PERANCANGAN ALAT PELELEH COKELAT UNTUK INDUSTRI RUMAH TANGGA
Nasrullah (1)
(1) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang

## ABSTRACT
Recently  domestic  bakery  industry  melts  chocolate  blocks  by  applying  conventional method.  They  heat  certain  container  filled  with  water  and  then  another  container  for melting the chocolate block is put in that container. This process consumes lots of time and money.  Therefore,  it is  necessary  to  create  a  tool  which  can accelerate  chocolate  melting time, work efficiently and save more time. A device for melting the chocolate can be used to  store  4,5  liter  of  capacity.  The  mechanism  of  heating  process  is  based  on  changing electrical  energy  to  heat  with  by  applying  heating  element  in  which  the  heat  will  be adjusted by controlling device so the chocolate in the container will melt properly. After the chocolate  melts,  cooker  can  adjust  the  flow  of  melted  chocolate  in  assigned  channel. Allocated time for this melting process depends on the capacity of chocolate inserted in the container and adjustment of heating temperature in the controlling device.

## Keywords:  chocolate machine, melting process
.

## 1. PENDAHULUAN
Cokelat  (chocolate)  dibuat  dengan  menggunakan pasta  cokelat.  Yang  ditambahkan  dengan  sukrosa, lemak  cokelat,  dengan  atau  tanpa  susu  dan  bahan- bahan  lain  (flavoring  agent,  kacang-kacangan,  pasta kopi,  dan  sebagainya).  Bahan-bahan  ini  dicampur dalam sebuah mixer atau paster, sehingga dihasilkan pasta  cokelat  yang  kental.  Selanjutnya  mengalami proses  pelembutan  (refining)  dan  pembentukan menjadi batangan cokelat.
Cokelat batangan tersebut bisa dimakan langsung dan juga  digunakan  untuk  berbagai  macam  olahan makanan seperti kue, roti atau permen. Yaitu dengan cara  dileburkan  dan  di  bentuk  dengan  berbagai macam bentuk.
Pengrajin  kue  meleburkan  cokelat  yang  berbentuk batangan    tersebut  dengan  cara  tradisional.  Kompor digunakan  sebagai  media  pemanas,  membutuhkan bahan  bakar  minyak.  Pada  saat  ini  bahan  bakar minyak  sulit  untuk  didapatkan,  kalau  pun  ada  para pengrajin  kue  harus  membeli  dengan  harga  yang lebih  mahal  dari  harga  biasanya.  Selain  itu  jumlah cokelat  yang  dileburkan  terbatas  dan  membutuhkan waktu yang lama.
Dengan  berkembangnya  ilmu  pengetahuan  dan teknologi  yang  tumbuh  dengan  cepatnya,  telah mendorong  manusia  untuk  dapat  menciptakan  suatu pergerakan  yang  dapat  meningkatkan  kualitas  dan efisiensi  kerja.  Apabila  proses  manual  yang  masih harus  dipertahankan  terus-menerus  tentu  terjadinya
penghambatan  dalam  jumlah  produksi.  Karena memakan waktu yang cukup lama.
Seiring dengan berkembangnya zaman dan meningkatnya  jumlah  pemesanan.  Proses  peleburan yang  masih  harus  di  lakukan  menggunakan  cara tradisional  tentu    menghabiskan  energi  yang  banyak dan  juga  memerlukan  pekerja  lebih  dari  satu  orang. Oleh karena itu perlu kiranya di lakukan usaha untuk meningkatkan  jumlah  produktifitas  dan  efisiensi kerja.
Pembuatan  desain  ini  dilakukan  berdasarkan  faktor hubungan dan komposisi bahan. Kondisi dan bentuk dari  proses,  ukuran  alat,  tipe,  peningkatan  kualitas produksi,  kepraktisan  alat  dan  ekonomis.  Karena peralatan  yang  digunakan  akan  sangat  berpengaruh terhadap biaya total operasional.
Kondisi  tersebutlah  yang  melatar  belakangi  di desainnya  mesin  pelebur  cokelat  pada  Perancangan ini,  dengan  adanya  mesin  ini  di  harapkan  bisa membantu  produktifitas  dan  mengurangi  pemakaian bahan  bakar  serta  mampu  memenuhi  kebutuhan dalam proses produksi untuk kedepannya. Maka dari itu Perancangan ini akan di beri judul dengan :

## ”PERANCANGAN ALAT PELELEH COKELAT BATANGAN UNTUK INDUSTRI RUMAH
TANGGA”

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Cokelat  adalah  sebutan  untuk  hasil  olahan  makanan atau  minuman  dari biji kakao ( Theobroma  cacao ). Cokelat  pertama  kali  dikonsumsi  oleh  penduduk Mesoamerika kuno  sebagai  minuman.  Cokelat  juga telah menjadi  salah  satu rasa  yang  paling  populer  di dunia,  selain  sebagai  cokelat  batangan  yang  paling umum  dikonsumsi,  cokelat  juga  menjadi  bahan minuman hangat dan dingin.
Cokelat  merupakan  makanan  yang  diolah  dari  biji kakao.  Kata  cokelat  berasal  dari xocoatl (bahasa nasional  suku  Aztec)  yang  kemudian  kata  tersebut berkembang  menjadi  kata chocolat yang  berarti minuman  pahit.  Ada  dua  jenis-jenis  cokelat  yang digunakan dalam peleburan cokelat, sebagai berikut.

## 2. Couverture Chocolate
Jenis  couverture  adalah  cokelat  asli  yang  biasanya mengandung  lemak  cokelat,  chocolate  mass  dan rasanya cenderung pahit serta harganya lebih mahal. couverture  adalah  jenis  cokelat  yang  disebut  “real chocolate”  oleh  para  penggemar  cokelat  sejati. Cokelat  jenis  ini  selain  cepat  lumer  di  mulut,  juga memiliki rasa “fruity” yang agak pahit.
Secara  garis  besar  kandungan  di  dalam  cokelat couverture  adalah  cocoa  mass  dan  cocoa  butter  dan gula.  Untuk  pahit  dan  manisnya  tergantung  dari keseimbangan antar jumlah real chocolatenya dengan gula.  Selain  rasanya  enak,  baik  untuk kesehatan tetapi  punya  kelemahan  secara  penyimpanan  dan penanganan  (khususnya  buat  praline  dan  agak sensitif  terhadap  panas).  Pengolahan  cokelat  ini adalah dengan cara di “temper” atau dileburkan.

## Gambar 2.1. Couverture Chocolate
3. Compound Chocolate
Compound  Chocolate  komposisinya  hampir  sama dengan couverture chocolate tetapi cocoa butter yang ada digantikan oleh lemak nabati lainnya yang murah seperti  minyak  kelapa  atau  soya.  Cocoa  butter  juga
sebenarnya  termasuk  lemak  nabati  tetapi  kenapa disebut butter mungkin karena memiliki sama warna kuning  dan  harganya  mahal  seperti  butter.  Secara rasa compound chocolate cenderung semi-sweet atau sweet  karena  banyak  pemahaman  kalo  cokelat  pahit itu bukanlah cokelat, namun secara penanganan lebih mudah. Compound chocolate lebih banyak digunakan untuk cokelat dekorasi dan terkadang juga untuk  buat  ganache,  praline  dan  lain-lain.  Karena pertimbangan  harga  yang  jauh  lebih  murah  dari couverture.

## Gambar 2.2. Compound Chocolate
Ada 3 jenis chocolate compound yaitu :
1) Dark  chocolate  compound  yaitu  cokelat batangan yang berwarna pekat, rasa cokelatnya lebih terasa dan tidak mengandung susu.  Cokelat  jenis  ini  baik  digunakan  untuk kue, cake, dan aneka makanan ringan lainnya.
2) Milk  chocolate  compound  yaitu  cokelat batangan  yang  berwarna  cokelat  yang merupakan  campuran  gula,  kakao,  cokelat cair, susu, dan vanila.
3) White  chocolate  compound  yaitu  cokelat batangan  yang  berwarna  putih,  mengandung cokelat  batangan  yang  berwarna  putih, mengandung cokelat dan caco butter.

## 2.1. Prinsip kerja
Mesin  pelebur  cokelat  batangan  ini  memiliki  dua buah  wadah  yang  ukurannya  berbeda.  Wadah utama lebih besar dari wadah kedua, wadah pertama berada di  dalam  wadah  kedua  yang  di  isi  air  sebagai media penghantar  panas,  yang  mana  wadah  kedua  akan dipanaskan  dengan  menggunakan  elemen  pemanas. Komponen  pemanas  yaitu  berupa  elemen kelistrikan yang dipasang pada wadah kedua.
Prinsip  dasar  dari  mesin  ini  adalah  melakukan pemanasan  pada  wadah  kedua.  Dengan  ketentuan temperatur  tertentu,  suplai  panas  berasal  dari  arus listrik  dari  wadah  kedua  tersebut  akan  dihantarkan oleh air yang berada didalam wadah kedua ke wadah pertama yang berisikan cokelat. Pada wadah pertama
juga ada pipa saluran buang untuk aliran keluar dari cokelat yang telah dileburkan, yang mana pada ujung luar  dari  pipa  tersebut  ada  sebuah  katup  yang berfungsi  untuk  membuka  dan  menutup  dari  aliran cokelat  yang  telah  dileburkan.  Jadi  kita  tidak  perlu mengambil  cokelat  yang  telah  dileburkan  tersebut dengan menggunakan sendok lagi.

## 2.1.1. Proses peleburan cokelat
Proses peleburan cokelat dengan mengunakan mesin ini yaitu.
1. Kita  harus  memilih  cokelat  batangan  yang sesuai kebutuhan
2. Masukkan  air  secukupnya  pada  wadah pertama
3. Masukan  cokelat  batangan  yang  telah  dipilih kedalam wadah kedua yang berfungsi sebagai tempat peleburan cokelat tersebut.
4. Tutup katup atau kran yang berada pada ujung pipa  saluran  buang  agar  cokelat  yang  akan dileburkan  tidak  keluar  jika  cokelat  batangan tersebut sudah melebur.
5. Nyalakan mesin atau alat tersebut dengan cara menekan  tombol  on/off  yang  berada  pada panel listrik yang telah terhubung dengan arus listrik sebelumnya.
Setelahya cokelat batangan tersebut melebur. Kita tidak perlu menggunakan sendok untuk mengambil atau mengeluarkan cokelat yang telah melebur dari wadah. Operator hanya tinggal membuka katup kran yang berada pada ujung saluran buang, maka cokelat tersebut akan mengalir keluar dengan sendirinya.

## 3. METODOLOGI DAN PEMBUATAN ALAT

## 3.1. Diagram Alir Proses Perancangan
Diagram  alir  adalah  suatu  gambaran  utama  yang dipergunakan  untuk  dasar  dalam  bertindak.  Pada perancangan  diperlukan  suatu  diagram  alir  yang bertujuan  untuk  mempermudah  dalam  pelaksanaan proses perancangan.
1. Perencanaan dan penjelasan tugas
2. Perencanaan konsep produk
3. Perencanaan produk ( embodiment design )
Berdasarkan  kasus  masalah  yang  dihadapi  yaitu perencanaan  pelebur  cokelat  batangan,  pendekatan konsep  yang  digunakan  adalah  perencanaan  produk dengan  perencanaan  simultan  atau  perencanaan dengan pendekatan proses produksi.
Konsep perencanaan simultan terdapat empat elemen utama,  yaitu:  fungsi,  bentuk, material,  dan  produksi. Fungsi  merupakan  elemen  penting  diantara  keempat
elemen perencanaan simultan. Bentuk harus disesuaikan juga dengan keadaan. Material menentukan  bagaimana  kualitas  mesin  yang  akan dibuat dan ketahanannya. Setelah semuanya terdesain dengan baik produksi baru bisa berjalan.
Tidak Penentuan judul OK ? Pembuatan proposal Membuat gambar sket Start Pengumpulan data dan tinjauan pustaka Ya Menentukan kapasitas
Perhitungan arus lisrik dan suhu untuk meleburkan coklat
Pemilihan bahan
Perancangan konsep produk Penetapan gambar assembling Tidak OK ? Ya Pembuatan produk rancangan trial finishing Tidak OK ? Laporan akhir

## 3.2. Komponen-komponen utama

## 1. Wajan Utama
Wadah  atau  wajan    yang  digunakan  terbuat  dari bahan  anti  karat  atau  korosi,  agar  mesin  atau  alat tersebut dapat tahan lama dan tidak cepat rusak yang disebabkan  oleh  karat  atau  korosi,  karena  wajan utama ini adalah sebagai komponen utama dari mesin peleburan  coklat  tersebut.  Bagian  ini  harus  terbuat dari  bahan  yang  mudah  menghantarkan  panas  atau penghantar  panas  yang  baik,  karena  dalam perencanaannya  wajan  utama  akan  berhubungan langsung  dengan  media  pemanas  atau  berhubungan langsung  dengan  elemen  pemanas,  oleh  sebab  itu bagian  ini  harus  diperhitungkan  dalam  pemilihan bahannya.

## 2. Wajan Kedua
Bagian  ini  spesifikasinya  juga  harus  sama  dengan bagian  dari  wajan  utama,  bagian  ini  juga  harus terbuat dari bahan yang mudah menghantarkan panas dan  terbuat  dari  bahan  antikarat  atau  korosi,  karna bagian ini akan berhubungan langsung dengan bahan makanan  atau  coklat  yang  akan  dilelehkan,  akan tetapi wajan atau panci ini berukuran lebih kecil dari wajan utama, karena wajan kedua ini penempatannya berada di dalam wajan utama

## 3. Pipa
Bagian  ini  berfungsi    sebagai  saluran  buang  atau tempat keluar dari coklat yang telah melebur, bagian ini  behubungan  dengan  wajan  atau  panci  kedua, bagian  ini  juga  harus  terbuat  dari  bahan  antikarat. Karna bagian ini akan berhubungan langsung dengan coklat yang telah melebur.

## 4. Katup
Bagian  ini  berhubungan  dengan  pipa  saluran  buang dari wajan kedua, jadi bahan dari katup ini juga harus terbuat  dari  bahan  anti  karat  karna  katup  ini  akan berhubungan  langsung  dengan  coklat  yang  telah meleleh.  Katup  ini  berfungsi  untuk  membuka  dan menutup  saluran  keluar  dari  aliran  coklat  yang  telah melebur.

## 5. Pengontrol panas
Panel listrik berfungsi sebagai kontrol elektrik yang  akan  mengalirkan  arus  listrik  ke  elemen pemanas  yang  berada  di  dalam  masing-masing  plat. Pada  panel  dipasang  termokopel  untuk  mengontrol temperatur pemanasan yang diinginkan.

## 6. Elemen pamanas
Elemen  pemanas  ini  sangat  penting  pada mesin ini karna elemen ini berfungsi sebagai sumber panas  atau  sebagai  media  untuk  merobah  energi listrik menjadi energi panas, elemen ini berhubungan langsung dengan wajan utama yang mana elemen  ini
akan merobah energi listri menjadi energi panas dan menghanntarkannya  pada  wajan  utama  secara langsung.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Perhitungan dan Perancangan Wadah
Untuk  membuat  suatu  alat  atau  mesin  dengan kontruksi yang aman serta mempunyai kekuatan dan daya  yang bisa dipertanggungjawabkan. Tidak boros dalam  pemakaian  bahan  dan  alat,  maka  mesin  perlu direncanakan  terlebih  dahulu.  Dengan  melakukan perancangan  maka  akan  diperoleh  barang-barang atau  ukuran  yang  tetap dan  sesuai  dengan  ketentuan yang  ada.  Sehingga  dengan  perancangan  yang  tepat dapat mempermudah proses pembuatan dan perakitan.

## 4.1.1. Luas Permukaan Wadah dan Pelindung Komponen
Luas  permukaan  bagian  alat  yaitu  wadah  dan pelindung  komponen  perlu  dilakukan  perhitungan untuk  dapat  menentukan  berapa  banyak  bahan  yang diperlukan  untuk  bagian  tersebut,  selain  itu  juga berguna  untuk  perhitungan  tahap  selanjutnya  yang terkait dengan luas permukaan wadah.

## Gambar 4.1. Gambar Rancangan Alat
1. Luas Dan Volume Permukaan Wadah Cokelat
a) Kerucut
Gambar 4.2. Dimensi kerucut terpotong pada wadah cokelat
L  =  √h² + (R + r)²
=   6.4 cm²
A  =     x {r x (r + L)} =  130,62 cm² V  = =  556,1

## b) Tabung
Gambar 4.3. Dimensi tabung pada wadah cokelat
A  = x r x h
=  1004,8 cm²
V  =  La x t
=
=  3919,34

## c) Luas permukaan dan Volume total
Jadi  luas  permukaan  wadah  1  adalah  luas permukaan  kerucut  ditambah  luas  permukaan tabung.
=  130,62+1004,8
=  1135,42 cm²
volume  wadah  1  adalah  volume  kerucut  ditambah volume Tabung.
=  3919,34
+ 556,1
=  4475,44

## =  4,5  L
2. Luas Permukaan dan Volume Wadah 2
a) Kerucut
Gambar 3.3. Dimensi kerucut terpotong pada wadah
air L  =  √h² + (R + r)²
=  6.4 cm²
A  = x {r x (r + L)}
=  346,65 cm²
V  = =  1528,49
b) Tabung Gambar 3.5. Dimensi tabung pada wadah air A  =
x r x h
=  1514,73 cm²
V  =  La x t = 8937.57

## c) Luas permukaan dan volume total
Jadi luas permukaan wadah 2 adalah luas permukaan kerucut ditambah luas permukaan tabung.
=  346,65 + 1514,73
=  1861,38 cm²
Jadi  volume  wadah  2  adalah  volume  kerucut ditambah volume tabung kemudian dikurang volume wadah 1.
=  (8937.57 + 1528,49) – 4475,44 =  5990.62
=  5,9 L
3. Luas Permukaan Pelindung Komponen
a) Kerucut
Gambar 3.6. Dimensi kerucut terpotong pada pelindung komponen
L  =  √h² + (R + r)²
=  6.4 cm
A  = x (r x (r + L)) =  541,96 cm² b) Tabung :

## Gambar 3.7. Dimensi tabung pelindung komponen
A  = x r x h
=  1775,98 cm²

## c) Luas permukaan total
Jadi  luas  permukaan  pelindung  komponen adalah  luas  permukaan  kerucut  ditambah  luas permukaan tabung.
=  541,96 + 1775,98
=  2317,94 cm²

## 4.2. Perhitungan Kalor
4.2.1.   Jumlah Kalor
Jumlah kalor yang diperlukan untuk meleburkan 1 Kg cokelat adalah:
Q = m . L
Dengan :
Q =   jumlah kalor (J atau kal)
m =  massa benda (kg) L =   kalor lebur zat (J/Kg) Diket  :
m =  1 Kg
L =   93 Kj/Kg = 93 x 10 3 J/Kg
Jawab :

## Q = m . L
= 93 x 10 3 J
Untuk perhitungan selanjutnya Kalor yang satuannya joule  di  konversikan  ke  satuan  Kalori.  (1  Joule  = 0.239 Kalori)
Q = 93 x 10 3 . 0,239
=  22227  Kal
Jumlah air yang dibutuhkan untuk mencapai kalor 93 x 10 3 J adalah:
Q = m . c . ΔT
Diket :
Q = 93 x 10 3 J c = 4,182 x 10 3 J/Kg ΔT =  40 o c – 25 o c = 15 o c m  =
m  =
m  =  1,48 Kg
V =
= 1,4 L

## 4.3. Perhitungan Energi Listrik

## 4.3.1.   Elemen Pemanas
Merupakan  komponen  vital  dari  alat  yang  telah dirancang  maka  perlu  dilakukan  perhitungan  untuk mengetahui  daya  listrik  yang  bekerja  pada  elemen pemanas,  serta  untuk  mengetahui  kalor  yang dihasilkan elemen pemanas tersebut.
Penulis  menggunakan  kawat  nikelin  (pemanas dispenser)  yang  memiliki  daya  350  watt  dan  waktu pemanasan 180 detik.
Diketahui :
P   =  350 Watt
V   =   220 v R   =
=  160 Ω
I  =
=  1,37 A
Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai panas/kalor (Q) 22227 Kal adalah
Q = 0.24 . I² . R . t t  =
=  578,8 detik

## 4.4. Perpindahan Kalor
Laju Perpindahan Kalor Pada Wadah Cokelat
Keterangan : Q/t  =  Laju perpindahan kalor (J/s) k =   Konduktivitas termal bahan (W/mK)
A =   Luas penampang bahan (m 2 ) ∆T =   Perbedaan suhu (K)
l =  Tebal Penghantar (m)
Diket: K  = 80,2 K
A  = 1135,42 = 11,35
ΔΤ = 40– 25 = 15 °C
l  = 1 mm = 0.001 m
=
= 13654050

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  uraian  -  uraian  penulisan  diatas  dan sesudah melalui beberapa tahapan proses pembuatan alat  peleleh  cokelat  batangan,  penulis  dapat menyimpulkan:
1. Mesin  peleleh  cokelat  batangan  merupakan salah satu solusi dan upaya menghemat waktu, biaya  dan  juga  para  pengrajin  makanan  atau kue yang berhubungan dengan cokelat
2. Adapun  data  –  data  yang  didapat  pada mesin tersebut yaitu :
1) Jumlah  kalor  yang  diperlukan  untuk memanaskan  air  pada  wadah  yang  kedua
adalah: 444181,5 Kal 2) Waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mencapai panas/kalor  (Q)  444181,5  Kal  atau 222090,75  Kal (untuk  2  elemen  pemanas) adalah: 3081,4 detik
3) Dimensi alat, rangka : 300 mm x 300 mm, wadah 1 : Ø 160 mm x 250mm, wadah 2 :
Ø  240  mm  x  251  mm,  wadah  3  :  Ø  280
mm x 252 mm
4) Daya listrik yang dibutuhkan : 350 watt
5) Kontrol yang digunakan adalah thermostat
6) Kapasitas untuk wadah cokelatnya adalah : 4,5 L
7) Harga  jual  untuk  alat  ini  adalah  Rp. 1.500.000
3. Untuk  perancanaan  mesin  peleleh  cokelat batangan  ini  tidak  semua  komponen  dibuat dengan  proses  permesinan  tetapi    ada  juga pembelian  bahan  yang  sudah  jadi  dengan ukuran  standar,  seperti  pengontrol  suhu, elemen pemanas dan lain-lain
4. Kontrol  suhu  berfungsi  untuk  mengontrol, menghubungkan, memutuskan atau menstabilkan  arus  yang  dibawa  pengontrol panas  pada  mesin  peleleh  cokelat  batangan sehingga  cokelat  dapat  melebur  dengan sempurna.

## 4.2. Saran
Adapun  saran  yang  diberikan  disini  setelah  melihat hasil  dari  pembuatan  alat  pelebur  cokelat  kapasitas 4,5 L adalah :
1. Periksa kondisi alat sebelum digunakan.
2. Setelah  pemakaian,  wadah  cokelat  harus segera  di  bersihkan  agar  sisa  cokelat  yang melekat  tidak  mengeras,  sehingga  dalam selang waktu yang lama menyebabkan saluran output cokelat dapat tersumbat.
3. Agar  usia  mesin  ini  dapat  maksimal,  maka sebaiknya dilakukan perawatan teratur.
4. Lakukan pekerjaan sesuai prosedur kerja.

## PUSTAKA
1. A.  Spivakovsky  and  Dyackov, Conveyor  and Related Equipment , Peace Publisher. Moscow.
2. Josephe Shigdey Larry. D. Michell, Perencanaan Teknik Mesin , Penerbit Air Erlangga 1983.
3. RS  Khurmi,  J.K.  Gupta, Text  Book  Machine Design,  Publishing  House  (PUT) ,  Ram  Nagar New Delhi
4. Sularso,  Kiyotsu  Suga, Dasar  Perencanaan  Dan Pemeliharaan  Mesin ,  Penerbit  PT.  Pradya Paramita, Jakarta 1988