Uji Variasi Suhu Pengeringan Biji Kakao dengan Alat Pengering Tipe Kabinet terhadap Mutu Bubuk Kakao

  Kakao (Theobroma cacao L.) Deskripsi Tanaman Kakao dan Klasifikasi Kakao

  Tanaman kakao (Theobroma cacao) berasal dari hutan tropis yang menyebar dari Meksiko selatan, Brasil sampai ke Bahama; terletak pada 18 LU sampai 15 LS. Populasi yang terbanyak dan diduga sebagai pusatnya adalah

  

Upper Amazon. Kakao masuk ke Indonesia pada tahun 1560 di Sulawesi Utara

  dan berasal dari Filipina; jenisnya adalah Criollo dan jenis ini diduga berasal dari Venezuella. Pada tahun 1806 perluasan kakao dilakukan di Jawa Timur dengan kakao jenis Criollo (Soehardjo,dkk., 1996).

  Tanaman kakao termasuk marga Theobroma, suku dari Sterculiaceae yang banyak diusahakan oleh para pekebun, perkebunan swasta dan perkebunan Negara. Sistematik tanaman kakao menurut Tjitrosoepomo adalah sebagai berikut: Divisi : Spermatophyta Anak divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Anak kelas : Dialypetalae Bangsa : Malvales Suku : Sterculiaceae Jenis : Theobroma cacao.

  (Susanto, 1994).

  Berdasarkan tipe populasinya, kakao dapat dibagi menjadi tiga kelompok termasuk jenis kakao mulia (edel), sedangkan forastero termasuk jenis kakao lindak (bulk). Tipe trinitario merupakan hibrida antara criollo dengan forastero sehingga di dalam perdagangan dapat masuk ke jenis mulia ataupun jenis lindak, tergantung dari mutu biji yang dihasilkan. Sebagai contoh klon DR menghasilkan kakao mulia, sedang klon ICS banyak yang menghasilkan kakao lindak. (Poedjiwidodo, 1996).

  Syarat Tumbuh

  Iklim merupakan salah satu faktor lingkungan yang cukup berpengaruh terhadap pertumbuhan dan keberhasilan budi daya tanaman, termasuk budi daya

  o o

  kakao. Tanaman kakao dapat tumbuh pada garis lintang 10 LS – 10 LU dan pada ketinggian 0 – 600 m dpl. Untuk pertumbuhan yang optimal, kakao

  o

  membutuhkan suhu dengan batasan tertentu, yaitu suhu minimum 18 – 21 C dan

  o

  maksimum 30 – 32

  C. Kisaran curah hujan yang ideal bagi pertumbuhan tanaman kakao adalah 1.500 – 2.500 mm/tahun. Tanaman kakao menghendaki lingkungan dengan kelembaban tinggi dan konstan, yakni diatas 80%. Tanah yang cocok untuk tanaman kakao adalah yang bertekstur geluh lempung (clay loam) yang merupakan perpaduan antara 50% pasir, 10 – 20% debu, dan 30 – 40% lempung berpasir. (Wahyudi dkk., 2013).

  Tipe Pengering

  Untuk pengeringan bahan pangan terdapat berbagai tipe pengering yang digunakan. Pada umumnya pemilihan tipe pengering ditentukan oleh jenis komoditi yang akan dikeringkan, bentuk akhir produk yang dikehendaki, faktor ekonomi dan kondisi operasinya. Jenis produk yang dikeringkan dan tipe pengering yang digunakan umumnya adalah sebagai berikut: Pengering Produk Pengering drum Susu, sari sayuran, kranberri, pisang

Pengering rak hampa Produksi bahan pangan tertentu yang

terbatas Pengering hampa kontinu Buah-buahan dan sayuran Pengering ban berjalan (atmosferik) Sayuran Pengering bedeng apung Sayuran Pengering busa padat Sari buah Pengering beku Daging Pengering semprot Telur utuh, kuning telur dan susu

Pengering putar Sebagian produk daging, biasanya tidak

digunakan untuk bahan pangan Pengering kabinet atau kamar Buah-buahan dan sayuran Pengering tungku Apel, sebagian sayuran Pengering terowongan Buah-buahan dan sayuran

  Pengering dapat dibedakan dalam dua golongan: Pengering adiabatis ialah pengering dimana panas dibawa ke dalam pengering oleh suatu gas yang panas. Gas memberikan panas kepada air di dalam bahan pangan dan membawa keluar uap air yang dihasilkan. Gas panas dapat merupakan hasil pembakaran atau pemanasan udara. Pemindahan panas dapat berlangsung melalui suatu permukaan yang padat, dimana panas dipindahkan kepada produk melalui suatu plat logam yang juga membawa produk tersebut (Desrosier, 1988).

  Kandungan dan Manfaat Biji Kakao

  Riset menemukan indikasi bahwa beberapa komponen yang terkandung dalam kakao dapat membantu mencegah penyakit cardiovascular dan dapat mengurangi resiko kanker. Tapi bagaimanapun hal tersebut tenggelam oleh anggapan bahwa cokelat sebagai penyebab obesitas. Sebagian orang mengklasifikasikan cokelat sebagai “junk food” karena kandungan kalorinya yang tinggi. Seiring dengan semakin besarnya perhatian terhadap aspek kesehatan dan kandungan nutrisi dari kakao dan cokelat, sekretariat ICCO (International Cocoa

  

Organization ) berinisiatif untuk ikut terlibat dalam perdebatan, dengan tujuan untuk menyampaikan kepada publik suatu gambaran obyektif mengenai konsumsi kakao dan cokelat dipandang dari sisi status kesehatan dan kandungan nutrisi terhadap konsumen (Departemen Perindustrian, 2007).

  Aneka produk kakao yang terdiri atas cocoa liquor, cocoa butter, dan

  

cocoa powder bisa digunakan sebagai bahan dasar pembuat makanan seperti

snack, confectionery, bakery , minuman/beverages dan saat ini yang sedang tren

  adalah sebagai bahan terapi (spa theraphy dan aroma theraphy). Selain rasa dan aromanya yang dapat membuat addict, cokelat memiliki manfaat untuk kesehatan karena kandungan senyawa flavonoid (polyphenol) sebagai antioksidan tinggi yang dapat menurunkan risiko penyakit jantung, kanker dan stroke. Selain itu produk kakao juga mengandung phenilethylamine yang dapat menstimulasi perasaan positif dan gembira (Wahyudi, dkk., 2008).

  Pascapanen Kakao Pemeraman Buah Kakao

  Buah yang telah dipanen dikumpulkan dan dikelompokkan berdasarkan kelas kematangannya. Biasanya dilakukan pemeraman untuk memperoleh keseragaman kematangan buah dan memudahkan pengeluaran biji dari buah kakao. Pemeraman dilakukan di tempat yang teduh, lamanya sekitar 5-7 hari.

  (Departemen Perindustrian, 2007).

  Pemecahan Buah Kakao

  Pemecahan buah kakao harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak merusak keping biji. Pemecahan kakao dapat dilakukan dengan alat pemukul, sabit, kulkasau, atau saling memukulkan buah yang satu dengan lainnya. Biji-biji yang baik dipisahkan dari biji-biji yang jelek/rendah dan dihindari tercampurnya dengan kotoran. Biasanya biji yang rendah difermentasi sendiri (Susanto, 1994).

  Fermentasi Kakao

  Fermentasi merupakan tahap paling menentukan dalam proses pengolahan biji kakao. Tujuan utama fermentasi adalah mematikan biji dan melepaskan pulp.

  Selama proses fermentasi berlangsung akan terjadi pembentukan citarasa khas kakao serta pengurangan rasa pahit dan sepat. Fermentasi dilakukan dengan memasukkan biji kakao ke dalam peti fermentasi dan ditutup dan berlangsung selama 5-7 hari untuk kakao lindak dan 3-4 hari untuk kakao mulia. Selama fermentasi diadakan pengadukan agar proses fermentasi merata (Poedjiwidodo, 1996).

  Fermentasi secara tradisional terbagi menjadi 3 kelompok, yaitu : fermentasi dengan menggunakan keranjang/tomblok, fermentasi dengan penimbunan diatas permukaan tanah yang dialasi daun pepaya, dan fermentasi dengan menggunakan kotak kayu. Penggunaan kotak kayu sebagai wadah fermentasi memberikan kualitas biji kakao yang lebih baik dari dua cara fermentasi tradisional lainnya (Hatmi dan Rustijarno, 2012).

  Menurut Susanto (1994), di samping proses fermentasi menentukan mutu biji kakao, fermentasi juga akan mempermudah pengeringan dan menghancurkan lapisan pulp yang melekat pada biji. Tanda-tanda bahwa proses fermentasi sudah dapat diakhiri adalah sebagai berikut : Biji kakao sudah tampak kering/lembab, berwarna cokelat dan berbau asam cuka, lendir yang melekat pada biji sudah mudah dikupas, bila dipotong melintang, penampang biji tampak seperti cincin berwarna cokelat untuk kakao mulia dan warna ungu sudah hilang bagi kakao lindak (Susanto, 1994).

  Perendaman dan Pencucian Kakao

  Biji yang telah selesai difermentasi ada yang direndam dan dicuci, tetapi ada yang langsung dijemur. Biji yang dicuci akan kelihatan bersih, tetapi lebih rapuh dan mudah pecah. Disamping itu, biji akan mengalami penurunan berat antara 10-15%. Sedang biji yang tidak dicuci, selain memiliki rendemen yang tinggi dan tidak rapuh, aroma yang dihasilkan juga lebih baik, tetapi warnanya kurang menarik. Tujuan dari perendaman biji adalah menghentikan proses fermentasi, memperbaiki penampakan biji, mengurangi asam cuka yang timbul, dan mengurangi warna hitam pada biji. Perendaman dilakukan pada pagi hari selama 2-3 jam, kemudian dilakukan pencucian. (Poejiwidodo, 1996).

  Pengeringan Kakao

  Teknik pengeringan biji kakao ada tiga yaitu : pengeringan dengan sinar matahari, menggunakan alat pengering dan perpaduan keduanya. Pengeringan menggunakan sinar matahari memiliki sisi positif dan negatif. Sisi positifnya, akan diperoleh warna biji kakao coklat kemerahan dan tampak lebih cemerlang.

  Warna dan kenampakan yang demikian inilah yang diharapkan dari biji kakao kering, sehingga pengeringan di bawah sinar matahari lebih disarankan untuk biji kakao. Namun demikian, pengeringan sinar matahari memiliki kendala yang disebabkan kondisi cuaca terutama saat hujan. Metode pengeringan ini memerlukan waktu 5 hingga 7 hari untuk mencapai kadar air dibawah 7,5%. Kadar air biji kakao kering yang lebih dari 7,5% tidak memenuhi persyaratan SNI.

  Lama tidaknya proses pengeringan sangat tergantung pada intensitas sinar matahari yang menyinari (Hatmi dan Rustijarno, 2012).

  Secara umum, tujuan pengeringan adalah untuk menurunkan kadar air biji kakao dari sekitar 60% menjadi 6 – 7%. Yang perlu diperhatikan dalam pengeringan biji kakao adalah suhu dan waktu pemanasan. Biji kakao tidak menghendaki pemanasan yang cepat dengan suhu tinggi. Pemanasan hendaknya dilakukan secara perlahan dengan suhu 50

  C. Pengeringan yang cepat menyebabkan cashardining (bagian luar kering tetapi bagian dalam masih basah) (Poedjiwidodo, 1996).

  Suhu pengeringan sebaiknya antara 55-66 ºC dan waktu yang dibutuhkan bila memakai mesin pengering antara 20-25 jam, sedang bila dijemur waktu yang dibutuhkan ± 7 hari apabila cuaca baik, tetapi apabila banyak hujan penjemuran ± 4 minggu. Bila biji kurang kering pada kandungan air diatas 8% biji mudah ditumbuhi jamur (Dinas Perkebunan, 2007).

  Proses pengeringan adalah kelanjutan dari tahap oksidatif dari fermentasi yang berperan penting dalam mengurangi kelat dan pahit. Selain itu proses pengeringan dilakukan untuk menghasilkan biji kakao kering yang berkualitas, terutama dalam hal fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik. Jika pengeringan terlalu lambat, hal ini bisa menjadi berbahaya karena bisa menstimulan kehadiran jamur yang bekembang dan masuk ke dalam biji. Sementara itu, pengeringan yang terlalu cepat juga bisa mengganggu kesempurnaan reaksi oksidatif yang berlangsung dan dapat menyebabkan tingkat keasaman yang berlebih.

  Peningkatan suhu pengeringan akan meningkatkan kelat dan asamity sehingga

  Penyangraian dan Pembuatan Bubuk Kakao

  Biji kakao yang sudah kering dengan kadar air sekitar 6% - 7% digoreng sangan (tanpa menggunakan minyak). Lamanya penggorengan sekitar 40 menit.

  Selanjutnya kulit dikupas dengan tangan atau memakai alat. Setelah bersih, biji kakao tersebut ditumbuk sehingga biji menjadi halus. Tepung yang masih mengandung lemak berkadar rendah ini selanjutnya dikeringkan lagi secara alami dengan sinar matahari atau dengan oven, kemudian diayak untuk mendapatkan tepung yang halus. Bubuk kakao inilah yang dimanfaatkan sebagai campuran minuman, serta untuk membuat permen cokelat (Susanto, 1994).

  Untuk memperbaiki warna dan aroma bubuk kakao yang dihasilkan, selama pengolahan juga dapat dilakukan proses alkalisasi pada nib, pasta kakao, atau bungkil kakao. Ada beberapa macam bubuk kakao yang beredar di pasaran, diantaranya adalah : a)

  Bubuk kakao minuman (drinking cocoa) Bubuk kakao ini biasa digunakan untuk bahan tambahan minum susu dan untuk pembuatan kue. Beberapa aroma tambahan digunakan pada produk ini, antara lain vanili atau kayu manis.

  b) Bubuk kakao instant (cocoa instant)

  Bubuk kakao ini menggunakan bahan tambahan pengemulsi, terutama lecithin antara 1,5 – 3,0 %, sehingga mudah terdispersi di dalam air.

  Bubuk ini dapat digunakan sebagai pemberi aroma susu dan kue.

  c) Cokelat minuman (drinking chocolate)

  Untuk memperoleh butiran cokelat minuman yang seragam, hasil dan bubuk kakao 30 % serta beberapa aroma tambahan (Wahyudi dkk., 2008).

  Standar Mutu Kakao Bubuk

  6.3 Timah (Sn) mg/kg maks. 40,0

  Metode ini menggunakan alat pengering untuk sistem batch dengan proses pengeringan dilakukan pada suhu yang konstan. Pada alat ini kelembaban udara dapat mengalami penurunan. Alat ini terdiri dari ruang tertutup dengan alat pemanas, kipas untuk sirkulasi udara, dan alat pengatur kecepatan udara, serta

  Pengeringan Kabinet

  Sumber : (SNI 3747 : 2013)

  8.5 Khamir koloni/g maks. 50

  8.4 Kapang koloni/g maks. 50

  8.3 Salmonella - negatif/25 g

  8.2 Escherichia coli APM/g < 3

  8.1 Angka lempeng total koloni/g maks. 5 x 10 3

  8. Cemaran mikroba

  7. Cemaran Arsen (As) mg/kg maks. 1,0

  6.4 Merkuri (Hg) mg/kg maks. 0,03

  6.2 Kadmium (Cd) mg/kg maks. 1,0

  Syarat mutu kakao bubuk berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 3747 : 2013 dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

  6.1 Timbal (Pb) mg/kg maks. 1,0

  6. Campuran logam

  5. Kadar lemak % (b/b) min. 10,0

  4. Kadar air % (b/b) maks. 5,0

  3. Kulit (shell) dihitung dari bahan kering bebas lemak % (b/b) maks. 1,75

  2. Kehalusan (lolos ayakan mesh 200) % (b/b) min. 99,5

  1.3 Warna - Normal

  1.2 Rasa - Normal

  1.1 Bau - Normal

  No Kriteria Uji Satuan Persyaratan

  Tabel 1. Standar Mutu Kakao Bubuk

  inlet dan outlet udara. Alat pengering ini biasa digunakan untuk pengembangan produk baru sebelum diproduksi skala besar (Estiasih dan kamadi, 2009).

  Beberapa contoh alat pengering tipe kabinet : Gambar 1. Cabinet Dryer

  • Dimensi 150 x 110 x 200 cm
  • Jumlah rak : 24 buah
  • Pemanas Kompor gas

  Gambar 2. Pengering tipe rak

  • Kapasitas : 4 rak / lo>Dimensi : 70x53x104 cm
  • Listrik blower : 150 watt , 220 V • Listrik Heater : 750 watt, 220 V

  Komponen Alat Pengering (Tipe Kabinet) Ruang Pemanas

  Ruang pemanas terdiri dari beberapa komponen yaitu: Kompor Gas LPG

  Berfungsi sebagai sumber panas. Panas berasal dari pembakaran LPG (Liquefied Proteleum Gas). Merupakan gas hidrokarbon produksi dari kilang minyak dan kilang gas dengan komponen utama gas propane (C

  3 H 8 ) dan butane

  C

  4 H 10 . Pada tekanan atmosfer, LPG berbentuk gas, tetapi untuk kemudahan

  distribusinya, LPG diubah menjadi fase cair dengan memberi tekanan.Dalam bentuk cair, LPG mudah didistribusikan dalam tabung maupun tangki.

  Plat Rata Terbuat dari plat besi berukuran 35 cm x 60 cm dengan ketebalan 2 inchi.

  Berfungsi sebagai media penghantar panas dari api yang dihasilkan oleh kompor gas ke udara pada ruang pengering. Suatu plat rata bila dipanaskan akan membentuk suatu lapisan batas konveksi bebas. Daerah aliran yang terbentuk dari tepi plat itu, dimana terlihat pengaruh viskositas disebut lapisan batas. Untuk menandai posisi dimana lapisan batas itu berakhir, dipilih suatu titik sembarang. Titik sembarang ini dipilih sedemikian rupa pada koordinat dimana kecepatan menjadi 99 persen dari nilai arus bebas u jadi u=0,99u (Koestoer, 2002).

  ∞, ∞

  Pada permulaan, pembentukan lapisan batas itu laminar, tetapi pada suatu jarak kritis sifat-sifat fluida, gangguan-gangguan kecil pada aliran itu membesar dan mulailah terjadi proses transisi hingga akhirnya aliran menjadi turbulen. Karakteristik aliran ini ditentukan oleh suatu besaran yang disebut bilangan Reynolds. Untuk aliran melintas plat rata, bilangan Reynolds didefinisikan sebagai :

  ∞

  ............................................................................................... (1) =

  Dengan : = kecepatan aliran bebas (m/s)

  ∞ X = jarak dari tepi dengan plat (m)

  2 v = viskositas kinematik fluida (m /s)

  Berbeda dengan logam cair; fluida yang umum seperti udara (Pr ≅ 0.7) atau air memiliki angka Pr> 1.Oleh karena itu lapisan batas kecepatannya lebih tebal dari pada lapisan batas kalor. Untuk mendapatkan kalor total yang dilepaskan plat untuk mencapai suhu fluida yang mengalir diatasnya diperlukan bilangan Nusselt, yaitu fungsi dari bilangan Reynold dan Prandtl, dapat dituliskan sebagai berikut:

  1 3 1 2 ⁄ ⁄

  . ......................................................................... (2) = 0,332

  Dimana :Re = Bilangan Reynolds Pr = Bilangan Prandtl (Koestoer, 2002).

  Perpindahan kalor total dapat dirumuskan menjadi ; ) ............................................................................................ (3)

  = ℎ . A (T − T

  ω ∞

  Dimana :

  h = koefisien perpindahan kalor rata-rata

  A = luas penampang T = suhu plat rata

  ω T = suhu aliran fluida (Koestoer, 2002).

  Blower Blower pada dasarnya sama dengan fan, dalam bangun yang lebih besar,

blower sering digunakan karena tekanan hantarannya yang tinggi yang diperlukan

  untuk mengatasi turun tekan dalam sistem ventilasi. Sebagian besar blower berbentuk sentrifugal. Blower juga dapat digunakan untuk memasok udara draft ke boiler dan tungku (Harahap, 1993).

  Fan biasanya digunakan untuk tekanan rendah. Tekanan yang dihasilkan

  2

  biasanya kurang dari 0.5 lb/in (3.45 kPa). Sebaliknya, blower digunakan pada

  2

  tekanan yang relatif lebih tinggi, namun biasanya lebih rendah dari 1.5lb/in (10.32 kPa), secara umum fan dan blower dapat dikategorikan menjadi dua bentuk, yaitu aliran sentrifugal dan aliran aksial (Harahap, 1993).

  Ruang Pengeringan

  Ruang pengeringan terdiri dari beberapa komponen yaitu: Nampan/ Tray

  Nampan pada alat pengering tipe kabinet, terbuat dari alumunium berbentuk persegi. Nampan dibuat berongga supaya udara panas dapat melalui bahan yang akan dikeringkan. Pemilihan alumunim sebagai bahan nampan karena berat jenis alumunium relatif rendah (Sumanto, 1994) sehingga mempermudah dalam memuat bahan ke ruang pengeringan. Pintu

  Pemasangan pintu bertujuan untuk mempermudah memasukkan dan mengeluarkan bahan dari ruang pengeringan serta untuk memerangkap panas.

  Pada pintu juga dipasang kaca, agar pemakai dapat memeriksa bahan selama

  Keluaran Udara

  Berupa lubang keluaran udara yang dapat dibuka dan ditutup dengan kisi yang telah dirancang sedemikian rupa, sehingga udara panas dapat keluar dari ruang pengeringan sesuai dengan besaran yang diinginkan.

  Pindah Panas

  Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut. Aliran panas bersifat universal yang berkaitan dengan tarikan gravitasi. Secara umum ada tiga cara perpindahan panas yang berbeda yaitu konduksi (conduction; dikenal dengan istilah hantaran), radiasi (radiation) dan konveksi (convection; dikenal dengan istilah ilian). Jika kita berbicara secara tepat, maka hanya konduksi dan radiasi dapat digolongkan sebagai proses perpindahan panas, karena hanya kedua mekanisme ini yang tergantung pada beda suhu. Sedang konveksi, tidak secara tepat memenuhi definisi perpindahan panas, karena untuk penyelenggaraanya bergantung pada transport massa mekanik pula. Tetapi karena konveksi juga menghasilkan pemindahan energi dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yangbersuhu lebih rendah, maka istilah “perpindahan panas dengan cara konveksi” telah diterima secara umum (Klara, 2008).

  Semakin tinggi suhu udara pengering maka akan semakin besar energi panas yang dibawa ke udara yang akan menyebabkan proses pindah panas semakin cepat sehingga pindah massa akan berlangsung juga dengan cepat maka akan semakin banyak air yang keluar dari bahan yang akan dikeringkan dalam bentuk uap air. Uap air tersebut harus dikeluarkan, sebab bila tidak uap air tersebut akan memenuhi atmosfir di sekeliling permukaan bahan sehingga memperlambat proses pindah massa selanjutnya (Rohanah, 2006).

  Pada umumnya, semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan semakin cepat pindah panas ke bahan pangan dan semakin cepat pula penguapan air dari bahan pangan. Semakin tinggi suhu, semakin banyak uap air yang dapat ditampung oleh udara tersebut sebelum terjadi kejenuhan. Dapat disimpulkan bahwa udara bersuhu tinggi lebih cepat mengambil air dari bahan pangan sehingga proses pengeringan lebih cepat (Estiasih dan Kamadi, 2009).