UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK ...digilib.unila.ac.id/54773/5/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · rendah suhu awal bahan kakao semakin cepat proses pengeringan

UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK

PENGERINGAN KAKAO (Theobroma Cacao L.) DENGAN SISTEM

PENGHEMBUS UDARA PANAS

(Skripsi)

Oleh

SUSENO ALI AKBAR

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRACT

PERFORMANCE OF BATCH DRYER FOR COCOA (Theobroma Cacao L)

DRYING WITH HOT AIR BLOWER

By

SUSENO ALI AKBAR

Cocoa is a superior export commodity for Indonesia. Lampung is the largest cocoa

producer in Indonesia. In processing cocoa beans, drying is the most important

factor for quality. The cause of the low quality of cocoa beans is that it is not

fermented cocoa beans before drying and the conventional drying process. High

cocoa moisture content and during the rainy season are the disadvantages of

conventional drying. Cacao drying can be done using a bacth type dryer with a

large capacity air blowing system that has been built on offer. This study aims to

test the performance of a batch type cocoa dryer with a hot air blowing system.

The research was conducted from April to May 2018 in Penengahan Village,

Gedong Tataan Pesawaran and Water and Land Resource Engineering Laboratory

of Agricultural Engineering Study Program, Faculty of Agriculture, University of

Lampung. The method used in this study is an experimental and descriptive

method that uses cocoa ingredients with different initial moisture content, namely

36,62 % bb, 42,20% bb, and 32,61 % bb.

The results showed that the batch type dryer produced a plenum temperature of

590 C, 58

0 C, 62

0 C and the temperature of the material was 50

0 C, 50

0 C, and 51

0

C. The higher the temperature used, the faster drying time and lower initial

temperature of cocoa ingredients the faster the drying process. The drying time of

batch dryer type equipment used to dry cocoa until it reaches an average water

content of 6-8% requires a succession of 10 hours, 11 hours, 10 hours. The drying

rate for testing has an average value of around 2,83 % bb / hour or 18,84 Kg H2O /

hour. Consumption of wood fuel in performance tests 1, 2 and 3 respectively is

101 kg, 123 kg, and 91 kg. Calculation of input energy in performance test 1

yielded 1.782.820,72 kJ, performance test 2 produced 2.167.650,57 kJ and

performance test 3 was 1.606.588,96 kJ. The output energy in performance test 1

is 463.748,051 kJ, performance test 2 is 580.909,973 kJ and performance test 3 is

410.055,1 kJ. So that the total drying efficiency in the first performance test is

26,01%, performance test 2 is 26,75% and performance test 3 is 25,52%.

Keywords: Cocoa, bath type dryer, temperature, moisture content

ABSTRAK




Oleh

SUSENO ALI AKBAR

Kakao merupakan komoditas ekspor unggul bagi Indonesia . Lampung termasuk

daerah penghasil kakao terbesar di Indonesia. Dalam pengolahan biji kakao,

pengeringan merupakan faktor terpenting untuk kualitas. Penyebab rendahnya

kualitas biji kakao diantaranya tidak difermentasi biji kakao sebelum pengeringan

dan proses pengeringan yang masih konvensional. Kadar air kakao yang tinggi

dan saat musim penghujan menjadi kelemahan pengeringan konvensional.

Pengeringan kakao dapat dilakukan menggunakan alat pengering tipe bacth

dengan sistem penghembus udara panas dengan kapasitas cukup besar yang telah

dibangun di pesawaran. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kinerja alat

pengering kakao tipe batch dengan sistem penghembus udara panas.

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan bulan Mei 2018 di

Desa penengahan, Gedong Tataan Pesawaran dan Laboratorium Rekayasa

Sumberdaya Air dan Lahan Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian,

Universitas Lampung. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode

eksperimental dan deskriptif yang menggunakan bahan kakao dengan kadar air

awal yang berbeda yaitu 36,62 % bb , 42,20 % bb , dan 32,61 % bb.

Hasil menunjukan bahwa pengering tipe batch menghasilkan suhu plenum yaitu

590 C, 58

0 C, 62

0 C dan suhu pada bahan yaitu 50

0 C, 50

0 C, dan 51

0 C. Semakin

tinggi suhu yang digunakan maka semain cepat waktu pengeringan dan semakain

rendah suhu awal bahan kakao semakin cepat proses pengeringan. Waktu

pengeringan alat tipe batch dryer yang digunakan untuk mengeringkan kakao

hingga mencapai kadar air rata-rata 6-8 % membutuhkan berturut turut adalah 10

jam, 11 jam, 10 jam. Laju pengeringan untuk pengujian memiliki nilai rata-rata

sekitar 2,83 % bb/jam atau 18,84 Kg H2O/jam. Konsumsi bahan bakar kayu pada

uji kinerja 1, 2 dan 3 berturut-turut sebanyak 101 kg, 123 kg , dan 91 kg.

Perhitungan energi input pada uji kinerja 1 mengahasilkan sebesar 1.782.820,72

kJ, uji kinerja 2 menghasilkan 2.167.650,57 kJ dan uji kinerja 3 sebesar

1.606.588,96 kJ. Energi output pada uji kinerja 1 sebesar 463.748,051 kJ, uji

kinerja 2 sebesar 580.909,973 kJ dan uji kinerja 3 sebesar 410.055.1 kJ. Sehingga

efisiensi total pengeringan pada uji kinerja 1 sebesar 26,01 %, uji kinerja 2 sebesar

26,75 % dan uji kinerja 3 sebesar 25,52 %.

Kata kunci : Kakao , Pengering tipe batch, suhu, kadar air




Oleh

SUSENO ALI AKBAR

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada

Jurusan Teknik Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Lampung

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Adi Jaya,Terbanggi Besar, Lampung

Tengahpada tanggal 02 Februari 1996, sebagai anak ke tujuh

dari pasangan Bapak Sarino dan Ibu Kasminah. Penulis

menempuh pendidikan dasar di SD Negeri 02 Dono Arum,

Kecamatan Seputih Agung Lampung Tengah pada tahun

2002 - 2008. Penulis melanjutkan pendidikan di SMP Negeri 03 Terbanggi Besar,

Lampung Tengah pada tahun 2008 - 2011, dan melanjutkan sekolah menengah di

SMA Negeri 1 Seputih Agung , Lampung Tengah pada tahun 2011 - 2014.

Pada tahun 2014 penulis terdaftar sebagai mahasiswa jurusan Teknik Pertanian,

Fakultas Pertanian, Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Bersama Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN 2014).

Selama menjadi mahasiswa penulis terdaftar aktif dalam mengikuti organisasi

PERMATEP (Persatuan Mahasiswa Teknik Pertanian) sebagai anggota bidang

Pengembangan Sumber Daya Manusia (PSDM) pada periode 2015/2016 dan

sebagai kepala bidang Pengembangan Sumber Daya Manusia periode 2016/2017,

KAMU (Keluarga Muda) Forum Studi Islam (Fosi) di Fakultas Pertanian Tahun

2014/2015.

Di bidang akademis penulis juga aktif sebagai asisten dosen untuk mata kuliah ,

Alat dan Mesin Pertanaian, Mesin dan Peralatan Pengolahan Hasil Pertanian,

Hidrologi tahun 2017, Fisika Dasar, Mekanisasi Pertanian tahun 2018. Penulis

melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Kampung Terbanggi Ilir, Kecamatan

Bandar Mataram, Kabupaten Lampung Tengah pada bulan Januari – Maret 2017

dan melaksanakan Praktik Umum (PU) di Badan Litbang Pertanian Balai Besar

Pengembangan Mekanisasi Pertanian (BBP MEKTAN), Tangerang pada bulan

Juli – Agustus 2017 dengan judul laporan “Mempelajari Perancangan Alat dan

Analisis Weight Transfer pada Traktor Mitsubishi Shakti 180 D dengan Alsin

Pengelentek Daun Tebu (Sugarcane Leaf Stripper) di Balai Besar Mekanisasi

Pertanian (BBP Mektan) Serpong Tangerang. Penulis mencapai gelar Sarjana

Teknologi Pertanian Teknik Pertanian dengan menghasilkan skripsi yang berjudul

”Uji kinerja alat pengering tipe batch dryer untuk pengeringan kakao (Theobroma

cacao l.) dengan sistem penghembus udara panas.

i

Alhamdulillahirobbil’aalamiin...

Dengan ridha Mu Ya Allah…..

Amanah ini telah selesai, sebuah langkah kecil usai sudah

Satu Cita telah kugapai, Namun itu bukan berarti akhir perjalanan ku,

melainkan awal dari sebuah perjalanan

Karya ini kupersembahkan untuk :

Orang Tua(Sarino dan Kasminah)

yang telah membimbing dan mendidikku dengan penuh

perjuangan , kesabaran dan kasih sayang serta selalu mendoakan

yang terbaik untuk keberhasilan dan kebahagiaanku.

Kakak-kakakku,Kakak-kakak Iparku ,

Sepupuku dan keluarga besarku , sahabat terbaik Marisa

Andriyani yang memberikan dukungan, semangat kepadaku, dan

seseorang yang akan mendapingiku kelak.

Serta

Sahabat-sahabat, Teman-Teman Teknik Pertanian 2014, Bidik Misi

Universitas Lampung,

Almamaterku Universitas Lampung

ii

Bahkan barang siapa serahkan dirinya kepada Allah ,

padahal ia berbuat baik , maka ia akan dapat ganjaran disisi

Tuhannya dan tidak ada ketakutan atas mereka dan tidak

bakal mereka berduka cita (Al-Baqarah:112)

Manfaatkan lima perkara sebelum datang lima perkara

“waktu mudamu sebelum datang waktu tuamu”

“waktu sehatmu sebelum datang sakitmu”

“waktu kayamu sebelum datang kefakiranmu”

“waktu luangmu sebelum datang sibukmu”

“waktu hidupmu sebelum datang kematianmu”

iii

SANWACANA

Alhamdulillahirobbil alamin, puji syukur atas kehadirat Allah subhannahu wa

ta’ala , karena atas Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat

diselesaikan dengan tepat waktu. Sholawat teriring salam semoga selalu

tercurahkan kepada syuri tauladan Nabi Muhammad SAW dan keluarga serta para

sahabatnya. Aminn.

Skripsi dengan judul “Uji Kinerja Alat Pengering Tipe Batch Dryer untuk

Pengeringan Kakao (Theobroma Cacao L.) dengan Sistem Penghembus

Udara Panas” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknologi Fakultas Pertanian di Universitas Lampung. Didalam pengerjaan

skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat membantu dalam banyak

hal. Penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si., selaku Dekan Fakultas

Pertanian Universitas Lampung;

2. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P., selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian

Universitas Lampung;

3. Bapak Dr. Ir. Sandi Asmara, M.Si., selaku Pembimbing Utama yang telah

memberikan pengarahan, masukan, bimbingan serta saran dalam penyelesaian

skripsi ini;

iv

4. Bapak Ir. M. Zen kadir, M.T, selaku Pembimbing Kedua dan Pembimbing

Akademik yang telah memberikan pengarahan, saran , masukan, bimbingan

serta motivasi dan dalam penyelesaian skripsi ini dan juga studi di


5. Ibu Dr. Siti Suharyatun , S.TP., M.Si., selaku Pembahas yang telah

memberikan pengarahan, meluangkan waktu dan pikiran sehingga skripsi ini

dapat lebih baik.

6. Bapak Sarino dan Ibu Kasminah selaku orang tua yang selalu memberikan

dorongan semangat, nasihat, doa dan dukungannya selama pelaksanaan

penelitian dan penyusunan skripsi ini;

7. Bapak Joni, Mas Yadi, Mas Haris, dan Mbak Iin selaku pemilik dan sekaligus

teknisi alat pengering kakao tipe batch yang telah membantu pada saat proses

pengambilan data penelitian;

8. Staf pengajar dan kepegawaian Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Pertanian


9. Keluaga besar teknik pertanian angkatan 2014.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,

maka saran dan kritik yang konstruktif dari semua pihak sangat diharapkan demi

penyempurnaan selanjutnya dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua

pihak.

Bandar Lampung, 23 Oktober 2018

Penulis

Suseno Ali Akbar

v

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii

I. PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah .................................................................................... 3

1.3. Tujuan ......................................................................................................... 3

1.4. Manfaat Penelitian ...................................................................................... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 5

2.1. Biji Kakao ................................................................................................... 5

2.2. Pengeringan Biji Kakao .............................................................................. 6

2.3. Jenis Alat Pengeringan ............................................................................... 9

2.4. Pengering Tipe Batch ............................................................................... 13

2.5. Pengaruh Suhu Terhadap Pengeringan ..................................................... 14

2.6. Penelitian Terdahulu ................................................................................. 16

III. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................... 21

3.1. Waktu dan Tempat .................................................................................... 21

3.2. Alat dan Bahan ......................................................................................... 21

3.3. Metode Penelitian ..................................................................................... 21 3.3.1. Fungsional alat pengering kakao tipe batch ..................................... 21

3.3.2. Struktural alat pengering kakao tipe batch....................................... 22 3.3.3. Pengeringan biji kakao menggunakan batch dryer .......................... 23

vi

3.3.4. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 25

3.4. Parameter Pengamatan ............................................................................. 26 3.4.1. Suhu ................................................................................................. 26 3.4.2. Kadar Air dan Penurunan Bobot ...................................................... 26 3.4.3. Lama Pengeringan ............................................................................ 28 3.4.4. Jumlah Bahan Bakar ........................................................................ 28

3.5. Analisis Data............................................................................................. 29 3.5.1. Beban uap air.................................................................................... 29 3.5.2. Laju Pengeringan ............................................................................. 29

3.5.3. Energi output (energi yang dibutuhkan untuk pengeringan)............ 30 3.5.4. Energi input (energi bahan bakar) .................................................... 31 3.5.5. Effisiensi Pengeringan ..................................................................... 31

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 32

4.1. Proses pengeringan kakao ........................................................................ 32

4.2. Suhu Pengeringan ..................................................................................... 33

4.2.1. Persebaran Suhu Ruang Plenum ...................................................... 34 4.2.2. Persebaran Suhu bahan (Kakao) ...................................................... 37

4.3. Kadar Air Biji Kakao ................................................................................ 41

4.4. Lama Pengeringan .................................................................................... 44

4.5. Penurunan Bobot ...................................................................................... 45

4.6. Bahan Bakar ............................................................................................. 46

4.7. Analisis Pengeringan ................................................................................ 47 4.7.1. Laju Pengeringan ............................................................................. 47 4.7.2. Effisiensi Energi Pengeringan .......................................................... 49

4.8. Kualitas Kakao yang dihasilkan ............................................................... 51

V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 53

5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 53

5.2. Saran ......................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 55

LAMPIRAN ........................................................................................................... 58

Tabel 7-18 .............................................................................................................. 59

Gambar 23-40......................................................................................................... 72

vii

DAFTAR TABEL

Tabel Teks Halaman

1. Keunggulan dan kekurangan dari rotary dyer ................................................... 12

2. Lama pengeringan .............................................................................................. 44

3. Penurunan bobot. ............................................................................................... 45

4. Jumlah bahan bakar ............................................................................................ 46

5. Laju pengeringan ................................................................................................ 48

6. Efisiensi Energi .................................................................................................. 49

Lampiran

7. Persebaran suhu ruang plenum uji kinerja 1 ...................................................... 59



10. Persebaran suhu bahan uji kinerja 1 ................................................................. 60



13. Penurunan kadar air bahan uji kinerja 1 ........................................................... 62



16. Penurunan susut bobot pada sampel uji kinerja 1 ............................................ 63



viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Teks Halaman

1. Buah kakao. ......................................................................................................... 6

2. Tray dryer. ........................................................................................................ 10

3. Spray dryer. ....................................................................................................... 10

4. Rotary dryer. ..................................................................................................... 11

5. Bagian alat pengering tipe batch. ...................................................................... 23

6. Skema aliran udara panas pada alat pengering tipe batch................................. 24

7. Diagram alir penelitian. ..................................................................................... 25

8. Skema pengambilan titik percobaan pengamatan suhu

plenum, bahan dan lingkungan ......................................................................... 26

9. Skema penempatan tempat sampel pada titik percobaan. ................................. 28

10. Rerata perubahan suhu plenum ....................................................................... 34

11. Grafik perubahan suhu diruang plenum uji kinerja 1...................................... 35



14. Rerata perubahan suhu bahan.......................................................................... 38

15. Grafik perubahan suhu bahan uji kinerja 1 ..................................................... 39

16. Grafik perubahan suhu bahanuji kinerja 2 ...................................................... 39

17. Grafik perubahan suhu bahan uji kinerja 3 ..................................................... 40

18. Grafik rerata penurunan kadar air ................................................................... 42

ix

19. Grafik penurunan kadar air uji kinerja 1 ......................................................... 42



22. Kakao sebelum dan setelah proses pengeringan ............................................. 52

Lampiran

23. Alat pengering kakao tipe batch (Tampak depan) .......................................... 72

24. Alat pengering kakao tipe batch (tampak samping) ........................................ 73

25. Alat pengering kakao tipe batch (tampak atas) ............................................... 74

26. Alat pengering kakao tipe batch(Isometris ) ................................................... 75

27. Alat pengering kakao tipe batch ...................................................................... 76

28. Ruang pengering dan ruang plenum ............................................................... 76

29. Ruang pembakaran .......................................................................................... 77

30. Lubang tempat memasukkan bahan kayu bakar ............................................. 77

31. Plat berlubang alas ruang pengering ............................................................... 78

32. Kipas penghembus udara panas ...................................................................... 78

33. Proses pengeluaran kakao dan pendinginan bahan setelah dikeringkan ......... 79

34. Proses penimbangan kakao sebelum dikeringkan ........................................... 79

35. Proses memasukan kakao ke ruang pengering ................................................ 80

36. Penimbangan bahan bakar yang akan digunakan ............................................ 80

37. Pengukuran suhu pada plenum dan bahan menggunakan thermometer ......... 81

38. Pengukuran kadar air menggunakan metode oven .......................................... 81

39. Bahan bakar yang digunakan .......................................................................... 82

40. Penimbangan penyusutan bobot pada sampel ................................................. 82

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan salah satu negara dengan kakao sebagai komoditas

perkebunan unggulan yang tersebar hampir diseluruh provinsi di Indonesia. Luas

areal perkebunan tanaman kakao Indonesia tahun 2015 mencapai 1.709.284 ha

dengan produksi 593.331 ton. Lampung merupakan salah satu provinsi

penyumbang kakao terbesar Indonesia , dengan luas lahan sebesar 71.192 ha

dengan tingkat produksi mencapai 33.177 ton. Salah satu kabupaten andalan

penghasil kakao di Lampung adalah kabupaten Pesawaran yang memiliki luas

lahan sekitar 14.555 ha dengan tingkat produksi 6.853 ton, sementara daerah lain

adalah Lampung Selatan , Lampung Timur, dan Tanggamus (Statistik

Perkebunan, 2015).

Sebagai komoditi yang bernilai komersial, mutu merupakan faktor penting dalam

menentukan keberhasilan untuk dapat merebut persaingan pasar kakao dunia.

Banyak faktor yang menentukan keberhasilan tinggi rendah mutu biji diantaranya

adalah pasca panen (Wardoyo,1991). Oleh karena itu, mutu kakao perlu

dipertahankan dengan penerapan teknik pascapanen mulai dari saat kakao di

panen sampai kakao siap diproses selanjutnya untuk mengurangi kehilangan

kuantitatif dan kualitatif. Proses pascapenen meliputi serangkaian kegiatan

2

penanganan hasil panen, mulai dari pemanenan sampai produk siap konsumsi.

Penanganan pascapanen kakao merupakan salah satu mata rantai penting dala

usahatani kakao. Hal ini didasarkan kenyataan bahwa petani umumnya memanen

kakao pada musim penghujan dengan kondisi kelembaban dan curah hujan yang

masih tinggi persis saat penelitian ini dilakukan.

Susanto (1994) menyatakan kadar air biji kakao setelah dipanen masih tinggi yaitu

sekitar 51% - 60% sehingga memberikan peluang yang besar untuk cepat

membusuk akibat adanya pertumbuhan mikroorganisme. Kadar air biji yang

diharapkan setelah pengeringan adalah 6%-7 %, selain untuk memudahkan

pelepasan nibs dari kulitnya, juga mencegah agar tidak ditumbuhi oleh

mikroorganisme pembusuk sehingga dapat memperpanjang umur simpan.

Pengeringan biji kakao umumnya terbagi menjadi dua yaitu sun drying dan

artificial drying.Sun drying memerlukan sinar matahari sebagai sumber energi,

sumber panas dan sinar ultraviolet. Pengeringan ini dilakukan secara terbuka,

membutuhkan hembusan angin yang besar dari udara sehingga menyebabkan

proses pengeringan berlangsung lambat. Pengeringan ini mampu menghasilkan

warna biji kakao mengkilap. Namun, pengeringan secara terbuka menyebabkan

rawan kontaminasi dari udara, debu dan kerikil dari lingkungan sekitar.

Pengeringan ini dilakukan jika turun hujan tidak bisa dilakukan. Oleh karena itu,

peluang untuk melakukan proses pengeringan menggunkan alat pengering buatan.

Salah satunya yaitu pengering tipe batch . Pengering ini menurut Napitupulu

(2012) Prinsip kerjanya adalah pengeringan pemnasan udara secara konduksi atau

konveksi untuk mengurangi kadar air.

3

Pengering tipe batch yang ada adalah pengering batch berkapsiatas 1 ton yang

terdapat di Kabupaten Pesawaran. Penggunaan yang selama ini hanya didasarkan

pada kondisi yang ada saja atau berdasar kebiasaan sehari –hari. Untuk

mendapatkan informasi mengenai karakterisrik kerja alat tersebut sampai saat ini

belum banyak diperoleh. Hal ini akan menyulitkan dalam perencanaan

pemanfaatan alat. Karena itu kemampuan kerja dari pengering ini perlu diketahui.

Hal ini menjadi latar belakang dilakukannya penelitian ini, tentunya dengan unjuk

kinerja alat pengering tipe batch.

1.2. Perumusan Masalah

Pengeringan merupakan proses penanganan pasaca panen yang dapat diterapkan

produk hasil pertanian seperti biji kakao. Pengeringan biji kakao dilakukan untuk

menurunkan kadar air bahan dengan bantuan alat pengering buatan (pengering

tipe batch). Karakteristik kerja alat yang belum diketahui sehingga tidak mengerti

apa harus ditampilkan sebagai kinerja dan bagaimana cara untuk mendapatkan

karakteristik kerja melalui uji kinerja alat pada alat pengering kakao tipe batch.

1.3. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengkaji kinerja alat pengering tipe batch untuk pengeringan kakao

2. Menentukan nilai parameter pengeringan biji kakao hasil pengeringan

(penurunan kadar air, laju pengeringan,jumlah bahan bakar, kadar air akhir)

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah :

4

1. Untuk memperoleh informasi kelebihan dan kekurangan alat pengering tipe

batch untuk mengeringkan kakao terutama untuk menyempurnakan

perencanaan pemanfaatan alat.

2. Untuk menambah informasi mengenai bagaimana cara memperoleh

karakteristik kerja alat pengering .

3. Untuk menambah informasi penggunaan alat pengering tipe batch untuk

mengeringkan kakao

5

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Biji Kakao

Tanaman kakao (Theobroma cacao L.) adalah salah satu tanaman perkebunan

yang dikembangkan dalam rangka peningkatan sumber devisa negara dari sektor

non migas.Tanaman kakao merupakan salah satu anggota genus Theobrama dari

familia Sterculaieeae banyak dibudidayakan karena memiliki nilai ekonomis dari

buah dan bijinya. Secara botani, sistematika tanaman kakao adalah sebagai berikut

Divisio : Spermatophyta

Subdivisio : Angiospermae

Kelas : Dicotyledoneae

Ordo : Malvaless

Familia : Sterculiaceae

Genus : Theobroma

Spesies : Theobroma cacao L.

Sejak fase pembuahan sampai menjadi buah dan matang, kakao memerlukan

waktu sekitar 5 bulan. Buah matang dicirikan oleh perubahan warna kulit buah

dan biji yang lepas dari kulit bagian dalam. Bila buah diguncang, biji biasanya

berbunyi. Keterlambatan waktu panen akan berakibat pada berkecambahnya biji

di dalam. Buah kakao yang masak berisi sekitar 30-40 biji yang terbungkus oleh

lapisan lendir (Departemen Pertanian ,2011 dalam Darmawan, 2014 ).

6

Buah kakao terdiri atas 4 bagian, yaitu kulit, plasenta, pulp serta biji.Biji terdiri

atas 2 bagian, yaitu kulit biji (testa) dan keping biji terihat pada gambar 1. Keping

biji merupakan bagianterbesar dari biji yaitu 86–90%, sisanya merupakan kulit

biji mencapai10–14%.Pulp merupakan lapisan lendir dari biji kakao terdiri atas

80–90% air, dan gula4-8%.Komposisi pulp yang demikian merupakan media

pertumbuhan yang baikbagi mikroorganisme (Ambardini,2007).

Gambar 1.Buah kakao.

2.2. Pengeringan Biji Kakao

Pengeringan merupakan pemisahan antara zat cair dan zat padat pada suatu bahan

tertentu untuk mengurangi kandungan zat cair dengan menguapkan bahan tersebut

sampai suatu nilai yang telah ditentukan. Pengeringan biasanya merupakan proses

terakhir dari sederetan suatu operasi, dan hasilnya siap untuk dikemas.

Adapun tujuan pengeringan antara lain:

1. Agar produk dapat disimpan lebih lama.

2. Mempertahankan daya fisiologik bahan.

3. Mendapatkan kualitas yang lebih baik,

4. Menghemat biaya pengangkutan.

7

Tahapan-tahapan dalam penanganan pasca panen kakao meliputi : pemetikan,

pengupasan/pemecahan kulit buah, fermentasi, perendaman dan pencucian,

pengeringan dan penyimpanan merupakan tahapan penting dalam pengolahan

untuk memperoleh biji kakao yang bermutu baik (Siswoputranto, 1985 dalam

Susanti, 2012). Biji kakao yang tidak difermentasi warnanya lebih pucat bila

dibandingkan dengan biji yang difermentasi.Adapun yang tidak mengalami

fermentasi warnanya keunguan, sedangkan yang mengalami fermentasi sempurna

warnanya coklat bukan ungu.Fermentasi akan mempermudah pengeringan

danmenghancurkan lapisan pulp yang mendekat pada biji. Pada proses fermentasi

lembaga di dalam biji kakao juga akan mati (Nuraeni ,1995 dalam Susanti,2012).

Proses pengeringan adalah kelanjutan dari tahap oksidatif dari fermentasi yang

berperan penting dalam mengurangi kelat dan pahit. Selain itu proses pengeringan

dilakukan untukmenghasilkan biji kakao kering yangberkualitas,terutama dalam

hal fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik.Jika pengeringan terlalulambat, hal

ini bisa menjadi berbahaya karena bisa menstimulan kehadiran jamur yang

bekembang dan masuk ke dalam biji.Sementara itu, pengeringan yang terlalu

cepat juga bias mengganggu kesempurnaan reaksi oksidatifyangberlangsung dan

dapat menyebabkan tingkat keasaman yang berlebih. Peningkatan suhu

pengeringan akan meningkatkan kelat dan asamity sehingga suhu pengeringan

tidak lebih 650C-70

0C (Wahyudi dkk.,2008).

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

8

dan kenampakan yang demikian inilah yang diharapkan dari biji kakao kering,

sehingga pengeringan dibawah 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

(Hatmi dan Rustijarno,2012).

Prinsip dasar proses pengeringan adalah proses terjadinya pindah panas dari alat

pengering dan difusi air (pindah massa) dari bahan yang dikeringkan. Pindahpanas

air tersebut memerlukan perubahan fase air dari cair menjadi uap, sehingga proses

perubahan tersebut memerlukan panas laten. Menurut (Djaenidkk,2012) pengering

dengan pemanasan konveksi (oven, fluidisasi) dimana udara panas dihasilkan

melalui proses pemanasan baik dengan steam, listrik, atau gas hasil pembakaran,

lebih handal dari pengering matahari. Pada sistemini waktu operasi lebih singkat,

kontaminasi produk rendah, kadar air dalam produk dapat dikontrol, tidak ada

ketergantungan terhadap musim, serta biaya buruh dapat ditekan. Namun kualitas

produk mengalami penurunan akibat introduksi panas, dan efisiensi pengeringan

rendah atau boros energi.Bahkan pada pengeringan kakao suhu pengeringan yang

tidak melebihi 550Cmemungkinkan diperolehnya hasil yang mendekati

persyaratan standar mutu biji kakao.Menurut Wahyu (1995) menjelaskan bahwa

suhu optimum untuk pengeringan adalah 600C dengan kelembaban kondisi iklim

rata-rata di Indonesia. Sedangkan kecepatan aliran udara optimum adalah

0,1m/dtk.

9

2.3. Jenis Alat Pengeringan

Proses pengeringan terjadi karena adanya perbedaan kandungan uap air antara

udara dan bahan yang hendak dikeringkan. Secara mekanis pengeringan dapat

dilakukan dengan menggunakan dua metode pengeringan yaitu (Mc.

Cabe,2002dalam Maulana,2017):

1. Continuous Drying

Suatu pengeringan bahan dimana pemasukan dan pengeluaran bahan

dilakukan terus menerus tanpa mematikan mesin pengering.

2. Batch Drying

Suatu pengeringan dimana bahan dimasuk ke alat pengering sampai bahan

mengering. Selanjutnya mesin dimatikan atau dalam posisi off dan bahan

dikeluarkan dari alat pengering. Kemudian baru dimasukkan bahan yang

berikutnya dan proses berulang seperti itu.

Pada suatu penelitian (Earle ,1969, dalam Maulana,2017), menjelaskan faktor-

faktor yang mempengaruhi penguapan adalah :

1. Laju pemanasan pada saat energi (panas) dipindahkan pada bahan.

2. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menguapkan tiap puond (lb) air.

3. Suhu maksimum pada bahan.

4. Tekanan pada saat terjadinya penguapan.

5. Perubahan lain yang mungkin terjadi di dalam bahan selama proses

penguapan berlangsung.

Dalam kehidupan sehari-hari ada berbagai macam jenis alat pengering yang

sering digunakan yaitu sebagai berikut (Brooker, dkk. 1992, dalam Maulana,2017)

1. Tray Dryer

10

Tray Dryer digunakan untuk mengeringkan bahan - bahan yang tidak

boleh diaduk saat pengeringan, sehingga didapatkan hasil berupa zat padat

yang kering. Tray Dryer sering digunakan untuk laju produksi kecil.Tray

Dryer diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2.Tray dryer.

2. Spray Dryer

Spray Dryer digunakan untuk menguapkan dan mengeringkan larutan dan

bubur hingga kering. Hasil produk berupa zat padat yang kering.Spray

Dryer diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 3.Spray dryer.

3. Rotary Dryer

11

Rotary Dryer merupakan suatu alat pengering yang berbentuk silinder dan

bergerak secara berputar. Pada alat Rotary Dryer panas diperoleh dari

pembakaran bahan bakar. Rotary Dryer digunakan untuk prosespengeringan

zatpadat seperti biji jagung, dan sebagainya. Alat rotary dryer diperlihatkan

pada Gambar 4.

Gambar 4.Rotary dryer.

Keterangan;

1.Heating divice 6. Trunnion roll assembly

2. Feeding cover 7. Discharging cover

3.Riding wheel divice 8. Cyclone dust collector

4. Dryer main body 9. Draft fan

5.Driving assembly

Rotary dryer memiliki beberapa keuntungan dan kekurangan tersendiri.

12

Adapun keunggulan dan kekurangan dari rotary dryer dapat dijelaskan terlihat

pada Tabel 1.

Tabel 1.Keunggulan dan kekurangan dari rotary dyer.

No Keunggulan Kekurangan

1 Dapat mengeringkan baik

lapisan luar maupun dalam

dari suatu padatan.

Dapat menyebabkan reduksi

ukuran karena erosi atau

pemecahan.

2 Proses pencampuran yang

baik, memastikan bahwa

terjadinya proses pengeringan

bahan yang seragam/merata.

Karakteristik produk yang

inkonsisten

3 Operasi sinambung Efisiensi energi rendah

4 Instalasi yang mudah Perawatan alat yang susah

5 Menggunakan daya listrik

yang sedikit

Tidak ada pemisahan debu yang

Jelas

Menurut (Brooker, dkk 1992, dalam Maulana ,2017), menjelaskan bahwa ada

beberapa faktor yang perludiperhatikan dalam pembuatan alat pengering, yaitu :

1. Pola suhu di dalam pengering.

2. Perpindahan kalor di dalam pengering.

3. Perhitungan beban kalor dan satuan perpindahan kalor.

4. Perpindahan massa di dalam pengering.

13

2.4. Pengering Tipe Batch

Proses pengeringan selama ini menggunakan beberapa cara antara lain

menggunakan bantuan sinar matahari dan mesin pengering. Pengeringan dengan

menggunakan batch dryer adalah salah satu cara pengeringan yang efektif. Proses

pengeringan dengan batch dryer dapat dilakukan kapan saja atau tidak tergantung

cuaca dan ruang. Selain itu, pengeringan dengan batch dryer tidak membutuhkan

banyak tenaga kerja (Nainggolan , 2013).

Pada pengering gabah tipe batch terdapat komponen-komponen yaitu blower,

ruang plenum dan bak pengering.Ruang pengering berfungsi untuk menempatkan

gabah basah yang akan dikeringkan, permukaan diratakan, tebal maksimum 50

cm, dan tidak diperlukan pembalikan. Antara ruang pengering (bagian atas dan

ruang plenum (bagian bawah) dibatasi oleh besi pelat porus (pelat lubang) dengan

garis tengah lubang 2 mm.Ini dimaksudkan agar udara panas dengan mudah

masuk ke dalam gabah basah, tetapi butir gabah tidak dapat jatuh ke ruang

plenum.Pada dinding ruang plenum dipasang sebuah termometer jarum dengan

kapasitas ukur 100 ºC untuk mengukur suhu pengeringan sesuai dengan yang

diinginkan (tergantung kepada komoditas dan tujuan dari pengeringan).Ruang

plenum berfungsi menampung udara panas dengan suhu dan tekanan

tertentu.Tekanan udara panas di dalam ruang plenum merupakan tekanan statis,

sehingga memungkinkan tekanan terhadap semua titik pada luas permukaan gabah

di dalam ruang pengering sama. Hal ini sangat penting sehingga kecepatan aliran

udara pengering menembus tumpukan gabah di semua titik sama dan seluruh

gabah akan kering secara bersamaan (Badan Litbang Pertanian, 2011).

14

2.5. Pengaruh Suhu Terhadap Pengeringan

Lama pengeringan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, kecepatan aliran

udara, kadar air, dan ketebalan tumpukan. Semakin tinggi suhu dan kecepatan

aliran yang digunakan maka akan semakin cepat pengeringan. Pengering gabah

tipe batch semakin tipis tumpukan bahan maka semakin tinggi laju pengeringan

atau semakin cepat gabah menjadi kering.Semakin tebal tumpukan suatu bahan

yang dikeringkan maka akan semakin lama waktu yang diperlukan untuk

menguapkan air selama pengeringan, karena jarak yang ditempuh oleh panas

untuk masuk ke bagian dalam bahan sekaligus menguapkan menuju ke permukaan

bahan menjadi semakin lambat (Nainggolan, 2013).

Menurut ( Suriadi dan Murti, 2011) Peristiwa pindah panas terjadi pada proses

pengeringan. Pindah panas sendiri dapat terjadi melalui 3 cara yaitu :

1. Konduksi

Perpindahan panas konduksi adalah perpindahan energi panas yang terjadi di

dalam media padat atau fluida yang diam sebagai akibat dari perbedaan

temperatur. Hal ini merupakan perpindahan energidari partikel yang lebih

energetik ke partikel yang kurang energetic pada benda akibat interaksi antar

partikel-patikel.

2. Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah suatu perpindahan panas yang terjadi

antara suatu permukaan benda padat dan fluida yang mengalir akibat adanya

perbedaan temperature.

3. Radiasi

15

Perpindahan panas radiasi adalah suatu perpindahan panas yang terjadi secara

pancaran gelombang elektromagnetik dari suatu permukaan benda.

Laju penguapan air bahan dalam pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan

suhu. Semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan yang

dikeringkan, semakin besar pula kecepatan pindah panas ke dalam bahan pangan,

sehingga penguapan air dari bahan akan lebih banyak dan cepat.Makin tinggi suhu

dan kecepatan aliran udara pengering makin cepat pulaproses pengeringan

berlangsung.Makin tinggi suhu udara pengering makinbesarenergi panas yang

dibawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yangdiuapkan dari

permukaan bahan yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran udarapengering makin

tinggi maka makin cepat pula massa uap air yang dipindahkan daribahan ke

atmosfir.Semakin tinggi suhu yang digunakan untuk pengeringan, makin tinggi

energiyang disuplai dan makin cepat laju pengeringan.Akan tetapi pengeringan

yang terlalu cepat dapat merusak bahan, yakni permukaan bahan terlalu cepat

kering, sehingga tidak sebanding dengan kecepatan pergerakan air bahan ke

permukaan.Hal ini menyebabkan pengerasan permukaan bahan.Selanjutnya air

dalam bahan tidak dapat lagi menguap karena terhalang.Disamping itu

penggunaan suhu yang terlalu tinggi dapat merusak daya fisiologik biji-bijianatau

benih.Pengeringan bahan hasil pertanianmenggunakan aliran udara pengering

yang baik adalah antara 45oC sampai 75

oC.Pengeringan pada suhu dibawah 45

oC

mikroba dan jamur yang merusak produkmasih hidup, sehingga daya awet dan

mutu produk rendah.Namun pada suhu udarapengering di atas 75oC menyebabkan

struktur kimiawi dan fisik produk rusak, karenaperpindahan panas dan massa air

yang berdampak perubahan struktur sel (Setiyo, 2003).

16

Pada proses pengeringan, suhu udara selain akan berpengaruh terhadap waktu

pengeringan atau lamanya pengeringan juga akan berpengaruh terhadap kualitas

bahan yang dikeringkan. 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). Untuk

menekan biaya pengeringan atau mencapai biaya serendah mungkin dengan

kapasitas pengeringan yang tinggi, maka dapat suhu yang tinggi.Akan tetapi, suhu

yang digunakan tersebut tidak sampai merusak bahan yang dikeringkan.

Karenanya suhu pada keadaan ini akan mencapai suhu kritis bahan , yaitu dimana

kadar air bahan yang dikeringkan dalam keadaan kritis dan waktu berubah secara

singkat, sehingga kecepatan pengeringan akan berubah.

2.6. Penelitian Terdahulu

Berikut ini beberapa kajian penelitian terdahulu yang berkaitan dengan topik

pembahasan dengan uji kinerja pengering kakao tipe batch.Menurut Cornelius

Uten P. disampaikan dalam Prosiding Seminar Nasional XII “Rekayasa Teknologi

Industri dan Informasi Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta tahun

2017 yang berjudulRancang Bangun Pengering Biji Kakao (Cocoa

Beans)Menggunakan Pemanas Infra Red yang menghasilkan pengujian

temperatur drumdryer bisa disetting diatas 1000C mencapai suhu yang

17

dipersyaratkan dalam SKKNI pengolaahan biji Kakao. Prosedurpenelitian ini

dimulai dengan membuat proposal lalu mengidentifikasi variabel-variabel yang

menentukan tujuan penelitian,membuat alat pengujian, memasang seluruh

komponen alat pengujian, melaksanakan pengujian , mentabulasi data

hasilpengujian, menganalisa data dan membuat laporan hasil penelitian. Desain

dan rancangan drum dryer dan infra red untuk volume ruang drum dryer 0,10048

m3 menggunakan pipa SS diameter 2” dengan bangkitan infra red di atas 100

0C.

Menurut Tekad Sitepu dalam jurnal Dinamis,Volume II, No.10, Januari 2012

yang berjudul Pengujian Mesin Pengering Kakao Energi Surya yang

menghasilkan Aliran udara pada mesin pengering dapat mencapai 0,0141 kg/s

dengan kecepatan maksimum 1,09 m/s. Tempratur udara keluar kolektor dapat

mencapai 37,28oC dan effisiensi kolektor 19,41%.Karakteristikpengeringan kakao

dibentuk dengan model persamaan empirik, penurunan kadar air, moistureratio,

terhadap waktu.

Menurut Rita Hayati dalam JTEP Keteknikan Pertanian 2012 denganjudul Kajian

Fermentasi dan Suhu Pengeringan padaMutu Kakao (Theobroma cacao L.) dari

hasil penelitian diperoleh fermentasi 8 hari pada suhu 60oC merupakan perlakuan

terbaik dari semua perlakuan.Namun laju pengeringan lebih tinggi 1.32%/jam dan

jumlah penurunan sebesar 0.39%/ jam. Warna terbaik

kualitas kakao yang diproduksi menggunakan fermentasi (8 hari) dan suhu

pengeringan (40oC), tetapi nilai atribut tertinggi adalah atribut tekstur yang

ditemukan pada fermentasi (4 hari) dan suhu pengeringan (60oC), bagaimanapun

18

penerimaan panelis tertinggi didapati pada perlakuan fermentasi 6 hari dan suhu

pengeringan 60oC..

Menurut Sari Farah Dina dalam jurnal riset teknologi industri tahun 2018 dengan

judul Rancangan Dan Uji Performansi Alat Pengering Tenaga Surya

Menggunakan Pompa Kalor (Hibrida) Untuk Pengeringan Biji Kakao.Hasil

Menunjukkan bahwa efisiensi termal rata-rata solar kolektor adalah 40-51%.

Koefisien kinerja (COP) dan total kinerja pompa kalor, berturut-turut adalah 3,9

dan 9,3. Laju pengeringan, laju penguapan air spesifik dan konsumsi energi

spesifik berturut-turut adalah 0,0481 kg/jam, 0,294 kg/kwh dan 6,12 MJ/kg.

Pengeringan surya dibantu pompa kalor memberikan waktu pengeringan lebih

pendek (rata-rata 24 jam) daripada penjemuran langsung (rata-rata 40 jam atau 5

hari).

Menurut M. Yahya dijurnal jurnal teknik mesin vol.3, no. 1, april 2013 : 14-19

Institut Teknologi Padang yang berjudul Uji kinerja alat pengering lorong

berbantuan pompa kalor untuk mengeringkan biji kakao dengan hasil pengujian

ini telah dikeringkan biji kakao yang telah difermentasi sebanyak 50 kg dari kadar

air awal 67% basis basah sehingga kadar air akhir7,5% basis basah selama tiga

hari dengan rata-rata intensitas matahari 576,8 w/m2, temperatur dan relatif

humidity udara di ruang pengering 53,4o C dan 26,9%. efisiensi rata-rata alat

pengering diperoleh 38%, sedangkan efisiensi maksimum dicapai sebanyak 61%.

waktu pengeringan alat ini lebih cepat dan kualitas hasil pengeringan lebih baik

jika dibandingkan dengan mengeringkan secara langsung di bawah sinarmatahari.

19

Menurut Farel H. Napitupulu dalam Jurnal Dinamis,Volume II, No.10, Januari

2012 teknik mesin Universitas Sumatra Utara dengan judul PERANCANGAN

Dan Pengujian Alat Pengering Kakao Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk

Kapasitas 7,5 Kg Per-Siklus dan hasilnya Alat pengering ini dirancang dengan

menggunakankakao sebagai produk yang dikeringkan dengan kapasitas yang

direncanakan sebesar 7,5 kg per siklus. Setelah dirancang alat ini diuji dengan

menggunakan produk dan kapasitas yang sama dengan rancangan. Biji kakao

yang baru dipanen dimasukkan kedalam mesin pengering, kemudian sumber

energi untuk pengeringan yang diuji adalah kayu bakar dan minyak tanah.Alasan

utama pemilihan sumber energi ini adalah ketersediannya yang cukup di daerah

pedesaan dimana para petani tinggal. Medium pengering yang digunakan pada

pengujian ini adalah uap air sebagai pengganti udara. Parameter yang diuji adalah

distribusi suhu pada produk yang dikeringkan, waktu pengeringan, kebutuhan air

sebagai medium pengering, kadarair produk, kebutuhan energi, dan analisa biaya.

Dari uji performance yang dilakukan kesimpulan utama penelitian ini adalah,

pertama pengeringan kakao dapat dilakukan pada Cabinet Dryer yang tidak

tergantung pada tenaga matahari dengan hasil yang memenuhi standar yang

diinginkan, dan kedua pengeringan dengan menggunakan kayu bakar lebih baik

dari pada dengan menggunakan minyak tanah.

Alat pengering tipe batch untuk pengeringan kakao memiliki prinsip kerja yaitu

suatu pengeringan dimana bahan dimasuk ke alat pengering sampai bahan

mengering.Selanjutnya mesin dimatikan atau dalam posisi off dan bahan

dikeluarkan dari alat pengering. Kemudian baru dimasukkan bahan yang

berikutnya dan proses berulang seperti itu. Panas bersumber dari pembakaran

20

bahan kayu bakar (ruangpembakaran )dan dialirkan mengenai bahan dengan

bantuan tenaga angin dari tenaga penggerak atau kipas (ruang plenum). Sehingga

udara panas terdorong oleh kipas dan udara panas mengenai bahan . Proses

perpindahan panas konveksi yaitu pada ruang pelum, konduksi pada plat bawah

bak pengering, konveksi pada bahan.

Penelitian yang akan dilakukan dengan topik uji kinerja alat pengering kakao tipe

batchdengan sistem penghembus udara panas. Dengan membandingkan

penelitian – penelitian terdahulu yang memiliki relevansi. Pada dasarnya

penelitan ini memiliki perbedaan yaitu pada bentuk alat dan mesin , latar

belakang, metode dan analisis yang dilakukan, lokasi dan tujuan penelitian.

Berdasarkan uraian diatas maka penelitian ini memiliki penjabaran analisis dan

parameter yang berbeda dengan penelitin terdahulu.

21

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan Mei 2018 di desa

Penengahan, Gedong Tataan Pesawaran dan Laboratorium Rekayasa Sumberdaya

Air dan Lahan Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas

Lampung.

3.2. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah alat pengering tipe batch,

timbangan digital, timbangan duduk ukuran besar, thermometer, alat ukur kadar

air dengan metode oven, karung, kipas (blower),stopwatch, tempat sampel ukuran

4 x 4 x 4 cm. Sedangkan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah kayu

karet sebagai bahan bakar dan 600 kg kakao.

3.3. Metode Penelitian

3.3.1. Fungsional alat pengering kakao tipe batch

Alat pengering yang dibuat berdasarkan fungsinya dapat dibagi menjadi beberapa

bagian antara lain : ruang pengering, alas pengering, ruang pemanasan, ruang

pembakaran, ruang plenum, kipas.

a) Ruang pengeringan adalah bagian dari keseluruhan dan bagian pengering

22

termasuk didalamnya wadah pengering dan ruang plenum yang berfungsi

untuk mengeringkan bahan ;

b) Alas pengering berfungsi sebagai tempat menaruh bahan yang akan

dikeringkan, dapat digunakan sebagai penyimpanan sementara ;

c) Ruang pembakaran berfungsi sebagai tempat menaruh bahan bakar yang akan

digunakan untuk proses pengeringan ;

d) Ruang plenum berfungsi untuk meratakan udara pengeringan yang masuk

melalui saluran udara ;

e) Kipas berfungsi untuk menghembuskan udara panas hasil pembakaran dalam

proses pengeringan .

3.3.2. Struktural alat pengering kakao tipe batch

Struktural alat pengering kakao tipe batch terlihat pada gambar 5.

a) Ruang pengering berbentuk persegi panjang dengan ukuran dimensi 185 cm

x 360 cm x 125 cm ;

b) Alas pengering terletak diruang pengering, berada tepat diatas ruang plenum.

Dibentuk dari plat drum yang dilubangi dengan ukuran 0,5cm - 0,75cm. Alas

pengering berukuran 163 cm x 348 cm ;

c) Ruang pembakaran disebut juga tungku pembakaran terbuat dar plat drum

berbentuk tabung dengan ukuran diameter 50 cm dengan kedalaman 1 m.

d) Ruang plenum berada dibawah wadah pengering. Ruang plenum berbentuk

persegi panjang dengan ukuran 163 cm x 348cm x 70 cm ;

e) Kipas yang digunakan Maspion PW 509 mempunyai daya sebesar 80 watt.

23

Gambar 5. Bagian alat pengering tipe batch.

3.3.3. Pengeringan biji kakao menggunakan batch dryer

Proses pengeringan dilakukan dengan menggunakan kakao sebanyak 600 kg.

pengujian uji kinerja dilakukan sebanyak 3 kali proses pengeringan. Sebelum

proses pengeringan dilakukan, kakao ditimbang terlebih dahulu dengan

mengunakan timbangan duduk dengan tujuan untuk mengukur bobot awal atau

massa. Sampel kakao yang digunakan untuk pengeringan dengan alat pengering

tipe batch diukur kadar airnya diambil sampel dengan menggunakan alat ukur

(metode open) untuk mengetahui kadar air awal bahan. Bahan kayu bakar

sebelum digunakan untuk pembakaran ditimbang beratnya. Alat untuk

pengamatan parameter diletakkan sesuai titik-titik penempatan. Alat yang

digunakan menghitung waktu pengeringan yaitu stopwatch. Thermometer raksa

digunakan pengamatan suhu yang diletakkan dititik pengamatan pada ruang

plenum sebanyak 8 titik, pada bahan 8 titik, dan 8 pada suhu lingkungan luar atau

24

diatas bahan. Pengamatan persebaran suhu dilakukan setiap 1 jam selama proses

pengeringan. Proses pengeringan akan dihentikan jika kadar air rata-rata sampel

telah mencapai rentang kadar air antara 6 % - 8 %. Bahan kakao yang telah

kering kemudian diangin-anginkan sebelum dimasukan kekarung dan kemudian

ditimbang.

Gambar 6. Skema aliran udara panas pada alat pengering tipe batch.

25

3.3.4. Diagram Alir Penelitian

Gambar 7. Diagram alir penelitian.

Persiapan alat dan bahan

Penimbangan kakao yang telah dikeringkan

Analisis Data

Selesai

Mulai

Penimbangan bahan kayu bakar dan

kakao sebelum proses pengeringan

Penempatan alat untuk

pengamatan parameter

Proses pengeringan kakao dengan alat tipe batch.

Pengamatan parameter ( persebaran suhu, penurunan

bobot sampel, lama pengeringan)

26

3.4. Parameter Pengamatan

Dalam penelitian ini ada beberapa parameter yang akan diamati yaitu:

3.4.1. Suhu

Pengukuran suhu dilakukan selama proses pengeringan kakao sampai dengan

selesai dalam jangka waktu 60 menit dan dilakukan pada ruang pengering dan

suhu lingkungan dengan menggunakan termometer skala 110 0C yang diletakkan

di titik titik percoban. Skema pengambilan titik percobaan pengamatan suhu

terlihat pada gambar 8.

Gambar 8. Skema pengambilan titik percobaan pengamatan suhu plenum, bahan

dan lingkungan

3.4.2. Kadar Air dan Penurunan Bobot

Kadar air merupakan salah satu parameter penting dalam bidang pangan karena

berpengaruh terhadap kualitas suatu bahan pangan. Salah satu pengukuran kadar

air dilakukan dengan metode oven (AOAC, 2005 dalam Yenrina, 2015). Pertama

yaitu ditimbang sampel sebanyak ±5 gram dalam cawan yang telah diketahui

1 3

1

5 7

2 4 6 8

ruang pembakaran bak pengering

27

beratnya, dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama ± 24 jam sampai berat

konstan. Kemudian didinginkan dalam desikator selama ± 15 menit dan

ditimbang. Kadar air dihitung dengan persamaan :

Kadar Air (% bb)

=

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

dimana : A1 = Berat awal sampel,

A2 = Berat akhir sampel, dan

% bb = Berat basah

Penurunan berat bahan menunjukan jumlah uap air yang menguap atau dapat

menunjukan kadar air saat itu. Sampel bahan pada titik percobaan ditimbang

sebelum dikeringkan dan diukur kadar airnya setiap 1 jam selama proses

pengeringan. Pengukuran penurunan massa setiap rangka sampel dan kadar air

bahan pada saat pengeringan kakao. Pengeringan akan dihentikan jika kadar air

rata-rata bahan telah mencapai rentang 7 % - 8 % dengan asumsi bahan secara

umum telah mencapai kadar air yang layak untuk di jual ke gudang pemasaran.

Bahan ditimbang kembali setelah kadar air mencapai rentang 7 % - 8 %. Skema

penempatan rangka sampel pada titik percobaan terihat pada gambar 9.

28

Gambar 9. Skema penempatan tempat sampel pada titik percobaan.

3.4.3. Lama Pengeringan

Lama pengeringan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji kakao

saat alat dihidupkan sampai bahan kering dengan kadar air sampel 7 % - 8 %.

3.4.4. Jumlah Bahan Bakar

Jumlah bahan bakar adalah jumlah kayu bakar yang dibutuhkan untuk

mengeringkan biji kakao hingga kadar air mencapai 7 % - 8 %.Konsumsi bahan

bakar kayu karet dicatat selama proses pengeringan berlangsung. Persamaan yang

digunakan adalah :

BB = BBawal – BBakhir.……………………………………………………….(2)

keterangan :

BB = berat bahan bakar yang digunakan (kg)

BBawal = berat bahan bakar awal (kg)

BBakhir = berat bahan bakar akhir (kg)

1 3 5 7

2 4 6 8

ruang pembakaran bak pengering

29

3.5. Analisis Data

3.5.1. Beban uap air

Beban uap air kakao adalah jumlah air yang harus diuapkan hingga mencapai

kadar air yang diinginkan. Untuk menghitung beban uap air dihitung berdasarkan

persamaan konsep kesetimbangan massa bahan kering.

Berat kering awal = Berat kering akhir ….………………………………... (3)

F . Bk awal = F . Bk akhir

V = F - P

keterangan :

F = berat biji yang dikeringkan (kg)

Bk awal = berat kering ka awal (kg)

Bk akhir = berat kering ka akhir (kg)

P = Berat biji stelah dikeringkan (kg)

V = berat air yang diuapkan (kgH2O)

3.5.2. Laju Pengeringan

Laju perpindahan air (W) dihitung berdasarkan 2 (dua) persamaan Sukatma

(1994) :

W1 =

, dan ……………… (4) atau W2 =

-

…………………....(5)

keterangan :

W1 = laju perpindahan air (kg H2O/jam) = kadar air awal (%)

W2 = laju perpindahan air (% bb/jam) = kadar air akhir (%)

E = Beban uap air (kg H2O) t = waktu pengeringan (jam)

30

3.5.3. Energi output (energi yang dibutuhkan untuk pengeringan)

Energi untuk menguapkan air merupakan energi yang digunakan selama proses

pengeringan kakao untuk menguapkan air pada bahan hingga mencapai kadar air

yang diinginkan, jumlah energi yang dibutuhkan selama pengeringan dapat

dihitung dengan persamaan Taib, dkk (1988):

∑Q input = Q1 + Q2…………………………………………………………. (6)

keterangan :

∑Q input = jumlah panas yang digunakan untuk memanaskan dan menguapkan

air bahan (kJ)

Q1 = jumlah panas yang digunakan untuk menguapkan air bahan (kJ)

Q2 = Jumlah panas yang digunakan untuk memanaskan bahan (kJ)

Q1 = V x Hfg ………………………………………………………………… (7)

keterangan :

Q1= energi untuk menguapkan air bahan (kJ)

V = beban uap air (kg H2O)

Hfg = panas laten (kJ)

H1b = (2,501-(2,361 x 10 -3

)Tx 1000………………………………………... (8)

Dimana : Hfg = panas laten (kJ) T = Suhu bahan (°C)

Q2 = m x Cp ∆T…………………………………………………………… (9)

keterangan :

Q2 = energi untuk memanaskan bahan (kJ)

m = massa bahan yang dikeringkan (kg)

Cp = panas jenis bahan yang dikeringkan (kJ/kg ° C)

∆T = Perbedaan suhu bahan dengan suhu lingkungan (°C)

31

3.5.4. Energi input (energi bahan bakar)

Energi yang dimanfaatkan untuk menguapkan air dihitung berdasarkan persamaan

berikut :

Q output = x + …………………………………………….. (10)

dimana : = massa bahan bakar yang digunakan (kg)

= nilai kalor jenis dari kayu karet (4212,04 cal/g)

= energi listrik yang digunakan untuk menggerakan kipas (kJ)

3.5.5. Efisiensi Pengeringan

Efisiensi pengeringan dihitung berdasarkan perbandingan antara jumlah energi

untuk menguapkan air bahan dengan energi yang dihasilkan bahan bakar kayu

karet dengan menggunakan persamaan (Tamrin ,2013) :

Eff =

x 100%………………………………………………….. (11)

Dimana : Ef = efisiensi pengeringan (%)

∑Q = energi yang digunakan (kJ)

q = energi yang dihasilkan (kJ)

53

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, disimpulkan bahwa :

1. Uji kinerja alat pengering tipe batch dilakukan menggunakan bahan kakao

sebanyak uji kinerja 600 kg, pada uji kinerja 1 dengan kadar air awal 36,62 %

bb dengan waktu pengeringan 10 jam didapatkan kadar air akhir 8,52 % bb.

Uji kinerja 2 dengan kadar air awal 44,20 % bb dengan waktu pengeringan 11

jam didapatkan kadar air akhir 8,72 % bb. uji kinerja 3 dengan kadar air awal

32,61 % bb dengan waktu pengeringan 10 jam didapatkan kadar air akhir 7,80

% bb.

2. Nilai rata-rata laju pengeringan yang dihasilkan selama proses pengeringan

pada uji kinerja adalah 2,83 %jam atau 18,84 Kg H2O/jam.

3. Bahan bakar yang digunakan pada uji kinerja 1 sebanyak 101 kg, uji kinerja 2

sebanyak 123 kg dan uji kinerja 3 sebanyak 91 kg.

4. Efisiensi pengeringan pada alat pengering tipe batch pada uji kinerja sebesar

26,01 %, 26,75 %, 25, 52 %

54

5.2. Saran

Berdasarkan hasil penelitian, penulis menyampaikan saran sebagai berikut :

1. Pada saat proses pengeringan dan juga penambahan bahan bakar yang lebih

teratur untuk menjaga kestabilan suhu.

2. Perlu diadakan penelitian lanjutan menggunakan bahan bakar yang berbeda

untuk mengetahui jenis bahan bakar yang terbaik pada alat pengering tipe

batch untuk proses pengeringan kakao dan juga alat pengering tipe batch ini

dapat digunakan untuk mengeringkan bahan biji lain.

3. Sebelum tahap pengeringan sebaiknya biji kakao diberi perlakuan fermentasi

sehingga dapat menghasilkan produk biji kakao yang berkualitas lebih baik.

55

DAFTAR PUSTAKA

Ambardini, S. 2007. Perubahan Kadar Lemak Biji Kakao (Theobroma cacao L.)

melalui Fermentasi beberapa Isolat Khamir.(Skripsi). Universitas

Haluoleo, Kendari.

Badan Litbang Pertanian. 2011. Pengering Gabah Berbahan Bakar Sekam

Antisipasi Panen Pada Musim Hujan. Agroinovasi. 20-26 (3402).

Cornelius Uten P ., Ibrahim SB. dan Zuingli S. Bandaso, 2017. Rancang Bangun

Pengering Biji Kakao (Cacao Beans) menggunakan Pemanas Infra Red.

Jurnal Teknologi Industri dan Informasi. Sekolah Tinggi Teknologi

Nasional, Yogyakarta.

Darmawan, dkk. 2014.Fermentasi Kulit Kakao (Theobroma cacoL.)dengan

“PROBIOTIK X”ditinjau dari Kadar Volatile Fatty Acid dan N-NH3 secara

Invitro. Jurnal Ilmiah. Peternakan Fakultas Peternakan Universitas

Jenderal Soedirman. Purwokerto.2(1): 197-203.

Desrosier, N.W. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan. Diterjemahkan oleh

M.Muljohardjo. UI-Press. Jakarta

Efendi, M, 2017. Perancangan Alat Pengering Biji Kakao Dengan Sistem Rotari

Sederhana Pada Usaha Mandiri Di Desa Wiyono, Kabupaten Pesawaran.

(Skripsi). Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Eprimal, R.2018. Uji Kinerja Mesin Pengering Kakao Tipe Bak Dengan Sistem

Penghisap Udara Panas di Desa Sidorejo,Kabupaten Lampung Timur.

(Skripsi). Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas

Lampung.

Farah,Dina.S. Harry P. Limbong, Siti Masriani R. 2018. Rancangan dan Uji

Performasi Alat Pengering Tenaga Surya menggunakan Pompa Kalor

(Hibrida) untuk Pengeringan Biji Kakao. Balai Riset dan Standardisasi

Indutri Medan. Volume. 12 No.2.

Fernandy, G. 2012. Pengaruh Suhu Udara Pengering dan Komposisi Zeolit 3A

Terhadap Lama Waktu Pengeringan Gabah pada Fluidized Bed Dryer.

Momentum, Vol. 8, No. 2 : 6- 10.

56

Hargono., Djaeni, M., Buchori, L. 2012. Karakterisasi Proses Pengeringan Jagung

Dengan Metode Mixed-Adsorption Drying Dengan Menggunakan Zeolite

Pada Unggun Terfluidisasi. Jurnal Reaktor. Fakultas Teknik Universitas

Diponegoro. 14 (1) 33-38.

Hayati,Rita. Yusmanizar. Mustafril, Harir.F.2012. Kajian Fermentasi dan Suhu

Pengeringan pada Mutu Kakao. Jurnal Keteknikan Pertanian. Volume. 26

No. 2.

Hatmi, R.U., dan Rustijarno, S. 2012. Teknologi Pengolahan Biji Kakao Menuju

SNI Biji Kakao.Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Sleman.

Yogyakarta. 01 – 2323 – 2008

Irawan, A. 2011. Modul Laboratorium Pengeringan. Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.

Komariyati, S. 1995. Analisa Kimia dan Destilasi Kering Kayu Karet. Jurnal

Penelitian Hasil Hutan .Bogor. Vol. 13, No.1 (p 1-8)

Nainggolan SMR, Tamrin, Warji, Budianto L. 2013. Uji Kinerja Alat Pengering

Tipe Batch Skala Lab untuk Pengeringan Gabah dengan Menggunakan

Bahan Bakar Sekam Padi. Jurnal Teknik Pertanian Lampung. 2(3): 161-

172.

Napitupulu, F.H., Tua, P.M. 2012. Perancangan dan Pengujian Alat Pengering

Kakao Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 7,5 Kg Per-Siklus.

Jurnal Dinamis . Volume 2 No.10) 8-18.

Nastiti, M.A., Hendrawan, Y., Yulianingsih, R. 2014. Pengaruh Konsentrasi

Natrium Metabisulfit (Na2S2O5) dan Suhu Pengeringan terhadap

Karakteristik Tepung Ampas Tahu. Jurnal Bioproses Komoditas Tropis. 2

(2) 100-106.

Rohanah, A. 2006. Teknik Pengeringan. Departemen Teknologi Pertanian

Fakultas Pertanian USU,Medan.

Setiyo, Y. 2003. Aplikasi Sistem Kontrol Suhu dan Pola Aliran Udara pada Alat

Pengering Tipe Kotak untuk Pengeringan Buah Salak, Pengantar Falsafah

Sains. Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung, Bandung.

Sitepu,T.2012. Pengujian Mesin Pengering Kakao Energi Surya. Jurnal Dinamis.

Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Volume II No.10

Statistik Perkebunan. 2015. Statistik Perkebunan Indonesia Komoditas Kakao.

https://cocoainfo.wordpress.com/tag/statistik-perkebunan-kakao/. Diakses

pada tanggal 11 Januari 2018 pukul 13.00 wib.

57

Sukatma, 1994. Rancang dan Uji Performansi Ruang Pengering Tipe Bak

Mendatar. Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Bogor.

Suriadi dan Murti, 2011. Kestimbangan Energi Termal dan efisiensi Transient

Pengeringan Aliran Alami Memanfaatkan Kombinasi Dua Energi. Jurnal

Teknik Industri.Vol.12, No 1, hal34-40

Susanti A.A. 2014.Outlook Komoditi Kakao.Pusat data dan Sistem Informasi

Sekertariat Jendral kementrian Pertanian, Jakarta

Susanto, F.X. Ir. 1994. Tanaman Kakao. Cetakan Pertama. Kanisius..Yogyakarta.

Taib, G., G. Said dan S. Wiratmadja. 1988. Operasi Pengeringan pada

Pengolahan Hasil Pertanian. Mediyatama Srana Perkasa , Jakarta.

Tamrin. 2013. Buku Ajar Teknik Pengeringan. Bandar lampung. Jurusan Teknik

Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung. 12-13.

Wahyu, B., Setianto.1995. Kebutuhan Energi Pengerigan Biji Kako Ditinjau dari

Kecepatan Udara Pengering.BBP Teknologi. Jakarta

Wahyudi, T., Pujiyanto, dan T. R. Panggabean, 2008.Panduan Lengkap Kakao.

Penebar Swadaya , Jakarta.

Wardoyo. S.1991. Beberapa persyartan dasar untuk meningkatkan mutu biji kakao

Indonesia Proc.Kon.Nas. Kakao III Pusat Perkebunan Jember. Pusat

Penelitin Medan. ASKINDO 75-85.

Yahya, M. 2013. Uji Kinerja Alat Pengering Lorong Berbantuan Pompa Kalor

untuk Mengeringkan Biji Kakao. Jurnal Teknik Mesin . Fakultas

Teknologi Industri Institut Teknologi Padang. Volume 3. No.1.

Yanda, R.J., Syah, H., Agustina, R. 2014. Uji Kinerja Pengering Surya dengan

Kincir Angin Savonius untuk Pengeringan Ubi Kayu (Manihot esculenta).

Jurnal Rona Teknik Pertanian. 7 (2) 100-111.

Yenrina, R. 2015. Metode Analisis Bahan Pangan dan Komponen Aktif. Andalas

University Press ,Padang. hlm 159.

Documents

UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK ...digilib.unila.ac.id/54773/5/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · rendah suhu awal bahan kakao semakin cepat proses pengeringan