modul praktikum satuan proses dan operasi...
TRANSCRIPT
1
MODUL PRAKTIKUM
SATUAN PROSES DAN OPERASI
V3AI122P
Iman Sabarisman, STP, M.Si
Satria Bhirawa Anoraga, S.T.P, M.Sc
PROGRAM STUDI DIPLOMA III AGROINDUSTRI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HAYATI DAN VETERINER
SEKOLAH VOKASI
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2019
ii
HALAMAN PENGESAHAN
MODUL PRAKTIKUM
Nama Matakuliah : Praktikum Satuan Proses dan Operasi
Kode (SKS) : V3AI122P
Pelaksanaan : Semester Genap
Prasyarat : -
Dosen Pengampu : 1. Satria Bhirawa Anoraga, S.T.P., M.Sc.
2. Iman Sabarisman, S.T.P, M.Si
3. Dr. Ir. Makhmudun Ainuri, M.Si
Teknisi : Saksa Daniswara, S.T.P.
Program Studi : Diploma III Agroindustri
Fakultas : Sekolah Vokasi
Mengetahui,
Pelaksana Tugas Ketua Program Studi
Diploma III Agroindustri SV UGM
Ratih Hardiyanti, S.T.P., M.Eng
NIP. 19850602 201504 2002
Yogyakarta, Februari 2019
Ketua Tim Penyusun Modul Praktikum
Iman Sabarisman, S.T.P, M.Si
NIU. 111198810201608101
iii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT, kami telah menyelesaikan
penulisan modul praktikum Satuan Proses dan Operasi. Mata paktikum ini dirancang sebagai
mata praktikum wajib dan terintergrasi dengan mata kuliah Satuan Proses dan Operasi
(V3AI122) yang mempelajari prinsip-prinsip dasar Satuan Proses dan Operasi dan
penerapan-penerapan prinsip-prinsip tersebut dalam agroindustri. Praktikum diharapkan
dapat memberi dasar bagi mahasiswa dalam mempelajari mata kuliah yang bersifat rekayasa
(engineering) pada tingkat selanjutnya. Selain itu, diharapkan setelah menyelesaikan
praktikum ini mahasiswa mampu mengusai keterampilan laboratoris dasar yang diperlukan
ketika melakukan praktikum maupun bekerja di industri nantinya.
Materi praktikum ini disesuaikan dengan kondisi yang terjadi didunia kerja, Indonesia
khususnya, baik yang dilakukan oleh industri kecil menengah maupun industri besar yang
sudah mapan. Kami menyadari, masih banyak kesalahan dan kekurangan yang terdapat
dalam tulisan ini, oleh karena itu saran dan kritik perbaikan untuk penyempurnaan tulisan ini
sangat diharapkan.
Yogyakarta, Februari 2019
Tim Penyusun
iv
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ...................................................................................................................iii
DAFTAR ISI ................................................................................................................................ iv
TATA TERTIB PRAKTIKUM ................................................. Error! Bookmark not defined.
IDENTITAS PRAKTIKUM ....................................................................................................... ixx
ACARA I ASISTENSI ................................................................................................................... 1
ACARA II TUGAS MANDIRI ............................................................................................... 2
ACARA III PERPINDAHAN PANAS .................................................................................... 3
ACARA IV PENGERINGAN ................................................................................................... 6
ACARA V PENGECILAN UKURAN DAN PEMISAHAN MEKANIS .................. Error!
Bookmark not defined.0
ACARA VI PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN ............................................................. 67
ACARA VII RESPONSI ........................................................................................................... 19
v
TATA TERTIB PRAKTIKUM UNTUK PRAKTIKAN
Praktikum Mikrobiologi Industri dilaksanakan terintegrasi dengan pelaksanaan kuliah
Mikrobiologi Industri. Aturan-aturan umum yang harus diikuti oleh praktikan adalah sebagai
berikut :
1. Praktikan wajib mengisi daftar hadir sebelum pratikum dimulai. Keterlambatan
praktikum :
a. 5 menit dipersilahkan mengikuti pretest tetapi tidak ada penambahan waktu dan
masih diperkenankan untuk mengikuti praktikum
b. 10 menit tidak diperkenankan untuk mengikuti pretest tetapi diperkenankan
mengikuti praktikum
c. 15 menit tidak diperkenankan untuk mengikuti praktikum dan dianggap
GUGUR.
2. Praktikan wajib memakai pakaian yang sopan dan rapi (pakaian berkerah dan celana
atau rok panjang) sepatu tertutup, dilarang keras memakai perhiasan yang berlebihan,
sandal, sandal jepit, berjaket maupun kaos oblong selama praktikum berlangsung.
Bagi praktikum Laboratorium Kimia (Lab. Pengawasan Mutu, Lab. Rekayasa Proses,
dan Lab. Uji Sensoris) wajib memakai jas laboratorium, mengenakan masker, sarung
tangan, membawa kain lap, dan kalkulator scientific.
3. Praktikan dilarang merokok, membawa makanan, minuman, atau bahan yang sifatnya
dapat merusak alat/peralatan percobaan ke dalam laboratorium.
4. Praktikan yang berambut panjang diharapkan mengikat atau menutup rambutnya agar
tidak mengganggu pelaksanaan praktikum.
5. Praktikan yang berjilbab diharapkan untuk mengatur jilbab sehingga tidak
mengganggu pelaksanaan praktikum.
6. Praktikan wajib membuat TIKET MASUK sesuai dengan ketentuan masing-masing
praktikum.
7. Praktikan DILARANG menggunakan Handphone dan menyentuh alat praktikum
yang tidak ada hubungannya dengan acara praktikum.
8. Praktikan WAJIB MEMPELAJARI MODUL SEBELUM PRAKTIKUM dimulai.
9. Praktikan wajib menjaga kebersihan, kerapihan dan keutuhan alat laboratorium
sebelum dan setelah praktikum selesai.
10. Jika terjadi kerusakan atau kehilangan alat dalam pelaksanaan praktikum maka
menjadi tanggung jawab pemakai dan wajib mengganti dengan barang/ alat yang
sama maksimal 2 hari setelah kejadian.
vi
11. Praktikan diwajibkan mengikuti semua rangkaian acara praktikum tanpa terkecuali,
apabila perlu adanya INHAL dikarenakan sakit harus menyertakan:
a. Sakit (rawat inap) adanya bukti rawat inap
b. Sakit yang dibuktikan dengan surat keterangan dokter dari Rumah Sakit minimal
kelas D atau Pemberi Pelayanan Kesehatan (PPK) Tingkat 2.
c. Lelayu keluarga inti (bapak, ibu, saudara kandung, kakek, nenek kandung)
adanya bukti dan surat keterangan.
d. Apabila sakit maka maksimal 30 menit sebelum masuk praktikum, harus
konfirmasi ke teknisi, koass dan menyusulkan surat keterangan sakit maksimal
H+2
e. Jika tidak memenuhi syarat di atas maka dianggap GUGUR pada acara tersebut,
dan apabila 1 mahasiswa INHAL 3 acara atau lebih maka dianggap GUGUR
pada mata praktikum tersebut. Mata Praktikum yang gugur berarti praktikan
mendapatkan Nilai E.
f. Mekanisme INHAL:
1) Apabila dalam 1 minggu masih ada shift yang dapat sebagai pengganti, maka
bisa ikut shift lain untuk menggantikan praktikum.
2) Apabila praktikum INHAL tidak dapat dilakukan/ dilaksanakan maka akan
diberikan tugas dengan nilai maksimal 50%.
3) Praktikan yang dinyatakan melanggar tata tertib ini dan atau terbukti berlaku
curang, dapat dikenakan sanksi, paling berat dinyatakan TIDAK LULUS
PRAKTIKUM.
4) Semua praktikan maupun asisten harus mematuhi semua peraturan yang telah
disepakati.
12. MINIMAL KEHADIRAN untuk dapat mengikuti responsi adalah 75% seluruh
acara.
13. Wajib mengisi kuesioner yang telah diberikan oleh asisten instruktur sebagai tiket
masuk responsi.
14. Hal-hal yang belum tercantum dalam tata tertib ini akan diatur kemudian.
Ketentuan :
1. Mahasiswa yang dapat melakukan inhal adalah yang memenuhi 3 persyaratan sesuai
ketentuan.
2. Jika memenuhi persyaratan, dan diberikan tugas maka nilai maksimal adalah 50%.
vii
3. Tugas pengganti hanya boleh diberikan oleh Dosen Pengampu (bukan teknisi, aslab,
ataupun koas).
4. Jika tidak mengikuti acara, maka tidak ada nilai untuk seluruh rangkaian praktikum
(pre-test, laporan akhir, keaktifan, dll).
5. Bobot asistensi sama dengan 1 acara praktikum.
6. Minimal kehadiran untuk dapat mengikuti response adalah 75% seluruh acara.
viii
TATA TERTIB PRAKTIKUM UNTUK (CO-)ASISTEN
1. Asisten praktikum harus mengisi daftar hadir yang telah disediakan.
2. Asisten harus memakai jas lab, berpakaian yang sopan dan rapi, sepatu tertutup,
dilarang keras memakai perhiasan berlebihan dan tidak diperkenankan untuk
memakai sandal, berjaket maupun kaos selama pratikum berlangsung.
3. Asisten harus menjaga sopan santun dan kebersihan ruang laboratorium. Selama
praktikum berlangsung, praktikan tidak diperbolehkan merokok dan makan dan
minum di dalam laboratorium.
4. Asisten wajib membimbing praktikan dalam melaksanakan praktikum dan tidak
bersikap superior.
5. Asisten bersama-sama dengan teknisi harus membuat laporan pelaksanaan
praktikum di akhir masa praktikum. Laporan diserahkan kepada Dosen
Pembimbing Praktikum (DPP) dan dijadikan dokumen laboratorium.
6. Asisten boleh memberikan pre-test untuk setiap acara praktikum dan memberikan
penilaian pre-test maupun pelaksanaan praktikum.
7. HP mohon disenyapkan dan dilarang keras membuat keributan, kegaduhan,
bermain games dan menyentuh alat praktikum yang tidak ada hubungannya
dengan acara praktikum.
8. Asisten wajib hadir tepat waktu dan jika berhalangan hadir harus memberi tahu
lebih dahulu kepada Teknisi paling lambat 1 hari sebelum praktikum.
9. Asisten yang dinyatakan melanggar tata tertib maka dinyatakan gugur hak-haknya
sebagai asisten.
10. Hal-hal penting lainnya yang terkait dengan praktikum dan belum tercantum dalm
tata tertib ini, akan diatur kemudian oleh Dosen Pengampu Praktikum.
ix
IDENTITAS PRAKTIKUM
1. Nama Matakuliah : Satuan Proses dan Operasi
2. Kode (SKS) : V3AI122P
3. Pelaksanaan : Semester Genap
4. Prasyarat : -
5. Dosen Pengampu : 1. Satria Bhirawa Anoraga, S.T.P., M.Sc
2. Iman Sabarisman, S.T.P, M.Si
3. Dr. Ir. Makhmudun Ainuri, M.Si
6. Teknisi : Saksa Daniswara, A.Md
A. Deskripsi Singkat Praktikum
Praktikum ini merupakan praktikum wajib yang membahas beberapa operasi yang
dilakukan di agroindustri, antara lain: perpindahan panas, psychrometric chart,
pengeringan, pendinginan, pembekuan, pengecilan ukuran, dan berbagai macam
pemisahan mekanis.
B. Tujuan Umum Praktikum
Tujuan umum praktikum adalah mahasiswa memahami prinsip kerja operasi
perpindahan panas, psychrometric chart, pengeringan, pendinginan, pembekuan,
pengecilan ukuran, dan berbagai macam pemisahan mekanis; mampu mengoperasikan
peralatan yang di gunakan dalam operasi-operasi tersebut serta dampak dari operasi-
operasi tersebut terhadap sifat bahan hasil pertanian; dan dapat menjelasakan aplikasi
operasi – operasi tersebut pada industri pengolahan hasil pertanian.
C. Outcome Pembelajaran
Setelah mengikuti semua praktikum Satuan proses dan Operasi, praktikan mampu
memahami urgensi satuan proses dan operasi dalam pengembangan agroindustri, alat dan
mesin operasi serta implementasinya dalam sistem agroindustri, untuk kemudian dapat
mensikapi dan melakukan aktivitas pengembangannya seiring dengan laju pengembangan
ilmu, teknologi dan rekayasa produksi agro-industri.
x
D. Rencana Kegiatan Praktikum
Acara ke- Topik (Pokok Bahasan)
Metode dan Alat
Bantu Pembelajaran
1 Asistensi Diskusi
2 Tugas Mandiri Observasi dan diskusi
3 Perpindahan Panas Praktikum dan diskusi
4 Pengeringan Praktikum dan diskusi
5 Pengecilan Ukuran dan Pemisahan
Mekanis Praktikum dan diskusi
6 Pendinginan dan Pembekuan Praktikum dan diskusi
7 Responsi Praktikum dan diskusi
E. Evaluasi dan Penilaian Hasil Belajar Mahasiswa
Evaluasi yang digunakan untuk menilai hasil belajar mahasiswa adalah :
1) Pre-test maupun post-test oleh ko-asisten
2) Keaktifan mahasiswa selama kegiatan ko-asisten
3) Laporan praktikum yang dibuat setelah kegiatan praktikum
4) Presentasi dan atau Responsi akhir yang dilakukan setelah semua kegiatan praktikum
berlangsung.
1
ACARA I
ASISTENSI
Buatlah kelompok (bisa sesuai dengan kelompok praktikum). Lakukan kunjungan ke
suatu industri, contohnya penggilingan gabah yang ada di tempat tinggal Anda. Observasilah
proses penanganan pasca panen yang ada terutama operasi-operasi yang dilakukan pada
penggilingan gabah. Buatlah laporan singkat (5-7 halaman). Laporan Anda setidaknya harus
memuat hal-hal berikut:
1. Informasi tentang profil usaha yang diamati
Pemilik usaha, kapasitas produksi, tenaga kerja, dan permodalan
2. Tahap-tahap operasi yang dilakukan.
Contohnya, mulai dari penerimaan gabah dari petani hingga pengemasan beras ke
dalam karung. Laporan secara lengkap tentang spesifikasi dan kondisi operasi alat
dan bahan yang digunakan. Buatlah peta proses operasi dan flowchart salah satu
prosesnya!
3. Informasi mesin atau operasi yang digunakan
Kapasitas alat, prinsip kerja, tahun dan pabrik pembuatan, lengkapi dengan foto jika
perlu.
2
ACARA II
TUGAS MANDIRI
Buatlah kelompok (bisa sesuai dengan kelompok praktikum). Lakukan kunjungan ke
suatu industri, contohnya penggilingan gabah yang ada di tempat tinggal Anda. Observasilah
proses penanganan pasca panen yang ada terutama operasi-operasi yang dilakukan pada
penggilingan gabah. Buatlah laporan singkat (5-7 halaman). Laporan Anda setidaknya harus
memuat hal-hal berikut:
1. Informasi tentang profil usaha yang diamati
Pemilik usaha, kapasitas produksi, tenaga kerja, dan permodalan
2. Tahap-tahap operasi yang dilakukan.
Contohnya, mulai dari penerimaan gabah dari petani hingga pengemasan beras ke
dalam karung. Laporan secara lengkap tentang spesifikasi dan kondisi operasi alat
dan bahan yang digunakan. Buatlah peta proses operasi dan flowchart salah satu
prosesnya!
3. Informasi mesin atau operasi yang digunakan
Kapasitas alat, prinsip kerja, tahun dan pabrik pembuatan, lengkapi dengan foto jika
perlu.
3
ACARA III
PERPINDAHAN PANAS
A. Tujuan Praktikum
1. Mampu menjelaskan karakteristik bahan yang digunakan dalam perpindahan panas.
2. Mampu menerapkan analisis pindah panas dalam pemanasan dan pendinginan.
3. Mampu menjelaskan aplikasi proses perpindahan panas dalam unit operasi industri
hasil pertanian.
Tinjauan Pustaka
Dalam pemisahan 2 atau lebih komponen yang memiliki fase yang sama dalam 1
campuran atau bahan, perpindahan panas digunakan untuk memisahkannya berdasarkan
perbedaan sifat fisik masing masing komponen seperti proses ekstraksi cair-cair dan
destilasi. Destilasi (penyulingan) adalah suatu metode pemisahan bahan kimia
berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.
Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing
komponen akan menguap pada titik didihnya. Ekstraksi cair-cair juga menggunakan
konsep perpindahan panas secara konveksi untuk mengekstrak massa atau komponen
yang dibutuhkan dari padatan atau bahan dengan solvent (pelarut) cair secara kontinu.
Setelah didapatkan ekstrak hasil operasi ekstraksi maka pelarut dan komponen yang
dicari akan dilakukan operasi distilasi dan kondensasi.
Pada dasarnya, neraca besarnya panas dapat didekati dengan persamaan kalor sensible
dan laten.
Panas Sensibel: Q = m Cp ∆T
Panas Laten Q = m L
Perpindahan panas yang digunakan pada proses pemisahan pada destilasi atau
ekstraksi adalah perpindahan panas secara konduksi dan konveksi. Perpindahan secara
konduksi adalah suatu proses perpindahan energi panas dimana energi panas tersebut
mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah
dalam suatu medium padat atau fluida yang diam. Hukum Fourier untuk perpindahan
panas konduksi:
�̇� = −𝑘𝐴𝑑𝑇
𝑑𝑥
4
Di mana:
�̇�= laju pindah panas konduksi (Watt) dT= perubahan suhu (K)
k = koefisien pindah panas konduksi (W/mK) dx = perubahan panjang bahan (m)
A = luas permukaan bahan (m2)
Tanda negatif (-) menyatakan bahwa panas berpindah dari media bertemperatur tinggi
ke media yang bertemperatur lebih rendah.
Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi dari permukaan
media padat atau fluida yang diam menuju fluida yang mengalir (begerak) atau
sebaliknya, dimana diantara keduanya terdapat perbedaan temperature. Koefisien
perpindahan kalor secara konveksi dapat dievaluasi dari :
�̇� = ℎ𝐴∆𝑇
Di mana :
�̇� = laju pindah panas konveksi (Watt) A = luas permukaan bahan (m2)
h = koefisien pindah panas konveksi (W/m2K) Tw = Suhu permukaan bahan (K)
∆T= perubahan suhu antara permukaan bahan
dan lingkungan (K) = Tw - T∞
T∞ = Suhu lingkungan (K)
Ada kalanya tidak hanya proses perindahan konduksi atau konveksi saja yang
berlangsung, namun keduanya secara bersamaan. Misalnya pada proses kondensasi. Maka
koefisien panas yang digunakan tidak dapat menggunakan nilai k atau h saja, namun
menggunakan U. Koefisien perpindahan panas menyeluruh (overall heat transfer
coefficient, U) adalah merupakan aliran panas menyeluruh sebagai hasil gabungan proses
konduksi dan konveksi. Koefisien perpindahan panas menyeluruh dinyatakan dengan
satuan W/m2.oC (Btu/h.ft2.oF). maka laju perpindahan overallnya menjadi:
�̇� = U. A. LMTD
Prosedur Praktikum
1. Alat
a. Kompor listrik b. Wajan tanah
c. Wajan alumunium d. Termometer Infrared
e. Wajan Teflon f. Gelas beker
g. Termometer batang h. Magnetic stirrer
2. Bahan
a. Kentang
b. Tahu
c. Air
d. Minyak goreng
5
3. Prosedur Praktikum
a. Perpindahan Panas Konduksi
1) Panaskan masing-masing wajan di atas kompor listrik
2) Ukur suhu awal wajan dan suhu setiap 5 menit sekali selama 30 menit.
3) Matikan kompor dan ukur suhu wajan setiap 5 menit selama 30 menit.
4) Buat kurva perubahan suhu masing-masing wajan.
5) Letakkan sampel (tahu atau kentang) di atas wajan kemudian lakukan langkah 1-4
untuk suhu sampel.
b. Perpindahan Panas Konveksi
1) Sebanyak 250 ml air dituang ke dalam gelas beker
2) Letakkan gelas beker di atas kompor listrik.
3) Masukkan stirrer ke dalam gelas beker.
4) Panaskan gelas beker dengan pengontrolan suhu tertentu.
5) Setiap lima menit diamati perpindahan panas yang terjadi selama satu jam. Suhu
air di dalam panci dan di dalam gelas piala dicatat dan dibuat kurva perpindahan
panasnya.
6) Siapkan sampel seperti langkah 1.
7) Prosedur sama dengan langkah 2-5 tetapi kali ini tidak menggunakan stirrer.
Hasil Dan Pembahasan
1. Proses operasi, prinsip kerja dan pengaruh perpindahan panas dalam pemanasan
2. Karakteristik wajan dan bahan yang digunakan dalam percobaan perpindahan panas
3. Analisis laju pindah panas konduksi dan konveksi
4. Aplikasi perpindahan panas dalam unit operasi industri hasil pertanian.
6
ACARA IV
PENGERINGAN
A. Tujuan Praktikum
1. Mampu melaksanakan operasi pengeringan
2. Mampu menjelaskan karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi pengeringan
3. Mampu menjelaskan faktor yang mempengaruhi dan dasar operasi pengeringan
4. Mampu menjelaskan manfaat dan aplikasi pengeringan
B. Tinjauan Pustaka
Pengeringan didefinisikan sebagai suatu metode untuk mengeluarkan sebagian air
dari suatu bahan dengan mengunakan energi panas, sehingga tingkat kadar air bahan
setimbang dengan kondisi udara (atmosfir) normal atau kadar air bahan setara dengan
aktivitas air (aw) yang aman dari kerusakan akibat aktivitas metabolisme seperti
misalnya aktivitas enzim, aktivitas mikroba, dan aktivitas kimiawi, yaitu terjadinya
ketengikan, dan reaksi-reaksi nonenzimatis, sehingga menimbulkan perubahan sifat-sifat
organoleptik, penampakan, tekstur dan citarasa serta nilai gizinya.
Prinsip pengeringan biasanya akan melibatkan dua kejadian yaitu (1) panas harus
diberikan pada bahan, dan (2) air harus dikeluarkan dari bahan. Dua fenomena ini
menyangkut pindah panas ke dalam dan pindah massa ke luar. Yang dimaksudkan
dengan pindah massa adalah pemindahan air keluar dari bahan pangan.
Perpindahan panas dalam proses pengeringan dapat terjadi melalui dua cara yaitu
pengeringan langsung dan pengeringan tidak langsung. Pengeringan langsung yaitu
sumber panas berhubungan dengan bahan yang dikeringkan, sedangkan pengeringan
tidak langsung yaitu panas dari sumber panas dilewatkan melalui permukaan benda padat
(conventer) dan konventer tersebut yang berhubungan dengan bahan pangan. Setelah
panas sampai ke bahan pangan maka air dari sel-sel bahan pangan akan bergerak ke
permukaan bahan kemudian keluar.
Faktor-faktor yang berpengaruh dalam kecepatan pengeringan tersebut adalah:
1. Luas permukaan
2. Perbedaan suhu dan udara sekitarnya
3. Kecepatan aliran udara
4. Tekanan udara
Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dari operasi pengeringan antara lain:
7
A. Memperpanjang daya simpan bahan
Penurunan kandungan air dilakukan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga
enzim dan mikroba penyebab kerusakan bahan pangan menjadi tidak aktif atau mati.
B. Memperkecil volume bahan pangan sehingga mempermudah pengangkutan,
menghemat biaya angkut dan ruang untuk pengangkutan, pengepakan maupun
penyimpanan
C. Menghasilkan produk dengan nilai ekonomis dan kualitas tinggi
Tahapan proses pengeringan terdiri dari:
1. Periode Pengeringan Laju Konstan
Selama periode ini pindah massa (perpindahan air) berlangsung pada permukaan
bahan, penguapan terjadi di permukaan yang mengalami kontak dengan media pengering
tak jenuh (udara kering). Driving force bagi perpindahan air melalui lapisan tipis udara
yang kontak langsung dengan permukaan bahan adalah perbedaan tekanan uap air pada
permukaan bahan dengan tekanan parsial uap air udara yang bersentuhan dengan
permukaan bahan. Selama periode ini, permukaan bahan (tempat dimana pengeringan
berlangsung) jenuh oleh uap air karena jumlah air yang bermigrasi dari bagian dalam
bahan menuju permukaan sama dengan jumlah air yang meninggalkan permukaan
terbawa oleh udara pengering. Perhatikan bahwa laju penguapan mencerminkan pindah
massa (air) dari bahan basah menuju udara kering dan ini dikompensasi oleh laju pindah
panas dari udara kering menuju bahan. Kadar air bahan (basis kering) dimana periode
pengeringan bergeser dari periode pengeringan laju konstan ke periode pengeringan laju
menurun disebut dengan kadar air kritis (critical moisture content) yang merupakan titik
Mc pada grafik.
2. Periode Pengeringan Laju menurun
Pada periode ini, laju pindah massa (dalam hal ini pindah air) dari bagian dalam
bahan menuju permukaan bahan terhambat karena adanya gaya internal yang
mengendalikan perpindahan air tersebut (misal gaya adsorpsi). Selama periode ini,
sangat sulit untuk menggambarkan bentuk kurva pengeringan. Faktor-faktor yang
berpengaruh termasuk struktur bahan dan laju pengeringan dari periode pengeringan
konstan. Laju alir udara pengering (media pengering) yang merupakan faktor penting
pada periode pengeringan konstan menjadi tidak begitu penting ketika pengeringan
memasuki periode pengeringan laju menurun.
Sepanjang periode pengeringan laju menurun, kadar air bahan akan menurun sampai
mencapai Me, kadar air kesetimbangan (equilibrium moisture content). Me, merupakan
8
(a – b)
Kadar air (wb) = x 100 %
a
akhir proses pengeringan tidak akan ada lagi pengeringan setelah Me tercapai. Kadar air
kesetimbangan akan tercapai jika tekanan uap air pada bahan sama dengan tekanan
parsial uap air dari udara pengering.
Deskripsi kedua proses pengeringan tersebut dapat dilihat pada 2 grafik berikut:
Grafik 1. Perubahan kadar air selama pengeringan sebagai fungsi waktu
Perhitungan efisiensi pengeringan dilakukan untuk mengetahui seberapa jauh
efisiensi operasi pengeringan yang dilakukan. Perhitungan dilakukan dengan
membandingkan berat zat sesudah operasi pengeringan dengan berat kering zat tersebut.
Kadar air bahan dan efisiensi pengeringan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Keterangan :
a = berat sampel sebelum pengeringan (gram)
b = berat sampel sesudah operasi pengeringan (gram)
c = berat kering sampel (gram)
B
C
D
A
E
Mc
Me
Waktu (jam)
Warmingup period (A-B) Constant rate period (B-C) Falling rate period I (C-D) Falling rate period II (D-E)
(a – b)
Kadar air (db) = x 100 %
c
(a – b)
Efisiensi (%) = x 100 %
(a – c)
9
C. Prosedur Praktikum
1. Alat dan Bahan
a. Alat
Cabinet dryer, alat pengering rumah kaca, Timbangan analitik, Botol timbang,
Pisau, Loyang, rak kawat, nampan bambu
b. Bahan
Buah-buahan tropis: pisang, salak, nanas
2. Prosedur Praktikum
a. Pengeringan
1) Siapkan sampel buah yang akan dikeringkan: irisan besar dan irisan kecil.
2) Timbang sampel sebelum pengeringan.
3) Keringkan sampel dengan menggunakan 3 tipe pengering: jemur tradisional,
alat pengering rumah kaca, dan cabinet dryer. Untuk cabinet dryer keringkan
sampel dengan suhu 50oC
4) Amati suhu pengeringan, kelembaban, dan berat sampel setiap 30 menit
selama 2 jam pertama, kemudian lanjutkan pengeringan selama 24 jam.
5) Hitung kadar air sampel (% wb) dengan menggunakan rumus
6) Buatlah grafik kadar air sampel (basis kering) sebagai fungsi waktu
pengeringan dengan Microsoft Excel
7) Dengan melihat grafik, tentukan kadar air kritis bahan.
b. Kadar air basis kering
1) Masukkan sampel hasil pengovenan ke dalam cawan furnace/tanur
2) Masukkan cawan beserta sampel ke dalam alat furnace (suhu 550oC, 1 jam)
3) Setelah 1 jam keluarkan sampel dari alat furnace, dinginkan, lalu timbang
4) Catat bobot sampel setelah ditanur, lalu hitung kadar air (% db)
D. Hasil dan Pembahasan
1. Hubungan ukuran bahan dengan karakteristik pengeringannya. Hal ini juga mencakup
visual bahan dan kadar airnya.
2. Prinsip dasar pengeringan
3. Prinsip kerja alat pengering
4. Karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi pengeringan
5. Kadar air kritis sampel dan waktu yang diperlukan untuk mencapai kadar air kritis
6. Grafik kadar air (basis kering) sebagai fungsi waktu
7. Contoh aplikasi operasi pengeringan dan peranannya dalam industri
10
ACARA V
PENGECILAN UKURAN DAN PEMISAHAN MEKANIS
A. Tujuan Praktikum
1. Mampu melakukan mekanisme kerja dalam operasi pengecilan ukuran.
2. Mampu menjelaskan karakteristik bahan sebelum dan sesudah mengalami operasi
pengecilan ukuran.
3. Mampu melakukan berbagai operasi pengecilan ukuran menggunakan alat
4. Mampu menunjukkan aplikasi operasi pengecilan ukuran dalam industri pertanian.
5. Mampu mengoperasikan operasi pemisahan mekanis
6. Mampu melakukan berbagai operasi pemisahan mekanis dengan prinsip filtrasi,
sedimentasi, ekstraksi, dan sentrifugasi.
7. Mampu menjelaskan karakteristik bahan sebelum, sesudah, dan yang cocok pada
operasi filtrasi, sedimentasi, ekstraksi, dan sentrifugasi
8. Mampu menjelaskan aplikasi operasi pemisahan mekanis dalam dunia industri
khususnya industri pertanian.
B. Tinjauan Pustaka
Pengertian umum dari pengecilan ukuran (size reduction) adalah usaha pengubahan
dan pengecilan bentuk dan ukuran secara mekanis, tanpa menimbulkan perubahan kimia
dari suatu bahan. Pada pengecilan, idealnya dikehendaki hasil yang memiliki bentuk dan
ukuran seragam.
Proses pengecilan ukuran dapat dibagi menjadi 2 kategori utama tergantung pada
bahan dasarnya. Pengecilan ukuran bahan padat yang biasanya dilakukan adalah cutting,
crushing, blending, milling, shredding, grindding dan slicing. Jika bahan berupa cairan,
disebut emulsifikasi atau atomisasi.
Pengecilan ukuran mempunyai tujuan agar bahan :
1. Dapat diangkut dengan mudah
2. Mempunyai bentuk komersial yang lebih baik
3. Lebih mudah diproses lanjut
4. Lebih tinggi reaktifitasnya
5. Mempermudah dalam pemisahan dengan bahan yang tidak dikehendaki
6. Memberikan bentuk dan ukuran yang bersifat estetik sehingga memberikan
kenampakan yang lebih menarik
11
7. Memperoleh produk dan ukuran yang seragam sesuai dengan spesifikasi yang telah
ditentukan
Dalam proses penggilingan, ukuran bahan diperkecil dengan mengoyakkannya.
Bahan ditekan oleh gaya mekanis dari mesin penggiling, penekanan awal masuk ke
tengah bahan sebagai energi desakan. Apabila energi desakan lokal melewati tahap kritis,
terjadi penyobekan sepanjang garis lemah, dan energi yang tersimpan dilepaskan.
Beberapa energi diambil dalam pembentukan permukaan baru, akan tetapi sebagian
besar dari energi ini hilang sebagai panas. Penggilingan diperoleh secara tekanan
mekanis yang diikuti oleh penyobekan dan energi yang dibutuhkan tergantung kapada
kekerasan bahan dan juga kecenderungan bahan untuk patah, yaitu kerapatan bahan
tersebut.
Proses utama yang terjadi pada shredder adalah penekanan yang melebihi daya
tahan bahan sehingga terpecah dan hancur. Shredder terdiri atas sebuah silinder berat
yang dipotong sejajar dengan plat besi logam. Silinder tersebut dilengkapi dengan
pemarut yang tersebar di permukaannya. Logam-logam pemarut inilah yang akan
menghancurkan bahan dari bongkahan menjadi kecil (lembut).
Pengirisan (slicing) bertujuan untuk mendapatkan ukuran yang seragam dari produk
yang diolah. Alat ini sering menggunakan pisau pemotong rotary. Pisau itu diset untuk
memotong bahan-bahan yang diarahkan kepadanya. Dalam suatu operasi slicing yang
lain buah dimasukkan ke dalam sebuah tabung yang di dalamnya terdapat pisau-pisau
yang disusun secara radial.
Untuk dapat memisahkan komponen dalam campuran yang memiliki fase berbeda, dapat
dilakukan berbagai cara. Salah satunya dengan cara pemisahan mekanis. Pemisahan mekainis
merupakan operasi pemisahan dua komponen atau lebih dalam suatu campuran secara
mekanis. Pemisahan mekanis dapat dilakuakn dengan berbagai cara antara lain : Filtrasi
(penyaringan), Sedimentasi (pengendapan), dan Sentrifugasi (pemusingan)
Filtrasi merupakan proses pemisahan bahan secara mekanis yang dilakukan dengan
melewatkan bahan pada suatu alat saring (filter) yang memiliki ukuran pori-pori tertentu
sehingga bahan yang memiliki ukuran partikel lebih kecil dapat melewatinya. Filtrasi dapat
dilakukan pada pada campuram bahan padat pada zat cair atau antara zat padat yang memilki
ukuran partikel berbeda.
Sedimentasi merupakan pemisahan antar partikel yang didasarkan pada densitasnya pada
medium alir dnegan memanfaatkan gaya grafitasi. Laju pemisahan dengan sedimentasi
12
dipengaruhi oleh: bentuk partikel, perbedaan densitas antar pertikel yang dipisahkan,
mengalir tidaknya zat alir, dan lain lain.
Sentrifugasi merupakan pemisahan antara cairan dengan cairan lain atau partikel dalam
suatu cairan yang kurang efektif apabila dilakukan dengan cara sedimentasi. Apabila
perbedaan densitas partikel dengan cairan tidak berbeda jauh, akan sulit dipisahkan dengan
sedimentasi karena hanya mengandalkan gaya grafitasi. Sentrifugasi juga dapat digunakan
untuk memisahkan larutan yang bersifat emulsi dimana ada gaya yang mengikat komponen
secara bersama-sama.
Pada prinsipnya, sentrifugasi adalah operasi pemutaran objek pada suatu titik pusat
dengan jarak konstan. Objek tersebut diputar dengan percepatan konstan hingga mencapai
kecepatan tertentu, kemudian diputar dengan kecepatan konstan dalam jangka waktu tertentu.
Perputaran ini menimbulkan gaya sentrifugal yang menuju ke arah pusat putaran.
Gaya sentrifugal yang bekerja pada partikel yang diputar dinyatakan dalam persamaan
berikut :
𝐹𝑐 = 𝑚. 𝑟. 𝜔2
Untuk ω= v/r , maka :
𝑭𝒄 = (𝒎. 𝒗𝟐)
𝒓
Dengan :
Fc = Gaya sentrifugal yang bekerja pada partikel untuk mempertahankan
gerakan pada jalut putaran melingkar (N)
m = Massa Partikel (kg)
r = Jari jari jalur dari poros (m)
ω = Kecepatan sudut partikel (rad)
v = Kecepatan tangensial partikel (m/s)
Kecepatan perputaran biasanya dinyatakan dalam perputaran per menit (rpm). Dalam
bentuk lain :
𝑭𝒄 = 𝒎. 𝒓. (𝟐. 𝝅. 𝑵
𝟔𝟎)
𝟐
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟏. 𝒎. 𝒓. 𝑵𝟐𝝎 =𝟐. 𝝅. 𝑵
𝟔𝟎
Dengan N adalah kecepatan perputaran per menit (rpm). Dari persamaan diatas, Gaya
sentrifugasi dipengaruhi oleh jari jari perputaran, kecepatan perputaran, dan juga massa
partikel.
13
Ekstrasi merupakan metode pemisahan campuran dengan melarutkan bahan campuran
dalam pelarut yang sesuai. Dasar metode pemisahan ini adalah perbedaan kelarutan bahan
dalam pelarut tertentu. Contoh pemisahan campuran secara ekstraksi adalah pemi-sahan sari
kelapa dari ampasnya dengan menggunakan pelarut air. Sari kelapa yang akan diambil dari
ampasnya dilarutkan terlebih dahulu dalam air. Pada proses pelarutan, ampas kelapa tidak
ikut larut dalam air. Sehingga setelah pelarutan sari kelapa terpisah dari ampasnya.
Berdasarkan bentuk campuran yang diekstraksi, dapat dibedakan dua macam ekstraksi
yaitu:
a. Ekstraksi padat cair (Solid-liquid extraction).
Substansi yang diekstraksi terdapat di dalam campurannya yang berbentuk padat.
b. Ekstraksi cair-cair (Liquid-liquid extraction)
Substansi yang diekstraksi terdapat dalam campurannya yang berbentuk cair.
Dalam ekstraksi padat-cair, bahan yang diekstraksi berwujud padat dan
pengekstraksinya berwujud cair. Ekstraksi padat-cair paling banyak ditemui dalam uasaha
mengisolasi substansi berkhasiat yang terkandung didalam bahan dari alam. Sifat-sifat bahan
alam tersebut merupakan faktor yang berperan sangat penting terhadap sempurna atau
mudahnya ekstraksi dijalankan. Ekstraksi merupakan unit proses memisahkan cairan solid
dengan menggunakan daya kompresi (daya tekan) dan sering diterapkan dalam industri
makanan dan minuman.
Ada tiga cara pemisahan campuran dari cairan solid-cair, yaitu : (1). Penekanan
hidrolik, (2). Penekanan roller, dan (3). Penekanan screw. Tekanan hidrolik banyak
digunakan pada industri pengolahan sari buah. Sedangkan roler biasanya digunakan untuk
mengeluarkan nira dari batang tebu dalam pembuatan gula pasir. Penekanan screw disamping
digunakan pada pemisahan sari buah juga dipakai dalam pemisahan minyak makan, demikian
pula dengan penekanan hidrolik yang dipakai untuk proses batch sedangkan roller dan screw
untuk proses kontinyu.
C. Prosedur Praktikum
1. Alat
a. Tabung Centrifuge b. Rak Tabung c. Shredder
d. Tabung pengendapan e. Kertas Saring f. Pompa Vakum
g. Neraca Analitik h. baskom, plastik i. Stopwatch
j. Mesin sentrifuge k. Spatula l. Pisau
14
m. Disc Mill n. Ayakan o. Timbangan digital
2. Bahan
a. Air
b. Buah kelapa
c. Singkong
d. Biji kakao
e. Beras
3. Prosedur Praktikum
a. Slicing
1) Timbang sampel singkong, kemudian kupas dan cuci hingga bersih
2) Setelah dikupas, timbang lalu potong menjadi bagian yang lebih kecil secara
manual (sesuai bentuk pada alat slicer) dan dengan menggunakan slicer
3) Timbang plastik dan masukkan sampel ke dalam plastik
4) Timbang sampel hasil slicing
5) Buat neraca bahan, peta proses operasi, perhitungan rendemen, dan
karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi
b. Shredding
1) Timbang sampel kelapa kemudian kupas dan cuci hingga bersih
2) Setelah dikupas, timbang lalu potong menjadi bagian yang lebih kecil
3) Timbang sampel dan plastik untuk tempat sampel hasil shredding
4) Lakukan operasi shredding
5) Tampung hasil shredding dan timbang hasilnya
6) Buat neraca bahan, peta proses operasi, perhitungan rendemen, dan
karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi
c. Milling
1) Timbang sampel beras sebanyak 200 gram
2) Lakukan operasi milling dan catat waktu yang diperlukan untuk operasi
milling hingga sampel habis
3) Tampung hasil milling dan timbang hasilnya
4) Buat neraca bahan, peta proses operasi, perhitungan rendemen, dan
karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi
d. Filtrasi
1) Ambil hasil dari percobaan milling lalu timbang
15
2) Ayak sampel hasil milling menggunakan ayakan dengan beberapa ukuran
mesh
3) Timbang sampel hasil pengayakan untuk masing-masing ukuran mesh
4) Hitung rendemen dari proses penyaringan dan nilai kehalusannya (FM)
e. Ekstraksi
1) Timbang sampel pasta kakao dan parutan kelapa
2) Masukkan ke dalam kain saring kemudian dipress dengan menggunakan alat
pres (manual dan hidrolis)
3) Ukur volume dan berat hasil ekstraksi serta amati perubahan bahan sebelum
dan sesudah operasi
4) Amati perbedaan hasil ekstraksi 2 bahan tersebut.
f. Sedimentasi
1) Siapkan 3 buah tabung plastik, masing-masing diisi dengan 15 ml filtrat hasil
ekstraksi parutan kelapa.
2) Diamkan selama 1 jam.
3) Amati perubahan fisik yang terjadi pada bahan setiap 10 menit.
4) Letakkan sisa filtrat pada corong pemisah lalu diamkan sampai terbentuk krim
santan (atas) dan skim (bawah) santan. Lalu pisahkan.
5) Catat ketinggian endapan atau perubahan fisik yang terjadi pada tahap
g. Sentrifugasi
1) Siapkan 6 buah tabung sentrifuge, masing-masing diisi dengan15 ml filtrat
2) Tempatkan 3 tabung tabung tersebut ke dalam sentrifuge dalam arah yang
berlawanan.
3) Hidupkan mesin sentrifuge dengan kecepatan 3000-3500 rpm selama 15 menit
4) Lakukan variasi kecepatan 20000 rpm selama 15 menit
5) Amati perbedaan pada masing masing tabung sentrifugasi.
6) Hitung gaya sentrifugalnya.
7) Bandingkan antara hasil pemisahan menggunakan sentrifugasi dan
sedimentasi
D. Hasil Dan Pembahasan
1. Neraca bahan yang didapat terhadap sampel dihubungkan dengan waktu pengecilan
ukuran dan rendemen hasil pengecilan ukuran.
16
2. Contoh aplikasi operasi pengecilan ukuran dan peranannya dalam industri agro.
3. Proses operasi dan prinsip kerja yang terjadi dalam filtrasi, sedimentasi, ekstraksi, dan
sentrifugasi
4. Karakteristik bahan untuk tiap tiap metode pemisahan mekanis di atas.
5. Faktor faktor yang mempengaruhi proses filtrasi, sedimentasi, ekstraksi, dan
sentrifugasi
6. Contoh penerapan operasi filtrasi, sedimentasi, ekstraksi, dan sentrifugasi dalam dunia
industri khususnya industri pertanian
17
ACARA VI
PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN
A. Tujuan Praktikum
1. Mampu menjelaskan karakteristik bahan sebelum dan sesudah operasi pendinginan
dan pembekuan.
2. Mampu mengoperasikan alat/mesin pendinginan dan pembekuan.
3. Mampu menjelaskan aplikasi pendinginan dan pembekuan dalam unit operasi industri
hasil pertanian.
B. Tinjauan Pustaka
Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau
pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-
buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut
telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung
sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme
ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum (Julianti, 2010).
Hasil pertanian yang baru dipanen akan mengalami kerusakan fisiologis karena proses
metabolisme masih terus berlangsung. Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat
kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun
kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara
pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara
pengawetan yang tertua (Julianti, 2010).
Salah satu cara untuk menghambat adalah dengan pendinginan dan pembekuan.
Pendinginan adalah penyimpanan bahan pangan di atas titik beku (-2 s/d 16oC)
sedangkan pembekuan adalah peyimpanan bahan pangan di bawah titik beku.
Penyimpanan bahan makanan pada suhu rendah tidak hanya mengurangi laju respirasi,
tapi juga menghambat pertumbuhan kebanyakan mkroorganisme penyebab kebusukan.
Pendinginan dan pembekuan tidak dapat menigkatkan kualitas bahkan dalam kondisi
optimum perlakuan ini hanya dapat mempertahankan kualitas dalam batas waktu tertentu
(Julianti, 2010).
Pendinginan dan pembekuan juga dapat menghambat proses metabolisme
mikroorganisme dan reaksi-reaksi enzimmatis serta reaksi-reaksi kimia lainya pada
bahan. Karena pendinginan dan pembekuan sifatnya hanya menghambat pertumbuhan
18
mikroorganisme, maka mikroorganisme tersebut dimungkinkan dapat aktif kembali
apabila bahan tersebut dikeluarkan dari tempat pendinginan (Santoso, 2010).
C. Prosedur Praktikum
1. Alat
Pada praktikum ini, alat yang digunakan adalah refrigerator, freezer, thermometer,
piring, gelas beker 500 ml, gelas plastik, dan pisau.
2. Bahan
Bahan yang digunakan adalah air, sirup, dan es krim kemasan cup.
3. Prosedur Praktikum
a. Pendinginan dengan refrigerator
1) Hidupkan refrigerator. Ukur suhu udara di dalam refrigerator.
2) Masukkan sampel air ke dalam refrigerator selama 30 menit.
3) Catat suhu minuman setiap 5 menit dan amati waktu suhu air mencapai suhu
udara refrigerator.
4) Buat kurva perubahan suhu air yang disimpan dalam refrigerator.
b. Pembekuan dengan freezer
1) Siapkan 4 minuman sirup dengan konsentrasi yang berbeda.
2) Masukkan sampel ke dalam freezer
3) Catat perubahan yang terjadi pada sampel setiap 30 menit selama 1,5 jam.
4) Bahas perbedaan karakteristik bahan setelah dibekukan pada masing-asing
konsentrasi.
c. Pengaruh laju pembekuan terhadap tekstur
1) Siapkan 2 sampel es krim cup, 1 sampel dimasukkan ke freezer, 1 sampel lainnya
dibiarkan di suhu ruang hingga mencair.
2) Sampel yang telah mencair dimasukkan ke dalam freezer hingga membeku
kembali.
3) Diamati perbedaan tekstur masing-masing sampel.
D. Hasil Dan Pembahasan
1. Proses operasi, prinsip kerja operasi pendinginan dan pembekuan
2. Karakteristik bahan yang digunakan dalam percobaan sebelum dan sesudah operasi
3. Analisis laju pendinginan pada konsentrasi berbeda serta pembekuan terhadap tekstur
4. Aplikasi pendinginan dan pembekuan dalam unit operasi industri hasil pertanian.
19
ACARA VII
RESPONSI
TUJUAN
1. Merupakan salah satu cara evaluasi pembelajaran praktik.
2. Merupakan bagian dari komponen pemberian nilai.
PROSEDUR
Alat dan Bahan
a. Lembar soal
b. Lembar jawaban
c. Alat tulis
Cara Kerja
Praktikan melakukan instruksi yang diberikan asisten praktikum untuk mengerjakan soal
ujian dan atau praktik secara individu.