginan terhadap pati pada
mesin pendingin cooling syclone. Kemudian pati tersebut diayak dengan menggunakan saringan berukuran 80 mesh supaya lebih halus dan bersih.
Sementara itu, sebelum dilakukan pengemasan diadakan pengujian terlebih dahulu uji kontrol terhadap kualitas pati yang meliputi uji kadar
air dan uji warna. Pengepakan dilakukan pada karung-karung yang terbuat dari
bahan plastik dengan ukuran 50 kg. setelah dilakukan pengepakan dilanjutkan dengan sistem penggundangannya, yaitu produk tapioka yang
siap dipasarkan diatur secara bersusun diatas balok kayu untuk menghindari kontak langsung dengan lantai sehingga kelembatan pati
tetap terjaga. d. Limbah Industri Tapioka
Limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan tapioka termasuk limbah biologis atau organik, karena ditimbulkan sebagai sisa dari
pengusahaan ketela pohon yang merupakan salah satu bahan biologi atau
organik, ada 3 macam limbah, yaitu limbah cair, limbah cair, limbah padat dan limbah gas. Limbah cair industri tapioka banyak mengandung
pati terlarut, asam hidrosianat HCN yang mudah terurai menjadi sianida, nitrogen, fosfor dan senyawa organik. Menurut Mahida 1995, pada
prinsipnya penangangan limbah industri pangan adalah meredoksi kandungan bahan organik yang terlarut berdasarkan penanganan secara
fisika, kimia, biologis. 1 Limbah padat
Limbah padat terdiri dari dua jenis yaitu : a Limbah kulit yang didapatkan dari proses pembersihan singkong.
Adapun penanganannya dengan dijual kepada konsumen untuk pakan ternak.
b Limbah dari ampas atau onggok yang didapat proses pemarutan dan pengepresan.
2 Limbah cair Limbah cair ini dihasilkan dari proses pencucian bahan sebelum
pemarutan, air hasil kerja separator yang memisahkan pati kental dari air pelarutnya maupun dari pembersihan peralatan. Masalah yang
ditimbulkan dari limbah cair adalah pencemaran bau dan keasaman. 11
3. Karbohidrat Karbohidrat adalah sumber energi utama manusia kebanyakan
karbohidrat yang kita makan adalah tepungpatiamilum yang ada dalam
gandum, jagung, beras, kentang dan padi-padian lainnya, buah serta sayuran. Fessenden, 1997.
Karbohidrat merupakan sumber tenaga utama untuk semua fungsi tubuh gerakan-gerakan otot, pencernaan dan asimilasi makanan. Bilamana
karbohidrat itu terikat dengan oksigen maka itu akan menghasilkan panas yang diperlukan untuk mempertahakan suhu tubuh yang stabil. Karbohidrat
terdapat dalam berbagai jenis makanan seperti gula, tepung, padi-padian dan selulosa Simorangkir, 1994.
4. Glukosa Pengubahan glukosa menjadi asam laktat atau etanol berlangsung
dalam beberapa tahap yang masing-masing tahapnya dikatalis oleh enzim jalur glikolisa dan fermentasi alkohol itu disusun oleh embeden, menyerhof
dan parnas yang kemudian dikenal dengan jalur EMP Winarno, 1997. Glukosa suatu gula monosakarida merupakan salah satu karbohidrat
penting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan maupun tumbuhan. Proses penguraian glukosa menjadi piruvat, alkohol, CO
2
dan air dapat berlangsung melalui beberapa jalan metabolisme, tergantung dari
keadaan lingkungan, keadaan dalam sel atau macam jasadnya satu macam jasad dapat melakukan atau lebih jalur metabolisme penguraian tersebut.
Wirahadikusuma, 1995. 5. Fermentasi
Fermentasi merupakan proses perubahan-perubahan kimia dalam suatu substrat organik yang berlangsung karena aksi katalisator biokimiawi
yaitu enzim yang dihasilkan oleh mikroba hidup tertentu. Untuk berlangsungnya proses fermentasi oleh suatu mikroba perlu adanya medium
fermentasi yang mengandung nutrien untuk pertumbuhan, bahan pembentuk sel, dan biosintesis produk-produk metabolisme Rahman, 1989.
Berdasarkan produk yang difermentasi digolongkan menjadi 2 macam yaitu sebagai berikut:
a. Fermentasi alkoholis adalah fermentasi yang menghasilkan alkohol sebagai produk akhir disamping produk lainnya misalnya pada pembuatan
wine, tape. b. Fermentasi non alkoholis adalah fermentasi yang tidak menghasilkan
alkohol sebagai produk akhir selain bahan lainnya misalnya pembuatan tempe, antibiotika dan lain-lain Rukmana dan Yuniarsih, 2001.
6. Saccharomyces cerevisieae Produsen utama alkohol adalah ragi terutama dari strain
Saccharomyces cerevisieae . Ragi-ragi seperti juga kebanyakan fungi
merupakan organisme yang bersifat aerob. Dalam lingkungan terisolasi dari udara, organisme ini meragika karbohidrat menjadi etanol dan CO
2
. ragi sendiri merupakan organisme aerob pada kondisi an aerob. Dengan
mengalirkan udara, maka peragian dapat dihambat sempurna dengan memasukkan banyak udara Schlegel, 1994.
Saccharomyces cerevisiae mempunyai ciri-ciri yaitu sel-selnya
bundar, lonjong, memanjang atau seperti benang dan menghasilkan pseudomiselium.
Berkembang biak
secara vegetatif
dengan cara
penguncupan multiteral. Konjugasi isogami atau heterogami dapat mendahului atau dapat terjadi setelah pembentukan askus. Dapat berbentuk
tonjolan, setiap askus dapat mengandung satu sampai empat spora dengan berbagai bentuk, spora dapat berkonjugasi. Disimilasi berlangsung dari
oksidatif yang disukai sampai kepada fermentasi yang dominan. Dalam biakan cair biasanya terjadi pertumbuhan didasar cincin dan partikel dapat
berbentuk dengan waktu yang lebih panjang. Senyawa-senyawa gula yang umum biasanya difermentasikan dengan kuat, nitrat tidak diasimilasikan
kebanyakan Khamir Industri tergolong dalam genos Saccharmyces contohnya adalah Saccharomyces cerevisiae Pelczar dan Chan, 1988.
7. Asam Sulfat Asam sulfat H
2
SO
4
sangat penting dalam industri dan dibuat dalam jumlah yang lebih besar daripada asam lain. Asam sulfat adalah cairan yang
tidak berwarna seperti minyak dan higroskopik dengan berat jenuh 1,838 grmL. Asam pekat yang murni dan komersial adalah suatu campuran bertitik
didik konstan, dengan titik didih 338 C dan mengandung asam kira-kira 98.
Cairan dapat bercampur dengan air dalam semua perbandingan dengan melepaskan panas yang banyak sekali Setiono dan Pudjaatmaka, 1985.
Asam sulfat merupakan asam mineral yang kuat. Reaksi hidrasi asam sulfat adalah reaksi ekoterm yang kuat. Asam sulfat juga merupakan agen
pengeringan yang baik dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah- buahan kering Anonim, 2008.
8. Etanol Etanol disebut alkohol karena dapat diperoleh dengan cara
fermentasi dari padi-padian. Sebenarnya fermentasi dari semua bahan yang mengandung karbohidrat seperti anggur dan kentang juga padi
menghasilkan etanol. Etanol yang dipakai untuk minuman dan gosohol masih dibuat secara fermentasi, Etanol yang dipakai sebagai pelarut dibuat
dengan hidrasi dari etilen suatu zat petrokimia yang didapat dari reaksi pemecahan minyak bumi Fessenden, 1997.
Alkohol merupakan cairan bening, mudah menguap mudah bergerak, tidak berwarna, bau khas dan rasa panas. Alkohol mudah terbakar dengan
memberikan nyala berwana biru dan tidak berasap. Nama lain dari alkohol adalah aethanol, etanol, aethyl alkohol Wresniwiro, 1999.
Bioetanol C
2
H
5
OH merupakan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Gasohol
merupakan campuran antara bioetanol dan bensin dengan porsi bioetanol sampai dengan 25 Anomin, 2008.
B. Kerangka Pemikiran
Kategori