pengendalian proses dan automatisasi tahap · pdf filepengendalian proses dan automatisasi...
TRANSCRIPT
Pengendalian Proses Dan Automatisasi Tahap Pengeringan Pada Proses
Pengolahan Teh Hitam Sistem CTC (Crushing, Tearling, Curling) di PTPN VIII
Kebun Kertamanah
A. Pendahuluan
Pengeringan merupakan proses pengaliran udara panas pada
bubuk hasil fermentasi sehingga diperoleh bubuk yang kering.
Pengeringan pada pengolahan teh hitam dilakukan dengan alat VFBD
(Vibro Fluid Bed Dryer) untuk sistem CTC.
Udara panas yang digunakan untuk pengeringan berasal dari
udara luar yang dipanaskan dengan Heat Exchanger yang
menggunakan bahan bakar IDO. Udara segar yang nantinya dibuang
keluar, masuk melalui celah pemasukan sebelah bawah. Masuknya udara
tersebut karena ditarik oleh Mainfan. Setelah udara masuk, kemudian
melalui celah-celah pipa menuju cerobong pengeluaran. Sedangkan
untuk udara segar yang digunakan untuk pengeringan, masuk melalui
celah bagian atas yang ditarik oleh IDfan. Kemudian udara masuk
melalui celah dan melewati bagian bawah VFBD dan digunakan untuk
mengeringkan bubuk teh. Pengeringan pada pengolahan teh hitam
memiliki tujuan yaitu :
a. Menghentikan proses oksidasi enzimatis.
b. Menjaga sifat-sifat spesifik teh pada saat teh mencapai kualitas
optimum.
c. Menurunkan kadar air sampai mencapai 2,53,5% sehingga teh
hitam mempunyai daya simpan yang lama.
Selain itu, pengeringan pada pengolahan teh hitam juga dapat
membunuh adanya mikrobia. Karena pada suhu tinggi mikrobia tidak
tahan dan mati. Suhu udara masuk mesin pengering VFBD (suhu inlet)
adalah sebesar 90-98 0C dan suhu udara keluar (suhu outlet) 45-550C.
Suhu udara masuk yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya
bakey, burnt, dan overfried yaitu suatu keadaan dimana air seduhan teh
menjadi berasa seperti bahan organik yang terbakar atau gosong.
Sedangkan apabila suhu terlalu rendah dapat mengakibatkan bubuk
tidak dapat kering sempurna yang nantinya bubuk akan berkadar air
tinggi sehingga bubuk mudah ditumbuhi jamur dan dapat menyebabkan
oksidasi enzimatis berlanjut pada bubuk yang telah dikeringkan.
Setelah dilakukan fermentasi, segera bubuk dimasukkan ke alat
pengering dengan menggunakan conveyor. Bubuk teh masuk ke
plat/tray VFBD. Udara panas akan mengenai bubuk teh dari bagian
bawah VFBD dengan bantuan blower. Pada VFBD, terdapat ball breaker
yang berfungsi untuk menghancurkan bubuk teh yang masih
menggumpal.
Gerakan bubuk teh pada VFBD melalui conveyor bergerak secara
osilasi. Yaitu pada VFBD terdapat alat seperti plat segitiga yang berfungsi
untuk meratakan bubuk teh sehingga ketebalan bubuk dapat diatur.
Gerakan osilator yaitu maju mundur.
Pada VFBD terdapat tiga cyclone (dust collector). Dua cyclone
pertama berfungsi untuk menyerap uap air dari bubuk teh sehingga teh
menjadi kering. Kemudian uap air tersebut dibuang keluar melalui
cerobong. Sedangkan cyclone ketiga berfungsi untuk menyerap uap air
dari bubuk sebelum keluar dari VFBD, akibatnya ada sedikit bubuk yang
terikut masuk cyclone ketiga. Bubuk ini nantinya direfiring dan menjadi
teh mutu III. Bubuk teh yang tidak tersedot ke cyclone akan keluar dari
VFBD dan selanjutnya masuk ke sortasi kering melalui conveyor.
Gambar 1. Mesin pengering VFBD
Gambar 2. VFBD tampak samping
Gambar 3.1 Burner Heat Exchanger Gambar 3.2 Heat Exchanger
Gambar 3.3 Main fan Gambar 3.4 VFBD dan Output Tea
Gambar 3.5 Cyclone Gambar 3.6 Cold Air Blower
Gambar 3. VFBD dan kelengkapannya
Perubahan yang terjadi selama proses pengeringan baik sistem
CTC maupun Orthodoks meliputi perubahan yang bersifat fisik maupun
perubahan yang bersifat kimiawi.
a. Perubahan fisik :
Terjadi pengurangan kadar air pada bubuk teh menjadi 2,5 3,5
%.
Warna bubuk teh menjadi coklat kehitaman setelah proses
pengeringan.
b. Adapun perubahan kimiawi :
Reaksi oksidasi enzimatis terhenti karena enzim polifenol oksidase
terdenaturasi.
Lapisan gel pectin dipermukaan bubuk teh akan mengering
sehingga permukaan bubuk teh menjadi mengkilap.
Pembentukan teaflavin dan tehrubigin terhenti.
Terjadi karamelisasi karbohidrat.
B. Tujuan Pengendalian
Tujuan dari pengendalian proses secara umum adalah mencapai
atribut produk yang diinginkan dengan memanipulasi variable-variable
proses. Pada proses pengeringan pembuatan teh hitam, pengendalian
proses bertujuan untuk menjaga suhu pengeringan inlet dan outlet
untuk mendapatkan teh hitam sesuai dengan spesifikasi yang telah
ditentukan oleh pabrik atau sesuai dengan standar yang ada. Proses
pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar air bubuk teh hasil
oksidasi enzimatis hingga mencapai 2,5 3,5 %.
C. Skema Model Proses Pengeringan
Gambar 4. Skema model proses pengeringan teh hitam secara manual
Skema diatas menunjukkan konsep pengendalian pada proses
pengeringan teh hitam. Input dari pengering berupa bubuk teh basah
hasil fermentasi dan udara panas yang berasal dari heat exchanger. Pada
alat pengering VFBD terdapat indikator moisture meter, termometer
inlet dan outlet. Alat ini yang digunakan oleh operator untuk
mengontrol kadar air dari bubuk teh yang dihasilkan (output) sesuai
dengan nilai yang dikehendaki. Apabila indikator moisture meter
menunjukkan nilai lebih rendah atau lebih tinggi dari nilai yang
diinginkan (setpoint), operator akan mengurangi kecepatan aliran
bubuk teh hitam dengan mengatur (menutup membuka) main dumper
yang ada pada VFBD. Apabila indikator termometer inlet atau outlet
lebih tinggi atau rendah dari setpoint, operator akan mengatur pintu
heat exchanger sampai didapatkan suhu sesuai dengan setpoint. Model
pengaturan diatas belum otomatis karena masih menggunakan operator
(manusia) untuk mengatur penyesuaian yang diperlukan.
D. Manipulated Variable
Manipulated variable pada pengolahan teh hitam adalah suhu
inlet (100-120 0C), suhu outlet (80-105 0C), suhu bubuk teh yang masuk
ke dalam VFBD (25-27 0C), kecepatan bubuk teh dalam VFBD, laju udara
panas yang masuk ke dalam VFBD.
E. Controlled Variable
Controlled variable pada pembuatan teh hitam adalah bubuk teh
hitam kering berwarna coklat mengkilap, kadar air dari bubuk teh hitam
sudah mencapai 2,5 3,5 %.
F. Set Point
Set point pada pengolahan teh hitam adalah nilai kadar air bubuk
teh hitam (output) pada moisture meter 2,5 3,5 % dan suhu inlet
sebesar 90 98 0C dan suhu outlet sebesar 45 55 0C pada termometer.
G. Mekanisme Pengendalian
Mekanisme pengendalian yang diunakan adalah closed loop dan
feedback. Pada sistem closed loop, sinyal output memiliki pengaruh
langsung pada aksi pengendalian, berbasis pada perbedaan antara nilai
nyata dan setpoint yang dikehendaki (controlled variable). Pengendali
feedback menghitung perubahan yang perlu dilakukan pada input
(manipulated variable) untuk membawa output sistem ke setpoint,
sehingga mengurangi error. Pada pengolahan teh hitam, mekanisme
pengendalian pada proses pengeringan adalah terdapatnya indikator
moisture meter untuk menyediakan informasi ke operator besarnya nilai
kadar air outlet bubuk teh hitam kering (controlled variable) yang
sebenarnya dan termometer untuk memberikan informasi ke operator
besarnya suhu inlet dan suhu outlet. Suhu udara masuk mesin pengering
VFBD (suhu inlet) adalah sebesar 90-98 0C dan suhu udara keluar (suhu
outlet) 45-550C.
H. Aksi Controller
Apabila operator menemukan bahwa kadar air outlet bubuk teh
hitam lebih tinggi atau lebih rendah dari setpoint, operator akan
mengurangi kecepatan aliran bubuk teh hitam dengan mengatur
(menutup membuka) main dumper. Apabila operator menemukan
suhu inlet atau outlet lebih tinggi atau rendah dari set point, operator
akan mengatur pintu heat exchanger sampai didapatkan suhu sesuai
dengan setpoint.
I. Automatisasi Proses
Gambar 5. Skema model proses pengeringan teh hitam otomatis
Pada skema diatas, proses pengeringan teh hitam telah dibuat
otomatis. Peran dari operator digantikan oleh controller dan control
auger. Kadar air teh hitam yang sebenarnya diukur oleh moisture meter,
dibandingkan dengan nilai setpointnya. Kadar air output dionversikan
ke unit yang sama dengan setpoint oleh sebuah transducer. Berdasarkan
nilai acting error, controller menghitung perubahan-perubahan yang
diperlukan dalam control auger untuk membuka atau menutup main
dumper atau pintu heat exchanger dan selanjutnya menghilangkan
error tersebut. Pada skema ini, mata operator serupa dengan peralatan
acting error, otak berkaitan dengan engendali otomatis dan otot
operator serupa dengan actuator.
Tugas Mata Kuliah Pengendalian Proses dan Automasi
Tahap Pengeringan Proses Pengolahan Teh Hitam Sistem CTC
(Crushing, Tearling, Curling) Pada PTPN VIII Kebun
Kertamanah
Oleh :
Muhammad Subchi Wira P
06/196502/TP/08676
Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Gadjah Mada
Yogyakarta
2010