cacao bean drying process

Upload: ryanza-prasetya

Post on 04-Apr-2018

222 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    1/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    INTISARI

    Indonesia dengan iklim tropisnya merupakan salah satu negara penghasil kakao di

    dunia. Kakao dari Indonesia dikenal memiliki kualitas yang cukup baik, sehingga banyak

    diekspor ke luar negeri. Namun sejauh ini Indonesia hanya lebih banyak mengimpor produk

    olahan kakao dari luar negeri terutama cokelat karena kualitas cokelat industri lokal di

    Indonesia masih di bawah kualitas cokelat impor.

    Biji kakao tanpa fermentasi dapat diolah lebih lanjut sebagai cocoa butter. Cocoa butter

    merupakan salah satu bahan penting dalam pembuatan cokelat batangan. Adapun salah satu

    tahapan dalam pengolahan biji kakao yaitu pengeringan biji kakao. Proses pengeringan

    dilakukan untuk menghasilkan biji kakao kering yang berkualitas baik, terutama dalam hal

    fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan dalam

    pengeringan biji kakao yaitu dengan penjemuran, dengan menggunakan alat pengering, atau

    kombinasi dari keduanya. Sebagian besar petani kakao di Indonesia masih banyak

    menggunakan cara penjemuran dalam proses pengeringan biji kakao. Cara ini menjadi masalah

    ketika musim penghujan datang, karena produksi biji kakao kering menurun. Permasalahan ini

    yang mendorong peneliti untuk merancang dan membuat suatu alat pengering biji kakao

    sehingga produksi kakao tetap berjalan.

    Alat pengering biji kakao yang telah dibuat berupa oven mirip fixed bed dryer tetapi

    dibuat bertingkat dan terbuat dari kayu oven. Parameter yang dibutuhkan dalam desain oven ini

    adalah kecepatan udara dari blower, temperatur dari udara, dan kecepatan pengeringan biji

    kakao. Diharapkan dengan adanya oven seperti ini, petani kakao dapat mengkombinasikan

    proses pengeringan biji kakao.

    Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi pengeringan yang optimum untuk

    oven sehingga dapat menghasilkan biji kakao tanpa fermentasi dengan kadar air yang sesuai.

    Biji kakao tanpa fermentasi dikeringkan menggunakan oven dengan fluida udara panas sampaikadar air biji kakao turun hingga 7-7,5 %. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses

    pengeringan dipengaruhi oleh difusivitas, dengan nilai difusivitas (DAB) diperoleh sebesar

    4.0514 x 10-4 cm2/menit. Adapun suhu dan waktu optimum pengeringan biji kakao tanpa

    fermentasi adalah 65-70C selama 300 menit.

    Kata kunci : pengeringan, kadar air, biji kakao, difusivitas

    ABSTRACT

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 1

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    2/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Indonesia with its tropical climate is one of cacao producing countries in the world.

    Cacao from Indonesia known to have a quite good quality, thus many cacao from Indonesia

    are exported to many countries. But so far Indonesia import refined cacao products from other

    countries, especially for chocolate, because the quality of chocolate produced from local

    industry in Indonesia is still below the quality of the imported chocolates.

    Unfermented cacao bean can be processed further to produce cocoa butter. Cocoa

    butter is one of important ingredients in the chocolate bar. One of the steps in the processing

    of cacao bean are cacao bean drying process. The drying process is a process to produce a

    good quality dry bean, especially in terms of physic, potential taste and good scent. There are

    several ways to do the drying process of cacao bean for example by natural drying, using a

    dryer, or the combination of both. Most of cacao farmers in Indonesia are still using the

    natural drying method in the drying process of cacao bean. This becomes a problem when the

    rainy season comes the production of dry bean decrease. This issue encourages the researcher

    to design and create a dryer so that a dry cacao bean can still be produced.

    The cacao bean dryer that have been made in the form of an oven is similar to fixed

    bed dryer but it has some stages and made from ovened wood. The parameters required in the

    designing the oven is the air velocity from the blower, the temperature of the air, and the

    drying velocity of cacao bean. Hopefully, with this oven, the cocoa farmers can combine these

    two methods in the cacao bean drying process.

    The objective of this research is to determine the optimum condition of cacao bean

    drying process and so that a certain water content in the unfermented cacao bean can be

    achieved. The unfermented cacao bean is being dried in an oven with hot air fluid until the

    water content of cacao bean drop to 7 to 7.5%. The results of this research shows that the

    drying process is influenced by diffusivity with the value of diffusivity (DAB) for 4.0514 x 10-4

    cm2/menit. The optimum temperature and time for drying process of unfermented cacao bean is

    65-70 C for 300 minutes.

    Key words: drying, water content, cacao bean, diffusivity

    BAB I

    PENDAHULUAN

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 2

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    3/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    A. LATAR BELAKANG

    Kakao (Theobroma cacao. L) merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat

    melimpah yang dimiliki oleh Indonesia. Salah satu bagian dari buah kakao yang paling banyak

    dimanfaatkan adalah biji kakao. Biji kakao dapat diolah lebih lanjut menjadi pasta cokelat atau

    diekstrak sebagai bahan cocoa butter (lemak cokelat). Indonesia yang merupakan daerah tropis

    sebenarnya mempunyai potensi yang cukup besar dalam pengembangan kakao. Namun sejauh

    ini, pengendalian proses pengolahan biji kakao masih belum optimal, sehingga kualitas produk

    olahan biji kakao dalam negeri masih dibawah produk olahan biji kakao impor. Faktor utama

    yang mempengaruhi kualitas biji kakao adalah pada proses fermentasi dan proses pengeringan.

    Pengeringan merupakan salah satu tahapan dalam pengolahan biji kakao dan

    merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan mutu biji kakao, karena mutu

    biji kakao ditentukan dari kadar airnya terutama dalam hal fisik, cita rasa, dan aroma. Kadar

    air biji kakao setelah dipanen masih cukup tinggi yaitu sekitar 54% - 60%, sehingga

    memberikan peluang yang besar untuk cepat membusuk akibat adanya pertumbuhan jamur

    mikroorganisme, yang memperpendek umur simpan. Oleh karena itu, dengan adanya

    pengeringan diharapkan dapat mengurangi kadar air dalam biji kakao. Kadar air biji dalam biji

    kakao yang diharapkan setelah pengeringan adalah 7-7.5%. Untuk itu, metode spesifikasi dan

    jumlah alat pengeringan harus sesuai dan mencukupi.

    Selain kadar air, kecepatan pengeringan juga turut mempengaruhi kualitas biji kakao

    yang dihasilkan. Jika pengeringan terlalu lambat, hal itu bisa menjadi bahaya karena bisa

    menstimulan kehadiran jamur yang berkembang dan masuk ke dalam biji. Pengeringan yang

    terlalu cepat juga bisa menganggu kesempurnaan reaksi oksidatif yang berlangsung dan dapat

    menyebabkan tingkat keasaman berlebih. Hal itu terjadi karena reaksi asam asetat sangat

    dipengaruhi oleh pengeringan.

    Ada beberapa cara yang dapat dilakukan dalam pengeringan biji kakao yaitu dengan

    penjemuran dan dengan menggunakan alat pengering. Sejauh ini petani-petani kakao di

    Indonesia masih banyak yang melakukan proses pengeringan biji kakao dengan cara

    penjemuran, namun dapat dikatakan cara ini tidak efektif apabila sudah masuk musim

    penghujan karena mengakibatkan produksi kakao menurun. Permasalahan ini yang mendorong

    peneliti untuk merancang dan membuat suatu alat pengering biji kakao sehingga produksi

    kakao tetap berjalan. Adapun sumber panas dari alat pengering ini dihasilkan dari pemanas

    listrik yang dilengkapi dengan blower untuk menghembuskan udara panas yang dihasilkan.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 3

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    4/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Kecepatan hembusan udara panas dalam alat pengering diatur sedemikian rupa sehingga

    diperoleh suhu pemanasan yang konstan.

    Penelitian ini bertujuan merekomendasikan kondisi oven untuk mendapatkan kondisi

    pengeringan yang optimum dengan mengevaluasi kecepatan pengeringan yang berpengaruh

    besar terhadap kualitas biji kakao yang dihasilkan. Hasil penelitian diharapkan dapat

    dimanfaatkan pada proses pengeringan biji kakao sehingga dapat meningkatkan kualitas

    cokelat dalam negeri.

    B. TUJUAN

    Penelitian ini bertujuan :

    1. Untuk mengetahui hubungan kadar air (x) dan kecepatan pengeringan (N) biji

    kakao tanpa fermentasi

    2. Untuk mengetahui koefisien difusivitas (DAB) H2O pada proses pengeringan biji

    kakao tanpa fermentasi

    3. Merekomendasikan kondisi oven sehingga diperoleh kondisi pengeringan biji

    kakao yang optimum

    C. TINJAUAN PUSTAKA

    Pengeringan merupakan suatu proses penghilangan sejumlah cairan yang terdapat

    dalam suatu bahan (padatan) dengan menggunakan medium berupa gas atau udara yang

    dilewatkan melalui bahan tersebut sehingga kandungan cairan menjadi berkurang karena

    menguap. Proses ini terjadi bila bahan ditempatkan pada lingkungan suatu medium yang

    berada dalam kondisi tertentu baik tekanan, suhu, kelembaban, maupun medium bergerak atau

    diam. (Badger dan Banchero, 1955)

    Pada proses pengeringan cairan yang dapat diuapkan adalah cairan bebas. Cairan bebas

    yaitu cairan total dalam bahan dikurangi cairan kesetimbangan ( Perry, 1997 ). Cairan

    kesetimbangan adalah cairan yang terkandung dalam bahan yang setimbang dengan tekanan

    uap parsial dalam udara setelah bahan dikenai proses pengeringan yang cukup lama pada

    kondisi pengeringan konstan (Badger,1955). Cairan terikat (bound moisture) adalah kandungan

    cairan dari suatu bahan yang berkesetimbangan tekanan uap kurang dari kesetimbangan cairan

    murni pada temperatur yang sama. Apabila tetap dilakukan proses pengeringan maka akan

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 4

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    5/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    terjadi kerusakan pada struktur bahan ( Perry, 1997). Cairan tak terikat (unbound moisture)

    adalah kandungan cairan dalam suatu bahan yang berkesetimbangan tekanan uap yang sama

    dengan tekanan uap cairan murni pada temperatur yang sama (Treybal, 1981), sedangkan yang

    disebut kandungan air kritis adalah kandungan air pada saat akhir kecepatan pengeringan

    konstan (McKetta, 1983).

    Gambar 1. Tipe-Tipe Kandungan Air (Treybal,1981)

    Pada proses pengeringan terjadi transfer panas dan transfer masa secara simultan. Pada

    proses transfer masa terjadi perpindahan massa air dari dalam menuju ke permukaan bahan

    kemudian terjadi transfer massa antar fase dimana air akan mendifusi ke udara kering.

    Sedangkan pada proses transfer panas terjadi secara konduksi didalam bahan dan transfer

    panas antar fase secara konveksi dan radiasi pada permukaan bahan yang dikeringkan.

    Pengeringan memanfaatkan panas latentyaitu panas yang digunakan untuk mengubah

    fase cair menjadi gas. Terdapat dua faktor pengendali proses yang penting ikut serta dalam unit

    operasi pengeringan, yaitu:

    1. Transfer panas untuk menyediakan kebutuhan panas latentpenguapan.

    2. Aliran air atau gerakan air dan uap air melalui bahan pangan yang kemudian

    mengalir melalui bahan pangan yang kemudian keluar dari bahan yang

    mengakibatkan pemisahan air dari bahan pangan (Erle,1983).

    Secara garis besar operasi pengeringan ini dibagi ke dalam 2 golongan, yakni:

    1. Batch Drying

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 5

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    6/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Bahan yang akan dikeringkan berada dalam alat pengering, sedangkan udara secara

    terus-menerus mengalir melaluinya dan menguapkan air dari bahan yang dikeringkan.

    Operasi ini umumnya digunakan untuk skala kecil ataupun untuk mengeringkan bahan

    berharga seperti obat-obatan sehingga biaya operasinya menjadi mahal.Pengeringan

    dengan cara ini dapat menggunakan alat-alat pengering seperti:

    a. Direct driers

    b. Indirect driers

    c. Freeze driers

    Kelebihan dari operasi ini adalah:

    a. Dapat digunakan untuk mengeringkan bahan yang mensyaratkan pengawasan

    yang ketat seperti obat-obatan, karena batch dryingmudah dikontrol.

    b. Lebih mudah dikontrol daripada continuous drying.

    c. Dapat digunakan untuk pengeringan skala kecil.

    d. Mudah dibersihkan karena rangkaian alat sederhana.

    Kekurangan batch dryingadalah:

    a. Operasi relatif mahal.

    b. Kapasitas terbatas.

    c. Waktu pengeringan tiap satuan jumlah bahan menjadi lebih lama.

    d. Kondisi bahan pada operasi yang satu dengan berikutnya dapat berbeda.

    2. Continuous Drying

    Dalam pengeringan berkesinambungan ini, baik bahan yang dikeringkan maupun

    udara pengering keduanya bergerak secara terus-menerus di dalam alat pengering. Operasi

    ini umumnya dipakai untuk skala besar dengan beberapa keuntungan, seperti:

    a. Kandungan air dari produk relatif seragam

    b. Biaya pengeringan persatuan produk relatif kecil

    c. Pengering yang digunakan relatif kecil jika dibadingkan jumlah produk

    Kekurangan operasi ini adalah:

    a. Sulit mengontrol proses karena berjalan terus menerus.

    b. Rangkaian alat rumit.

    c. Tidak cocok untuk skala kecil

    d. Jika pemasukan udara pengering terhenti, maka proses yang lain juga terhenti,

    dan begitu juga sebaliknya.

    Alat pengeringan yang dipakai dalam pengeringan kontinyu adalah:

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 6

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    7/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    A. Tunnel driers

    B. Through circulation driers

    C. Rotary driers

    D. Drum driers

    E. Spray driers

    Difusi merupakan satu hal yang tidak dapat dipisahkan dari proses pengeringan. Selama

    proses pengeringan bahan, permukaan bahan akan lebih cepat kering dibandingkan bagian

    dalam bahan, karena terjadi proses penguapan kandungan air pada permukaan. Proses

    penguapan kandungan air ini dapat dinyatakan dengan proses difusi kandungan air dari

    permukaan bahan ke udara. Laju pergerakan air dalam bahan sebanding dengan laju pergerakan

    air dari permukaan bahan ke udara (Mujumdar, A.S., 1995).

    DAB adalah koefisien difusi, merupakan konstanta kecepatan pergerakan air antara

    bahan dan udara. Harga DAB dapat juga dipandang sebagai koefisien perpindahan massa. DAB

    sangat dipengaruhi oleh temperatur. Diperkirakan, semakin besar temperatur, harga DAB akan

    meningkat. Harga DAB di atas dan di bawah kandungan air kritis (CMC) diperkirakan

    mempunyai karakter yang berbeda, hal ini disebabkan perilaku pergerakan air dalam bahan di

    sekitar titik CMC juga berbeda. Kandungan air kritis (critical moisture content) adalah

    kandungan air di mana hampir sebagian besar kandungan air dalam bahan sudah teruapkan

    sehingga kecepatan pengeringan akan turun. Hal ini ditandai dengan terbentuknya dry spots

    (tempat-tempat kering). Selama proses pengeringan terjadi, transfer massa terjadi dari bahan

    yang dikeringkan menuju medium pengering sedangkan transfer panas terjadi dari medium

    pengeringke bahan yang dikeringkan. Koefisien difusi merupakan hal yang sangat penting

    dalam proses pengeringan. (Mukam Fotsing, J.A, 2000)

    Pada proses pengeringan dikenal adanya suhu bola basah (wet bulb temperature) dan

    suhu bola kering (dry bulb temperature). Suhu bola basah adalah suhu kesetimbangan dinamis

    dimana laju transfer panas ke permukaan oleh peristiwa radiasi dan konveksi setimbang dengan

    dengan laju transfer panas menjauhi permukaan. Suhu bola kering dari campuran udara uap

    adalah suhu dari campuran udara uap yang ditentukan dengan meletakkan termometer dalam

    campuran udara uap hingga mencapai keadaan setimbang atau lebih dikenal sebagai suhu

    lingkungan (Treybal, 1981).

    Kecepatan pengeringan suatu bahan dipengaruhi oleh sifat bahan dan kondisi operasi

    pengeringan. Sifat bahan meliputi luas permukaan bahan, kandungan cairan bahan, bentuk

    bahan, porositas bahan difusivitas air dalam bahan, viskositas dan rapat massa fluida. Kondisi

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 7

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    8/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    operasi yang menjadi variabel pengeringan terdiri dari kecepatan aliran gas pengering, suhu

    dan tekanan operasi, kelembaban udara, arah aliran udara pengering dan waktu pengeringan.

    D. LANDASAN TEORI

    Pada suatu bahan yang dikenai proses pengeringan akan diperoleh data-data kandungan

    air (X) dan waktu peneringan (t) Hubungan antara kadar air dengan waktu pengeringan dapat

    digambarkan sebagai berikut.

    Gambar 2. Hubungan Antara kadar cairan (x) dan waktu (t) (Perry,1981)

    Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa kurva terdiri dari tiga bagian, atau apabila

    diamati menurut waktu terbagi atas tiga periode, yaitu penyesuaian awal (AB), periode

    kecepatan pengeringan konstan (BC) dan periode akhir pengeringan (CD).

    Hubungan antara kandungan air (x) dan waktu (t) dapat dikembangkan menjadi

    perhitungan kecepatan pengeringan (N). Perhitungan dilakukan dengan menghitung garissinggung atau gradien pada periode waktu tertentu. Hubungan antara kecepatan pengeringan

    dengan kadar air dapat digambarkan seperti pada gambar 3.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 8

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    9/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Gambar 3. Hubungan antara Kecepatan Pengeringan dan Kandungan Air

    (Treybal,1981)

    Gambar 3 menunjukan bahwa pada umumnya kecepatan pengeringan suatu bahan

    terbagi dalam empat peroide, yaitu:

    1. Initial adjustment

    Initial adjustment merupakan proses pengeringan awal di mana laju pengeringan

    naik atau turun dengan cepat. Apabila suhu bahan lebih tinggi daripada suhu bola

    basah, maka laju pengeringan akan turun. Namun, apabila suhu bahan lebih rendah

    daripada suhu bola basah, maka laju pengeringan akan naik.

    2. Contant rate

    Pada periode ini, laju pengeringan tetap karena temperatur kesetimbangan telahtercapai. Di samping itu, panas yang keluar dari sekeliling permukaan cairan sama

    dengan panas yang diserap. Proses ini berlangsung terus sampai tercapai kandungan

    air kritis, yaitu saat kandungan cairan dalam bahan sudah hampir habis yang

    menyebabkan laju pengeringan menurun. Pada periode constant rate ini pergerakan

    cairan dari pori ke permukaan berlangsung sama cepatnya dengan laju penguapan.

    3. Unsaturated suface drying

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 9

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    10/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Merupakan periode di mana laju pengeringan turun secara linier. Hal ini terjadi

    karena berkurangnya lapisan permukaan cairan akibat penguapan.Laju pergerakan

    cairan dari pori ke permukaan lebih lambat dibanding laju pengeringan tetap.

    Pengeringan ini menimbulkan terbentuknya dry spots (tempat-tempat kering) pada

    permukaan bahan.

    4. Interval movement of moisture control

    Pada periode ini,laju pengeringan turun dengan tajam, tidak beraturan karena laju

    pengeringannya hanya bergantung pada gerakan cairan dari pori menuju ke

    permukaan.Pengeringan berhenti setelah mencapai kandungan air setimbang.

    (Treybal, 1981)

    Hubungan antara kecepatan pengeringan dengan waktu pengeringan dapat digambaran

    seperti gambar 4.

    Gambar 4. Hubungan Kecepatan Pengeringan (N) dengan Waktu Pengeringan (t)

    (Perry,1984)

    Asumsi-asumsi yang dipakai dalam penyusunan model matematis adalah sebagai

    berikut :

    1. Sifat-sifat fisis bahan tetap.

    2. Konsentrasi air mula-mula di seluruh bahan homogen.

    3. Transfer massa difusi dalam biji kakao diabaikan.

    4. Proses berlangsung secara isothermal.

    E. HIPOTESIS

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 10

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    11/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Pada proses pengeringan biji kakao tanpa fermentasi terdapat tiga periode

    kecepatan pengeringan. Pertama periode penyesuaian awal, kedua periode kecepatan

    pengeringan tetap, dan ketiga periode kecepatan pengeringan menurun. Pada proses

    pengeringan biji kakao tanpa fermentasi ini, hanya tahap ketiga yang terjadi pada proses

    pengeringan, sehingga koefisien difusi dari dalam biji kakao ke permukaan yang

    mengontrol kecepatan pengeringan.

    Adapun hipotesis yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:

    1. Proses pengeringan biji kakao tanpa fermentasi dapat dilakukan dengan cara

    pemanasan di dalam alat pengering berupa oven.

    2. Semakin tinggi temperature oven, maka banyaknya air yang hilang akan

    semakin banyak.

    3. Semakin tinggi temperatur, maka laju pengeringannya semakin besar.

    4. Semakin tinggi temperatur, maka waktu yang diperlukan untuk pengeringan

    akan semakin singkat.

    5. Semakin tinggi temperatur, maka koefisien perpindahan massa H2O dari zat

    padat ke udara akan semakin besar.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 11

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    12/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    BAB II

    PELAKSANAAN PENELITIAN

    A. ALAT DAN BAHAN

    ALAT

    Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

    1. Neraca analitis digital 1 set

    2. Termometer alkohol 1 buah

    3. Oven 1set

    4. Stopwatch 1 buah

    5. Gelas arloji 1 buah

    BAHAN

    1. Biji kakao kering tanpa fermentasi

    2. Biji kakao basah tanpa fermentasi

    RANGKAIAN ALAT PERCOBAAN

    1

    2

    3

    4

    65

    9

    8 7

    Gambar 5. Alat Pengeringan (Oven)

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 12

    Keterangan :

    1. Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    2. Termometer Raksa

    3. Rak Pengering

    4. Kotak Pengeringan

    5. Pemanas Listrik6. Blower

    7. Steker

    8. Roda

    9. Kotak Pengaman

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    13/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Gambar 6. Neraca Analisis Digital

    B. CARA KERJA

    Tiga sampel biji kakao tanpa fermentasi yang diperoleh dalam kondisi basah

    dipotong berbentuk balok dengan ukuran 2 x 1 cm untuk sampel I, 2 x 1.1 cm untuk

    sampel II, 2 x 1 cm untuk sampel III dengan ketebalan semua sampel 1 cm. Kemudian

    oven yang telah dibuat disiapkan. Blower dan pemanas pada oven dinyalakan sampai

    suhu oven sekitar 65 70C.

    Setelah persiapan alat dan bahan selesai, langkah selanjutnya adalah

    penimbangan berat kering biji kakao tanpa fermentasi pada gelas arloji dengan

    menggunakan neraca analitis digital sehingga kadar air biji kakao setelah pengeringan

    dapat diperoleh. Tahap selanjutnya adalah pengukuran berat basah biji kakao tanpa

    fermentasi dengan terlebih dahulu menimbang gelas arloji kosong dalam neraca analitis

    digital, kemudian masing masing sampel diletakkan pada gelas arloji untuk ditimbang

    sehingga diperoleh berat basah biji kakao.

    Proses pengeringan dilakukan dengan menempatkan sebanyak 1,5 kg biji kakao

    basah pada rak oven secara merata beserta sampel yang telah ditimbang. Selanjutnya

    sampel biji kakao ditimbang pada neraca analitis digital setiap 15 menit sehingga dapat

    diperoleh kadar airnya. Setiap 1 jam sekali dilakukan pembalikan pada biji kakao, hal

    ini bertujuan agar pengeringan biji kakao berlangsung secara merata. Tahap terakhir

    adalah pengukuran kadar air yang hilang. Untuk menganalisa kadar air yang hilang

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 13

    Keterangan :

    1. Pintu geser

    2. Pan

    3. Display

    4. Steker

    5. Tombol set zero

    6. Tombol on/off

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    14/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    dilakukan dengan menimbang biji kakao tanpa fermentasi yang telah dikeringkan ke

    dalam neraca analitis digital.

    C. ANALISIS DATA

    a) Menentukan kandungan air dalam padatan

    Data berat bahan tiap selang waktu (Wt) diubah menjadi kandungan air dalam bahan

    dasar kering (X) dengan menggunakan persamaan :

    Ls

    LsWtX

    )( =

    (1)

    (Treybal,R.E., 1981)

    Dengan : Wt = berat bahan tiap selang waktu

    Ls = berat bahan kering

    Data hasil perhitungan digunakan untuk membuat grafik hubungan antara kadar

    air (X) dengan waktu pengeringan (t). Grafik tersebut dapat digunakan untuk

    mencarislope kurva (dt

    dX) setelah kurva diperhalus, untuk setiap nilai.

    Gambar 7. Penampang Slab Biji Kakao

    Neraca massa air dalam elemen volum :

    Rate of mass input Rate of mass output = rate of mass accumulation

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 14

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    15/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Kecepatan perpindahan massa A :

    Karena larutan A sangat encer maka XA 0, sehingga :

    IC :

    BC : 1.

    2.

    3.

    4.

    Persamaan diferensial di atas dapat diselesaikan dengan metode pemisahan variabel,

    namun sebelumnya dilakukan substitusi agar IC = 1

    Dengan, W = kadar air tiap waktu per kadar air mula-mula

    CA = kadar air tiap waktu, gram H2O

    CA0 = kadar air mula mula, gram H2O

    Sehingga :

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 15

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    16/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Persamaannya menjadi :

    Dengan IC : W(x,0) = 1

    BC :

    W (L,t) = 0

    W (x,) = 0

    Menggunakan metode pemisahan variabel :

    W = (x). (t)

    Maka persamaan menjadi :

    Untuk konstanta = 0

    = A1.x + A2

    = A3

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 16

    (7)

    (8)

    (6)

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    17/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Untuk konstanta = -a2 (-a20)

    = A6 exp(ax) + A7 exp(ax)

    = A6 sin (ax) + A7 cos (ax)

    . = 0

    = A8 exp(-a2DAB.t)

    Sehingga persamaan umumnya adalah :

    W = (x) (t)

    W = (A1x+A2)A3+(A6 sin (ax)+A7 cos (ax))A8 exp(-a2 .t)

    W = A9X+A10+(A11 sin(ax)+A12 cos (ax))exp(-a2 .t)

    Kemudian kita masukkan BC-BC nya hingga didapat persamaan akhir :

    W=

    CA=CA0.W

    CA=

    Konsentrasi zat A rata-rata (CAavg) dapat dihitung dengan:

    CAavg=

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 17

    (9)

    (10)

    (11)

    (12)

    (13)

    (14)

    (15)

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    18/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    CAavg=

    CAavg =

    Maka dapat dituliskan,

    =

    b)Menggunakan program minimasi SSE; dengan langkah:

    TrialDAB

    Penyelesaian persamaan diferensial menggunakanfinite differential approximation

    (eksplisit).

    Menghitung SSE dengan rumus:

    hingga didapatkan SSE = minimum, dengan cara trialDAB lagi.

    Persamaan (4) diselesaikan secara numeris dalam bahasa pemrograman MATLAB.

    Nilai DAB akan didapat dari persamaan (17) dan didapatkan hasil nilai dan SSE.

    c) Menentukan Kecepatan Pengeringan (N)

    Didekati dengan diferensiasi numerik, yaitu :

    Dengan, Ls = Berat biji kakao kering, gram

    A = Luas pemukaan pengering efektif, cm2

    Xi = Kadar air dalam biji kakao pada ti, g H2O/g biji kakao kering

    X i+1 = Kadar air dalam biji kakao pada ti+1, g H2O/g biji kakao kering

    t = Interval waktu, menit

    BAB III

    HASIL DAN PEMBAHASAN

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 18

    (19)

    (16)

    (17)

    (18)

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    19/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui suhu dan waktu optimum beserta

    hubungannya dengan difusivitas (DAB) dalam proses pengeringan biji kakao menggunakan

    oven agar kadar air yang diharapkan dalam biji kakao tanpa fermentasi dapat tercapai

    sehingga kualitas biji kakao yang dihasilkan baik. Proses pengeringan ini juga berfungsi

    agar tidak muncul jamur pada biji saat penyimpanan. Hasil dari penelitian ini akan

    digunakan untuk menentukan kondisi optimum dari oven yang dibuat sehingga diperoleh

    waktu pengeringan yang efisien. Tujuan utama dari proses pengeringan pada penelitian ini

    adalah :

    1.Menurunkan kadar air pada biji kakao sampai 7-7.5%.

    2.Mendapatkan kadar air tertentu yang penting untuk penyimpanan dan proses

    selanjutnya.

    3.Mencegah timbulnya jamur pada biji kakao saat penyimpanan.

    Proses pengeringan dilakukan dengan memvariasikan jenis bahan, yaitu biji kakao yang

    terfermentasi dan biji kakao yang belum terfermentasi dan terdapatpulp. Untuk biji kakao

    tanpa fermentasi nantinya akan digunakan untuk membuat pasta kakao, sedangkan untuk

    biji kakao yang belum difermentasi akan digunakan untuk bahan cocoa butter. Suhu

    pengeringan berlangsung pada suhu sekitar 65 - 70C karena ini merupakan suhu efektif

    untuk pengeringan biji kakao. Apabila suhu kurang dari 65C maka waktu pengeringan

    cukup lama, mudah muncul jamur pada biji kakao, dan tekstur dari biji akan lembek. Jika

    suhu lebih dari 70C maka biji kakao akan cepat hangus dan teksturnya kering dan rapuh.

    1. Hubungan waktu dengan kadar air pada biji kakao tanpa fermentasi.

    Data hasil perhitungan kadar air setiap sampel pada suhu pengeringan konstan 70C

    dapat dilihat pada tabel 1 dan gambar 7, 8.

    Tabel 1. Data Kandungan Air Tiap Sampel

    No.Waktu,

    (menit)

    Berat, (gram) Kadar Air, (g H2O/g bahan kering)

    Sampel I Sampel II Sampel III Sampel I Sampel II Sampel III

    1 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,7616 0,9128 1,1986

    2 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,5011 0,5911 0,7208

    3 45 2,0215 1,5576 1,6250 0,3475 0,4104 0,3456

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 19

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    20/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    4 60 1,8355 1,4862 1,5866 0,2235 0,3457 0,3138

    5 75 1,8195 1,4526 1,5432 0,2128 0,3153 0,2779

    6 90 1,8024 1,4172 1,5276 0,2014 0,2832 0,2650

    7 105 1,7697 1,3922 1,5066 0,1796 0,2606 0,2476

    8 120 1,7558 1,3788 1,4922 0,1704 0,2485 0,2357

    9 135 1,7265 1,3625 1,4871 0,1508 0,2337 0,2315

    11 150 1,7169 1,3514 1,4728 0,1444 0,2237 0,2196

    12 165 1,7115 1,3398 1,4688 0,1408 0,2131 0,2163

    13 180 1,7098 1,3192 1,4492 0,1397 0,1945 0,2001

    14 195 1,7015 1,3013 1,4298 0,1342 0,1783 0,1840

    15 210 1,6867 1,2887 1,4129 0,1243 0,1669 0,1700

    16 225 1,6433 1,2765 1,4020 0,0954 0,1558 0,1610

    17 240 1,6257 1,2668 1,3621 0,0837 0,1470 0,1279

    18 255 1,6025 1,2543 1,3492 0,0682 0,1357 0,1173

    19 270 1,5855 1,2449 1,3199 0,0569 0,1272 0,0930

    20 285 1,5725 1,2295 1,3087 0,0482 0,1133 0,0837

    21 300 1,5624 1,2167 1,2966 0,0415 0,1017 0,0737

    22 315 2,6427 2,1125 2,6550 0,0349 0,0888 0,0653

    23 330 2,2520 1,7572 2,0780 0,0292 0,0759 0,0577

    24 345 2,0215 1,5576 1,6250 0,0260 0,0675 0,0478

    25 360 1,8355 1,4862 1,5866 0,0197 0,0529 0,0427

    26 375 1,8195 1,4526 1,5432 0,0136 0,0394 0,0324

    27 390 1,8024 1,4172 1,5276 0,0077 0,0315 0,0217

    28 405 1,7697 1,3922 1,5066 0,0048 0,0134 0,0100

    29 420 1,7558 1,3788 1,4922 0,0000 0,0000 0,0000

    Gambar 7. Grafik Hubungan antara Kandungan Air dengan Waktu pada Suhu 70C

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 20

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    21/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Gambar 8. Grafik Hubungan antara Kandungan Air rata-rata dengan Waktu pada

    Suhu 70C

    Grafik 7 dan 8 menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji

    kakao tanpa fermentasi hingga kadar air mencapai kadar air yang diinginkan, yaitu 7%-

    7,5%. Waktu rata rata yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji kakao tanpa

    fermentasi dengan kapasitas 1,5 kg adalah 5 jam. Waktu pengeringan ini dipengaruhi

    oleh kecepatan udara panas yang dihembuskan oleh blower dan kapasitas biji kakao

    yang dikeringkan. Untuk kapasitas besar sekitar 5 10 ton seperti di kelompok tani

    kakao di desa Putat, diperlukan waktu selama 2 hari 1 malam karena dilakukan

    pembalikan setiap 3 jam agar pengeringannya berlangsung secara merata.

    2. Hubungan kecepatan pengeringan biji kakao tanpa fermentasi terhadap kadar air dan

    waktu.

    Data hasil perhitungan kecepatan pengeringan (N) untuk setiap sampel pada suhu

    pengeringan konstan 70C disajikan pada tabel 2 dan gambar 9, 10, 11.

    Tabel 2. Data Kecepatan Pengeringan Tiap Sampel (N)

    No.Waktu,

    (menit)

    Kadar Air, (g H2O/g bahan

    kering)

    Kecepatan Pengeringan, (g

    H2O/cm2.menit)

    Sampel 1 Sampel 1 Sampel 1 Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3

    1 15 0,7616 0,9128 1,1986 0,0130 0,0118 0,0192

    2 30 0,5011 0,5911 0,7208 0,0077 0,0067 0,0151

    3 45 0,3475 0,4104 0,3456 0,0062 0,0024 0,0013

    4 60 0,2235 0,3457 0,3138 0,0005 0,0011 0,0014

    5 75 0,2128 0,3153 0,2779 0,0006 0,0012 0,0005

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 21

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    22/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    6 90 0,2014 0,2832 0,2650 0,0011 0,0008 0,0007

    7 105 0,1796 0,2606 0,2476 0,0005 0,0004 0,0005

    8 120 0,1704 0,2485 0,2357 0,0010 0,0005 0,0002

    9 135 0,1508 0,2337 0,2315 0,0003 0,0004 0,0005

    11 150 0,1444 0,2237 0,2196 0,0002 0,0004 0,0001

    12 165 0,1408 0,2131 0,2163 0,0001 0,0007 0,0007

    13 180 0,1397 0,1945 0,2001 0,0003 0,0006 0,0006

    14 195 0,1342 0,1783 0,1840 0,0005 0,0004 0,0006

    15 210 0,1243 0,1669 0,1700 0,0014 0,0004 0,0004

    16 225 0,0954 0,1558 0,1610 0,0006 0,0003 0,0013

    17 240 0,0837 0,1470 0,1279 0,0008 0,0004 0,0004

    18 255 0,0682 0,1357 0,1173 0,0006 0,0003 0,0010

    19 270 0,0569 0,1272 0,0930 0,0004 0,0005 0,0004

    20 285 0,0482 0,1133 0,0837 0,0003 0,0004 0,0004

    21 300 0,0415 0,1017 0,0737 0,0003 0,0005 0,0003

    22 315 0,0349 0,0888 0,0653 0,0003 0,0005 0,0003

    23 330 0,0292 0,0759 0,0577 0,0002 0,0003 0,0004

    24 345 0,0260 0,0675 0,0478 0,0003 0,0005 0,0002

    25 360 0,0197 0,0529 0,0427 0,0003 0,0005 0,0004

    26 375 0,0136 0,0394 0,0324 0,0003 0,0003 0,0004

    27 390 0,0077 0,0315 0,0217 0,0001 0,0007 0,0005

    28 405 0,0048 0,0134 0,0100 0,0002 0,0005 0,0004

    29 420 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 22

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    23/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Gambar 9. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan dan Kadar Air pada

    Suhu 70C

    Gambar 10. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan rata-rata dan

    Kadar Air rata-rata pada Suhu 70C

    Gambar 11. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan rata-rata danWaktu Pengeringan pada Suhu 70C

    Grafik 9, 10 dan 11 menunjukkan bahwa yang terjadi pada proses pengeringan biji

    kakao tanpa fermentasi tersebut adalah Intial adjustmentdimana pada awal pengeringan

    kecepatan pengeringan turun secara tajam hingga permukaan kulit biji kakao kering lalu

    dilanjutkan dengan Internal movement of moisture controldimana kecepatan pengeringan

    turun secara tidak beraturan, sehingga dapat disimpulkan bahwa kecepatan pengeringan

    dikontrol oleh difusivitas air dari dalam biji kakao ke permukaan biji kakao.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 23

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    24/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Difusivitas air pada biji kakao dipengaruhi oleh suhu pengeringan, semakin tinggi suhu

    pengeringan maka koefisien difusivitas semakin besar sehingga waktu yang diperlukan

    untuk mencapai kadar air 7-7.5% semakin singkat. Dalam penelitian ini waktu pengeringan

    yang diperlukan hingga mencapai kadar air 7-7.5% adalah 5 jam. Sedangkan nilai

    difusivitas (DAB) diperoleh sebesar 4.0514 x 10-4 cm2/menit dengan SSE (Sum Square

    Error) sebesar 0.0964. Adapun untuk biji kakao terfermentasi tanpa pengurangan pulp

    waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air 7-7.5% lebih lama. Hal ini

    dikarenakan adanyapulp pada biji kakao sehingga selama proses fermentasi kandungan air

    dalam biji kakao meningkat.

    Dari hasil perhitungan yang ditunjukan dalam grafik dan tabel di atas dapat dilihat

    kecenderungan waktu pengeringan terhadap suhu pengeringan. Semakin tinggi suhu

    pengeringan maka semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji

    kakao tersebut. Meskipun demikian ada batasan dimana temperatur yang digunakan dalam

    proses pengeringan tidak boleh terlalu tinggi, karena dapat menyebabkan case hardening,

    yaitu bagian luar terlihat sudah kering, akan tetapi pada bagian dalam masih terdapat

    banyak kandungan air. Temperatur yang tinggi juga menyebabkan tektur biji menjadi

    kering dan hangus. Selain temperatur, kecepatan udara pengering dan kelembaban udara

    juga berpengaruh terhadap kualitas dan waktu pengeringan. Adapun kelemahan dalam

    penelitian kali ini adalah oven yang digunakan belum dilengkapi dengan indikator suhu

    kering dan suhu basah sehingga belum dapat ditentukan nilai koefisien transfer massa dari

    proses pengeringan ini. Faktor cuaca juga berpengaruh pada kelembaban sehingga perlu

    adanya alat pengembun air dari udara sebelum masuk ke blower.

    BAB IV

    KESIMPULAN

    Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :

    1. Pengeringan atau drying adalah proses penghilangan sejumlah cairan yang terdapat

    dalam suatu bahan (padatan) dengan menggunakan medium berupa gas atau udara

    yang dilewatkan melalui bahan tersebut sehingga kandungan cairan menjadi berkurang

    karena menguap.

    2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan (N) di dalam slab, antara

    lain:

    a. Luas permukaan pengeringan efektif

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 24

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    25/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    b. Kelembaban udara pengering

    c. Jenis bahan yang dikeringkan

    d. Laju udara pengering

    3.Proses pengeringan biji kakao dapat dilakukan dengan cara pemanasan di dalam alat

    pengering berupa oven.

    4.Proses pengeringan dilakukan untuk menghasilkan biji kakao kering yang berkualitas

    baik, terutama dalam hal fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik.

    5. Kadar air yang diharapkan dalam biji kakao terfermentasi setelah pengeringan adalah

    sekitar 7 7,5%.

    6.Faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien difusivitas adalah:

    a. Densitas cairan ()

    Semakin besar densitas cairan maka DAB semakin besar.

    b. Viskositas cairan ()

    Semakin besar viskositas cairan, maka difusivitas semakin kecil.

    c. Ketebalanslab (dz)

    Semakin besar ketebalanslab, maka luas transfer massa semakin besar, sehingga

    difusivitas semakin besar.

    d. Suhu (T)

    Semakin tinggi suhu, maka difusivtas semakin besar.

    7. Waktu pengeringan biji kakao tanpa fermentasi kapasitas 1,5 kg untuk memperoleh

    kadar air hingga mencapai 7 7,5% adalah 300 menit.

    8.Dari perhitungan didapat :

    a. Nilai difusivitas (DAB) = 4.0514 x 10-4 cm2/menit

    b. SSE = 0.0964

    9. Semakin besar suhu, semakin besar nilai koefisien difusivitas, semakin cepat waktu

    pengeringan yang dibutuhkan.

    10. Suhu oven yang efektif sekitar 65 70C.

    11. Jika suhu oven kurang dari 65C maka tekstur biji kakao lembek, aroma khas

    kakao kurang baik, dan mudah tumbuhnya jamur.

    12. Jika suhu oven lebih dari 70C maka tekstur biji kakao rapuh dan mudah

    hancur, aroma khas kakao hangus.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 25

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    26/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    DAFTAR PUSTAKA

    Badger, W. L. and Banchero, J.T., 1955, Introduction to Chemical Engineering, pp.

    469-617, McGraw-Hill , Kogakusha, Ltd., Tokyo.

    Crank, J.,1975., The Mathematics of Diffusion, 2 ed., pp. 45-68., Brunel University,

    Oxford.

    Erle R. L., 1983, Unit Operation in Food Processing, 2 ed., pp. 137-145, Pergamon

    Press, U. K.

    Gaman, P. M. and Sherrington, K. B., 1981, Ilmu Pangan Pengantar Ilmu Pangan

    Nutrisi dan Mikrobiologi, UGM Press, Yogyakarta.

    Melawarni, S., 2004, Laporan Resmi Praktikum Operasi Kimia Drying, Laboratorium

    Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas

    Gadjah Mada, Yogyakarta.

    Perry, R.H. and Green, G. D., 1984, Perrys Chemical Engineers Handbook, 6 ed.,

    pp. 12-4, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

    Treybal, R. E., 1981, Mass-Transfer Operations, 3 ed., pp. 658-681, McGraw Hill

    Book Company, Inc., Singapore.

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 26

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    27/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    LAMPIRAN 1

    A. DATA PERCOBAAN

    Suhu Perobaan : 25 oC

    Bahan yang dikeringkan : Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Suhu oven : 70 oC

    Ketebalan Slab : 0,5 cm

    Tabel 3. Data Percobaan pada Temperatur konstan 70C

    No.Waktu,

    menit

    Berat, gram

    Sampel I Sampel II Sampel III

    1 0 3,5552 2,4650 3,0270

    2 15 2,6427 2,1125 2,6550

    3 30 2,2520 1,7572 2,0780

    4 45 2,0215 1,5576 1,6250

    5 60 1,8355 1,4862 1,5866

    6 75 1,8195 1,4526 1,5432

    7 90 1,8024 1,4172 1,5276

    8 105 1,7697 1,3922 1,50669 120 1,7558 1,3788 1,4922

    10 135 1,7265 1,3625 1,4871

    11 150 1,7169 1,3514 1,4728

    12 165 1,7115 1,3398 1,4688

    13 180 1,7098 1,3192 1,4492

    14 195 1,7015 1,3013 1,4298

    15 210 1,6867 1,2887 1,4129

    16 225 1,6433 1,2765 1,4020

    17 240 1,6257 1,2668 1,3621

    18 255 1,6025 1,2543 1,3492

    19 270 1,5855 1,2449 1,319920 285 1,5725 1,2295 1,3087

    21 300 1,5624 1,2167 1,2966

    22 315 1,5525 1,2025 1,2865

    23 330 1,5440 1,1882 1,2773

    24 345 1,5392 1,1789 1,2653

    25 360 1,5297 1,1628 1,2592

    26 375 1,5206 1,1479 1,2467

    27 390 1,5118 1,1392 1,2338

    28 405 1,5074 1,1192 1,2197

    29 420 1,5002 1,1044 1,2076

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 27

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    28/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    B. PERHITUNGAN

    a. Menentukan kandungan air dalam biji kakao tanpa fermentasi

    Contoh perhitungan pada data 1 (tabel 3) :

    Berat biji kakao tanpa fermentasi rata-rata = (3,5552 + 2,4650 + 3,0270)gram /3

    = 3,0157 gram

    Sehingga didapatkan hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.

    b. Menentukan kadar air yang hilang

    Contoh pada data 1 (tabel 3) :

    Kadar air yang hilang = 3,5552 gram - 2,6427 gram = 0,9125 gram

    Kadar air yang hilang rata-rata = (0,9125 + 0,3525 + 0,3720)gram /3

    = 0,5457 gram

    Sehingga didapatkan data hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.

    c. Menentukan perbandingan kadar air tiap waktu dan kadar air mula-mula

    Contoh perhitungan pada data 1 (tabel 3):

    (1,7450 0,0000) gram/1,7450 gram = 1,0000

    Sehingga didapatkan data hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.

    Tabel 4. Data Hasil Perhitungan Kadar Air pada Temperatur konstan 70C

    No.Waktu,

    menit

    Berat, gramKadar Air

    (yang

    hilang)

    Berat Biji

    Kakao

    Rata-rata,

    gram

    Kadar AirDalam Biji

    Kakao

    Kadar Air tiapwaktu/mula-

    mula

    Sampel

    I

    Sampel

    II

    Sampel

    IIIBerat, gram Berat, gram Berat, gram

    1 0 3,5552 2,4650 3,0270 0,0000 3,0157 1,7450 1,0000

    2 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,5457 2,4701 1,1993 0,6873

    3 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,9867 2,0291 0,7583 0,4346

    4 45 2,0215 1,5576 1,6250 1,2810 1,7347 0,4640 0,2659

    5 60 1,8355 1,4862 1,5866 1,3796 1,6361 0,3654 0,2094

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 28

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    29/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    6 75 1,8195 1,4526 1,5432 1,4106 1,6051 0,3344 0,1916

    7 90 1,8024 1,4172 1,5276 1,4333 1,5824 0,3117 0,1786

    8 105 1,7697 1,3922 1,5066 1,4596 1,5562 0,2854 0,1636

    9 120 1,7558 1,3788 1,4922 1,4735 1,5423 0,2715 0,1556

    10 135 1,7265 1,3625 1,4871 1,4904 1,5254 0,2546 0,1459

    11 150 1,7169 1,3514 1,4728 1,5020 1,5137 0,2430 0,1392

    12 165 1,7115 1,3398 1,4688 1,5090 1,5067 0,2360 0,1352

    13 180 1,7098 1,3192 1,4492 1,5230 1,4927 0,2220 0,1272

    14 195 1,7015 1,3013 1,4298 1,5382 1,4775 0,2068 0,1185

    15 210 1,6867 1,2887 1,4129 1,5530 1,4628 0,1920 0,1100

    16 225 1,6433 1,2765 1,4020 1,5751 1,4406 0,1699 0,0973

    17 240 1,6257 1,2668 1,3621 1,5975 1,4182 0,1475 0,0845

    18 255 1,6025 1,2543 1,3492 1,6137 1,4020 0,1313 0,0752

    19 270 1,5855 1,2449 1,3199 1,6323 1,3834 0,1127 0,0646

    20 285 1,5725 1,2295 1,3087 1,6455 1,3702 0,0995 0,0570

    21 300 1,5624 1,2167 1,2966 1,6572 1,3586 0,0878 0,0503

    22 315 1,5525 1,2025 1,2865 1,6686 1,3472 0,0764 0,0438

    23 330 1,5440 1,1882 1,2773 1,6792 1,3365 0,0658 0,0377

    24 345 1,5392 1,1789 1,2653 1,6879 1,3278 0,0571 0,0327

    25 360 1,5297 1,1628 1,2592 1,6985 1,3172 0,0465 0,0266

    26 375 1,5206 1,1479 1,2467 1,7107 1,3051 0,0343 0,0197

    27 390 1,5118 1,1392 1,2338 1,7208 1,2949 0,0242 0,0139

    28 405 1,5074 1,1192 1,2197 1,7336 1,2821 0,0114 0,0065

    29 420 1,5002 1,1044 1,2076 1,7450 1,2707 0,0000 0,0000

    d. Menentukan nilai laju pengeringan (N)

    Menggunakan persamaan (19) didapat nilai N:

    Contoh perhitungan untuk data 1 (Sampel 1) pada Tabel 4:

    A= 2 cm2

    N1 = (1,5002/2) x ((1,3698-0,7616)/15)

    = 0,0304 g/cm2/menit

    Karena terdapat 3 sampel, maka nilai N dirata-rata dari ketiga sampel tersebut:

    (N1+N2+N3)/3 = Nrata-rata, sehingga didapat hasil perhitungan seperti yang terdapat

    pada tabel 5.

    Tabel 5. Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Rata-rata (Na rata-rata) pada

    ketebalan slab 0,5 cm dengan Temperatur konstan 70C

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 29

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    30/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    No. Waktu, menit Na rata-rata, g/cm2/menit

    1 0 0,0182

    2 15 0,01473 30 0,0098

    4 45 0,0033

    5 60 0,0010

    6 75 0,0008

    7 90 0,0009

    8 105 0,0005

    9 120 0,0006

    10 135 0,0004

    11 150 0,0002

    12 165 0,0005

    13 180 0,0005

    14 195 0,0005

    15 210 0,0007

    16 225 0,0007

    17 240 0,0005

    18 255 0,0006

    19 270 0,0004

    20 285 0,0004

    21 300 0,0004

    22 315 0,0004

    23 330 0,0003

    24 345 0,0004

    25 360 0,0004

    26 375 0,0003

    27 390 0,0004

    28 405 0,0004

    29 420 0,0000

    Dengan perhitungan menggunakan MATLAB didapat data hasil SSE dan DAB sebagai berikut:

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 30

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    31/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Gambar 12. Grafik Hasil Perhitungan Nilai Kadar Air Percobaan dan Perhitungan pada

    Ketebalan Slab 0,5 cm dengan Temperatur Konstan 70C

    DAB = 4,0514 x 10-4 cm2/menit

    SSE = 0,0964

    Tabel 6. Data Penelitian Pengeringanan Sampel Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    dengan Suhu Konstan 70C

    No.Waktu,

    menit

    Berat, gramKadar Air

    (yang hilang)Berat Biji

    Kakao Rata-

    rata, gram

    Kadar Air

    Dalam Biji

    Kakao

    SampelI

    SampelII

    SampelIII

    Berat, gram Berat, gram

    1 0 3,5552 2,4650 3,0270 0,0000 3,0157 1,7450

    2 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,5457 2,4701 1,1993

    3 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,9867 2,0291 0,7583

    4 45 2,0215 1,5576 1,6250 1,2810 1,7347 0,4640

    5 60 1,8355 1,4862 1,5866 1,3796 1,6361 0,3654

    6 75 1,8195 1,4526 1,5432 1,4106 1,6051 0,3344

    7 90 1,8024 1,4172 1,5276 1,4333 1,5824 0,3117

    8 105 1,7697 1,3922 1,5066 1,4596 1,5562 0,2854

    9 120 1,7558 1,3788 1,4922 1,4735 1,5423 0,2715

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 31

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    32/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    10 135 1,7265 1,3625 1,4871 1,4904 1,5254 0,2546

    11 150 1,7169 1,3514 1,4728 1,5020 1,5137 0,2430

    12 165 1,7115 1,3398 1,4688 1,5090 1,5067 0,2360

    13 180 1,7098 1,3192 1,4492 1,5230 1,4927 0,2220

    14 195 1,7015 1,3013 1,4298 1,5382 1,4775 0,2068

    15 210 1,6867 1,2887 1,4129 1,5530 1,4628 0,1920

    16 225 1,6433 1,2765 1,4020 1,5751 1,4406 0,1699

    17 240 1,6257 1,2668 1,3621 1,5975 1,4182 0,1475

    18 255 1,6025 1,2543 1,3492 1,6137 1,4020 0,1313

    19 270 1,5855 1,2449 1,3199 1,6323 1,3834 0,1127

    20 285 1,5725 1,2295 1,3087 1,6455 1,3702 0,0995

    21 300 1,5624 1,2167 1,2966 1,6572 1,3586 0,0878

    22 315 1,5525 1,2025 1,2865 1,6686 1,3472 0,0764

    23 330 1,5440 1,1882 1,2773 1,6792 1,3365 0,0658

    24 345 1,5392 1,1789 1,2653 1,6879 1,3278 0,0571

    25 360 1,5297 1,1628 1,2592 1,6985 1,3172 0,0465

    26 375 1,5206 1,1479 1,2467 1,7107 1,3051 0,0343

    27 390 1,5118 1,1392 1,2338 1,7208 1,2949 0,0242

    28 405 1,5074 1,1192 1,2197 1,7336 1,2821 0,0114

    29 420 1,5002 1,1044 1,2076 1,7450 1,2707 0,0000

    e. Menentukan perbandingan kadar air biji kakao kering dengan berat biji

    kakao kering (%kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering)

    Contoh perhitungan diambil data 2 pada tabel 6 sampel I :

    Berat kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering :

    2,6427 gram -1,5002 gram = 1,1425 gram

    Sehingga diperoleh juga untuk sampel II sebesar 1,0081 gram, dan sampel 3 sebesar

    1,4474 gram

    Rata-rata dari kadar air biji kakao kering:

    (1,1425 + 1,0081 + 1,4474)gram / 3 = 1,1993 gram

    Rata-rata dari berat biji kakao kering :

    (1,5002 + 1,1044 + 1,2076)gram / 3 = 1,2707 gram

    Maka Kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering:

    (1,1993 gram/1,2707 gram) x 100% = 94,3810 %

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 32

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    33/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    Menggunakan data 21 pada tabel 6 dengan cara yang sama didapat % kadar air dalam

    biji kakao kering sebesar 6,9120 %

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 33

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    34/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    LAMPIRAN 2

    Perhitungan nilai koefisien difusivitas (DAB) dan SSE menggunakan MATLAB :

    function hitung_diffusiclear;clc;Dm1=0;options=optimset('display','iter','TolFun',1e-10,'TolX',1e-10);[De error]=fminsearch(@sse,Dm1,options)endfunction hit=sse(Dm)d1 = 1.00000 ;d2 = 0.68730 ;d3 = 0.43457 ;d4 = 0.26588 ;d5 = 0.20938 ;d6 = 0.19161 ;

    d7 = 0.17861 ;d8 = 0.16357 ;d9 = 0.15561 ;d10 = 0.14592 ;d11 = 0.13924 ;d12 = 0.13522 ;d13 = 0.12722 ;d14 = 0.11851 ;d15 = 0.11005 ;d16 = 0.09734 ;d17 = 0.08451 ;d18 = 0.07522 ;d19 = 0.06458 ;

    d20 = 0.05702 ;d21 = 0.05033 ;d22 = 0.04380 ;d23 = 0.03769 ;d24 = 0.03270 ;d25 = 0.02665 ;d26 = 0.01968 ;d27 = 0.01387 ;d28 = 0.00651 ;d29 = 0.00000 ;percobaan=[d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13 d14 d15 d16 d17 d18 d19d20 d21 d22 d23 d24 d25 d26 d27 d28 d29];

    t=[15:15:420];hitung=feval(@func,Dm,t);hit=sum((percobaan-hitung).^2);a=[percobaan' hitung']figure(1)plot(t,percobaan,'or',t,hitung,'-r');endfunction hasil=func(Dm,t)%menggunakan rumus 1.1L=0.25;n=0;c = (1/((2*n+1)^2))*exp((-((2*n+1)^2))*pi^2*Dm*t/(4*L^2));

    d = 0;

    Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)

    Laboratorium Teknologi Polimer 34

  • 7/31/2019 cacao bean drying process

    35/35

    Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi

    d = d+c;for n = 1:10000;

    L= 0.25;c = (1/((2*n+1)^2))*exp((-((2*n+1)^2))*pi^2*Dm*t/(4*L^2));d = d+c;

    endhasil=8/(pi^2)*d;end