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
UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK
PENGERINGAN KAKAO (Theobroma Cacao L.) DENGAN SISTEM
PENGHEMBUS UDARA PANAS
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
UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK
PENGERINGAN KAKAO (Theobroma Cacao L.) DENGAN SISTEM
PENGHEMBUS UDARA PANAS
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
Universitas Lampung;
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
Universitas Lampung;
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
8. Persebaran suhu ruang plenum uji kinerja 2 ...................................................... 59
9. Persebaran suhu ruang plenum uji kinerja 3 ...................................................... 60
10. Persebaran suhu bahan uji kinerja 1 ................................................................. 60
11. Persebaran suhu bahan uji kinerja 2 ................................................................. 61
12. Persebaran suhu bahan uji kinerja 3 ................................................................. 61
13. Penurunan kadar air bahan uji kinerja 1 ........................................................... 62
14. Penurunan kadar air bahan uji kinerja 1 ........................................................... 62
15. Penurunan kadar air bahan uji kinerja 3 ........................................................... 63
16. Penurunan susut bobot pada sampel uji kinerja 1 ............................................ 63
17. Penurunan susut bobot pada sampel uji kinerja 2 ............................................ 64
18. Penurunan susut bobot pada sampel uji kinerja 3 ............................................ 64
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
12. Grafik perubahan suhu diruang plenum uji kinerja 2...................................... 35
13. Grafik perubahan suhu diruang plenum uji kinerja 3...................................... 36
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
20. Grafik penurunan kadar air uji kinerja 2 ......................................................... 43
21. Grafik penurunan kadar air uji kinerja 3 ......................................................... 43
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.