OPTIMASI PROSES PENGERINGAN BAHAN PANGAN

A. PRINSIP

Perbandingan panas yang diperlukan untuk menguapkan air dengan penggunaan panas yang

sebenarnya di dalam alat pengering

B. TUJUAN

1. Mengoptimasikan beberapa variable yang berpengaruh terhadap proses pengeringan

2. Menghitung biaya pengeringan dengan berbagai alat pengering dan menghubungkannya

dengan kualitas hasil pengeringan

C. TINJAUAN PUSTAKA

Pengeringan merupakan suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian besar

air dari suatu bahan dengan menggunakan energy panas. Keuntungan pengeringan adalah

bahan menjadi lebih tahan lama disimpan dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga

mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan. Di sisi lain,

pengeringan menyebabkan sifat asli bahan mengalami perubahan, penurunan mutu dan

memerlukan penanganan tambahan sebelum digunakan yaitu rehidrasi (Muchtadi 1989).

Pengeringan juga didefinisikan sebagai proses pengeluaran air dari bahan sehingga tercipta

kondisi dimana kapang, jamur, dan bakteri yang menyebabkan pembusukan tidak dapat

tumbuh (Henderson dan Perry, 1976). Pengeringan adalah proses pengeluaran kadar air

untuk memperoleh kadar air yang aman untuk penyimpanan (Winarno et al., 1980). Tujuan

Pengeringan adalah mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana perkembangan

mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau

terhenti.

Proses pengeringan yang umumnya digunakan pada bahan pangan ada dua cara yaitu

pengeringan dengan penjemuran dan pengeringan dengan alat pengering. Kelemahan dari

penjemuran adalah waktu pengeringan lebih lama dan lebih mudah terkontaminasi oleh

kotoran atau debu sehingga dapat mengurangi mutu akhir produk yang dikeringkan. Di sisi

lain, pengeringan yang dilakukan dengan menggunakan alat pengering biayanya lebih mahal,

tetapi mempunyai kelebihan yaitu kondisi sanitasi lebih terkontrol sehingga kontaminasi dari

debu, serangga, burung dan tikus dapat dihindari.

Selain itu pula dehidrasi dapat memperbaiki kualitas produk yang dihasilkan (Desrosier

1988). Pemilihan jenis alat dan kondisi pengering yang akan digunakan tergantung dari jenis

bahan yang dikeringkan, mutu hasil akhir yang dikeringkan dan pertimbangan ekonomi,

misalnya untuk bahan yang berbentuk pasta atau pure maka alat pengering yang sesuai

adalah alat pengering drum, sedangkan untuk bahan yang berbentuk lempengan atau jenis

bahan padatan dapat menggunakan pengering kabinet. Jenis alat pengering lainnya yang

dapat digunakan untuk bahan pangan adalah pengeringan terowongan, pengering semprot,

pengering fluidized bed, pengering beku dan lain-lain (Mujumdar 2000).

Efisiensi system dan alat pengeringan merupakan salah satu factor yang perlu

dipertimbangkan dalam aplikasi pengeringan dan optimasinya. Efisiensi operasi pengeringan

dapat dinyatakan sebagai perbandingan panas yang secara teoritis diperlukan untuk

menguapkan air dengan penggunaan panas yang sebenarnya didalam alat pengering.

Efisiensi tersebut berguna untuk memperlajari pendugaan atau kontruksi alat pengering dan

studi perbandingan antar berbagai alat pengering yang digunakan untuk alternative.

Proses pengeringan pada bahan dimana udara panas dialirkan dapat dianggap sebagai salah

satu proses adiabatis. Hal ini berarti panas yang diberikan untuk penguapan air dari bahan

hanya disuplai oleh udara pengering secara konduksi atau radiasi tanpa tambahan energi dari

luar.

Proses perpindahan panas terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari suhu udara yang

dialirkan disekeliling bahan. Panas yang diberikan ini akan menaikan suhu bahan dan akan

menyebabkan tekanan uap air didalam bahan akan lebih tinggi dibandingkan tekanan uap air

di udara sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara. Peristiwa perpindahan uap

air ke udara ini disebut peristiwa pindah massa.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu: factor yang

berhubungan dengan udara pengering (suhu, kecepatan volumetrik aliran udara pengering,

dan kelembaban udara), dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan (ukuran bahan,

kadar air awal, dan tekanan parsial dalam bahan). Bahan pangan yang dihasilkan dari

produk-produk pertanian pada umumnya mengandung kadar air tinggi. Kadar air tersebut

apabila masih tersimpan dan tidak dihilangkan, maka akan dapat mempengaruhi kondisi fisik

bahan pangan.

Metode pengeringan pangan maupun non-pangan yang umum dilakukan antara lain adalah

pengeringan matahari (Sun Drying), rumah kaca (Greenhouse), oven, iradiasi surya (Solar

Drying), pengeringan beku (Freeze Drying), dan yang berkembang saat ini pengeringan

menggunakan sinar infra merah. Pangan dapat dikeringkan dengan beberapa cara yaitu

menggunakan matahari, oven, atau microwave. Pengeringan merupakan metode pengawetan

yang membutuhkan energy dan biaya yang cukup tinggi, kecuali pengeringan matahari (Sun

Drying) (Hughes dan Willenberg, 1994)

1. Pengeringan Matahari (Sun Drying)

Pengeringan matahari (sun drying) merupakan salah satu metode pengeringan tradisional

karena menggunakan panas langsung dari matahari dan pergerakan udara lingkungan.

Pengeringan ini mempunyai laju yang lambat dan memerlukan perhatian lebih. Bahan harus

dilindungi dari serangan serangga dan ditutupi pada malam hari. Selain itu pengeringan

matahari sangat rentan terhadap resiko kontaminasi lingkungan, sehingga pengeringan

sebaiknya jauh dari jalan raya atau udara yang kotor (Toftgruben, 1977)

2. Pengeringan Rumah Kaca (Greenhouse)

Pengering efek rumah kaca adalah alat pengering berenergi surya yang memanfaatkan efek

rumah kaca yang terjadi karena adanya penutup transparan pada dinding bangunan serta plat

absorber sebagai pengumpul panas untuk menaikkan suhu udara ruang pengering. Lapisan

transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk ke dalam dan

mengenai elemen-elemen bangunan. Hal ini menyebabkan radiasi gelombang pendek yang

terpantul berubah menjadi gelombang panjang dan terperangkap dalam bangunan karena

tidak dapat menembus penutup transparan sehingga menyebabkan suhu menjadi tinggi.

Proses inilah yang dinamakan efek rumah kaca. (Kamaruddin et al., 1996)

3. Pengeringan Oven

Pengeringan oven (Oven Drying) untuk produk pangan membutuhkan sedikit biaya investasi,

dapat melindungi pangan dari serangan serangga dan debu, dan tidak tergantung pada cuaca.

4. Pengeringan Iradiasi Surya (Solar Drying)

Solar drying merupakan modifikasi dari sun drying yang menggunakan kolektor sinar

matahari yang didesain khusus dengan ventilasi untuk keluarnya uap air (Hughes dan

Willenberg, 1994). Energi matahari dikumpulkan menggunakan pengumpul energi yang

berupa piringan tipis (flat plate) yang biasanya terbuat dari plastik transparan (Bala,1997).

5. Pengeringan Beku (Freeze Drying)

Pengeringan beku merupakan salah satu cara dalam pengeringan produk pangan. Tahap awal

produk pangan dibekukan kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan

dalam suatu lemari hampa udara. Kristal-kristal es yang terbentuk selama tahap pembekuan

akan menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa udara yaitu berubah bentuk dari es

menjadi uap tanpa melewati fase cair (Gaman dan Sherrington, 1981).

D. ALAT DAN BAHAN

Alat Bahan

Oven listrik

Tray dryer

Pengering surya

Dehydrator

Timbangan

Peralatan dapur

Ubi kayu

Kelapa parut

E. PROSEDUR

1. Pengeringan berbagai suhu dan kecepatan udara pengering

a. Persiapan bahan

Siapkan kelapa tua tanpa kulit ari yang sudah diparut

Bahan kemudian ditimbang dan dibagi menjadi 3 bagian, ratakan diatas loyang

Masing-masing loyang yang berisi bahan lalu dimasukan kedalam oven listrik,

Cabinet Dryer, dan Dehydrator yang disediakan untuk dikeringkan menjadi

Desiccated Coconut

b. Proses dan Pengamatan pengeringan

Lakukan pengeringan pada masing-masing alat pengering tersebut

Lakukan penimbangan bahan dengan interval waktu 15 menit

Hentikan proses pengeringan setelah kadar air bahan 3-5%

Buat kurva pengeringan bahan dan bandingkan kecepatan pengeringan masing-

masing alat

Penampakan organoleptik masing-masing bahan diamati dan rendemen bahan

dihitung

2. Pengeringan dengan berbagai luas permukaan dan ukuran bahan

Ubi kayu atau singkong dikupas dan dicuci sampai bersih kemudian ditiriskan

Lakukan pengecilan ukuran untuk memperluas permukaan bahan dalam tiga

bentuk : dadu, diiris bulat, dan chips

Penampakan organoleptik dari bahan diamati

Masing-masing ukuran bahan ditimbang dan dicatat sebagai bobot awal

Gunakan dehydrator untuk mengeringkan bahan dengan suhu yang sama

Lakukan penimbangan bahan dengan interval waktu 30 menit

Hentikan proses pengeringan setelah kadar air mencapai 3-5%

Buat kurva pengeringan bahan dan bandingkan kecepatan pengeringan masing-

masing perlakuan

Amati penampakan organoleptik masing-masing gaplek kering yang dihasilkan

dan hitung rendemennya

F. DATA HASIL PENGAMATAN

Tabel 1 Data Perlakuan Gaplek

No Perlakuan Berat Awal Bahan (g) Berat Loyang (g) Luas alas loyang (cm2) 1 Chips 200 437,8 28 x 18= 5042 Dadu 200 133,5 24 x 14,5 = 3483 Iris 200 134 24 x 14,5 = 348

Tabel 2 Data Perlakuan Kelapa Parut

No Alat Berat Awal Bahan (g) Berat Loyang (g) Luas alas loyang (cm2) 1 Oven 250 168,3 23 x 23 = 5292 Dehidrator 250 166,3 26 x 26 = 6763 Cabinet drier 250 166,1 23 x 23 =529

Tabel 3 Data Berat Gaplek dan Kelapa

Pengamatan keBerat Gaplek (g) Berat Kelapa (g)

Chips Dadu Iris Oven Dehidrator Cabinet drier

1 118 150,5 137 194,6 180,6 1992 94,2 132,5 115 181,2 158,7 190,93 87,8 120,3 100,2 166,9 146,7 193,34 85,8 114 92,8 148,2 140,7 177,55 85,1 107,1 86,9 138,1 130,7 166,56 83,7 76,5 83,9 116,5 124,9 126,97 83,6 76 71,7 117,7 124,7 1268 83,8 78,1 73,5 116,2 124,8 126,19 83,6 78,1 73,5 116,2 124,6 126,2

Tabel 4 Data Kadar Air Gaplek dan Kelapa

Pengamatan keKadar Air Gaplek (%) Kadar Air Kelapa (%)

Chips Dadu Iris Oven Dehidrator Cabinet drier

1 59,00 75,25 68,50 77,84 72,24 79,602 47,10 66,25 57,50 72,48 63,48 76,363 43,90 60,15 50,10 66,76 58,68 77,324 42,90 57,00 46,40 59,28 56,28 71,005 42,55 53,55 43,45 55,24 52,28 66,606 41,85 38,25 41,95 46,60 49,96 50,767 41,80 38,00 35,85 47,08 49,88 50,408 41,90 39,05 36,75 46,48 49,92 50,449 41,80 39,05 36,75 46,48 49,84 50,48

Tabel 5 Laju Pengeringan Gaplek dan Kelapa

Pengamatan Laju Pengeringan Gaplek Laju Pengeringan Kelapa

ke(g.luas area-1 / waktu) (g.luas area-1 / waktu)

Chips Dadu Iris Oven DehidratorCabinet

drier1 0,008984 0,037578 0,03408 0,038542 0,0362 0,039936

2 0,007172 0,033084 0,028607 0,035888 0,03181 0,03831

3 0,006685 0,030037 0,024925 0,033056 0,029405 0,038792

4 0,006533 0,028464 0,023085 0,029352 0,028202 0,035621

5 0,006479 0,026742 0,021617 0,027352 0,026198 0,033414

6 0,006373 0,019101 0,020871 0,023074 0,025035 0,025467

7 0,006365 0,018976 0,017836 0,023312 0,024995 0,025286

8 0,00638 0,019501 0,018284 0,023014 0,025015 0,025306

9 0,006365 0,019501 0,018284 0,023014 0,024975 0,025326

1 2 3 4 5 6 7 8 90.000000.001000.002000.003000.004000.005000.006000.007000.008000.009000.01000

0.00000

0.01000

0.02000

0.03000

0.04000

0.05000

0.06000

0.07000

0.08000

Laju Pengeringan Gaplek

iris dadu chip

Pengamatan ke

Laju Pengeringan

Gambar 1. Grafik Laju Pengeringan Gaplek

1 2 3 4 5 6 7 8 90.00000

0.01000

0.02000

0.03000

0.04000

0.05000

0.06000

0.07000

0.08000

0.09000

0.00000

0.00500

0.01000

0.01500

0.02000

0.02500

0.03000

0.03500

0.04000

Laju Pengeringan Kelapa Parut

DehidratorCabinet drier Oven

Gambar 2. Grafik Laju Pengeringan Gaplek

G. PEMBAHASAN

Optimasi proses pengeringan erat kaitannya dengan efisiensi. Hal ini terutama berlaku pada

pengeringan dengan menggunakan peralatan tertentu. Pada efisiensi pengeringan yang perlu

diperhartikan adalah kebutuhan energi untuk mengeringkan bahan sehingga dapat

mengurangi biaya operasional dengan kata lain adalah dengan jumlah kalor serendah

mungkin dapat mengeringkan bahan secara optimal. Efisiensi tersebut berguna untuk

memperlajari pendugaan atau konstruksi alat pengering dan studi perbandingan antar

berbagai alat pengering yang digunakan untuk alternative.

Selama pengeringan terjadi 2 proses perpindahan yakni pindah massa dan pindah panas.

Pindah massa adalah perpindahan uap air bahan ke udara akibat adanya perbedaan tekanan

uap air. Sedangkan pindah panas diakibatkan oleh adanya aliran udara pengering dari

lingkungan ke bahan sehingga suhu bahan lebih rendah dari suhu udara sekeliling.

Umumnya dalam pengeringan bahan pangan diharapkan kecepatan pengeringan maksimum.

Hal ini dapat tercapai dengan cara mempercepat proses pindah massa dan pindah panas.

Akan tetapi pengeringan yang terlalu cepat dapat merusak bahan. Untuk memperoleh

kecepatan pengeringan yang maksimal, ada beberapa factor yang perlu diperhatikan.

Salah satunya adalah dengan memperkecil ukuran bahan. Pengecilan ukuran ini akan

beakibat :

1. Memperluas permukaan bahan sehingga mempermudah kontak dengan udara panas dan

mempermudah keluarnya air bebas dari permukaan

2. Mengurangi jarak yang ditempuh oleh aliran udara panas untuk masuk ke bagian dalam

bahan dan mengurangi jarak tempuh air dari bagian dalam ke permukaan dengan

demikian penguapan akan berlangsung cepat.

1. Gaplek

Dalam praktikum optimasi pengeringan bahan pangan dilakukan perlakuan pengecilan

ukuran pada gaplek singkong. Gaplek dipotong dengan berbagai bentuk yaitu bentuk chip,

dadu dan irisan tipis. Secara logika gaplek dengan bentuk irisan tentu memiliki luas

permukaan yang paling besar dibandingkan dengan bentuk lain. Pengamatan yang dilakukan

adalah pengukuran laju pengeringan tiap 30 menit. Laju pengeringan dapat dihitung dengan

membagi berat basah tiap luas permukaan dengan waktu.

Proses pengeringan dilakukan dengan dehydrator. Dehydrator secara teori merupakan alat

pengering dengan tingkat efisiensi tinggi karena udara panas di sekitar bahan dialirkan

secara kontinu mengikuti desain dehydrator. Di sisi lain, pengeringan yang dilakukan

dengan menggunakan alat pengering biayanya lebih mahal, tetapi mempunyai kelebihan

yaitu kondisi sanitasi lebih terkontrol sehingga kontaminasi dari debu, serangga, burung dan

tikus dapat dihindari. Selain itu pula dehidrasi dapat memperbaiki kualitas produk yang

dihasilkan (Desrosier 1988)

Berdasarkan hasil praktikum diketahui bahwa laju pengeringan gaplek dalam bentuk iris

jauh lebih efektif. Hal ini dapat dilihat pada berat akhir setelah pengamatan ke-9 yang lebih

ternyata paling rendah. Diikuti dengan gaplek bentuk dadu dan chips.

Akan tetapi, bila dilihat dari nilai laju pengeringan, maka gaplek dengan bentuk dadu

memiliki laju pengeringan yang paling besar diikuti oleh gaplek bentuk irisan dan terakhir

chips. Hal ini menunjukkan bahwa bentuk irisan tipis dan dadu ternyata memiliki luas

permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan chips.

Dari grafik laju pengeringan gaplek, diketahui bahwa kadar air kritis untuk gaplek bentuk

irisan dan dadu secara jelas tercapai pada pengamatan ke-6 atau menit ke 240. Sedangkan

untuk chips sekalipun agak kurang jelas tetapi menunjukkan pada pengamatan ke 6 adalah

kadar air kritis.

Gaplek dalam bentuk chips memiliki penurunan kadar air yang tidak terlalu signifikan

sehingga untuk menentukan kadar air kritis pun menjadi sedikit sulit. Tidak signifikannya

penurunan kadar air chips diakibatkan oleh faktor luas permukaan yang lebih kecil

dibandingkan dengan dua bentuk lainnya.

Laju pengeringan bergantung pada luas permukaan, perbedaan kelembaban aliran udara dan

permukaan bahan, koefisien pindah massa dan kecepatan aliran udara. Sedangkan laju

pengeringan akan menurun seiring jumlah air terikat yang semakin berkurang.

Oleh karena kadar air kritis untuk semua perlakuan gaplek diperoleh pada pengamatan ke-6,

sehingga diketahui bahwa dehydrator sebagai alat pengering memiliki pengaruh yang cukup

besar. Perputaran udara panas mengikuti bentuk dehydrator sehingga semua bahan akan

terpapar oleh udara panas tersebut secara merata. Dengan adanya perputaran, maka udara

yang telah jenuh oleh uap air dapat terbuang melalui saluran pembuangan di bagian bawah.

2. Kelapa Parut Kering

Pada praktikum optimasi pengeringan kelapa parut, proses pengeringan dilakukan dengan

menggunakan tiga alat berbeda, yaitu pengeringan dengan oven, cabinet dryer dan

dehydrator.

Oven merupakan alat pengering yang biasa digunakan dalam rumah tangga maupun

laboratorium. Karakteristik utama oven adalah tidak adanya perputaran aliran udara. Cabinet

dryer memiliki karakteristik yang hampir sama dengan oven, perbedaannya adalah sumber

udara panas berasal dari bawah sehingga bahan yang disimpan di bagian paling bawah akan

lebih cepat kering. Dan dehydrator mampu memutar udara panas sehingga semua bahan

akan teraliri panas dengan baik.

Hasil praktikum kelapa parut menunjukkan bahwa pengeringan dengan cabinet dryer

menghasilkan berat basah yang lebih besar dibandingkan dengan oven dan dehydrator.

Sedangkan oven menghasilkan berat basah yang paling rendah setelah pengamatan ke-9 atau

menit ke 270.

Apabila dihitung laju pengeringan diperoleh hasil bahwa pengeringan dengan oven memiliki

nilai laju pengeringan paling kecil diikuti dehydrator dan terakhir cabinet dryer. Sehingga

oven ternyata mampu mengeringkan bahan lebih baik dibandingkan dehydrator dan cabinet

dryer.

Hasil praktikum di atas ternyata tidak sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa

dehydrator paling efisien. Hal ini dikarenakan penggunaan dehydrator yang belum sesuai.

Selain itu kemungkinan oven yang digunakan memang memiliki efisiensi yang lebih tinggi.

Perhitungan kalor yang digunakan selama pengeringan dapat dihitung dengan persamaan

sederhana berikut

Q=Q 1+Q2

dengan, Q = jumlah kalor yang digunakan untuk memanaskan dan menguapkan air bahan

Q1 = jumlah kalor yang digunakan untuk memanaskan bahan

Q2 = jumlah kalor yang digunakan untuk menguapkan air bahan

Hanya saja perhitungan seperti itu tidak dilakukan. Terlepas dari hasil praktikum, bila dilihat

dari besarnya penurunan berat setiap kali pengamatan diketahui bahwa dehidrator mampu

mengeringkan dengan cepat. Bahkan jauh melebihi oven. Hal ini terlihat dari pengamatan

pertama. Pengukuran berat kelapa hasil pengeringan dengan oven menunjukkan hasil 194,6;

hasil cabinet drier sebesar 199 sedangkan dehidrator sebesar 180,6 gram. Dehidrator mampu

menguapkan 19,4 gram air selama 30 menit. Sementara oven menguapkan 5,4 gram air

bahkan cabinet drier hanya mampu menguapkan 1 gram air. Apabila hasil praktikum dinilai

dari besarnya penurunan berat bahan, maka dehidrator jelas menjadi yang paling baik.

H. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum diketahui bahwa gaplek bentuk irisan mampu menguapkan air

paling banyak dibandingkan bentuk dadu dan chip. Sedangkan peralatan pengering yang

mampu menguapkan air paling banyak adalah oven. Akan tetapi dehydrator mampu

mengeringkan air lebih cepat dibandingkan oven.

I. Daftar Pustaka

Buckle, et al. 1987. Ilmu Pangan. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.

Purnomo, Hari. 1995. Aktivitas Air dan Peranannya dalam Pengawetan Pangan.

Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia.

Winarno, F.G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Penerbit Gramedia.

http://www.shvoong.com

http://jut3x.multiply.com

http://iirc.ipb.ac.id/jspui/bitstream/123456789/12477/2/D09nda.pdf .