## Studi Eksperimen Karakteristik Mekanik Material

## Screw Press Kapasitas 10-14 Ton/Jam Di Lingkungan Pabrik Kelapa Sawit
Rinaldi 1) , Siswo Pranoto 2) , Rafasiro Afriza 3)
1), 2) Dosen Jurusan Teknik mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru
3) Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru Jl. Dirgantara No.4 Arengka Pekanbaru-Riau 2829
E-mail : rinaldiyds@gmail.com

## Abstrak
Sawit  merupakan  salah  satu  tanaman  penghasil  minyak  sawit  (Cruide  Palm  Oil)  dan  inti  sawit  (Palm Kernel)  dan  menjadi  primadona  tanaman  perkebunan  yang  menjadi  sumber  devisa  non  migas  bagi Indonesia. Salah satu proses terpenting untuk mendapatkan minyak kelapa sawit ada pada mesin screw press.  Mesin  ini  berfungsi    memeras  buah  sawit  untuk  mendapat  minyak  sawit.  Mesin  screw  press  ini sering terjadi kerusakan yaitu ausnya pisau press pada saat memeras buah sawit, hal ini disebabkan oleh faktor lama pemakaian, perawatan, dan material screw press. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik  material  screw  press  dengan  melakukan  beberapa  pengujian,  menganalisa  gaya  dan tegangan  pada  screw  press.  Pengujian  yang  dilakukan  adalah:  uji  tarik,  uji  kekerasan,  struktur  mikro, dan komposisi kimia. dimana dari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan hasil yaitu: tegangan tarik sebesar  78  kg/mm 2 ,  keuletan  screw  4,64%,  sementara  berdasarkan  standar  dari  material  screw  press tegangan tarik screw press  adalah 100 kg/mm 2 . Pengujian kekerasan dari tiga titik pengujian pada salah satu  titik  kekerasannya  berbeda.  Sedangkan  gaya  tekan  yang  terjadi  pada  screw  adalah  sebesar  264 kN/m 2 , dimana besarnya torsi 85,50 kN.m 2 , dan tegangan aksial screw sebesar 336,13 kN/m 2 . Dari hasil uji yang telah dilakukan dapat disimpulkan besarnya selisih tegangan tarik spesimen uji dengan standar pabrik sangat jauh, serta kekerasan permukaan screw  yang tidak sama sangat mempengarui tingkat aus pada material screw press.
Kata kunci : screw press, tegangan tarik, kekerasan, struktur mikro, komposisi bahan

## Abstract
Palm  is  one  of  the  palm  oil  producing  plants  (Cruide  Palm  Oil)  and  palm  kernel  (Palm  Kernel)  and became  the  prima  donna  of  plantation  crops  that  became  a  source  of  non-oil  foreign  exchange  for Indonesia. One of the most important processes for obtaining palm oil is on a screw press machine. This machine serves to squeeze the palm fruit to get palm oil. Screw press machine is often a damage that is wear  knife  press  when  squeezing  the  palm  fruit,  this  is  caused  by  the  long-time  usage,  care,  and  screw press  material.  This  study  was  conducted  to  determine  the  characteristics  of  screw  press  material  by performing several tests, analyzing the force and stress on the screw press. Tests performed are: tensile test,  hardness  test,  microstructure,  and  chemical  composition.  Where  the  results  of  the  test  results obtained are: tensile stress of 78 kg / mm2, screw ductility 4.64%, while based. on the standard of screw press material tensile pressure screw press is 100 kg / mm2. Hardness testing of three test points at one of its  different  points  of  violence.  While  the  compressive  force  that  occurs  on  the  screw  is  264  KN  /  m2, where  the  magnitude  of  torque  is  85.50  kN.m2,  and  the  axial  voltage  of  the  screw  is  336.13  KN  /  m2. From the results of tests that have been done can be concluded that the amount of tensile stresses of test specimens with the factory standard is very far, and the uneven surface hardness of screw deeply affect the wear level on the screw press material.
Keywords: screw press, tensile stress, hardness, micro structure, material composition

## 1. Pendahuluan
Sawit    adalah  tanaman    penghasil    minyak sawit    ( Crude  Palm  Oil) dan    inti    sawit  ( Palm Kernel )  merupakan    salah    satu    primadona tanaman    perkebunan    yang    menjadi    sumber penghasil  devisa  non  migas  bagi    Indonesia. Dalam  proses  pengolahan  buah  sawit  dilakukan dengan  menggunakan  lebih  dari  satu  mesin  dan melewati  beberapa  stasiun  sebelum  buah  menjadi minyak.  Stasiun  pertama  yaitu  stasiun sterilizer atau  stasiun  perebusan,  dimana  buah  didalam  lori direbus  kemudian  dilanjutkan  ke  stasiun thresser untuk  memisahkan  antara  buah  dengan  tandan, buah  yang  terpisah  dari  tandan  diangkut  dengan menggunakan fruit elevator menuju digester untuk dilakukan  proses  pelumatan  pada  buah  dan  pada saat  buah  masuk  ke  dalam Screw  press buah diperas  hingga  minyak  terpisah  dengan  daging buah  dan  biji. Screw  press dan digester merupakan  mesin  yang  sangat  penting  dalam menunjang  kelancaran  produksi  pada  sebuah pabrik kelapa sawit (PKS).
Pabrik  minyak  kelapa sawit begitu dominan di Riau, baik itu Pabrik Kelapa Sawit swasta maupun pabrik  kelapa  sawit  badan  usaha  milik  Negara (PTP-N).  Selama  kurun  waktu  20  tahun  terakhir kelapa  sawit  menjadi  komoditas  andalan  ekspor dan komoditas yang diharapkan dapat meningkatkan  pendapatan  dan  harkat  petani  serta para  transmigrasi  di  Indonesia.  Bagian  kelapa sawit yang bernilai ekonomi tinggi adalah buahnya yang  tersusun  dalam  sebuah  tandan  TBS  (tandan buah  segar).      Buah  sawit  dibagian  sabut  (daging buah  atau mesocarp )  menghasilkan  minyak  sawit kasar  ( Crude  Palm  Oil) sebanyak  20-24%. sementara  itu,  bagian  inti  sawit  menghasilkan minyak  inti  sawit  ( Palm  Kernel  Oil atau  PKO)  3- 4%.  Prospek  pasaran  dunia  untuk  minyak  sawit dan  produk-produknya  cukup  bagus.  karena  itu, perkebunan  kelapa  sawit  sekarang  telah  diperluas secara  besar-besaran  dengan  pola  perkebunan besar,  pola  perkebunan  inti,  pola  Perkebunan  Inti Rakyat  (PIR),  atau  pola  Kredit  Koprasi  Primer untuk  Anggota  (KKPA).  Dengan  banyaknya didirikan    pabrik  kelapa  sawit  tersebut  tentu  akan membutuhkan sumber daya manusia yang memahami  tentang boiler sebagai  penggerak utama pabrik sawit.
Salah satu stasiun pengolahan yang mempunyai masalah,  yaitu  stasiun  pengempa  ( screw  press ). Permasalahan muncul pada saat kemampuan tekan dari screw  press menurun  yang  terlihat  pada  hasil press an  buah  sawit  yang  tidak  kering  sempurna. Setelah dilakukan observasi ke station pengolahan tersebut,  ternyata  gejala  kerusakan  terjadi    pada komponen screw press yang mengakibatkan proses kerja  terganggu.        Kerusakan    komponen  yang
terjadi  adalah  semakin  menipisnya  dimensi (ketebalan) screw press .  Kerusakan  diduga akibat beban  tekan,  oleh  karena  itu  penulis  melakukan penelitian terhadap komponen yang telah mengalami  kerusakan  tersebut  untuk  mencari karakteristik dari sifat mekanik matrial screw press yang mengalami kerusakan tersebut.
Kerusakan  yang  terjadi  pada screw  press ini sangat  mempengaruhi  kinerja  dari  pabrik  kelapa sawit  itu  sendiri,  dikarenakan  stasiun screw  press merupakan  proses  penting  yakni  memeras  daging buah kelapa sawit untuk memisahkan daging buah dan  biji  guna  mendapatkan  minyak  kelapa  sawit. Bila terjadi kerusakan pada komponen screw press ini  maka  hasil  dari  pem press an  tidak  akan mendapatkan minyak secara maksimal.
Gambar 1. Keausan pada screw press
Pada  Gambar  1  terlihat  kondisi screw  press sudah  mengalami  keausan  akibat  pemakaian. Hal  ini  berakibat  dengan  turunnya  kualitas dari  hasil press an  buah  kelapa  sawit  itu sendiri.
Gambar 2. Screw Press Patah
Pada  Gambar  2  terlihat  salah  satu  kerusakan yang terjadi pada screw press itu yang diakibatkan dari  pemakaian screw  press itu  sendiri.  Hal  ini juga  mempengaruhi  proses  penge press an  pada mesin press yang  juga  akan  mempengaruhi kualitas  minyak  yang  didapat  dari  proses penge press an.
Keausan
Screw press patah
Apabila  kendala  yang  ada  tidak  tangani  dengan baik  maka  akan  berdampak  terhadap  timbulnya kerusakan pada material screw press.
Penelitian yang dilakukan ini bertujuan untuk  :
1. Mengetahui  karakteristik  material screw  press melalui beberapa pengujian antara lain uji tarik, kekerasan,  struktur  mikro  dan  komposisi material.
2. Menganalisis  gaya-gaya  dan  tegangan  pada screw press .
1.1 Screw press Screw  press adalah  salah  satu  peralatan  yang terdapat  pada  pabrik  kelapa  sawit.  Dimana screw press ini  terdapat  pada  mesin  pengepress (Screw press) .  Fungsi  dari  pada screw  press untuk memindahkan  sekaligus  mengepres  buah  sawit sehingga ampas terpisah dari cairan baik itu berupa air  maupun  minyak. Screw  press terdiri  atas  dua unit, yang mana  masing-masing unit memiliki ulir yang berlawanan dan arah putar yang berlawanan. Jarak  ulir  yang  satu  dengan  yang  lainnya  tidak sama, dimana jarak ulir yang satu dengan yang lain semakin mengecil.
Gambar 3. Screw Press
Screw  press yang  digunakan  terbuat  dari  baja material cor, yaitu baja paduan seperti terlihat pada Gambar    3  baja  merupakan  paduan  yang  terdiri atas  besi,  karbon  dan  unsur  lainnya.  Karbon merupakan  salah  satu  unsur terpenting  karena dapat  meningkatkan  kekerasan  dan  kekuatan  baja. Kandungan karbon didalam baja sekitar 0,1-0,7%, sedangkan  unsur  lain  dibatasi  persentasenya. Unsur  paduan  yang  bercampur  didalam  lapisan baja  untuk  membuat  baja  bereaksi  terhadap pengerjaan  panas  atau  menghasilkan  sifat-sifat khusus.  Baja  merupakan  logam  yang  paling banyak digunakan keteknikan seperti pembentukan pelat,  lembaran,  pipa,  batang,  profil  dan  lain sebagainya.  Unsur  karbon  adalah  unsur  campuran yang  sangat  penting  dalam  pembentukan  baja,
jumlah  persentase  dan  bentuknya  membawa pengaruh  yang  amat  besar  terhadap  sifatnya. Tujuan  penambahan  material  unsur  campuran  lain kedalam  baja  adalah  untuk  mengubah  pengaruh unsur  karbon.  Apabila  dibandingkan  dengan kandungan  karbonnya  maka  dibutuhkan  sejumlah besar  unsur  campuran  lain  untuk  menghasilkan sifat  yang  dikehendaki  pada  baja.      Unsur-unsur campuran  itu  yaitu  silikon  (Si),  mangan  (Mn), chrom (Cr), molibden, dan nikel (N).

## 1.2 Pengertian Aus
Keausan  adalah  sebuah  fenomena  yang  terjadi dalam  bidang engineering .  Keausan  didefinisikan oleh ASTM ( American  Society  for  Testing  and Material )  sebagai  kerusakan  permukaan  benda yang secara umum berhubungan dengan peningkatan  hilangnya  material  yang  disebabkan oleh  pergerakan  relatif  benda  dan  sebuah  subtansi kontak.  Mekanisme    keausan  dibagi  2  kelompok yaitu  keausan  karena  perilaku  mekanis  dan keausan karena perilaku kimiawi.  Keausan karena perilaku  mekanis  dibagi  menjadi  4  kelompok, antara lain : 1. Adhesive wear
Terjadi  bila  kontak  permukaan  dari  dua material  atau  lebih  mengakibatkan  adanya perlekatan  satu  sama  lainnya  ( adhesive )  serta deformasi  plastis  dan  pada  akhirnya  terjadi pelepasan/pengoyakan  salah  satu  material seperti terlihat pada Gambar 4 dan 5.
Gambar 4. Ilustrasi Keausan Adhesive
Gambar 5. Keausan Metoda Adhesive
(Anonim, 2012)
Faktor yang menyebabkan adhesive wear :
1. Kecenderungan  dari  material  yang  berbeda untuk  membentuk  larutan  padat  atau senyawa intermetalik.
2. Kebersihan permukaan.
Jumlah wear  debris akibat  terjadinya  aus  melalui mekanisme adhesive ini  dapat  dikurangi  dengan cara, antara lain :
1. Menggunakan material keras.
2. Material  dengan  jenis  yang  berbeda,  misal berbeda struktur kristalnya .
2. Abrasive wear
Terjadi bila suatu partikel  keras ( asperity ) dari material  tertentu  meluncur  pada  permukaan material  lain  yang  lebih  lunak  sehingga  terjadi penetrasi atau pemotongan  material  yang lebih lunak, sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi  ketika diikat  pada  suatu  permukaan  seperti  pada kertas  amplas,  dibandingkan  bila  pertikel tersebut berada di dalam sistem slury .
Faktor  yang  berperan  dalam  kaitannya  dengan ketahanan material terhadap abrasive wear antara lain:
a. Material hardness
b. Kondisi struktur mikro
c. Ukuran abrasif
d. Bentuk
3. Erosive wear Keausan erosive dapat  digambarkan  sebagai gerakan  meluncur  yang  sangat  pendek  dan dijalankan  dalam  interval  waktu  yang  singkat, keausan erosive disebabkan  oleh  dampak  dan partikel  padat  atau  cair  terhadap  permukaan objek,  partikel-partikel  berdampak  secara bertahap  menghapus  materi  dan  permukaan melalui deformasi berulang  dan  tindakan memotong,  ini  adalah  mekanisme  luas  ditemui di  industri,  sebuah  contoh  umum  adalah keausan erosive yang  terkait  dengan  gerakan melalui perpipaan dan pemompaan peralatan. Tingkat  keausan erosive tergantung  pada sejurnlah  faktor  karakteristik  material  dan partikel,  seperti  bentuk,  kekerasan,  kecepatan dan  sudut,  dampak  pelampiasan  adalah  faktor utama  bersama  dengan  sifat  permukaan  yang terkikis.
4. Fatique Wear ( Keausan Lelah ) Keausan  ini  terjadi  akibat  interaksi  permukaan material,  dimana  permukaan  yang  mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan  retakan-retakan  mikro.  Retakan- retakan  mikro  tersebut  pada  akhirnya  menyatu dan  menghasilkan  pengelupasan  material. Tingkat  keausan  sangat  bergantung  pada
tingkat  pembebanan,  Gambar  6  menunjukkan proses terjadinya keausan lelah.
Gambar  6. Mekanisme Keausan Lelah (Anonim, 2012)
Sedangkan  fenomena  keausan  yang  kedua  adalah keausan  karena  prilaku  kimiawi,  keausan  karena prilaku  kimiawi  ini  juga  dibedakan  menjadi  4 bagian yaitu:
a. Solution wear
b. Difusive wear
c. Keausan Oksidasi/Korosif ( Corrosive Wear)
Pada prinsipnya mekanisme ini dimulai dengan adanya  perubahan  kimiawi  material  di  bagian permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan  ini  akan  menghasilkan  pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan  material  induk.  Sebagai  konsekuensinya, material  pada  lapisan  permukaan  akan  mengalami keausan  yang  berbeda  hal  ini  selanjutnya mengarah  kepada  perpatahan interface antara lapisan  permukaan  dan  material  induk  dan akhirnya  seluruh  lapisan  perrnukaan  itu  akan tercabut seperti terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Mekanisme Keausan Oksidasi (Anonim, 2012)
4. Keausan Erosi

## ISSN: 2354-6751
Erosi adalah peristiwa pengikisan padatan yang dipengaruhi  oleh  alarn.  Proses  erosi disebabkan oleh  gas dan  cairan yang membawa  partikel padatan  yang  membentuk  permukaan  material. Jika  sudut  benturannya  kecil,  keausan  yang dihasilkan analog dengan abrasive. Narnun,    jika sudut  benturannya  membentuk  sudut  gaya  normal (90°), maka keausan yang terjadi akan rnengakibatkan brittle
frzilure
pada permukaannya,  skematis  pengujiannya  seperti pada Gambar 8.
Gambar 8. Keausan Erosi (Anonim, 2012)
Keausan pada s crew press
Screw  press adalah  salah  satu  komponen  utama mesin pengekstraksi minyak kelapa sawit mentah ( Crude  Palm  Oil )  yang  sangat  rentan  dengan keausan, masa pakai screw press di pabrik kelapa sawit  PTPN  V  Kebun  Sei  Intan  (700-800  jam) sering  tidak  sesuai  dengan  rekomendasi  pabrik pembuatannya (1000 jam). Keausan  yang terjadi ini  perlu  diminimalkan,  karena  mengganggu kinerja  mesin screw  press dan  kerugian  minyak sawit.  Pemeliharaan  korektif  perlu  diterapkan pada screw  press untuk  memberi  perbaikan. Pemeliharaan korektif sementara yang dikerjakan karyawan  pabrik  adalah  dengan  mengelas kembali  ( rebuild )  permukaan  yang  aus  tersebut. Analisis  awal  dilakukan  dengan  menghitung respons yang  bekerja  pada screw  press akibat tekanan  konus.  Dari  survei  didapat  bahwa keausan  terbesar  terletak  pada  bagian  ujung screw  press yang  mendapat  tekanan  langsung dari  konus.  Pada  bagian  ujung screw  press dimodifikasi dengan menambahkan pelat pelapis yang  telah  mengalami  pengerasan  permukaan sehingga  keausan  akan  terjadi  pada  pelat  dan lebih mudah penggatiannya, proses rebuild screw press seperti terlihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Screw Press Baru
Gambar  10. Screw Press Mengalami Aus

## Logam
Sifat umum logam Logam yang banyak ditemukan dalam kehidupan  sehari-hari,  secara  umum  mempunyai sifat-sifat dapat mengkilat, dapat menghantar kalor dan  listrik,  berwarna  putih  seperti  perak  (kecuali tembaga  berwarna  kemerah-merahan  dan  emas berwarna kuning). Logam-logam tersebut mempunyai  kekerasan  yang  berbeda-beda  mulai dari  lunak  sekali  (natrium  dan  kalium)  sampai keras  sekali  (chrom),  sementara  raksa  berbentuk cair.
Menurut  massa  jenisnya  logam  digolongkan atas  logam  berat  (yang  massa  jenisnya  >  5),  dan logam ringan (yang massa jenisnya < 5).
Ditinjau  dari  sifat  kimianya  logam  mempunyai oksida-oksida  pembentuk  basa  dan  berdasarkan sifat  logam  terhadap  oksida  ini  logam  tersebut dapat digolongkan menjadi:
1. Logam Mulia, yaitu logam yang tidak dapat mengalami oksida, misalnya; Au, Pt, Ag dan Hg.
2. Logam setengah mulia ; yaitu logam yang agak sulit teroksidasi, misalnya Cu.
3. Logam  tidak  mulia,  yaitu  logam-logam  yang dalam  keadaan  biasa  dan  pada  perubahan temperatur  mudah  teroksidasi  misalnya  K,  Na,
Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Sn, Pb dan lain-lain.
Jenis logam

## Keausan
a. Logam Ferro (Logam besi)
Logam  ferro  adalah  adalah  logam  besi  (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik,  tetapi  besi  murni  terlalu  lunak  dan  rapuh sebagai  bahan  kerja,  bahan  konstruksi  dan  lain- lain. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang/karbon (C). Sebutan besi dapat berarti:
1. Besi  murni  dengan  simbol  kimia  Fe  yang hanya  dapat  diperoleh  dengan  jalan  reaksi kimia.
2. Besi  teknik  adalah  yang  sudah  atau  selalu bercampur dengan unsur lain.
Besi teknik terbagi atas tiga macam : 1. Besi  mentah  atau  besi  kasar  yang  kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%.
2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Pada besi tuang, karbon tidak bersenyawa secara kimia  dengan  besi  melainkan  sebagai karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu  kehitaman,  pada  besi  tuang  putih karbon mampu bersenyawa dengan besi.
3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa. Logam  ferro  juga  disebut  besi  karbon  atau  baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon  (C),  tetapi  sebenarnya  juga  mengandung unsur  lain  seperti:  silisium,  mangan,  fosfor, belerang  dan  sebagainya  yang  kadarnya  relatif rendah.  Unsur-unsur  dalam  campuran  itulah  yang mempengaruhi  sifat-sifat  besi  atau  baja  pada umumnya,  tetapi  unsur  zat  arang  (karbon)  yang paling  besar  pengaruhnya  terhadap  besi  atau  baja terutama kekerasannya.
b. Logam Non Ferro
Logam  non  ferro  atau  logam  bukan  besi adalah  logam  yang  tidak  mengandung  unsur  besi (Fe). Logam  non  ferro  murni  kebanyakan  tidak digunakan  begitu  saja  tanpa  dipadukan  dengan logam  lain,  karena  biasanya  sifat-sifatnya  belum memenuhi  syarat  yang  diinginkan.  Kecuali  logam non  ferro  murni,  platina,  emas  dan  perak  tidak dipadukan  karena  sudah  memiliki  sifat  yang  baik, misalnya  ketahanan  kimia  dan  daya  hantar  listrik yang  baik  serta  cukup  kuat,  sehingga  dapat digunakan dalam keadaan murni. Karena harganya mahal,  ketiga  jenis  logam  ini  hanya  digunakan untuk  keperluan  khusus.  Misalnya  dalam  teknik proses  dan  laboratorium  di  samping  keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.
Logam  non  fero  juga  digunakan  untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro  berat  yang  sering  digunakan  untuk  paduan baja  antara  lain,  nekel,  kromium,  molebdenum,
wllfram  dan  sebagainya.  Sedangkan  dari  logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

## Sifat Tarik
Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui  sifat-sifat  suatu  bahan.  Dengan menarik  suatu  bahan  kita  akan  segera  mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan  dan  mengetahui  sejauh  mana  material  itu bertambah panjang.
Bila  terus  ditarik  (dalam  hal  ini  suatu  logam) sampai  putus  akan  didapatkan  profil  tarikan  yang lengkap  berupa  kurva  seperti  digambarkan  pada Gambar.1.11.  Kurva  ini  menunjukkan  hubungan antara  gaya  tarikan  dengan  perubahan  panjang. Profil  ini  sangat  diperlukan  dalam  desain  yang memakai bahan tersebut.

## Hukum Hooke
Hampir semua logam, pada tahap sangat awal dari uji  tarik,  hubungan  antara  beban  atau  gaya  yang diberikan  berbanding  lurus  dengan  perubahan panjang  bahan  tersebut.  Ini  disebut  daerah  linier atau linear zone. Di daerah ini, kurva pertambahan panjang  vs  beban  mengikuti  aturan  Hooke  yaitu rasio  tegangan  ( stress )  dan  regangan  ( strain ) adalah konstan.
Gambar 11. Kurva Uji Tarik

## Modulus elastisitas
Modulus elastisitas (E) merupakan pengukuran kemampuan  material  untuk  menahan  perubahan bentuk  atau  lentur  yang  terjadi  sampai  dengan batas elastisnya. Semakin besar bebannya, semakin tinggi  tegangan  yang  timbul  dan  semakin  besar perubahan bentuk yang terjadi sampai batas elastis.
Untuk  menghitung  modulus  elastisitas  dapat menggunakan persamaan 1.1.
Untuk menghitung kekuatan tarik dapat menggunakan persamaan 2.
Keterangan: F= gaya tarik (kN) A= luas penampang spesimen uji (mm)
Untuk  menghitung  pertambahan  panjang  hasil  uji tarik dapat menggunakan persamaan 3.
Keterangan:  L i = pertambahan panjang spesimen uji (mm) A = mm Grafik (mm) B = titik maksimum pertambahan panjang
(mm)
C = L 1 – L 0 (mm)
Untuk  menghitung  tegangan  yang  terjadi  dapat digunakan persamaan 4.
i
Keterangan:
 1
= tegangan yang terjadi (kN/mm 2 ) F i = gaya (kN)
A 0
= luas penampang (mm)
Untuk  menghitung  tegangan  sebenarnya  (  T ) digunakan persamaan 5.
Keterangan:
 Ti
= tegangan sebenarnya (kN/mm 2 )
 1 = tegangan (kN/mm 2 ) e 1 = elastisitas (%)
untuk  menghitung  regangan  sebenarnya  (  T ) digunakan persamaan 6.
 i
Keterangan:
 Ti
= regangan sebenarnya e = elastisitas (%)
Untuk  menghitung  keuletan  dapat  ditentukan dengan persamaan 7.
Dimana :
L 0 = panjang awal (mm) L 1 = panjang akhir (mm)
%e = keuletan (%)

## 2. Methodologi
2.1 Sfesifikasi
Dimana  mesin screw  press yang  digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1. Spesifikasi Mesin Screw press Kapasitas 10 – 14 Ton/Jam Panjang Mesin 4575 mm Lebar Mesin 1520 mm Tinggi Mesin 1025 mm Type Oli ISO VG 450 Kapasitas Oli 60 Ltr Gearbox Helical Geared Revolusi 10 – 13 rpm Daya Listrik 22 kW/ 30 Pk

## 2.2 Peralatan dan Material
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah :
1. Peralatan pengukuran Jangka  sorong  untuk  mengukur  dimensi  awal material  sebelum  dan  sesudah  pengujian  uji tarik.
2. Peralatan pengujian Alat uji tarik yang digunakan adalah Universal Test Machine (UTM) seperti pada gambar 12.
3. Spesimen Spesimen  yang  digunakan  untuk  uji  tarik berdasarkan  standar American  Society  for Testing and Material (ASTM). Sketsa geometri standar yang diperbolehkan dapat diperlihatkan pada Gambar 13.
Gambar 13. Dimensi Spesimen Uji Tarik (ASTM E8 M)
2 3 1 4 4 5 4 2 3 1 5 Chuck Pencatat data Controller Cross Head Spesimen Gambar 12. Universal Test Machine (UTM)
encatat data
Gambar 14. Bentuk Spesimen Benda Uji

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Perubahan Berat Akhir
Fenomena  perpindahan  panas  dari  permukaan silinder  ke  permukaan  biji  kopi  hijau  terjadi  pada saat proses penyangraian berlangsung. Panas yang dihasilkan  pada  saat  penyangraian  mengakibatkan terjadinya  perubahan  massa  jenis  dari  biji  kopi. Proses  perubahan  massa  jenis  terjadi  ketika kandungan  air    di  dalam  biji  kopi  telah  sampai pada  kondisi  jenuh  dan  menyebabkan  kandungan air  di  dalam  biji  kopi  secara  bertahap  akan mengalami  proses  penguapan.  Perubahan  ini terlihat nyata pada hasil penyangraian di Tabel 4.

## Tabel 4. Berat Akhir Hasil Penyangraian
Tabel  4  memperlihatkan  perubahan  berat  biji kopi  sangrai  yang  dihasilkan  setelah  dilakukan proses  penyangraian.  Biji  kopi  hijau  disiapkan seberat 100 gram untuk masing-masing percobaan. Percobaan  pertama  dilakukan  dengan  temperatur 170 C, lama penyangraian 12  menit, kadar air 8% dan  putaran  silinder  40  rpm  mengakibatkan terjadinya  penyusutan  berat  sebesar  17  gram sehingga  berat  akhir  dari  biji  kopi  sangrai  yang dihasilkan  adalah  83  gram.  Percobaan  kedua dilakukan  dengan  temperatur  170  C,  lama penyangraian  14  menit,  kadar  air  6%  dan  putaran silinder 50 rpm mengakibatkan terjadinya penyusutan  berat  sebesar  18  gram  sehingga  berat akhir dari biji kopi sangrai yang dihasilkan adalah 82  gram.  Percobaan  ketiga  dilakukan  dengan temperatur  180  C,  lama  penyangraian  12  menit, kadar  air  6%  dan  putaran  silinder  60  rpm mengakibatkan terjadinya penyusutan berat sebesar 18 gram sehingga berat akhir dari biji kopi sangrai  yang  dihasilkan  adalah  82  gram.  keadaan ini menunjukkan terjadinya suatu reaksi pelepasan uap  air.  Temperatur,  waktu,  kadar  air  dan  putaran berpengaruh  terhadap  laju  pelepasan  uap  air  pada biji kopi hijau. Dari data diatas dapat disimpulkan, bahwa  pemakaian  blower  pada  saat  penyangraian
tidak begitu berpengaruh terhadap perubahan berat yang dihasilkan pada kopi sangrai.

## 3.2 Perubahan Tingkat Keasaman (pH)
Temperatur  dan  waktu  proses  penyangraian mempengaruhi  tingkat  keasaman  (pH)  dari  biji kopi  sangrai.  Tabel  5  memperlihatkan  tingkat keasaman  dari  biji  kopi  setelah  dilakukan  proses penyangraian. Percobaan pertama dilakukan dengan  temperatur  170  C,  lama  penyangraian  12 menit,  kadar  air  8%  dan  putaran  silinder  40  rpm menghasilkan  nilai pH sebesar 6,08 menggunakan blower  dan  6,13  tidak  menggunakan  blower. Percobaan kedua dilakukan dengan temperatur 170 C, lama penyangraian 14  menit,  kadar air 6% dan putaran  silinder  50  rpm  menghasilkan  nilai  pH sebesar  6,21  menggunakan  blower  dan  6,27  tidak menggunakan blower. Percobaan  ketiga dilakukan dengan  temperatur  180  C,  lama  penyangraian  12 menit,  kadar  air  6%  dan  putaran  silinder  60  rpm menghasilkan  nilai pH sebesar 6,28 menggunakan blower  dan  6,54  tidak  menggunakan  blower.  Data ini  menunjukkan  perubahan  tingkat  keasaman cendrung  mendekati  nilai  pH  7.  Penggunaan blower pada saat penyangraian akan menghasilkan tingkat  keasaman  yang  sedikit  rendah  jika dibandingkan dengan tidak menggunakan blower.
Tabel 5. Tingkat Keasaman (PH) dari Kopi Sangrai
Data T (C) W (s) Rh (%) n (rpm) Keasaman (PH) Blower Tanpa Blower 1 170 12 8 40 6,08 6,13 2 170 14 6 50 6,21 6,27 3 180 12 6 60 6,28 6,54

## 3.3 Perubahan Kecerahan Warna
Tabel  6  memperlihatkan  tingkat  kecerahan warna  yang  dihasilkan  pada  proses  penyangraian biji  kopi.  Proses  penyangraian  menghasilkan tingkat  kecerahan  yang  bervariasi,  mulai  dari kecoklatan  sampai kehitaman. Hal ini dipengaruhi oleh  temperatur,  waktu,  kadar  air  dan  putaran silinder  saat  proses  penyangraian.  Temperatur yang  semakin  tinggi  dan  lamanya  proses penyangraian  menyebabkan  biji  kopi  semakin menghitam.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  data  satu dimana  hasil  penyangraian  memiliki  warna kecoklatan  yang  digolongkan  pada  penyangraian ringan (light  roast). Sedangkan  pada  data  dua, hasil penyangraian memiliki warna agak kehitaman  yang  digolongkan  pada  penyangraian sedang (medium roast) .  Sementara pada data tiga, hasil  penyangraian  memiliki  warna  hitam  yang digolongkan pada penyangraian gelap (dark roast) .
Tabel 6. Tingkat Kecerahan Warna
Data T (C) W (s) Rh (%) n (rpm ) Berat Akhir (Gram) Berat Hilang (Gram) 1 170 12 8 40 83 17 2 170 14 6 50 82 18 3 180 12 6 60 82 18

## ISSN: 2354-6751
Da ta Hasil Blower Tingkat kecerahan Tanpa Blower Blower Tanpa Blower L a b L a b 1 16,64 2,69 2,4 16,47 2,53 2,22 2 17,01 3,1 3,13 16,92 3,01 3,09 3 3 15,77 1,97 1,48 15,22 1,81 1,32
Penggunaan  blower  dan  tanpa  blower  pada proses  penyangraian  menghasilkan  tingkat kecerahan  warna  yang  tidak  begitu  berbeda. Hasil pengukuran warna dari biji kopi sangrai didapat penurunan nilai L. Hal i

## 3.4 Kadar CO2 pada Saat Penyangraian
Proses  penyangraian  biji  kopi  mengakibatkan terjadinya  penguapan  kadar  air  dan  pelepasan  gas CO2  pada  biji  kopi  hijau.  Tabel  7  dan  Tabel  8 menunjukkan  pelepasan  gas  CO2  pada  saat penyangraian  biji  kopi  menggunakan  blower maupun  tanpa  menggunakan  blower.  Temperatur penyangraian  sangat  berperan  dalam  proses pelepasan gas CO2. Hal ini dapat dilihat pada data
tiga temperatur penyangraian 180 C, pelepasan gas CO2 tiap menit sangat signifikan jika dibandingkan dengan data satu dan data dua.
Pada data satu, penyangraian dengan menggunakan  blower  menghasilkan  kadar  CO2 sebesar  0,8%  dan  tanpa  menggunakan  blower sebesar 0,9%. Sedangkan data kedua penyangraian dengan menggunakan blower mengahasilkan kadar gas  CO2  sebesar  0,9%  dan  tanpa  menggunakan blower  sebesar  1%.  Sementara  data  ketiga, penyangraian dengan menggunakan blower menghasilkan  kadar  CO2  sebesar  1,9%  dan  tanpa menggunakan blower sebesar 2%. Dari data di atas dapat  disimpulkan,  bahwa  penggunaan  blower pada  saat  penyangraian  akan  menghasikan  kadar gas  CO2  yang  sedikit  rendah  jika  dibandingkan dengan tidak menggunakan blower.

## 4. Simpulan
Hasil  proses  penyangraian  kopi  dipengaruhi oleh  beberapa  faktor  diantaranya  temperatur, waktu,  kadar  air  dan  putaran  silinder.  Hasil  akhir dari perubahan berat, tingkat keasaman, kecerahan warna  dan  kadar  CO2  tidak  begitu  dipengaruhi oleh pemakaian blower maupun tanpa menggunakan  blower.  Penggunaan  blower  pada mesin  sangrai  dapat  menghilangkan  aroma  tidak sedap  akibat  keluarnya  gas  amoniak  dari  biji  kopi yang sering disebut bau tengik. Selain itu, kualitas biji  kopi  sangrai  yang  memiliki  aroma  yang  enak ditandai  dengan  kecerahan  warna  (L)=  17,01  a =3,1  b  =  3,13  dan  kandungan  gas  CO2  yang dihasilkan  sebesar  0,9%.  Hasil  ini  terdapat  pada temperatur  170  C,  waktu  penyangraian  14  menit, kadar  air  6%  dan  putaran  silider  sangrai  50  rpm dengan  menggunakan  blower  sebagai  hisapan asap.

## Tabel 7. Nilai CO2 Menggunakan Blower
Nilai CO2 Menggunakan Blower (%) Waktu (Menit) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1 0 0 0,1 0,2 0,4 0,5 0,6 0,6 0,6 0,7 0,8 0,8 2 0 0 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 0,9 3 0 0,3 0,5 0,7 0,8 0,8 0,9 1,1 1,4 1,7 1,9 1,9
Tabel 8.

## Nilai CO2 Tanpa Blower
Nilai CO2 Tanpa Blower (%) Waktu (Menit)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 0 0 0,2 0,2 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 0,9 2 0 0,1 0,3 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 0,9 0,9 1,0
Penggunaan blower dan tanpa blower pada proses penyangraian  menghasilkan  tingkat  kecerahan warna yang tidak begitu berbeda. Hasil pengukuran  warna  dari  biji  kopi  sangrai  didapat penurunan  nilai  L.  Hal  ini  menandakan  tingkat kecerahan warna semakin gelap, sedangkan nilai a dan  b  menunjukkan  arah  kepekatan  dari  hasil pengukuran. Sehingga dapat diartikan penggunaan blower  pada  mesin  sangrai  tidak  mempengaruhi perubahan  warna  dari  biji  kopi  sangrai  yang dihasilkan.
3 0 0,3 0,5 0,7 0,7 0,8 0,9 1,1 1,4 1,8 2 2 Daftar Pustaka [1] Kumazawa, K., Masuda, H.: Investigation of the Change in the Flavor of a Coffee Drink during Heat Processing.  J.  Agric.  Food  Chem . 51, (2003) 2674-2678.
[2] Clague,  R.  Millard,  M.  &  Gibson,  D. (2009).  Beyond  the  Bean:  Redefining Coffee  Quality.  pp.  1-18.  Environment and  Natural  Resource  Management  and Agribusiness Practice Networks.
[3] http://www.aeki-aice.org
[4] Martin, M.J., Pablos, F., Gonzalez, A.G.: Discrimination  between  arabica  and robusta  green  coffee  varieties  according to  their  chemical  composition.  Talanta. 46, (1998) 1259-1264.
[5] Baggenstoss,  J.Poisson,  L.Kaegi,  R. Perren,  R  &Escher,  F  (2008).  Coffee Roasting and Aroma Formation: Application of Different Time- temperature  Conditions. Journal  of Agricultural  and  Food  Chemistry 56 (14), 5836-5846.
[6] Franca,  A.  S.,  Mendonca,  J.  C.  F., Oliveira,  S.  D.:  Composition  of  green and  roasted  coffees  of  different  cup qualities. LWT. 38 , (2005) 709–715.
[7] Hernandez, J. A. Heyd, B.Irles, C.Valdovinos,  B.&Trystram,  G.  (2007). Analysis  of  the  heat  and  mass  transfer during  coffee  batch  roasting. Journal  of Food Engineering 78 (4), 1141-1148.
[8] Yeretzian,  C.  Jordan,  A.  Badour,  R.  & lsindinger,  W.  (2002).  From  the  green bean  to  the  cup  of  coffee:  investigating coffee  roasting  by  on-line  monitoring  of volatiles. European  Food  Research  and Technology 214 (2), 92-104.
[9] Buffo,  R.  A.  &  CardelliI-Freire,  C. (2004).  Coffee  flavour:  an  overview. Flavour  and  Fragrance  Journal 19  (2),
99-104.
[10] Mulato, sri. 2002. Simposium Kopi 2002 dengan  tema  mewujudkan  perkopian nasional yang tangguh melalui
diversifikasi usaha berwawasan lingkungan dalam pengembangan industri  kopi  bubuk  skala  kecil  untuk meningkatkan  nilai  tambah  usaha  tani kopi  rakyat.  Denpasar  :  16  -17oktober 2002.  Pusat  penelitian  dan  kakao indonesia
[11]   Geiger,  R.  Perren,  R.  Kuenzli,  R.  & Escher,  F.  (2005).  Carbon  Dioxide Evolution  and  Moisture  Evaporation During  Roasting  of  Coffee  Beans.
Journal  of  Food  Science 70 (2),  E124- E130.
[12]   Nkondjock A. 2009. Coffee consumption and  the  risk  of  cancer:  an  overview. Cancer Letters 277(2):121–5.
[13]   Joko Nugroho W.K, Juliaty Lumbanbatu, Sri  Rahayoe  (2009)  Pengaruh  Suhu  dan Lama Penyangraian Terhadap Sifat Fisik Mekanis Biji Kopi Robusta.
[14]   Schwartzberg,  H.  G.  (2000).  Modelling bean  heating  during  batch  roasting  of coffee  beans.  In  \textit{Engineering  and
Food  for  the  21 st Century,  edited  by  J. Welti-Chanes,  G.  Barbosa-Canovas,  JM Aguilera, CRC Press LLC, London, New York, Boca Raton.
[15] Belitz,  H.-D.  Grosch,  W.  &  Schieberle, P.  (2009). Coffee,  Tea,  Cocoa .  Vatican Springer Berlin Heidelberg.
[16] Hernández,  J.A.,  B.  Heyd,  G.  Trystram, 2008.  On-line  assessment  of  brightness and  surface  area  kinetics  during  coffee roasting. Journal  of  Food  Engineering , 87: 314-322.
[17]   Rinaldi Munir. “P  go aha  Citra Digita dengan Pendetakan Algoritmik ” .
InformatikaBandung, Bandung. 2004.
[18] Suyatma,  2009.  Diagram  Warna  Hunter (Kajian Pustaka). Jurnal Penelitian
Ilmiah  Teknologi  Pertanian,  Institut Pertanian Bogor, Page 8-9.