KAJIAN PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK DAN

BAHAN BAKAR CAMPURAN MINYAK JARAK DENGAN MINYAK TANAH

TOTOK PRASETYO

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi ” Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak dengan Minyak Tanah” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, Februari 2009 Totok Prasetyo NIM: F161030031

ABSTRACT

TOTOK PRASETYO. Study on Recirculation Dryer of Rough Rice Using Pneumatic Conveyor and blended kerosene and jatropha curcas oil. Supervisors : KAMARUDDIN ABDULLAH, I MADE KARTIKA DHIPUTRA, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, AND LEOPOLD OSCAR NELWAN.

Post harvest losses of rice in Indonesia was estimated to reach 20 % in which drying alone accounted for 2.3%. Most farmers in this country use the traditional direct sun drying, although cheap in cost it has the demerit of being dependent on weather conditions, susceptible to damage by rodent and easy being contaminated with dusts and foreign materials which can reduce the quality of products. Any delay in drying due to bad weather conditions will lead to excess in respiration and fungal growth, and sprouting due to re-wetting of products causing great losses in rice quality. The effect of global warming, due to accumulated green house gas (GHG) emissions in our atmosphere has created global climate change and uncertainty in weather conditions. Rainy days may occur during golden harvest making sun drying impossible and consequently drying should be delayed. The use of artificial dryer is facing another problem where fossil fuel as source of hot air generation is becoming scarce and high price.

The aim of this study was to design a recirculation dryer of rough rice using pneumatic conveyor and blended fuel between kerosene and jatropha curcas oil to generate hot air for drying. This study comprises of five major components. First, is the study about the feasibility of using jatropha curcas oil as an energy source to produce drying air, second, experiments related to the influence of drying time and tempering durations on head rice yield (HRY) under non-flow static grain conditions, third, performance test of the proposed recirculation dryer, fourth computer simulation on recirculation dryer of rough rice using pneumatic conveyor and lastly, economic benefit of the proposed drying system.

A series of drying test using an average of 450 kg of rough rice, powered by 350 Watt pneumatic conveying system, had indicated that the best drying time every cycle was 11.8 minutes with 48.9 minutes tempering period, resulting in 74.3 % of head rice yield. The resulting HRY was about 7-9 % higher than those obtained using the conventional mechanical dryer. Results of this study had shown that, properly blended jatropha curcas oil and kerosene could be used as to generate the drying air and thereby reduce the quantity of kerosene which has become less available in the rice production area. The drying efficiency of the proposed drying system was between 22.2 % to 31.1 %, the specific energy consumption using non renewable energy was between 3.475- 4.785 MJ/kg water evaporated, fuel consumption at 0.95 to 1.15 (liters/hr) and the average drying rate was 0.9 %/hr. It was also found that a ratio between the durations of drying time and tempering has significant effect on the HRY beside air temperature. The recommended operation procedure using the dryer under study will be to conduct drying every 11.8 minutes/cycle followed by tempering 48.9 minutes. The power required for pneumatic conveying used was 1.028 Wh/kg as compared to 1.35 Wh/kg. The average deviations between computer simulation

and experimental data was between 7-10 % for drying time and 2-3 % in final moisture content of the dried products. Financial analysis had shown that assuming 15 percent of interest rate and 5 years of project lifetime would give positive NPV of Rp 8186391., 31.19 % IRR and 1.82 of net B/C ratio. Key words : recirculation dryer, blended jatropha curcas oil, pneumatic conveyor, tempering, head rice yield.

RINGKASAN

TOTOK PRASETYO Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak. Dibimbing oleh KAMARUDDIN ABDULLAH, I MADE KARTIKA DHIPUTRA, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, dan LEOPOLD OSCAR NELWAN.

Kehilangan hasil panen dan pasca panen gabah akibat ketidak sempurnaan penanganan pasca panen mencapai 20 %, termasuk didalamnya kehilangan pada proses pengeringan yang mencapai 2.3 %. Sebagian besar petanidi Indonesia menggunakan pengeringan matahari langsung, walaupun secara ekonomi murah, tetapi mempunyai kelemahan yaitu tergantung terhadap cuaca, mudah rusak karena binatang mengerat serta mudah terkontaminasi dengan debu dan benda-benda asing lainnya, yang dapat mengurangi kualitas produk. Penundaan pengeringan karena cuaca buruk akan menimbulkan jamur, dan kecambah yang menyebabkan penurunan kualitas produk. Akibat pemanasan global akibat akumulasi emisi gas rumah kaca (GHG) di atmosfir yang menyebabkan perubahan iklim dan cuaca yang tidak menentu. Sehingga dapat terjadi saat panen raya turun hujan, sehingga pengeringan langsung tidak mungkin dilakukan, konsekuensinya terjadi penundaan pengeringan. Penggunaan pengering mekanis juga masih menghadapi masalah dengan keterbatasan sumber bahan bakar fosil sebagai pembangkit udara panas, yang semakin langka dan mahal.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang bangun pengering gabah resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik dan bahan bakar campuran minyak jarak dengan minyak tanah untuk pembangkit udara panas pengeringan. Penelitian ini terdiri dari lima komponen utama. Pertama adalah kajian kemungkinan pemanfaatan minyak jarak sebagai sumber energi untuk produksi udara panas, kedua kajian tentang pengaruh waktu pengeringan dan tempering terhadap mutu beras pada kondisi pengering statis, ketiga pengujian unjuk kerja pengering resirkulasi, keempat pembuatan simulasi komputer untuk pengeringan gabah resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik dengan bantuan software Visual Basic, dan yang terakhir analisis kelakyakan usaha jasa pengeringan gabah.

Sejumlah seri pengujian pengeringan dengan kapasitas rata-rata 450 kg gabah, dan sistem konveyor pneumatik yang digerakan dengan daya motor 350 Watt, menunjukkan waktu pengeringan setiap siklus 11.8 menit dan waktu tempering 48.9 menit menghasilkan rendemen beras kepala 74.3 %, hasil tersebut 7-9 % lebih tinggi daripada pengeringan konvensional. Hasil penelitian menunjukkan minyak jarak dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah dengan baik. Efisiensi pengeringan antara 22.2 % hingga 31.1 %, dengan konsumsi energi komersial spesifik antara 3.475 – 4.785 MJ/kg air yang diuapkan, konsumsi bahan bakar 0.95-1.15 liter/jam dan laju pengeringan 0.9 %/jam. Juga didapat hasil bahwa ratio waktu pengeringan dan waktu tempering berpengaruh signifikan terhadap rendemen beras kepala, selain temperatur udara pengering. Daya yang digunakan untuk konveyor pneumatik adalah 1.028 Wh/kg lebih rendah dibandingkan daya yang diperlukan untuk bucket elevator

yang memerlukan 1.35 Wh/kg.Penggunaan simulasi komputer dapat membantu memprediksi karakteristik pengeringan, sehingga dapat menghemat waktu dan biaya dalam pembuatan alat pengering mekanis, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan simulasi dengan percobaan adalah 7-10 % untuk memprediksi total waktu pengeringan dan hasil akhir pengeringan, dengan perbedaan antara 2–3 %. Hasil analisis finansial usaha pengeringan gabah dengan menggunakan pengering resirkulasi menunjukkan bahwa nilai NPV adalah sebesar Rp 8186391., net B/C sebesar 1.82, dan nilai IRR sebesar 31.19% . Kata kunci : Pengering resirkulasi, campuran minyak jarak, konveyor pneumatik, tempering, rendemen beras kepala.

© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyususnan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya

tulis dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB

KAJIAN PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI

MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK DAN BAHAN

BAKAR CAMPURAN MINYAK JARAK DENGAN MINYAK

TANAH

TOTOK PRASETYO

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2009

Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Dyah Wulandani, STP, M.Si

Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Adhi S. Soembagijo, MSME

Dr.Ir.Irzaman, M.Si

Judul Disertasi : Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak dengan Minyak Tanah

Nama : Totok Prasetyo NIM : F161030031

Disetujui

Komisi Pembimbing

Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA Prof. Dr.Ir.I Made K.D, Dipl-Ing Ketua Anggota

Prof.Dr.Ir. Armansyah H.Tambunan,M.Sc Dr.Leopold O Nelwan, STP,M.Si Anggota Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian Prof.Dr.Ir.Armansyah H.Tambunan,M.Sc Prof.Dr.Ir.KhairilA.Notodiputro, MS Tanggal Ujian: 12 Februari 2009 Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat,

karunia dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan dan

penelitian serta penulisan disertasi dengan judul “Kajian Pengering Gabah Tipe

Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran

Minyak Jarak dengan Minyak Tanah”.

Dalam penyelesaian disertasi ini penulis banyak mendapatkan bimbingan,

arahan, dan koreksi konstruktif dari komisis pembimbing. Oleh karena itu,

ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesarnya dan setulusnya penulis

sampaikan kepada komisi pembimbing : Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA

(ketua), Prof.Dr.Ir. I Made Kartika Dhiputra , Dipl-Ing, Prof.Dr.Ir.Armansyah H.

Tambunan,M.Sc, dan Dr. Leopold Oscar Nelwan,STP,M.Si (masing-masing

sebagai Anggota), serta kepada Dr. Dyah Wulandani,STP,M.Si sebagai penguji

luar pada ujian tertutup, Dr. Adhi S. Soembagijo,MSME dan Dr.Ir.Irzaman,M.Si

sebagai penguji luar pada ujian terbuka.

Penelitian disertasi ini sebagian besar didanai oleh Hibah Penelitian Tim

Pascasarjana (HPTP) 2004-2006, karenanya penulis menyampaikan banyak

terima kasih kepada Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA selaku ketua tim, Prof.

Dr.Ir.Armansyah H. Tambunan, M.Sc, dan Dr.Ir. A.Harsono Soepardjo yang

telah bersedia menerima penulis bergabung dalam penelitian HPTP. Terima

kasih juga penulis sampaikan kepada Dr.Ir.Yogi S.G,MT, Dr.Ir. M.Saiful,M.Si,

Dr.Ir. Yulianingsih, MT, Ir. Kudrat Sunandar, MT atas kebersamaan dan

kerjasama selama bersama-sama di HPTP.

Terima kasih pula penulis sampaikan kepada:

1. Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Dekan Fakultas Teknologi

Pertanian IPB, Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah

Pascasarjana IPB, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk

melanjutkan pendidikan program Doktor (S3) di IPB. Tak lupa pula staf

pengajar dan pegawai yang ada di lingkup Sekolah Pascasarjana Institut

Pertanian Bogor, atas segala ilmu pengetahuan dan bantuan yang telah

diberikan selama penulis menempuh pendidikan di IPB.

2. Direktur Politeknik Negeri Semarang, Ketua Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Semarang, atas ijin dan kesempatan yang diberikan

kepada penulis untuk mengikuti program Doktor (S3) di IPB.

3. Dirjen DIKTI yang telah memberikan dukungan dana melalui BPPS.

4. Ayahanda Drs.H.Soedarsono dan Ibunda Djariah (alm) atas asuhan, didikan

dan kasih sayang, doa restu yang tulus, dorongan semangat dan motivasi

agar ananda selalu tabah dan tegar menghadapi segala kesulitan selama

menempuh pendidikan di IPB.

5. Istriku tercinta Umining Kadaryati dan anak-anakku tersayang Hertyaning

Prasetyo dan Tommy Muhammad Prasetyo, atas doa, dorongan dan

kesabaran, pengorbanan dan kebersamaan dalam penantian, serta seluruh

keluarga besar Soedarsono atas segala dorongan semangat dan motivasinya.

6. Rekan-rekan staf pengajar Politeknik Negeri Semarang, atas doa dan

dukungannya.

7. Staf Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Pak Harto, Mas

Firman, Mas Darma, Pak Parma, juga Mbak Via atas segala bantuan dan

kemudahan fasilitas yang diberikan selamapenulis melaksanakan penelitian

di laboratorium.

8. Rekan-rekan di Perwira 6 (mbak Nia, mbak Banun, Pak Cahyo, Mas Marno

dll) atas jalinan persaudaraan dan kerjasama yang sangat baik selama ini,

mas Renato dan mas Zali atas bantuannya.

Penulis mendoakan semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat

dan karunia-Nya kepada semuanya. Akhirnya penulis berharap semoga disertasi

ini memberikan manfaat bagi yang memerlukannya. Amiin ya Rabbal A’lamin

Bogor, Januari 2009

Totok Prasetyo

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Temanggung, Jawa Tengah pada tanggal 27 April

1962 dari Bapak Drs.H. Soedarsono AS dan Ibu Djariah (almarhum),

merupakan putra keempat dari tujuh bersaudara. Pada tanggal 12 September

2004 penulis menikah dengan Umining Kadaryati dan dikaruniai dua anak yaitu

Herthyaning Prasetyo dan Tommy Muhammad Prasetyo.

Pada tahun 1982 penulis diterima sebagai mahasiswa D III Politeknik

Universitas Diponegoro Semarang Jurusan Teknik Mesin dan menyelesaikan

studi pada September 1985, selanjutnya penulis mendapat kesempatan

pendidikan S1 di Hudersfield Polytechnic Inggris pada jurusan Teknik Mesin

dari tahun 1986 dan selesai pada tahun 1989, Pada tahun 1999 penulis mengikuti

pendidikan S2 di Universitas Indonesia pada Jurusan Teknik Mesin, konsentrasi

Konversi Energi, yang di selesaikan pada Februari 2002. Selanjutnya, sejak

Agustus 2003 penulis diterima sebagai mahasiswa program S3 di Program Studi

Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan

Nasional Republik Indonesia dalam bentuk beasiswa BPPS.

Penulis adalah staf pengajar pada Program Studi Teknik Konversi Energi

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang mulai tahun 1989 sampai

sekarang.

Karya Ilmiah yang berjudul Unjuk Kerja Penukar Panas Untuk

Pengering, telah dipresentasikan pada International Seminar on Advanced

Agricultural Engineering and Farm Work Operation di Bogor pada tanggal 25-

26 Agustus 2004. Karya ilmiah bersama Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah berjudul

Recirculation Dryer Using hybrid GHE solar dryer telah disajikan pada

International Conference on Renewable Energy for Sustainable Development in

the Asia Pasific Region, di Perth, Australia, 4–7 February 2007. Sebuah artikel

berjudul Pengaruh waktu pengeringan dan tempering terhadap mutu beras pada

pengeringan gabah lapisan tipis telah diterbitkan pada Jurnal Ilmiah Semesta

Teknika Volume.11.No.1, Mei 2008 (terakreditasi Dirjen Dikti N0 :

26/DIKTI/Kep/2005).

Artikel berjudul Performance Test of Small Diesel Generator by Using

Downdraft Gasification telah diterbitkan pada Proceeding of International

Seminar on Advanced Agricultural Engineering and Farm Work Operation

Volume II (ISBN : 979-96105-2-4). Artikel lain berjudul Simulasi Pengering

Gabah tipe Resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik akan diterbitkan pada

Jurnal Ilmiah Forum Pascasarjana IPB Vol. 32 No. 1, Januari 2009 (in press).

Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.

-.

. 

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. 6 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 7 1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................... 8

1.5 Ruang Lingkup dan Outlne disertasi .................................................... 8 2 ANALISIS PEMANFAATAN MINYAK JARAK SEBAGAI BAHAN

BAKAR UNTUK PROSES TERMAL 2.1 Pendahuluan ........................................................................................ 11 2.1.1 Latar Belakang ............................................................................. 11 2.1.2 Tujuan Penelitian ......................................................................... 12 2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 13 2.2.1 Minyak Jarak ................................................................................ 13 2.2.2 Teori Pembakaran ........................................................................ 15 2.2.3 Ikatan polar dan non polar ............................................................ 17 2.2.4 Perkembangan kompor minyak jarak ........................................... 19 2.2.5 Pendekatan disain kompor minyak jarak ..................................... 21 2.3 Bahan dan Metode ............................................................................... 21 2.3.1 Waktu dan Tempat ....................................................................... 21 2.3.2 Bahan ........................................................................................... 22 2.3.3 Alat .............................................................................................. 22 2.3.4 Prosedur Percobaan ..................................................................... 23 2.4 Hasil dan Pembahasan ......................................................................... 24 2.4.1 Pengujian Kekentalan terhadap temperatur ................................ 24 2.4.2 Waktu pemanasan awal ............................................................... 27 2.4.3 Waktu untuk mencapai api biru .................................................. 29 2.4.4 Konsumsi bahan bakar dan waktu yang diperlukan untuk mendidihkan 1 liter air ........................... 30 2.5 Kesimpulan ......................................................................................... 32

3 ANALISISI WAKTU PENGERINGAN DAN TEMPERING TERHADAP MUTU BERAS PADA PENGERINGAN GABAH LAPISAN TIPIS

3.1 Pendahuluan ........................................................................................ 34 3.1.1 Latar Belakang ............................................................................ 34 3.1.2 Tujuan ......................................................................................... 35

vii  

3.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 35 3.2.1 Anatomi Gabah ........................................................................... 35 3.2.2 Karakteristik Fisik Gabah ........................................................... 36 3.2.3 Karakteristik Fisik Beras ............................................................. 38 3.2.4 Sifat Termofisik Bahan ............................................................... 41 3.2.5 Proses Pengeringan ..................................................................... 44 3.3 Bahan dan Metode .............................................................................. 45 3.3.1 Bahan .......................................................................................... 45 3.3.2 Alat .............................................................................................. 45 3.3.3 Analisis Data ............................................................................... 46 3.3.4 Prosedur Percobaan ..................................................................... 47 3.4 Hasil dan Pembahasan ........................................................................ 48 3.4.1 Temperatur dan waktu pengeringan ............................................ 48 3.5 Kesimpulan dan Saran ........................................................................ 53

4 DISAIN DAN SIMULASI PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK

4.1 Pendahuluan ........................................................................................ 55 4.1.1 Latar Belakang ............................................................................ 55 4.1.2 Tujuan ......................................................................................... 57 4.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 57 4.2.1 Metode Pengeringan ................................................................... 57 4.2.2 Persamaan Pengeringan Teoritis ................................................. 61 4.2.3 Perkembangan Pengering Resirkulasi ......................................... 65 4.2.4 Konveyor Pneumatik ................................................................... 67 4.2.5 Model Matematika ...................................................................... 74 4.2.6 Persamaan Keseimbangan Massa ............................................... 75 4.2.7 Persamaan Keseimbangan Energi ............................................... 75 4.2.8 Persamaan Laju Pindah Panas .................................................... 76 4.2.9 Persamaan Laju Pengeringan ...................................................... 76 4.3 Bahan dan Metode .............................................................................. 79 4.3.1 Waktu dan Tempat ...................................................................... 79 4.3.2 Bahan dan Alat ............................................................................ 79 4.3.3 Prosedur Percobaan ..................................................................... 81 4.3.4 Kalibrasi Pengukuran Kadar Air ................................................. 83 4.4.4 Hasil dan Pembahasan ..................................................................... 83 4.4.1 Hasil Disain ................................................................................. 83 4.4.2 Kurva Pengeringan antara Simulasi dan Percobaan ................... 84 4.4.3 Pengaruh Waktu Tempering terhadap beras kepala .................... 88 4.4.4 Distribusi Temperatur Udara Pengering Masuk dan Keluar ....... 88 4.4.5 Perubahan Temperatur Bahan ..................................................... 91 4.4.6 Penurunan Tekanan ..................................................................... 92 4.5 Kesimpulan ......................................................................................... 93

viii  

5 ANALISIS BIAYA PENGERINGAN GABAH MENGGUNAKAN PENGERING RESIRKULASI

5.1 Pendahuluan ........................................................................................ 95 5.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 96 5.2.1 Kajian Finansial .......................................................................... 97 5.2.2 Analisis Data ............................................................................... 101 5.3 Hasil dan Pembahasan ........................................................................ 102 5.3.1 Biaya Investasi ............................................................................ 102 5.3.2 Biaya Tetap ................................................................................. 103 5.3.3 Biaya Tidak Tetap ....................................................................... 103 5.3.4 Biaya Pokok Pengeringan ........................................................... 104 5.3.5 Analisis Titik Impas .................................................................... 104 5.3.6 Analisis Kelayakan Finansial Usaha Pengeringan Gabah .......... 104 5.3.7 Analisis Sensitivitas .................................................................... 105 5.4 Kesimpulan ......................................................................................... 108

6 PEMBAHASAN UMUM ......................................................................... 110 7 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 113 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 115

ix  

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kehilangan gabah ..................................................................................... 3 2 Kandungan asam lemak minyak jarak ...................................................... 13 3 Sifat fisik minyak jarak ............................................................................. 15 4 Kekentalan campuran terhadap suhu ........................................................ 25 5 Percobaan dengan menggunakan minyak tanah ....................................... 30 6 Percobaan minyak jarak : minyak tanah (1:1) ....................................... 30 7 Percobaan minyak jarak : minyak tanah (3:2) ......................................... 30 8 Percobaan minyak jarak : minyak tanah (3:1) ......................................... 30 9 Sub-tipe gabah berdasarkan perbandingan panjang terhadap lebar beras pecah kulit ....................................................................................... 35 10 Data gabah yang digunakan dalam percobaan ......................................... 47 11 Data hasil pengeringan gabah Ciherang ................................................... 47 12 Pengaruh suhu dan waktu pengeringan terhadap penurunan kadar air .... 48 13 Pengaruh waktu tempering terhadap rendemen beras kepala ................... 48 14 Parameter model pengeringan untuk gabah .............................................. 63 15 Jenis bahan dan konstanta berdasarkan ukuran bahan α ......................... 67 16 Hubungan massa jenis tumpukan dan kecepatan udara pembawa ........... 68 17 Perhitungan penurunan tekanan udara tanpa bahan .................................. 72 18 Sifat termofisik gabah ............................................................................... 78 19 Beras kepala terhadap waktu tempering ................................................... 85 20 Unjuk kerja alat secara umum .................................................................. 90 21 Analisis sensitivitas kenaikan harga bahan bakar ..................................... 103

x  

22 Analisis sensitivitas kenaikan upah operator ............................................ 103 23 Analisis sensitivitas penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per hari ........................................................................ 104 24 Analisis sensitivitas penurunan harga Gabah Kering Giling (GKG) ........ 104

xi  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 10 2 Bagan proses pembuatan minyak jarak ..................................................... 14 3 Struktur penyebaran api laminer ............................................................... 16 4 Ikatan kimia air ......................................................................................... 18 5 Ikatan kimia karbon dioksida .................................................................... 18 6 Skala Paulin............................................................................................... 19 7 Bagian buah jarak pagar ............................................................................ 20 8 Modifikasi pipa saluran minyak ................................................................ 22 9 Kompor tekan yang telah dimodifikasi ..................................................... 23 10 Hubungan kekentalan & temperatur ......................................................... 26 11 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran, diambil pada tanggal 25 Oktober 2008 ..................................................... 26 12 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran, diambil pada tanggal 30 Oktober 2008 ..................................................... 27 13 Proses pemanasan awal .......................................................................... 28 14 Waktu pemanasan awal ............................................................................. 28 15 Proses pencapaian api stabil (Api biru) .................................................... 29 16 Waktu yang diperlukan untuk mencapai api biru ..................................... 29 17 Waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter ............................. 31 18 Konsumsi minyak yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter ........... 32 19 Struktur fisik butiran gabah....................................................................... 36 20 Sorpsi Isotermis tipikal ............................................................................. 42

xii  

21 Skematik alat percobaan ........................................................................... 46 22 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan

tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 22.92 % basis basah. dengan suhu udara pengering 50 0 C...............51

23 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan

tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 23.13 % basis basah. dengan suhu udara pengering 60 0 C...............52

24 Sistem pengering resirkulasi .................................................................. 56 25 Klasifikasi pengering ................................................................................ 59 26 Deretan pengering resirkulasi ................................................................... 66 27 Ilustrasi pengering cross-flow ................................................................... 74 28 Elemen volume untuk proses pengeringan cross flow .............................. 74 29 Grid finite difference untuk persamaan pengering resirkulasi cross-flow .................................................................................................. 77 30 Titik pengukuran pengering resirkulasi .................................................. 80 31 Mekanisme kerja mesin pengering ........................................................... 82 32 Kalibrasi pengukuran kadar air ................................................................. 83 33 Alat pengering gabah resirkulasi hasil disain ........................................... 84 34 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi untuk kadar air awal 23.5 % ...................................................................... 85 35 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi untuk kadar air awal 22.3 % ...................................................................... 86 36 Distribusi kadar air di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 11.8 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ........ 87 37 Distribusi kadar air di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 303 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ......... 87 38 Distribusi temperatur di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 11.8 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ........ 89 39 Distribusi temperatur di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 446.2 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ...... 89

xiii  

40 Distribusi temperatur udara pengering secara simulasi ............................ 90 41 Distribusi temperatur udara keluar pengering, secara simulasi dan percobaan…………………………………………………………… 90 42 Grafik temperatur udara keluar pengering, secara simulasi

dan percobaan ...........................................................................................91

43 Simulasi perubahan temperatur bahan terhadap waktu pengeringan siklus pertama ........................................................................................ 92

xiv  

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Disain dan spesifikasi alat………………………………………………. 120

2 Contoh Simulasi ………………………………………………………. 121

3 Flow Chart Program ……………………………………………………. 122

4 Listing Program simulasi ……………………………............................. 123

5 Analisis biaya Tetap Pengeringan Kapasitas 500 kg …………………… 140

6 Analisis biaya tida tetap pengeringan kapasiatas 500 kg ………………. 141

7 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 500 kg………………… 142

8 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 10 % …………………………………………………143 9 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 12,5 % ……………………………………………….145 10 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 15 % …………………………………………………146 11 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 17,5 % ……………………………………………….147 12 Analisis biaya tetap pengering gabah kapasitas 1000 kg………………...148

13 Analisis biaya tidak tetap, pengering gabah kapasitas 1000 kg……….... 149

14 Analisis biaya tetap, pengering gabah kapasitas 2000 kg ……................ 150

15 Analisis biaya tidak tetap, pengering gabah kapasitas 2000 kg………… 151

16 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 1000 kg……………….. 152

17 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 2000 kg……………….. 153

xv  

 

Daftar Simbol

A luas penampang objek, m2

Ab luas penampang bola, m2

Cd koefisien tarik objek yang jatuh, -

Cpa spesifik panas (panas jenis) udara, kJ/kg oC

Cpl spesifik panas uap air, kJ/kg oC

Cpp spesifik panas bahan, kJ/kg oC

Cpw spesifik panas air, kJ/kg oC

d diameter bola objek , m

db dry basis/basis kering, %

Fb daya apung yang bekerja pada objek, N

Fd daya tarik yang bekerja pada objek, N

g percepatan gravitasi, m/detik2

Ga laju aliran udara, kg/menit-m-2

Gp laju aliran bahan, kg/menit-m-2

H kelembaban mutlak, kg/kg udara kering

hcv koefisien panas volumetrik air, kJ/menit-m3oK

hfg panas laten penguapan, kJ/kg

k konstanta pengeringan, menit-1

L panjang/ jarak, m

Lem Bilangan Lewis, -

Lf Panjang lidah api, m

m massa, kg

M kadar air bahan rata-rata, %wb

M0 kadar air bahan awal, %wb

Me kadar air kesetimbangan, %wb

P daya, Watt

q tekanan dinamik, N/m2

QF Laju aliran volum bahan bakar, m3/menit

Qs debit aliran massa bahan, kg/menit

Qu debit aliran udara, m3/menit

RH kelembaban relatif, %

T temperatur, oC

xvi  

 

Ta temperatur udara, oC

Tp temperatur bahan, oC

u kerapatan campuran massa bahan dan massa udara, kg/kg .  

Vt kecepatan terminal, m/s

W massa objek, kg

wb wet basis /basis basah, %

YF Fraksi massa bahan bakar, kg/kg

ν kekentalan kinematis, m2/s

ρ massa jenis fluida, kg/m3

ρb massa jenis bahan, kg/m3

ρo massa jenis objek, kg/m3

µ kekentalan absolut, kg/m s

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Padi merupakan salah satu tanaman pangan penting di Indonesia, karena

merupakan makanan pokok dari hampir 90% penduduk. Tingkat konsumsi beras

per kapita penduduk Indonesia sangat tinggi yaitu mencapai 139.15

kg/kapita/tahun (BPS, 2006). Dengan jumlah penduduk 220 juta, maka

kebutuhan beras nasional adalah 30.613 juta ton beras, atau setara dengan 57.5

juta ton gabah kering panen (GKP). Konsumsi beras tersebut jauh lebih tinggi

dibanding konsumsi negara lain, seperti Jepang yang konsumsi beras per

kapitanya hanya 85 kg/kapita/tahun. Produksi padi nasional pada tahun 2006

mencapai 54.45 juta ton gabah kering panen, tahun 2007 meningkat menjadi

57.16 juta ton dan diperkirakan pada tahun 2008 dihasilkan gabah sebanyak

59.88 juta ton (BPS, 2008).

Peningkatan produksi nasional merupakan salah satu hasil optimasi di

sektor budidaya padi, tetapi belum diikuti dengan optimasi dari sektor pasca

panen, yang juga memiliki kontribusi besar dalam mengamankan produksi beras

nasional. Menurut Komuro (1995) kehilangan hasil panen dan pasca panen

akibat dari ketidaksempurnaan penanganan pasca panen mencapai 20%, dan

kehilangan pada proses pengeringan antara 2.3 hingga 2.6%, yang berarti pada

tahun 2008 terdapat 1.47 juta ton gabah hilang karena pengeringan. Apabila

harga per kg adalah Rp 2400, maka kehilangan tersebut setara dengan Rp 3.53

triliun.

Oleh karena itu dalam meningkatkan produksi padi (gabah), perlu juga

diikuti dengan pengembangan teknologi pasca panen, terutama dalam

menghadapi perubahan iklim akibat pemanasan global, dimana mendung

ataupun hujan yang tidak menentu mengakibatkan pengeringan sebagai salah

satu penanganan pasca panen sering tidak dapat dilakukan. Dengan demikian

gabah tidak dapat kering dan akan menimbulkan kerusakan, seperti busuk,

berjamur, tumbuh kecambah, butir kuning. Dalam kondisi demikian usaha

peningkatan produksi padi menjadi kurang berguna.

2

Pengeringan merupakan proses penurunan kadar air bahan sampai

mencapai kadar air tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan

produk akibat aktifitas biologik dan kimia. Sedangkan menurut Bala (1997)

pengeringan pada dasarnya merupakan proses pengurangan kadar air bahan

dengan menggunakan panas untuk menguapkan air yang berada dalam bahan,

sehingga mencapai kadar air tertentu agar kerusakan bahan pangan dapat

diperlambat. Panas yang digunakan umumnya adalah dari udara yang

dipanaskan, karena adanya perbedaan tekanan uap antara udara panas dan bahan

akan menjadikan pergerakan kandungan air dari dalam ke permukaan bahan

kemudian menguap dan udara pengering membawanya keluar.

Metoda pengeringan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengeringan

secara alami dan pengeringan buatan. Pengeringan alami adalah pengeringan

yang menggunakan energi matahari sebagai sumber panasnya, dimana bahan

yang dikeringkan dihamparkan ditempat terbuka sehingga mendapatkan panas

dari matahari. Selama pengeringan bahan harus diaduk dan dibolak balik

menggunakan alat penggaru agar pengeringan merata, cara ini oleh petani

dianggap paling mudah, praktis serta biaya operasional yang murah, tetapi

memiliki kelemahan-kelemahan seperti membutuhkan banyak tenaga,

kebutuhan lahan yang sangat luas, mudah terkontaminasi kotoran, debu selama

pengeringan sehingga dapat menurunkan mutu produk, tergantung pada cuaca,

apabila terjadi perubahan iklim yang tidak menentu seperti dewasa ini, maka

dapat menggagalkan proses pengeringan, seperti bahan busuk atau berjamur.

Masalah pengeringan padi secara alami di Indonesia adalah sukarnya

untuk mendapatkan tingkat kekeringan yang merata, karena suhu dan

kelembaban udara yang dipergunakan tidak terkendali, Menurut Djamila (1983)

kelembaban udara dan suhu berpengaruh sekali terhadap hasil pengeringan.

Sehingga apabila didalam pengeringan melalaikan tahap-tahap yang penting

pada cara ini (misalnya harus membolak-balikan gabah) mengakibatkan banyak

gabah retak (pada bagian endosperm) atau sun cracks , atau terbakar tumpukan

(stock burn) dan jika digiling akan menghasilkan banyak beras patah.

Pengeringan secara alami pada bulan-bulan basah sulit untuk mencapai

kadar air gabah 14%, apabila waktu yang diperlukan gabah untuk mencapai

3

tingkat kekeringan tahan simpan (kadar air 14%) sangat lambat maka akan

memungkinkan gabah berkecambah dan gabah kuning, serta dapat menimbulkan

susut kuantitatif yang cukup besar (1-5%) .

Di daerah Jatiluhur menunjukan, keberhasilan pengeringan pada bulan

Juni-Agustus mencapai 80%, sedangkan pada bulan Desember - April

keberhasilan pengeringan secara alami dapat berkurang hingga mencapai 17%,

dengan demikian pada bulan-bulan tersebut pengeringan secara alami hampir

tidak dapat dilakukan (Afif,1988).

Akibat terjadi pemanasan global, menyebabkan tidak menentunya

kondisi cuaca. Akibatnya semakin sering terjadi bahwa pada musim panen raya

cenderung terjadi hujan, sehingga proses pengeringan terpaksa ditunda ,

sedangkan keterlambatan atau penundaan pada pengeringan alami ini dapat

meningkatkan kehilangan gabah (Djojomartono,1990). Besarnya kehilangan

gabah akibat tertundanya pengeringan alami tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Kehilangan gabah akibat penundaan pengeringan

Penundaan (hari) Besar kehilangan (%) 1 0 2 2 3 5 4 9 5 15

Sumber : Djojomartono, 1990

Pengering buatan atau pengering mekanis memerlukan bahan bakar

minyak sebagai sumber energi panas serta energi listrik untuk berbagai fungsi,

seperti untuk menggerakan konveyor, kipas dan lainnya. Kebutuhan energi

spesifik pada alat pengering semacam ini berkisar antara 8 hingga 10 MJkg air

yang diuapkan. Fungsi pembangkit energi panas sebenarnya dapat

disubstitusikan dengan sumber energi terbarukan, seperti energi surya,

bioenergi, sedangkan fungsi kipas angin dapat diganti umpamanya dengan

menggunakan kincir angin atau menggunakan pembangkit listrik dari sistem

pembangkit CHP. Hal ini diperlukan karena semakin berkurangnya cadangan

4

minyak bumi dan mahal serta langkanya bahan bakar minyak, terutama di desa-

desa penghasil beras di Indonesia.

Berbagai jenis pengering mekanis telah dikembangkan seperti Batch

dryers, Rotary dryers, Continuous-flow dryers, Fluidized - Bed dryers, Re-

circulating dryers dan sebagainya. Kendala proses pengeringan terutama jenis

batch adalah perbedaan kadar air antara tumpukan bagian bawah dan atas yang

cukup besar, bahkan dapat terjadi overdry sehingga penggunaan energi yang

tidak efisien

Beberapa parameter yang berpengaruh dalam pengeringan adalah

temperatur udara pengering dan kelembaban udara lingkungan, laju aliran udara

pengering, besarnya prosentase kadar air akhir bahan yang diinginkan, energi

pengeringan, efisiensi alat pengering, serta kapasitas pengeringan, sedangkan

pengaruh lainnya adalah berhubungan dengan sifat bahan yaitu: bentuk, ukuran,

ketebalan bahan yang dikeringkan, serta tekanan parsialnya.

Temperatur udara pengering maksimum untuk padi, tipe batch menurut

Bala (1997) adalah sebesar 43oC. Hal ini dikarenakan temperatur yang tinggi

akan mengubah sifat fisik maupun kimia bahan, juga akan menaikan kerusakan

serta mengurangi mutu dan hasil saat pengilingan. Untuk mempercepat

pengeringan, diperlukan temperatur udara pengering yang tinggi, karena

semakin tinggi temperatur udara pengering, akan menyerap kandungan air

bahan lebih banyak, hal ini mengakibatkan kebutuhan laju aliran udara tiap

satuan massa bahan lebih sedikit daripada untuk pengering dengan temperatur

udara yang lebih rendah.

Penggunaan temperatur udara yang tinggi akan meningkatkan laju

pengeringan sehingga dapat mempercepat waktu pengeringan, tetapi

pengeringan yang cepat dapat mengakibatkan kerusakan bahan. Oleh karena itu

diperlukan suatu rekayasa, dimana pengeringan dapat dipercepat tanpa harus

mengurangi mutu hasil pengeringan tersebut.

Salah satu tipe alat pengering yang dimaksudkan untuk mempercepat

pengeringan tanpa harus mengurang mutu hasil pengeringan adalah alat

pengering resirkulasi, yang dapat menggunakan udara bertemperatur antara 60o

hingga 80oC dengan laju kecepatan aliran udara 0.9 -1.6 m/detik per ton bahan.

5

Oleh karena dalam pengering tipe resirkulasi ini bahan kontak langsung

dengan udara panas, maka diperlukan cara pencegahan terjadinya laju

pengeringan yang terlalu cepat yang akan menimbulkan terjadinya cracking.

Hal ini dapat dilakukan dengan cara melakukan tempering setelah mengalami

pengeringan, agar kadar air bahan setiap butir sama antara bagian pusat dan

permukaannya. Tempering juga merupakan proses relaksasi bahan yang

dikeringkan.

Tempering dilakukan diantara dua tahap pengeringan. Tempering

dimaksudkan untuk menurunkan gradien kadar air antara permukaan dan pusat

bahan serta meningkatkan laju pengeringan (Nishiyama, 2005). Hal ini

dikarenakan pada proses pengeringan akan terjadi gradient kadar air didalam

bahan, yang menyebabkan tegangan tarik pada permukaan serta tegangan

kompresif pada pusat bahan. Apabila tegangan itu melewati batas akan berakibat

bahan retak saat digiling dan menurunkan kadar beras kepala.

Berbagai penelitian dalam upaya menghasilkan pengering resirkulasi

telah dilakukan dalam rangka mengatasi kelemahan pengeringan langsung serta

upaya untuk menekan biaya investasi, serta operasionalnya. Kachru et al (1986)

telah mengembangkan pengering resirkulasi di India, dengan kapasitas 1.25

ton/batch, dan menggunakan bahan bakar sekam padi sebanyak 20 kg/jam serta

membutuhkan daya listrik untuk bucket elevator 2 HP, alat tersebut seharga $

4000, serta biaya pengeringan $ 4.5/ton.

Thahir.R. et al, (2001) telah merancang mesin pengering resirkulasi

untuk biji kedelai, dengan menggunakan minyak tanah sebagai sumber energi

untuk udara pengering. Performansi alat tersebut menunjukan efisiensi

pengeringan 28.43% dengan konsumsi bahan bakar minyak tanah 5.12 l/jam,

dengan laju penurunan kadar air 0.96%/jam. Alat tersebut menggunakan bucket

conveyor dilengkapi dengan screw conveyor sebagai pengumpan dengan

demikian kebutuhan daya untuk sistem konveyor menjadi besar untuk kapasitas

2 ton total energy listrik yang digunakan 2010 Watt, dan harga alat pada tahun

2001 sebesar Rp 20000000, jasa pengeringan Rp 375000/ton dan umur ekonomi

alat direncanakan 5 tahun.

6

Kamaruddin et al (2007) telah menghasilkan pengering biji-bijian tipe

resirkulasi dengan menggunakan energi surya, dengan tambahan bahan bakar

arang kayu, energi listrik yang digunakan untuk motor getar 0.18 kW serta

untuk blower 0.25 kW. Alat tersebut digunakan untuk mengeringkan gabah

seberat 24 kg dengan kadar air awal 23% bb hingga menjadi 15.8%,

membutuhkan arang kayu 12 kg dan lama pengeringan 7 jam, efisiensi

pengeringan 1.93%.

Alat pengering mekanis menggunakan energi baik untuk memanaskan

udara maupun untuk kebutuhan peralatan lainnya, apabila menggunakan

sumber energi berbasis fosil, maka akan tidak ekonomis karena keterbatasannya

sumber energi fosil dan harga minyak yang cenderung naik, dengan demikian

perlu dikembangkan dan dikaji sumber energi alternatif yang handal dan

ekonomis yang dapat digunakan sebagai bahan bakar.

Berdasarkan Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 tentang Kebijakan

Energi Nasional serta Instruksi Presiden nomor 1 tahun 2006 tentang

Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (bioenergi) sebagai bahan

bakar alternatif, maka perlu pula dikaji dan dikembangkan penggunaan sumber

energi terbarukan, khususnya bioenergi sebagai bahan bakar pemanas dalam

pengeringan.

1.2 Perumusan Masalah

Kehilangan hasil panen dan pasca panen gabah akibat ketidak

sempurnaan penanganan pasca panen mencapai 20% termasuk didalamnya

adalah proses pengeringan yang mencapai 2.3%. Selama ini sebagian besar

petani menggunakan lamporan untuk proses pengeringan, walaupun murah

tetapi mempunyai masalah yaitu tergantung dengan cuaca, kemungkinan

terkontaminasi dengan benda asing, susut karena tercecer sehingga dapat

menurunkan mutu gabah.

Penggunaan pengering mekanis juga menghadapi masalah apabila

menggunakan bahan bakar minyak (BBM) berbasis fosil sebagai sumber

pembangkit udara panas, yaitu terbatasnya persediaan BBM, harga semakin

mahal dan masalah lingkungan, seperti pencemaran udara dan pemanasan

7

global. Permasalahan lainnya adalah penggunaan energi listrik yang masih

besar, sehingga pemakaian energi spesifiknya meningkat.

Untuk mengatasi hal tersebut didalam penelitian ini dirancang suatu alat

pengering mekanis tipe resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik yang

menggunakan daya listrik lebih kecil untuk mengangkut jumlah bahan yang

sama, serta lebih sederhana baik dalam konstruksi maupun operasinya, serta

menggunakan bahan bakar campuran minyak jarak dengan minyak tanah.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini secara umum adalah untuk mendapatkan rancang

bangun suatu alat pengering gabah dalam rangka mengatasi masalah

pengeringan yang mengunakaan udara bertemperatur tinggi untuk mempercepat

proses pengeringan, serta pemanfaatan sumber energi alterrnatif, dalam hal ini

minyak jarak, sebagai bahan bakar pemanas udara pengering, untuk

menghasilkan hasil pengeringan yang baik yaitu mempunyai kadar air seragam,

dan rendemen beras kepala tinggi.

Untuk mencapai tujuan tersebut, penelitian ini dibagi dalam beberapa

tujuan khusus yaitu :

1. Mendapatkan kinerja kompor tekan menggunakan bahan bakar

campuran minyak jarak dengan minyak tanah.

2. Mendapatkan data sistem pengeringan bertahap sebagai dasar

pengeringan resirkulasi.

3. Medapatkan proses pengeringan yang tepat dengan menggunakan

teknik simulasi.

4. Mendapatkan nilai kelayakan usaha jasa pengeringan menggunakan

pengering resirkulasi.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil dari penelitian ini adalah alat pengering tipe resirkulasi yang dapat

dimanfaatkan secara langsung oleh kelompok petani atau industri serta,

pemanfaatan energi terbarukan khususnya minyak jarak sebagai sumber panas

8

dalam pengeringan, sehingga diharapkan dapat sebagai pemacu diversifikasi

energi.

1.5 Ruang Lingkup dan Outline disertasi

Penelitian ini mengkaji pengering resirkulasi untuk gabah yang

menggunakan konveyor pneumatik, dengan minyak jarak sebagai sumber energi

termal. Untuk melakukan kajian tersebut didisain pengering resirkulasi.

Terdapat empat tahapan didalam penelitian ini yaitu yang pertama,

kajian terhadap kemungkinan penggunaan bahan bakar minyak jarak sebagai

pengganti minyak tanah yang akan digunakan sebagai pemanas udara

pengering. Didalam kajian tersebut dilakukan analisis yang meliputi

karakteristik minyak jarak, analisis kemungkinan pencampuran minyak jarak

dengan minyak tanah dan pembuatan kompor minyak jarak, pengujian

kinerjanya untuk mengetahui keragaan kompor (lama nyala, warna api

kontinuitas nyala). Pembahasan mengenai pemanfaatan minyak jarak tersebut

dilakukan pada Bab 2, dan hasilnya akan digunakan pada Bab 4.

Bab 3 yang berisikan pembahasan mengenai kajian tahap berikutnya,

yaitu melakukan kajian tentang pengaruh, temperatur,waktu, pengeringan dan

waktu tempering terhadap tingkat rendemen beras kepala setelah gabah hasil

pengeringan digiling. Kajian ini dilakukan untuk mendapatkan data pengaruh

temperatur dan waktu pengeringan serta waktu tempering terhadap rendemen

beras kepala dengan menggunakan alat pengering statis, dan mengasumsikan

pengeringan lapisan tipis, yang digunakan sebagai dasar dalam pengeringan

resirkulasi. Analisis menggunakan prosedur ANOVA dan pengujian dengan

metoda Duncan 5%, menggunakan program SAS versi 8.0. Pola perbandingan

waktu pengeringan dan waktu tempering, digunakan sebagai dasar perencanaan

alat yang dibahas pada Bab 4.

Selanjutnya dalam Bab 4 dibahas tahapan ketiga dari penelitian ini yaitu

melakukan rancangan bangun dan simulasi pengeringan resirkulasi

menggunakan konveyor pneumatik dengan bantuan software Visual Basic,

untuk memberikan gambaran karakteristik pengeringan yang terjadi dalam

pengering resirkulasi. Hasil simulasi kemudian dibandingkan dengan percobaan

9

langsung pada alat pengering yang telah dibuat berdasarkan rancangan dan

perhitungan , untuk menguji kehandalan model simulasi.

Analisis ekonomi menjadi faktor penting untuk mengembangkan usaha

pengeringan. Bab 5 membahas tentang kajian tahap keempat yaitu melakukan

analisis ekonomi protipe yang telah didisain dalam Bab 4, untuk mengetahui

kelayakan usaha pengeringan gabah menggunakan pengering resirkulasi. Data-

data masukan untuk analisis ekonomi ini merupakan data sekunder yang didapat

dari harga-harga bahan yang digunakan dalam penelitian ini, diperhitungkan

pada harga bulan September 2006 hingga Mei 2008. Perhitungan analisis

ekonomi ini dapat digunakan untuk perubahan harga-harga, dengan merubah

data masukan sesuai dengan nilai yang terjadi pada saat adanya perubahan.

Bab 6 membahas secara umum keuntungan dan keterbatasan system

pengering serta prospek pengembangan kedepan.

Kesimpulan dan saran dari hasil penelitian ini sajikan pada Bab 7. Secara

skematis, bagan alir atau tahapan penelitian secara keseluruhan disajikan pada

Gambar 1.

Gambar 1 Diagram alir penelitian

Analisis penggunaan minyak jarak

Analisis pengaruh, temperatur,waktu pengeringan dan waktu tempering

terhadap mutu gabah

Simulasi pengering Gabah tipe resirkulasi

Analisis Biaya pengering gabah tipe resirkulasi

PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEMATIK

DAN BAHAN BAKAR CAMPURAN MINYAK

Campuran minyak jarak

dengan minyak tanah

Viskositas Campuran

Perhitungan : RH udara pengering ; Me ; konstanta pengeringan k; waktu

pengeringan dan tempering dalam satu siklus;

Perhitungan Kadar air

tidak

Print : Frequensi sirkulasi; kadar air akhir; lama pengeringanan tempering; total waktu pengeringan; kadar air akhir

ya

Perhitungan NPV, IRR, B/C ratio, BEP,

PBP, Sensitivitas

Analisis menggunakan Anova

Kadar air sudah

14%±0.5?

BAB II

ANALISIS PEMANFAATAN MINYAK JARAK SEBAGAI BAHAN BAKAR UNTUK PROSES TERMAL

2.1 PENDAHULUAN

2.1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan bahan bakar minyak bumi semakin meningkat seiring

dengan pertumbuhan penduduk dan pertumbuhan ekonomi, dilain pihak hal ini

tidak disertai dengan pembangunan kilang dan eksplorasi sumber minyak yang

baru, sehingga untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) dalam

negeri dilakukan dengan mengimpor BBM.

Pemerintah telah menyiapkan berbagai peraturan untuk mengurangi

ketergantungan terhadap penggunaan bahan bakar minyak bumi yaitu dengan

adanya Kebijakan Energi Nasional (KEN), dimana kebijakan utamanya adalah

intensifikasi, diversifikasi dan konservasi energi serta salah satu kebijakan

pendukung dalam KEN adalah optimalisasi energi mix, dan secara eksplisit juga

ditentukan tentang target pengembangan energi terbarukan dimana ditargetkan

sebesar 5% penggunaan energi terbarukan diluar energi tenaga air skala besar

yang sudah ada. Bahkan telah dibuat payung hukum yaitu diterbitkannya

Peraturan Presiden Nomor 5 tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional

serta Instruksi Presiden nomor 1 tahun 2006 tentang penyediaan dan

pemanfaatan bahan bakar nabati (bioenergi) sebagai bahan bakar alternatif.

Pemerintah Indonesia bersemangat untuk melakukan program efisiensi

dan hemat energi, selain mensosialisasikan pemanfaatan energi terbarukan,

utamanya bioenergi, baik untuk sektor transportasi, industri maupan sektor

rumah tangga.

Penggunaan minyak tanah sebagai sumber energi di Indonesia, pada

tahun 2006 mencapai lebih dari 10 juta kilo liter, dan hanya 5% yang

dikonsumsi oleh industri, sedangkan sisanya untuk kebutuhan memasak bagi

rumah tangga.

12

Sehingga pemerintah akan menerapkan kebijakan tentang pengurangan

penggunaan minyak tanah, dengan target tahun 2010 tidak ada lagi masyarakat

yang mengkonsumsi minyak tanah untuk memasak.

Oleh karena itu sangat penting diperlukan metode alternatif, ataupun

diversifikasi energi terutama untuk menggantikan fungsi minyak tanah, baik

untuk kebutuhan rumah tangga ataupun industri, sebagai solusi masalah tersebut.

Sebagai negara tropis Indonesia memiliki berbagai jenis tanaman yang

dapat digunakan sebagai sebagai bahan bakar minyak, seperti: Bidaro, Bintaro,

Jagung, Jarak, Karet, Padi (dedak) dan sebagainya. Apabila telah menjadi

minyak nabati, sangat mudah penanganannya serta sangat aman penggunaannya.

Sebagian besar minyak nabati dapat digunakan untuk bahan bakar

kompor baik yang menggunakan sumbu maupun kompor tekan, dan lampu

minyak, dengan memodifikasi peralatan-peralatan tersebut. Terdapat dua

kemungkinan penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif terutama

untuk kompor, yaitu yang pertama menggunakan langsung minyak nabati yang

memiliki karakteristik yang hampir sama dengan minyak tanah atau

memodifikasi minyak nabati sehingga karakteristiknya berbeda dan disesuaikan

dengan kebutuhan kompor, walaupun harganya akan menjadi kurang lebih sama

dengan minyak tanah.

Adapun kemungkinan kedua, ialah dengan memodifikasi kompor untuk

disesuaikan dengan karakteristik minyak nabati tersebut. Oleh karena itu tujuan

penelitian ini adalah berdasarkan metode yang ke dua, memodifikasi kompor

tanpa harus merubah karakteristik minyak nabati, dalam hal ini minyak jarak

pagar, serta untuk mengkaji kinerja kompor tersebut.

2.1 Tujuan Penelitian

1. Mendapatkan disain kompor yang dapat digunakan untuk proses

pemanasan dengan menggunakan bahan bakar utama minyak jarak.

2. Mendapatkan data performansi kompor, dengan penggunaan berbagai

tingkat perbandingan minyak jarak dan minyak tanah.

13

2.2 TINJAUAN PUSTAKA

2.2.1 Minyak Jarak

Tanaman jarak menghasilkan biji yang terdiri dari 60 persen berat kernel

(daging biji) dan 40 persen berat kulit. Inti biji (kernel) tanaman jarak

mengandung 33 - 50 persen minyak sehingga dapat diekstrak menjadi minyak

jarak dengan cara mekanis ataupun ekstrakasi dengan pelarut seperti heksana.

Minyak jarak pagar merupakan jenis minyak yang memiliki struktur molekul

trigliserida yang mirip dengan minyak sawit, kandungan asam lemak esensial

dalam minyak jarak cukup tinggi.

Produktivitas pohon jarak mencapai 2-2.5 kg biji kering perpohon, dalam

1 hektar lahan pohon dapat menghasilkan 4.4 - 4.9 ton biji kering dalam setahun

dengan pengelolaan yang intensif (Agus. 2008). Bahkan dengan diluncurkannya

varietas baru jarak pagar IP3 dari Puslitbang Perkebunan Badan Litbang

Pertanian, tingkat produksi diharapkan dapat mencapai 8 ton/ha, sementara

setiap ton biji kering akan menghasilkan 200 hingga 300 liter minyak jarak.

Adapun proses pembuatan minyak jarak, hampir sama dengan pembuatan

minyak nabati lainnya.

Dibandingkan dengan minyak nabati lain, minyak jarak tidak lebih

kental. Komponen terbesar minyak jarak adalah tri-gliserida yang mengandung

asam lemak oleat dan linoleat.

Tabel 2 Kandungan asam lemak minyak jarak

Asam lemak Komposisi % berat

Asam oleat 43.2 Asam linoleat 34.3 Asam palmitat 14.2 Asam stearat 6.9

Sumber : Knoe Thig Vegetable Oil Sdn Bdh.2008

Minyak jarak, merupakan minyak tumbuhan (vegetable oil, plant oil)

yang mempunyai karakteristik yang unik karena kandungan asetil atau

hidroksilnya. Minyak jarak diperoleh melalui proses pressing dari biji jarak,

proses untuk mendapatkan minyak jarak secara sekematik ditunjukkan pada

Gambar 2.

14

Gambar 2 Bagan proses pembuatan minyak jarak

Minyak jarak mempunyai nilai kalor pembakaran sebesar 31.15 MJ/L

dan mempunyai sifat fisik yang khas. Minyak jarak bersifat tidak larut dalam air,

mempunyai kekentalan, indeks bias dan spesifik grafiti yang cukup tinggi, serta

larut dalam pelarut hidrokarbon.

Pemanenan tandan buah jarak.

Biji yang telah kering ataupun dikeringkan

Pemasakan atau pemanasan biji. Dapat dilakukan dengan uap air 100˚C.

Daging biji dihancurkan dengan alat ekstruder hingga lumat. Daging biji yang telah hancur siap dikempa (diperas)

Kulit biji

Daging biji dikempa dengan alat kempa hibrolik

Bungkil (ampas).  Minyak jarak (Jatropa oil) yang

didapat dari alat kempa bersih dan berwarna kuning emas

15

Tabel 3 Sifat fisik minyak jarak

Sifat fisik Satuan Nilai

Titik Nyala ˚C 236

Densitas pada 15˚C g/cm3 0.9177

Kekentalan pada 30˚C mm2/s 49.15

Residu karbon %(m/m) 0.34

Kandungan abu sufat %(m/m) 0.007

Titik tuang ˚C -2.5

Kadar air ppm 935

Kandungan sulfur ppm < 1

Nilai Acid mg KOH/g 4.75

Nilai Iodine - 96.5

Sumber :Biodiesel Technocrats 2006

2.2.2 Teori Pembakaran

Berdasarkan teori pembakaran kekentalan bahan bakar minyak akan

mempengaruhi nyala api yang terdiri dari: panjang lidah api (flame length Lf) ,

sudut api (angel of flame ) dan panas yang dilepaskan (heat release), serta

kecepatan api (flame speed) (Turn.R.S 1996).

Nyala api hasil pembakaran bahan bakar pada berbagai aplikasi, seperti

kebutuhan rumah tangga atau industri dikenal dengan nyala api laminar, struktur

nyala api laminar ditunjukkan pada Gambar 3.

Bahan bakar yang mengalir sepanjang sumbu menyebar secara radial ke

luar, sementara itu udara sebagai oksidator menyebar secara radial ke arah

dalam. Ketika bahan bakar dan oksidator bertemu dalam keseimbangan

stoichiometric akan membentuk permukaan api (flame surface), permukaan api

ditetapkan sebagai tempat dimana equivalence ratio (Ф ) sama dengan satu.

o

t

l

d

p

 

 

b

b

G

Nyal

oksidator, se

tekan, maka

lakosi aksial

Ф (r=

Panja

diameter, tet

panjang lida

             FQ =

              fL ≈

Untu

bilangan Re

bakar yang n

F 0,375RY =

μRνρRej ee=

Gambar 3 Str

la api pem

eperti pemba

a panjang lid

l dimana:

=0, x=Lf) =

ang api yang

tapi dapat d

ah api Lf terg2

eπRV  

stoicF

F

DYQ

,83π

≈

uk bilangan

eynold menj

nilainya adal

1ej [1)

Rx(R − +

R     

ruktur penye

mbakaran y

akaran yang

dah api (Lf)

1

g keluar dar

diasumsikan

gantung pada

c 

Schmidt,

adi paramet

lah :

22

]4ς −

 

ebaran api lam

yang kelebi

terjadi di da

) dapat seca

ri nosel terg

dengan beb

a laju aliran

 

mamome Sc =

ter pengontr

 

 

minar (Turn

ihan udara,

alam kompor

ara sederhan

antung pada

berapa penye

volume QF,

ydiffusivit assdiffusi entum

ol, YF adala

n.R.S 1996)

, berarti b

r gas ataupun

na ditentuka

a kecepatan

ederhanaan,

dimana

           

Dν

yyvit

==

ah fraksi ma

   

   

16

berlebihan

n kompor

n dengan

2.1

awal dan

sehingga

2.2

    2.3 

1    maka

asa bahan

2.4

2.5

17

ρμν =                     2.6

Parameter nyala api yang lain adalah sudut api (α) yang menunjukkan

penyebaran api

tan2,97

2.7

Berdasarkan persamaan-persamaan tersebut di atas dapat diketahui

bahwa, jika kekentalan minyak kinematis persamaan 2.6 semakin

tinggi, maka Rej semakin rendah (persamaan 2.5), berakibat panjang lidah api

semakin panjang, sudut api semakin kecil, kecepatan api rendah dan pelepasan

panasnya kecil. Sebaliknya, apabila kekentalan kinematis rendah, maka panjang

lidah api semakin pendek, sudut api semakin lebar, kecepatan api menjadi tinggi

dan pelepasan panasnya besar.

Dengan demikian penurunan kekentalan minyak jarak diperlukan tidak

hanya karena masalah aliran fluida kental, akan membutuhkan tekanan yang

lebih besar dibandingkan dengan fluida berkekentalan rendah, tetapi juga karena

masalah dalam pembakaran.

2.2.3 Ikatan polar dan non-polar

Ikatan polar merupakan ikatan kovalen yang terdapat pemisahan muatan

antara ujung yang satu dengan ujung yang lain, dengan kata lain salah satu ujung

sedikit positif dan ujung yang lainnya sedikit negatif. Dalam kasus tersebut,

maka molekul dikatakan molekul polar yang berarti mempunyai pole elektrik.

Air (H2O) adalah molekul polar, hal ini dikarenakan pada sisi yang satu positif

dan sisi lainya negatif seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

18

Gambar 4 Ikatan kimia air (sumber Kurtus.R. 2005)

Didalam molekul non-polar, elektro-elektron terdistribusi lebih simetris

dan karena itu tidak ada perbedaan antara sisi yang berlawanan, seperti halnya

karbon dioksida (CO2) ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5 Ikatan kimia karbon dioksida (sumber Kurtus.R. 2005)

Selain bentuk molekul seperti tersebut di atas, untuk membedakan

kepolaran suatu senyawa adalah dengan menghitung perbedaan

elektronegatifitas atom pembentuk molekul (Electronegativity difference, ED).

Elektronegatifitas merupakan ukuran kecenderungan atom menarik pasangan

elektro ikatan, besarnya kelektronegatifitas ditentukan berdasarkan skala Pauling

(Gambar 6). Perbedaan kelektronegatifitas antara dua atom yang berikatan dapat

19

menyebabkan kepolaran suatu senyawa, pada umumnya semakin besar

perbedaan keelektronegatifitasnya, maka semakin polar senyawa tersebut.

Gambar 6 Skala Pauling (sumber Maelani.J, 2005)

Apabila suatu senyawa dicampurkan dengan senyawa lainnya, maka

senyawa polar akan dapat larut dengan senyawa polar, dan senyawa non-polar

larut terhadap senyawa non-polar. Minyak tanah adalah senyawa hidrokarbon

dengan rumus empiris CnH2n+2 yang mempunyai panjang rantai karbon antara 11

hingga 14 termasuk dalam kelompok alkana, dan kebanyakan senyawa

hidrokarbon adalah senyawa non-polar.

Adapun struktur minyak jarak yang mirip dengan minyak sawit, yakni

struktur molekul tri-gliserida. Kepolarannya terletak pada gugus esternya yang

tersusun atas gugus karbonil atau karboksilnya. Tetapi secara umum molekul

minyak jarak adalah non-polar, karena sifat kepolaran gugus esternya tertutupi

oleh panjangnya rantai karbon asam lemak (panjang rantai 4 hingga 24 atom

karbon), yang membentuk molekul tri-gliserida yang bersifat non-polar. Jadi

secara umum sifatnya sangat didominasi oleh panjang rantai karbon senyawa

total. Dengan demikian minyak jarak dengan minyak tanah keduanya merupakan

senyawa non-polar, sehingga saling larut satu dengan lainnya. Selain itu juga

karena minyak bumi merupakan pelarut yang kuat.

2.2.4 Perkembangan kompor minyak jarak

Pengembangan kompor minyak nabati telah dilakukan oleh

Reksowardojo.I.K. et al.(2008), yang telah mencapai generasi ke lima

20

menunjukkan hasil, untuk mendidihkan air sebanyak 0.6 liter, menggunakan

minyak jarak dibutuhkan waktu 7 menit dengan laju aliran bahan bakar 0.336

liter/jam dibandingkan menggunakan minyak tanah yang membutuhkan waktu 6

menit dengan laju bahan bakar 0.408 liter/jam. Selain itu percobaan dilakukan

dengan menggunakan minyak kelapa sawit, untuk mendidihkan air dalam

jumlah yang sama memerlukan waktu 9 menit dengan laju aliran bahan bakar

0.414 liter/ jam.

Peneliti Deptan, melakukan pengujian minyak jarak digunakan sebagai

bahan bakar kompor sumbu, menunjukkan hasil perambatan dalam sumbu,

minyak jarak hanya 5.6 cm dalam waktu 60 menit, sedangkan menggunakan

minyak tanah dalam waktu 10 menit, perambatan telah mencapai ketinggian 13

cm, sedangkan apabila digunakan untuk lampu sumbu, minyak jarak hanya

mampu menyala selama 3 menit, sedangkan menggunakan minyak tanah

mencapai 263 menit. Pencampuran minyak jarak dengan minyak tanah hingga

1:1 dianjurkan, karena dapat meningkatkan karakteristik pembakaran yang

dicirikan dengan lama api menyala dan warna api.

Penelitian yang dilakukan REDI (Renewable Energies Development

Institute) telah membuat kompor dengan bahan bakar minyak nabati, tetapi

hasilnya belum dapat diketahui (jatropha stove.html). Peneliti dari Universitas

Hohenheim Jerman (Stumpf, 2002), telah menghasilkan disain kompor tekan

dengan bahan bakar minyak nabati hingga generasi ke dua, yang dapat menyala

selama 30 jam tanpa pembersihan.

Penggunaan jarak sebagai bahan bakar juga dapat dilakukan langsung

dari biji tanpa diolah menjadi minyak, ataupun dapat dibuat pasta, seperti yang

telah dilakukan Alfy di Mataram (LombokNews, 2007) .

Gambar 7 Bagian buah jarak pagar

Biji jarak kering

21

2.2.5 Pendekatan disain kompor minyak jarak

Desain kompor minyak jarak ini dengan memodifikasi kompor minyak

tekan yang beredar di pasar lokal, dengan memodifikasi pipa aliran bahan bakar

dari tangki menjadi melingkar yang digunakan sebagai pemanas awal. Pipa ini

menggunakan bahan tembaga dengan diameter 3 mm dan ketebalan 1.5 mm.

Bahan tembaga dipilih, karena mempunyai nilai konduktivitas yang

tinggi sehingga baik untuk menghantarkan panas dan juga sifat tembaga yang

lunak sehingga dapat lebih mudah dibentuk.

Terdapat dua bentuk pipa spiral yang pertama berada pada bagian

keluaran dari tangki dengan panjang pipa 157 cm dibuat melingkar dengan

diameter dalam lingkaran 2.6 cm, dan yang kedua melingkar pada mangkok

burner dengan panjang pipa 80 cm dan diameter rata-rata 6 cm, panjang total

pipa tembaga 300 cm, seperti ditunjukkan pada gambar 8 berikut.

Penurunan kekentalan minyak tersebut dapat dilakukan dengan

menggunakan pemanas awal, dimana pipa saluran bahan bakar dipanaskan pada

suhu tertentu sehingga temperatur minyak meningkat, hal ini ditunjukkan

berdasarkan persamaan pindah panas (Holman.J.P. 1986) sebagai berikut :

πdL TT T

2 mc T T 2.8

2.3 BAHAN DAN METODE

2.3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian untuk analisis viskositas minyak jarak dan campuran minyak

jarak dengan minyak tanah dilakukan di laboratorium pengujian Departemen

Teknologi Industri Pertanian IPB, pembuatan dan pengujian kompor dilakukan

di laboratorium Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Semarang, waktu

penelitian Mei 2007 dan 7 November 2008 untuk pengujian viskositas.

22

2.3.2 Bahan

Percobaan dilakukan dengan menggunakan bahan bakar minyak tanah,

dan berbagai variasi campuran minyak jarak dengan minyak tanah, penggunaan

minyak tanah sebagai bahan bakar acuan, dan campuran minyak jarak dengan

minyak tanah sebagai bahan bakar yang dilakukan pengujian.

2.3.3 Alat

Alat yang digunakan adalah kompor tekan yang ada dipasaran dan

dimodifikasi, dengan menambahkan pemanas awal yang terdiri dari, pipa spiral

dan mangkok pemanas awal yang terbuat dari stainless steel yang digunakan

untuk memanaskan pipa bahan bakar, sebelum penyalaan dimulai, sehingga

minyak yang melalui pipa bahan bakar temperaturnya naik, dan kekentalan dapat

diturunkan

Burner digunakan untuk pembakaran bahan bakar sehingga nyala api

akan lebih terarah. Burner tersebut mempunyai nosel sebagai alat pengabut

minyak.

pipa spiral melingkar burner panjang 80 cm

pipa spiral diameter lingkaran 2.6 cm, panjang 157 cm

Gambar 8 Modifikasi pipa saluran minyak

Burner yang digunakan tipe 212 Zeppellin dengan ukuran nosel

berdiameter 0.042 cm, burner ini terbuat dari bahan campuran kuningan dan

perak sehingga dapat memiliki titik lebur yang tinggi sehingga tidak mudah

leleh.

23

Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan beberapa alat ukur, seperti

stopwatch, termometer digital, pressure gauge, flow meter dan timbangan digital

kapasitas 2 kg.

Burner

Pressure gauge Pipa Bahan Bakar Pengukuran temperatur pipa

Pemanas awal

Tangki Bahan Bakar Pengukuran laju aliran massa bahan bakar dengan timbangan digital

Gambar 9 Kompor tekan yang dimodifikasi

2.3.4 Prosedur Percobaan

Percobaan diawali dengan pengujian kekentalan minyak jarak terhadap

temperatur, dengan mengunakan metode Ostwold, untuk mengetahui penurunan

nilai kekentalan minyak jarak ketika dipanaskan, hal ini diperlukan agar dalam

percobaan pemanasan awal minyak jarak dapat mencapai kekentalan yang

diharapkan, sehingga aliran bahan bakar menjadi lancar.

Selain itu dilakukan pencampuran antara minyak jarak dengan minyak

tanah kemudian juga dilakukan pengujian kekentalannya, serta mengetahui

keadaan homoginitas campuran. Perbandingan campuran minyak jarak dengan

minyak tanah dalam pengujian ini ditentukan antara 3:1 ; 1:1 dan 1:3.

Terdapat empat parameter yang diukur dalam percobaan ini yaitu : waktu

yang diperlukan sebagai pemanasan awal (yang diperlukan untuk menguapkan

bahan bakar), waktu yang diperlukan untuk mencapai api biru, waktu yang

diperlukan untuk mendidihkan air dan konsumsi bahan bakar, sebagai dasar

jumlah air yang dididihkan adalah 1 liter. Dengan menggunakan empat macam

24

bahan bakar, yaitu minyak tanah sebagai bahan bakar acuan, campuran minyak

jarak dengan minyak tanah dengan perbandingan 3:1 ; 1:1 dan 1: 3.

Pemanasan awal dilakukan dengan membakar alkohol yang didenaturasi

dengan terusi CuSO4 sebanyak 10 ml pada mangkok pemanas, hingga

temperatur pipa mencapai ± 280 oC, pengambilan data dimulai dengan mencatat

waktu yang dibutuhkan, kemudian, membuka katup saluran bahan bakar dan

dilanjutkan penyalaan kompor sehingga terbentuk nyala api merah.

Bukaan katup saluran bahan bakar diperbesar akan terjadi perubahan

warna nyala api dari merah menjadi biru (stabil), data waktu yang dibutuhkan

untuk mencapai warna biru diperlukan untuk mengetahui keragaan minyak.

Untuk membandingkan dengan menggunakan minyak tanah digunakan metode

Water Boiling Test (WBT) yaitu dengan mendidihkan air dalam bejana dengan

menggunakan air sejumlah 1 liter, dan mencatat perubahan temperatur air

terhadap waktunya. Data yang diperlukan adalah temperatur awal air, perubahan

temperatur air, laju aliran bahan bakar, dan waktu yang diperlukan dalam

perubahan temperatur tersebut, hingga air mendidih. Setiap percobaan dilakukan

empat kali ulangan.

2.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

2.4.1 Pengujian Kekentalan terhadap Temperatur

Berdasarkan pengujian dengan menggunakan metode Ostwold (AOAO,

974.07 ed 16 tahun 1999) yang dilakukan di Laboratorium Pengujian

Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB, didapat hasil yang ditunjukkan

pada Tabel 4. Dengan kondisi sampel hasil campuran homogen, hal ini juga

ditunjukkan dengan gambar campuran yang setelah didiamkan selama satu

minggu, kondisi sampel tetap tercampur baik.

25

Tabel 4 Kekentalan campuran terhadap suhu

No

Suhu (oC)

Kekentalan Minyak Tanah (Centipoice)

Kekentalan Minyak Jarak (Centipoice)

Kekentalan Campuran Minyak Jarak : Minyak Tanah

(Centipoice) 1:1 3:1 1:3

1 30 2.2 45 10.06 17 3.46 2 35 39 9.18 15.9 3.38 3 40 30.5 9.15 12.9 3.37 4 45 25 8.91 12 3.32 5 50 22 7.66 10.5 3.32 6 55 19 7.49 9 3.29 7 60 15 7.45 7.5 3.21

Hasil tersebut di atas dapat digambarkan dengan grafik seperti

ditunjukkan pada Gambar 10 berikut. Nampak bahwa grafik untuk kekentalan

minyak jarak terhadap temperatur menurun membentuk garis dengan persamaan

= 9967T-1.56 2.11

dengan koefisien diterminan (R2) = 0.99

Sedangkan kekentalan campuran minyak jarak dengan minyak tanah 1:1

menurun secara linier berdasarkan persamaan

= -0.088T+12,59 2.12

R2= 0.937

Untuk kekentalan campuran antara minyak jarak dengan minyak tanah

menjadi 1:3 berdasarkan persamaan

=-0.006T+3.639 2.13

dengan R2= 0.93, untuk kekentalan campuran minyak jarak : minyak

tanah 3:1 maka persamaan kekentalannya menjadi

= 958.4T-1.16 2.14

dengan R2=0.965

26

Gambar 10 Hubungan kekentalan & temperatur

Gambar 11 dan 12 menunjukkan kesetabilan campuran yang diamati

secara visual, dengan membiarkan campuran berada dalam keadaan diam selama

6 hari, dan tidak terjadi pemisahan campuran.

Gambar 11 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran, diambil pada tanggal 25 Oktober 2008

Minyak tanah Minyak jarak

Campuran Minyak jarak : minyak tanah  Minyak jarak

Campuran Minyak jarak : minyak tanah 

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

25 35 45 55 65 75

keke

ntal

an (μ

) c

p

temperatur (T) C

minyak jarak

campuran mj:mt 3:1

campuran mj:mt 1:1

campuran mj:mt 1:3

minyak tanah

27

Gambar 12 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran,diambil pada tanggal 30 Oktober 2008

2.4.2 Waktu Pemanasan Awal

Pemanasan awal dimaksudkan untuk menaikan temperatur bahan bakar

yang digunakan agar kekentalannya dapat turun, setelah dinyalakan yang keluar

dari nosel menjadi uap bahan bakar. Berdasarkan persamaan 2.5, apabila

kekentalan turun, maka bilangan Reynold (Rej) naik, kenaikan bilangan Reynold

mengakibatkan fraksi massa bahan bakar (YF) naik (persamaan 2.4), sehingga

panjang lidah api turun (persamaan 2.3), kecepatan api menjadi tinggi.

Berdasarkan persamaan 2.8, dengan diameter (d) pipa 0.4 cm, panjang

157 cm, ketika temperatur pipa dipanaskan hingga mencapai (Tw) 280 oC,

dengan temperatur minyak masuk pipa diasumsikan konstan Tb1 = 30 oC, laju

aliran minyak = 0.06 x10-3 kg/detik, dan koefisien konveksi (h) didapat dari

persamaan

2.13

1,86 , 2.14

Didapat hasil temperatur minyak keluar pipa Tb2 menjadi 90 oC, Peningkatan

temperatur minyak akan menurunkan angka kekentalan minyak tersebut.

Gambar 13 menunjukkan saat pembakaran menggunakan alkohol sebagai

pemanasan awal.Waktu pemanasan awal campuran minyak jarak dengan minyak

tanah 3:1 adalah 190 detik, lebih lama dibandingkan waktu pemanasan

campuran yang lainnya, semakin banyak kandungan minyak jarak dalam

Minyak tanah Minyak jarakCampuran Minyak jarak : minyak tanah 

28

campuran semakin lama waktu pemanasan awalnya, hal ini dikarenakan untuk

mencapai kekentalan yang mendekati kekentalan minyak tanah, campuran yang

mengandung minyak jarak lebih banyak, membutuhkan temperatur lebih tinggi.

Waktu pemanasan yang dibutuhkan untuk campuran 1:1 adalah 85 detik, lama

waktu pemanasan untuk berbagai variasi campuran ditunjukkan oleh Gambar

14.

Gambar 13 Pemanasan awal

Gambar 14 Waktu pemanasan awal

020406080

100120140160180200

Campuran 1:1 Campuran 3:2 Campuran 3:1

waktu (d

etik)

Variasi Campuran minyak jarak : minyak tanah

29

2.4.3 Waktu Untuk Mencapai Api Biru

Apabila bahan bakar telah mencapai temperatur uapnya, warna nyala api

akan berubah dari merah menjadi kebiruan (stabil) seperti ditunjukkan pada

Gambar 15, sedangkan Gambar 16 menunjukkan bahwa waktu yang diperlukan

oleh minyak tanah jauh lebih cepat dibandingkan dengan campuran minyak

jarak dengan minyak tanah. Hal ini disebabkan oleh karena minyak tanah

memiliki nilai kekentalan yang rendah. Semakin tinggi nilai kekentalannya

semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk mencapai api biru.

Gambar 15 Api biru

Gambar 16 Waktu yang diperlukan untuk mencapai api biru

0

50

100

150

200

250

300

350

Minyak tanah

Campuran  1:1

Campuran 3:2

Campuran 3:1

Waktu (d

etik)

Jenis Minyak

30

2.4.4 Konsumsi Bahan Bakar dan Waktu yang diperlukan untuk mendidihkan Air 1 liter

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dengan berbagai variasi

campuran dan digunakan memasak air sebanyak 1 liter, distribusi waktu dan

temperaturnya seperti terlihat pada Tabel 5, 6, 7 dan 8 untuk campuran minyak

jarak dan minyak tanah. Waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur 99 oC dari temperatur awal 27 oC, menggunakan minyak tanah selama 5 menit 1

detik, sedangkan menggunakan campuran minyak jarak dan minyak tanah

dengan perbandingan 1:1 dibutuhkan waktu 7 menit 3 detik, atau 2 menit lebih

lama daripada menggunakan minyak tanah.

Tabel 5 Percobaan dengan menggunakan minyak tanah

Percobaan

Suhu air awal

Suhu air akhir

Waktu Jml bh bk ml

Nilai kalor

1 27 99 99 99 99

301 detik 19.24 41 MJ/l 2 27 303 detik 19.46

3 27 302 detik 19.36 4 27 300 detik 19.17 Rata-rata 301 detik 19.41

Tabel 6 Percobaan minyak jarak : minyak tanah (1: 1)

Percobaan

Suhu air awal

Suhu air akhir

Waktu Jml bh bk ml

Nilai kalor

1 27 99 99 99 99

441 detik 13.23 36.075 MJ/l 2 27 439 detik 13.17

3 27 435 detik 13.05 4 27 436 detik 13.08 Rata-rata 438 detik 13.14

Tabel 7 Percobaan minyak jarak : minyak tanah (3:2)

Percobaan

Suhu air awal

Suhu air akhir

Waktu Jml bahan bakar ml

Nilai kalor

1 27 99 99 99 99

519 detik 13.41 35.09 MJ/l 2 27 515 detik 13.30

3 27 517 detik 13.36 4 27 516 detik 13.33

Rata-rata 517 detik 13.35

31

Tabel 8 Percobaan minyak jarak : minyak tanah 3 : 1

Percobaan

Suhu air awal

Suhu air akhir

Waktu Jumlah bh bakar ml

Nilai kalor

1 27 99 545 detik 14.85 33.613 MJ/l 2 27 99 551 detik 14.85

3 27 99 551 detik 14.95 4 27 99 555 detik 14.87

Rata-rata 550 detik 14.88

Gambar 17 Waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter

Kebutuhan energi untuk mencapai temperatur air dari 27 oC menjadi 99 oC sebanyak 1 liter dengan menggunakan minyak tanah ternyata lebih besar

yaitu 795.81 kJ, tetapi waktu yang lebih cepat, dibandingkan dengan

menggunakan campuran minyak jarak dan minyak tanah, untuk perbandingan

campuran 1:1, kebutuhan energinya 474.03 kJ, perbandingan 3:2 sebesar 468.45

kJ dan untuk perbandingan 3:1 sebesar 500.16 kJ. Kebutuhan energi yang besar

dengan mengunakan minyak tanah dikarenakan, menggunakan kompor tekan

yang telah dimodifikasi menggunakan pipa spiral yang dipanaskan,

menyebabkan kekentalan minyak tanah yang semakin turun, sehingga laju aliran

minyak tanah menjadi lebih banyak.

0

100

200

300

400

500

600

Minyak tanah

Campuran  1:1

Campuran 3:2

Campuran 3:1

Waktu untuk

men

didihkan

 air 

1liter (d

etik)

Jenis minyak

m

p

m

y

p

t

t

p

t

a

p

2

Gambar 1

Berd

minyak jara

pencampura

menggunaka

yang sama d

pengamatan

tanah pada p

terjadi mas

penyemprota

terputus-putu

adanya peng

periodik nos

2.5 KES

1. Kom

baka

baka

awal

8 Konsumsi

dasarkan data

ak dapat dig

an dengan

an pemanas

dibandingka

secara visu

perbandinga

alah, tetapi

an bahan b

us dan meny

ggumpalan k

sel perlu dibe

SIMPULAN

mpor yang d

r utama mi

rnya dimod

untuk menu

i minyak yan

a-data perco

gunakan untu

minyak

awal. Perlu

an menggun

ual, penggun

an 1:1, hingg

i pada men

bakar keluar

yebabkan ny

karbon. Pem

ersikan

N

dapat diguna

inyak jarak

difikasi, den

urunkan keke

ng diperluka

obaan terseb

uk bahan ba

tanah, sert

u waktu leb

akan minya

naan campur

ga 75 menit

nit ke 90

r nosel, dim

yala api tida

mecahan masa

akan untuk

adalah kom

ngan dibuat

entalan miny

an untuk men

ut di atas da

akar kompo

ta modifik

bih lama un

ak tanah. Sed

ran minyak j

pertama set

muncul s

mana penye

ak stabil, ha

alah tersebu

proses pem

mpor tekan

sepiral aga

yak.

ndidihkan air

apat diketah

or dengan m

kasi kompo

ntuk mendid

dangkan ber

jarak dengan

telah penyal

suatu masa

emprotan te

l ini disebab

ut adalah unt

manas denga

yang salura

ar terjadi pe

32

r 1 liter

hui bahwa

melakukan

or tekan

dihkan air

rdasarkan

n minyak

laan tidak

lah pada

erganggu,

bkan oleh

tuk secara

an bahan

an bahan

emanasan

33

2. Waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air menggunakan minyak

tanah adalah 5 menit 1 detik, dengan laju konsumsi bahan bakar 0.064

ml/detik, tanpa pembersihan nosel; sedangkan menggunakan campuran

minyak jarak dengan minyak tanah 1:1, selama 7 menit 3 detik, dan laju

konsumsi bahan bakar 0.031 ml/detik, dengan pembersihan nosel setiap

75 menit sekali ; untuk perbandingan 3:1, waktu yang dibutuhkan untuk

mendidihkan air adalah 9 menit 10 detik, dengan laju aliran bahan bakar

0.027 ml/detik, dengan pembersihan nosel setiap 30 menit sekali.

BAB III

ANALISIS WAKTU PENGERINGAN DAN TEMPERING TERHADAP MUTU BERAS PADA PENGERINGAN GABAH

LAPISAN TIPIS

 

3.1 PENDAHULUAN

3.1.1 Latar Belakang

Bagi masyarakat Indonesia, beras menjadi komoditas yang sangat penting

tidak saja dilihat dari sisi produsen tetapi juga dari sisi konsumen. Sebelum menjadi

beras, padi (gabah) yang baru dipanen harus melalui beberapa proses pasca panen,

yaitu: perontokan, pengangkutan, pengeringan, penggilingan, penyimpanan, dan

pengemasan. Setiap proses pascapanen ini tentunya menggunakan alat atau mesin

baik yang masih mengandalkan tenaga manusia maupun yang telah menggunakan

rekayasa teknologi.

Pada umumnya hasil panen berbentuk gabah kering panen (GKP) dengan

kadar air antara 20% - 27% basis basah (bb). Apabila gabah masih mengandung

banyak kadar air terjadi respirasi aktif dan kandungan gizi akan terbawa keluar

yang menyebabkan kerusakan padi. Kadar air akan mempercepat berkembang

biaknya serangga berbahaya dan mikroorganisme, yang juga dapat menurunkan

mutu beras. Kadar air yang tinggi juga akan meningkatkan laju terbentuknya

kecambah, serta akan muncul jamur yang dapat menyebabkan racun. Oleh karena

itu sangat diperlukan pengurangan kadar air untuk mencegah terjadinya kerusakan

padi, hal tersebut yang menjadi dasar diperlukannya pengeringan gabah.

Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk kualitas gabah, kadar

air yang disyaratkan adalah 14% bb agar gabah dapat disimpan selama 6 bulan,

demikian pula untuk keperluan proses penggilingan gabah menjadi beras, agar

menghasilkan mutu dan rendemen beras yang baik diperlukan gabah dalam keadaan

kering giling (GKG) dengan kadar air antara 13% - 15 % bb.

35

Pengeringan akan menyebabkan gradien kadar air didalam bahan, yang

menimbulkan tegangan tarik pada permukaan dan tegangan tekan pada bagian

dalam bahan. Apabila tegangan melampaui kekuatan bahan, maka bahan akan retak.

Pembentukan keretakan yang disebabkan oleh gradient kadar air (Sarker, Kunze,

Stouboulis. 1996) akan menjadi patah ketika gabah digiling, sehingga menurunkan

rendemen beras kepala.

Periode tempering memungkinkan difusi kadar air dari bagian dalam ke

permukaan bagian luar gabah, sehingga mengurangi gradient kadar air dan

meningkatkan laju pengeringan (Nishiyama 1987).

3.1.2 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh temperatur

dan waktu pengeringan dengan waktu tempering terhadap mutu beras yang ditandai

dengan rendemen beras kepala.

3.2 TINJAUAN PUSTAKA

3.2.1 Anatomi Gabah

Tanaman Padi (Oryza Sativa L.) merupakan salah satu jenis tanaman biji-

bijian yang berasal dari benua Asia. Padi merupakan bahan baku dari beras, dimana

beras merupakan kebutuhan dasar bagi kehidupan manusia baik ditinjau dari segi

fisiologis, psikologis, sosial, maupun antropologis.

Berikut ini merupakan klasifikasi dari tanaman padi :

Regnum : Plantae Divisi : Angiospermae Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Poales Famili : poaceae Genus : Oryza Spesies : Oryza sativa L.

Dalam kaitan dengan proses penggilingan padi untuk menjadi beras,

karakteristik fisik gabah sangat perlu diketahui karena proses penggilingan padi

sebenarnya mengolah bentuk fisik dari butiran gabah menjadi beras putih. Butiran

36

gabah, yang memiliki bentuk awal berupa gabah kering giling (GKG), masih

memiliki bagian-bagian yang tidak dapat dimakan, atau tidak enak dimakan,

sehingga perlu dipisahkan. Selama proses penggilingan, bagian-bagian tersebut

dilepaskan satu demi satu sampai akhirnya didapatkan beras yang enak dimakan

yang disebut dengan beras sosoh atau beras putih.

Mesin-mesin penggilingan padi berfungsi melakukan pelepasan dan

pemisahan bagian-bagian butir padi yang tidak dapat dimakan dengan sesedikit

mungkin membuang bagian utama beras dan sesedikit mungkin merusak butiran

beras

3.2.2 Karakteristik Fisik Gabah

Setelah dilepaskan dari malai pada kegiatan perontokan, butiran padi

terlepas satu dengan lainnya dan disebut dengan gabah. Butiran-butiran gabah

memiliki bentuk oval memanjang, berwarna kuning kecoklatan dan memiliki

tekstur kasar, secara garis besar, bagian-bagian gabah dapat dibedakan menjadi 3

bagian. Bagian paling luar disebut sekam. Sekam tersusun dari palea, lemma, dan

glume. Bagian ke dua disebut lapisan bekatul. Lapisan bekatul tersusun atas lapisan

luar, lapisan tengah, lapisan silang, testa, dan aleuron, sedangkan lapisan yang paling

dalam disebut endosperm, Gambar 19 menunjukkan struktur fisik butiran gabah.

Gambar 19 Struktur fisik butiran gabah.

37

Butiran-butiran gabah memiliki karakteristik bentuk yang beragam,tergantung

varietasnya. Secara umum, subspesies padi yang ditanam di dunia, dapat dibedakan

menjadi tiga jenis yaitu japonica, javanica, dan indica. Padi jenis japonica memiliki

bentuk butiran gabah pendek membulat. Sedangkan padi jenis indica memiliki bentuk

butiran bulat memanjang. Di Indonesia, jenis padi yang banyak ditanam yaitu padi jenis

indica. Berdasarkan sub-tipe gabah dapat diklasifikasikan berdasarkan perbandingan

panjang terhadap lebar beras pecah kulitnya. Ada tiga sub-tipe gabah dengan kriteria

tersebut, seprti di tunjukan dalam Tabel 9 berikut.

Tabel 9 Sub-tipe gabah berdasarkan perbandingan panjang terhadap lebar beras pecah kulit (Ruiten.1981 dalam Thahir.R.1986)

Sub tipe Perbandingan panjang : lebar

1. Ramping

2. Gemuk

3. Bundar

>3.0

>2.0 <3.0

<2.0

Dari segi kandungan gizi, butiran beras mengandung 70-75% karbohidrat, 6-

7.5% protein, 3% lemak, dan sedikit vitamin B2. Karbohidrat dan protein terdapat di

dalam lapisan bekatul dan endosperm, sedangkan sebagian besar lemak dan vitamin

B2 terdapat dalam lapisan bekatul.

Kualitas fisik gabah terutama ditentukan oleh kadar air dan kemurnian

gabah. Yang dimaksud dengan kadar air gabah adalah jumlah kandungan air di

dalam butiran gabah yang biasanya dinyatakan dalam satuan % dari berat basah

(wet basis). Sedangkan tingkat kemurnian gabah merupakan persentase berat gabah

bernas terhadap berat keseluruhan campuran gabah, semakin banyak benda asing

atau gabah hampa atau rusak di dalam campuran gabah maka tingkat kemurnian

gabah makin menurun.

Kualitas gabah akan mampengaruhi kualitas dan kuantitas beras yang

dihasilkan, kualitas gabah yang baik akan berpengaruh pada tingginya rendemen

giling. Rendemen giling adalah persentase berat beras sosoh terhadap berat gabah

yang digiling, sedangkan beras sosoh yang dimaksud adalah gabungan beras kepala

38

dan beras patah besar. Disamping dipengaruhi oleh kualitas gabah, rendemen giling

juga dipengaruhi oleh varietas padi dan kinerja mesin-mesin yang dipakai dalam

proses penggilingan.

Kadar air yang optimal untuk melakukan penggilingan adalah 13-15%. Oleh

sebab itu gabah pada kadar air optimum ini disebut gabah kering giling (GKG).

Pada kadar air yang lebih tinggi gabah sulit dikupas, sedangkan pada kadar air yang

lebih rendah butiran gabah menjadi mudah patah. Gabah yang baru dipanen, yang

biasanya disebut gabah kering panen (GKP), biasanya memiliki kadar air antara 20-

27%.

Kemurnian gabah dipengaruhi oleh adanya butir yang tidak bernas seperti

butir hampa, muda, berkapur, benda asing atau kotoran yang tidak tergolong gabah,

seperti debu, butir-butir tanah, batu-batu, kerikil, potongan kayu, potongan logam,

tangkai padi, biji-biji lain, bangkai serangga hama, serat karung, dan sebagainya,

termasuk pula dalam kategori kotoran adalah butir-butir gabah yang telah

terkelupas (beras pecah kulit) dan gabah patah.

3.2.3 Karakteristik Fisik Beras

3.2.3.1 Beras Pecah Kulit

Gabah yang telah dikupas disebut beras pecah kulit (beras PK). Pada

struktur butiran gabah beras PK terdiri dari endosperm, lapisan aleuron, testa, dan

pericarp atau secara ringkas berupa endosperm dan lapisan bekatul. Beras PK

sangat jarang langsung dikonsumsi karena rasanya yang kurang enak akibat masih

adanya lapisan bekatul. Dengan demikian beras PK pada umumnya diolah lebih

lanjut menjadi beras sosoh.

3.2.3.2 Beras Sosoh

Beras sosoh atau beras slyp atau beras putih adalah butiran beras yang telah

terbebas dari bekatul dan telah digosok untuk mendapatkan warna putih mengkilap.

Beras sosoh memiliki rasa yang lebih enak daripada beras PK serta memiliki warna

yang menarik.

39

Beras sosoh dipisahkan menjadi beberapa ukuran yaitu beras kepala, beras

patah, dan beras menir. Beras kepala dan beras patah dikonsumsi dalam bentuk

nasi. Menir memiliki bentuk yang kurang menarik jika dimasak dalam bentuk nasi

karena ukurannya yang kecil.

3.2.3.3 Beras patah

Pada proses penggilingan, beras patah tidak dikehendaki. Yang dikehendaki

adalah sebanyak mungkin beras kepala. Beras kepala adalah beras baik sehat

maupun cacat yang mempunyai ukuran lebih besar atau sama dengan 6/10 bagian

dari panjang rata-rata butir beras utuh. Terjadinya beras patah, disamping

ditentukan oleh kinerja mesin penggiling, juga ditentukan oleh kualitas gabah

sebelum digiling baik pada proses panen yang belum cukup umur ataupun pada

proses pengeringan yang tidak baik . Dengan penanganan yang kurang tepat gabah

dapat menjadi mudah patah atau retak, bahkan telah patah sebelum digiling.

Berbagai literatur menyebutkan bahwa beberapa faktor yang menyebabkan

beras patah hasil pengilingan, yaitu gabah dipanen belum cukup masak, jenis padi,

serta metode pengeringan, akibat dari gradien kadar air selama pengeringan juga

dapat mengakibatkan keretakan.

Banazzi et al (1994) melakukan penelitian tentang hubungan antara kualitas

beras dengan kondisi pengeringan yang menunjukkan bahwa kualitas beras turun

secara cepat dengan naiknya temperatur pengeringan yang disertai kenaikkan laju

pengeringan, sehingga berakibat terjadinya thermal shock (kejutan termal) pada

butiran.

Ekstrom et al. (1996) yang melakukan pengujian pada biji jagung,

menunjukkan bahwa tegangan retak tidak hanya disebabkan oleh adanya perbedaan

temperatur didalam butiran, tetapi juga oleh karena tegangan gradien kadar air atau

gabungan tegangan kadar air dan tegangan termal.

Arora et al. (1973) melakukan penelitian tentang pengaruh temperatur udara

pengering terhadap sifat termal dan mekanis gabah selama pengeringan tipe bak

dengan udara panas. Hasilnya, apabila perbedaan temperatur antara udara pengering

40

dengan bahan lebih dari 43 oC, akan berakibat retak pada bahan, dan menyarankan

akan lebih baik apabila pengeringan dilakukan dengan temperatur udara pengering

di bawah temperatur transisi (53 oC), sehingga tahanan termal butiran terhadap

perbedaan temperatur dapat diminimalkan. Hal ini dikarenakan pada temperatur dan

kadar air di bawah garis transisi gelas, bahan dalam keadaan glassy, yang

mempunyai sifat, koefisien ekspansi rendah, volume spesifik dan difusivitas juga

rendah.

Ketika temperatur bahan telah melewati garis transisi gelas, keadaan bahan

berubah dari glassy menjadi rubbery. Sifat bahan di atas garis transisi gelas, di

daerah rubbery adalah koefisien ekspansi yang tinggi, demikian pula volume

spesifik dan difusivitasnya juga tinggi (Cnossen.A.G., Siebenmorgen.T.J 2000).

Laju pengeringan juga menjadi faktor penyebab keretakan (Kunze,O.R.,

1991), pengeringan yang cepat sangat merusak kualitas beras (Ban.T, 1971), karena

adanya gradien kadar air dalam butiran. Nagato et al (dalam Kunze.,1991) dalam

penelitiannya mengamati bahwa terbentuknya keretakan gabah dalam pengeringan

adalah konsekuensi dari terjadinya penyusutan yang tidak sama dalam edosperm

akibat dehidrasi yang tidak merata pada biji.

Gabah dapat patah atau retak selama penanganan pascapanen sebagai akibat

dari adanya perubahan cuaca, terutama fluktuasi suhu dan kelembaban relatif udara.

Ini bisa terjadi apabila perubahan hari panas dan hujan terjadi berkali-kali dalam

jangka waktu yang lama. Fluktuasi ini menyebabkan butiran gabah berkerut dan

berkembang dengan interval tidak teratur sehingga terjadi keretakan. Keretakan

serupa juga dapat terjadi apabila dilakukan metode pengeringan yang tidak tepat.

Sarker, Kunze dan Strouboulis (1996) menyatakan bahwa formasi keretakan

disebabkan oleh karena gradien kadar air selama pengeringan, keretakan gabah

akan mengakibatkan patah selama penggilingan, dan penurunan rendemen beras

kepala.

41

3.2.4 Sifat Termofisik Bahan Bahan pertanian umumnya merupakan bahan yang mudah rusak (perisable

food) sehingga diperlukan penanganan pascapanen yang lebih baik untuk dapat

memperpanjang masa simpan bahan.

Proses pengolahan pascapanen untuk memperpanjang masa simpan bahan

pertanian dengan cara pengeringan, umumnya berkaitan dengan masalah

perpindahan panas. Untuk menganalisis masalah-masalah pindah panas, diperlukan

pengetahuan tentang sifat termofisik bahan tersebut.

Adapun sifat termofisik bahan yang diperlukan dalam analisis proses

perpindahan panas dalam menguapkan air bahan bahan, antara lain :

a. Konduktivitas panas

b. Massa jenis

c. Kadar air

d. Kadar air keseimbangan

e. Difusivitas panas.

f. Panas jenis

Nilai besaran sifat-sifat termofisik bahan bahan dipengaruhi oleh beberapa

faktor seperti komposisi kimia dan jenis bahan. Dengan diketahuinya nilai sifat

termofisik bahan, laju perubahan suhu bahan, sehingga dapat ditentukan waktu

optimum yang dibutuhkan dalam sistem pengeringan bahan.

3.2.4.1Kadar Air Keseimbangan (Me)

Dalam proses pengeringan mempelajari kadar air keseimbangan penting,

karena kadar air keseimbangan merupakan kadar air minimum yang dapat dicapai

saat pengeringan suatu bahan.Kadar air suatu bahan padat basah yang berada dalam

keseimbangan dengan udara pada temperatur dan kelembaban tertentu disebut

sebagai kadar air keseimbangan (equilibrium moisture content).

Kadar air kesimbangan suatu bahan merupakan sifat spesifik, yang besarnya

dipengaruhi oleh jenis bahan, cara pengolahan, dan suhu serta kelembaban.

42

Suatu teraan kadar air keseimbangan pada suhu tertentu terhadap kelembaban

disebut sebagai isotermis sorpsi.

Isotermis yang diperoleh dengan memaparkan padatan pada udara yang

kelembabannya meningkat dikenal dengan isotermis adsorpsi. Sedangkan, isotermis

yang diperoleh dengan memaparkan padatan pada udara yang kelembabannya

menurun dikenal dengan isotermis desorpsi. Dalam hal ini, jelas bahwa isotermis

desorpsi merupakan perhatian utama pada proses pengeringan, karena kadar air

padatan menurun secara progresif. Bentuk umum sorpsi isotermis tipikal

ditunjukkan seperti pada Gambar 20.

 

 

Gambar 20 Sorpsi Isotermis tipikal

Bentuk kurva isotermis sorpsi tersebut terbagi dalam 3 wilayah secara tegas,

A, B dan C, yang merupakan pertanda mekanisme pengikatan air yang berada pada

tempat-tempat terpisah pada matrik padatan. Pada wilayah A, air terikat kuat pada

tempat tersebut dan tidak dapat digunakan untuk reaksi.

Kad

ar A

ir

0 20 40 60 80

Kelembaban nisbi (%)

B A 

C

Desorpsi

Adsorpsi

43

Pada tempat ini, terutama terdapat adsorpsi lapis tunggal uap air dan tidak

tampak perbedaan tegas antara isotermis adsorpsi dan desorpsi. Pada wilayah B, air

terikat lebih longgar. Penurunan tekanan uap air hingga di bawah tekanan

keseimbangan uap air pada suhu yang sama adalah karena air tersebut terkurung

dalam kapiler yang lebih kecil.

Air dalam wilayah C bahkan terikat lebih longgor dalam kapiler yang lebih

besar. Air ini dapat digunakan untuk reaksi dan sebagai pelarut.   

Pada proses penguapan air dari suatu bahan tipis yang dikeringkan dengan

aliran udara panas , dimana besarnya nilai kadar air keseimbangan dapat ditentukan

berdasarkan model persamaan pengeringan lapis tipis dari Henderson dan Perry

(1976).

            )exp( tkMeMoMeM

−=−− α                           3.1         

3.2.4.2 Konstanta Pengeringan

Konstanta pengeringan (k) adalah merupakan fungsi dari difusivitas massa

dan geometri bahan dan merupakan penyederhanaan dalam pemecahan persamaan

difusi. Beberapa peneliti menemukan konstanta pengeringan dipengaruhi oleh suhu,

aliran udara, kelembaban dan ukuran partikel yang dikeringkan.

4 3.2

Disamping itu juga dilaporkan bahwa adanya hasil penelitian yang

bertentangan mengenai ada tidaknya pengaruh RH dan kecepatan udara pengering

terhadap konstanta pengeringan. Tetapi sebagian besar peneliti menganggap bahwa

konstanta pengeringan tidak dipengaruhi oleh kadar air (Chang dan Chung, 1983 di

dalam Thahir, 1986).

Pada umumnya banyak peneliti melaporkan bahwa difusivitas massa

dipengaruhi oleh suhu mengikuti persamaan Arrhenius (Henderson dan Pabis, 1961

di dalam Brooker et al, 1974), yang dirumuskan sebagai berikut :

⎭⎬⎫

⎩⎨⎧=

TCExpCDv

21 3.3

44

3.2.5 Proses Pengeringan

Pengeringan adalah suatu proses pengurangan kadar air bahan dengan cara

penguapan hingga mencapai kadar air yang diinginkan, untuk bahan pertanian

pengeringan dimaksudkan untuk memperlambat proses kerusakan bahan, dengan

cara mengeluarkan kadar air bahan hingga kadar air tertentu dimana jamur, enzim

dan serangga yang bersifat merusak bahan menjadi tidak aktif (Henderson dan

Perry 1976). Di dalam proses pengeringan terjadi perpindahan panas dari udara

pengering ke bahan dan perpindahan massa (uap) dari bahan secara simultan (Hall

1979). Dalam sistem pengeringan bahan, proses pelepasan air melalui pemberian

panas harus dapat berdifusi ke dalam padatan dengan cara konduksi. Uap air harus

bergerak ke permukaan bahan sebelum dipindahkan keluar oleh udara sebagai

media pengeringan. Analisa dalam sistem pengeringan ini mencakup mekanisme

perpindahan didalam bahan yaitu difusi panas dan massa (Brooker, et al. 1974).

Menurut Brooker et al (1974), proses pengeringan dapat dianggap sebagai

proses adiabatik, sehingga dalam proses penguapan air yang dikandung gabah

hanya diambilkan dari panas udara pengering saja, tanpa diperhitungkan

perpindahan panas konduksi ataupun radiasi dari lingkungannya.

Proses yang terjadi dalam pengeringan adalah proses perpindahan panas dari

udara panas untuk menguapkan air, adapun air yang diuapkan adalah air bebas dan

air terikat. Air bebas yang berada dalam permukaan bahan yang pertama mengalami

penguapan dengan laju penguapan sebanding dengan perbedaan tekanan uap pada

permukaan bahan dengan tekanan uap udara pengering.

Apabila konsentrasi air pada permukaan cukup besar, maka akan terjadi laju

penguapan yang konstan, dimana dalam periode tersebut penguapan hanya

ditentukan oleh kondisi perpindahan panas dan perpindahan masa yang berada

dipermukaan luar bahan yang dikeringkan. Pada periode tersebut dikenal dengan

periode laju pengeringan konstan, untuk bahan biji-bijian seperti gabah,air terikat

mempunyai porsi yang lebih besar daripada air bebasnya, sehingga pada periode ini

terjadi sangat singkat, sehingga dapat diabaikan (Henderson dan Perry 1976).

45

Ketika air pada permukaan telah habis, maka terjadi migrasi air yang terikat

dan uap dari bagian dalam bahan ke permukaan secara difusi (Steffe dan Singh.

1979, Aldis dan Foster 1980). Migrasi air dan uap tersebut terjadi disebabkan oleh

adanya perbedaan konsentrasi atau tekanan uap antara bagian dalam dan bagian luar

bahan.

Laju penguapan pada periode ini sebanding dengan perbedaan tekanan uap

antara bagian permukaan bahan dengan bagian dalam bahan. Karena terjadi

penguapan tekanan uap di dalam bahan semakin turun, sehingga perbedaan tekanan

uap juga turun, laju penguapan turun. Periode tersebut dikenal dengan periode laju

pengeringan menurun.

3.3 BAHAN DAN METODE

3.3.1 Bahan Varietas gabah yang digunakan adalah Ciherang , termasuk gabah langsing

(BBKP-JT 2005 ), perbandingan panjang dengan lebar > 3.0, yang dipanen pada

tanggal 23 Juli dan 24 Juli 2007, dan pengeringan dilakukan 3 jam setelah panen.

Bersamaan dengan proses pengeringan dilakukan pengujian kadar air dengan

menggunakan oven konveksi kurang lebih 10 gram gabah sebanyak 10 sampel

dengan temperatur 105 selama 24 jam (Seo,1995), kadar air awal bahan seperti

ditunjukan pada tabel 15.

Pengeringan dilakukan dengan menggunakan pengering yang dibuat dengan

ukuran rak 55 cm x 55 cm, untuk bahan sebanyak 800 gram (Gambar 20), sehingga

terjadi ketebalan tumpukan 2 hingga 3 butir gabah, yang dapat dikategorikan

sebagai lapisan tipis (ASAE, 2001).

3.3.2 Alat

Percobaan menggunakan alat pengering statis yang dirancang menggunakan

bahan bakar pemanas biomassa, seperti ditunjukan pada Gambar 21, alat ukur yang

d

h

3

d

d

d

 

digunakan,

higrometer.

3.3.3 Anal

Data

dilanjutkan

dengan taraf

dan Minitab

A/D

T1 ,

Micro

Saluran umasuk  

Plat Pema

oven konve

lisis Data

a hasil peng

dengan uji

f nyata 5%.

versi 14.0

G

T4 , RH4

T3 , RH3

, RH1

ocontroler

T2 , RH2

udara

anas

eksi, Kett m

gamatan dia

Duncan's M

. Analisis di

Gambar 21 S

moisture met

analisis deng

Multiple Rang

ilakukan me

          

Skematik Al

Rak 1

Rak 2

X

ter, stop wa

gan menggu

ge Test untu

enggunakan

         

lat pengering

100 

50

660

atch, thermo

unakan pros

uk variable:

program SA

g

660 

100

46

ocouple unit

sedur Anova

Y1 dan Y2

AS versi 8.0

1000

 

Ukura

6

t,

a

2

0

an dalam mm

47

3.3.4 Prosedur percobaan Temperatur udara pengering yang digunakan adalah 50 oC, RH 26 % dengan

Kadar air kesetimbangan (Me) 6.69% (basis kering) dan 60 oC, RH 17% dengan Me

4.6%, Udara panas didapat dari pemanasan plat pemanas dengan menggunakan

bahan bakar biomas, oleh karena kontrol temperatur dilakukan secara manual

akurasi temperaturnya 2oC, Ketika ruang pengering mencapai temperatur

ekuilibrium, rak dengan bahan percobaan dimasukkan, lama pengeringan tahap

pertama adalah 30 menit, dan 20 menit sehingga didapat pengurangan kadar air

antara 4 hingga 8%.

Setelah pengeringan tahap pertama selesai dilanjutkan dengan tempering

pada temperatur lingkungan dan dengan variasi waktu tempering. Selesai proses

tempering bahan percobaan dimasukkan ke ruang pengering lagi untuk selanjutnya

dilakukan proses pengeringan tahap kedua, pada pengeringan tahap ke dua

pengurangan kadar air yang terjadi antar 2 hingga 5%, hingga kadar air mencapai

antara 14 hingga 15% bb, setelah pengeringan tahap ke dua bahan percobaan

kembali mengalami proses tempering dengan temperatur lingkungan , variasi waktu

tempering yang digunakan berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh

Siebenmorgen and Schluterman (2005).

Seratus gram gabah diambil dari setiap percobaan untuk mengetahui

mutunya dengan menentukan prosentasi rendemen beras kepala, dengan cara

manual, dikupas kulitnya sehingga menghasilkan beras pecah kulit, kemudian

dipisahkan antara beras kepala dan beras patah, hasilnya ditimbang untuk

menentukan rendemen beras kepala, dimana rendemen beras kepala dihitung

berdasarkan prosentase masa beras kepala dari berat beras sampel (beras pecah

kulit).

Selain dengan cara manual juga digunakan paddy husker untuk

mendapatkan beras pecah kulit untuk kemudian dengan cara yang sama didapat

rendemen beras kepala. Proses penelitian dilakukan dua kali ulangan untuk setiap

perlakuan temperatur, dengan variasi waktu pengeringan dan waktu tempering,

dengan demikian diperoleh 16 data pengukuran.

48

3.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

3.4.1 Temperatur dan waktu pengeringan

Nilai konstanta pengeringan k berbanding lurus dengan temperatur udara

pengering, sehingga semakin tinggi temperatur udara pengering semakin besar nilai

k, yang mengakibatkan pengeringan lebih cepat. Dengan demikian untuk

temperatur udara yang tinggi membutuhkan waktu yang singkat untuk pengurangan

kadar air yang sama, seperti ditunjukan pada Tabel 11 berikut :

Tabel 10 Data gabah yang digunakan dalam percobaan

  

Tabel 11 Data hasil pengeringan gabah Ciherang

T udara pengering (oC)

RH (%)

Lama pengeringan I (menit)

Lama tempering I (menit)

Kadar air (%) setelah pengeringan I

Lama pengeringan II (menit)

Lama tempering II (menit)

Kadar air (%) setelah pengeringan II

Rendemen beras kepala (RBK) (%)

50 26 30 60 18.41 35 60 14.66 64.6 30 60 18.14 30 60 14.69 65.2 20 60 18.74 30 60 15.42 68.11 20 60 18.63 30 60 15.22 67.21 60 17 20 60 18.02 20 80 14.82 64.77 20 60 17.99 20 80 14.39 64.64 30 60 17.63 20 80 14.63 50.33 30 60 16.52 20 80 13.53 32.58 50 27 30 10 18.22 35 60 13.97 62.6 30 10 18.24 30 60 14.44 63.3 20 10 18.82 20 60 15.22 64.82 20 10 18.64 30 60 14.94 64.51 60 16 20 10 18.10 20 80 14.5 62.5 20 10 18.02 30 80 14.22 62.2 30 10 16.62 20 80 13.37 49.57 30 10 15.52 20 80 12.23 32.37

Varietas gabah Tgl Panen Kadar air (KA) awal Standar deviasi KA

Ciherang 23 Juli 2007 22.92 % bb ± 0.5

Ciherang 24 Juli 2007 23.12 % bb ± 0.4

49

Tabel 12 Pengaruh suhu dan waktu pengeringan terhadap penurunan kadar air yang

dicapai dengan kadar air awal 22.92%.

Suhu oC Waktu Pengeringan C (20 menit) D (30 menit)

50 (A) 18.69a 18.30a

60 (B) 18.04a 16.57b

Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama, tidak berbeda nyata.

Hasil analisis varian menunjukkan terdapat perbedaan nyata (P≤0.05) antara

perlakuan suhu, waktu pengeringan dan interaksinya. Selanjutnya dilakukan uji

Duncan 5% menunjukkan terdapat perbedaan nyata antara perlakuan suhu dan

waktu pengeringan, tetapi pada interaksi menunjukkan bahwa perlakuan AC, AD,

dan BD tidak berbeda nyata (P≤0.05), sedangkan perlakuan AC, AD, dan BC

berbeda nyata lebih kecil (P≤0.05) dari perlakuan BD (tabel 12).

Tabel 13 Pengaruh waktu tempering terhadap Rendemen Beras Kepala(RBK)

Waktu tempering

(menit)

RBK ketika kadar air pengeringan pertama > 18%

Mean

RBK ketika kadar air pengeringan pertama <18%

Mean 60 65.76 % a 41.46 % a

10 63.32 % b 40.97 % a

Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama, pada kolom yang sama tidak berbeda nyata. 

50

Berdasarkan data Tabel 13, nampak bahwa waktu tempering berpengaruh

signifikan terhadap rendemen beras kepala, apabila kadar air pada pengeringan

pertama mencapai lebih besar dari 18%, waktu tempering menunjukkan perbedaan

nyata (a dan b) terhadap rendemen beras kepala, yang berarti waktu tempering

mempengaruhi rendemen beras kepala, sedangkan ketika kadar air pada

pengeringan pertama telah di bawah 18%, maka waktu tempering menunjukkan

tidak berbeda nyata , dengan demikian waktu tempering menjadi tidak berpengaruh

terhadap rendemen beras kepala.

Hasil terbaik berdasarkan analisis tersebut adalah ketika pengeringan

menggunakan temperatur udara pengering 50 °C dengan waktu pengeringan

pertama 20 menit dan waktu tempering 60 menit, waktu pengeringan kedua 30

menit dengan rendemen beras kepala rata-rata 68.11%. Tetapi pada kondisi tersebut

dengan total pengeringan 50 menit, kadar air akhir gabah 15.32% bb.

Gambar 22 menunjukkan data rendemen beras kepala dari gabah varietas

Ciherang hasil panen pada tanggal 23 Juli dengan kadar air awal rata-rata 22.92%

bb yang diplot dengan variasi lama pengeringan dan tempering, temperatur udara

pengering 50 oC, RH 26%, ketika kadar air setelah pengeringan pertama 18.41% bb,

dengan lama pengeringan pertama 30 menit dan lama tempering 60 menit, dan

kadar air setelah pengeringan ke dua sebesar 14.66%, lama pengeringan kedua 35

menit dengan total waktu pengeringan 65 menit, nilai rendemen beras kepala 63.6

%.

51

Gambar 22 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 22.92% basis basah dengan

suhu udara pengering 50 o C.

Penurunan kadar air saat pengeringan pertama sangat mempengaruhi

besarnya nilai prosentase rendemen beras kepala, dimana kadar air setelah

pengeringan pertama di atas 18% menunjukkan secara rata-rata kondisi bahan

masih dalam keadaan rubbery (Siebenmorgen and Schluterman, 2005) sehingga

masih dalam batas aman dari kerusakan bahan, hal ini menunjukkan bahwa kadar

air setelah pengeringan pertama di atas 18%, tidak berpengaruh banyak terhadap

keretakan bahan, sehingga mempunyai nilai rendemen beras kepala di atas 60%.

Sedangkan pada Gambar 23 ditunjukan hasil percobaan dengan

menggunakan temperatur udara 60 oC, RH 17%, pada saat lama pengeringan

pertama 20 menit, didapat nilai kadar air bahan sebesar 18.02% bb, sedangkan

setelah pengeringan ke dua kadar airnya adalah 14.82% dengan total waktu

pengeringan 40 menit dan total waktu tempering 140 menit, besarnya rendemen

beras kepala 62.77%, tetapi ketika lama pengeringan 30 menit, dan kadar air

setelah pengeringan pertama 17.63%, nilai rendemen beras kepala nya turun

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

10

20

30

40

50

60

70

Percobaan I Percobaan II Percobaan III

(%)

Meint

Lama pengeringan I (menit) Lama tempering I (menit)Lama pengeringan II (menit) Lama tempering II (menit)Kadar air (%) setelah pengeringan I Kadar air  (%) setelah pengeringan IIRendemen beras kepala  (%)

52

menjadi 50.33%, bahkan ketika kadar air setelah pengeringan pertama mencapai

16.52%, nilai rendemen beras kepala turun drastis menjadi hanya 32.58%.

Gambar 23 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 23.5% basis basah. Dengan

suhu udara pengering 60 oC

Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut, berdasarkan percobaan pada

saat akhir pengeringan pertama kadar air bahan telah mencapai di bawah 18%,

dengan temperatur udara pengering 60 oC dalam waktu 30 menit, kemungkinan

terjadinya penyusutan yang tidak sama didalam endosperm, akibat dehidrasi yang

tidak merata pada biji, atau besar kemungkinan terjadinya perbedaan kadar air pada

permukaan bahan dan kadar air di dalam inti bahan.

Keadaan tersebut di atas menimbulkan stress pada bahan, hal ini akan

meningkatkan kerusakan bahan, oleh karena perbedaan kadar air dipermukaan

bahan dan pada pusat bahan yang tinggi. Penurunan kadar air hingga di bawah 18%

akan menyebabkan banyaknya keretakan pada bahan yang berakibat penurunan

nilai rendemen beras kepala dan lama tempering akan menjadi tidak berpengaruh

0

10

20

30

40

50

60

70

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Percobaan I Percobaan II Percobaan III

(%)

Men

it

Lama pengeringan I (menit) Lama tempering I (menit)Lama pengeringan II (menit) Lama tempering II (menit)Kadar air (%) setelah pengeringan I Kadar air  (%) setelah pengeringan IIRendemen beras kepala  (%)

53

terhadap penurunan rendemen beras kepala. Semakin besar penurunan kadar air saat

pengeringan pertama, akan semakin besar penurunan rendemen beras kepala nya.

Berdasarkan analisis menunjukkan pilihan yang terbaik adalah skenario

pengeringan dengan temperatur udara 50 oC, waktu pengeringan pertama 20 menit,

waktu tempering pertama 60 menit, waktu pengeringan kedua 30 menit dan waktu

tempering kedua 30 menit, tetapi kadar air akhirnya hanya mencapai 15.82%.

Sedangkan berdasarkan skenario dengan temperatur udara 60 oC, waktu

pengeringan pertama 20 menit, waktu tempering 60 menit, kemudian waktu

pengeringan kedua 20 menit dan dilanjutkan tempering 80 menit, dengan kadar air

akhir 14.1% bb serta rendemen beras kepala rata-rata 63.21%. Berdasarkan data

tersebut, maka direkomendasikan pengeringan menggunakan skenario pengeringan

dengan temperatur udara 60 oC, dengan waktu pengeringan pertama 20 menit,

tempering 60 menit, kemudian waktu pengeringan kedua 20 menit dan tempering

80 menit. Hal ini dikarenakan, kadar air yang dapat dicapai adalah 14.1%

memenuhi kadar air yang disyaratkan.

3.5 KESIMPULAN

1. Terdapat batasan pengurangan kadar air saat periode pengeringan pertama,

yang dapat mempengaruhi rendemen beras kepala. Pengurangan kadar air

tersebut dipengaruhi oleh waktu pengeringan, dan temperatur udara

pengering. Untuk penggunaan udara pengering bertemperatur tinggi dapat

dilakukan dengan waktu pengeringan yang lebih singkat, sehingga

pengurangan kadar air lebih rendah, hal ini dimaksudkan agar dapat

mengurangi tingkat stress bahan, sehingga penurunan rendemen beras

kepala dapat dihindari. Batasan penurunan kadar air saat periode

pengeringan pertama agar tidak menggurang nilai rendemen beras kepala

adalah kadar air mencapai > 18% bb.

54

2. Waktu tempering, sangat berpengaruh terhadap rendemen beras kepala, pada

saat pengeringan pertama ketika kadar airnya mencapai di atas 18% bb.

3. Skenario temperatur udara pengering 60 °C, waktu pengeringan 20 menit

dan waktu tempering 60 menit. Perbandingan waktu pengeringan : waktu

tempering 1:3 hingga 1:4, menunjukkan rendemen beras kepala yang

terbesar yaitu rata-rata 64.69%, dengan hasil kadar air akhir 14.1 % bb.

   

 

BAB IV DISAIN DAN SIMULASI PENGERING GABAH TIPE

RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK

4.1 PENDAHULUAN

4.1.1 Latar Belakang

Padi merupakan salah satu tanaman pangan yang penting di Indonesia,

karena buah atau biji padi yang dikenal dengan beras adalah bahan pangan pokok

masyarakat Indonesia. Pola konsumsi beras secara perlahan tetapi pasti mengalami

peningkatan sejalan dengan semakin meningkatnya pendapatan, pendidikan dan

mudahnya akses informasi, peningkatan kebutuhan beras di dalam negeri mencapai

1.6% per tahun (Mulyo Sidik 2006). Adapun produksi gabah tahun 2008 diprediksi

sebesar 59.877 juta ton gabah kering panen (GKP) (BPS 2008) setara dengan 37.63

juta ton beras

Salah satu aspek penting dalam pengembangan sistem agribisnis padi adalah

penanganan pasca panen, hal tersebut terkait dengan massalah kehilangan hasil

yang terjadi pada kegiatan panen, pasca panen baik berupa kehilangan bobot

(kuantitatif) maupun berupa penurunan mutu dan kerusakan fisik (kualitatif) yang

cukup tinggi. Kehilangan hasil pada proses pengeringan secara dijemur di Indonesia

antara 2.3 hingga 2.6% (Komuro 1995) dan berdasarkan Badan Pusat Statistik

(BPS) 2006, kehilangan hasil panen dan pasca panen akibat dari ketidaksempurnaan

penanganan pasca panen mencapai 20%, dimana kehilangan saat pemanenan 9.5%,

perontokan 4.8%, pengeringan 2.1%, penggilingan 2.2%, penyimpanan 1.6%, dan

pengangkutan 0.2%. Angka ini jika dikonversikan terhadap produksi padi nasional

pada tahun 2008 yang mencapai 59.877 juta ton setara lebih dari Rp 20 triliun, dan

terdapat 1.47 juta ton gabah hilang karena penjemuran atau setara dengan Rp 3.53

triliun, dengan harga gabah Rp 2400,-/kg.

Untuk mengatasi kehilangan pada proses pengeringan tersebut serta dalam

rangka menghadapi perubahan iklim akibat pemanasan global, dimana mendung

ataupun hujan yang tidak menentu mengakibatkan pengeringan dengan dijemur

56  

sering tidak dapat dilakukan, bahkan penelitian Afif (1988) menunjukkan bahwa

pengeringan pada bulan Desember-April di daerah Jatiluhur tingkat

keberhasilannya hanya 17%, oleh karena itu untuk meningkatkan keberhasilan

pengeringan diperlukan pengering mekanis.

Pengeringan mekanis komersial yang menggunakan udara panas dari

pembakaran bahan bakar dengan memanfaatkan alat penukar panas, pada umumnya

menggunakan tipe fixed batch dryer (box dryer, inclined bed dryer, flat bed),

Continous- flow dan recirculating batch. Penggunaan tipe fixed batch mempunyai

keunggulan sederhana, murah dan mudah, tetapi mempunyai kelemahan gradien

kadar air antara bagian bawah dan atas dapat mencapai 3-4% (IRRI 2003), serta

apabila menggunakan udara pengering bertemperatur tinggi mungkin terjadi over

drying dibagian bawah.

Untuk tipe resirkulasi yang juga dikenal dengan intermittent drying atau

pengeringan bertahap secara umum terdapat dua bagian yaitu bagian tempering dan

bagian pengeringan (Gambar 24), bahan bersirkulasi melalui bagian-bagian tersebut

sehingga proses pengeringan dan tempering terjadi bergantian, umumnya

menggunakan bucket conveyor untuk meresirkulasikan bahan yang dikeringkan.

Gambar 24 Skema sistem pengering resirkulasi

Aliran bahan Aliran udara panas

Ruang Tempering

Ruang pengering

Produk

Blower Aliran Bahan

57  

Proses resirkulasi dimaksudkan juga untuk mencegah terjadinya over-drying

seperti pada proses pengering lainnya, dimana setelah proses pengeringan bahan

dinaikkan lagi ke ruang tempering untuk menyamakan kondisi kadar airnya dan

turun ke bagian pengeringan, bersirkulasi hingga kadar air tercapai sesuai yang

dikehendaki, serta dalam sistem pengeringan tersebut dapat menggunakan udara

pengering bertemperatur tinggi, sehingga menaikkan laju pengeringan, dan

mempercepat proses pengeringan tanpa menurunkan kualitasnya. Pengering

resirkulasi tidak memerlukan lahan yang luas, dapat diletakkan di gudang, serta

memungkinkan beroperasi secara otomatis.

Metode simulasi digunakan dengan membuat konstruksi model matematika

untuk menduga karakteristik pengeringan dengan menggunakan komputer dan

program Visual Basic. Sedangkan untuk menguji kehandalan model simulasi, maka

hasil simulasi perlu divalidasi sengan percoabaan langsung. Penggunaan metode

simulasi akan dapat menghemat waktu dan biaya pembuatan serta percobaan alat

sesungguhnya.

4.1.2 Tujuan

Tujuan khusus penelitian ini adalah membuat simulasi dan menguji kinerja

pengering tipe resirkulasi dengan menggunakan konveyor pneumatik dan pemanas

berbahan bakar campuran minyak tanah dan minyak jarak.

4.2 TINJAUAN PUSTAKA

4.2.1 Metode Pengeringan

Metode pengeringan pada prinsipnya dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

pengeringan secara alami dan pengeringan buatan. Pengeringan alami adalah

pengeringan yang menggunakan energi matahari sebagai sumber panasnya, dimana

bahan yang dikeringkan dihamparkan ditempat terbuka sehingga mendapatkan

panas dari matahari, adapun pengeringan buatan menggunakan ruang pengering

58  

yang dirancang khusus untuk bahan yang akan dikeringkan, serta sumber panasnya

dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan keadaan.

Dalam sistem pengeringan buatan terdapat beberapa komponen yang

berfungsi untuk mengeringkan bahan hingga kadar air tertentu, adapun komponen-

komponen tersebut adalah, peralatan untuk mengalirkan udara, ruangan untuk

bahan yang dikeringkan dan sumber panas, pada pengering buatan sumber panas

dapat menggunakan berbagai sumber energi baik yang berbasis fosil maupun energi

terbarukan sebagai energi alternatif. Sehingga dengan metode ini parameter

pengering seperti temperatur ruang pengering, laju aliran udara pengering, waktu

pengeringan, dan sebagainya dapat dikendalikan dengan baik, serta tingkat

kebersihan bahan dapat dijamin.

Pengeringan mekanis komersial yang menggunakan udara panas dari

pembakaran bahan bakar dengan memanfaatkan alat penukar panas, pada umumnya

menggunakan tipe fixed batch dryer (box dryer, inclined bed dryer, flat bed),

Continous- flow dan Recirculating batch (Gambar 25).

Pengering tipe fixed bed batch biasanya berbentuk bak persegi panjang

dengan ruang plenum dibawah (flat bed dryer, box dryer, inclined bed dryer), jenis

yang paling umum digunakan adalah tipe bak datar (flat bed) hal ini dikarenakan,

biaya investasi murah, mudah dioperasikan, tanpa tenaga ahli, disainnya sangat

sederhana, dimana bahan diletakkan di atas plat berlubang, dan udara panas

ditiupkan dari bagian bawah. Untuk mengalirkan udara panas digunakan fan aliran

axial yang sederhana, dan sebagai pemanas udara digunakan kompor minyak tanah

ataupun tungku biomasa.

59  

Gambar 25 Klasifikasi pengering (IRRI.2003)

Kapasitas pengering tipe fixed bed, bervariasi dari satu hingga sepuluh ton,

secara umum lantainya berbentuk datar dengan tinggi tumpukan umumnya 40

cm,menggunakan udara panas dengan temperatur antara 40 – 45oC, kecepatan

aliran udara 0.15-0.25 m/s serta memerlukan daya kipas antara 1.5–2.5 kW/ton

gabah

Penggunaan tipe fixed batch mempunyai keunggulan sederhana, murah dan

mudah, tetapi mempunyai kelemahan gradien kadar air antara bagian bawah dan

atas dapat mencapai 3-4% (IRRI.2003), berdasarkan Standar Nasional Indonesia

(SNI) untuk pengering tipe bak datar (flat bed) gradien kadar air yang

diperbolehkan adalah ± 1.5% , kelemahan lainnya adalah, ketika menggunakan

udara pengering bertemperatur tinggi mungkin terjadi over drying atau over heating

dibagian bawah.

Walaupun tidak terlalu umum digunakan terutama dinegara-negaraAsia

Tenggara pengering aliran kontinyu (Continuous Flow Dryer) sering dijumpai pada

penggilingan padi yang besar, karena dapat mengeringkan gabah dalam jumlah

besar. Pengering tipe aliran kontinyu, biasanya terdiri dari kolom pengering

campuran atau bukan campuran dengan sistem aliran udara yang berbeda-beda

terhadap aliran bahan yang dikeringkan.

Fixed bed batch dryer  Re‐circulating batch dryer  Continous flow dryer 

Aliran Udara  

Aliran Bahan 

60  

Jenis aliran udara tersebut adalah, pengering aliran menyilang yang

merupakan jenis paling sederhana, dimana bahan mengalir kebawah diantara pelat

berlubang, sementara udara pengering mengalir horizontal melalui bahan. Ketika

aliran udara searah dengan aliran bahan yang dikeringkan, maka jenis aliran

tersebut dinamakan aliran searah, keuntungan jenis aliran ini adalah memungkinkan

udara yang bertemperatur tinggi kontak dengan bahan yang mempunyai kadar air

yang tinggi pula. Pengeringan terjadi cepat dibagian atas dan berkurang pada bagian

bawahnya.

Pengering aliran berlawanan, adalah ketika aliran udara pengering bergerak

ke atas dan aliran bahan bergerak turun, system ini sangat efisien, oleh karena udara

pengering secara terus menerus menyerap kadar air bahan pada saat keluar ruang

pengering. Adapun jenis aliran yang lain adalah aliran campuran yang dapat

menghasilkan kualitas paling baik, hal ini disebabkan adanya efek campuran yang

terus menerus, saluran udara masuk dan keluar dapat diletakkan pada pola yang

bergantian, sehingga aliran udara pada pengering dapat terjadi secara searah

ataupun berlawanan arah.

  Pengering tipe resirkulasi (Recirculating batch) terdiri dari ruang pengering

yang ditengahnya terdapat ruang plenum, alat untuk transportasi bahan dari bawah

ke atas, dapat berupa bucket conveyor, screw conveyor ataupun konveyor

pneumatik, dan dibagian atas adalah ruang tempering,

Dalam menghadapi perubahan iklim akibat pemanasan global, pengeringan

secara tradisional sering tidak dapat dilakukan, dikarenakan cuaca yang tidak

menentu, panen mungkin terjadi saat hujan ataupun berawan, dengan demikian

gabah tidak dapat dikeringkan dan akan menimbulkan kerusakan, seperti busuk,

berjamur, tumbuh kecambah, butir kuning, sehingga dalam kondisi demikian usaha

peningkatan bahansi gabah menjadi kurang berguna, oleh karena itu diperlukan alat

pengering mekanis.

Alat pengering mekanis digunakan selain dapat mempercepat proses

pengeringan juga dapat menggurangi bercampurnya debu ataupun kotoran lainnya

serta dapat lebih terkendali. Didalam pengering mekanis penggunaan udara

61  

bertemperatur tinggi dapat dilakukan, semakin tinggi temperatur udara pengering,

akan menyerap kandungan air bahan lebih banyak, sehingga mempercepat

pengeringan dan hal ini mengakibatkan kebutuhan laju aliran udara tiap satuan

massa bahan lebih sedikit daripada untuk pengering dengan temperatur udara yang

lebih rendah.

Banaszek dan Siebenmorgan (1990) dalam penelitiannya menyebutkan

bahwa laju adsorpsi kadar air tergantung pada temperatur dan kelembaban relatif

udara pengering, selain kadar air awal bahan.

Penggunaan udara bertemperatur tinggi dalam pengeringan dapat

mengakibatkan terjadinya laju pengeringan yang terlalu cepat, dan mengakibatkan

stress didalam bahan, serta menciptakan perbedaan kadar air antara pusat dan

permukaan bahan, pada akhirnya mengakibatkan keretakan didalam bahan.

Keretakan didalam bahan yang terjadi setelah pengeringan akan menjadi beras

patah ketika digiling, banyaknya beras patah akan menentukan mutu beras, karena

mutu beras ditandai dengan prosentase jumlah beras kepala atau rendemen beras

kepala.

4.2.2 Persamaan pengeringan teoritis

Dalam sistem pengering, kandungan air dalam bahan yang akan dikeringkan

sangat menentukan proses pengeringan. Terjadinya perpindahan massa didalam

bahan saat pengeringan disebabkan oleh adanya perbedaan kadar air.

Hukum Fick II telah banyak digunakan oleh para peneliti dengan asumsi

yang digunakan adalah, perpidahan massa didalam bahan saat pengeringan

disebabkan oleh perbedaan kadar air didalam bahan dan udara pengering.

Model persamaan matematik yang digunakan untuk proses perpindahan air

dalam bahan, adalah :

DMt

M 2∇=∂∂ 4.1

62  

Penyelesaian model persamaan 4.1, telah ditemukan oleh Crank (1956) di

dalam Young dan Whitaker (1971) dengan benda berbentuk plat tak terbatas,

silinder tak terbatas, bentuk bola dan silinder terbatas. Bentuk persamaan-

persamaan yang dihasilkan adalah seperti berikut :

a). Plat datar tak terbatas

])12(exp[)12(

18 2

022 tkn

nMeMoMeM

n

+−+

=−− ∑

∞

=π 4.2

b). Silinder tak terbatas

]/exp[1 222

022 πα

αtka

aMeMoMeM

n n

−=−− ∑

∞

=

4.3

c). Bola terbatas

]exp[16 2

122 tkn

nMeMoMeM

n−=

−− ∑

∞

=π 4.4

d). Silinder terbatas

[ ] x}/{exp48 222

0222 πα

απtka

aMeMoMeM

n n

−=−− ∑

∞

=

4.5

Persamaan di atas hanya valid untuk material bahan yang homogen. Young

dan Whitaker (1971) menyarankan bahwa asumsi tersebut tidak valid untuk

material bahan pertanian yang komposit (tidak seragam). Material bahan yang

komposit, mungkin akan berbeda kadar air keseimbangan dan difusivitas massanya.

Young dan Whitaker (1971) menyarankan penggunaan persamaan pindah

massa air dalam material bahan dalam bentuk perbedaan kadar uap air didalam

pori-pori bahan sebagai daya dorong perpindahan massa air.Henry menggambarkan

bahwa penyelesaian persamaan matematisnya akan melibatkan pindah panas dan

massa secara simultan. Beberapa peneliti telah menggunakan model dengan

melibatkan pindah panas dan massa secara simultan dengan metode pemecahan

63  

numerik. Pada permasalahan ini perubahan temperatur dan kadar air dipengaruhi

oleh difusivitas massa sedangkan perubahan kadar air dipengaruhi oleh

konduktivitas panas.

Laju pindah panas dan massa dalam material bahan dinyatakan dalam

bilangan Lewis, yaitu perbandingan difusivitas panas dan difusivitas massa. Young

telah memodifikasi persamaan bilangan Lewis seperti persamaan berikut :

}{)1(

})1({τ

β

fgm hMCwCsdsfD

dsffkLe++−

−+= 4.6

sedangkan TCM τβα −+= 4.7

Apabila bilangan Lewis yang dimodifikasi nilainya sama atau lebih besar

dari 60, maka hanya pindah massa saja yang perlu dibahas dalam proses

pengeringan, karena tidak ditemukan perbedaan temperatur dalam material bahan

dengan temperatur lingkungan. Jika nilai bilangan Lewis lebih rendah dari 60,

maka kurva penurunan kadar air dipengaruhi oleh sebaran temperatur didalam

material bahan secara nyata. Young menyimpulkan, bahwa dari data yang ada,

maka kebanyakan bahan pertanian memiliki nilai bilangan Lewis lebih besar dari

60.

Laju pengeringan untuk pengering biji-bijian termasuk gabah, menurut

Bala.(1997),  dapat dianalogikan dengan laju perubahan temperatur berdasarkan

hukum Newton untuk pendinginan, dapat dituliskan :

)( eMMkdt

dM−−=

              4.8

  Persamaan 4.8 dapat ditulis sebagai

4.9

   

 

64  

Hasil integralnya adalah

)(

0

0ttk

e

e eMMMM −−=

−−

                4.10

dan akhinya dapat dituliskan seperti pada persamaan 3.1

kt

e

e eMMMM −=

−−

α0                 4.11

untuk 0kte−=α

Dimana, konstanta α adalah faktor bentuk tergantung bentuk geometri bahan yang

dikeringkan. Untuk bentuk :

Lempeng : α = 8 π-2 = 0.81057

Bola : α = (8 π-2)-3 = 0.53253

Silinder : α = 6 π-2 = 0.60793

Secara umum beberapa peneliti (Simmonds et al. 1953. O’Callaghan 1954. Boyee

1966) dalam Bala (1997), menganjurkan persamaan untuk biji-bijian seperti

gandum, gabah, jagung sebagai berikut.

kt

e

e eMMMM −=

−−

0 4.12

Berdasarkan persamaan kadar air kesetimbangan Me untuk gabah yang

diasumsikan sebagai bentuk silinder tak terbatas, Thahir R (1986)

menyederhanakan persamaan kadar air keseimbangan sebagai fungsi dari selisih

temperatur bola kering dan temperatur bola basah ΔT, dan bentuk persamaannya

berdasarkan Thahir.R (1986)

Me = (18.61977 exp(-0.059853ΔT) 4.13

Dan nilai konstanta pengeringan k yang merupakan karakteristik bahan

dalam mempertahankan air yang terkandung didalamnya terhadap temperatur udara

panas berdasarkan Thahir R (1986) adalah :

k = exp (6.8274 – 4431.98/T) 4.14

65  

Tabel 14 Parameter model pengeringan untuk gabah

T(oC) RH (%) Me (% db) k (min-1)

50 27.3 6.616 0.0085

60 16.9 4.616 0.0129

4.2.3 Perkembangan pengering resirkulasi

Ridwan Thahir et al. (2001) membuat pengering sirkulasi untuk biji kedelai,

dimana alat tersebut berkapasitas 2 ton dengan menggunakan minyak tanah sebagai

sumber panas, serta menggunakan bucket konveyor untuk mesirkulasi bahan,

dengan daya motor sebesar 746 watt, dan hasil pengujian menunjukkan konsumsi

minyak tanah sebesar 5.12 liter/jam dengan efisiensi pengeringan 28.43% serta

laju penurunan kadar air 0.96%/jam, dan tingkat kerusakan biji pecah 1.13%, serta

lama proses pengeringan adalah 5 jam. Kamaruddin (2007) telah menghasilkan

pengering biji-bijian tipe resirkulasi dengan menggunakan energi surya, dan

tambahan bahan bakar arang kayu, energi listrik yang digunakan untuk motor getar

0.18 kW serta untuk blower 0.25 kW. Alat tersebut digunakan untuk mengeringkan

gabah seberat 24 kg dengan kadar air awal 23% bb hingga menjadi 15.8%,

membutuhkan arang kayu 12 kg dan lama pengeringan 7 jam, efisiensi pengeringan

1.93%.

International Rice Research Institute (IRRI) menunjukkan pengering yang

digunakan oleh pengusaha penggilingan padi kapasitas besar, pengering tipe

resirkulasi tersebut nampak pada Gambar 26.

66  

Gambar 26. Deretan pengering resirkulasi (IRRI.2003)

Pengering menggunakan bucket elevator, dilengkapi screw konveyor dengan

menggunakan bahan bakar minyak.

Thakur A.K dan A.K.Gupta (2006), dalam penelitiannya menghasilkan

kesimpulan bahwa tempering dapat meningkatkan rendemen beras kepala hingga 8

% lebih tinggi dibandingkan pengeringan kontinyu, dan pengurangan konsumsi

energi hingga 44%, dengan menggunakan temperatur udara pengering 60 oC selama

20 menit dan waktu tempering 30 menit, 60 menit dan 120 menit.

Hung Jung Shei dan Yi LuenChen (2002), membuat simulasi dengan

menggunakan model Partial Differential Equation, menggunakan bahasa Fortran

untuk pengeringan bertahap (intermittent) berdasarkan hasil penelitian laboratorium

menggunakan pengeringan resirkulasi kapasitas 50 kg, dengan temperatur udara

pengering 35oC hingga 60oC, merekomendasikan perbandingan waktu pengeringan

dan waktu tempering antara 1/1 hingga 1/9 dan laju pengeringan kurang dari 1.5

%/jam, untuk mendapatkan hasil tingkat keretakan bahan yang baik. Hasil simulasi

67  

menunjukkan waktu tempering tidak berpengaruh terhadap laju pengeringan,

adapun total waktu pengeringan antara simulasi dengan percobaan mempunyai

tingkat kesalahan kurang dari 5%.

Nishiyama (2006), membuat model sederhana untuk menganalisa

karakteristik pengeringan bertahap, menggunakan model pengering bola untuk

pengering lapisan tipis, dengan hasil tingkat ketelitian pendugaan kadar air kurang

dari 0.47% bk.

Model matematika sangat efektif untuk menggambarkan karakteristik

pengeringan gabah (Giner, Bruce, Mortimore. 1998) menggunakan hukum Fick

untuk difusi model pengeringan lapisan tipis gabah. Cao, Nishiyama, Koide (2004)

menyatakan, adalah sulit untuk mensimulasi proses pengeringan bertahap yang

didalamnya termasuk perioda pengeringan dan tempering menggunakan analisis

teoritis. Adapun Yang et al. (2002) melakukan analisis teoritis pengeringan gabah

diikuti dengan proses tempering, didalam penelitian tersebut model bola digunakan,

oleh kerena sederhana dan dapat diaplikasikan untuk perhitungan pada proses

pengeringan ataupun pada proses tempering.

4.2.4 Konveyor Pneumatik

Konveyor pneumatik merupakan salah satu jenis konveyor yang telah

banyak digunakan. Konveyor ini menggunakan prinsip perbedaan tekanan udara

dan pengangkutan bahan melalui udara yang dihembuskan atau dihisap dalam suatu

saluran tertutup. Keuntungan konveyor ini adalah dapat meminimalisasi kehilangan

produk untuk pengangkutan (product losses) (Spivakosky 1982). Analisis konveyor

pneumatik skala laboratorium perlu dilakukan untuk mendapatkan sistem

transportasi bahan pertanian seperti gabah, gandum, kedelai dan lain sebagainya,

untuk pengolahan pasca panen yang lebih ideal.

68  

Konveyor pneumatik merupakan konveyor yang dapat digunakan untuk

mengangkut biji-bijian. Konveyor ini memiliki kemampuan membersihkan sendiri

(self cleaning), dan memiliki instalasi yang lebih fleksibel dibandingkan jenis

konveyor yang lain dengan tingkat kerusakan akibat pengangkutan yang hampir

sama dengan konveyor ulir. Konveyor ini sesuai untuk pengangkutan dalam jumlah

besar.

Konveyor pneumatik merupakan transportasi bahan dengan metode suspensi

fluida secara horisontal maupun vertikal dengan jarak mulai dari beberapa kaki

hingga ratusan kaki (feet) (Perry 1984). Konveyor ini tergolong jenis konveyor

pengangkut bahan dalam bentuk curah. Konveyor pneumatik sering dipakai di

banyak industri, pertanian, konstruksi bangunan dan transportasi cairan kimia.

Menurut Spivakosky (1982) konveyor pneumatik akan dirancang

berdasarkan kapasitas yang dibutuhkan berupa debit aliran bahan yang diangkut

(Qs) dan massa jenis tumpukan bahan (γ). Parameter penting dalam perhitungan

konveyor pneumatik yaitu debit udara pembawa bahan(Vair), tekanan udara (P) dan

diameter pipa dalam (dp) beserta jumlah panjang jarak konveyor pneumatik (Leq),

kerapatan campuran bahan dan udara (u), dan kecepatan aliran udara.

Perhitungan konveyor pneumatik dilakukan dengan menentukan debit

aliran bahan. Debit aliran bahan tersebut menunjukkan massa bahan yang harus

dialirkan per satuan waktu. Debit bahan ini biasanya telah diketahui dan

disesuaikan dengan kapasitas sistem sebelum maupun sesudahnya sesuai dengan

yang dikehendaki. Debit bahan suatu sistem konveyor dapat diketahui dengan

analisa atau percobaan dengan mengukur berat bahan yang lewat serta waktu

pengangkutan. Hasilnya dimasukkan ke dalam persamaan berikut :

4.15

Jumlah panjang jarak konveyor pneumatik adalah jumlah total jarak yang

harus ditempuh bahan dari pemasukan konveyor hingga keluarannya Jumlah

panjang dapat dihitung dengan persamaan :

4.16

69  

Menurut Perry (1966) belokan 90o menimbulkan hambatan sebesar 40K

dari diameter, dengan K sebagai konstanta hambatan sebesar 1.5.

Massa jenis tumpukan produk (Bulk Density) biasanya telah diketahui atau

dapat dilakukan dengan percobaan. Massa jenis tumpukan adalah massa bahan per

satuan volume tumpukan.

Perhitungan dilakukan dengan persamaan sebagai berikut :

4.17

Parameter kecepatan udara pembawa (Vudara) dapat diperoleh dengan dua

cara yaitu melalui tabel maupun perhitungan. Kecepatan udara pembawa yang

dibutuhkan dapat dihitung secara matematis dengan persamaan sebagai berikut :

. 2 4.18

di mana α sebagai konstanta ukuran bahan, meningkat sesuai dengan besar ukuran

bahan (Tabel 15) , serta B sebagai konstanta bernilai antara ( 2 hingga 5 x 10-5)

sesuai tingkat kadar air bahan. Atau kecepatan udara pembawa juga dapat secara

pendekatan dengan menggunakan tabel 16.

Tabel 15. Jenis Bahan dan Konstanta Berdasarkan Ukuran Bahan α

Bahan Ukuran maksimum bahan α

bubuk 1-1000 micron 10-16

Butiran 1-10 mm 17-20

Gumpalan kecil 10-20 mm 17-22

Gumpalan menengah 40-80 mm 22-25

Sumber : (Spivakosky,1982)

70  

Tabel 16 Hubungan Massa Jenis Tumpukan dan Kecepatan Udara Pembawa

No. Massa Jenis Tumpukan/

Bulk Density

Kecepatan Udara Pembawa/

Gas Velocity

lb/ft3 kg/m3 ft/min m/min

1 10 160 2900 884

2 15 240 3590 1094

3 20 320 4120 1256

4 25 400 4600 1402

5 30 480 5050 1539

6 35 560 5500 1676

7 40 640 5840 1780

8 45 720 6175 1882

9 50 800 6500 1981

10 55 880 6800 2072

11 60 960 7150 2179

12 65 1040 7450 2270

13 70 1120 7700 2347

14 75 1200 8000 2438

15 80 1280 8250 2515

16 85 1360 8500 2591

17 90 1440 8700 2652

18 95 1520 9000 2743

19 100 1600 9200 2804

20 105 1680 9450 2880

Sumber : (Perry, 1984)

Menurut Hosokawa (1960) debit udara konveyor pneumatik yang membawa

suatu bahan dapat diperhitungkan dengan persamaan:

1000

60 13,9

4.19

71  

1

4.20

dan k sebagai konstanta memiliki nilai 0.3 -1.2 (untuk jarak vertikal) dan 0.2 – 0.4 (untuk jarak horisontal).

Kerapatan campuran udara dan bahan (u) dapat dihitung dengan persamaan

sebagai berikut:

3,6 . 4.21

4.2.4.1 Penurunan Tekanan

Fluida yang bergerak akan mengalami penurunan tekanan. Perbedaan

tekanan inilah yang disebut sebagai penurunan tekanan. Penurunan tekanan tersebut

terjadi karena adanya hambatan yang sangat berhubungan dengan gaya gesekan.

Gaya gesek tersebut bisa terjadi antara fluida dan pipa maupun gesekan dalam

bahan fluida itu sendiri.

Konveyor pneumatik terdiri dari pipa-pipa tertutup dengan aliran fluida di

dalamnya. Perbedaan tekanan antar titik input dan titik output bahan yang akan

dihitung sebagai tekanan yang dibutuhkan oleh fluida dalam konveyor pneumatik.

Fluida yang digunakan dalam pipa konveyor pneumatik adalah udara. Udara

pembawa inilah yang akan membawa bahan seperti gabah dari satu titik masukan

(input) hingga titik keluaran (output). Pengukuran penurunan tekanan pipa

konveyor pneumatik dapat dilakukan dengan menggunakan rumus Darcy Weisbach

(Ippen 1958) yaitu :

gC

dLtotfP

2

2

=Δγ

             

  4.22   

2

2C

gLtot

dPfγΔ

=            4.23

 

Faktor gesek (f) akan bergantung pada ukuran pipa, percepatan aliran fluid,

sifat kekentalan dan kekasaran bagian dalam pipa. Kekasaran relatif merupakan

72  

perbandingan ukuran ketidak sempurnaan permukaan ε terhadap garis tengah

sebelah dalam pipa.

Pengukuran penurunan tekanan (pressure drop) pada konveyor pneumatik

dapat menggunakan alat pengukur tekanan udara seperti manometer. Manometer

merupakan alat pengukur tekanan udara yang paling sederhana dan dipakai secara

luas. Salah satu tipe yang paling banyak digunakan adalah Manometer tabung U.

Tekanan didapatkan dari perbedaan tinggi kolom cairan dalam tabung U seiring

dengan masuknya udara yang mendesak cairan dalam tabung.  

Tabel 17 Perhitungan penurunan tekanan udara tanpa bahan

No Q/A

(m3/s m2)

Penurunan tekanan ∆P, Pa/m

Hitung Ukur

1 16.63 85.10 95 2 20.4 126.21 141 3 28 232.578 259 4 28.2 235.98 264 5 28.8 246.2 275 6 31 280.92 314

Adapun daya yang dibutuhkan untuk menghasilkan perbedaan tekanan

adalah hasil kali antara fluida yang mengalir per detik (ρfgQ) dengan H.

4.24 PHQP Δ= 

Dimana H = Ltot (persamaan 4.16), m Q = Laju aliran udara, m3/det

             

4.2.4.2 Kecepatan terminal (terminal velocity)

Suatu objek yang jatuh mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi dan gaya tarik yang besar, penjumlahan kedua gaya tersebut menghasilkan persamaan :

F = mg-qACd 4.25

Kecepatan terminal dicapai ketika F = 0, sehingga

73  

mg - qACd = 0 = mg - ACd

dengan demikian nilai kecepatan Vt sebagai bentuk kecepatan terminal tanpa

melibatkan efek daya apung (buoyancy) adalah

4.26

Apabila efek daya apung (buoyancy effects) diperhitungkan, suatu objek

yang jatuh melewati suatu fluida karena beratnya sendiri dapat mencapai kecepatan

terminal, jika gaya netto yang bekerja pada objek sama dengan nol. Ketika

kecepatan terminal telah dicapai, maka berat objek telah diseimbangkan oleh daya

apung ke atas dan daya tarik, sehingga

W = Fb + Fd 4.27

W = π/6 d3ρog 4.28

Fb = π/6 d3ρg 4.29

Fd = Cd ρ V2Ab 4.30

Dengan mensubstitusikan persamaan (4.28 - 4.30) kedalam persamaan 4.27,

didapat kecepatan terminal Vt sebagai berikut

43 4.31

74  

4.2.5 Model Matematika

Pengeringan adalah proses termophisik dan termokimia yang berhubungan

dengan perpindahan panas dan perpindahan massa di dalam suatu material padat. Di

dalam proses pengeringan udara digunakan untuk menghantar panas ke bahan

sehingga terjadi penguapan kadar air serta membawa uap air keluar dari massa

bahan. Udara panas mengalir melintang terhadap aliran bahan yang dikeringkan,

sehingga aliran panasnya dikenal dengan aliran melintang (cross flow), ilustrasi

pengering cross-flow ditunjukkan pada Gambar 27.

Berdasarkan elemen volume (dx dy) setiap satuan panjang pada setiap arah

lokasi didalam pergerakan bahan yang ditunjukkan oleh gambar 28.

Gambar 27 Ilustrasi pengering cross-flow

Tp, M , Gp

x

y

∆y Ta , H , Ga

y + Δy

Gabar 28 Elemen volume untuk proses pengeringan cross flow

Terdapat empat variabel (Bala, 1997), yaitu Ta,Tp, H dan M, sehingga

diperlukan empat persamaan untuk menyelesaikannya, yaitu tiga persamaan

Aliran bahan Tai Ta(i+1)

Aliran udara panas

Tp1 

Aliran bahan

75  

diferinsial parsial (persamaan 4.38, 4.42, 4.46 ), dan satu persamaan untuk lapisan

tipis ( persamaan 4.47) yang digunakan dalam kajian model simulasi ini.

4.2.6 Persamaan Keseimbangan massa :

perubahan kadar air dalam udara = perubahan kadar air bahan

dalam satuan waktu, aliran kadar air dalam udara masuk suatu elemen adalah :

Ga H(x) dy 4.32

dan keluar elemen:

Ga H(x+dx)dy 4.33

demikian pula dalam satuan waktu aliran kadar air bahan masuk elemen:

GpM(y)dx 4.34

dan keluar elemen:

GpM(y+dy)dx 4.35

Keseimbangan massa nya adalah :

[GaH(x+dx)- GaH(x)]dy = [GpM(y)-GpM(y+dy)]dx 4.36

Menggunakan deret Taylor dan menghilangkan semua bentuk dx2,dy2dan

yang lebih tinggi, maka didapat :

dy

dMGdxdHG pa −= 4.37

dy

dMGG

dxdH

a

p−= 4.38

4.2.7 Persamaan Keseimbangan Energi

Perubahan entalpi udara = pindah panas konvektif bahan dan yang diberikan

oleh udara dalam menguapkan kadar air.

dalam satuan waktu panas yang mengalir ke dalam elemen adalah :

Ga[(Cpa+CpwH(x))Ta(x)+hfgH(x)]dy 4.39

dan yang mengalir keluar elemen :

Ga[(Cpa+CpwH(x+dx))Ta(x+dx)+hfgH(x+dx)]dy 4.40

76  

Sehingga dari persamaan 4.39 dan 4.40, dapat dituliskan menjadi :

Ga[(Cpa+CpwH(x+dx))Ta(x+dx)+hfgH(x+dx)]dy- Ga[(Cpa+CpwH(x))Ta(x)+hfgH(x)]dy

= -hcv (Ta-Tp)dxdy + GaCpw

4.41

4.42

4.2.8 Persamaan Laju Pindah Panas

Laju pindah panas antara udara dan bahan = Perubahan panas sensibel bahan + delta entalpi

dalam satuan waktu, panas yang mengalir kedalam elemen oleh karena pergerakan bahan adalah:

Gp (Cpp+M(y)Cpl)Tp(y)dx 4.43

dan yang mengalir keluar adalah :

Gp (Cpp+M(y+dy)Cpl)Tp(y+dy)dx 4.44

Perubahan tersebut mengakibatkan panas konveksi dari udara hcv (Ta-Tp)dxdy dan

panas desorpsi yang ditambahkan ke bahan (hfg+CpwTp)Ga( H/ x)dxdy,sehingga

dapat dituliskan menjadi :

Gp (Cpp+M(y+dy)Cpl)Tp(y+dy)dx- Gp (Cpp+M(y)Cpl)Tp(y)dx =

- hcv (Ta-Tp)dxdy - (hfg+CpwTp)Ga( H/ x)dxdy 4.45

/ 4.46

4.2.9 Persamaan Laju Pengeringan

dM/dt = menggunakan persamaan pengeringan lapisan tipis, persamaan

dasar perubahan kadar air bahan dari kadar air awal M0 ke kadar air akhir M untuk

model pengeringan lapisan tipis, berdasarkan Thahir (1986) :

kt

e

e eMMMM −=

−−

0                 4.47

77  

)( eMMkdt

dM−−=

              4.49

Me = 17.7700 exp (-0.0516.ΔT)/100 4.49 dan

k = exp (6.8274 – 4431.98/T) menit-1 4.50 Dalam penelitian ini dilakukan simulasi pengeringan untuk alat pengering

tipe resirkulasi, yang secara diagramatis ditunjukkan pada gambar 25.

Dari persamaan tersebut di atas terdapat 4 hal yang tidak diketahui yaitu

kadar air M ; kelembaban absolut udara pengering H ; temperatur udara pengering

Ta dan temperatur bahan Tp, untuk menyelesaikan persamaan-persamaan tersebut di

atas digunakan teknik finite difference, seperti ditunjukkan pada Gambar 29.

Dengan demikian didapat persamaan-persamaan sebagai berikut :

Ta(i+1,j)=Ta(i,j)+Δx (i,j)

Tp(i,j+1)=Tap(i,j)+Δy (i,j)

H(i+1,j)=H(I,j)+Δx (i,j)

Δx Tp (i+1,j) (i,j)

Δy Ta

(i+1,j+1) (i,j+1)

y

x

Gambar 29 Grid finite difference untuk persamaan pengering resirkulasi cross-flow

4.51

78  

dTpdy

hcv Ta Tp Ga hfg Cpw Cpl Tp dH/dxGp Cpp CplM

4.52

dydM

GG

dxdH

a

p−=               

4.53

dydt

dtdM

dydM

−= 4.54

Parameter-parameter yang digunakan dalam simulasi sebagai masukan

adalah kadar air awal (M0), temperatur gabah awal (Tp0), temperatur udara

pengering (Ta), laju udara pengering, kelembaban mutlak udara (H) yang diukur

langsung dengan percobaan dilapangan, kelembaban relatif udara pengering (RH),

serta beberapa parameter yang berhubungan dengan sifat udara dan gabah yang

digunakan yaitu:

Tabel 18. Parameter yang digunakan dalam simulasi

Parameter Nilai

Panas jenis gabah Cpp

Koefisien pindah panas konveksi hcv

Panas jenis air Cpw

Panas jenis uap air Cpv

Panas jenis udara Cpa

Panas laten penguapan hfg

2046 J/kg K

3.9178(737.33Ga)0.49 untuk Ga<0.678 kg/m2dt

2.0611(737.33Ga)0.59untuk Ga>0.678 kg/m2dt

4187 J/kg K

1850 J/kg K

1008 J/kg K

∆hfg /∆hfgw = 1.298

Untuk nilai-nilai k, Tp dan Ta diasumsikan konstan setiap awal proses

pengeringan dalam pengering resirkulasi, hal ini dikarenakan setelah pengeringan

terjadi tempering, dimana temperatur bahan berangsur-angsur kembali mendekati

temperatur awalnya, karena tidak terjadi pemanasan selama proses tempering

berlangsung, dan selama proses tempering diasumsikan tidak terjadi perpindahan

massa pada permukaan bahan, perhitungan untuk proses tempering seperti

perhitungan proses pengeringan, tetapi diasumsikan nilai k sama dengan 0.

79  

Sedangkan untuk verifikasi model dilakukan dengan menggunakan

pengering resirkulasi yang telah dibuat, alat pengering tersebut dirancang dengan

kapasitas 1 ton per proses, terdiri dari dua bagian yang dapat dioperasikan sendiri-

sendiri, sehingga setiap bagian mempunyai kapasitas 500 kg per proses. Dasar

penentuan kapasitas alat adalah hasil pengamatan dilapang yang menunjukkan

bahwa rata-rata setiap unit usaha penggilingan padi didaerah Bogor memiliki lahan

untuk pengeringan 15 x 15 m2 dengan kapasitas pengeringan 1.0 ton hingga 2.5 ton

gabah.

Parameter yang diamati adalah perubahan kadar air bahan, temperatur udara

keluar ruang pengering, kelembaban udara masuk dan keluar ruang pengering,

waktu yang dibutuhkan selama proses pengeringan hingga rata-rata kadar airnya

mencapai 12% -14% basis basah , pengujian kadar air bahan dilakukan pada saat

sebelum masuk ruang pengering dan setelah keluar ruang pengering. Suatu

program komputer yang ditulis dalam Visual basic (Versi 6.0, Microsoft

Corporation) digunakan untuk simulasi model pengeringan resirkulasi gabah

(lampiran 3).

4.3 BAHAN DAN METODE

4.3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian untuk analisa sifat termofisik bahan, pembuatan alat uji (alat

pengering resirkulasi) dan pengamatan hasil pengeringan dilakukan di

Laboratorium Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut

Pertanian Bogor. Waktu penelitian dimulai bulan April 2007 sampai Juli 2008.

4.3.2 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam percobaan adalah gabah varietas Ciherang ,

yang didapat dari kelompok petani didaerah Bogor yang dipanen pada tanggal 18,

21 dan 23 Mei 2008, dan telah diuji sifat thermofisiknya seperti ditunjukkan pada

tabel 18.

80  

Peralatan yang digunakan adalah , pengering resirkulasi hasil perancangan,

timbangan digital, anemomaster, sensor temperatur, sensor temperatur dan

RH(SHT11), microkontroler 8051, komputer, termometer air raksa, gelas ukur,

stop watch, Kett Mouisture tester, mesin penampi, Satake Rice Machine (Satake

Engineering Co., Ltd., Japan), oven.

 

Gambar 30 Titik pengukuran pengering resirkulasi

6

5

1

2

3

4

Keterangan :

1 Lubang pengukur tekanan dengan U tube 2 Lubang pengukur kecepatan dan temperatur udara pengering 3 Micro controller 4 Cross flow heat exchanger 5 Blower udara pengering 6 Blower udara pembawa Titik pengambilan sampel Titik pengukuran temperatur Titik pengukuran temperatur dan RH

81  

Kadar air kesetimbangan Me dan konstanta pengeringan k dihitung

berdasarkan persamaan 4.49 dan 4.50 (Thahir, 1986), sedangkan panas laten

penguapan air dalam bahan Δhfg/Δhfgw = 1.298

4.3.3 Prosedur Percobaan

Percobaan dilakukan dengan menggunakan alat pengering resirkulasi ,

pengering terdiri dari: alat penukar panas dengan daya blower 0.25 HP; sistem

konveyor pneumatik dengan daya motor 0.5 HP; bangunan ruang pengering dan

tempering; kompor bertekanan dengan pompa listrik dan dilekengkapi dengan

seperangkat akuisis data. Titik-titik pengukuran ditunjukkan pada Gambar 30.

Temperatur udara pengering dijaga pada temperatur 60oC, dengan mengatur bukaan

katup saluran bahan bakar.

Prosedur percobaan adalah sebagai berikut :

Gabah yang baru dipanen dibersihkan dari sisa-sisa jerami dan kotoran

lainnya dengan menggunakan mesin penampi, kemudian ditimbang sebanyak 450

kg gabah kering panen dimasukan ke dalam alat pengering resirkulasi, kompor

dinyalakan, setelah tiga menit untuk memanaskan pipa saluran bahan bakar, agar

viskositas bahan bakar turun, kemudian blower udara pengering dihidupkan

sehingga laju udara pengering adalah 0.16 m3/detik. Ketika temperatur udara

pengering telah stabil pada 60oC, blower sistem konveyor pneumatik dihidupkan,

kemudian katup aliran gabah dibuka pada ukuran tertentu sehingga didapat laju

aliran gabah 6 kg/menit.

82  

Gambar 31 Mekanisme Kerja Mesin Pengering

Pengambilan sampel untuk pengujian kadar air dilakukan setiap jam sekali,

dari bagian atas ruang pengering dan bagian bawah ruang pengering. Pengujian

kadar air dilakukan baik dengan metode oven maupun menggunakan Kett

Mouisture tester. Proses pengering berakhir ketika hasil pengujian kadar air dari

sampel bagian atas ruang pengering dan dari bagian bawah ruang pengering sama

dengan 14% ± 0.5% basis basah.

4.3.4 Kalibrasi pengukuran kadar air

Pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan menggunakan metode oven

(Metode pengukuran langsung), dengan temeperatur pengeringan 105oC, dengan

waktu pengeringan 5 jam dan berat sampel 5 g , metode ini merupakan adopsi

berdasarkan Food Agency (Seo, 1995), dan menggunakan Kett Mouisture tester

83  

(metode pengukuran tidak langsung), hasil pengukuran tersebut dibandingkan dan

hasilnya ditampilkan pada gambar 32.

Gambar 32 Kalibrasi pengukuran kadar air

4.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.4.1 Hasil disain

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan pada bab 2 dan bab 3, dimana

kompor tekan digunakan sebagai sumber panas, untuk kebutuhan udara pengering,

dan perbandingan waktu pengeringan dengan waktu tempering antara 1: 3 hingga 1:

4, yang juga sesuai dengan recomendasi dari Ban (1971), maka didapat disain

dimensi ruang pengering 140 x 700 x 1200 mm3, serta dimensi ruang tempering 400

x 1000 x 1200 mm3 dan ruang hooper setelah ruang pengering dengan ukuran rata-

rata 400 x 400 x 650. Dengan demikian perbandingan volume antara ruang

pengering dan total ruang tempering mencapai 1:4.

Adapun berdasarkan persamaan 4.17, dengan asumsi diameter gabah 3 mm,

Cd = 0.98, maka didapat kecepatan terminal 4.16 m/detik, sedangkan kecepatan

udara pembawa berdasarkan persamaan 4.4, dapat dihitung dengan hasil 23.67

m/detik atau menggunakan tabel 15 hasilnya 28.8 m/detik.

Perhitungan penurunan tekanan dihitung berdasarkan persamaan 4.8, dengan

menggunkan pipa PVC, dianggap permukaan halus, sehingga kekasaran relatif

y = 1,021x + 0,033R² = 0,997

05

1015202530

0 10 20 30

Kad

ar a

ir O

ven

% b

b

Kett Grain moisture tester % bb

84  

adalah 0.005 mm, menggunakan diagram Moody (Perry 1966), didapat nilai

penurunan tekanan 1125 Pa. Berdasarkan data tersebut di atas, maka digunakan

blower udara pembawa dengan spesifikasi tipe CZR1-80, dengan daya listrik 370

Watt, penurunan tekanan 1400 Pa, kapasitas 630 m3/jam, Gambar 33 menunjukkan

alat pengering hasil disain.

Gambar 33 Alat pengering gabah resirkulasi hasil disain

4.4.2 Kurva Pengeringan antara simulasi dan percobaan

Dengan mengunakan model pengeringan resirkulasi, kadar air bahan dapat

dihitung menggunakan nilai-nilai parameter (Me, k, Ta, dan RH), dengan

diasumsikan pengering sebagai pengeringan lapisan tipis, aliran udara pengering

cross-flow untuk pengeringan gabah.

Gambar 34, menunjukkan kurva penurunan kadar air selama proses

pengeringan baik berdasarkan hasil simulasi maupun hasil pengukuran, dengan

bahan yang dikeringkan 450 kg, kadar air awal 23.5% (bb), berdasarkan simulasi

85  

menunjukkan, lama pengeringan 11.8 menit dan tempering 48.9 menit setiap siklus

dan terdapat 9 kali siklus untuk mencapai kadar air akhir 14.13%(bb),dengan waktu

pengeringan total adalah 545.5 menit, sedangkan berdasarkan percobaan waktu

pengeringan total selama 600 menit dan kadar air akhir 14.2%(bb), dengan

perbedaan antara simulasi dengan percobaan adalah sebesar 0.07% (bb) untuk

memprediksi kadar air akhir adalah, sedangkan untuk memprediksi waktu

pengeringan hasil simulasi 54.5 menit lebih cepat.

Gambar 34 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi

untuk kadar air awal 23.5% bb

Gambar 35, dengan jumlah bahan yang dikeringkan 410 kg, kadar awal

bahan 22.3% (bb), berdasarkan simulasi diperlukan waktu pengeringan 11.8 menit,

tempering 44 menit, untuk setiap siklusnya, untuk mencapai kadar air akhir 14.1%

(bb) diperlukan 9 kali siklus, sehingga total waktu pengeringan yang dibutuhkan

adalah 502 menit, adapun berdasarkan percobaan, total waktu pengeringan yang

diperlukan untuk mencapai kadar air akhir 14.39% adalah 540 menit, dengan

demikian terdapat perbedaan antara hasil simulasi dengan percobaan, dimana hasil

pecobaan menunjukkan kadar air lebih besar 0.29% (bb) dan 38 menit lebih lama.

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800

Kada

r air (%

 bb)

Waktu total pengeringan (menit)

pengukuran

simulasi

86  

Gambar 35 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi untuk kadar

air awal 22.3%

Kurva hasil percobaan tidak menggambarkan adanya proses tempering oleh

karena didalam percobaan proses pengeringan terjadi sirkulasi terus menerus, serta

pengukuran dilakukan setiap jam pada titik sebelum dan setelah ruang pengering

saja. Waktu tempering didalam percobaan didapat berdasarkan waktu yang

diperlukan bahan untuk mencapai ruang pengering, pada proses pengeringan

berikutnya.

Gambar 36 dan 37 menunjukkan distribusi kadar air di dalam ruang

pengering berdasarkan simulasi. Penurunan kadar air terjadi secara diagonal, karena

semakin ke bawah gabah mengalami pengeringan lebih lama, dan temperatur udara

panas semakin berkurang ke arah saluran udara ke luar.

Hasil simulasi mendekati hasil percobaan baik untuk penurunan kadar air

maupun waktu yang diperlukan untuk pengeringan, perbedaan yang terjadi adalah

total waktu pengeringan hasil simulasi lebih cepat antara 38 menit hingga 54.5

menit, serta kadar air akhir hasil pengeringan berdasarkan simulasi lebih rendah

daripada hasil percobaan, hal ini disebabkan oleh adanya cara pengukuran yang

dilakukan selama percobaan dalam interval 1 jam sekali.

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400 500 600

Kada

r air (%

 bb)

Waktu total pengeringan (menit)

pengukuran

simulasi

 

Gambpada

Gambpada

bar 36 Distriba waktu peng

bar 37 Distriba waktu peng

busi kadar ageringan 11.8

busi kadar ageringan 303

air di dalam r8 menit, den

air di dalam r3 menit, den

1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

34

1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

34

ruang pengerngan kadar a

ruang pengerngan kadar ai

22

22

21

21

0

3

6

9

2

5

8

1

4

ring hasil simir awal 23.5%

ring hasil simir awal 23.5%

2,5‐23

2‐22,5

1,5‐22

1‐21,5

20,5‐21

20‐20,5

19,5‐20

19‐19,5

18,5‐19

18‐18,5

17,5‐18

17‐17,5

16,5‐17

16‐16,5

15,5‐16

15‐15,5

87

mulasi % bb

mulasi % bb

7

88  

4.4.3 Pengaruh waktu tempering terhadap beras kepala

Pengaruh waktu tempering terhadap mutu gabah yang ditandai dengan

besarnya nilai Beras kepala, seperti ditunjukkan pada tabel 20. Nampak walaupun

kecil terdapat perbedaan, semakin lama waktu tempering semakin besar nilai beras

kepala nya. Hal ini menunjukkan perlunya waktu tempering agar kadar air bahan

antara pusat bahan dan permukaan merata dan mengurangi adanya tegangan panas

(thermal stress) secara terus menerus yang dapat menyebabkan keretakan (Bonazzi

et al. 1994).

Tabel 20 Beras kepala terhadap waktu tempering

Lama Tempering 40 menit 50 menit

Rendemen Beras kepala 72.69 % 74.3 %

4.4.4 Distribusi temperatur udara pengering masuk dan keluar

Temperatur udara pengering masuk ruang pengering relatif konstan sebesar

rata-rata 59.52oC dan RH 17.33%, entalpi rata-rata adalah 135.71(kJ/kg), sedangkan

temperatur udara keluar rata-rata 42.29oC dan RH rata-rata 53.57%, entalpi rata-rata

135.58 (kJ/kg), dengan demikian entalpi udara pengering masuk dengan entalpi

udara pengering keluar hampir sama, hal ini menunjukkan proses pengeringan

terjadi secara entalpi konstan, dan dianggap proses adiabatik, karena tidak ada

panas yang megalir selain dari udara pengering itu sendiri. Distribusi temperatur

udara pengering di dalam ruang pengering bervariasi terhadap jaraknya, Gambar 38

menunjukkan distribusi temperatur pada menit ke 11.8 menit. Adapun Gambar 39

adalah keadaan distribusi temperatur udara pengering setelah menit ke 446.24

menit, ketika akhir proses pengeringan.

Berdasarkan Gambar 40 temperatur udara keluar pengering secara rata-rata

semakin meningkat, sepanjang waktu pengeringan, hal tersebut menandakan kadar

air bahan semakin berkurang, sehingga energi yang diperlukan untuk menguapkan

air dalam bahan semakin kecil.

 

Gambar 38peng

Gambar 39penge

8 Distribusi tgering pada m

9 Distribusi tering pada m

temperatur umenit ke 11.8

temperatur umenit ke 446

udara penger8 menit, untu

udara penger.2 menit, un

1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

34

1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

31

34

ring secara suk kadar air

ring secara sntuk kadar ai

59‐60 557‐58 555‐56 5453‐54 551‐52 549‐50 447‐48 445‐46 4443‐44 441‐42 439‐40 337‐38 335‐36

59‐60

57‐58

55‐56

53‐54

51‐52

49‐50

47‐48

45‐46

43‐44

41‐42

39‐40

37‐38

simulasi di d

gabah 23.5

simulasi di dr gabah 23.5

8‐596‐574‐552‐530‐518‐496‐474‐452‐430‐418‐396‐37

58‐59

56‐57

54‐55

52‐53

50‐51

48‐49

46‐47

44‐45

42‐43

40‐41

38‐39

36‐37

89

dalam ruang % bb

dalam ruang 5% bb

9

90  

Gambar 40 Distribusi temperatur udara pengering pengukuran pada percobaan

dengan kadar air gabah 23.5% bb.

Gambar 40 menunjukkan perbandingan distribusi temperatur udara keluar

pengering berdasarkan simulasi dan percobaan, nampak bahwa hasil simulasi tidak

jauh berbeda dengan hasil pengukuran dalam percobaan dengan koefisien

diterminasi (R2) = 0.95, sehingga simulasi dapat digunakan untuk memprediksi nilai

temperatur keluar pengering dengan sangat baik.

Gambar 41 Distribusi temperatur udara keluar pengering, secara simulasi dan

percobaan

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800

tempe

ratur (°C)

Waktu (menit)

suhu udara masuk

suhu udara keluar

0

10

20

30

40

50

60

0 200 400 600 800

Tempe

ratur ( C)

Waktu (menit)

simulasi

percobaan

91  

Gambar 42 Grafik temperatur udara keluar pengering, secara simulasi dan

percobaan

4.4.5 Perubahan Temperatur Bahan

Temperatur bahan rata-rata di dalam ruang pengering meningkat secara

linier terhadap waktu pengeringan, berdasarkan hasil simulasi peningkatan

temperatur bahan tersebut berdasarkan persamaan y = 0.896x + 30.06, dimana y

adalah temperatur bahan dan x merupakan waktu pengeringan.

Gambar 43 menunjukkan perubahan temperatur bahan terhadap waktu

pengeringan, dimana pada akhir satu proses pengeringan temperatur bahan adalah

39.9oC, ini berarti masih berada dibawah garis temperatur transisi gelas. Dengan

demikian akan mengurangi terjadinya keretakan bahan. Apabila bahan dikeringkan

selama 20 menit, berdasarkan hasil simulasi, temperatur bahan mencapai 47.95oC,

sehingga berada pada daerah transisi gelas, hal ini akan berakibat terjadinya

perbedaan sifat antara bagian permukaan bahan yang berada dalam daerah glassy

dan pada bagian pusat bahan masih dalam daerah rubbery. Keadaan tersebut akan

menimbulkan stress pada bahan, sehingga akan meningkatkan kerusakan bahan.

Tcoba = 0,935Tsim + 0,867R² = 0,975

32

37

42

47

32 37 42 47

Tempe

rtur percoba

an °C

Temperatur simulasi °C

Linear (antara simulasi vs percobaan)

92  

Gambar 43 Simulasi perubahan temperatur bahan terhadap waktu pengeringan

siklus pertama

4.4.6 Penurunan Tekanan

Hasil pengukuran menunjukkan, penurunan tekanan dari lubang keluaran

blower arah horisontal ditambah belokan adalah 686.7 Pa (7 cm kolom air) dan

pada arah vertikal sepanjang 2 meter pengukuran adalah 294.3 Pa (3 cm kolom air)

sehingga total penurunan tekanan adalah 980 Pa (10 cm kolom air). Berdasarkan

persamaan 4.23, maka didapat nilai f = 0.068. Sedangkan daya listrik yang

dibutuhkan berdasarkan persamaan 4.24, didapat hasil daya P = 217.78 watt.

Spesifikasi blower yang digunakan mempunyai kapasitas 24 m3/menit

dengan diameter pipa PVC 76 cm, kecepatan udara pembawa adalah 46 m/detik dan

penurunan tekanan hingga 1400 Pascal, daya 0.5 Hp (370 watt), dengan demikian

pemilihan blower dalam disain memadai karena, penurunan tekanan yang terjadi

masih berada dibawah kapasitas blower yang digunakan.

Terdapat aliran yang tidak lancar selama proses pengeringan berlangsung

yang kemungkinan disebabkan oleh adanya bridging, sehingga mengurangi

kapasitas alat.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 5 10 15

Tempe

ratur b

ahan

 (°C)

Waktu pengeringan (menit)

93  

Tabel 21 Unjuk kerja alat secara umum

Parameter Satuan Percobaan I Percobaan II Percobaan III Massa gabah awal kg 450 410 410 Kadar Air awal % bb 23.5 22.3 22.8 KadarAir Akhir % bb 13.95 14.15 14.20 Temp Udara lingkungan oC 31 31 31 RH udara lingkungan % 80 80 80 Temp Udara pengering rata-rata oC 59.5 59.5 60 RH udara Pengering % 19 20 18 Laju udara pengering m3/dt 0.16 0.16 0.16 Daya blower udara pengering Watt 125 125 125 Temp Udara pengering keluar rata-rata

oC 43 42 43

Laju Udara Pembawa m3/dt 0.23 0.23 0.23 Daya blower udara pembawa Watt 370 370 370 Total waktu pengeringan jam 10 9 9 Konsumsi bahan bakar liter/jam 0.95 1.15 1.20 Effisiensi pengeringan % 31.1 22.2 22.6 Rendemen beras kepala (thd beras pecah kulit)

% 74.3 72.69 72

Konsumsi Energi Spesifik (non renewable energy)

MJ/kg uap air

3.475 4.786 4.131

Konsumsi Energi Spesifik (total) MJ/kg uap air

6.499 8.980 8.625

4.5 KESIMPULAN

1. Simulasi komputer yang dibuat dapat digunakan untuk memprediksi total

waktu pengeringan dengan perbedaan antara 7-10%, dan perbedaan kadar

air akhir antara 2 – 3%.

2. Waktu pengeringan berdasarkan simulasi, tiap sirkulasi yang diperlukan

11.8 menit dan waktu tempering 48.9 menit (perbandingan waktu

pengeringan dan waktu tempering 1:4), dengan kadar air awal bahan 23.5%,

untuk mencapai kadar air rata-rata 14.2% dibutuhkan 9 kali sirkulasi dengan

total waktu pengeringan 545.5 menit.

94  

3. Penggunaan temperatur udara pengering 60 oC menghasikan rendemen beras

kepala 72-74.3%, adapun pengeringan kovensional menghasilkan rendemen

beras kepala 64.77%, pada pengeringan cuaca cerah.

4. Konsumsi energi spesifik (non renewable energy) antara 3.475 MJ/kg uap

air hingga 4.786 MJ/kg uap air, dengan menggunakan campuran minyak

jarak dan minyak tanah 1:1, didapat konsumsi energi spesifik total antara

6.499 MJ/kg uap air hingga 8.98 MJ/kg uap air dan Efisiensi pengeringan

antara 22.20 – 31.10%. Konsumsi Energi listrik menggunakan konveyor

pneumatik 1.028 Wh/kg produk.

BAB V

ANALISIS BIAYA PENGERINGAN GABAH MENGUNAKAN

PENGERING RESIRKULASI  

5.1 PENDAHULUAN

Pengembangan usaha pelayanan jasa pengeringan gabah dapat digolongkan ke dalam

perencanaan suatu kegiatan untuk mendatangkan manfaat dengan memanfaatkan sumberdaya

yang ada. Kegiatan seperti ini disebut suatu proyek (Pramudya dan Dewi, 1992). Adapun tujuan

dari adanya proyek adalah untuk mendapatkan keuntungan, dimana keuntungan tersebut

didapatkan dari adanya selisih biaya yang diterima dengan biaya yang telah dikeluarkan.

Untuk mengetahui besarnya biaya yang diterima dan biaya-biaya yang dikeluarkan, maka

dilakukan analisis biaya. Biaya-biaya suatu proyek terdiri dari biaya investasi dan biaya

eksploitasi. Biaya investasi adalah biaya yang dikeluarkan pada tahap persiapan, sedangkan

biaya eksploitasi dikeluarkan selama proyek tersebut dijalankan.

Secara tradisional petani petani dan unit usaha pengilingan mengeringkan gabah dengan

menggunakan metoda lamporan (pengeringan langsung menggunakan energi matahari), sehingga

membutuhkan lahan yang luas, dengan tebal tumpukan antara 1- 2.5 cm, diperlukan luas lahan

lamporan antara 80-115 m2 untuk setiap ton gabah. Dengan cara tersebut petani tidak

memperhitungkan biaya pengeringgan, dan biasanya dikeringkan dipinggir jalan atau dititipkan

ke penggilingan padi untuk dikeringkan dengan biaya Rp 50.000 per ton, tetapi dengan metoda

lamporan, mutu hasil pengeringan tidak dapat ditentukan, oleh karena sangat tergantung cuaca

dan keadaan sekelilingnya.

Usaha penggilingan pada umumnya mempunyai lahan untuk pengering lamporan yang

terbatas, sehingga ketika banyak petani menitipkan gabahnya untuk dikeringkan tidak mampu

melakukannya, akibatnya banyak gabah yang mengalami penundaan pengeringan dan akan

menurunkan mutu hasil penggilingan baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Untuk itu penting

bagi pengusaha penggilingan atau kelompok tani merubah cara pengeringan dari secara

tradisional menjadi menggunakan pengering mekanis, yang dapat meningkatkan mutu

pengeringan juga dapat meningkatkan hasil dari penggilingan.

96  

Penggunaan pengering mekanis tersebut, tentunya diharapkan penambah biaya yang tidak

terlampau tinggi, sehingga dibutuhkan pengering mekanis dengan harga terjangkau dan

mempunyai unjuk kerja yang baik. Untuk itu , maka pengering gabah tipe resirkulasi dengan

menggunakan konveyor pneumatik dan energi minyak jarak dapat menjadi pilihan utama.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kelayakan dari usaha pengeringan gabah

dengan menggunakan pengering tipe resirkulasi yang diteliti, dan diharapkan hasil dari analisis

ini dapat dimanfaatkan oleh kelompok tani atau pengusaha penggilingan gabah.

5.2 TINJAUAN PUSTAKA

Produksi gabah nasional yang mencapai 59.877 juta ton pada tahun 2008 (BPS 2008)

sebagian besar berasal dari lahan petani, kemudian petani menjual ke pedagang penebas, ke

KUD atau pengusaha penggilingan padi. Petani biasanya menjual gabah dalam keadaan gabah

kering panen(GKP) atau gabah kering giling (GKG), apabila dalam keadaan GKP, maka

pedagang penebas, KUD ataupun pengusaha penggilingan yang mengeringkan untuk menjadi

GKG.

Produksi gabah di Kecamatan Cibungbulang Kabupaten Bogor, dengan luas lahan sawah

1155 ha adalah 17134.54 ton gabah kering panen per tahun dalam 3 kali masa tanam. Proses

pengeringan gabah yang dilakukan di daerah tersebut masih dengan cara tradisional, yaitu

dijemur di atas lantai jemur (lamporan). Lamporan ini biasanya terintegrasi dengan unit

penggilingan padi. Adapun jumlah penggilingan padi yang terdapat di Kecamatan Cibungbulang

mencapai 28 unit penggilingan yang tersebar di berbagai desa.

Apabila dirata-rata dalam setiap musim dihasilkan 5711.513 ton per musim, sehingga

diperlukan lamporan untuk setiap unit penggilingan kurang lebih 400 m2, dengan asumsi hasil

setiap musim disebar secara rata di 28 unit penggilingan dan dilakukan dalam 45 hari.

Luas lahan yang cukup besar tersebut tidak tersedia di setiap unit penggilingan, mereka

pada umumnya hanya memiliki lahan lamporan ± 225 m2, sehingga petani sering mengeringkan

dipinggir jalan desa atau di pekarangan rumah.

97  

5.2.1 Kajian Finansial

Kajian finansial diawali dengan analisis biaya (biaya tetap dan biaya variabel), penentuan

harga pokok dan harga jual. Untuk mengetahui batasan pengambilan keputusan kelayakan suatu

proyek, digunakan berbagai indeks yang disebut kriteria investasi.

Analisis biaya adalah kegiatan yang meliputi identifikasi biaya, pengukuran, alokasi dan

pengendalian, yang merupakan kegiatan penting dalam suatu perusahaan. Penggolongan biaya

menurut perubahannya terhadap volume produk terdiri dari biaya tetap, variabel dan semi

variable (Simangunsong 1991).

Menurut De Garmo et al (1984), biaya tetap adalah biaya yang jumlah totalnya

tetap/konstan, tidak dipengaruhi oleh perubahan intensitas atau aktivitas volume kegiatan sampai

dengan tingkat usaha tertentu. Komponen dalam biaya ini adalah biaya penyusutan, bunga modal

investasi, pajak, biaya sewa gudang dan bangunan, gaji pegawai tetap serta dana sosial.

Biaya variabel adalah biaya yang jumlah totalnya akan berubah sebanding dengan

perubahan intensitas volume kegiatan. Biaya variable meliputi biaya pemeliharaan, biaya bahan

bakar, biaya bahan baku/penolong, upah karyawan harian serta jaminan karyawan. Biaya semi

variabel adalah biaya variabel yang dipengaruhi oleh faktor-faktor lain seperti beban kerja

peralatan dan umur peralatan. Karena penghitungan biaya semi variabel cukup rumit, maka

umumnya komponen biaya ini dikelompokkan ke dalam biaya variabel (De Garmo et al. 1984).

Dalam menentukan harga pokok, Simangunsong (1991) menyatakan bahwa perhitungan

harga pokok berdasarkan obyek biaya dapat dibedakan menjadi:

(1) Metode Full Costing/Absorbation Costing/ Metode konvensional, yaitu metode

yang memperhitungkan semua biaya produksi (biaya tetap dan biaya variabel)

sebagai unsur harga pokok.

(2) Metode Direct Costing/Variable Costing, yaitu metode yang hanya

memperhitungkan biaya variabel dan tidak menyertakan biaya tetap dalam

penentuan harga pokok produksi.

Dengan menggunakan metode tersebut akan diperoleh harga pokok yang

selanjutnya ditambah dengan prosentase laba yang diinginkan (mark up) sehingga

menghasilkan harga jual (target price).

98  

Biaya tetap yang diperhitungkan meliputi biaya penyusutan dan bunga modal. Biaya

penyusutan meliputi biaya penyusutan lamporan dan peralatan pendukungnya, seperti garpu

perata dan tampah. Perhitungan biaya penyusutan dilakukan dengan metode garis lurus dengan

persamaan sebagai berikut:

5.1 L

SPD −=

dimana: D = Biaya penyusutan (Rp / tahun)

P = Harga awal (Rp)

S = Harga Akhir (Rp)

L = Perkiraan umur ekonomis (tahun)

Bunga modal dari investasi pada mesin pengering diperhitungkan sebagai biaya, karena

uang yang dipergunakan untuk membeli alat atau mesin tidak bisa dipergunakan untuk usaha

lain. Bunga modal diperhitungkan sendiri, karena pada perhitungan biaya penyusutan belum

memperhitungkan bunga modal.

Perhitungan bunga modal diperhitungkan dengan menggunakan persamaan sebagai

berikut:

NNPiI

2)1( +×

= . 5.2

dimana: I = Total bunga modal (Rp / tahun)

P= Nilai awal mesin (Rp)

i = Tingkat bunga modal (% / tahun)

N = Umur ekonomis (tahun)

Biaya tidak tetap meliputi biaya pemakaian bahan bakar, biaya pemakaian listrik, biaya

buruh/operator dan biaya pemeliharaan. Biaya ini akan dikeluarkan jika mesin dioperasikan.

Makin lama dioperasikan maka makin banyak biaya yang dikeluarkan. Biaya bahan bakar adalah

biaya sumber tenaga, seperti minyak tanah. Biaya buruh/operator diperhitungkan sebagai biaya

99  

tidak tetap karena buruh/operator digaji menurut jam kerjanya. Menurut Waries (2006) gaji

operator diperhitungkan sebagai biaya tidak tetap apabila operator digaji berdasarkan jam

kerjanya. Lanjutnya, apabila operator digaji sebagai pegawai tetap, maka gajinya termasuk ke

dalam biaya tetap. Biaya pemeliharaan meliputi biaya penggantian bagian yang telah aus, upah

tenaga kerja mekanik untuk perbaikan khusus, pengecatan, pembersihan, pencucian dan

perbaikan-perbaikan karena faktor tak terduga. Biaya tidak tetap ini dihitung dalam satuan

Rp/jam.

Biaya total merupakan biaya keseluruhan yang diperlukan untuk mengoperasikan suatu

mesin. Biaya ini merupakan penjumlahan biaya tetap dan biaya tidak tetap, dan dinyatakan

dalam satuan Rp/jam. Biaya total dihitung dengan persamaan (Pramudya dan Dewi. 1992) :

5.3 BTTx

BTB +=

kMx =

dimana: B = Biaya total (Rp/jam)

BT = Biaya tetap (Rp/tahun)

BTT = Biaya tidak tetap (Rp/jam)

x = Jam kerja per tahun (jam/tahun)

M = Perkiraan gabah yang dikeringkan (kg/tahun)

k = Kapasitas kerja mesin (kg/jam)

Menurut Manullang (1980), biaya pokok produksi adalah biaya yang dikeluarkan untuk

memproduksi suatu barang, ditambah biaya lainnya sehingga barang tersebut dapat

dipergunakan. Pada pengeringan gabah, biaya pokok adalah biaya yang dikeluarkan untuk

mengeringkan satu kilogram gabah (GKP). Biaya pokok dinyatakan dalam satuan Rp/kg. Biaya

pokok dihitung dengan persamaan (Pramudya dan Dewi 1992):

kBBp =

dimana: B = Biaya total (Rp/jam)

k = Kapasitas kerja mesin (kg/jam)

100  

Adapun kriteria Investasi yang merupakan indeks yang digunakan untuk mengetahui

kelayakan proyek yang akan dilaksanakan. Penghitungan kriteria investasi yang didasarkan pada

konsep nilai uang meliputi Net Present Value(NPV), Internal Rate of Return(IRR), Net Benefit

Cost Ratio(Net BC ratio) dan analisis kepekaan(sensitivitas). Sedangkan kriteria investasi yang

didasarkan pada konsep nilai waktu meliputi Break Even Point (BEP) dan Pay Back Period.

Net Present Value (NPV), yaitu selisih harga sekarang dari penerimaan terhadap

pengeluaran pada tingkat suku bunga tertentu. NPV sangat dipengaruhi oleh nilai dari

pengeluaran dan penerimaan, atau salah satu dari unsur tersebut, dengan menggunakan kriteria

NPV, maka proyek dikatakan layak apabila nilai NPV lebih besar atau sama dengan nol. Rumus

perhitungan NPV adalah:

( )5.4

11∑= +

−=

n

tti

CtBtNPV

B = penerimaan total n = umur ekonomis t = tahun ke-

C = biaya total i = tingkat suku bunga

Internal Rate of Return (IRR), yaitu tingkat suku bunga yang menunjukkan jumlah nilai

sekarang (NPV) sama dengan jumlah seluruh biaya investasi proyek (Djamin 1984). Nilai IRR

merupakan nilai tingkat bunga, dimana nilai NPV-nya sama dengan nol (Pramudya dan Dewi

1992). Dalam persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut:

( ) 5.5 '""'

'' iiNPVNPV

NPViIRR −−

+=

NPV’ = NPV pada suku bunga i’ (bernilai positif)

NPV” = NPV pada suku bunga i” (bernilai negatif)

Proyek dinyatakan layak bila IRR lebih besar dari tingkat suku bunga (i) yang berlaku

saat itu.

Net Benefit Cost Ratio (Net B/C), merupakan perbandingan antara present value total dari

benefit bersih terhadap present value total dari biaya bersih (Kadariah et al. 1988).

101  

( )

( )

5.6

1

1/

1

1

∑

∑

=

=

+−+−

= n

tt

n

tt

iBtCtiCtBt

CNetB

Apabila Net B/C >1 proyek dianggap layak, dan bila Net B/C <1 maka proyek dinyatakan tidak

layak.

Break Even Point (BEP) adalah salah suatu keadaan tingkat produksi tertentu yang

menyebabkan besarnya hasil penjualan sama dengan biaya total (Kadariah et al. 1988), atau

dalam hal ini keuntungan sama dengan nol.

5.7 )(VH

FCunitQ−

=

Pay Back Period (PBP), menunjukkan waktu sebuah gagasan usaha dapat

mengembalikan seluruh modal yang ditanam. Pengembalian dilakukan dengan pembayaran laba

bersih ditambah penyusutan (Kadariah et al., 1988). Dengan demikian PBP menggambarkan

panjangnya waktu yang diperlukan agar dana yang tertanam pada suatu usaha dapat diperoleh

kembali.

5.8 1 tahunperiodikpenerimaanawalInvestasiPBP +=

Analisis kepekaan/sensitivitas yaitu analisis yang dilakukan untuk mengetahui pengaruh

beberapa faktor terhadap hasil analisis investasi yang dilakukan. Dalam melakukan analisis

kepekaan, perhitungan yang telah dilakukan perlu diulang kembali dengan perubahan yang

terjadi atau mungkin terjadi, dengan melakukan trial and error.

5.2.2 Analisis Data

Analisis biaya pengeringan gabah dengan menggunakan pengering resirkulasi ditujukan

untuk kelompok petani dan atau pengusaha penggilingan padi

Kajian finansial diawali dengan anlisis biaya (biaya tetap dan biaya variabel), penentuan

harga pokok dan harga jual. Biaya proyek terdiri dari biaya investasi dan biaya eksploitasi.

Analisis biaya investasi dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar nilai investasi suatu

usaha, dalam hal ini biaya investasi adalah harga pengadaan alat pengering resirkulasi yang

102  

didapat dari hasil optimasi biaya pada bagian disertasi ini, sedangkan penentuan harga pokok

dapat dianalisis dengan menggunakan analisis biaya produksi, sehingga dapat diperoleh biaya

per satuan produk keluaran, semakin rendah biaya produksi semakin tinggi keuntungan yang

didapat.

Untuk memudahkan analisis kelayakan usaha pengeringan gabah secara mekanis ini

diperlukan beberapa asumsi yaitu:

Investasi awal, harga-harga faktor produksi dan biaya pengeringan berdasarkan harga

yang berlaku selama penelitian berlangsung, Umur ekonomis

untuk unit pengering mekanis adalah 5 tahun, Nilai akhir untuk unit pengering adalah 10% dari

investasi awal. Pendapatan dan pengeluaran dianggap tetap sepanjang umur ekonomis alat.

Tingkat suku bunga (discount rate) adalah tingkat bunga yang diperkirakan dan dipakai untuk

mendiskon pembayaran dan penerimaan dalam satu periode. Besarnya tingkat suku bunga adalah

15% yang didekati dari tingkat suku bunga Bank Indonesia ketika penelitian berlangsung. Hari

kerja unit pengering mekanis selama 240 hari/tahun.Tidak ada pajak yang dikenakan dalam

perhitungan.

5.3 HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisis ekonomi untuk pengeringan gabah secara mekanis ini dilakukan dengan

menggunakan data harian jumlah gabah yang dijemur pada pengeringan gabah secara tradisional.

Dari data harian diperoleh rata-rata gabah yang dijemur per hari sebesar 2050 kg GKP atau

sebesar 369 ton GKP per tahun pada salah satu unit usaha penggilingan

5.3.1 Biaya Investasi

Dalam pengembangan usaha pengeringan gabah secara mekanis, komponen yang

termasuk biaya investasi adalah pengadaan mesin pengering. Besarnya dana yang dibutuhkan

untuk membeli mesin pengering sebesar Rp 10 juta dan semuanya adalah modal sendiri atau

modal bersama anggota kelompok tani.

103  

5.3.2 Biaya Tetap

Biaya tetap yang diperhitungkan dalam pengembangan usaha pengeringan gabah ini

adalah biaya penyusutan mesin dan bunga modal. Perhitungan biaya penyusutan mesin dilakukan

dengan menggunakan metode garis lurus. Nilai sisa untuk mesin ditetapkan 10% dari harga awal.

Biaya penyusutan dari hasil perhitungan diperoleh sebesar Rp 1.800.000 per tahun. Bunga modal

diperhitungkan sebagai biaya, karena uang yang dipergunakan untuk membeli mesin tidak bisa

dipergunakan untuk usaha lain (Pramudya dan Dewi 1992). Besarnya suku bunga yang

dipergunakan adalah 15%. Besarnya bunga modal ini adalah Rp 900.000 per tahun. Dari hasil

perhitungan diperoleh total biaya tetap sebesar Rp 2.700.000,-. Rincian biaya tetap disajikan

pada Lampiran 4.

5.3.3 Biaya Tidak Tetap

Yang termasuk biaya tetap adalah biaya operasional mesin, biaya operator dan biaya

pemeliharaan. Biaya tidak tetap adalah biaya yang besar dan kecilnya tergantung pada produk

yang dihasilkan dan pemakaian alat atau mesin produksi.

Biaya operasional mesin meliputi biaya listrik dan minyak tanah. Tarif listrik yang

digunakan dalam perhitungan adalah tarif listrik untuk rumah tangga sebesar Rp 675/kWh

berdasarkan TDL (Tarif Dasar Listrik) pada bulan Mei 2008. Konsumsi listrik mesin pengering

adalah 0.01 kWh/kg. Biaya pemakaian listrik diperoleh dari hasil perkalian antara konsumsi

listrik mesin pengering (kWh/kg), jumlah gabah yang dikeringkan per jamnya dan tarif listrik.

Konsumsi bahan bakar adalah 1.1 liter per jam. Ini didapat dari rata-rata konsumsi bahan bakar

pada unjuk kerja mesin. Biaya pemakaian bahan bakar diperoleh dengan mengalikan konsumsi

bahan bakar dengan harga bahan bakar. Harga bahan bakar khususnya minyak tanah ini berbeda-

beda di setiap tempat. Harga minyak tanah yang berlaku di pasaran sebesar Rp 6.000 per liter

dan harga minyak jarak dipasaran saat ini juga Rp 6.000 per liter.

Jumlah tenaga operator yang dibutuhkan untuk mengoperasikan mesin pengering

sebanyak satu orang. Operator dibayar dengan upah yang sama dengan upah pada penjemuran

gabah, yaitu sebesar Rp 20.000 per orang setiap hari kerja. Sedangkan untuk biaya pemeliharaan

yang dikeluarkan sebesar Rp 350 per jam. Dari hasil perhitungan diperoleh total biaya tidak tetap

sebesar Rp 10.937 per jam atau Rp 22.290.000 per tahun. Rincian biaya tidak tetap disajikan

pada Lampiran 5.

104  

5.3.4 Biaya Pokok Pengeringan

Biaya pokok pengeringan (Rp/kg) dapat dianalisis dari komponen biaya tetap (Rp/th) dan

tidak tetap (Rp/jam), kapasitas pengeringan (kg/jam), dan hari kerja rata-rata per tahun (jam/th).

Dari hasil perhitungan diperoleh biaya pokok untuk pengeringan gabah tipe resirkulasi denga

menggunakan konveyor pneumatik sebesar Rp 241 per kg GKP.

Semakin besar jumlah jam kerja dalam satu tahun maka biaya pokok per unit produk akan

semakin rendah, sehingga untuk mendapatkan keuntungan maksimal, biaya pokok harus

diusahakan serendah mungkin (Pramudya dan Dewi 1992). Hal tersebut dapat dilakukan dengan

meningkatkan volume gabah yang akan dikeringkan atau meningkatkan waktu kerja lebih besar

dari hari kerja rata-rata. Agar hal ini bisa tercapai maka pengusaha jasa pengeringan gabah harus

memaksimalkan kerja mesin ketika musim hujan berlangsung dan ketika terjadi kelebihan

produksi gabah sehingga penjemuran gabah secara tradisional tidak bisa dilakukan.

5.3.5 Analisis Titik Impas

Analisis titik impas perlu diketahui untuk mengetahui hari pengoperasian mesin

pengering gabah setiap tahun agar usaha jasa pengeringan gabah tidak mengalami kerugian.

Komponen analisis titik impas adalah biaya tetap (Rp/th), biaya tidak tetap (Rp/jam), dan upah

pengeringan. Upah pengeringan yang dikenakan Rp 250 per kg atau dalam bentuk natura (GKG)

sebesar 0.074 kg. Dari perhitungan yang dilakukan, diperoleh volume gabah masuk pada titik

impas untuk usaha pengeringan gabah tersebut adalah sebesar 86.400 kg GKP per tahun dan

1728 jam kerja per tahun.

Dari data yang diperoleh dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa usaha jasa pengeringan

gabah tersebut harus mengeringkan gabah dengan jumlah gabah yang dikeringkan minimal pada

titik impas agar tidak mengalami kerugian.

5.3.6 Analisis Kelayakan Finansial Usaha Pengeringan Gabah

Perhitungan analisis finansial dilakukan dengan tiga macam analisis yaitu:

1. Net Present Value (NPV)

105  

2. Internal Rate of Return (IRR)

3. B/C

Analisis kelayakan finansial dilakukan dengan menggunakan hasil perhitungan pada

analisis biaya, upah untuk pengeringan, jam kerja per tahun dan jumlah gabah yang dikeringkan

per tahun pada tingkat bunga 15%. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai NPV sebesar Rp 8.186

.391,- , IRR sebesar 31.19% dan B/C sebesar 1.82.

Dari hasil perhitungan untuk kelayakan finansial yang diperoleh, dapat disimpulkan

bahwa usaha pengeringan gabah secara mekanis dari segi finansial adalah layak dengan rata-rata

jumlah gabah 500 kg GKP per hari atau sebesar 86.400 kg GKP per tahun. Ini terlihat dari semua

nilai NPV yang lebih besar dari 0 (nol), nilai IRR yang lebih besar dari discount rate yang

berlaku (15%), dan B/C yang lebih besar dari 1 (satu).

5.3.7 Analisis Sensitivitas

Analisis sensitivitas pada usaha pengeringan gabah ini dilakukan untuk mempelajari

kemungkinan bila terjadi perubahan pada salah satu komponen biaya. Sebelum dilakukan

analisis sensitivitas, perlu ditentukan terlebih dulu variabel kritis yang mungkin akan mengalami

perubahan karena pengaruh dari keadaan sosial, politik dan ekonomi saat itu dan dapat

mengakibatkan perubahan biaya dan kelayakan pada usaha. Analisis sensitivitas dilakukan

terhadap kenaikan harga bahan bakar (minyak tanah) sebesar 10% , 12.5% , 15% dan 17,5%.

Selain itu, dilakukan analisis sensitivitas untuk kenaikan upah operator sebesar 30% , 40%, dan

50%. Analisis lainnya adalah terhadap penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per

hari sebesar 15%, 20%, 25%, 30%, dan 35% serta terhadap penurunan harga Gabah Kering

Giling (GKG) sebesar 5%, 7.5%, dan 10%.

Untuk analisis sensitivitas terhadap kenaikan tarif listrik tidak dilakukan, karena tidak

begitu berpengaruh terhadap hasil kelayakan. Hasil perhitungan dari analisis sensitivitas

disajikan pada tabel berikut ini.

106  

Tabel 21 Analisis sensitivitas kenaikan harga bahan bakar

Kenaikan Harga (%) NPV (Rp) B/C IRR (%)

10

12,5

15

17,5

2876578

1549124

221671

-1105782

1.29

1.15

1.02

0.89

27.78

19.99

17.98

9.01

Dari Tabel 21 terlihat bahwa kenaikan harga bahan bakar hingga mencapai 17.5% dari

sekarang (harga sekarang Rp 6.000 per liter) akan mempengaruhi kelayakan usaha jasa

pengeringan. Hal ini terlihat dari nilai NPV sebesar - Rp 1.105.782 ; B/C sebesar 0.89 dan IRR

9.01, menjadi tidak karena dengan nilai NPV yang kurang dari nol, nilai B/C yang kurang dari 1,

dan nilai IRR yang kurang dari suku bunga.

Tabel 21 Analisis sensitivitas kenaikan upah operator

Kenaikan Upah

(%) NPV (Rp) B/C IRR (%)

30

40

50

3.359.288

2.118.991

141.219

1.34

1.21

1.1

38.36

34.23

22.37

Dari Tabel 22 terlihat kenaikan upah operator hingga mencapai 50% dari sekarang (upah

operator sekarang Rp 20.000 per orang per hari) tidak akan mempengaruhi kelayakan usaha jasa

pengeringan. Ini terlihat dari nilai NPV sebesar Rp 141.219 B/C sebesar 1.1, dan IRR sebesar

22.37%. Nilai NPV yang lebih dari nol, nilai B/C yang lebih dari 1, dan nilai IRR yang lebih dari

suku bunga menunjukkan saat kenaikan upah operator mencapai 50% maka usaha jasa

pengeringan dengan rata-rata jumlah gabah yang masuk 500 kg per hari masih layak.

Dari Tabel 23 terlihat penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per hari

sebesar 35% akan mempengaruhi kelayakan usaha jasa pengeringan. Ini terlihat dari nilai NPV

sebesar Rp -1.571.084., B/C sebesar 0.89 dan IRR sebesar 11.08%. Nilai NPV yang kurang dari

nol, nilai B/C yang kurang dari 1, dan nilai IRR yang kurang dari suku bunga menunjukkan saat

107  

penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per hari mencapai 35% maka usaha jasa

pengeringan menjadi tidak layak.

Tabel 23 Analisis sensitivitas penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per hari

Penurunan Rata-rata Jumlah Gabah

per Hari (%) NPV (Rp) B/C IRR (%)

20

25

30

35

3.830.883 2.030.226

229.569

-1.571.084

1.25

1.13

1.01

0.89

24.47

2.06

15.63

11.08

Penurunan harga Gabah Kering Giling (GKG) dapat juga mempengaruhi jumlah

penerimaan dari usaha jasa pengeringan tersebut. Upah pengeringan pada pengeringan ini selain

dapat dibayar dengan menggunakan uang, dapat juga dibayar dengan menggunakan gabah

(GKG) sebesar 0.074 kg. Nilai ini merupakan konversi dari upah pengeringan sebesar Rp 250

per kg (harga gabah yang dipakai sebesar Rp 2.840 per kg GKG, harga ini berdasarkan pada

harga pembelian GKG di tingkat Bulog menurut Inpres No.1 Maret 2008).

Tabel 24 Analisis sensitivitas penurunan harga Gabah Kering Giling (GKG)

Penurunan Harga GKG (%) NPV (Rp) B/C IRR (%)

5

7.5

10

4.906.740

1.230.680

-1.832.700

1.33

1.08

0.88

27.11

18.19

10.35

Dari Tabel 24 terlihat penurunan harga gabah kering giling (GKG) mencapai 10% akan

mempengaruhi kelayakan usaha jasa pengeringan. Ini terlihat dari nilai NPV sebesar Rp -1.832

700, B/C sebesar 0.88 dan IRR sebesar 10.35%. Nilai NPV yang kurang dari nol, nilai B/C yang

kurang dari 1, dan nilai IRR yang kurang dari suku bunga menunjukkan saat penurunan harga

gabah kering giling (GKG) mencapai 10% maka usaha jasa pengeringan menjadi tidak layak.

108  

Perhitungan biaya dengan skenerio kapasitas pengering 500 kg ; 1000 kg dan 2000 kg

ditampilkan pada Lampiran 4, 11 dan 13

5.4 KESIMPULAN

1) Mengingat harga alat dan mesin pertanian, khususnya mesin pengering gabah, secara

umum tidak terjangkau oleh daya beli petani, sedangkan alat dan mesin pertanian

sangat diperlukan untuk membantu usaha tani dalam peningkatan produksi dan mutu.

Bagi petani yang diperlukan adalah ketersediaan jasa alat dan mesin pertanian

tersebut, bukan kepemilikan alat dan mesin. Jasa itu disediakan secara komersial,

oleh karena itu pengadaan alat dan mesin tersebut harus dilaksanakan dalam konteks

yang layak secara teknis dan ekonomi bagi pengusaha jasa bersangkutan.

Peningkatan usaha jasa pelayanan pengeringan akan merangsang pengembangan

penggunaan mesin pengering.

2) Usaha jasa pengeringan gabah ini biasanya terintegrasi dengan unit penggilingan

padi, sehingga pengembangan usaha jasa pengeringan gabah melalui pengusaha

penggilingan padi, petani ataupun kelompok tani yang mengelola usaha penggilingan

padi mempunyai prospek yang cukup baik. Biaya investasi untuk pengering gabah

kapasitas 500 kg adalah Rp 10 juta, - ; kapasitas 1000 kg adalah Rp 15 juta,- dan

kapasitas 2000 kg adalah Rp 30 juta,-. Berdasarkan hasil analisis biaya , Hasil

analisis finansial usaha pengeringan gabah dengan menggunakan pengering

resirkulasi menunjukkan bahwa nilai NPV adalah sebesar Rp 8.186.391,-. Dari hasil

tersebut dapat disimpulkan bahwa pada tingkat suku bunga 15 % nilai NPV masih

menunjukkan positif sehingga pada tingkat opportunity (discount rate) 15 %

investasi usaha pengeringan layak untuk dilakukan. Hasil analisis menunjukkan

bahwa nilai net B/C sebesar 1.82 dapat ditarik kesimpulan bahwa investasi usaha

pengeringan gabah layak untuk dilaksanakan. Hasil analisisi menunjukkan bahwa

nilai IRR sebesar 31.19% yang berarti bahwa bila dibandingkan dengan tingkat suku

bunga bank sebesar 15% investasi usaha pengeringan gabah masih menguntungkan.

109  

3) Analisis titik impas (BEP) perlu diketahui untuk mengetahui hari pengoperasian

mesin pengering gabah setiap tahun agar usaha jasa pengeringan gabah tidak

mengalami kerugian. Upah pengeringan yang dikenakan Rp 250 per kg atau dalam

bentuk natura (GKG) sebesar 0.074 kg. Dari perhitungan yang dilakukan,

menunjukkan kapasitas volume gabah masuk yang harus diusahakan adalah sebesar

86.4 ton GKP per tahun dan 1728 jam kerja per tahun. Dari hasil perhitungan PBP,

usaha ini menunjukkan waktu pengembalian modal investasi pada tahu ke dua, yang

berarti investasi yang dikeluarkan akan kembali pada tahun ke dua.

4) Dengan kenaikan harga bahan bakar hingga 15% dan kenaikan upah pekerja naik

15% usaha tersebut masih layak, jika kenaikan hanya terjadi pada upah pekerja,

kenaikan hingga 50% juga masih layak untuk usaha jasa pengeringan dengan

menggunakan pengering resirkulasi tersebut.

BAB VI

PEMBAHASAN UMUM

Sumber energi yang digunakan dalam penelitian ini adalah campuran minyak jarak

(sebagai salah satu energi terbarukan) dengan minyak tanah, berdasarkan hasil pengujian

menunjukkan bahwa penggunaan minyak jarak dicampur dengan minyak tanah dapat digunakan

dengana baik, pencampuran homogen karena keduanya senyawa non-polar, serta minyak tanah

sebagai pelarut yang kuat.

Perbandingkan nilai kalor minyak jarak dengan minyak tanah tidak terlalu berbeda, tetapi

kekentalan minyak jarak sangat tinggi dibandingkan kekentalan minyak tanah, faktor kekentalan

akan mempengaruhi panjang lidah api, sudut api dan pelepasan panas, makin kental bahan bakar

tersebut makin panjang lidah api dan makin kecil sudut api serta pelepasan panas kecil.

Untuk menurunkan tingkat kekentalan minyak jarak, maka dicampur dengan minyak

tanah dan dilakukan pemanasan, penggunaan campuran hingga perbandingan antara minyak

jarak dengan minyak tanah hingga 3:1, dan dipanaskan hingga temperatur 60 oC memberikan

hasil tingkat kekentalan 7.5 cp. Adapun minyak jarak dengan pemanasan temperatur 90 oC

mempunyai tingkat kekentalan 8.03 cp, Dengan demikian kedepan dapat dimungkinkan

menggunakan minyak jarak 100%, sebagai bahan bakar untuk memanaskan udara pengering.

Perlakuan antara temperatur dan waktu pengeringan terhadap penurunan kadar air,

berdasarkan analisis varian terdapat perbedaan nyata, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa

temperatur dan waktu pengeringan sangat mempengaruhi penurunan kadar air bahan. Laju

pengeringan berbanding lurus terhadap temperatur dan waktu pengeringan.

Untuk pengeringan bertahap, proses pengeringan pertama memegang peranan penting,

ketika pengeringan pertama berhenti pada tingkat kadar air di atas 18% bb, maka peningkatan

rendemen beras kepala dapat ditingkatkan dengan proses tempering, tetapi ketika melewati kadar

air 18% bb, bahan mendekati garis transisi gelas sehingga tempering tidak dapat meningkatkan

rendemen beras kepala. Hal ini disebabkan pada bagian permukaan bahan berada dalam daerah

glassy sedangkan pada bagian pusat berada dalam daerah rubbery yang akan menimbulkan

stress pada bahan. Perbedaan keadaan tersebut mengakibatkan perbedaan sifat antar bagian, yang

dapat menimbulkan keretakan bahan.

111  

Berdasarkan hasil percobaan diketahui untuk temperatur udara pengering 60 oC dengan

waktu pengeringan 30 menit, kadar air menjadi 17.63% mengakibatkan rendamen beras kepala

hasil pengeringan hanya 50%, perlakuan tempering tidak dapat memperbaiki besarnya rendamen,

hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Fendly.J.W.,Siebenmorgen.T.J(2002), yang

menyatakan apabila terlalu lama pengeringan dengan temperatur di atas temperatur transisi

gelasnya, sehingga permukaan bahan berada dalam daerah glassy, sedangkan pusat bahan berada

dalam daerah rubbery. Kondisi demikian akan mengakibatkan keretakan pada bahan dan

akibatnya terjadi penurunan rendemen beras kepala,

Penggunaan simulasi komputer untuk menduga karakteristik pengeringan suatu alat

pengering dapat menghemat biaya dan waktu pembuatan serta percobaan alat. Dengan

menggunakan program Visual Basic 6.0 dan mengasumsikan pengeringan sebagai pengering

lapisan tipis dengan aliran udara pengering cross – flow. Model matematika berdasarkan

persamaan Bala, dengan persamaan diferensial parsial serta persamaan lapisan tipis digunakan

untuk menduga temperatur udara pengering, temperatur bahan dan kenaikan kelembaban

mutlaknya.

Penyelesaian persamaan-persamaan menggunakan teknik finite difference. Hasil simulasi

yang diverifikasi dengan menggunakan alat pengering resirkulasi dengan menggunakan

konveyor pneumatik dan bahan bakar campuran minyak jarak yang dirancang bangun

menunjukkan ketepatan pendugaan karakteristik pengeringan, dengan perbedaan antara simulasi

dengan percobaan anatar 2 - 3% untuk penurunan kadar air dan 7 hingga 14% untuk waktu

pengeringan, pada alat pengering, keseragaman kadar air rata-rata 14% ± 0.5%, merupakan

salah satu keunggulan tipe resirkulasi ini.

Udara keluar ruang pengering masih memiliki temperatur rata-rata 45 oC dan RH 50%,

sehingga untuk kedepan dapat digunakan pula sebagai inlet udara pembawa dan dapat menjadi

pengeringan fluidized .

Analisis finansial untuk mengetahui layak atau tidaknya usaha jasa pengeringan

menggunakan pengering tipe resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik dengan bahan bakar

campuran minyak jarak telah dilakukan dengan menggunakan kriteria-kriteria Net Present Value

(NPV), Internal Rate of Return (IRR), Benefit Cost Ratio (B/C), serta analisis sensitivitas yang

dilakukan untuk mempelajari kemungkinan bila terjadi perubahan harga salah satu atau beberapa

komponen biaya. Komponen biaya tidak tetap yang paling besar adalah biaya bahan bakar yang

112  

mencapai 71% dari biaya tidak tetap, dengan demikian apabila bahan bakar dapat diganti 100%

menggunakan minyak jarak, akan dicapai harga pengeringan yang lebih murah.

Perubahan harga tersebut dapat terjadi oleh karena pengaruh keadaan sosial, politik

ataupun keadaan ekonomi saat itu dan dapat mengakibatkan kelayakan suatu usaha. Data harga-

harga komponen diperhitungkan pada harga saat penelitian dilakukan sebagai dasar perhitungan,

sehingga perubahan harga pada saat yang akan datang dihitung kenaikan terhadap harga tersebut.

Perhitungan biaya dengan beberapa skenario kapasitas alat pengering juga dilakukkan untuk

memberikan gambaran kapasitas usaha jasa pengeringan, dengan perhitungan untuk kapasitas

pengeringan dari 500 kg, 1000 kg dan 2000 kg per proses. Berdasarkan analisis finasial tersebut

nampak bahwa usaha pengeringan layak diusahakan, walaupun terjadi kenaikan harga bahan

bakar, dan upah tenaga kerja hingga 15%.

 

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

1. Minyak jarak (Jatropha Oil) dapat digunakan sebagai substitusi minyak

tanah sebagai sumber panas udara pengering, minyak jarak termasuk

senyawa non-polar, demikian pula minyak tanah, sehingga dapat

bercampur secara homogen. Campuran minyak jarak dengan minyak

tanah yang memberikan unjuk kerja terbaik adalah 1:1.

2. Berdasarkan percobaan menggunakan pengeringan statik didapat

perbandingan waktu pengeringan dengan waktu tempering 1: 3 hingga

1: 4 menunjukan hasil rendemen beras kepala 64.69%, dengan

menggunakan udara pengering bertemperatur 60 oC RH 17%.

3. Telah berhasil dibuat rancang bangun pengering resirkulasi dengan

menggunakan konveyor pneumatik dan bahan bakar campuran minyak

jarak dengan minyak tanah.

4. Untuk menghasilkan rendemen beras kepala yang tinggi, waktu

pengeringan tiap sirkulasi adalah 11.8 menit dengan waktu tempering

48.9 menit (perbandingan waktu pengering dengan waktu tempering 1:

4.1), bila kadar air awal 23.5% bb, untuk massa bahan 450 kg,

diperlukan 9 kali sirkulasi untuk mencapai kadar air 14.2% dan

menghasilkan nilai rendemen beras kepala 74.3% .

5. Program simulasi komputer yang dibuat dapat digunakan untuk

memprediksi total waktu pengeringan dengan perbedaan antara 7-10%,

hasil simulasi lebih cepat daripada hasil percobaan, dengan perbedaan

kadar air akhir antara 2 – 3%.

6. Konsumsi energi spesifik antara 3.475 MJ/kg uap air hingga 4.786

MJ/kg uap air, jika diperhitungkan untuk energi non terbarukan,

konsumsi energi spesifik total antara 6.499 MJ/kg uap air hingga 8.98

MJ/kg uap air dan Efisiensi pengeringan antara 22.22 – 31.10%.

Konsumsi Energi listrik menggunakan konveyor pnematik 1.028 Wh/kg

114  

7. Hasil analisis finansial usaha pengeringan gabah dengan menggunakan

pengering resirkulasi menunjukan bahwa nilai NPV positif sebesar Rp

8186391,-. IRR 31.19% dan net B/C 1.82, investasi usaha pengeringan

layak untuk dilakukan.

SARAN

1. Pengoperasian pengering yang terbaik dengan menggunakan campuran

minyak jarak dengan minyak tanah 1:1, dengan melakukan

pembersihan nosel setiap satu jam sekali.

2. Perlu diperhatikan phenomena bridging, sehingga aliran bahan sedikit

terhambat.

  

DAFTAR PUSTAKA

[Anonim]. 2003.Paddy Drying. Agricultural Engineering Unit. Institute Rice

Research Institute (IRRI). [Deptan] Departemen Pertanian RI, Dirjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil

Pertanian. Keputusan Bersama No:01/SKB/BPPHP/TP.830/2003; KEP-07/UP/01/2003.

Afif.K.1988. Peluang Berhasilnya Pengeringan Padi dan Palawija di Daerah

Jatiluhur. Skripsi.Jurusan Mekanisasi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Agribisnis Pangan. (http://www.bbkpjateng.go.id) . Diakses tanggal 10 Peb

2006.

Agus.W. 2008. Harga Keekonomian Jarak Pagar. Infotek Jarak Pagar. Vol 3, No 6. Balitbang Pertanian.

Arora V.K., Henderson,S.M, Burkhardt T.H. 1973. Rice drying cracking versus thermal and mechanical properties. Transactions of the ASAE;320-327.

ASAE Standards. 1999. 46th ed. Thin layer drying of grains and corps. St.

Joseph, Mich. ASAE. Bala, B.K. 1997. Drying and Storage of Cereal Grains. Mohan Ptrimlani for

Oxford & IBH Publishining Co. Pvt Ltd. New Delhi. Ban, T. 1971.Rice cracking in high rate drying, Japan Agricultural Research

Quarterly, 62(2),113-116. Banaszek,M.M.,Siebenmorgan, T.J. 1990. Moisture adsorption rates of rough

rice, Transaction of ASAE, 33(4);1257-1262 Biodiesel Technocrats.2006. (http://www.boidieseltechnocrats.com).  Diakses

tanggal 15 Agustus 2008 Biro Pusat Statistik. 2006. Sensus Pertanian. Biro Pusat Statistik, Jakarta Biro Pusat Statistik. 2008. Produksi Padi Indonesia, Jakarta. Bonazzi. C et al .1994. Experimental Study On The Quality Of Rough Rice

Related to Drying Conditions. Drying’94 . V. Rudolph & R.B.Key E. 1994 ; 1031-1036.

Brooker, D.B., F.W. Bakker-Arkema, and C.W. Hall. 1992. Drying and Storage

of Grains and Oilseeds., Van Nostrand Reinhold Publisher New York.

116  

Cao,W.,Nishiyama,Y., Koide, S. (2004). Simulation of intermittent drying of Maitake mushroom by simplified model. Biosystems Engineering, 87(3), 59-65.

Cnossen, A.G., T.J. Siebenmorgen. 2000. The glass transition temperature

concept in rice drying and tempering; effect on milling quality. Trans. ASAE Vol. 43(6): 1661-1667.

Cnossen, A.G., T.J. Siebenmorgen, and W. Yang. 2002. The glass transition

temperature concept in rice drying and tempering; effect on drying rate. Trans. ASAE Vol. 45(3): 759-766.

Component of Kerosene JIS Grade 1.

(http://www.chofu.co.jp/english/ib/s2.htm). Diakses 18 Okober 2007. Daxesoft Ltd.2005. Head loss Theory .(http://www.pipeflow.co.uk). Diakses

tanggal 18 Oktober 2007. De Garmo, E.P. W.G. Sullivan dan J.R. Canada. 1984. Engineering Economy

The 7th Edition. Macmillan Publishing Comp., New York.

Djamila, S. 1983. Masalah Susut Panen, Penggabahan, Pengeringan dan Penggilingan Padi IR 36. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. IPB, Bogor.

Djamin, Z. 1984. Perencanaan dan Analisa Proyek Fakultas Ekonomi,

Universitas Indonesia, Jakarta. Djojomartono, M. 1990. Expansion of The Existing Simulation Model of Paddy

Operations by KUD’s. Final Report of R1-Drying Consultancy on Behalf of The ASEAN Food Handling Bureau, Kualalumpur. Department of Agricultural Engineering. IPB. Bogor.

Ekstrom,G.A., Liljedah, J.B., Peart, R.M. 1966. Thermal expansion and tensile

properties of corn kernel and theirrelationship to cracking during drying. Transactionof the ASAE, 9(4);556-561

Fendley, J.W., and T.J. Siebenmorgen. 2002. Effect of drying and tempering

rice using a continuous drying procedure. AAES Research Series 504 : 382-389.

Giner, S.A., Bruce, D.M., Mortimore, S. (1998). Two-dimensional simulation

model of steady-state mixed-flow grain drying. Part 1: The model. Journal of Agricultural Engineering Research, 71(1),37-50.

Henderson, S.M. and Perry, L.R. 1976. Agricultural Process Engineering.

University of California, USA.

117  

Holman.J.P. 1986.Perpindahan Kalor. Jasjfi.E,Alih bahasa;Jakarta : Penerbit Erlangga. Terjemahan dari : Heat Transfer

Hosokawa, et al. 1980. Nosan Kikai Gaku. Bunko, Do.Japan. Agricultural

Processing Machinaries. Ippen, T.Arthur.1958. Mechanics of Liquids on Mechanical Engineers’

Handbook.Kogakusha Company, Tokyo, Jepang. [IRRI] International Rice Research Institute. 2004. Training Manual Paddy

Drying. Iynkaran, K., Tandy, David J. 1993. Basic Thermodynamic Applications and

Pollution Control. Simon & Schuster (Asia) Pte Ltd, Singapore. Kadariah, L., Karlina dan C. gray. 1988. Pengantar Evaluasi Proyek. Fakultas

Ekonomi, UI, Jakarta. Kamaruddin Abdullah. 2007. Pengering Surya ERK tipe Resirkulasi. Unsada.

Jakarta Komuro H, Hosokawa A, editor. 1995. Rice Post-Harvest Technology, The

Food Agency,Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, Japan. Knoe Thig Vegetable Oil Sdn Bdh. 2008. Jatropha Oil.

(http://www.alibaba.com). Diakses tanggal 10 Oktober 2008. Kubota, K. 1995. Dryer. Rice Post-Harvest Technologi. The Food Agency,

Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, Japan. Kunze, O.R. 1991. Moisture adsorption in cereal grain technology- A review

with emphasis rice. Applied Engineering in Agriculture, 7(6),717-723. Kurtus.R. 2005. Polar and Non-Polar Molecules. (http://www.school-for-

champions.com). Diakses tanggal 10 Oktober 2008 LombokNews. 2007. Pasta dan kompor jarak pengganti minyak tanah.

(http://www.SumbawaNews.com). Diakses tanggal 30 Oktober 2007 Maelani. J, 2005. Ikatan Kovalen Polar dan Non Polar. Pustekkom, Universitas

Muhamadiyah Yokyakarta. Manullang, 1980. Dalam Adhipratiwy, R.N.S. 2001. Analisis Biaya Produksi

pada Usahatani Bunga Krisan Pot. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

118  

Nishiyama. Y,.Wei Cao.,Baoming Li. 2006. Grain Intermittent Drying Characteristics Analyzed by a Simplified Model. Journal of Food Engineering 76 (2006); 272-279. Elsevier.

Perry, Robert H.,et al.1984. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 6th Ed.

MGraw-Hill, New York,USA; 7 -20. Pramudya, B. dan N. Dewi 1992. Ekonomi Teknik. Institut Pertanian Bogor,

Bogor. Reksowardojo.I.K., A.Surachman., Tri Sigit., Ibrahim., T.P.Brodjonegoro, 2008.

The Experience of Developed a Plant Oil-based cooking stove. Workshop on Renewable Energy Technology Applications to Support E3i Vilage. 22-24 July 2008, Jakarta.

Seluruh Konsumsi Minyak Tanah Sudah Beralih ke Elpiji Pada Tahun 2010

(http:// www.Radio Republik Indonesia.com). Diakses tanggal 10 Juli 2006

Seo.Y, Hosokawa A, editor. 1995. Moistur and Drying. Rice Post-Harvest

Technology, The Food Agency,Menitistry of Agriculture,Forestry and Fisheries, Japan.

Shei.H.J., Yi Luen Chen. 2002. Computer Simulation On Intermittent Drying Of

Rough Rice. Drying Technology;20(3);615-636. Siebenmorgen, T.J., and D.A. Schluterman. 2005. Relating rough rice drying

and tempering duration to Rendamen beras kepala Reduction. AAES Research Series 540 : 404-412.

Simangunsong, M.P. 1991. Akuntansi Biaya. Karya Utama, Jakarta Spivakovsky, A.1982. PAHCПOPTИPУЮЩИE MAШИЬI. Terjemahan. Don

Danemanis. Conveyors and Related Equipment. Peace Publishers, Moscow, Rusia.

Srinivasa Rao. P, Satish Bal, T.K. Goswami. 2007. Modelling and optimization

of drying variables in thin layer drying of parboiled paddy. Journal of Food Engineering 2007; 78: 480-487.

Steffe, J.F., Singh, R.P.(1980). Theoritical and Practical aspects of rough rice

tempering. Transactions of the ASAE, 23(3), 775-782. Steffe, J.F., Singh, R.P., Bakshi, A.S. (1979). Influence of tempering time and

cooling on rice milling yields and moisture removal. Transactions of the ASAE, 22(5), 1214-1218.

119  

Stumpf, E., W.Mứhlbauer. 2002. Plant oil as cooking fuel: Development of a household cooking stove for tropical and sub-tropical countries, Inst. For Egr.Eng. In the Tropics and sub-tropics. Hohenheim Univ. Stuugart, Germany.

Sumangat.D, Wisnu Broto, Niken Harimurti. 2008. Teknologi Pengolahan

Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas L) dan Bungkilnya Sebagai Bahan Bakar Pengganti Minyak Tanah.Prosiding

Thahir.R, Dedy A.Nasution, Joko Pitoyo, Anna Nurhasanah. 2001. Alat

Pengering Sirkulasi Untuk Biji kedelai. Prosiding Seminar Nasional Inovasi Alat dan alat pertanian Untuk asgribisnis. Jakarta, 10-11 Juli 2001. Jakarta: Balitbang Pertanian Deptan.hlm 187-197.

Thahir.R. 1986. Analisis Pengeringan Gabah Berdasarkan Model Silindris

[disertasi]. Bogor : Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Thakur.A.K., Gupta. A.K. 2006. Two Stage Drying of High Moisture Paddy

with Intervening Rest Period. Energy Conversion &Management.47(2006);3069-3083. Elsevier.

Turns, Stephen R. 1996. An Introduction to Combustion; consepts and

applications. McGraw-Hill Book Co. Singapore. Waries, A. 2006. Teknologi Penggilingan Padi. Gramedia Pustaka Utama.

Jakarta Yang, W., Jia, C., Siebenmorgan, T.J., Howell,T.A., Cnossen, A.G. (2002).

Intra-kernel moisture responss of rice to drying and tempering treatments by finite element simulation. Transactions of the ASAE, 45(4), 1037-1044.

120  

 

Lampiran 1 Disain alat dan spesifikasi  

 SPESIFIKASI ALAT Tipe : Pengering Resirkulasi menggunakan Unjuk Kerja : konveyor pneumatik Waktu loading : 30 menit Dimensi : Tinggi total 3400 mm Waktu unloading : 40 menit Lebar total 1200 mm Laju pengeringan : 0.9%/jam Panjang total 2200 mm Blower : Tipe : Centrifugal, back wards curved Putaran : 2800 rpm Daya : 370 Watt Tegangan listrik : 220 Volt Ukuran : 80 mm Tekanan statik : 1400 Pa Kapasitas : 990 m3/jam Pemanas : Tipe : Kompor tekan Laju pembakaran : 0.75 – 3.0 liter/jam Bahan bakar : Campuran minyak jarak dengan minyak tanah

121  

 

Lampiran 2 Print out Simulasi

122  

 

Lampiran 3 Diagram alir program simulasi

inisiasi_variabel

hitung RH udara pengering, udara lingkungan,kelembaban mutlak

hitung nilai pada kondisi awal sirkulasi

hitung t,Me,Mi,k, deltat,tbesar,M, Mi-M0, dtperdy, dM/dt, dM/dy

Mencapai akhir Siklus kadar air 14 % ± 0.5 %

konstanta pengeringan, deltat, Me, M, Ta, Tp

Tampil grafik

Selesai

mulai

tidak

ya

123  

 

Lampiran 4 Listing Program

Dim ta(100, 100) As Double '1 siklus 35 * 14

Dim tp(100, 100) As Double '1 siklus 35 nilai

Dim dtaperdx(100, 100) As Double '1 siklus 35

Dim dtpperdy(100) As Double '1 siklus 1 nilai

Dim tarata(100, 100) As Double

Dim tprata(100, 100) As Double

Dim mbaris(100, 100) As Double

Dim m(100) As Double

Dim Graph(20, 20) As Variant

Dim volpengering, laju, rho, volhoper

Dim massa1, tpeng, massagabah, massa2

Dim thoper, massatemp, voltempering, tinggitumpukan

Dim massatot, ttemp, massatiaptinggi, totalwaktu1siklus

Dim totalwaktutempering, totalpengeringan1, totalpengeringan2

Dim temperaturdb, temperaturwb, kadarairawal

Dim rh, rh1, kelembabanAbsolut As Single

Public Npengeringan, idex, mlanjut, n

Dim ca, cv, hfg, ga, ha, gp, ta_awal, tp_awal, cw, cpw, cpl, hcv, cpg, cpa

Dim deltax, deltay, jumta, jumtp, Meq, dtperdy

Dim dmperdt(100) As Double

Dim dhperdx(100) As Double

124  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

Dim dmperdy(100) As Double

Dim perubahanWaktu(100) As Double

Dim h(100) As Double

Sub inisiasi_variabel()

ca = 1.005

cv = 0.6906

hfg = 1750 '2825 '1750 '2200

Text32.Text = hfg

ga = 33 '13.97 '33 '20

ha = 175.058 * (ga ^ (0.6906))

hcv = 206 '650 '1058 '650 '206.8042553 '1058.43

Text33.Text = hcv

cpw = 1.89 '4.18 '1.89

cpl = 4.18 '1.89 '4.18

cpg = 1.62 '1.82

cpa = 1.005

gp = 0.2 '0.1 '108 '0.15

ta_awal = 60

tp_awal = 30

h(0) = 0.018 '0.032

125  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

deltax = 0.01

deltay = 0.02

'cw = 4.18

pp = 600

cp = 2.5

ta(0, 0) = 60

tp(0, 0) = 30

dtperdy = 33.65

End Sub

Private Sub form_load()

inisiasi_variabel

Text1.Text = "0.1176"

'Text3.Text = ""

'Text4.Text = ""

Text5.Text = "0.112"

'Text7.Text = ""

Text11.Text = "0.6336"

'Text22.Text = ""

'Text13.Text = ""

'Text21.Text = ""

Graph(1, 1) = ""

MSChart1.ChartData = Graph

126  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

MSChart1.SeriesType = VtChSeriesTypeXY

End Sub

Private Sub Command1_Click()

On Error Resume Next

If n = 0 Then kk = 40

kk = n * 3

For a = 3 To kk + 1

For b = 1 To kk + 1

ss1.Cells(a, b) = ""

Next b, a

ss1.Cells(23, 3) = "ta rata"

ss1.Cells(23, 5) = "dhperdx"

ss1.Cells(23, 7) = "tp siklus 1"

ss1.Cells(23, 9) = "h"

For ii = 0 To 20

ss1.Cells(24 + ii, 3) = ""

ss1.Cells(24 + ii, 5) = ""

ss1.Cells(24 + ii, 9) = ""

Next ii

hfg = Val(Text32.Text)

hcv = Val(Text33.Text)

volpengering = Val(Text1.Text)

127  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

laju = Val(Text3.Text)

rho = Val(Text4.Text)

volhoper = Val(Text5.Text)

massagabah = Val(Text7.Text)

voltempering = Val(Text11.Text)

temperaturdb = Val(Text13.Text)

temperaturwb = Val(Text21.Text)

kadarairawal = Val(Text22.Text)

temperaturdb1 = Val(Text26.Text)

temperaturwb1 = Val(Text25.Text)

kecepatanudara = Val(Text27.Text)

kecepatanudara1 = Val(Text30.Text)

massa1 = volpengering * rho

tpeng = massa1 / laju

massa2 = volhoper * rho

thoper = massa2 / laju

massatemp = massagabah - massa1 - massa2

massatot = voltempering * rho

massatiaptinggi = 0.0048 * rho

tinggitumpukan = massatemp / massatiaptinggi

tinggitumpukan = Round(tinggitumpukan, 2) 'Mid(Str(tinggitumpukan), 1, 6)

ttemp = tinggitumpukan / massatiaptinggi

128  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

totalwaktu1siklus = tpeng + thoper + ttemp

totalwaktutempering = thoper + ttemp

totalwaktutempering = Round(totalwaktutempering, 2) ' Mid(Str(totalwaktutempering), 1, 6)

'--------temperatur udara pengering

X1 = (temperaturdb * 1.8 + 32) - 705.398

X2 = (temperaturwb * 1.8 + 32) - 705.398

vaporpressure = 6.895 * Exp(8.0728362 + (X1 * (7.46908269 + -0.00750675994 * X1 + -4.6203229E-09 * X1 ^ 3) / ((1 + -0.0012154701 * X1) * ((temperaturdb * 1.8 + 32) + 459.688))))

vapordwt = 6.895 * Exp(8.0728362 + (X2 * (7.46908269 + -0.00750675994 * X2 + -4.6203229E-09 * X2 ^ 3) / ((1 + -0.0012154701 * X2) * ((temperaturwb * 1.8 + 32) + 459.688))))

pw = vapordwt - ((101.325 - vapordwt) * (temperaturdb - temperaturwb) / (1555.56 - (0.722 * temperaturwb)))

rh = (pw / vaporpressure) * 100

rh = Round(rh, 2) 'Val(Mid(Str(rh), 1, 6))

volume = (((22 / 7) / 4) * (0.08 ^ 2)) * kecepatanudara * 60

volume = Round(volume, 2) 'Mid(Str(volume), 1, 6)

volumepembawa = (((22 / 7) / 4) * (0.08 ^ 2)) * kecepatanudara1 * 60

volumepembawa = Round(volumepembawa, 2) 'Mid(Str(volumepembawa), 1, 6)

kelembabanAbsolut = 0.622 * pw / (101.325 - pw)

129  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

Text31.Text = kelembabanAbsolut 'Str(kelembabanAbsolut)

'--------temperatur udara lingkungan

X1 = (temperaturdb1 * 1.8 + 32) - 705.398

X2 = (temperaturwb1 * 1.8 + 32) - 705.398

vaporpressure = 6.895 * Exp(8.0728362 + (X1 * (7.46908269 + -0.00750675994 * X1 + -4.6203229E-09 * X1 ^ 3) / ((1 + -0.0012154701 * X1) * ((temperaturdb1 * 1.8 + 32) + 459.688))))

vapordwt = 6.895 * Exp(8.0728362 + (X2 * (7.46908269 + -0.00750675994 * X2 + -4.6203229E-09 * X2 ^ 3) / ((1 + -0.0012154701 * X2) * ((temperaturwb1 * 1.8 + 32) + 459.688))))

pw = vapordwt - ((101.325 - vapordwt) * (temperaturdb1 - temperaturwb1) / (1555.56 - (0.722 * temperaturwb1)))

rh1 = (pw / vaporpressure) * 100

rh1 = Round(rh1, 2) ' Mid(Str(rh1), 1, 6)

Text2.Text = massa1 'Str(massa1)

Text6.Text = tpeng 'Str(tpeng)

Text8.Text = massa2 'Str(massa2)

Text9.Text = thoper 'Str(thoper)

Text10.Text = massatemp 'Str(massatemp)

Text12.Text = tinggitumpukan 'Str(tinggitumpukan)

'Text13.Text = Str(massatot)

Text14.Text = Round(ttemp, 2) 'Mid(Str(ttemp), 1, 6))

Text15.Text = massatiaptinggi 'Str(massatiaptinggi)

Text16.Text = Round(totalwaktu1siklus, 2) 'Mid(Str(totalwaktu1siklus), 1, 6))

130  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

Text17.Text = totalwaktutempering

Text23.Text = rh 'Str(rh)

Text24.Text = rh1

Text28.Text = volume

Text29.Text = volumepembawa

' basis (initial condition)--------------------------

idex = 3

deltat = (temperaturdb - temperaturwb)

tbesar = temperaturdb

m(0) = kadarairawal

mo = m(0)

n = 0

perubahanWaktu(0) = 0

ss1.Cells(idex, 2) = n

ss1.Cells(idex, 3) = 0

ss1.Cells(idex, 4) = m(0)

ss1.Cells(idex, 5) = 17.77 * Exp((-0.0516) * deltat)

ss1.Cells(idex, 6) = mo

ss1.Cells(idex, 7) = Exp(8.02 - (4359.5 / (273 + tbesar)))

ss1.Cells(idex, 8) = deltat

ss1.Cells(idex, 9) = tbesar

131  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

'ss1.Cells(idex, 10) = ss1.Cells(idex, 7) * (ss1.Cells(idex, 6) - ss1.Cells(idex, 5)) * ss1.Cells(idex, 3)

'ss1.Cells(idex, 12) = dtperdy

'ss1.Cells(idex, 13) = (ss1.Cells(idex, 4) - ss1.Cells(idex, 5)) * ss1.Cells(idex, 7)

'ss1.Cells(idex, 11) = ss1.Cells(idex, 12) * ss1.Cells(idex, 13)

dhperdx(0) = 0.00372 'ss1.Cells(idex, 11) * (gp / ga)

'penghitungan per sirkulasi-----------------

mlanjut = 24

While mlanjut > 14.5 '14

n = n + 1

ss1.Cells(idex + n, 2) = n 'no

ss1.Cells(idex + n, 3) = ss1.Cells(idex + n - 1, 3) + tpeng 't

ss1.Cells(idex + n, 5) = 17.77 * Exp((-0.0516) * deltat) 'Me

ss1.Cells(idex + n, 6) = ss1.Cells(idex + n - 1, 4) 'M0

ss1.Cells(idex + n, 7) = Exp(8.02 - (4359.5 / (273 + tbesar))) 'k

ss1.Cells(idex + n, 8) = deltat

'ss1.Cells(idex + n, 9) = tbesar

perubahanWaktu(n) = ss1.Cells(idex + n, 3) - ss1.Cells(idex + n - 1, 3)

'ss1.Cells(idex + n, 11) = perubahanWaktu(n)

ss1.Cells(idex + n, 4) = ss1.Cells(idex + n, 5) + (ss1.Cells(idex + n, 6) - ss1.Cells(idex + n, 5)) * Exp(-(ss1.Cells(idex + n, 7)) * (perubahanWaktu(n))) 'M

'ss1.Cells(idex + n, 10) = -1 * ss1.Cells(idex + n, 7) * (ss1.Cells(idex + n, 6) - ss1.Cells(idex, 5)) * tpeng 'M1-M0

132  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

mlanjut = ss1.Cells(idex + n, 4)

m(n) = mlanjut

'ss1.Cells(idex + n, 12) = dtperdy

'ss1.Cells(idex + n, 13) = (ss1.Cells(idex + n, 4) - ss1.Cells(idex + n, 5)) * ss1.Cells(idex + n, 7) 'dM/dT

'ss1.Cells(idex + n, 11) = ss1.Cells(idex + n, 12) * ss1.Cells(idex + n, 13) 'dM/dy

Wend

'hitung dhperdx

For ii = 1 To n

dhperdx(ii) = 0.003722 'ss1.Cells(idex + ii, 11) * (gp / ga)

h(ii) = h(ii - 1) + deltax * dhperdx(ii - 1)

tp(ii, 0) = tp(0, 0)

Next ii

'hitung dtpperdy, tp, dtaperdx

For ii = 0 To n

dtpperdy(ii) = -1 * ((hcv * (ta(0, 0) - tp(0, 0))) - (ga * (hfg + (cpw - cpl)) * tp(0, 0) * dhperdx(ii))) / (gp * (cpg + cpl * m(ii)))

ss1.Cells(24 + ii, 5) = dhperdx(ii)

'ss1.Cells(24 + ii, 5) = dhperdx(ii)

For j = 1 To 35 '70 Step (deltay * 100)

tp(ii, j) = tp(ii, j - 1) + (deltay * dtpperdy(ii))

dtaperdx(ii, j) = (-1 * (hcv + ga * cpw * dhperdx(ii)) * (ta(0, 0) - tp(ii, j))) / (ga * (cpa + (cpw * h(ii))))

133  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

Next j

ss1.Cells(24 + ii, 9) = h(ii)

Next ii

'menampilkan tp

For j = 1 To 35

ss1.Cells(24 + j - 1, 7) = tp(0, j)

'ss1.Cells(24 + j - 1, 8) = tp(8, j)

Next j

'initial ta= 60

For j = 0 To 35 '70 Step (deltay * 100)

ta(0, j) = ta(0, 0)

Next j

waktuUbah = 0

For ii = 1 To n + 1

For j = 1 To 35

waktuUbah = waktuUbah + (perubahanWaktu(ii)) / (35)

mbaris(ii, j) = ss1.Cells(idex + ii, 5) + (ss1.Cells(idex + ii - 1, 4) - ss1.Cells(idex + ii, 5)) * Exp(-ss1.Cells(idex + ii, 7) * (perubahanWaktu(ii - 1)) / (35)) 'waktuUbah)

Next j

'ss1.Cells(24 + ii, 10) = mbaris(ii, 35)

Next ii

'hitung ta, moisture, deltat, k, me

134  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

totalsiklusmoisture = 0

totalmoisture = 0

waktuSaatDibaris = 0

For ii = 1 To n

Dim ai(100) As Double

ai(0) = 0

jumta = 0

totalsikluskonstantapengeringan = 0

totalsiklusperubahant = 0

totalsiklusmoistureequl = 0

totalsiklusmoisture = 0

totalsiklusTa = 0

'totalmoisture = 0

deltaWaktuPertitik = (ss1.Cells(idex + ii, 3) - ss1.Cells(idex + ii - 1, 3)) / 35

moisture = m(ii - 1)

For j = 1 To 35 '70 Step (deltay * 100)

totalkonstantapengeringan = 0

totalperubahant = 0

totalmoistureequl = 0

totalmoisture = 0

totalTa = 0

135  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

'waktuSaatDibaris = waktuSaatDibaris + deltaWaktuPertitik + ss1.Cells(idex + ii - 1, 3)

For i = 1 To 14 'Step (deltax * 100)

ta(i, j) = ta(i - 1, j) + deltax * dtaperdx(ii, j)

'ta(i, j) = ta(i - 1, j) + deltax * (-5.58 - 0.01 * ta(i - 1, j)) 'dtaperdx(ii, j)

'ss1.Cells(60 + j, i) = ta(i - 1, j)

waktuSaatDibaris = waktuSaatDibaris + (perubahanWaktu(ii)) / (35 * 14)

konstantaPengeringan = Exp(8.02 - (4359.5 / (273 + ta(i, j))))

perubahant = ta(i, j) - (32 - 0.05 * j)

MoistureEqul = 17.77 * Exp((-0.0516) * perubahant)

moisture = MoistureEqul + (mbaris(ii, j) - MoistureEqul) * Exp(-konstantaPengeringan * waktuSaatDibaris)

'For ao = 1 To 35

'moisture = MoistureEqul + (m(ii) - MoistureEqul) * Exp(-konstantaPengeringan * (waktuSaatDibaris * 60) / (35 * 14))

'Next ao

ss1.Cells(60, 1) = "Ta siklus 1"

ss1.Cells(180, 1) = "Moisture siklus 1"

ss1.Cells(300, 1) = "konstantaPengeringan siklus 1"

If ii = 1 Then

ss1.Cells(60 + j, i) = ta(i, j)

ss1.Cells(180 + j, i) = moisture

ss1.Cells(300 + j, i) = konstantaPengeringan

136  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

End If

ss1.Cells(100, 1) = "Ta siklus " & n \ 2

ss1.Cells(220, 1) = "Moisture siklus 2" '& n \ 2

ss1.Cells(340, 1) = "konstantaPengeringan siklus " & n \ 2

If ii = n \ 2 Then

ss1.Cells(100 + j, i) = ta(i, j)

ss1.Cells(340 + j, i) = konstantaPengeringan

End If

If ii = 2 Then

ss1.Cells(220 + j, i) = moisture

End If

ss1.Cells(140, 1) = "Ta siklus " & n

ss1.Cells(260, 1) = "Moisture siklus 3" '& n

ss1.Cells(380, 1) = "konstantaPengeringan siklus " & n

If ii = n Then

ss1.Cells(140 + j, i) = ta(i, j)

ss1.Cells(380 + j, i) = konstantaPengeringan

End If

If ii = 3 Then

ss1.Cells(260 + j, i) = moisture

End If

totalTa = totalTa + ta(i, j)

137  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

totalkonstantapengeringan = totalkonstantapengeringan + konstantaPengeringan

totalperubahant = totalperubahant + perubahant

totalmoistureequl = totalmoistureequl + MoistureEqul

totalmoisture = totalmoisture + moisture

Next i

totalsiklusTa = totalsiklusTa + totalTa

totalsikluskonstantapengeringan = totalsikluskonstantapengeringan + totalkonstantapengeringan

totalsiklusperubahant = totalsiklusperubahant + totalperubahant

totalsiklusmoistureequl = totalsiklusmoistureequl + totalmoistureequl

totalsiklusmoisture = totalsiklusmoisture + totalmoisture

'ss1.Cells(24 + j, 16) = tp(ii, j)

'jumta = jumta + ta(14, j)

Next j

ai(ii) = (ta(14, 1) + ta(14, 35)) / 2

ss1.Cells(24 + ii, 3) = ai(ii)

'If ii <> 0 Then

ss1.Cells(idex + ii, 7) = totalsikluskonstantapengeringan / (35 * 14)

ss1.Cells(idex + ii, 8) = totalsiklusperubahant / (35 * 14)

ss1.Cells(idex + ii, 5) = totalsiklusmoistureequl / (35 * 14)

'ss1.Cells(idex + ii, 4) = totalsiklusmoisture / (35 * 14)

138  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

ss1.Cells(idex + ii, 9) = totalsiklusTa / (35 * 14) 'ai(ii)

ss1.Cells(idex + ii, 14) = ss1.Cells(idex + ii, 4) - ss1.Cells(idex + ii - 1, 4)

'ss1.Cells(idex + ii, 9) = moisture

'End If

Next ii

Text18.Text = Round(n * totalwaktu1siklus, 2) ' Mid(Str(n * totalwaktu1siklus), 1, 6)

Text19.Text = Round((n * totalwaktu1siklus) / 60, 2) ' Mid(Str((n * totalwaktu1siklus) / 60), 1, 6)

Text20.Text = n 'Str(n)

ss1.Cells(idex, 12) = ss1.Cells(idex, 3)

ss1.Cells(idex, 13) = ss1.Cells(idex, 4)

Graph(0, 1) = Str(ss1.Cells(idex, 12))

u = 1

For mm = 2 To n * 2 Step 2

ss1.Cells(idex + mm - 1, 12) = ss1.Cells(idex + mm - 2, 12) + tpeng

ss1.Cells(idex + mm, 12) = ss1.Cells(idex + mm - 1, 12) + totalwaktutempering

ss1.Cells(idex + mm - 1, 13) = ss1.Cells(idex + u, 4)

ss1.Cells(idex + mm, 13) = ss1.Cells(idex + mm - 1, 13)

u = u + 1

Next mm

tampil_grafik

'MSChart1.SeriesType = VtChSeriesTyp-0.00750675994dXY

139  

 

Lampiran 4 Listing Program (lanjutan)

End Sub

Sub tampil_grafik()

'Dim graph1(20, 10) As Variant

'For u = 0 To n * 2

'graph1(u, 2) = ss1.Cells(idex + u, 13)

'graph1(u, 1) = Str(ss1.Cells(idex + u, 12))

'Next u

'MSChart1.ChartData = graph1

ReDim graph1(0 To 20, 0 To 20)

For u = 0 To n * 2

graph1(u, 2) = ss1.Cells(idex + u, 13)

graph1(u, 1) = Str(ss1.Cells(idex + u, 12))

Next u

'For nilai = 0 To Int(l) + 2

'graph1(nilai, 1) = Str(nilai)

'Next nilai

MSChart1.ChartData = graph1

End Sub

 

140  

 

Lampiran 5 Analisisi biaya tetap pengering kapasitas 500 kg

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

INVESTASI

PENGERING Rp 10 000 000

JUMLAH P Rp 10 000 000

SUKU BUNGA i%

NILAI SISA 0.1

BIAYA TETAP

PENYUSUTAN (P-0.1P)/n Rp/tahun 1 800 000

BUNGA MODAL P*i*(n+1)/2n 900 000

JUMLAH BT 2 700 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

141  

 

Lampiran 6. Analisis Biaya Tidak Tetap Pengeringan Gabah Kapasitas 500 kg/ proses

 

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

Kapasitas K kg/jam 50Konsumsi bahan bakar B liter/jam 1.1Hari kerja rata2 per tahun H hari/tahun 240

Jam kerja rata2 per hari J jam/hari 10Jam kerja rata2 per tahun JT jam/tahun 2400

Biaya tidak tetap

Bahan bakar J*B*Rp 6000/liter Rp/tahun 15840000

Listrik 0.01 Kwh/kg*Rp 675,-

/Kwh* Jumlah Gabah per hari/J

Rp/tahun 810000

Operator Rp 20.000,-/J Rp/tahun 4800000

Pemeliharaan JT*Rp 350,-/jam Rp/jam 840000

Jumlah Biaya Tidak Tetap BTT Rp/tahun

22290000 Biaya tetap BT Rp/tahun 2700000

Biaya total (BT/(J*H)) + BTT Rp/jam Rp/jam 12063

Biaya pokok Rp/kg 241Ongkos jasa O Rp/kg 250Titik impas BT/((K*O)-BTT) jam/tahun 1728 kg/tahun 86400

 

 

 

142  

 

Lampiran 12 Analisis Biaya Tetap Pengeringan Gabah Kapasitas 1000 kg

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

INVESTASI

PENGERING Rp 15 000 000

JUMLAH P Rp 15 000 000

SUKU BUNGA i%

NILAI SISA 0.1

BIAYA TETAP

PENYUSUTAN (P-0.1P)/n Rp/tahun 2 700 000

BUNGA MODAL P*i*(n+1)/2n 1 350 000

JUMLAH BT 4 050 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

143  

 

Lampiran 13 Analisis Biaya Tidak Tetap Pengeringan Gabah Kapasitas 1000 kg/ proses

 

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

Kapasitas K kg/jam 100Konsumsi bahan bakar B liter/jam 2.2Hari kerja rata2 per tahun H hari/tahun 240

Jam kerja rata2 per hari J jam/hari 10Jam kerja rata2 per tahun JT jam/tahun 2400

Biaya tidak tetap

Bahan bakar J*B*Rp 6000/liter Rp/tahun 31680000

Listrik 0.01 Kwh/kg*Rp 675,-

/Kwh* Jumlah Gabah per hari/J

Rp/tahun 3240000

Operator Rp 20.000,-/J Rp/tahun 4800000

Pemeliharaan JT*Rp 350,-/jam Rp/jam 840000

Jumlah Biaya Tidak Tetap BTT Rp/tahun

40560000 Biaya tetap BT Rp/tahun 4050000

Biaya total (BT/(J*H)) + BTT Rp/jam Rp/jam 21213

Biaya pokok Rp/kg 212Ongkos jasa O Rp/kg 250Titik impas BT/((K*O)-BTT) jam/tahun 740 kg/tahun 73973

 

 

 

144  

 

Lampiran 14 Analisis Biaya Tetap Pengeringan Gabah Kapasitas 2000 kg

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

INVESTASI

PENGERING Rp 30 000 000

JUMLAH P Rp 30 000 000

SUKU BUNGA i%

NILAI SISA 0.1

BIAYA TETAP

PENYUSUTAN (P-0.1P)/n Rp/tahun 5 400 000

BUNGA MODAL P*i*(n+1)/2n 2 700 000

JUMLAH BT 8 100 000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

145  

 

Lampiran 15 Analisis Biaya Tidak Tetap Pengeringan Gabah Kapasitas 2000 kg/ proses

 

SPESIFIKASI SATUAN NILAI

Kapasitas K kg/jam 200Konsumsi bahan bakar B liter/jam 4.4Hari kerja rata2 per tahun H hari/tahun 240

Jam kerja rata2 per hari J jam/hari 10Jam kerja rata2 per tahun JT jam/tahun 2400

Biaya tidak tetap

Bahan bakar J*B*Rp 6000/liter Rp/tahun 63360000

Listrik 0.01 Kwh/kg*Rp 675,-

/Kwh* Jumlah Gabah per hari/J

Rp/tahun 12960000

Operator Rp 20.000,-/J Rp/tahun 4800000

Pemeliharaan JT*Rp 350,-/jam Rp/jam 840000

Jumlah Biaya Tidak Tetap BTT Rp/tahun

81960000 Biaya tetap BT Rp/tahun 8100000

Biaya total (BT/(J*H)) + BTT Rp/jam Rp/jam 40075

Biaya pokok Rp/kg 200Ongkos jasa O Rp/kg 250Titik impas BT/((K*O)-BTT) jam/tahun 610

kg/tahun 121805

 

 

146  

 

Lampiran 19 Kalibrasi Suhu dan RH sensor SHT 11

146  Lampiran 7 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0 10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000

(10,000,000)

1 2,700,000 22,290,000 24,990,000 30,000,000 5,010,000 0.8696 4,356,521.74 2 2,700,000 22,290,000 24,990,000 30,000,000 5,010,000 0.7561 3,788,279.77 3 2,700,000 22,290,000 24,990,000 30,000,000 5,010,000 0.6575 3,294,156.32 4 2,700,000 22,290,000 24,990,000 30,000,000 5,010,000 0.5718 2,864,483.76 5 2,700,000 22,290,000 24,990,000 32,800,000 7,810,000 0.4972 3,882,950.30

NPV 8,186,391.9

Untuk mencari nilai akhir pada tahun ke-5

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis Harga akhir (sisa)

Hari kerja 240hari

Pengering Rp 1,800,000

Rp 10,000,000 4 Rp 2,800,000 Mekanis IRR (%)

31.19

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 10,000,000 Rp - Rp - Rp 10,000,000 Rp -

Rp(10,000,000) 1.0000 0.00

1 2,700,000 22,290,000 Rp 24,990,000 30,000,000 Rp 5,010,000 0.8696 26086956.52 2 2,700,000 22,290,000 Rp 24,990,000 30,000,000 Rp 5,010,000 0.7561 22684310.02 3 2,700,000 22,290,000 Rp 24,990,000 30,000,000 Rp 5,010,000 0.6575 19725486.97 4 2,700,000 22,290,000 Rp 24,990,000 30,000,000 Rp 5,010,000 0.5718 17152597.37 5 2,700,000 22,290,000 Rp 24,990,000 32,800,000 Rp 7,810,000 0.4972 16307396.92

101,956,748 NPV(B-C)+ 18186391.90 NPV(B-C)- -10000000.00 Net B/C 1.82 Gross B/C 1.09

147  Lampiran 8 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg dengan Kenaikan Harga Bahan Bakar 10%

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV Akumulasi (T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C) PV

0

10,000,000 - - 10,000,000 -

(10,000,000) 1.0000

(10,000,000.00)

(10,000,000.00)1 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.8696 2,979,130.43 (7,020,869.57)2 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.7561 2,590,548.20 (4,430,321.36)3 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.6575 2,252,650.61 (2,177,670.75)4 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.5718 1,958,826.62 (218,844.13)5 2,700,000 23,874,000 26,574,000 32,800,000 6,226,000 0.4972 3,095,422.35 2,876,578.22

NPV 2,876,578.22 Untuk mencari nilai akhir pada tahun ke-5

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis

Harga akhir (sisa)

Pengering Rp 1,800,000

Rp10,000,000 4 Rp 2,800,000 Mekanis

IRR (%) 27.78

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB PVC

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 10,000,000 - - 10,000,000 -

(10,000,000) 1.0000 0.00 10000000

1 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.8696 26086956.52 23107826.09 2 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.7561 22684310.02 20093761.81 3 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.6575 19725486.97 17472836.36 4 2,700,000 23,874,000 26,574,000 30,000,000 3,426,000 0.5718 17152597.37 15193770.75 5 2,700,000 23,874,000 26,574,000 32,800,000 6,226,000 0.4972 16307396.92 13211974.56

101,956,747.80 99,080,169.57

NPV(B-C)+ 12876578.22 NPV(B-C)- -10000000.00 Net B/C 1.29 Gross B/C 1.03

148  Lampiran 9 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg dengan Kenaikan Harga Bahan Bakar 12,5%

Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000 (10,000,000.00)

2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.8696 2,634,782.61 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.7561 2,291,115.31 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.6575 1,992,274.18 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.5718 1,732,412.33 2,700,000 24,270,000 26,970,000 32,800,000 5,830,000 0.4972 2,898,540.37

NPV 1,549,124.81

Penyusutan Harga awal Umur ekonomis Harga akhir (sisa)

Rp 1,800,000.00 Rp 10,000,000.00 4 Rp 2,800,000.00

IRR (%)19.99

Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000 0.00 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.8696 26086956.52 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.7561 22684310.02 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.6575 19725486.97 2,700,000 24,270,000 26,970,000 30,000,000 3,030,000 0.5718 17152597.37 2,700,000 24,270,000 26,970,000 32,800,000 5,830,000 0.4972 16307396.92

101,956,747.80 NPV(B-C)+ 11549124.81 NPV(B-C)- -10000000.00 Net B/C 1.15 Gross B/C 1.02

149   Lampiran 10 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg dengan Kenaikan Harga Bahan Bakar 15%

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV (T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0

10,000,000 - - 10,000,000 -

(10,000,000) 1.0000

(10,000,000)1 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.8696 2,290,434.78 2 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.7561 1,991,682.42 3 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.6575 1,731,897.76 4 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.5718 1,505,998.05 5 2,700,000 24,666,000 27,366,000 32,800,000 5,434,000 0.4972 2,701,658.38

NPV 221,671.39

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis

Harga akhir (sisa)

Pengering Rp 1,800,000 Rp 10,000,000 4 Rp 2,800,000 Mekanis

IRR (%) 17.98

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

0

10,000,000 - - 10,000,000 -

(10,000,000) 1.0000 0.00 1 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.8696 26086956.52 2 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.7561 22684310.023 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.6575 19725486.97 4 2,700,000 24,666,000 27,366,000 30,000,000 2,634,000 0.5718 17152597.37 5 2,700,000 24,666,000 27,366,000 32,800,000 5,434,000 0.4972 16307396.92

101,956,747.8 NPV(B-C)+ 10221671.39 NPV(B-C)- -10000000. Net B/C 1.02 Gross B/C 1.00

150  Lampiran 11 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg dengan Kenaikan Harga Bahan Bakar 17.5%

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV (T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0 10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000

(10,000,000.00)

1 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.8696 1,946,086.96 2 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.7561 1,692,249.53 3 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.6575 1,471,521.33 4 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.5718 1,279,583.76 5 2,700,000 25,062,000 27,762,000 32,800,000 5,038,000 0.4972 2,504,776.39

NPV (1,105,782.03)

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis

Harga akhir (sisa)

Pengering Rp 1,800,000 Rp 10,000,000 4 Rp 2,800,000 Mekanis IRR (%)

9.01

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000 0.00

1 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.8696 26086956.52 2 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.7561 22684310.02 3 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.6575 19725486.974 2,700,000 25,062,000 27,762,000 30,000,000 2,238,000 0.5718 17152597.37 5 2,700,000 25,062,000 27,762,000 32,800,000 5,038,000 0.4972 16307396.92

101,956,747.80 NPV(B-C)+ 8894217.97 NPV(B-C)- -10000000.00 Net B/C 0.89 Gross B/C 0.99

151  Lampiran 16 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 1000 kg

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV (T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0 Rp 15,000,000 Rp - Rp - Rp 15,000,000 Rp - Rp (15,000,000) 1.0000 (15,000,000)

1 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.8696 15,556,521.74 2 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.7561 13,527,410.21 3 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.6575 11,762,965.40 4 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.5718 10,228,665.56 5 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 66,700,000 Rp 22,090,000 0.4972 10,982,634.08

NPV 47,058,196.99 payback period terjadi pada tahun ke-2

Untuk mencari nilai akhir pada tahun ke-5

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis Harga akhir (sisa)

Pengering Rp 2,700,000 Rp 15,000,000 Rp 4 Rp 4,200,000 Mekanis IRR (%) 77.21

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 Rp 15,000,000 Rp - Rp - Rp 15,000,000 Rp - Rp (15,000,000) 1.0000 0.00

1 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.8696 54347826.09 2 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.7561 47258979.21 3 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.6575 41094764.53 4 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 62,500,000 Rp 17,890,000 0.5718 35734577.85 5 Rp 4,050,000 Rp 40,560,000 Rp 44,610,000 Rp 66,700,000 Rp 22,090,000 0.4972 33161688.24

211,597,835.91 NPV(B-C)+ 62058196.99 NPV(B-C)- -15000000.00 Net B/C 4.14 Gross B/C 1.29

152  Lampiran 17 Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 2000 kg

Tahun Biaya Penerimaan

B-C DF 15% PV

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0 30,000,000 - - 30,000,000 -

(30,000,000) 1.0000 (30,000,000)

1 8,100,000 81,960,000 90,060,000 120,000,000 29,940,000 0.8696 26,034,782.61 2 8,100,000 81,960,000 90,060,000 120,000,000 29,940,000 0.7561 22,638,941.40 3 8,100,000 81,960,000 90,060,000 120,000,000 29,940,000 0.6575 19,686,036.00 4 8,100,000 81,960,000 90,060,000 120,000,000 29,940,000 0.5718 17,118,292.17 5 8,100,000 81,960,000 90,060,000 128,400,000 38,340,000 0.4972 19,061,756.03

NPV 4,539,808.21 Untuk mencari nilai akhir pada tahun ke-5

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis Harga akhir (sisa)

Pengering Rp 5,400,000 Rp 30,000,000 4 Rp 8,400,000 Mekanis

IRR (%) 63.01

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 30,000,000 Rp - Rp - Rp 30,000,000 Rp - Rp (30,000,000) 1.0000 0.00

1 Rp 1,045,450 81,960,000 83,005,450 120,000,000 Rp 36,994,550 0.8696 104347826.12 Rp 1,045,450 81,960,000 83,005,450 120,000,000 Rp 36,994,550 0.7561 90737240.083 Rp 1,045,450 81,960,000 83,005,450 120,000,000 Rp 36,994,550 0.6575 78901947.894 Rp 1,045,450 81,960,000 83,005,450 120,000,000 Rp 36,994,550 0.5718 68610389.475 Rp 1,045,450 81,960,000 83,005,450 128,400,000 Rp 45,394,550 0.4972 63837492.81

406,434,896.34 NPV(B-C)+ 128187753.96 NPV(B-C)- -30000000.00 Net B/C 4.27 Gross B/C 1.32

153  Lampiran 18Cash flow Usaha Pengeringan dengan Kapasitas 500 kg dengan Kenaikan Harga Bahan Bakar 12.5%,Upah 15%

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15%

PV

(T) Investasi Biaya Tetap Biaya tak tetap Total (B) (B-C)

0 10,000,000 - - 10,000,000 - (10,000,000) 1.0000 (10,000,000.00) 1 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000 0.8696 2,373,913.04 2 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000 0.7561 2,064,272.21 3 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000 0.6575 1,795,019.31 4 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000 0.5718 1,560,886.36 5 2,700,000 24,990,000 27,270,000 32,800,000 5,530,000 0.4972 2,749,387.35

NPV 543,478.28

Untuk mencari nilai akhir pada tahun ke-5

Biaya Penyusutan Harga awal Umur ekonomis Harga akhir (sisa)

Hari kerja 240hari

Pengering Rp 1,800,000

Rp 10,000,000 4 Rp 2,800,000 Mekanis IRR (%)

30.34

Tahun Biaya Penerimaan B-C DF 15% PVB

(T) Investasi Biaya tetap Biaya tak tetap Total (B)

0 10,000,000 - - 10,000,000 Rp - (10,000,000.00) 1.0000 0.00

1 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000.00 0.8696 26086956.52 2 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2 ,730,000.00 0.7561 22684310.02 3 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000.00 0.6575 19725486.97 4 2,700,000 24,990,000 27,270,000 30,000,000 2,730,000.00 0.5718 17152597.37 5 2,700,000 24,990,000 27,270,000 32,800,000 5,530,000.00 0.4972 16307396.92

101,956,748 101,956,747.80 101,413,269.52 NPV(B-C)+ 10543478.28NPV(B-C)- -10000000.00Net B/C 1.054347828