[123doc.vn] perancangan dan pengujian alat pengering jagung dengan tipe cabinet dryer untuk...

7/25/2019 [123doc.vn] Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Jagung Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 9 Kg

1/115

Universitas Sumatera Utara


2/115



3/115



4/115

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN ALAT PENGERING JAGUNG

DENGAN TIPE CABINET DRYER UNTUK

KAPASITAS 9 kg PER-SIKLUS

YUDA PRATAMA ATMAJA

NIM. 050401079

Telah Diketahui Oleh:

Pembimbing/Penguji

Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu, DEANIP. 1951 0906 1978 031002

Penguji I Penguji II

Ir. Isril Amir Ir. Zamanhuri MT

NIP. 1945 10271974121001 NIP. 194511051971061001

Diketahui Oleh:

Ketua Depertemen Teknik Mesin

Dr.-Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri

NIP.196412241992111001



5/115



6/115



7/115



8/115



9/115

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia yang

telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Tugas ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan mencapai

gelar sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera

Utara. Adapun yang menjadi judul Skripsi ini yaitu Perancangan Dan Pengujian

Alat Pengering Jagung Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 9 kg Per-

Siklus".

Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis banyak sekali mendapat dukungan

dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan

dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu DEA, selaku dosen pembimbing yang

telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam menyelesaikan

Tugas Sarjana ini.

2.

Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik USU.

3.

Bapak Tulus Burhanuddin ST. MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik USU.

4. Bapak Ir. Isril Amir, selaku dosen penguji pada sidang tugas sarjana penulis.

5. Bapak Ir. Zamanhuri MT, selaku dosen penguji pada sidang tugas sarjana penulis.

6. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik USU.

7. Orang tua penulis, Ir. Darwin Atmaja dan Magdalena Rangkuty, yang selalu

memberikan penulis nasehat-nasehat serta doa selama studi di Departemen

Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

8. Adik penulis, Ria Pratiwi Atmaja, yang selalu memberikan dukungan pada

penulis.

9. Rekan rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin FT USU stambuk 2005 yang

selalu memberikan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan laporan skripsi

penulis.

10.

Teman teman seperjuangan (Mora, Qurthubi dan Elwin) yang selalu bersamapenulis dalam tugas sarjana ini.



10/115

Penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan dalam Skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun

untuk penyempurnaan Skripsi ini. Sebelum dan sesudahnya penulis ucapkan banyak

terima kasih.

Medan, Januari 2010

Penulis,

Yuda Pratama Atmaja



11/115

ABSTRAK

Para petani di Indonesia yang dikenal sebagai Negara agraria, umumnya masih

menangani pra dan pasca panen hasil pertaniannya dengan cara yang sangat

tradisional. Ciri utama dari cara tradisional adalah perlakuannya yang masih sangat

tergantung kepada alam. Pengeringan suatu produk pertanian adalah suatu bentuk

penanganan pasca panen yang cukup banyak mendapat perhatian para peneliti. Hal ini

dikarenakan dua hal, pertama dengan proses pengeringan yang baik, akan diperoleh

hasil pertanian yang dapat disimpan relatif lebih lama, sehingga meningkatkan nilai

ekonominya. Dan kedua, proses pengeringan termasuk salah satu proses yang cukup

banyak menggunakan energi. Proses pengeringan yang masih umum dilakukan petani

di Indonesia adalah pengeringan dengan mengandalkan matahari sebagai sumber

energi utamanya. Sementara, perubahan cuaca yang bisa terjadi sangat tiba-tiba akan

mengganggu proses yang diinginkan. Tentu saja hal ini tidak mendukung tuntutan

kualitas hasil pertanian yang sudah semakin tinggi atau sudah menetapkan standar

yang harus dipenuhi secara nasional. Berdasarkan fakta inilah, maka sangat diperlukan

suatu alat untuk proses pengeringan yang menggunakan tenaga alternatif selain

matahari.Pada tugas akhir ini saya mengusulkan suatu rancangan alat pengering

pertanian dengan menggunakan minyak tanah dan kayu bakar sebagai pengganti

energi matahari. Alat yang dirancang adalah Tipe Cabinet Dryer yang dapat

digunakan secara siklus dan tidak tergantung kepada kondisi cuaca sebagai syarat

utama. Sebagai produk yang dikeringkan saya memilih jagung, salah satu produk yang

banyak dijumpai di masyarakat dan juga merupakan salah satu sumber kalori yang

tinggi sehingga banyak dikonsumsi. Setelah dipanen, umumnya kadar air yang

dikandung jagung adalah sekitar 35-40 % berat. Jika kondisi dibiarkan beberapa lama

setelah dipanen, akan menyebabkan jagung tersebut cepat membusuk akibat

pertumbuhan mikroorganisme. Menurut Standar Nasional Indonesia, jika kadar air

dari jagung tersebut diturunkan menjadi 17 % berat, maka proses perkembangan

mikroorganisme akan melambat dan pembusukan akan tertunda atau bahkan terhenti

untuk beberapa lama.

Alat pengering ini dirancang dengan menggunakan jagung sebagai produk

yang dikeringkan dengan kapasitas yang direncanakan sebesar 9 kg per siklus. Setelah



12/115

dirancang alat ini diuji dengan menggunakan produk dan kapasitas yang sama dengan

rancangan. Jagung tongkol 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. Hal ini bertujuan untuk

meningkatkan kapasitas pengangkutan energi dari sumber pemanas dibanding jika

harus menggunakan udara biasa. Parameter yang diuji adalah distribusi suhu pada

produk yang dikeringkan, waktu pengeringan, kebutuhan air sebagai medium

pengering, kadar air produk, kebutuhan energi, dan analisa biaya. Dari uji

performance yang dilakukan kesimpulan utama penelitian ini adalah, pertama

pengeringan jagung dapat dilakukan pada Cabinet Dryeryang 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.



13/115

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ........................................ .ii

LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDINGAN........................... ..... iii

LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PENGUJI.......................................... ..... iv

SPESIFIKASI TUGAS ................................................................................... ...... v

LEMBARAN EVALUASI SEMINAR TUGAS AKHIR .............................. .... vii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... ..... ix

ABSTRAK....................................................................................................... ..... xi

DAFTAR ISI .................................................................................................... ... xiii

DAFTAR TABEL............................................................................................ .... xv

DAFTAR GAMBAR....................................................................................... ... xvi

DAFTAR NOTASI ......................................................................................... . xviii

BAB 1. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2. Tujuan Masalah ..................................................................................... 2

1.3. Manfaat Perancangan ............................................................................ 2

1.4. Batasan Masalah .................................................................................... 21.5. Sistematika Penulisan ............................................................................ 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sejarah Singkat Jagung .......................................................................... 42.2. Proses Pengeringan................................................................................ 5

2.2.1. Pengeringan dengan Cara Alami ................................................. 52.2.2. Pengeringan dengan Udara Panas ................................................ 6

2.2.3. Pengeringan dengan Uap Air ...................................................... 72.3. Cabinet Dryer....................................................................................... 9

2.4. Standar Mutu Jagung ........................................................................... 102.5. Analisa Kadar Air ................................................................................ 11

2.6. Analisa Kebutuhan Energi Selama Proses Pengeringan........................ 122.7. Analisa Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan ............................... 14

2.8. Analisis Titik Impas (Break Even Point) .............................................. 14

BAB 3. PERANCANGAN ALAT PENGERING

3.1. Perancangan Tray ................................................................................ 163.2. Perancangan Ruang Bahan Pengeringan .............................................. 18

3.3. Perancangan Tempat Air yang Dipanaskan (Heater) ............................ 203.4. Perancangan Ruang Bakar ................................................................... 21

3.5. Hasil Akhir Perancangan Alat Pengering ............................................. 223.6. Prinsip Kerja Alat Pengering ............................................................... 24

3.7. Analisa PerformanceAlat Pengering yang Dirancang ......................... 263.8. Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering ............. 32



14/115

3.9. Pelaksanaan Perancangan Alat Pengering ............................................ 33

BAB 4. PENGUJIAN ALAT PENGERING4.1. Tempat dan Waktu ............................................................................. 34

4.2. Peralatan yang Digunakan ................................................................... 34

4.3. Bahan .................................................................................................. 40

4.4. Prosedur Pengujian .............................................................................. 41

4.5. Variabel yang Diamati ......................................................................... 43

4.6. Pelaksanaan Penelitian ........................................................................ 44

BAB 5. DATA DAN ANALISA5.1. Data Hasil Pengujian ........................................................................... 45

5.1.1. Data hasil pengujian dengan bahan bakar kerosin..................... 45

5.1.2. Data hasil pengujian dengan bahan bakar kayu bakar ............... 47

5.2. Analisa Data Hasil Pengujian .............................................................. 49

5.2.1. Distribusi suhu pada masing-masing tray................................. 49

5.2.2. Kebutuhan air selama proses pengeringan ................................ 505.2.3. Analisa kadar air jagung tiap traysetelah dikeringkan.............. 51

5.2.4. Analisa total energi yang dibutuhkan untukmengeringkan jagung per siklus .............................................. 57

5.2.5. Analisa kebutuhan bahan bakar yang digunakanselama proses pengeringan jagung ........................................... 65

5.3. Analisa Biaya Penggunaan Alat Pengering Per Siklus.......................... 665.3.1. Analisa biaya penggunaan alat pengering dengan

bahan bakar kerosin ................................................................. 665.3.2. Analisa biaya penggunaan alat pengering dengan

bahan bakar kayu bakar ........................................................... 685.3.3. Perbandingan analisa biaya berdasarkan bahan bakar

yang digunakan ....................................................................... 715.4. Total Perbandingan Bahan Bakar Kerosindengan Kayu Bakar ............ 73

5.4.1. Analisa Perbandingan Bahan Bakar Kerosindengan Kayu Bakar untuk Massa yang Sama ........................... 73

5.4.2. Total Perbandingan Bahan Bakar Kerosindengan

Kayu Bakar dari Hasil Pengujian pada saat ini ......................... 76

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan .......................................................................................... 79

6.2. Saran .................................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 81

LAMPIRAN .................................................................................................... 82



15/115

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Syarat khusus jagung sesuai Standar Nasional Indonesia ................. 11

Tabel 3.1. Material yang diperlukan untuk membuat alat pengering ................. 33

Tabel 5.1. Distribusi suhu tiap tray.............................................................. .... 45

Tabel 5.2. Berat jagung tiap trayselama pengeringan berlangsung ................... 46

Tabel 5.3. Suhu rata-rata dan berat jagung setelah dikeringkan ......................... 46

Tabel 5.4. Distribusi suhu tiap tray................................................................... 47

Tabel 5.5. Berat jagung tiap trayselama pengeringan berlangsung ................... 47

Tabel 5.6. Suhu rata-rata dan berat jagung setelah dikeringkan ......................... 48

Tabel 5.7. Kadar air jagung kering menggunakan bahan bakar kerosin............. 55

Tabel 5.8. Kadar air jagung kering menggunakan bahan bakar kayu bakar ....... 56

Tabel 5.9. Total biaya produksi untuk pengeringan jagung tongkol per siklus .. 67

Tabel 5.10.Total biaya produksi untuk pengeringan jagung tongkol per siklus .. 69

Tabel 5.11.Perbandingan analisa biaya antara kerosin dengan kayu bakar

untuk saat ini ................................................................................... 72

Tabel 5.12.Perbandingan analisa biaya antara kerosin dengan kayu bakar

untuk pemakaian massa bahan bakar yang sama pada saat ini .......... 75

Tabel 5.13.Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang

digunakan saat ini memiliki massa yang sama ................................. 75

Tabel 5.14.Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang

digunakan saat ini selama pengeringan berlangsung......................... 76



16/115

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Penjemuran di bawah matahari langsung ........................................ 6

Gambar 2.2. Skema sistem pengering udara panas ............................................. 7

Gambar 2.3. Skema sistem pengeringan uap air ................................................. 9

Gambar 3.1. Bentuk Trayyang dirancang ................................................... .... 18

Gambar 3.2. Pola aliran udara yang terjadi .................................................. .... 18

Gambar 3.3. Ruang bahan pengeringan yang dirancang............................... .... 20

Gambar 3.4. Tempat Air yang Dipanaskan (Heater) .................................... .... 21

Gambar 3.5. Ruang bakar yang dirancang ................................................... .... 22

Gambar 3.6. Alat pengering yang dirancang ................................................ .... 23

Gambar 3.7. Laju aliran panas pengeringan dengan uap air ......................... .... 25

Gambar 3.8. Diagram alir pelaksanaan perancangan.................................... .... 33

Gambar 4.1. Alat pengering yang akan digunakan ....................................... .... 34

Gambar 4.2. Heater..................................................................................... .... 35

Gambar 4.3. Thermocouple Thermometer................................................... .... 36

Gambar 4.4. Thermo Anemometer............................................................... .... 37

Gambar 4.5. Relative Humidity Meter.............................................................. 38

Gambar 4.6. Thermometer............................................................................... 39

Gambar 4.7. Kompor Minyak Tanah ................................................................ 39

Gambar 4.8. Timbangan ................................................................................... 40

Gambar 4.9. Kayu Bakar ................................................................................ 40

Gambar 4.10. Jagung yang akan dikeringkan .................................................... 41

Gambar 4.11. Neraca kesetimbangan energi ...................................................... 43

Gambar 4.12. Diagram alir pelaksanaan penelitian ............................................ 44

Gambar 5.1. Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kerosin.......... 49

Gambar 5.2. Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kayu bakar .... 49

Gambar 5.3. Grafik distribusi suhu tiap traykerosinvs kayu bakar ................. 50

Gambar 5.4. Grafik kadar air jagung kering tiap traybahan bakar kerosin ....... 55

Gambar 5.5. Grafik kadar air jagung kering tiap tray

bahan bakar kayu bakar .............................................................. 56

Gambar 5.6. Grafik kadar air jagung kering tiap traykerosinvs kayu bakar .... 57Gambar 5.7. GrafikBreak Even Pointpengeringan jagung bahan bakar kayu .. 71



17/115

Gambar 5.8. Grafik perbandingan analisa biaya kerosin vs kayu bakar

untuk saat ini ............................................................................... 72

Gambar 5.9. Grafik Analisa Alat Pengering Kerosin vs Kayu Bakar ............... 76

Gambar 5.10. Grafik Kebutuhan Energi Kerosin vs Kayu Bakar ....................... 77



18/115

DAFTAR NOTASI

LAMBANG KETERANGAN SATUAN

A Luas penampang dinding alat pengering m2

A1 Luas penampang 1 dinding alat pengering m2



BEP Break Even Point

cpair Panas jenis air kkal/kgoC

cpjagung Panas jenis jagung kkal/kgo

C

cpw Panas jenis udara basah kkal/m3 oC

T Temperatur rata rata udara pengeringoC

1x Tebal dinding alat pengering m

2x Tebal lapisan isolasi m

hfg Panas laten air kkal/kg

k1 Koefisien perpindahan kalor konduksi plat kkal/mhoC

k2 Koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi kkal/mhoC

N Lama pengeringan jam

NKBk Nilai kalor bakar bahan bakar kkal/kg

ar Massa jenis uap air ventilasi gr/m3

jagung Massa jenis jagung tongkol kg/m3

sa Massa jenis moisture jenuh pada Ta gr/m3

sd Massa jenis moisture jenuh pada Td gr/m3

Qd Kebutuhan energi untuk pengeringan jagung kkal

Ql Kebutuhan energi penguapan air jagung kkal

Qlt Energi yang hilang dari dinding dan

ventilasi ruang pengering kkal

Qlv Energi yang hilang dari ventilasi kkal/jam

Qlw Energi yang hilang melalui dinding box pengering kkal/jam

QT Total energi yang dibutuhkan untuk

mengeringkan jagung per siklus kkal

Qt Kebutuhanenergi pemanasan jagung kkal



19/115

Qw Kebutuhan energi pemanasan air jagung kkal

RHa Kelembaban relative udara luar %

RHd Kelembaban relative udara pengering rata-rata %

T Temperatur oC

Ta Temperatur awal jagungoC

Td Temperatur rata - rata udara pengeringoC

U Koefisien pindahan kalor menyeluruh kkal/m2hoC

V Debit udara ventilasi m3/s

v Kecepatan udara pengering diantara jagung m/s

Wf Berat kandungan air jagung akhir kg

wf Kadar air jagung kering %

Wi Berat air jagung awal kg

wi Kadar air jagung awal %

Wjb Berat jagung basah kg

Wjk Berat jagung kering kg

Wjo Berat jagung dengan kadar air 0% kg

Wr Berat air yang dipindahkan selama

proses pengeringan kg



20/115

ABSTRAK

Para petani di Indonesia yang dikenal sebagai Negara agraria, umumnya masih

menangani pra dan pasca panen hasil pertaniannya dengan cara yang sangat

tradisional. Ciri utama dari cara tradisional adalah perlakuannya yang masih sangat

tergantung kepada alam. Pengeringan suatu produk pertanian adalah suatu bentuk

penanganan pasca panen yang cukup banyak mendapat perhatian para peneliti. Hal ini

dikarenakan dua hal, pertama dengan proses pengeringan yang baik, akan diperoleh

hasil pertanian yang dapat disimpan relatif lebih lama, sehingga meningkatkan nilai

ekonominya. Dan kedua, proses pengeringan termasuk salah satu proses yang cukup

banyak menggunakan energi. Proses pengeringan yang masih umum dilakukan petani

di Indonesia adalah pengeringan dengan mengandalkan matahari sebagai sumber

energi utamanya. Sementara, perubahan cuaca yang bisa terjadi sangat tiba-tiba akan

mengganggu proses yang diinginkan. Tentu saja hal ini tidak mendukung tuntutan

kualitas hasil pertanian yang sudah semakin tinggi atau sudah menetapkan standar

yang harus dipenuhi secara nasional. Berdasarkan fakta inilah, maka sangat diperlukan

suatu alat untuk proses pengeringan yang menggunakan tenaga alternatif selain

matahari.Pada tugas akhir ini saya mengusulkan suatu rancangan alat pengering

pertanian dengan menggunakan minyak tanah dan kayu bakar sebagai pengganti

energi matahari. Alat yang dirancang adalah Tipe Cabinet Dryer yang dapat

digunakan secara siklus dan tidak tergantung kepada kondisi cuaca sebagai syarat

utama. Sebagai produk yang dikeringkan saya memilih jagung, salah satu produk yang

banyak dijumpai di masyarakat dan juga merupakan salah satu sumber kalori yang

tinggi sehingga banyak dikonsumsi. Setelah dipanen, umumnya kadar air yang

dikandung jagung adalah sekitar 35-40 % berat. Jika kondisi dibiarkan beberapa lama

setelah dipanen, akan menyebabkan jagung tersebut cepat membusuk akibat

pertumbuhan mikroorganisme. Menurut Standar Nasional Indonesia, jika kadar air

dari jagung tersebut diturunkan menjadi 17 % berat, maka proses perkembangan

mikroorganisme akan melambat dan pembusukan akan tertunda atau bahkan terhenti

untuk beberapa lama.

Alat pengering ini dirancang dengan menggunakan jagung sebagai produk

yang dikeringkan dengan kapasitas yang direncanakan sebesar 9 kg per siklus. Setelah



21/115

dirancang alat ini diuji dengan menggunakan produk dan kapasitas yang sama dengan

rancangan. Jagung tongkol 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. Hal ini bertujuan untuk

meningkatkan kapasitas pengangkutan energi dari sumber pemanas dibanding jika

harus menggunakan udara biasa. Parameter yang diuji adalah distribusi suhu pada

produk yang dikeringkan, waktu pengeringan, kebutuhan air sebagai medium

pengering, kadar air produk, kebutuhan energi, dan analisa biaya. Dari uji

performance yang dilakukan kesimpulan utama penelitian ini adalah, pertama

pengeringan jagung dapat dilakukan pada Cabinet Dryeryang 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.



22/115

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perubahan cuaca di Indonesia saat ini bisa dikatakan tidak stabil. Dengan

adanya perubahan cuaca yang tidak menentu ini dapat mengganggu aktivitas para

petani di Indonesia baik di masa pra panen maupun pasca panen.

Jagung selain untuk keperluan pangan, juga digunakan untuk bahan baku

industri pakan ternak, maupun ekspor. Teknologi produksi jagung sudah banyak

dihasilkan oleh lembaga penelitian dan pengkajian lingkup Badan Litbang Pertanian

maupun Perguruan Tinggi, namun belum banyak diterapkan di lapangan. Penggunaan

pupuk urea misalnya ada yang sampai 600 kg/ha jauh lebih tinggi dari kisaran yang

seharusnya diberikan yaitu 350-400 kg/ha. Teknologi pasca panen yang masih

sederhana mengakibatkan kualitas jagung di tingkat petani tergolong rendah sehingga

harganya menjadi rendah. hal ini dikarenakan petani pada umumnya menjual

jagungnya segera setelah panen. Cara pengeringan yang banyak dilakukan, yaitu

pengeringan di pohon sampai kadar air 23-25% baru dipanen dan langsung dipipilyang selanjutnya dijual.

Dalam upaya pengembangan jagung yang lebih kompetitif, diperlukan upaya

efisiensi usahatani, baik ekonomi, mutu maupun produktivitas melalui penerapan

teknologi mulai dari penentuan lokasi, penggunaan varietas, benih bermutu,

penanaman, pemeliharaan, hingga penanganan panen dan pasca panen yang tepat.

Pengeringan merupakan usaha untuk menurunkan kadar air sampai batas

tertentu tujuannya agar reaksi biologis terhenti dan mikrorganisme serta serangga

tidak bisa hidup di dalamnya. Pengeringan jagung dapat dibedakan menjadi dua

tahapan yaitu:

1.

Pengeringan dalam bentuk gelondong. Pada pengeringan jagung gelondong

dilakukan sampai kadar air mencapai 18% untuk memudahkan pemipilan.

2. Pengeringan butiran setelah jagung dipipil.

Pemipilan merupakan kegiatan memisahkan biji jagung dari tongkolnya.

Pemipilan dapat dilakukan dengan cara tradisional atau dengan cara yang lebih

modern. Secara tradisional pemipilan jagung dapat dilakukan dengan tangan maupun



23/115

alat bantu lain yang sederhana seperti kayu, pisau dan lain-lain sedangkan yang lebih

modern menggunakan alat pemipil yang disebut Corn sheller yang dijalankan dengan

motor.

Butiran jagung hasil pipilan masih terlalu basah untuk dijual ataupun

disimpan, untuk itu diperlukan satu tahapan proses yaitu pengeringan akhir.

Umumnya petani melakukan pengeringan biji jagung dengan penjemuran di bawah

sinar matahari langsung, sedangkan pengusaha jagung (pabrikan) biasanya

menggunakan alat pengering tipe batch dryer dengan kondisi temperatur udara

pengering antara 50oC 60oC dengan kelembaban relatif 40%.

1.2.

Tujuan Masalah

1. Untuk merancang alat pengering jagung yang nantinya dapat digunakan oleh para

petani jagung.

2. Untuk mendapatkanperformancealat pengering yang dapat mengeringkan jagung

sesuai dengan Standard Nasional Indonesia.

3. Untuk membandingkan hasil dari pengeringan jagung berdasarkan bahan bakar

yang digunakan, yaitu antara kerosindengan kayu bakar.

1.3. Manfaat Perancangan

Untuk menghasilkan alat pengering yang dapat memudahkan petani jagung pada

saat proses pengeringan jagung jika perubahan cuaca tidak stabil.

1.4. Batasan Masalah

1.

Dimensi dari alat pengering yang dirancang

2. Perbandingan berdasarkan bahan bakar kerosindengan kayu bakar yang meliputi:

a.

Distribusi suhu tiap traypada alat pengering

b. Kebutuhan air yang digunakan untuk menghasilkan uap air (L/jam)

c. Waktu pengeringan untuk mencapai kadar air yang diinginkan (jam)

d. Kadar air jagung setelah dikeringkan berdasarkan Standard Nasional

Indonesia (%)

e.

Kebutuhan energi (kJ/kg)

f. Kebutuhan bahan bakar (Liter/jam)

g.

Analisa biaya



24/115

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami tulisan ini, maka dilakukan

pembagian bab berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dalam enam bab, BAB I

PENDAHULUAN, berisi latar belakang, tujuan masalah, manfaat perancangan, dan

batasan masalah. BAB II TINJAUAN PUSTAKA, berisi landasan teori yang

diperoleh dari literatur untuk mendukung perancangan dan pengujian. BAB III

PERANCANGAN ALAT PENGERING, berisi perhitungan perancangan alat

pengering. BAB IV PENGUJIAN ALAT PENGERING berisi tata cara pengujian alat

pengering, peralatan dan perlengkapan yang digunakan serta prosedur kerja dari

pengujian yang dilakukan. BAB V DATA DAN ANALISA, berisi data hasil

pengujian, perhitungan dan analisa terhadap data hasil pengujian. BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN, berisi kesimpulan dari hasil pengujian dan saran-

saran.



25/115

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sejarah Singkat Jagung

Tanaman jagung merupakan salah satu jenis tanaman pangan biji-bijian dari

keluarga rumput-rumputan. Berasal dari Amerika yang tersebar ke Asia dan Afrika

melalui kegiatan bisnis orang-orang Eropa ke Amerika. Sekitar abad ke-16 orang

Portugal menyebarluaskannya ke Asia termasuk Indonesia. Orang Belanda

menamakannya mais dan orang Inggris menamakannya corn.

Sistematika tanaman jagung adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan)

Divisio : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)

Sub Divisio : Angiospermae (berbiji tertutup)

Classis : Monocotyledone (berkeping satu)

Ordo : Graminae (rumput-rumputan)

Familia : Graminaceae

Genus : ZeaSpecies :Zea mays L.

Jenis jagung dapat dikelompokkan menurut umur dan bentuk biji.

a) Menurut umur, dibagi menjadi 3 golongan:

1. Berumur pendek (genjah): 75-90 hari, contoh: Genjah Warangan, Genjah

Kertas, Abimanyu dan Arjuna.

2. Berumur sedang (tengahan): 90-120 hari, contoh: Hibrida C 1, Hibrida CP 1

dan CPI 2, Hibrida IPB 4, Hibrida Pioneer 2, Malin,Metro dan Pandu.3.

Berumur panjang: lebih dari 120 hari, contoh: Kania Putih, Bastar, Kuning,

Bima dan Harapan.

b) Menurut bentuk biji, dibagi menjadi 7 golongan:

1. Dent Corn

2. Flint Corn

3. Sweet Corn

4. Pop Corn

5.

Flour Corn



26/115

6. Pod Corn

7. Waxy Corn

Varietas unggul mempunyai sifat: berproduksi tinggi, umur pendek, tahan

serangan penyakit utama dan sifat-sifat lain yang menguntungkan. Varietas unggul ini

dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: jagung hibrida dan varietas jagung bersari bebas.

Nama beberapa varietas jagung yang dikenal antara lain: Abimanyu, Arjuna, Bromo,

Bastar Kuning, Bima, Genjah Kertas, Harapan, Harapan Baru, Hibrida C 1 (Hibrida

Cargil 1), Hibrida IPB 4, Kalingga, Kania Putih, Malin, Metro, Nakula, Pandu,

Parikesit, Permadi, Sadewa, Wiyasa, BogorComposite-2.

2.2.

Proses Pengeringan

2.2.1. Pengeringan dengan Cara Alami

Pengeringan bertujuan untuk memperpanjang umur simpan dengan cara

mengurangi kadar air untuk mencegah tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme

pembusuk. Dalam proses pengeringan dilakukan pengaturan terhadap suhu,

kelembaban (humidity) dan aliran udara. Perubahan kadar air dalam bahan pangan

disebabkan oleh perubahan energi dalam sistem (1Banwatt, 1981). Untuk itu,

dilakukan perhitungan terhadap neraca massa dan neraca energi untuk mencapai

keseimbangan.

Menurut (1Banwatt, 1981), alasan yang mendukung proses pengeringan dapat

menghambat pertumbuhan mikroorganisme adalah untuk mempertahankan mutu

produk terhadap perubahan fisik dan kimiawi yang ditentukan oleh perubahan kadar

air, mengurangi biaya penyimpanan, pengemasan dan transportasi, untuk

mempersiapkan produk kering yang akan dilakukan pada tahap berikutnya,

menghilangkan kadar air yang ditambahkan akibat selama proses sebelumnya,memperpanjang umur simpan dan memperbaiki kegagalan produk. Produk kering

dapat digunakan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan produk baru.

Pengeringan dengan sinar matahari menjadikan mutu biji lebih baik yaitu

menjadi mengkilap. Caranya adalah biji ditebarkan di lantai penjemuran di bawah

terik matahari. Pengeringan ini membutuhkan tenaga kerja lebih banyak dan sangat

tergantung dengan cuaca. Pada metode Cadburry, jika cuaca tidak memungkinkan

dapat diganti dengan hembusan udara pada pengeringan buatan. Pada tahap awaldengan suhu lingkungan selama 72-80 jam dan diteruskan dengan suhu udara 45oC -



27/115

60C sampai biji kering. Lama pengeringan ini 7-8 jam sehari. Selama penjemuran

dilakukan pembalikkan hamparan biji 1-2 jam sekali. Lama penjemuran dapat lebih

dari 10 hari, tergantung dengan cuaca dan lingkungan.

Pengeringan merupakan usaha untuk menurunkan kadar air sampai batas

tertentu tujuannya agar reaksi biologis terhenti dan mikrorganisme serta serangga

tidak bisa hidup di dalamnya. Pengeringan jagung dapat dibedakan menjadi dua

tahapan yaitu:

1. Pengeringan dalam bentuk gelondong. Pada pengeringan jagung gelondong

dilakukan sampai kadar air mencapai 18% untuk memudahkan pemipilan.

2. Pengeringan butiran setelah jagung dipipil.

Pemipilan merupakan kegiatan memisahkan biji jagung dari tongkolnya.

Pemipilan dapat dilakukan dengan cara tradisional atau dengan cara yang lebih

modern. Secara tradisional pemipilan jagung dapat dilakukan dengan tangan maupun

alat bantu lain yang sederhana seperti kayu, pisau dan lain-lain sedangkan yang lebih

modern menggunakan alat pemipil yang disebut Corn shelleryang dijalankan dengan

motor.

Butiran jagung hasil pipilan masih terlalu basah untuk dijual ataupun

disimpan, untuk itu diperlukan satu tahapan proses yaitu pengeringan akhir.

Umumnya petani melakukan pengeringan biji jagung dengan penjemuran di bawah

sinar matahari langsung, sedangkan pengusaha jagung (pabrikan) biasanya

menggunakan alat pengering tipe Batch Dryer dengan kondisi temperatur udara

pengering antara 50C 60C dengan kelembaban relatif 40%.

Pengeringan jagung dapat dilakukan secara alami atau buatan. Secara

tradisional jagung dijemur di bawah sinar matahari sehingga kadar air berkisar 9%

11%. Biasanya penjemuran memakan waktu sekitar 7-8 hari. Penjemuran dapatdilakukan di lantai, dengan alas anyaman bambu atau dengan cara diikat dan

digantung.

Gambar 2.1. Penjemuran di bawah matahari langsung



28/115

2.2.2. Pengeringan dengan Udara Panas

Secara buatan proses pengeringan dapat dilakukan dengan alat pengering

untuk menghemat tenaga manusia, terutama pada musim hujan. Terdapat berbagai

cara pengeringan buatan, tetapi prinsipnya sama yaitu untuk mengurangi kadar air di

dalam biji dengan panas pengeringan sekitar 38oC 43oC, sehingga kadar air turun

menjadi 12% - 13 %. Alat pengering dapat digunakan setiap saat dan dapat dilakukan

pengaturan suhu sesuai dengan kadar air biji jagung yang diinginkan. Cara ini lebih

baik karena tidak tergantung cuaca dan bahan bakar lebih sedikit. Pengeringan dengan

pengering buatan terjadi selama 32 jam dan pembalikkan biji setiap 3 jam.

Pengeringan ini dengan menggunakan Barico dryer. Namun, bisa digunakan dengan

alat pengering lain, misalnya cabinet dryer. Lama pengeringan tergantung dari jenis

alat pengeringnya. Prinsip pengeringannya menggunakan udara pengering sebagai

medium panas dalam menurunkan kadar air biji hingga 9% - 11%.

Gambar 2.2. Skema sistem pengering udara panas

2.2.3.

Pengeringan dengan Uap Air

Uap air panas mempunyai sifat pindah panas yang lebih unggul dari pada udara

pada suhu yang sama. Karena tidak ada tahanan terhadap difusi uap air dalam uap itu

sendiri, laju pengeringan pada periode laju konstan hanya tergantung pada laju pindah

panas. Pada prinsipnya, setiap pengering langsung atau tak langsung (kombinasi

konduksi dan konveksi) dapat dioperasikan sebagai pengering uap air panas

(2Abdulillah, 2000).

Salah satu keuntungan nyata dari pengeringan dengan uap air panas adalahbahwa luaran pengering juga uap, meskipun pada enthalpi jenis lebih rendah. Dalam



29/115

pengeringan dengan udara, panas laten dalam aliran gas luaran biasanya sukar dan

mahal untuk digunakan kembali. Jika infiltrasi udara dapat dihindarkan (atau

diminimumkan sampai tingkat yang dapat diterima), maka seluruh panas laten yang

disuplai ke pengering uap air ini dapat dipulihkan dengan mengembunkan aliran

buang atau meningkatkan enthalpi jenisnya secara mekanis atau dengan kompresi

panas. Karena pengering ini akan menghasilkan uap yang sama dengan jumlah air

yang diuapkan di dalam pengering, maka pabrik perlu memanfaatkan kelebihan uap

tersebut. Jika uap ini digunakan ditempat lain, panas laten yang dipulihkan tidak

dibebankan pada alat pengering, dan menyebabkan konsumsi energi bersih sebesar

1000-1500 kJ/kg air yang diuapkan untuk alat pengering dibandingkan dengan 4000-

6000 kJ/kg air yang diuapkan untuk pengering udara panas. Jadi penurunan konsumsi

energi merupakan keuntungan yang jelas dari alat pengering dengan menggunakan

uap air panas. Keuntungan lain adalah:

a)

Tidak ada reaksi oksidasi atau pembakaran dalam alat pengering uap air panas.

Hal ini berarti tidak ada bahaya kebakaran atau ledakan dan juga menghasilkan

mutu yang lebih baik.

b)

Massa jenis uap pada temperatur tinggi lebih rendah daripada massa jenis

udara pada temperatur yang sama, sehingga secara alami uap akan lebih

mudah naik jika dipanaskan hingga pada temperatur tinggi.

c) Memungkinkan laju pengeringan yang lebih tinggi, baik dalam periode laju

konstan maupun laju menurun, tergantung pada suhu uap.

d) Pengeringan dengan uap dapat mencegah bahaya kebakaran atau ledakan pada

saat pengeringan produk yang mengandung racun atau cairan organik mahal

yang harus dipulihkan, sambil memungkinkan pengembunan aliran buang

dalam kondenser kecil.e) Alat pengering uap air panas memungkinkan proses pasteurisasi, sterilisasi

dan deodorisasiproduk pangan.

Uap yang terbentuk dari produk dapat ditarik dari ruang pengering, diembunkan

dan panas latennya digunakan kembali.

Secara umum, pengeringan uap air dapat dipertimbangkan sebagai pilihan yang baik

hanya jika satu atau lebih dari kondisi berikut ini dipenuhi:

a)

Biaya energi sangat tinggi, nilai produk rendah atau dapat diabaikan



30/115

b) Mutu produk lebih unggul jika dikeringkan dalam uap dibandingkan dengan

udara.

c) Biaya kebakaran, ledakan atau kerusakan oksidatif sangat tinggi. Premi

asuransi yang lebih rendah dapat menutupi sebagian tambahan biaya investasi

pengering dengan uap.

d) Jumlah air yang harus dibuang maupun kapasitas produksi yang diperlukan

tinggi. Hal ini dapat memenuhi skala ekonomi. Jelasnya, pengering seperti ini

hanya baik dipertimbangkan untuk operasi kontinyu karena masalah yang

berkaitan dengan masalah penghidup-matian akibat pengembunan pada produk

serta keberadaan zat tak dapat diembunkan (udara).

Air yang diuapkan dalam pengering uap, dengan asumsi tidak ada kehilangan,

akan menjadi kelebihan uap, dengan enthalpi spesifik yang rendah. Penggunaan uap

ini secara ekonomis umumnya merupakan kunci keberhasilan proses pengeringan uap.

Uap ini biasanya pada tekanan atmosfer dan berdebu, yang perlu dibersihkan untuk

penggunaan ulang.

Gambar 2.3. Skema sistem pengeringan uap air

2.3. Cabinet Dryer

Cabinet dryer merupakan alat pengering yang menggunakan udara panas

dalam ruang tertutup (chamber). Ada dua tipe yaitu tray dryer dan vacuum dryer.

Vacuum dryermenggunakan pompa dalam penghembusan udara, sedangkan pada tray

dryer tidak menggunakan pompa (3Singh, 2001). Kelemahan cabinet dryer adalah

kurangnya pengontrolan aliran udara yang bergerak sehingga bila aliran udara terlalu



31/115

kencang, menyebabkan aliran turbulen dalam chamber, yang menghambat

pengeringan produk bahan pangan. Produk yang sesuai dikeringkan dengan alat ini

adalah produk yang memiliki keseragaman yang tinggi, misalnya biji cokelat, biji

jagung dan apel. Kelebihannya adalah harga murah, karena membutuhkan daya yang

tidak terlalu tinggi (4Fellows,1990).

Komponen cabinetdryer adalah tray, heater danfan. Traydisesuaikan dengan

kapasitas jumlah, berat dan ukuran produk pangan. Trayberfungsi sebagai wadah biji

dalam proses pengeringan, yang disusun bertingkat. Sedangkan boiler berfungsi

sebagai pemanas udara atau pengering udara dan penghembus udara kering yang akan

digunakan dalam pengeringan (5Severn, 1954). Boiler memiliki medium pemanas

berupa steam. Kualitas steam yang digunakan adalah 90%, agar dapat mengeringkan

udara secara optimal yang dapat memenuhi kebutuhan panas udara kering dalam

pengeringan. Suhu steam yang digunakan adalah 120C ( 5Severn, 1954). Suhu

tersebut mampu menghasilkan kalor untuk mengeringkan udara secara optimal. Pada

1 HP, boilermemiliki heating surfacesebesar 10 ft2(

1Banwatt, 1981).

Dalam perhitungan neraca panas, dibutuhkan data-data yaitu panas spesifik,

panas latent, RH(%) dan suhu sehingga diperoleh hubungan antara RH(%) udara

dengan kadar air dalam bahan pangan pada grafik psychrometric charts

(3Singh,2001). Hubungan tersebut menentukan berapa panas masuk dan keluar yang

setimbang. Selain itu, juga menentukan panas yang hilang dalam proses pengeringan.

Selain neraca panas, juga dibutuhkan neraca massa untuk mengetahui keseimbangan

antara berapa produk yang masuk dengan berapa yang keluar serta berapa uap air

yang dilepaskan dalam proses. Ini berpengaruh juga pada perubahan fraksi air dalam

bahan pangan (3Singh, 2001).

2.4. Standar Mutu Jagung

Pengendalian mutu merupakan usaha mempertahankan mutu selama proses

produksi sampai produk berada di tangan konsumen pada batas yang dapat diterima

dengan biaya seminimal mungkin. Pengendalian mutu jagung pada saat pasca panen

dilakukan mulai pemanenan, pengeringan awal, pemipilan, pengeringan akhir,

pengemasan dan penyimpanan.

Berdasarkan warnanya, jagung kering dibedakan menjadi jagung kuning (bila

sekurang-kurangnya 90% bijinya berwarna kuning), jagung putih (bila



32/115

sekurangkurangnya bijinya berwarna putih) dan jagung campuran yang tidak

memenuhi syarat-syarat tersebut. Dalam perdagangan internasional, komoditi jagung

kering dibagi dalam 2 nomor HS dan SITC berdasarkan penggunaannya yaitu jagung

benih dan non benih.

a)

Syarat Umum

1. Bebas hama dan penyakit.

2. Bebas bau busuk, asam, atau bau asing lainnya.

3. Bebas dari bahan kimia, seperti: insektisida dan fungisida.

4. Memiliki suhu normal.

b) Syarat Khusus

Syarat khusus jagung disesuaikan dengan Standar yang telah ditentukan dalam

SNI.

Tabel 2.1. Syarat khusus jagung sesuai Standar Nasional Indonesia

No Komponen

Utama

Persyaratan Mutu (%maks)

I II III IV

1 Kadar air 14 14 15 17

2 Butir Rusak 2 4 6 8

3 Butir Warna Lain 1 3 7 10

4 Butir Pecah 1 4 3 5

5 Kotoran 1 1 2 2

2.5. Analisa Kadar Air

Kadar air jagung yang telah dikeringkan dapat dihitung melalui beberapa

tahapan berikut ini.

-Menghitung kadar air jagung kering yang diperkirakan dengan menggunakan

persamaan berikut ini.

[ ]%100

=

Wjk

WjoWjkwf (2.1)

wf = Kadar air jagung yang diperkirakan (%)

Wjk= Berat jagung kering (kg)

Wjo= Berat jagung dengan kadar air 0 % (kg)

-Nilai total kadar air setelah jagung dikeringkan (wf)



33/115

Berat air jagung awal (Wi), kg

Wi= Wjbwi (2.2)

wi= kadar air awal jagung (%)

Wjb= Berat jagung basah hasil panen (kg)

[ ]%100

)(

=

Wjb

WfWjkWjbwi (2.3)

- Berat kandungan air jagung akhir (Wf), kg

WjkWf = %66,16 (2.4)

2.6. Analisa Kebutuhan Energi Selama Proses Pengeringan

a)

Kebutuhan energi untuk pengeringan jagung (Qd), kkalQd= Qt+ Qw+ Ql (2.5)

dimana;

Qd = energi pengeringan jagung, kkal

Qt = energi pemanasan jagung, kkal

Qw = energi pemanasan air jagung, kkal

Ql = energi penguapan air jagung, kkal

- Energi untuk pemanasan jagung (Qt), kkal

Qt = Wjb. cpjagung(Td-Ta) (2.6)

cpjagung = Panas jenis jagung (kkal/kgo

C)

Ta = Temperatur awal jagung (oC)

Td = Temperatur rata - rata udara pengering (oC)

- Energi pemanasan air jagung (Qw), kkal

Qw= Wicpair(Td-Ta) (2.7)

cpair = Panas jenis air (kkal/kgoC)

- Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), kg

Wr= Wi Wf (2.8)

- Energi penguapan air jagung (Ql), kkal

Ql= Wrhfg (2.9)

hfg = Panas laten air (kkal/kg)

b) Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt), kkal

Qlt = (QlwN)+ Qlv (2.10)

dimana;



34/115

Qlw =energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam

Qlv =energi yang hilang dari ventilasi, kkal/jam

N =Lama pengeringan

-Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw)

2

2

1

1

1

kx

kx

U

+

= (2.11)

menyeluruhTAUQlw = (2.12)

Dimana :

Qlw =energi yang hilang melalui dinding box pengering (kkal/jam)

U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (kkal/m2.h.oC)

A = Luas penampang (m2)

T = Td = Temperatur rata rata udara pengering (oC)

k1 = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (kkal/mhoC)

k2 = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (kkal/mhoC)

x1=tebal plat (m)

x2=tebal lapisan isolasi (m)

- Kehilangan energi melalui ventilasi (Qlv)

N

cpwVQlv

Ta)-(Td=

(2.13)

dimana;

V = Debit udara ventilasi, m3/s

cpw= Panas jenis udara basah (kkal/m3 oC)

ar

WrV

=

1000 (2.14)

- Massa jenis uap air ventilasi (ar), gr/m3

RhaRHd sasdar = (2.15)

ar = Massa jenis uap air ventilasi (gr/m3)

sa = Massa jenis moisture jenuh pada Ta (gr/m3)

sd = Massa jenis moisture jenuh pada Td (gr/m3)

c)

Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Jagung Per Siklus (QT),

kkal



35/115

QT= Qd+ Qlt (2.16)

2.7. Analisa Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan

-Kebutuhan bahan bakar selama proses pengeringan jagung

Kebutuhan bahan bakarkNKB

QT= (2.17)

dimana; QT =Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan jagung per

siklus

NKBk= Nilai kalor bakar bahan bakar

- Kebutuhan bahan bakar tiap jam (liter/jam)

Kebutuhan bahan bakar/jamN

bakarbahantotalKebutuhan= (2.18)

dimana;N= Lama pengeringan

2.8. Analisis Titik Impas (Break Even Point)

Analisis titik impas digunakan untuk mengetahui keterkaitan antara volume

produksi, volume penjualan, harga jual, biaya produksi, serta laba dan rugi.

Dengan kata lain analisis titik impas merupakan teknik untuk mengetahui

besarnya volume pendapatan dari pengeringan jagung tongkol sehingga produksi

jagung kering tidak mengalami kerugian.

- Nilai BEP dalam jumlah pengeringan dapat dihitung dengan :

BEPvariabelBiaya-penerimaanBiaya

tetapBiaya= (2.19)

Setelah diperoleh nilai BEP dalam jumlah pengeringan, maka dapat dihitung

nilai BEP dalam bentuk biaya (Rp) dan nilai BEP dalam bentuk jumlah bahan yang

akan dikeringkan (kg).



36/115

BAB 3

PERANCANGAN ALAT PENGERING

Perancangan yang akan dilakukan meliputi dimensi atau ukuran ukuran

utama dari alat pengering. Alat pengering ini memiliki ruang bahan pengeringan,

ruang bahan bakar, tray atau rak bahan yang akan dikeringkan dan tempat air yang

akan dipanaskan. Pada alat pengering ini juga dirancang ruang untuk udara luar masuk

ke dalam alat pengering. Alat pengering ini tidak memakai fan atau kipas dalam

proses pengeringan. Sehingga kipas tidak dirancang dalam alat pengering ini.

Karena tidak memakai kipas atau fan, maka untuk menghasilkan distribusi

suhu yang merata pada alat pengering ini dirancanglah bentuk tray atau rak

penampungan bahan yang nantinya dapat membentuk pola aliran udara panas yang

mampu mendistribusikan suhu sehingga suhu di dalam alat menjadi merata. Untuk

menghasilkan bentuk trayyang diinginkan, harus dilakukan terlebih dahulu beberapa

pengujian. Bentuk pengujian yang dilakukan ialah pengujian hampa yaitu alat

pengering yang telah jadi dites dengan tidak menggunakan bahan yang akan

dikeringkan. Dari beberapa pengujian hampa ini akan didapat bentuk trayyang sesuaidan menghasilkan pola aliran udara panas yang merata tiap tingkatannya. Alat

pengering ini dirancang dengan berbahan bakar minyak tanah atau kerosindan dapat

juga dipakai untuk bahan bakar kayu bakar.

Prinsip kerja alat pengering yang dirancang adalah pemanasan air terlebih

dahulu sehingga menghasilkan uap air. Panas uap air yang dihasilkan ini bertujuan

sebagai media pengering. Proses pengeringan yang terjadi pada alat pengering ini

adalah konduksi dan konveksi. Karena alat ini tidak memiliki kipas, maka proses

pengeringan yang terjadi adalah proses pengeringan alami. Alat pengering ini juga

dilengkapi isolasi yang terbuat dari karet dan bertujuan untuk mengurangi kehilangan

panas di dalam alat sewaktu proses pengeringan berlangsung. Adapun tebal karet

isolasi sebesar 10 mm.



37/115

3.1. Perancangan Tray

Tray merupakan salah satu bagian terpenting dari alat pengering. Tray

berfungsi sebagai tempat/ wadah bahan yang akan dikeringkan di dalam alat

pengering. Besar tray yang dirancang nantinya mempengaruhi kapasitas dari alat

pengering.

Karena kapasitas dari alat pengering yang dirancang sebesar 9 kg per siklus,

maka akan didapat ukuran tray yang sesuai dengan cara sebagai berikut:

jagung= 0,27 gr/cm3= 270 kg/m3

Dari nilai massa jenis jagung tongkol di atas, kemudian dicari berapa besar

volume yang dapat menampung 1 kg jagung tongkol dengan persamaan berikut ini.

jagung= Massa jenis jagung tongkol = 270 kg/m3

Volume 1 kg jagung =jagung

1 (3.1)

Volume 1 kg jagung = kgm /0037,0kg/m270

1 33 =

Pada perancangan trayini, akan dirancang 3 buah traydi dalam alat pengering.

Jadi masing masing tray dapat menampung 3 kg jagung tongkol. Maka untuk

perancangan trayuntuk kapasitas 3 kg jagung tongkol adalah :

Volume tray = 0,0037 m3/kg 3 kg

= 0,0111 m3= 11100 cm3

Volume tray dari perhitungan di atas dengan mempertimbangkan bentuk dan

besar bahan yang akan dikeringkan, maka masih harus ditambahkan lagi 50 %, dengan

tujuan agar terdapat ruang atau jarak antara bahan yang akan dikeringkan di atas tray

sehingga akan terjadi aliran udara panas disekitar bahan yang akan dikeringkan

selama proses pengeringan berlangsung. Jadi atas alasan tersebut, volume tray yang

sesuai untuk dirancang adalah sebagai berikut.

Volume tray+ (Volume tray 50%) = 11100 cm3 + (11100 cm3 50%)

= 16650 cm3

Dari hasil perhitungan di atas, dengan mempertimbangkan tinggi maksimum

jagung sebesar 5 cm, maka dapat ditentukan volume trayyang sesuai untuk memenuhi

kapasitas tray yang diinginkan.

Panjang = 60 cmLebar = 40 cm



38/115

Tinggi = Tinggi maksimum jagung + jarak jagung antar tray

= 5 cm + 2,5 cm = 7,5 cm

Maka volume tray yang telah dirancang dengan ukuran di atas adalah :

Volume = Panjang Lebar Tinggi

= 60 cm 40 cm 7,5 cm

= 18000 cm3= 0,018 m3

Jadi kapasitas maksimum tray yang dirancang dari hasil perhitungan diatas

adalah:

Kapasitas =jagungkg1volume

%)50(0,0111-dirancangyangtrayvolume

= kg36,3/kgm0,0037

m00555,0m0,0183

33

=

Dari hasil di atas, maka ukuran tray yang dirancang telah sesuai untuk

memenuhi kebutuhan pengeringan jagung untuk kapasitas tiap traysebesar 3 kg.

Trayyang dirancang berbentuk kawat jaring seperti saringan. Kawat jaring ini

terbuat dari aluminium. Kawat jaring ini memiliki ketebalan 1 mm dan memiliki

lubang lubang berdiameter 3 mm.

Pada tray, kawat jaring tersebut dilapisi pelat pada masing - masing sisinya

dibagian atas dan bagian bawah kawat jaring. Tujuannya adalah agar kawat jaring

menjadi ketat dan tidak mudah rusak ketika terjadi pembebanan sewaktu pengeringan

bahan pertanian berlangsung. Tebal masing masing pelat adalah 2 mm dengan lebar

5 mm.

Dengan mempertimbangkan jumlah tingkat/ kamar pengeringan dan

disesuaikan dengan ukuran ruang pengering serta karena tinggi rata rata masing

masing jagung 5 cm, maka secara keseluruhan ditentukan ukuran tray ditentukansebagai berikut :

- Panjang = 60 cm

-

Lebar = 40 cm

- Tebal = 0,5 cm

- Jarak antar tray = 15 cm

Setelah alat pengering selesai dibuat, maka dilakukanlah pengujian hampa

untuk mendapatkan bentuk trayyang menghasilkan pola aliran udara yang merata di

dalam alat pengering.



39/115

Dari data pengujian hampa yang telah dilakukan, maka didapat bentuk tray

dan pola aliran udara yang sesuai (seperti terlihat pada gambar 3.1 dan 3.2).

Gambar 3.1. Bentuk Trayyang dirancang

Gambar 3.2. Pola aliran udara yang terjadi

3.2. Perancangan Ruang Bahan Pengeringan

Ruang bahan pengeringan merupakan salah satu komponen utama dari alat

pengering yang dirancang. Ruamg bahan pengeringan ini bertujuan sebagai ruangan

untuk tempat bahan yang akan dikeringkan di dalam alat pengering.

Untuk penelitian ini, karena distribusi temperatur akan diamati pada sejumlah

titik disepanjang ruang pemanas maka pada alat pengering ini dilakukan jumlah



40/115

pembatasan tingkat/ kamar pengeringan. Dalam hal ini ditentukan 3 tingkat/ kamar

pengeringan yang pada masing masing tingkat akan diamati perubahan

temperaturnya pada 3 titik selama siklus pengeringan. Sehingga, seluruh titik

pengamatan berjumlah 9 titik.

Material yang digunakan untuk membuat ruang bahan pengeringan ini adalah

pelat baja karbon St 37 dengan ketebalan pelat 2 mm. Baja karbon St 37 banyak

digunakan untuk konstruksi umum dengan sifat perlakuan panas sedang, karena alat

pengering yang dirancang diperkirakan akan mengalami perlakuan panas dengan

suhu yang tidak terlalu tinggi yaitu sekitar 60 oC 80 oC.

Dengan alasan penelitian, maka dirancanglah ruang pengeringan yang cukup

untuk menampung produk dengan kapasitas 20 kg. Dengan alas an alasan tersebut

maka tinggi ruang bahan pengeringan ditentukan sebagai berikut.

Jumlah tray =3 buah

Jarak tiap tray= 15 cm

Tebal tray = 0,5 cm

Jarak tray3 dengan bagian atas alat pengering = 25 cm

Jarak tray1 dengan bagian bawah alat pengering = 28,5 cm

Maka ukuran ruang bahan pengeringan adalah :

Tinggi = (15 cm 3) + (0,5 cm 3) + 25 cm + 28,5 cm = 100 cm

Jadi ukuran ukuran dari ruang bahan pengeringan ini adalah :

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 100 cm

Ruang bahan pengeringan yang telah dirancang nantinya dilapisi cat yang

bertujuan untuk mengurangi korosi pada material ruang bahan pengeringan.



41/115

Gambar 3.3. Ruang bahan pengeringanyang dirancang

3.3. Perancangan Tempat Air yang Dipanaskan (Heater)

Heater merupakan salah satu komponen utama dari alat pengering yang

dirancang. Heater bertujuan sebagai tempat air yang dipanaskan dan kemudian

menghasilkan uap air sebagai media pengeringan pada alat pengering ini.

Material yang digunakan untuk membuat heaterini adalah pelat baja karbon St

37 dengan ketebalan pelat 2 mm. Dibagian atas heaterdiberi beberapa lubang dengandiameter 10 mm. Lubang pada heater berfungsi untuk memudahkan uap air panas

keluar menuju ruang bahan pengeringan. Setelah selesai dirancang, nantinya heater

akan dilapisi cat untuk mengurangi korosi pada heatertersebut.

Heater ini memiliki kapasitas 9 liter air. Maka ukuran utama heater dapat

ditentukan dengan cara sebagai berikut.

Volume yang diinginkan = 9 liter

Panjang heater = 30 cm

Lebar heater = 30 cm



42/115

Tinggi heater = 10 cm

Volume = Panjang Lebar Tinggi

= 30 cm 30 cm 10 cm

= 9000 cm3= 9 dm

3= 9 liter

Untuk lebih lengkapnya dapat dilihat gambar berikut ini.

Gambar 3.4. Tempat Air yang Dipanaskan (Heater)

3.4. Perancangan Ruang Bakar

Ruang bahan bakar juga merupakan komponen utama dari alat pengering yang

dirancang. Ruang bahan bakar berfungsi sebagai tempat bahan bakar yang digunakan

selama proses pengeringan berlangsung di dalam alat pengering yang dirancang.

Ruang bahan bakar ini dirancang dari bahan baja karbon St 37 yang berbentuk pelat

dengan ketebalan 2 mm. Ruang bahan bakar yang dirancang memiliki panjang 60 cm,

lebar 40 cm dan tinggi 50 cm. Ruang bahan bakar ini untuk sementara dapat

digunakan dengan bahan bakar kayu bakar dan kompor minyak tanah.



43/115

Gambar 3.5. Ruang bakaryang dirancang

3.5.

Hasil Akhir Perancangan Alat Pengering

Dari hasil perancangan di atas, maka diperoleh data data dimensi atau ukuran

komponen utama alat pengering yang telah dirancang. Hasil akhir perancangan alat

pengering ini antara lain dapat dilihat pada gambar berikut:



44/115

Gambar 3.6. Alat pengering yang dirancang

Keterangan gambar 3.6. Alat pengering yang dirancang:

1.

Cabinet Dryer tipeTray dryer

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 150 cm

Bahan = Pelat baja karbon St 37

2.

Tray

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tebal = 0,5 cm

Diameter lubang = 3 mm

Jumlah = 3 buah

Bahan = Kawat aluminium

Kapasitas tray= @ 3 kg jagung



45/115

3. Ruang bahan pengeringan

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 100 cm


4. Tempat air yang akan dipanaskan (heater)

Panjang = 30 cm

Lebar = 30 cm

Tinggi = 10 cm

Kapasitas = 9 liter


5. Ruang bakar

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 50 cm


Selain komponen utama dari alat pengering di atas, alat pengering ini juga

dilengkapi pintu. Pintu ruang alat pengering dilengkapi kaca dengan maksud untuk

mempermudah melakukan pemantauan terhadap kesediaan air dalan heater. Adapun

ukuran kaca pada pintu alat pengering adalah sebagai berikut :

Lebar = 25 cm

Tebal = 5 mm

Tinggi = 70 cm

Selain itu, untuk meminimalisasi rugi kalor di sepanjang ruang pengering

dipasang bahan isolasi berupa karet keras dengan ketebalan 10 mm dan koefisien

perpindahan panas konduksi, k2sebesar 0,013 W/m.oC.

3.6. Prinsip Kerja Alat Pengering

Berdasarkan literatur yang terdapat pada bab 2, proses pengeringan terbagi

atas tiga macam yaitu pengeringan dengan cara alami, pengeringan dengan udara

panas dan pengeringan dengan uap air. Maka dipilihlah proses pengeringan dengan

uap air untuk alat pengering yang akan dirancang. Alasan pemilihan pengeringandengan uap air karena pengeringan dengan uap air memiliki beberapa keunggulan



46/115

dibanding pengeringan dengan udara panas seperti tertulis pada bab 2. Salah satu

keunggulan pengeringan dengan uap air adalah uap air panas mempunyai sifat pindah

panas yang lebih unggul dari pada udara pada suhu yang sama. Selain itu, proses

pindahan panas secara konveksi pada pengeringan dengan uap air lebih merata

dibanding pengeringan dengan udara panas. Karena uap air yang terdapat pada alat

pengering lebih cepat menyebar diseluruh bagian dalam alat pengering. Sehingga

proses pengeringan juga lebih cepat jika menggunakan uap air panas. Keunggulan

lainnya adalah massa jenis uap pada temperatur tinggi lebih rendah daripada massa

jenis udara pada temperatur yang sama, sehingga secara alami uap akan lebih mudah

naik jika dipanaskan hingga pada temperatur tinggi. Laju aliran panas yang dilalui

oleh uap air di dalam alat pengering dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 3.7. Laju aliran panas pengeringan dengan uap air



47/115

Prinsip kerja alat pengering dengan memanfaatkan uap air adalah dengan

melakukan pemanasan air terlebih dahulu. Air yang terdapat pada heaterdipanaskan

hingga menghasilkan uap. Karena pada alat pengering ini tidak digunakanfansebagai

pengontrol aliran udara, maka proses perpindahan panas berlangsung secara alami.

Selain itu, karena heater menyatu dengan ruang pemanas dan sekaligus untuk

membantu pemanasan udara, sebagian kecil uap air dilepas untuk membawa kalor di

sepanjang hamparan jagung.

Uap air memiliki massa jenis yang lebih rendah dari udara pada temperatur

tinggi sehingga amat membantu proses pemanasan jagung. Dari dinding jagung,

terjadi aliran panas konduksi disepanjang plat di dalam ruang pengering sehingga hal

ini juga turut membantu pemanasan udara di dalam ruang pengering.

Pada alat pengering ini, terdapat saluran air yang terhubung lansung ke heater

dan dapat dibuka tutup menggunakan elbow . Tujuan dari pengadaan saluran air ini

adalah untuk mengantisipasi kekurangan air selama proses pengeringan berlangsung.

Ketersediaan air di dalam heater dapat diamati secara lansung melalui pintu yang

sengaja di desain menggunakan kaca.

Jika temperatur di dalam ruang pengering telah cukup tinggi ( 100

o

C), makasaluran pembuangan yang terletak di dinding belakang alat pengering dapat dibuka

dengan tujuan mengurangi tekanan dalam ruang pengering. Hal ini secara langsung

juga akan menurunkan temperatur dalam ruang pengering tersebut.

3.7. AnalisaPerformanceAlat Pengering yang Dirancang

Di dalam perancangan alat pengering ini, dilakukan juga analisa performance

dari alat pengering yang bertujuan untuk mengetahui apakah alat pengering yang

dirancang ini nantinya dapat berfungsi dengan baik atau tidak sehingga alat ini dapat

digunakan oleh para petani di pedesaan.

1. Berat jagung kering dengan kadar air sesuai Standar Nasional Indonesia

Sesuai Standar Nasional Indonesia, bahwa kadar air untuk jagung kering

adalah 17 %, dan kadar air awal jagung tongkol adalah 35 % - 40 % (6Pusat Penelitian

dan Pengembangan Tanaman Pangan, 1988). Maka dari kadar air ini dapat dihitung

berat akhir jagung kering.



48/115

Untuk mencari berat jagung dengan kadar air sesuai Standar Nasional

Indonesia adalah dengan cara sebagai berikut :

Asumsikan kadar air awal jagung = 40 %.

Berat jagung basah tiap tray= 3 kg

Berat jagung kering dengan kadar air 0 % = [ ]%)403(3 = 1.8 kg

Maka berat jagung dengan kadar air 17 % adalah 2,168 kg.

2. Total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan jagung

Untuk mencari total energi yang dibutuhkan oleh alat pengering selama proses

pengeringan berlangsung, dapat dihitung dengan cara sebagai berikut.

Berat jagung basah hasil panen (Wjb) = 9 kg

Berat jagung kering hasil pengeringan (Wjk) = 2,168 kg 3 = 6,504 kg

Temperatur rata-rata udara pengering (Td) = 70oC

Temperatur awal jagung (Ta) = 28oC

Lama pengeringan (N) = 6 jam

Kecepatan udara pengering diantara jagung (v) = 0,256 m/s

Koefisien pindahan panas dinding (k1) = 45,36 kkal/mho

C

Koefisien pindahan panas pada isolasi (k2) = 0,011 kkal/mho

C

Panas jenis udara basah (cpw) = 0,281 kkal/m3 oC

Panas jenis jagung (cpjagung) = 0,486 kkal/kgoC

Panas jenis air (cpair) = 1 kkal/kgoC

Panas laten air (hfg) = 557,45 kkal/kg

Massa jenis moisture jenuh pada Td(sd) = 198,67 gr/m3

Massa jenis moisture jenuh pada Ta(sa) = 27,59 gr/m3

Kelembaban relative udara pengering rata-rata (RHd) = 78 %

Kelembaban relative udara luar (RHa) = 70 %

Berat air jagung awal (Wi) = 9 kg 40 % = 3,6 kg

a) Kebutuhan energi untuk pengeringan jagung (Qd), dihitung dengan

persamaan (2.5).

Qd= Qt+ Qw+ Ql

dimana;

Qd = energi pengeringan jagung, kkal

Qt = energi pemanasan jagung, kkal



49/115

Qw = energi pemanasan air jagung, kkal

Ql = energi penguapan air jagung, kkal

Energi untuk pemanasan jagung (Qt), dihitung menggunakan

persamaan (2.6).

Qt = Wjb. cpjagung(Td-Ta)

= 9 kg 0,486 kkal/kgoC (70 oC 28 oC)

Qt = 183,708 kkal

Energi pemanasan air jagung (Qw), menggunakan persamaan (2.7).

Qw= Wicpair(Td-Ta)

= 3,6 kg 1 kkal/kgoC (70 oC 28 oC)

Qw= 151,2 kkal

Berat kandungan air jagung akhir (Wf), menggunakan persamaan (2.4).

WjkWf = %66,16

kgWf 504,61666,0 = = 1,084 kg

Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.8).

Wr= Wi Wf

= 3,6 1,084

= 3,9024 kg

Energi penguapan air jagung (Ql), dihitung dengan menggunakan

persamaan (2.9).

Ql= Wrhfg

=3,9024 kg 557,45 kkal/kg

= 2175,4 kkal

Maka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering jagung (Qd)

Qd= Qt+ Qw+ Ql

= 183,708 + 151,2 + 2175,4

= 2510,308 kkal

Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering jagung adalah 2510,308 kkal.

b) Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt),

dihitung dengan menggunakan persamaan (2.10).

Qlt = (QlwN)+ Qlv



50/115

dimana;

Qlw =energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam

Qlv =energi yang hilang dari ventilasi, kkal/jam

N = lama pengeringan

Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) menggunakan

beberapa asumsi sebagai berikut :

1) Aliran panas berlangsung tunak (steady) dan temperatur tiap jam dianggap

konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama

pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian.

2) Konduktifitas thermal bahan (plat dan karet) dianggap konstan.

3)

Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding.

4) Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding

samping (kanan dan kiri) dan dinding belakang.

Kehilangan energi melalui dinding box alat pengering dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan (2.11) dan (2.12).

2

2

1

1

1

kx

kx

U

+

=

menyeluruhTAUQlw =

Dimana :

U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (kkal/m2h

oC)

A = Luas penampang (m2)

T = Td = 70 C

k1 = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (kkal/mhoC)

k2 = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (kkal/mho

C)x1=tebal dinding alat pengering (m) = 2 mm = 0.002 m

x2=tebal lapisan isolasi (m) =10 mm = 0.01 m

1,1

011,001,0

36,45002,0

1=

+

=U Chmkkal o2/

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang satu (A1)

adalah :

A1 = 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m2



51/115

)C70()4,0()/1,1( 221

= mChmkkalQlw o

8,301 =Qlw kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang dua (A2)

A1 =A2 = 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m

2

8,3021 ==QlwQlw kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang tiga (A3)

A3 = 60 cm 100 cm = 6000 cm2= 0,6 m

2

)C70()6,0()/1,1( 223

= mChmkkalQlw o

2,463

=Qlw kkal/jam

Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) adalah

Qlw = 30,8 + 30,8 + 46,2

= 107,8 kkal/jam

Kehilangan energi melalui ventilasi (Qlv), dapat dihitung dengan persamaan

(2.13).

N

TaTdcpwV

Qlv

)(

=

dimana;

V = Debit udara ventilasi, dan dihitung dengan persamaan (2.14).

ar

WrV

1000 =

Massa jenis uap air ventilasi (ar), dihitung menggunakan persamaan (2.15).

RHaRHd sasdar =

%7059,27%7867,819 =ar

65,135=ar gr/m3

Debit udara ventilasi (

V ), m3/s

3/65,135

3,90241000

mgr

kgV =

15,28768=

V m3/s

Kehilangan energi melalui ventilasi (Qlv)



52/115

jam

CCCmkkalmQlv

ooo

6

)2870(/281,015,28768 33 =

95,56586=Qlv kkal/jam

Karena ventilasi ruang pengering dibuka selama 10 menit tiap jamnya, maka

untuk 6 jam pengeringan ventilasi ruang pengering dibuka selama 60 menit.

Jadi kehilangan energi melalui ventilasi selama pengeringan per siklus adalah :

95,56586=Qlv kkal/jam 1 jam

95,56586=Qlv kkal

Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt)

Qlt = (QlwN)+ Qlv

= ( 8,107 kkal/jam 6 jam) + 95,56586 kkal

Qlt = 57233,75 kkal

Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt) adalah

57233,75 kkal.

c) Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan Jagung Per Siklus

(QT), menggunakan persamaan (2.16).

QT= Qd+ Qlt

= 2510,308 kkal + 57233,75 kkal

= 59744,058 kkal/siklus

Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan jagung per siklus (QT)

adalah 59744,058 kkal/siklus.

3. Kebutuhan bahan bakar

- Kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan jagung dapat

dihitung dengan persamaan (2.17).


QT=

dimana;NKBk= Nilai kalor bakar kerosin= 11000 kkal/kg

1 kg = 1,224 liter

maka kebutuhan bahan bakar kerosinselama pengeringan jagung adalah

Kebutuhan bahan bakar kgkkal /11000

kal59744,058k=



53/115

= 5,43 kg

= 6,65 liter

Jadi total kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan jagung

adalah 6,65 liter.

Kebutuhan kerosin tiap jam (liter/jam), dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (2.18).

Kebutuhan kerosin/jamN

bakarbahantotalKebutuhan=

jam6

liter6,65=

108,1= liter/jam

Jadi kebutuhan kerosin tiap jamnya adalah 1,108 liter/jam.

- Kebutuhan bahan bakar kayu bakarselama proses pengeringan jagung


QT=

dimana;NKBk= Nilai kalor bakar kayu = 4000 kkal/kg

maka kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama pengeringan jagung adalah

Kebutuhan bahan bakarkgkkal /4000

kal59744,058k= = 14,94 kg

Jadi total kebutuhan bahan bakar kayu bakar selama proses pengeringan

jagung adalah 14,94 kg.

Kebutuhan kayu bakar tiap jam (kg/jam)

Kebutuhan kayu bakar/jamN

bakarbahantotalKebutuhan=

jam6

14,94kg=

49,2= kg/jam 2,5 kg/jam

Jadi kebutuhan kayu bakartiap jamnya adalah 2,5 kg/jam.

3.8. Material yang Digunakan dalam Perancangan Alat Pengering

Setelah perancangan alat pengering selesai dilaksanakan, maka selanjutnya

dilakukan pembuatan alat pengering. Pada proses pembuatan alat pengering ini, bahan

atau material yang diperlukan antara lain dapat dilihat pada tabel di bawah ini :



54/115

Tabel 3.1. Material yang diperlukan untuk membuat alat pengering

No Bahan Satuan Jumlah

1 Pelat baja karbon St 37 (1 m 2 m 2 mm) lembar 2

2 Karet isolasi (1 m 2 m 1 cm) lembar 2

3 Karet pelapis m 10

4 Lem buah 10

5 Kaca (25 cm 70 cm 5 mm) buah 1

6 Roda alat pengering set 4

7 Baut & mur set 3

8 Pipa besi diameter 2 m 1/2

9 Pipa besi diameter 1/2 m 1

10 Elbow1/2 set 2

11 Kran air set 2

12 Kawat jaring aluminium (60 cm 40 cm) lembar 1

13 Dempul Kaleng 2

14 Cat Besi Kaleng 1

15 Sensor Thermocouple unit 9

3.9.

Pelaksanaan Perancangan Alat Pengering

Secara garis besar pelaksanaan perancangan alat pengering ini akan

dilaksanakan berurutan dan sisitematis, seperti ditunjukkan pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan

Perancangan alat pengering

SELESAI

Indentisifikasi masalah

- Dimensi Alat Pengering

- Performance Alat Pengering yang Dirancang

Study Literature

START

Analisa Perancangan



55/115

BAB 4

PENGUJIAN ALAT PENGERING

4.1. Tempat dan Waktu

Pengujian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Mekanik, gedung

Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Pengujian ini dilaksanakan dengan menggunakan alat pengering yang telah selesai

dirancang dan kemudian dibuat untuk dapat diaplikasikan sesuai fungsinya. Pengujian

ini dilaksanakan sejak alat pengering selesai dibuat sampai proses pengeringan bahan.

Proses pengujian ini berlangsung selama 2 bulan, yaitu sejak bulan oktober 2009

sampai dengan desember 2009.

4.2.

Peralatan yang Digunakan

a) Alat Pengering

Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu. Alat

pengering ini dibuat bertujuan untuk mengeringkan produk pertanian sebagai solusi

dari permasalahan cuaca di Indonesia yang tidak stabil. Kapasitas pengeringan dari

alat ini tergantung pada produk pertanian yang akan dikeringkan.

Gambar 4.1. Alat pengering yang akan digunakan



56/115

b) Heater

Alat ini digunakan sebagai tempat pemanasan air yang akan dipanaskan di

dalam alat pengering. Udara panas yang dihasilkan dari pemanasan heater ini yang

nantinya dimanfaatkan untuk mempercepat proses pemanasan.

Gambar 4.2.Heater

c)

Thermocouple Thermometer

Untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi di dalam alat

pengering digunakan instrumen pengukuran temperatur, yaitu Thermocouple

Thermometer Tipe KW 06-278 Krisbow (seperti terlihat pada Gambar 4.3). Setting

instrumen pengukuran temperatur ini dilakukan pada saat akan melakukanpengukuran temperatur yang terjadi di dalam alat pengering selama proses

pengeringan berlangsung.

Spesifikasi Thermocouple ThermometerTipe KW 06-278 Krisbow sebagai

berikut:

Nama :Digital thermometer, single input

Input sensitivity : User selectable 0.1oC or 1 oC

Temperatur range : - 50.0

o

C ~ 1300

o

C- 58

oF ~ 2000

oF

Accuracy range : 0.5 % 1oC

0.5 % 2oF

Ukuran : 165 x 76 x 43 mm

Berat : 403 gram

Sumber daya : dua buah baterai 1,5 V Alkaline



57/115

Gambar 4.3. Thermocouple Thermometer

d) Thermo Anemometer

Untuk melakukan pengukuran terhadap kecepatan udara pengering

diantara jagung yang terjadi di dalam alat pengering digunakan instrumen pengukuran

yaitu Thermo Anemometer (seperti terlihat pada Gambar 4.4). Setting instrumen ini

dilakukan pada saat proses pengeringan berlangsung.

Spesifikasi Thermo Anemometersebagai berikut:

Nama :DigitalHot Wire Thermo Anemometer

Specifications range : 0.2 m/s ~ 20.0 m/s

0.7 km/h ~ 72.0 km/h

40 ft/min ~ 3940 ft/min

0.5 MPH ~ 44.7 MPH

0.4 knots ~ 31.1 knots

Temperature range : 32 oF ~ 122 oF (0 oC ~ 50 oC)

Accuracy range : 0.1 m/s

0.1 km/h

1 ft/min

0.1 MPH

0.1 knots

0.1 oF/oC

Ukuran : 175 x 86 x 47 mm

Berat : 510 gram



58/115

Gambar 4.4. Thermo Anemometer

e) Relative Humidity Meter

Untuk melakukan pengukuran terhadap kelembaban relative udara

pengering yang terjadi selama proses pengeringan digunakan instrumen pengukuran

yaitu Relative Humidity Meter (seperti terlihat pada Gambar 4.5). Setting instrumen

ini dilakukan pada saat proses pengeringan berlangsung.

SpesifikasiRelative Humidity Metersebagai berikut:

Nama :Relative Humidity Meter2080R Digitron

Air temperature : -10oC ~ 100

oC

14 oF ~ 212 oF

Humidity range : 0 % RH ~ 100 % RH

Thermocouple model : Type K

Temperatur range : - 200 oC ~ 1350 oC

- 328 oF ~ 2462 oF



59/115

Gambar 4.5.Relative Humidity Meter

f) Thermometer

Fungsi alat ini hampir sama dengan Thermocouple Thermometer yaitu

untuk melakukan pengukuran temperatur yang terjadi di dalam alat pengering. Setting

instrumen pengukuran temperatur ini dilakukan pada saat akan melakukanpengukuran temperatur yang terjadi di dalam alat pengering selama proses

pengeringan berlangsung.

Spesifikasi ThermometerKW 06-308 Krisbow sebagai berikut:

Nama : Thermometer

Input sensitivity : User selectable 0.1oC or 1

oC

Temperatur range : - 40.0oC ~ 250 oC

- 40

o

F ~ 482

o

F Accuracy range : 2 % 2

oC

2 % 2 oF

Sampling time : 2.0 seconds

Sumber daya : Baterai LR44 (1.5V)



60/115

Gambar 4.6. Thermometer

g) Kompor Minyak Tanah

Pada pengujian ini, kompor digunakan sebagai alat untuk memanaskan

atau memasak air yang terdapat di dalam alat pengering sehingga menghasilkan uap

air. Kompor yang digunakan memiliki sumbu sebanyak 16 sumbu dengan kapasitas

bahan bakar 2 liter minyak tanah atau kerosin.

Gambar 4.7. Kompor Minyak Tanahh)

Timbangan

Timbangan digunakan untuk mengukur berat produk yang akan

dikeringkan. Alat ini digunakan pada saat produk sebelum dikeringkan dan sesudah

dikeringkan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar

[123doc.vn] perancangan dan pengujian alat pengering jagung dengan tipe cabinet dryer untuk...

Documents