kinerja pengering putar tipe silinder horizontal untuk ... · kapasitas kerja pengeringan 136,14...

144

Widyotomo, Sri-Mulato, H. Ahmad, dan Siswijanto

1) Peneliti (Researcher) dan Ahli Peneliti (Senior Researcher); Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. P.B. Sudirman90, Jember 68118, Indonesia.

2) Dosen (Lecturer); Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember, Jl. Mastrip, Jember, Indonesia

Pelita Perkebunan 2008, 24 (2), 144— 174

Kinerja Pengering Putar Tipe Silinder HorizontalUntuk Pengeringan Kompos Organik Dari Kulit Buah Kakao

Performance of A Horizontal Cylinder Type Rotary Dryer for Drying Process ofOrganic Compost from Solid Waste Cocoa Pod

Sukrisno Widyotomo1), Sri-Mulato1), H. Ahmad2), dan Siswijanto2)

Ringkasan

Kulit buah merupakan komponen terbesar dari buah kakao, yaitu lebihdari 70% berat buah masak. Setelah bijinya diambil, kulit buah merupakan sumberpotensial sebagai bahan baku pupuk kompos. Salah satu tahapan penting dalampaket teknologi proses produksi kompos organik dari limbah kulit buah kakaoadalah pengeringan karena kompos dalam bentuk kering akan lebih mudah dalamproses aplikasi, penyimpanan, dan distribusi. Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia telah berhasil melakukan rancangbangun dan pengujian pengering putartipe silinder horisontal dengan sumber panas burner berbahan bakar minyak tanahuntuk proses pengering kompos organik dari kulit buah kakao. Tujuan penelitianini adalah mengetahui kinerja pengering putar tipe silinder horisontal dengansumber panas burner minyak tanah untuk proses pengeringan kompos organikdari kulit buah kakao. Bahan yang digunakan adalah kompos organik kulit buahkakao dengan kisaran kadar air 70—75% (basis basah); 70% kompos organiktersebut memiliki ukuran partikel lebih besar dari 4,76 mm, dan 30% berukuranlebih kecil dari 4,76 mm; densitas kamba 690—695 kg/m3. Suhu udara pengeringanyang digunakan 60OC, 80OC, dan 100OC, dengan kecepatan putar silinder pengering7 rpm, 10 rpm, dan 16 rpm. Hasil uji kinerja pengering menunjukkan bahwapengering tersebut memiliki kapasitas kerja 102—150 kg/jam tergantung pada suhupengeringan dan kecepatan putar silinder pengering. Pengering akan memberikanhasil yang optimal pada kondisi kerja suhu pengeringan 100OC dan kecepatanputar silinder pengering 10 rpm. Pada kondisi operasional tersebut diperolehkapasitas kerja pengeringan 136,14 kg/jam. Untuk memperoleh kadar air 20%diperlukan waktu pengeringan 1,6 jam, nilai densitas kamba dan porositas masing-masing 410 kg/m3, dan 45,15%, serta konsumsi bahan bakar dan efisiensipengeringan masing-masing 2,57 l/jam, dan 68,34%.

Summary

Cocoa pod husk is the bigest component of cocoa pod, about 70% of totalweight of mature pod, and to potentially used as organic compost source. Poten-

CORE Metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

Provided by Pelita Perkebunan (Coffee and Cocoa Research Journal, CCRJ)

https://core.ac.uk/display/230373794?utm_source=pdf&utm_medium=banner&utm_campaign=pdf-decoration-v1

Kinerja pengering putar tipe silinder horizontal untuk pengeringan kompos organik dari kulit buah kakao

145

tial solid waste of cocoa pod husk from a cocoa processing centre is about 15—22 m3/ha/year. A cocoa plantation needs about 20—30 ton/ha/year of organic matters.One of important steps in compos processing technology of cocoa pod solid wasteis drying process. Organic compost with 20% moisture content is more easy inhandling, application, storage and distribution. Indonesian Coffee and Cocoa Re-search Institute has designed and tested a horizontal cylinder type rotary dryerfor drying process of organic compos from solid waste cocoa pod with keroseneburner as energy sources. The objective of this research is to study performanceof a horizontal cylinder type rotary dryer using kerosene burner as energy sourcefor drying process of organic compost from solid waste cocoa pod. The materialused was solid waste cocoa pod with 70—75% moisture content (wet basis), 70%size particle larger than 4.76 mm, and 30% size particle less than 4.76 mm,690—695 kg/m3 bulk density. Drying process temperatures treatment were 60OC,80OC, and 100OC, and cylinder rotary speed treatments were 7 rpm, 10 rpm,dan 16 rpm. The results showed that dryer had capacity about 102—150 kg/h de-pend on drying temperature and cylinder rotary speed. Optimum operation con-dition at 100OC drying temperature, and 10 rpm cylinder rotary speed with dry-ing time to reach final moisture content of 20% was 1,6 h, capacity 136,14 kg/h, bulk density 410 kg/m3, porocity 45,15%, kerosene consumption as energysource was 2,57 l/h, and drying efficiency 68,34%.

Key words : cocoa, drying, rotary dryer, compost, waste

PENDAHULUAN

Peningkatan produksi akibat RevolusiHijau yang memang menghasilkan pe-ningkatan produksi terutama pangan di duniaketiga ternyata tidak dapat berlangsung lama.Dari berbagai penelitian disimpulkan bahwatanpa bahan organik, sistem pertanian akanbersifat rapuh (fragile), mudah tergundanghanya dengan perubahan lingkungan yangkecil (Bergeret, 1987). Abdoellah (2000)melaporkan bahwa dengan kekhawatiranadanya pengaruh buruk terhadap kesehatanakibat pencemaran pupuk kimia, kini di-sadari peran yang dimainkan oleh bahanorganik, dan pekebun berusaha kembalimeningkatkan penggunaan bahan organik

serta mengurangi penggunaan pupuk buatan(anorganik). Kecenderungan tersebutmemunculkan sistem pertanian yang dikenaldengan sistem pertanian berkelanjutandengan masukan luar rendah. Di sampingberfungsi utama untuk memperbaiki sifatfisika tanah (sebagai soil conditioner), bahanorganik juga membantu mengubah unsurhara tanah yang semula tidak tersedia menjaditersedia, serta mengandung unsur hara yangdiperlukan tanaman meskipun dalam jumlahsedikit.

Kebutuhan bahan organik bagi kebunkakao rata-rata adalah 20—30 ton/ha/tahun.Makin meningkatnya harga pupuk anorganikyang begitu tajam pada beberapa tahun

146


terakhir, telah mendorong pengelolaperkebunan kakao untuk memanfaatkansebanyak mungkin pupuk organik (kompos)sebagai bahan pengganti atau substitusipupuk anorganik (Erwiyono et al., 2002;Sri-Mulato et al., 2005). Baon et al. (2005)melaporkan bahwa rendahnya kandunganbahan organik tanah di perkebunan kopidan kakao disebabkan oleh ketidakseimbanganantara penambahan dan hilangnya bahanorganik dari tanah, utamanya melalui prosesoksidasi biologis dalam tanah. Banyak upayatelah dilakukan untuk meningkatkan kan-dungan bahan organik tanah melalui pem-berian pupuk kandang dan kompos, namunmasalah yang dihadapi adalah ketidak-cukupan persediaan dan kualitas bahan bakukompos serta transportasi. Sebagai contoh,kadar bahan organik pada sebagian besartanah pertanaman kakao di Sulawesi Tengahberstatus sangat rendah sampai rendah yangmenjadi kendala pertumbuhan kakao (Maskaret al., 1999).

Komponen utama dari buah kakaoadalah kulit buah, plasenta, dan biji. Kulitbuah merupakan komponen terbesar dari buahkakao, yaitu lebih dari 70% berat buahmasak. Persentase biji kakao di dalam buahhanya sekitar 27—29%, sedangkan sisanyaadalah plasenta yang merupakan pengikatdari 30 sampai 40 biji (Widyotomo et al.,2004b). Setelah bijinya diambil, kulit buahmerupakan sumber potensial sebagai bahanbaku pupuk kompos. Potensi limbah kulitbuah kakao dari suatu pabrik pengolahankakao sebesar 15—22 m3/ha/tahun. Pengom-posan limbah biomassa dalam hal ini kulitbuah kakao harus dilakukan untukmenghindari pengaruh negatif limbah

tersebut terhadap tanaman akibat nisbahC/N bahan yang tinggi, di samping untukmengurangi kerapatan (density) bahan agarmemudahkan dalam aplikasi sertamenghindarkan terjadinya pencemaranlingkungan. Laju pengomposan tergantungpada ukuran partikel, kandungan lengasbahan, pengadukan, aerasi dan volumetumpukan (Baon et al., 2005).

Selama ini, proses produksi komposmasih dilakukan secara manual tanpamemperhatikan produktivitas yang tinggi,dan kualitas akhir yang baik. Salah satutahapan penting dalam paket teknologi prosesproduksi kompos organik dari limbah kulitbuah kakao adalah pengeringan. Selain itu,kompos dalam bentuk kering akan mem-permudah proses aplikasi, penyimpanan, danmempermudah aspek distribusi. PusatPenelitian Kopi dan Kakao Indonesia telahberhasil merekayasa dan menguji coba paketteknologi proses dan alat mesin untuk prosesproduksi kompos dari kulit buah kakao.Paket tersebut merupakan salah satu rang-kaian dari suatu proses pengelolaan kebunkakao terintegrasi yang mengedepankankonsep zero waste, produktivitas tinggi danmutu akhir yang baik (Widyotomo et al.,2007). Pengeringan merupakan operasi rumityang meliputi perpindahan panas dan massasecara transien proses, seperti transformasifisik dan kimia yang pada gilirannya dapatmenyebabkan perubahan mutu hasil maupunmekanisme perpindahan panas dan massa.Pengeringan terjadi melalui penguapan cairandengan pemberian panas ke bahan umpanbasah (Devahastin, 2000; Sagara, 1990).Pengeringan dilakukan sampai pada kadar airsetimbang dengan keadaan udara atmosfir


147

normal atau pada kadar di saat penurunankualitas yang disebabkan oleh jamur,aktivitas enzim dan serangga dapat diabaikan(Henderson & Perry, 1976).

Proses pengeringan berdasarkan jenisoperasinya diklasifikasikan sebagai tipe batchbila bahan dimasukkan ke dalam alatpengering dan pengeringan berlangsungselama periode tertentu, dan tipe kontinubila bahan dimasukkan dan keluar dari dalamalat pengering secara kontinyu (Sagara, 1990;Henderson & Perry, 1976). Pengering tipebatch memiliki sistem yang lebih sederhana,harga relatif lebih murah dan dapat diguna-kan sebagai tempat penyimpanan setelahpengeringan selesai. Salah satu kelemahanpengering tipe batch adalah laju pengeringanbahan dengan ukuran partikel relatif kecillebih lambat jika dibandingkan dengan prosespengeringan dengan sistem kontinu.Syahputra (2006) melaporkan bahwa lebihdari 70% kompos organik kulit buah kakaobasah dengan kadar air 70—75% memilikiukuran partikel lebih besar dari 4,76 mm.Lebih lanjut Nurhadiantoro (2006)melaporkan bahwa untuk mengeringkankompos kulit buah kakao dari kadar air awal75% menjadi 20% dengan menggunakanpengering mekanis tipe batch membutuhkanwaktu 27 jam dengan suhu pengeringan 55—60OC.

Pengering tipe kontinu, sebagai contohADS (American Drying System) atau MA-SON, memiliki sistem yang lebih rumit,harga dan biaya operasional relatif mahalserta membutuhkan tempat yang relatif luasuntuk setiap satuan kapasitasnya (Henderson& Perry, 1976). Pengering putar merupakansalah satu jenis pengering kontak langsung

yang beroperasi secara kontinu. Bagianutama pengering putar, yaitu silinder penge-ring yang berputar perlahan dimiringkanbeberapa derajat dari bidang horizontaluntuk mempermudah perpindahan umpanbasah yang dimasukkan pada ujung atasdrum, dan bahan kering keluar melalui ujungbawah. Udara pengering mengalir secaraaksial melewati drum searah atau berlawananarah dengan aliran bahan. Pengering jenisini dapat mengeringkan sejumlah bahan yangmemiliki bentuk, ukuran, dan distribusiukuran yang beragam. Beberapa kelemahanpengering putar antara lain memerlukan biayainvestasi, dan biaya pemeliharaan yangcukup tinggi serta tidak disarankan untukbahan yang mudah pecah dan laju produksiyang rendah (Devahastin, 2000; Anonim,1990).

Pusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia telah berhasil merekayasapengering putar tipe silinder horisontaldengan sumber panas burner berbahan bakarminyak tanah untuk proses pengeringkompos organik. Pengering dibuat denganprinsip teknologi tepat guna, dan me-maksimalkan penggunaan komponen lokalyang sesuai dengan sumber daya lokalsehingga akan mudah dan murah dalampenggunaan dan perawatannya. Tujuanpenelitian ini adalah untuk mengetahui kinerjapengering putar tipe silinder horizontaldengan sumber panas burner minyak tanahuntuk proses pengeringan kompos organikdari kulit buah kakao. Analisis teknis pengo-perasian pengering akan dikaji dalampenelitian ini untuk menentukan kondisioperasional optimal yang nantinya dapatdijadikan pedoman baku pengguna pengeringpada skala aplikasi di lapangan.

148


BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di LaboratoriumTeknologi Pengolahan Hasil dan RekayasaAlat dan Mesin Pengolahan Kopi dan Kakao,Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia padabulan Juni 2007 sampai dengan Oktober2007.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitianini adalah kompos organik kulit buah kakaodengan kisaran kadar air berkisar 70—75%(basis basah); 70% kompos organik tersebutmemiliki ukuran partikel lebih besar dari4,76 mm, dan 30% berukuran lebih kecildari 4,76 mm; densitas kamba antara690-695 kg/m3, dan telah terpisah daribenda-benda logam dan asing lainnya.Sebelum dikeringkan, kompos organik yangberasal dari bahan dasar kulit buah kakaojenis lindak tersebut diperkecil ukurannyadengan cara pencacahan kemudian di-lanjutkan dengan proses pengomposanselama 6 minggu (Syahputra, 2006).

Peralatan dan mesin yang digunakanadalah sebuah pengering putar tipe silinderhorizontal dengan sumber panas burnerberbahan bakar minyak tanah, alat pencatudata suhu berupa komputer dan data acqui-sition FLUKE, alat ukur kecepatan putar(tachometer) TECPEL 1501, oven, seriayakan jenis RETSCH/ASTM, timbangananalitik, dan beberapa alat bantu lainnya.

Deskripsi Pengering Putar TipeSilinder Horisontal

Kompos kulit buah kakao diumpankanke dalam mesin pengering melalui corongpengumpan (hopper) dengan laju pe-ngumpanan 220—225 kg/jam. Prosespenurunan kadar air terjadi selama komposberada di dalam silinder putar. Udara panasyang dibutuhkan untuk menguapkan air daridalam bahan diperoleh dari burner berbahanbakar minyak tanah yang diletakkan di dalamtungku. Proses pengeringan menggunakansistem berlawanan arah (counter current)antara arah bahan masuk dengan aliran udarapengeringan. Udara lingkungan masukmelalui tungku dan ke dalam silinderpengering karena adanya hisapan sebuahkipas sentrifugal. Jumlah putaran per menitsilinder pengering dapat diatur sedemikianagar diperoleh kapasitas kerja dengan lajupengeringan kompos yang optimal.

Mesin pengering putar tipe silinderhorizontal dengan sumber panas burnerberbahan bakar minyak tanah memiliki4 bagian penting, yaitu tungku dengansumber panas kompor bertekanan (burner)berbahan bakar minyak tanah, silinderpengering, kipas penghisap, sistem transmisi,dan rangka. Tungku sebagai ruang penghasilpanas untuk proses pengeringan dibuat daribahan plat baja tebal 6 mm dengan ukurandimensi panjang, lebar dan tinggi masing-masing 600 mm, 425 mm, dan 450 mm.Dua buah kompor minyak bertekanan(burner) berbahan bakar minyak tanah tipekupu-kupu diletakkan di dalam tungku danberfungsi sebagai pembangkit panas. Burner


149

memiliki ukuran diameter dan tinggi masing-masing 150 mm dan 250 mm. Tekananudara di dalam tangki yang berfungsisebagai unit penampung bahan bakar minyaktanah dijaga pada tekanan tetap 0,2 M.Paagar panas yang dihasilkan untuk prosespengeringan relative terjaga konstan.

Silinder pengering dibuat dari bahanplat aluminium tebal 4 mm dan memilikiukuran dimensi panjang dan diameter masing-masing 5200 mm, dan 500 mm. Per-bandingan panjang terhadap diameter silinderpengering putar yang umum digunakan padaskala industri berkisar antara 4 sampai 10(Devahastin, 2000). Sepasang unit pembalik(lifter) tipe strip dari bahan baja profil sikuukuran 4 x 4 dipasang di sepanjang silinderpengering. Unit pembalik berfungsi sebagai

pengaduk bahan yang dikeringkan selamaberada di dalam silinder pengering agarproses penguapan air berlangsung cepat dandiperoleh tingkat keragaman kadar air yangrendah. Untuk menekan panas yang hilangselama proses pengeringan, silinderpengering diselimuti oleh penutup (housing)yang berfungsi sebagai isolator panas danterdiri dari lapisan lembaran baja 1 mm,lapisan glasswool, dan lembaran aluminium2 mm.

Aliran udara panas untuk prosespengeringan berawal dari tungku yang ber-fungsi untuk meningkatkan suhu udaralingkungan, kemudian masuk ke dalamsilinder pengering melalui partikel-partikelbahan yang dikeringkan, dan terakhir dihisapkeluar dari sistem pengeringan oleh sebuah

420 cm

162 cm

30 cm

5 cm

40 cm

24 cm

20 cm 10 cm520 cm

35 cma

b

c

d

e f

g

h

Arah aliran udaraArah aliran bahan

Keterangan (Notes) :a. Corong pengumpan (hopper) e. Penggerak (power unit)b. Kipas penghisap (suction fan) f. Tungku (burner)c. Sirip pembalik (lifter) g. Saluran pemanas (heating duct)d. Silinder putar (rotary cylinder) h. Indikator suhu (thermometer)

Gambar 1. Sketsa mesin pengering putar tipe silinder horizontal.

Figure 1. Design of a cylinder horizontal type rotary dryer.

Arah aliran udara (Air flow)Arah aliran bahan (Material flow)

35 cm

150


kipas sentrifugal. Sebuah kipas sentrifugaldipasang pada posisi sebagaimana ditampil-kan pada Gambar 1, dan memiliki laju aliranudara rata-rata 20 m3/menit, tekanan 1,1k.Pa, berdaya 1 kW, tegangan 380 V.

Silinder pengering diputar oleh sebuahmotor listrik berdaya 3 HP, 1440 rpm, 220/380 V, 3 fase dengan tipe Y100L1-4. Penerusandaya dari poros tenaga penggerak ke silinderpengering menggunakan kombinasi transmisiroda gigi-rantai dan puli-sabuk karet V.Putaran poros tenaga penggerak sebelumditeruskan ke silinder pengering diturunkansampai batas putaran 7–16 rpm denganmenggunakan sebuah unit gigi reduksi (gearbox). Rangka unit pengering berfungsi untukmenopang seluruh komponen pengering dandibuat dari besi baja profil persegi 4 x 6.Rangka memiliki ukuran dimensi panjang,lebar dan tinggi masing-masing 5850 mm,1200 mm, dan 1800 mm.

Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian uji kinerja mesinpengering putar tipe silinder horizontal untukpengeringan kompos organik dari kulit buahkakao ditampilkan pada Gambar 2.

Perlakuan

Pada penelitian ini dilakukan dua macamvariasi perlakuan, yaitu perlakuan suhupengeringan, dan perlakuan putaran silinderpengering. Perlakuan suhu pengeringan yangdigunakan terdiri dari tiga tingkatan, yaitu60OC, 80OC, dan 100OC. Sedangkan per-lakuan putaran silinder pengering terdiri daritiga tingkatan, yaitu 7 rpm, 10 rpm, dan16 rpm. Ulangan untuk masing-masingperlakuan dilakukan sebanyak 3 kali. Sebagaikontrol dilakukan pengeringan komposorganik dari kulit buah kakao dengan cara

Suhu pengeringan[drying temperatures]

60oC, 80oC, 100oC

Kompos organik[organic composs]

Kadar air [moisture content]70-75%

Densitas kamba [bulk density]690-695 kg/m3

Penjemuran-kontrol[sun drying-as control]

Analisis laju pengeringan[drying rate analysis]

Pengering putar[rotary dryer]

Putaran silinder[cylinder speeds]

7 rpm, 10 rpm, 16 rpm

Analisis[analysis]

Kapasitas kerja[work capacity]

Laju pengeringan[drying rate]

Konsumsi bahan bakar[fuel consumption]

Densitas kamba[bulk density]

Porositas[porocity]

Efisiensi pengeringan[drying efficiency]

Gambar 2. Urutan percobaan pengeringan dan parameter yang diukur.

Figure 2. Drying test procedure and the experimental parameters measured.


151

penjemuran (sun drying) sampai diperolehkadar air akhir 20% (b.b), dan dilakukanulangan proses pengeringan sebanyak 3 kali.

Pengukuran

Parameter yang diukur meliputi waktuoperasional, berat bahan yang diumpankan,berat bahan yang dihasilkan dari setiapperlakuan, suhu dalam sistem pengeringan,konsumsi bahan bakar, putaran silinderpengering, dan pengukuran beberapa sifatfisik kompos pascapengeringan. Data suhudiperoleh dengan menggunakan alat pencatudata suhu berupa komputer dan data acqui-sition FLUKE dengan pencatatan setiap5 menit. Penurunan berat dan perubahandensitas kamba maupun porositas bahandianalisis berdasarkan contoh bahan yangdiambil setiap siklus pengeringan.

Analisis Teknis

Kinerja pengeringan kompos organikdari kulit buah kakao dengan pengeringputar tipe silinder horizontal meliputibeberapa aspek teknis sebagai berikut :

1. Kapasitas kerja mesin

Kapasitas kerja pengering putar tipesilinder horizontal (Km) dihitung denganpersamaan sebagai berikut :

Keterangan (Notes) :M = kadar air bahan, % (moisture content, %)Wt = bobot contoh bahan pada saat t, g (sample weight

at t, .g)Wd= bobot contoh kering, g (sample dry weight, g)

...........2

2. Kadar air bahan

Untuk menghitung penurunan kadar airbahan dilakukan dengan metode gravimetriterhadap contoh bahan yang keluar melaluicorong keluaran setiap satuan waktu tertentu.Kadar air bahan dihitung dengan meng-gunakan persamaan berikut (Brooker et al.,1974) :

3. Laju pengeringan

Laju pengeringan (dM/dt) ditentukandengan persamaan sebagai berikut :

tMM

tM fi

Keterangan (Notes) :dM/dt = laju pengeringan, %/jam (drying rate, %/h)M i = kadar air awal, % (initial moisture content, %)Mf = kadar air akhir, % (final moisture content, %)t = waktu pengeringan, jam (drying period, h)

...............3

...1Km , kg/jam =

kompos basah, kgweight of wet organic compos, kg

waktu, jam (time, h)

4. Suhu

Karakteristik perubahan suhu bahan,dan suhu udara di sekitar tungku selamaproses pengeringan diukur dan dicatat denganmenggunakan komputer dan data acquisi-tion FLUKE setiap interval 5 menit. Titik-titik pengukuran suhu adalah suhu udaralingkungan, suhu bahan, dan suhu udara disekitar tungku sebagai sumber panas.

152


5. Konsumsi bahan bakar

Konsumsi bahan bakar diukur secaravolumetrik dengan menghitung volumebahan bakar (minyak tanah) yang digunakanuntuk menguapkan sejumlah air dalam satukilogram kompos organik selama prosespengeringan (l/kg).

6. Densitas kamba

Densitas kamba (Dk) kompos organikdihitung dengan menggunakan persamaansebagai berikut :

Sebagai pembanding (kontrol) diguna-kan densitas kamba biji kopi beras yang akandigunakan sebagai bahan uji.

7. Porositas

Porositas bahan (PO) kompos dapat di-hitung dengan persamaan sebagai berikut :

8. Efisiensi pengeringan

Efisiensi pengeringan dapat dihitungdengan persamaan sebagai berikut :

.....4

Keterangan (Notes) :Po = porositas bahan, % (material porocity, %)Vf = volume air, l (water volume, l)Vt = volume bahan, l (material volume, l)

....5

Keterangan (Notes) :h = efisiensi pengeringan, % (drying efficiency, %)mk = bobot bahan, kg (material weight, kg)C p b = panas jenis bahan, kJ/kg.OC (specific heat of material,

kJ/kg.OC)Tk = suhu bahan, OC (material temperature,OC)Tl = suhu lingkungan, OC (ambient temperature, OC)m w = bobot air, kg (water weight, kg)hfg = panas laten penguapan air, kJ/kg (latent heat of water

evaporation, kJ/kg)Nk = nilai panas bahan bakar, kJ/kg (calorie value of fuel,

kJ/kg)Bb = konsumsi bahan bakar, kg (fuel consumption, kg)

....6

Analisis Regresi

Analisis hubungan antara beberapaparameter penelitian bertujuan untuk mem-perkirakan atau menaksir nilai suatu variabelsesudah mengetahui nilai-nilai variabel yanglain. Metode penaksiran yang digunakanadalah kuadrat terkecil atau least squareskarena relatif sederhana dan telah banyakdigunakan pada bidang ilmu alam daneksakta. Koefisien korelasi (r) merupakanukuran nilai baik tidaknya suatu garis regresiyang terbentuk atas hubungan antara duaparameter penelitian. Koefisien korelasi (r)merupakan akar pangkat dua dari koefisiendeterminasi. Semakin dekat nilai r pada nilai-1 atau 1, data contoh yang diterangkandengan persamaan garis regresi yangterbentuk semakin baik (Pasaribu, 1975).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengeringan bahan dengan metodepenjemuran merupakan salah satu carapengeringan sederhana dan murah dalam halbiaya operasional karena energi yang diguna-kan merupakan radiasi matahari langsungyang banyak tersedia bebas di alam. SriMulato et al. (1998) & Sri Mulato et al.(1997) melaporkan bahwa radiasi matahari


153

di daerah perkebunan kopi dan kakao berkisarpada 3-5 kW-jam/m2, sebaliknya pada cuacaberawan tingkat radiasi pada 2,5 - 3,25 kW-jam/m2 yang merupakan potensi sebagaisumber energi untuk proses pengeringan.Pada pagi hari sekitar pukul 06.00 intensitasradiasi matahari masih relatif rendah (0,1kW/m2). Setelah pukul 08.00, intensitasradiasi matahari meningkat (> 0,40 kW/m2), dan peningkatan suhu udara mencapainilai maksimum umumnya terjadi padatengah hari antara pukul 10.00 sampai 14.00saat intensitas matahari di atas 0,8 kW/m2.

Salah satu kelemahan pengeringandengan metode penjemuran adalah ketergan-tungannya terhadap fluktuasi kondisi cuaca.Pada kondisi cuaca berawan atau hujan,rendahnya energi radiasi matahari yang

tersedia mengakibatkan proses pengeringanberlangsung lambat yang dapat memicupertumbuhan mikro organisme yang dapatmenurunkan mutu produk yang dikeringkan(Syarief & Halid, 1991). Kurva penurunankadar air dan karakteristik laju pengeringankompos organik dari kulit buah kakao hasilpenelitian ditampilkan pada Gambar 3 dan4. Waktu yang diperlukan untuk menurun-kan kadar air kompos dari 70—75% menjadi20% dengan metode penjemuran adalahselama 18 jam. Waktu pengeringan efektifantara 5 sampai 6 jam per hari atau metodepengeringan terputus (uncontinous)menyebabkan terjadinya penyerapan uap airoleh bahan pada saat menunggu prosespengeringan berikutnya. Kuantitas ataujumlah air yang diserap kompos organik per

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20

Gambar 3. Penurunan kadar air kompos kulit buah kakao dengan metode penjemuran.

Figure 3. Moisture content decreasing curve of organic compost by sun drying method.

Waktu (Time) Jam (hour)

Kad

ar a

ir (M

oustur

e co

nten

t), %

154


satuan waktu (persen berat kering per jam)lebih detil ditampilkan pada kurvakarakteristik laju pengeringan Gambar 4.Walaupun kompos bukan merupakan produkpangan, namun proses pengeringan lambat,dan penyerapan kadar air karena metodepengeringan terputus dapat mengakibatkanpeningkatan biaya pengeringan secarakeseluruhan. Nurhadiantoro (2006) melapor-kan bahwa pengeringan kompos organik darikulit buah kakao dengan metode penjemuranpada nilai rata-rata intensitas radiasi matahari292,49 W/m2 diperlukan waktu 27 jamuntuk menurunkan kadar air dari 78%menjadi 20%.

Distribusi suhu udara lingkungan dansuhu udara pengering yaitu setelah dicampurdengan gas panas hasil pembakaran disajikanpada Gambar 5, 6, dan 7. Terlihat bahwa

panas pembakaran minyak tanah yangdibangkitkan oleh burner mampu meng-hasilkan udara pengering dengan suhu yangterkendali. Suhu campuran udara lingkungandan gas hasil pembakaran dari burner dapatdiatur dengan mudah dari katup pengaturbahan bakar yang masuk ke dalam burner.Udara lingkungan sebelum masuk ke dalamtungku mempunyai suhu awal 30OC dansetelah katup dibuka, maka udara lingkunganyang masuk ke dalam tungku dan tercampurdengan gas hasil pembakaran suhunya dapatmeningkat menjadi 60—100OC. Lebih lanjutWidyotomo & Sri-Mulato (2002) melapor-kan bahwa kompor bertekanan tipe spiralberbahan bakar minyak tanah untuk prosespengeringan biji kakao dalam pengering tipepalung mampu meningkatkan suhu udaralingkungan dari 24—30OC menjadi 34—55OCuntuk udara pengeringan.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 5 10 15 20

Gambar 4. Karakteristik laju pengeringan kompos kulit buah kakao dengan cara penjemuran.

Figure 4. Drying rate characteristic of organic compost by sun drying method.


Kad

ar a

ir (M

oustur

e co

nten

t), %


155

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Waktu [time ], jam [hour ]

Lingkungan [ambient] Tungku [furnace] Bahan [material]

Laju aliran udara lingkungan masuk kedalam silinder pengering dapat juga diaturdengan mengatur jumlah putaran mesinpenggerak kipas. Makin cepat putaranmesin, makin tinggi putaran kipas dan makinbanyak udara lingkungan yang masuk kedalam silinder pengering. Dengan demikian,suhu udara pengering secara bertahap dapatdiatur sesuai dengan tingkat suhu yangdikehendaki. Pada percobaan ini, pemanasankompos organik di dalam silinder pengeringdilakukan secara bertahap dimulai dari suhurendah sehingga suhu lapisan komposorganik juga meningkat secara perlahan. Halini dilakukan untuk menghindari fenomenapengerasan lapisan luar (case hardening)yang biasanya terjadi pada bahan yang di-keringkan secara mendadak pada suhupengeringan tinggi.

Secara teknis, pengering yang diujimampu mengeringkan kompos organikdengan hasil pengeringan yang baik. Gambar8, 9, dan 10 menunjukkan kurva pengeringankompos organik yang dinyatakan dalampersentase penurunan kadar air sebagaifungsi waktu pengeringan. Bentuk kurvapengeringan ini sangat dipengaruhi olehfaktor internal di antaranya kadar air awaldan jumlah kompos yang dikeringkan,dan faktor eksternal di antaranya suhu,kelembaban dan kecepatan aliran udarapengering. Jika faktor eksternal tidak dijagakonstan, maka laju penurunan kadar airbahan dengan suhu pengeringan yang rendahakan lebih lambat dibandingkan dengan lajupenurunan kadar air bahan dengan suhupengeringan tinggi.

Gambar 5. Distribusi suhu di ruang pengering (60OC) sebagai fungsi waktu pengeringan.

Figure 5. Temperature distribution in drying chamber (60OC) as drying time function.

Suhu

(Tem

pera

ture

), O

C


Lingkungan (ambient) Tungku (furnace) Bahan (material)

0

20

40

60

80

100

120

0 0.5 1 1.5 2 2.5

60OC

156




80 C

0 0.5 1 1.5 2



0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6





Suhu

(Tem

pera

ture

), O

C

12080OC

0 0.5 1 1.5 2

Tungku (furnace) Bahan (material)Lingkungan (ambient)

0

20

40

60

80

100


100OC

Suhu

(Tem

pera

ture

), O

C

Bahan (material)Tungku (furnace)Lingkungan (ambient)

Waktu (Time) Jam (Hour)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

120

0

20

40

60

80

100

140

160


157

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


100oC 80oC 60oC

Suhu merupakan tolok ukur kandunganenergi panas, kelembaban menunjukkankemampuan udara untuk menyerap uap air,sedangkan aliran udara yang cukup akanmampu membawa uap air keluar ruangpengering dengan lebih cepat (Bravo &Mc.Graw, 1974; Mc.Donald & Freire,1982). Selain itu, waktu tinggal bahan didalam silinder pengering juga merupakansalah satu faktor yang berpengaruh pada lajupengeringan bahan. Bahan diangkat kebagian atas silinder putar oleh pembalik(lifters) dan mencurahkannya seperti airterjun (Devahastin, 2000). Hasil penelitianmenunjukkan bahwa pada perlakuan suhuyang sama, putaran silinder pengering 7 rpmmemberikan laju pengeringan yang lebihtinggi jika dibandingkan dengan lajupengeringan pada putaran silinder pengering10 rpm maupun 16 rpm. Hal tersebutdisebabkan dengan semakin cepat putaransilinder pengering, maka waktu tinggalbahan di dalam ruang pengering akansemakin singkat yang berakibat pada

efektivitas penyerapan bahan terhadap panasudara pengeringan untuk menguapkansejumlah air menjadi rendah. Namundemikian, penggunaan suhu tinggi denganputaran silinder pengering yang rendah akandapat menyebabkan timbulnya fenomenapengerasan lapisan luar.

Indikasi bahwa pengering yang diujidapat dioperasikan secara terkendali dilihatdari konsistensi laju pengeringannya(Gambar 11, 12 dan 13). Analisis penggalgaris kurva pengeringan dari masing-masingperlakuan menunjukkan bahwa penguapanair dari kompos berlangsung dalam tigatahap.

Pada tahap awal proses pengeringan,laju penguapan air berlangsung cepat,penurunan kadar air dari 70—75% menjadi45—50% membutuhkan waktu antara 1—1,25jam. Pada tahap ini, air yang menguap daridalam bahan didominasi oleh air kapiler yaituair yang terikat dalam rongga-ronggajaringan kapiler yang halus. Syarief & Halid

Gambar 8. Penurunan kadar air bahan pada putaran silinder 7 rpm.

Figure 8. Moisture content decreasing at 7 rpm cylinder rotation speed.

Kad

ar a

ir (M

oist

ure

cont

ent),

%


80

70

60

50

40

30

20

10

0

100OC 80OC 60OC

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

7 rpm

158


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


100oC 80oC 60oC

Gambar 9. Penurunan kadar air bahan pada putaran silinder 10 rpm.


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Waktu [time], jam [hour]

100oC 80oC 60oC

Gambar 10.Penurunan kadar air bahan pada putaran silinder 16 rpm.


Kad

ar a

ir (M

oist

ure

cont

ent),

%

70

60

50

40

30

20

10

0

10 rpm80

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


100OC 80OC 60OC

Kad

ar a

ir (M

oist

ure

cont

ent),

%

70

60

50

40

30

20

10

0

80

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

16 rpm


100OC 80OC 60OC


159

(1991) melaporkan bahwa air kapilermemiliki tekanan uap yang sedikit lebihrendah dibandingkan dengan tekanan uapbebas, suatu petunjuk bahwa faktor kecepatanaliran udara lebih berpengaruh terhadappengeringan daripada faktor cuaca.Kecepatan aliran udara yang tinggi diperlukanuntuk membawa uap air ke luar ruangpengering agar tidak terjadi kejenuhan udaralembab. Sebaliknya laju pengeringan dilantai jemur dengan sumber panas radiasimatahari cenderung lambat karena hanyamengandalkan aliran udara alamiah (angin)(Ong Kheng Hoi, 1977; Hardwood et al.,1983). Hasil percobaan menunjukkan bahwadengan metode penjemuran, untuk me-nguapkan air dalam jumlah yang samadiperlukan waktu 6—8 jam.

Pada tahap kedua proses pengeringan,laju penguapan air sebesar 15—20%, yaitudari 45—50% menjadi 30% membutuhkanwaktu yang relatif sama dengan tahap awalproses pengeringan. Pada tahap ini, udarapanas yang dihasilkan oleh burner berbahanbakar minyak tanah sangat berpengaruhterhadap laju penguapan air yang terkandungdi dalam bahan. Hasil percobaan menunjuk-kan bahwa dengan metode penjemuran,untuk menguapkan air dalam jumlah yangsama diperlukan waktu 5—6 jam. Pada tahapini, air yang menguap dari dalam bahandidominasi oleh air terlarut yaitu air yangterdapat dalam bahan padat dan seakan-akanlarut dalam bahan tersebut. Apabila airterlarut akan diuapkan dari suatu bahan,maka air tersebut harus berdifusi dari bagiandalam melalui bahan-bahan padat (Sri -Mulato et al., 1997; Syarief & Halid,1991).

Pada tahap akhir proses pengeringan,penurunan kadar air kompos relatif sangatlambat karena permukaan bahan telah keringdan air yang tersisa berada di dalam jaringanbahan. Kurva pengeringan cenderungmendatar secara asimtotis mendekati kadarair 20%. Sisa air terlarut terikat kuat didalam jaringan bahan. Molekul air harusberdifusi secara perlahan untuk mencapaipermukaan bahan agar mudah diuapkan. (Sri-Mulato et al., 1996). Pada tahap ini, lajudifusi merupakan faktor yang menentukanlaju pengeringan. Akhir pengeringan dicapaisetelah proses pengeringan berlangsungselama 1,5—2,5 jam tergantung suhu dankecepatan putar silinder pengering. Di lainpihak, untuk mencapai kadar air yang samapada proses pengeringan dengan metodepenjemuran diperlukan waktu efektif lebihdari 18 jam.

Nilai koefisien korelasi tertinggi di-peroleh pada suhu pengeringan 100OC,diikuti dengan 60OC, dan terendah 80OC.Hal ini menunjukkan bahwa hubungan suhupengeringan 100OC terhadap kapasitas kerjamesin ternyata lebih baik jika dibandingkansuhu pengeringan 60OC, dan 80OC. Namundemikian, kapasitas kerja mesin yang tinggibelum menjamin diperolehnya kondisioperasional mesin yang terbaik karenakapasitas kerja yang tinggi tidak ber-korelasi positif terhadap efektivitas mesin(Widyotomo et al., 2005b).

Densitas merupakan salah satu sifatdasar setiap bahan biologis yang selain sangattergantung pada karakteristik ukuran bahanjuga berhubungan dengan porositas bahantersebut (Wirakartakusumah et al., 1988).

160


0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


7 rpm 10 rpm 16 rpm

Gambar 11.Karakteristik laju pengeringan kompos pada suhu udara pengering 60OC.

Figure 11. Drying rate characteristic of organic compost at 60OC drying temperature.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Waktu [Time], jam [hour]

7 rpm 10 rpm 16 rpm



0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


7 rpm 10 rpm 16 rpm

dM/d

t (%

bk/

jam

),%

140

120

100

80

60

40

20

0

160

dM/d

t (%

bk/

jam

),%

140

120

100

80

60

40

20

0

160

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


16 rpm10 rpm7 rpm


161

Kompos organik dari kulit buah kakao keringmerupakan salah satu produk perkebunanyang memiliki sifat higroskopis, yaitu mudahmenyerap uap air dalam kondisi lembab, danmelepas uap air dalam kondisi suhu tinggi.Sebelum proses pengeringan bahan uji berupakompos organik segar memiliki nilai densitaskamba antara 690-695 kg/m3. Lebih lanjutSyarief & Irawati (1988) melaporkan bahwabesar kecilnya densitas kamba suatu bahanpertanian dipengaruhi oleh kadar air, ukuranpartikel dan kekasaran permukaannya.

Densitas kamba kompos organik darikulit buah kakao sebelum dan pasca-pengeringan dengan beberapa perlakuan suhudan putaran silinder pengering ditampilkanpada Gambar 15, 16, dan 17. Pada suhupengeringan yang sama maka nilai densitaskamba bahan uji akan semakin rendah

seiring dengan lamanya waktu pengeringan.Densitas kamba sebesar 690 kg/m3 turunmenjadi 380 kg/m3 setelah dikeringkansecara mekanis dengan pengering tipe bakselama 27 jam sampai kadar air 17%.

Tabel 2, 3, dan 4 menunjukkan per-samaan regresi polinomial dan koefisienkorelasi (R) dari hubungan antara waktupengeringan terhadap densitas kamba bahanyang dihasilkan. Persamaan regresi tersebutsangat berguna karena dapat digunakan untukmemperkirakan densitas kamba yangdihasilkan jika silinder pengering berputarpada kecepatan di antara 7 sampai 16 rpmdan pada suhu pengeringan antara 60 sampai100OC.

Hasil penelitian menunjukkan bahwapada perlakuan putaran silinder pengering7 rpm, porositas kompos organik meningkat

0 0.5 1 1.5 2 2.5


7 rpm 10 rpm 16 rpm



dM/d

t (%

bk/

jam

),%

140

120

100

80

60

40

20

0

160

0 0.5 1 1.5 2 2.5


16 rpm10 rpm7 rpm

162


5 7 9 11 13 15 17

Kecepatan putar [rotation speed ], rpm

60oC 80oC 100oC

Gambar 14.Kapasitas kerja mesin pengeringan dari beberapa perlakuan.

Figure 14. Work capacity of rotary dryer from several treatments.

60 Y = 5.0614X + 65.654 0.9987

80 Y = 5.04X + 70.4 0.9923

100 Y = 6.0181X + 74.348 0.9993

Tabel 1. Persamaan regresi linier kapasitas pengeringan dari beberapa perlakuan suhu

Table 1. Linier regression equations of drying capacity from several temperature treatments

Keterangan (Note) : X adalah putaran silinder pengering (rpm), dan Y adalah kapasitas pengeringan (kg/jam) (X is rotationspeed (rpm), and Y is drying capacity kg/hour).

Koefisien korelasi, RCoef. of corelation, R

Suhu, OCTemperature, OC

Persamaan garis linier regresiLinier regression equations

masing-masing 15,25% pada suhu pe-ngeringan 100OC; 13,72% pada suhu pe-ngeringan 80OC; dan 9,27% pada suhu pe-ngeringan 60OC setelah proses pengeringanberlangsung selama 1,5 jam. Pada perlakuanputaran silinder pengering 10 rpm, porositaskompos organik meningkat masing-masing10,99% pada suhu pengeringan 100OC;10,29% pada suhu pengeringan 80OC; dan

9,32% pada suhu pengeringan 60OC setelahproses pengeringan berlangsung selama 1,5jam. Sedangkan pada perlakuan putaransilinder pengering 16 rpm, porositaskompos organik meningkat masing-masing9,12% pada suhu pengeringan 100OC;7,92% pada suhu pengeringan 80OC; dan7,11% pada suhu pengeringan 60OC setelahproses pengeringan berlangsung selama 1,5

Kap

asita

s ke

rja

(wor

k ca

paci

ty),

kg/jam

(kg/

hour

)

140

120

100

80

60

40

20

0

160

180

5 7 9 11 13 15 17


100OC80OC60OC


163

7 rpm

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


100oC 80oC 60oC

Gambar 15.Penurunan densitas kamba bahan pada putaran silinder 7 rpm.

Figure 15. Bulk density decreasing of organic compost at 7 rpm cylinder rotation speed.

jam. Hal tersebut menunjukkan bahwadengan semakin lama waktu tinggal bahandi dalam ruang pengering maka lajupenguapan air akan semakin cepat danrongga yang terbentuk di dalam pori-poribahan akan semakin besar.

Tabel 3, 4 dan 5 menunjukkan per-

samaan regresi polinomial dan koefisienkorelasi (R) dari hubungan antara waktupengeringan terhadap densitas kamba bahanyang dihasilkan. Persamaan regresi tersebutsangat berguna karena dapat digunakan untukmemperkirakan densitas kamba yangdihasilkan jika silinder pengering berputarpada kecepatan di antara 7 sampai 16 rpm

60 Y = -37.622X2 – 8.9605X + 629.56 0.9994

80 Y = -25.254X2 – 65.29X + 614.93 0.9973

100 Y = -26.172X2 – 105.47X + 606.23 0.9996

Tabel 2. Persamaan garis polinomial densitas kamba bahan dari beberapa perlakuan suhu (7 rpm)

Table 2. Polynomial equations of materials bulk density from several temperature treatment (7 rpm)

Keterangan (Note): X waktu pengeringan, jam dan Y adalah densitas kamba, kg/m3 (X is drying time, hour and Y is bulkdensity, kg/m3).

Koefisien korelasi, RCoef. corelation,


Persamaan garis polinomialPolynomial equations

Den

sita

s ka

mba

(bul

k de

nsity

), k

g/m

3

500

400

300

200

100

0

600

700

5 7 9 11 13 15 17


100OC 80OC 60OC

7 rpm

164


dan pada suhu pengeringan antara 60 sampai100OC.

Konsumsi bahan bakar untuk prosespengeringan kompos dengan perlakuankecepatan putar silinder pengering dan suhupengeringan ditampilkan pada Gambar 21.Konsumsi bahan bakar minyak akan semakintinggi dengan semakin cepat putaran silinderpengering, dan semakin tinggi suhu penge-

ringan. Hasil penelitian menunjukkan bahwadengan semakin cepat putaran silinderpengering, maka efektivitas penguapan airdari bahan akan semakin rendah. Sedangkandengan semakin tinggi suhu pengeringan,maka energi yang dibutuhkan untuk me-ningkatkan suhu udara lingkungan akansemakin besar sehingga diperlukan aliranbahan bakar ke burner yang lebih tinggi.

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Waktu [time], jam [hour]

100oC 80oC 60oC



60 Y = -23.002X2 – 45.071X + 630.26 0.9991

80 Y = -51.969X2 – 21.548X + 619.56 0.9997

100 Y = -64.851X2 – 70.955X + 632.73 0.9994






Keterangan (Note) : X waktu pengeringan, jam dan Y adalah densitas kamba, kg/m3 (X is drying time, hour, and Y is bulkdensity, kg/m3).

Den

sita

s ka

mba

(bul

k de

nsity

), k

g/m

3

500

400

300

200

100

0

600

70010 rpm

0 0.5 1 1.5 2 2.5


80OC 60OC100OC


165

Sebagai sumber energi untuk meng-hasilkan udara pengeringan adalah minyaktanah di dalam kompor bertekanan (burner).Minyak tanah merupakan senyawa hidro-karbon yang jika direaksikan dengan oksigendari udara akan mengeluarkan sejumlah panaskarena reaksinya bersifat eksotermis berikut:

Minyak tanah umumnya mengandungsenyawa sulfur (S) yang pada proses pem-bakaran akan bereaksi dengan oksigen sesuaipersamaan berikut:

Hasil analisis nilai kalori pembakaranminyak adalah 8900 kJ/kg. Nilai ini me-rupakan hasil panas reaksi secara kumulatifdari pembakaran senyawa karbon (C),hidrogen (H) dan sulfur (S) yang terkan-dung di dalam minyak tanah. Mekanismepembakaran minyak tanah dengan oksigendilakukan pada sebuah burner. Minyak tanahdimasukkan ke dalam bejana tekan yangdibuat dari baja dan kemudian dipompasampai diperoleh tekanan di dalam bejana

16 rpm

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


100oC 80oC 60oC



60 Y = -28.277X2 – 21.389X + 605.63 0.9985

80 Y = -28.87X2 – 40.300X + 608.94 0.9951

100 Y = -23.575X2 – 98.155X + 613.42 0.9979






Keterangan (Note): X waktu pengeringan, jam dan Y adalah densitas kamba, kg/m3 (X is drying time, hour and Y is bulkdensity, kg/m3).

Den

sita

s ka

mba

(bul

k de

nsity

), k

g/m

3500

400

300

200

100

0

600

700

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3.0


80OC 60OC100OC

16 rpm

166


mencapai 0,2 M.Pa. Bejana tekan dilengkapidengan penyalur minyak yang dibuat daripipa tembaga. Keluaran minyak bertekanandari bejana menuju burner dilewatkan sebuahkatup putar sehingga debit minyak dapat

diatur dan disesuaikan dengan tingkatpembakaran serta suhu pengeringan yangdiinginkan.

7 rpm

0 0.5 1 1.5 2 2.5


100oC 80oC 60oC

Gambar 18.Peningkatan porositas bahan pada putaran silinder 7 rpm.

Figure 18. Porocity increasing of organic compos at 7 rpm cylinder rotation speed.

60 Y = -1.5068X2 + 6.1697X + 40.305 0.9966

80 Y = -0.951X2 + 4.9704X + 40.097 0.9986

100 Y = -0.8551X2 + 3.6865X + 39.644 0.9978

Tabel 5. Persamaan garis polinomial porositas bahan dari beberapa perlakuan suhu (7 rpm)

Table 5. Polynomial equations of materials porocity from several temperature treatment (7 rpm)

Keterangan (Note): X waktu pengeringan (jam), dan Y adalah porositas, % (X is drying time (hour), and Y is porocity, %).

Koefisien korelasi, RCoef. corelation, R



Laju aliran minyak yang kecil me-nyebabkan tekanan pada lubang semprot(nozle) burner juga mengecil. Proses

........7

........8

........9

Poro

sita

s (p

oroc

ity),

%

45

44

43

42

40

39

46

47

41

7 rpm

0 0.5 1 1.5 2 2.5


80OC 60OC100OC


167

atomisasi minyak bakar kurang berjalansecara optimal. Reaksi pembakaran butiranminyak dengan oksigen yang seharusnyamengikuti persamaan 7 dan 8 sebagaimanatersebut di atas menjadi terganggu dansebagai gantinya adalah persamaan reaksi 10dan 11.

Salah satu indikasi dari terjadinya reaksi10 dan 11 adalah warna api menjadi kuning-

kemerahan dan pembentukan jelaga berwarnahitam karena pembentukan gas karbon-monoksida (CO) dalam jumlah yang banyak.Jelaga tersebut dapat menyebabkan konta-minasi bau dan warna pada permukaan gabahhasil pengeringan. Sebaliknya, jika reaksipembakaran mengikuti persamaan 7 dan 8,warna api menjadi sedikit kuning-kebiruandan asap berwarna putih.

10 rpm

0 0.5 1 1.5 2


100oC 80oC 60oC

Gambar 19. Peningkatan porositas bahan pada putaran silinder 10 rpm.

Figure 19. Porocity increasing of organic compos at 10 rpm cylinder rotation speed.

60 Y = -1.2156X2 + 4.9002X + 40.759 0.9978

80 Y = -1.2821X2 + 4.7621X + 40.517 0.9975

100 Y = -1.0159X2 + 4.1082X + 40.397 0.9983

Tabel 6. Persamaan garis polinomial porositas bahan dari beberapa perlakuan suhu (10 rpm)

Table 6. Polynomial equations of materials porocity from several temperature treatments (10 rpm)




Keterangan (Note) : X waktu pengeringan, jam dan Y adalah porositas, % (X is drying time, hour and Y is porocity, %).

0 0.5 1 1.5 2

Poro

sita

s (p

oroc

ity),

%

45

44

43

42

40

46

41


80OC 60OC100OC

10 rpm

168


Efisiensi pemanfaatan energi

Sumber energi yang mendukung operasialat pengering terdiri atas dua jenis, yaituper-tama adalah energi thermal untukpemanasan udara pengering, dan keduaadalah energi mekanik untuk menggerakkankipas sentrifugal. Energi thermal diperoleh

dari pembakaran minyak tanah dari 2 buahburner tipe kupu-kupu, sedangkan energimekanik dihasilkan dari sebuah motor listrikberdaya 3 HP, 1440 rpm, 220/380 V, 3 fase.Pada percobaan ini tercatat bahwa lajupembakaran minyak tanah oleh dua burnermampu menghasilkan energi panas sebesar112–183 MJ, sedangkan energi thermalyang dibutuhan untuk pemanasan sekitar99–108 MJ. Widyotomo et al. (2005a)melaporkan bahwa burner tipe kupu-kupusebagai sumber panas untuk udarapengeringan mempunyai keluaran panas

60 Y = -0.5545X2 + 3.2453X + 42.089 0.9994

80 Y = -0.7669X2 + 3.2668X + 41.822 0.9998

100 Y = -0.6976X2 + 2.9178X + 41.978 0.9969




Tabel 7. Persamaan garis polinomial porositas bahan dari beberapa perlakuan suhu, 16 rpm

Table 7. Polynomial equations of materials porocity from several temperature treatment, 16 rpm

Keterangan (Note) : X waktu pengeringan, jam dan Y adalah porositas, % (X is drying time, hour and Y is porocity, %).

16 rpm

0 0.5 1 1.5 2


100oC 80oC 60oC

Gambar 20.Peningkatan porositas bahan pada putaran silinder 16 rpm.

Figure 20. Porocity increasing of organic compost at 16 rpm cylinder rotation speed.

.......10

.......11

Poro

sita

s (p

oroc

ity),

% 45

44

43

42

46

0 0.5 1 1.5 2


80OC 60OC100OC

16 rpm

45.5

44.5

43.5

42.5

41.5

46.5


169

minimal 53,887 MJ/jam. Efisiensi thermaluntuk pemanasan udara pengering merupa-kan perbandingan antara energi thermalyang dapat diserap oleh udara pengering padalaju aliran udara tertentu dengan energi yangdiperoleh dari pembakaran minyak tanah daridua buah burner. Dari perbandingankeduanya diperoleh nilai efisiensi thermalsebagaimana ditampilkan pada Gambar 22.

Efisiensi thermal pengeringan komposorganik dari kulit buah kakao pada suhupengeringan antara 60 sampai 100OCdengan putaran silinder pengering 7 sampai16 rpm berkisar pada 58,53–88,57%.Devahastin (2000) melapor-kan bahwaefisiensi termal pengering putar berkisarpada 30–60%.

Tabel 8. Persamaan regresi linier konsumsi bahan bakar dari beberapa perlakuan

Table 8. Linier regression equations of machine fuel consumption from several treatments

7 rpm 10 rpm 16 rpm

Putaran [rotation speed ], rpm

60oC 80oC 100oC

Gambar 21.Konsumsi bahan bakar pengeringan kompos kulit buah kakao.

Figure 21. Kerosene consumption for organic compost drying process.

Keterangan (Note) : X adalah putaran silinder pengering, rpm dan Y adalah konsumsi bahan bakar, l/j (X is rotation speed,rpm and Y is machine fuel consumption, l/h).

60 Y = 0.0042X + 2.0923 0.9700

80 Y = 0.0083X + 2.3067 0.9713

100 Y = 0.0054X + 2.5152 0.9541




Kon

sum

si b

ahan

bak

ar (f

ruel

con

sum

ptio

n), l/j

(l/h

)

2.4

2.2

2

2.6

2.5

2.3

2.1

2.7

Putaran (Rotation speed), rpm

7 rpm 10 rpm 16 rpm

80OC60OC 100OC

170


Efisiensi pengeringan dihitung denganmenggunakan persamaan 6, perbandinganantara energi thermal yang dipergunakanuntuk penguapan air dari dalam komposdengan total energi thermal yang diserap olehudara pengering. Hasil perhitungan efisiensipengeringan dengan variasi putaran silinderpengering dan suhu udara pengeringandisajikan pada Gambar 23. Efisiensi

pengeringan kompos organik dari kulit buahkakao pada suhu pengeringan antara 60sampai 100OC dengan putaran silinderpengering 7 sampai 16 rpm berkisar pada40,69–68,34%. Hasil tersebut sesuaiNurhadiantoro (2006) yang melaporkanbahwa efisiensi termal pengering tipe bakuntuk proses pengeringan kompos organikdari kulit buah kakao sebesar 54,61%.

0 5 10 15 20

Putaran silinder pengering [cylinder rotation speed ], rpm

60oC 80oC 100oC

Gambar 22.Efisiensi thermal pengering pada beberapa perlakuan.

Figure 22. Thermal efficiency from several treatments.

60 Y = -0.525X + 67.185 0.9350

80 Y = -1.0185X + 84.791 0.9989

100 Y = -1.1515X + 97.194 0.9904

Keterangan : X adalah putaran silinder pengering, rpm dan Y adalah efisiensi thermal pengeringan, % (X is rotation speed,rpm and Y is thermal efficiency, %).

Tabel 9. Persamaan regresi linier efisiensi thermal pengeringan dari beberapa perlakuan

Table 9. Linier regression equations of thermal efficiency from several treatments




Efisien

si (e

ffici

ency

),% 70

50

20

90

80

60

30

100

10

0

40

Putaran silinder pengering (Cylinder rotation speed), rpm

80OC60OC 100OC

0 5 10 15 20


171

Hal tersebut menunjukkan bahwamekanisme pengeringan dan panas yang di-hasilkan tungku mampu diserap dengan baikoleh bahan selama proses pengeringan.Namun demikian, hasil penelitian me-nunjukkan bahwa pemberian panas tinggitidak menjamin mekanisme pengeringanyang ada akan menyebabkan bahan dapatmenyerap panas pengeringan maksimal.

Gambar 23 menunjukkan bahwa efisiensithermal tertinggi, yaitu 88,57% diperolehpada proses pengeringan dengan suhu udarapengering 100OC dan kecepatan putarsilinder pengering 10 rpm, sedangkanefisiensi thermal terrendah, yaitu 59,13%diperoleh pada proses pengeringan dengansuhu udara pengering 100OC dan kecepatanputar silinder pengering 16 rpm. Kecepatan

Gambar 23.Efisiensi pengeringanan dari beberapa perlakuan.

Figure 23. Drying efficiency from several treatments.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20

Putaran silinder pengering [cylinder rotation speed ], rpm

60oC 80oC 100oC

60 Y = -0.4800X + 48.209 0.9794

80 Y = -0.6192X + 56.478 0.9279

100 Y = -1.3172X + 75.920 0.9412

Tabel 10. Persamaan regresi linier efisiensi pengeringan dari beberapa perlakuan

Table 10. Linier regression equations of drying efficiency from several treatments



Persamaan garis linier regresiLinier regression equations

Keterangan (Note) : X adalah putaran silinder pengering, rpm dan Y adalah efisiensi pengeringan, % (X is rotation speed,rpm and Y is drying efficiency,%).

Efisien

si (E

ffici

ency

), %

Putaran silinder pengering (Cylinder rotation speed), rpm

60OC 80OC 100OC

172


putar silinder pengering yang terlalu cepatmengakibatkan waktu tinggal bahan yangdikeringkan di dalam ruang pengeringmenjadi singkat sehingga proses perindahanpanas berlangsung kurang efektif.

Gambar 23 menampilkan bahwaefisiensi pengeringan berkisar pada 40,69sampai dengan 68,34% tergantung padaperlakuan kecepatan putar silinder pengeringserta suhu udara pengeringan. Sivetz (1963)melaporkan bahwa efisiensi pengeringanbuatan (artificial dryer) berkisar pada 40-60%. Hasil penelitian menunjukkan bahwadengan semakin tinggi kecepatan putarsilinder pengering akan diperoleh nilaiefisiensi pengeringan yang semakin rendah.Hal yang berbeda dengan kondisi penge-ringan gabah dengan menggunakanpengering tipe bak, yaitu makin tinggi beratbahan maka nilai efisiensi pengeringan akansemakin tinggi. Efisiensi pengeringan untukpengeringan gabah dengan menggunakanpengering tipe bak berkisar pada 15–48%tergantung pada berat gabah yang dikering-kan. Sedangkan efisiensi pengeringan bijikakao dengan menggunakan pengering tipebak pada beban pengeringan 75% darikapasitas muat maksimum sebesar 34%(Widyotomo et al., 2005a; Widyotomoet al., 2002).

KESIMPULAN

Hasil uji kinerja pengering putar tipesilinder horizontal untuk proses pengeringankompos organik kulit buah kakao menunjuk-kan bahwa pengering tersebut memilikikapasitas kerja antara 102—150 kg/jamtergantung pada suhu pengeringan dan

kecepatan putar silinder pengering. Pengeringakan memberikan hasil yang optimal padakondisi kerja suhu pengeringan 100OC dankecepatan putar silinder pengering 10 rpm.Pada kondisi operasional tersebut diperolehkapasitas kerja pengeringan 136,14 kg/jam,dan untuk memperoleh kadar air 20% di-perlukan waktu pengeringan 1,6 jam, nilaidensitas kamba dan porositas masing-masing410 kg/m3, dan 45,15%, serta konsumsibahan bakar dan efisiensi pengeringanmasing-masing 2,57 l/jam dan 68,34%.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapakan terima kasihkepada Sdr. Dwi Kintoko Ari Utomo,mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian,Fakultas Teknologi Pertanian, UniversitasJember atas segala bantuan yang telah di-berikan sampai dengan selesainya kegiatanpenelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA

Abdoellah, S. (2000). Substitusi pupuk anorganikdengan pupuk organik pada tanamankopi. Pelita Perkebunan, 16, 142—150.

Anonim (1990). Keteknikan Pertanian Tingkatlanjut. JICA-DGHE/IPB Project/ADAET : JTA-9a (132). FakultasTeknologi Pertanian. IPB. Bogor.

Baon, J. B.; R. Sukasih & Nurkolis (2005). Lajudekomposisi dan kualitas komposlimbah padat kopi : Pengaruh aktivatordan bahan baku kompos. PelitaPerkebunan, 21, 31—42.

Bergeret, A. (1987). Sistem produksi menurutpendekatan ekologis. p.44—84. In: J.Metzner & N Daldjoeni (Eds.).


173

Ekofarming, Bertani Selaras Alam.Yayasan Obor Indonesia, Jakarta.

Bravo, A. & D.R.Mc.Graw (1974). Fundamen-tal artificial drying characteristics ofcocoa beans. Trop. Agric.(Trin.), 51,395—406.

Brooker, D.B.; F.W. Bakker-Arkema & C.W.Hall (1974). Drying Cereal Grains.The AVI Publishing Company Inc.,Westport, Connecticut.

Devahastin, S. (2000). Mujumdar’s PracticalGuide to Industrial Drying. ExergexCorp. brossard, Quebec, Canada.

Erwiyono, R.; U. Kaspani; N. Sulistyaningsih;G. Sukarno & J. B. Baon (2002).Dampak jangka panjang pemupukanNaCl sebagai pengganti KCl padakakao terhadap sifat fisik tanah danperakaran. Pelita Perkebunan, 18, 22—30.

Hardwood, C.; M.F. Henderson & J.H.Haldane(1983). A survey of cocoa dryers in EastNew Britain. The Planter, 59, 363—368.

Henderson, S.M. & R.L. Perry (1976). Agricul-tural Process Engineering. 3rd Eds. TheAVI Pub. Comp, Inc. Wesport, Con-necticut.

Maskar; Syafruddin & S. Abdoellah (1999).Status hara tanah perkebunan kakaorakyat di Sulawesi Tengah. PelitaPerkebunan, 15, 22—32.

Mc.Donald, C.R & E.S.Freire (1982). Investiga-tion of the characteristics of a tradi-tional natural convection cocoa dryer.Trop. Agric.(Trin.), 59, 24—32.

Nurhadiantoro (2006). Analisis EfisiensiBerbagai Tipe Pengeringan Pada ProsesPengolahan Kulit Kakao Menjadi PupukOrganik (kompos). Skripsi. JurusanTeknik Pertanian. Fakultas TeknologiPertanian. Universitas Jember.

Hoi, O. Kheng (1977). Cocoa beans process-ing-a review. The Planter, 53, 509—530.

Pasaribu, A. (1975). Pengantar Statistik. GhaliaIndonesia. Jakarta.

Sagara, Y. (1990). Pengeringan Bahan Olahandan Hasil Pertanian. Keteknikan Per-tanian Tingkat Lanjut. JICA-DGHE/IPB Project/ADAET. IPB, Bogor.

Sivetz, J.C. (1963). Coffee Processing Tech-nology. The AVI Publishing Co.,Westport, Connecticut.

Sri-Mulato; O. Atmawinata & Yusianto (1996).Perancangan dan pengujian tungkupembakaran kulit kopi system fluidisasi.Pelita Perkebunan, 12, 108—118.

Sri-Mulato; O. Atmawinata; Yusianto; Handaka& W. Muehlbauer (1997). Kinerjamodel unit sentralisasi pengolahankakao rakyat skala kelompok tani.Pelita Perkebunan, 13, 100—114.

Sri-Mulato; O. Atmawinata; Yusianto; S.Widyotomo & Handaka (1998). Kinerjakolektor tenaga matahari pelat datardan tungku kayu mekanis sebagaisumber panas unit pengering kopirakyat skala besar. Pelita Perkebunan,14, 108—123.

Sri-Mulato; S. Widyotomo, & E. Suharyanto(2005). Pengolahan Produk Primer danSekunder Kakao. Pusat Penelitian Kopidan Kakao Indonesia.

Syahputra, H. (2006). Uji Kinerja MesinPenyerpih Kulit Kakao (Theobroma ca-cao L.) Dalam Proses PengolahanPupuk Organik. Skripsi. JurusanTeknik Pertanian. Fakultas TeknologiPertanian. Universitas Jember.

Syarief, R. & A. Irawati (1988). PengetahuanBahan Untuk Industri Pertanian.Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta.

174


Syarief, R. & H. Halid (1991). TeknologiPenyimpanan Pangan. Penerbit Arcan,Jakarta.

Widyotomo, S. & Sri-Mulato (2000). Kinerjapengering tipe VIS dengan aliran udarapaksaan untuk pengeringan biji kopiRobusta. Pelita Perkebunan, 16, 52—64.

Widyotomo, S. & Sri-Mulato (2002). Kinerjapengering kakao tipe palung dengansumber panas kompor bertekanan ber-bahan bakar minyak tanah. PelitaPerkebunan, 18, 46—55.

Widyotomo, S.; Sri Mulato & Edy Suharyanto(2004a). Mesin penyerpih limbahbiomassa kebun kopi dan kakao sebagaipenyedia bahan baku kompos. WartaPusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia, 20, 132—137.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Edy Suharyanto(2004b). Pemecahan buah dan pemi-sahan biji kakao secara mekanis. WartaPusat Penelitian Kopi dan KakaoIndonesia, 20, 132—137.

Widyotomo, S; Sri-Mulato & E. Suharyanto(2005a). Rancangan dan uji kinerja alatpengering tipe bak mobile berbahanbakar minyak untuk pengeringangabah. Jurnal Teknik Pertanian.Universitas Jember, 2.

Widyotomo, S; Sri-Mulato & Edi Suharyanto(2005b). Kinerja mesin pemecah bijidan pemisah kulit kakao pascasangrai.Pelita Perkebunan, 21, 184—199.

Widyotomo, S.; Sri-Mulato & Edi Suharyanto(2007). Rekayasa teknologi proses danalsin untuk produksi kompos organikdari kulit buah kakao. Prosiding TemuKarya Teknologi Bioenergi Pedesaandan Pemanfaatan Limbah Pertanian.Direktorat Jenderal Pengolahan danPemasaran Hasil Pertanian. Depar-temen Pertanian.

Wirakartakusumah, M.A.; S. Hardjo & P.Haryadi (1988). Rekayasa ProsesPangan. Program Pascasarjana, InstitutPertanian Bogor.

********

kinerja pengering putar tipe silinder horizontal untuk ... · kapasitas kerja pengeringan 136,14...

Documents