pengeringan mekanis hasil pertaniaan

LAPORAN PRAKTIKUM

SATUAN OPERASI

ACARA V

PENGERINGAN MEKANIS HASIL PERTANIAAN

DISUSUN OLEH :

NAMA : Tunjung Bayu Hernawan

NIM : 10/300816/TP/09883

GOL : Rabu A

CO. ASS : 1. Yuntia Astutisari

2. Primawati Yenni

LABORATORIUM TEKNIK PANGAN DAN PASCAPANEN

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2011

BAB IPENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Produk pertanian mempunyai sifat fisik dan mekanis yang spesifik

pada saat panen dan pengolahan. Sifat ini sangat bervariasi antara produk satu

dengan produk yang lain. Kurangnya pengetahuan tentang sifat fisik dan

mekanis dari produk pertanian dapat menimbulkan kerugian, seperti kerusakan

atau kehilangan produk. Untuk itu diperlukan suatu cara untuk mengatasinya.

Untuk itu perlu diadakan suatu rekayas penyimpanan secara mekanik. Salah

satu usaha yang dapat dilakukan adalah pengawetan produk pertanian dengan

cara pengeringan atau mengurangi kadar air yang ada pada bahan tersebut.

Pengeringan yang baik adalah pengeringan yang mampu mengawetkan produk

pertanian tanpa menimbulkan dampak negatif tertentu dengan tetap

mempertahankan kualitas produk pertanian tersebut, karena usaha pengeringan

tidak hanya bertujuan utuk mengawetkan produk pertanian, tetapi juga

bertujuan untuk mempertahankan kualitas dari produk pertanian. Ilmu

pengetahuan mengenai karakteristik produk pertanian merupakan hal yang

wajib untuk dikuasai sebelum kita melakukan usaha pengeringan.

Untuk menanggapi keadaan tersebut, seiring dengan kemajuan IPTEK

mahasiswa dikenalkan terhadap pengeringan secara mekanis. Selain akan

berguna untuk masa depan dapat juga digunakan sebagai ilmu baru yang

pengapliasiannya kepada masyarakat.

B. TUJUAN

1. Melihat watak kerja alat pengering

2. Menentukan efisiensi pengeringan

3. Menghitung energi terkonsumsi

BAB II

DASAR TEORI

Pengeringan adalah suatu proses penguapan kandungan air dari suatu

produk, sampai mencapai kandungan air kesetimbangan. Air yang diuapkan

tersebut, merupakan air bebas yang terdapat pada permukaan produk maupun air

terikat yang berada dalam produk. Pada proses penguapan air tersebut,

membutuhkan energi. Dengan meningkatnya energi dalam wadah pengeringan

produk, maka terjadi penguapan yang diikuti dengan pengikatan kandungan air

pada udara pengering.Pada prinsipnya, pengeringan dipengaruhi oleh kecepatan

udara pengering, suhu udara pengering dan kelembaban udara (Nababan, 2007).

Pengeringan berkaitan dengan kandungan air. Suatu bahan yang

dikeringkan berarti terjadi penguapan air bila dari bahan itu melewati

permukaannya. Penguapan air ini terhenti bila tingkat kebasahan permukaan sama

dengan tingkat kebasahan udara sekelilingnya. Tidak ada lagi sejumlah energi

yang bisa berpindah dari luar ke dalam atau sebaliknya. Namun walaupun telah

dikeringkan gabah/bahan hingga mencapai kadar air yang minimum, kadar airnya

pun akhirnya bisa meningkat lagi bila kontak dengan media/ udara yang

kebasahannya tinggi untuk menjadi seimbang. Keadaan ini disebut kadar air

keseimbangan (Suharto, 1991).

Menurut Guanarif, 1987, pengeringan produk pertanian dapat

dilakukan dengan menggunakan dua cara yaitu pengeringan secara manual dan

pengeringan mekanis. Pengeringan secara manual dilakukan dengan cara

penjemuran yang mempunyai beberapa kelemahan antara lain:

a) tergantung cuaca

b) sukar dikontrol

c) memerlukan tempat penjemuran yang luas

d) mudah terkontaminasi

e) memerlukan waktu yang lama.

Sedangkan pengeringan mekanis memberikan beberapa keuntungan diantaranya:

a) tidak tergantung cuaca,

b) kapasitas pengeringan dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan,

c) tidak memerlukan tempat yang luas, dan

d) kondisi pengeringan dapat dikontrol

Ketika proses pengeringan berlangsung, laju pindah panas dapat

dihubungkan dengan laju pindah panas air ke aliran udara. Laju pindah massa

diberikan dengan persamaan : W = kg ( ps – pa ) dimana : W adalah massa air

yang dipindahkan per satuan waktu, kg adalah koefisien pindah massa, A = luas

permukaan pengeringan, Ps adalah tekanan partiil uap air pada permukaan dan Pa

tekanan partiil uap air didalam udara. Karena H = 18p/29, maka : W = k’g A ( Hg

– Ha ), dimana : Hg adalah kelembaban udara pada titik jenuh, dan Ha adalah

kelembaban udara dan K’g = 1,8 kg. Demikian juga, oleh karena panas laten harus

diberikan ke air yang di uapkan, dapat ditulis : w x λ = q, dimana : λ adalah panas

latem penguapan air. Oleh karena itu dari penggabungan persamaan-persamaan

tersebut akan dihasilkan persamaan : W = kg A ( ps – pa = hc A ( ta – ts ).

Persamaan ini dapat disusun dalam bentuk : Kg = hc ( ta – ts ) / λ ( ps – pa ) dan,

hc = λ kg ( ps – pa ) / ( ta – ts ). Laju pengeringan tetap disebabkan oleh suhu

yang pada akhirnya mempengaruhi gaya sorot suhu, dan oleh kecepatan udara

yang mempengaruhi hc. Suhu permukaan didalam pengeringan udara dapat

ditentukan, untuk seluruh tujuan praktek, sebagai suhu bola basah udara. Sifat

bahan mempengaruhi laju pengeringan tetap oleh karena sifat ini menentukan

keseimbangan tekanan uap ( Earle, 1969 ).

Tujuan utama pengeringan suatu produk adalah untuk memperpanjang

masa penyimpanan produk (mengawetkan produk). Proses pengeringan

merupakan cara untuk mengurangi kadar air dalam produk sehingga mencapai

kadar tertentu yang dapat menghambat pertumbuhan mikrobia dan menghambat

terjadinya reaksi kimia yang merusa produk( Borbosa, 1996).

Kadar air ialah banyaknya air yang terkandung dalam suatu bahan, yang dinyatakan dalam % atau gram air per 100 gram bahan, dirumuskan sebagai (Mujohardjo,1992):

WdWm

Wmm

100

di mana : m = kadar air (wb), Wm = berat air s, Wd = berat bahan

(wet basis)

m

m

Wd

Wmm

100

100.100

di mana : m = kadar air (db) dalam %, jumlah (berat) air pada tiap satuan berat

bahan kering, jumlah air yang terdapat dalam suatu saat bebanding lurus dengan

kadar air (db) atau rasio kadar air.

Kandungan air bahan pangan dicari dengan rasio antara bobot air bahan, yaitu setelah bahan pangan dikeringkan (sehingga tidak ada pengurangan berat) dengan bobot bahan sebelum dikeringkan dan diformulasikan (Suharto, 1991):

Kair =

GaGb

x100 %, dimana : Ga = bobot air yang ada didalam bahan (kg).

Pada pengeringan konveksi panas yang dibutuhkan untuk menguapkan kandungan air dari produk siberikan oleh suhu udara permukaan mendekati suhu wet bulb dari udara masuk besarnya laju pengeringan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Mahadi, 2007):

M=h . A .(T α−T s )

h fg ,

dimana:

M = laju pengeringan (kJ/s)

h = koefisien konveksi (kW/m2oC)

A= luas perpindahan panas (m2)

Tα = temperature aliran udara (oC)

Ts = temperature permukaan (oC)

Hfg = panas laten yang diukur pada suhu Ts (kJ/kg)

Proses pengeringan merupakan proses perpindahan panas menuju bahan

sehingga tekanan uap air dalam bahan lebih tinggi daripada udara sekitar,

sehingga mengakibatkan pergerakan uap air dari dalam bahan menuju udara

bebas. Dalam proses pengeringan terdapat dua periode utama yaitu laju

pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Laju pengeringan tetap

berlangsung sepanjang tersedia air bebas pada permukaan bahan. Periode laju

menurun, permukaan bahan sudah agak kering terjadi karena massa air yang

dipindahkan dari bagian dalam bahan menuju permukaan bahan lebih kecil jika

(dry basis)

dibandingkan dengan penguapan air dari permukaan ke udara sekeliling

(Henderson, 1976).

Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan

memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdapat di dalam bahan. Apabila

ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen

dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan

tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya (Hasibuan, 2010)

Ada dua peristiwa yang terjadi selama proses pengeringan yaitu

perpindahan panas dan perpindahan massa. Perpindahan massa uap air dilakukan

dengan cara konveksi dan difusi. Konveksi terjadi karena adanya aliran yang

ditimbulkan oleh gaya dari luar system sehingga membawa massa berpindah yang

ditentukan oleh sifat aliran. Difusi terjadi karena adanya gaya penggerak di dalam

system itu sendiri yang berupa perbedaan konsentrasi yang menyebabkan

molekul-molekul bergerak antara satu terhadap yang lain (Rosdaneli,2001).

Efisiensi dari pengeringan dianggap sebagai rasio dari panas yang

diperlukan untuk menyediakan kalor laten. Efisiensi digunakan secara penuh

dalam pengeringan dan perbandingan dalam berbagai tipe pengeringan. Tekanan

jenuh uap air tergantung pada suhu. Jika temperatur naik tekanan uap air jenuh

akan naik. Konsekuensinya jika temperatur dari sampel udara dinaikkan dan tidak

ada air yang ditambahkan, maka RH nya diturunkan. Jika temperatur diturunkan,

maka udar akan jenuh. Hubungan ini ditunjukkan dalam diagram Psychrometric

Chart, yang ditemukan oleh Carrier (Earle, 1969).

DAFTAR PUSTAKA

Borbosa, Gustavo.V dan Vega Humberto, 1996. Dehydration of Foods, International Thomson Publishing, New York.

Earle, R. L. 1969. Unit Operations in Food Processing, Pergamon Press Ltd. Oxford. New York.

Gunarif Taib, G. Said, Wiraatmadja (1987). Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian, Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta.

Hasibuan, 2010. Proses pengeringan. [diakses tanggal : 21 November 2010]. URL :http://repository.usu.ac.id /bitstream/123456789/13 59/1/tkimia- Hasibuan 2.pdf

Henderson, S.M. 1976. Agricultural Process Engineering. The Avi Publishing Co. Inc. Connecticut.

Nababan, Binsar.2007. Simulasi Sebaran Suhu Udara Ruang Pengering Pada Sistem Pengering Efek Rumah Kaca. Pusat Penelitian Kalibrasi, Instrumentasi dan Metrologi LIPI. Fakultas Teknologi Informasi. Universitas Budi Luhur. Jakarta.

Mahadi. 2007. Model Sistem Dan Analisa Pengering Produk Makanan. Universitas Sumatera Utara Repository. Sumatera Utara

Muljohardjo, Muchji. 1992. Pengeringan dan Pendinginan. Yogyakarta : Fakultas Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada.

Suharto. 1991. Teknologi Pengawetan Makanan. Rineka Cipta . Jakarta.

Rosdaneli. 2001. Metode pengeringan. [diakses tanggal : 21 November 2010]. url:http:// http://jut3x.multiply.com/journal/item/5/Metode_Pengeringan

Sumber jurnal : http://jurtek.akprind.ac.id/sites/default/files/70_79syafriyudin.pdf

http://jut3x.multiply.com/journal/item/5/Metode_Pengeringan

BAB III

METODE PRAKTIKUM

A. Alat dan Bahan

1. Alat

1. Mesin Pengering

2. Termometer dalam oF (sling higrometer)

3. Termometer dalam oC

4. Timbangan analitik

5. Stopwatch

6. Ember

7. Oven

8. kasa

2. Bahan

Irisan ketela

A. Cara Kerja

1. Umbi-umbian

Pertama-tama alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. Untuk bahan

umbi-umbian dislike (disawut) terlebih dahulu. Kemudian umbian

tersebut ditimbang sebanyak ± 0,5 kg untuk tiap-tiap rak pada mesin

pengering. Bahan ini tidak perlu ditekan atau dipedal. Mesin pengering

dinyalakan dan setiap 5 menit diukur Twb, Tdb1, Tdb2, Tdb3, Tdb4,

Tdb5, Tdb6, Tdb7, Tdb8, dan ∆ H, serta kadar air pada masing-masing

rak dengan metode susut bobot (ditimbang per waktu). Pengambilan data

dilakukan hingga menit 60. Pada awal dan akhir proses pengeringan

dilakukan pengukuran kadar air dengan menggunakan oven (metode

termogravimetri). Metode susut bobot menimbang bahan yang ada di

kotak kasa.

2. Pengukuran kadar air dengan oven

Pertama temple label pada cawan. Kemudian masukkan cawan tersebut

dalam oven selama 5 menit, lalu cawan ditimbang, dan bahan ditimbang 5

gram dan lalu dioven selama 22 jam dan 24 jam. Dibuat 3 kali ulangan

pada masing-masing pengovenan (awal dan akhir pengeringan). Jadi total

ada 6 cawan.

Skema Alat :

Gambar alat yang digunakan :

Gambar 1. Skema alat pengeringan

Keterangan :

1. Kompor pemanas

2. Pipa

3. Pipa U / manometer

4. Kotak pengering

5. Alat penimbang digital

6. Kotak kassa / streamint

7. Oven

8. Termometer

B. Analisa Data

a. Menentukan laju aliran udara (Q)

1) menentukan beda tekanan yang terjadi di dalam pipa

ΔP=ρ × g× Δh

dimana: ρ=rapat massa fluida=1000 kg /m ³

g=Gravitasi 9.8 m /s ²

Δh=¿ selisih tinggi manometer (m)

Δp=¿ tekanan di dua titik (Pa)

2) konversi dari ºF ke ºC

T (° C )=(T−32 )× 59

° F

3) menentukan densitas udara menggunakan psychometric chart

ρu=1v¿

volume spesifik (v*) dicari dengan Twb; Tdb1 dalam psychrometric

chart.

4) menentukan debit udara

Q=Cd A2 √ 2 ( P1−P2)

ρu [1−( d1

d2)]

4

dimana: Cd=¿ discharge enetherint untuk orificemeter antara 0.6-

0.61 digunakan ¿(0.6+0.61)/2=0.605

A=¿ luas penampang pipa ¿¼ π D ²=0.0045 m2

ΔP=¿ beda tekanan statis

ρu=¿ kerapatan udara

d1=¿ diameter pipa besar ¿0.1524 m

d2=¿ diameter pipa kecil ¿0.0762 m

d1

d2

=0.5

Q = debit udara (m3/s)

semua data dimasukkan ke dalam tabel

t (s)Twb

(°C)Tdb1

(°C)v*

(m3/kg)ρu

(kg/m3)Δh(m)

ΔP(Pa)

Q(m3/s)

0 300 … 3600

b. Menentukan kecepatan pengeringan total (dW/dt)

a. laju aliran massa udara per satuan luas (m2) pengeringan (G)

G= QAbak

ρu

dimana: Q=¿ laju aliran (m3/s )

ρu=¿kerapatan udara(kg /m3 )Abak=¿ luas penampang bak penampung (m ²)=0.1225m ²

G=¿ kecepatan massa alir udara yang digunakan per satuan

luas pipa (kg /m ² s)

b. menentukan koefisien konveksi (h)

h=1.17 G0.37 ( kW /m2 .° C )

c. laju pengeringan

dWdt

=hλ

A ( Tdb 3−T db 8 )

dimana λ=¿panas latent bahan ¿2443 kJ /kg


t (s)Tdb3

(°C)Tdb8 (°C) Tdb3 (°C)

G (kg/m2s)

H dW/dt

0 300 … 3600

c. Menentukan efisiensi pengering (η)

η=

dWdt

× hfg

3600 ×(Qv¿ )× (h3−h1 )

×100 %

h1=¿ entalpi 1; berdasarkan Twb dan Tdb1 dalam psychometric chart.

h3=¿entalpi 3; berdasarkan Tdb3 dan v* dalam psychometric chart.

h fg=¿ panas latent yang dimiliki oleh udara ¿2443.476 kJ /kg


t (s)Twb

(°C)Tdb1 (°C) Tdb3 (°C)

v* (m3/kg)

h1 (kJ/kg)h3

(kJ/kg)η (%)

0 300 … 3600

d. Menentukan Heat Utility Factor (HUF) dan Coefficient of Performance

(COP)

HUF=T db3−Tdb 8

T db3−Tdb 1

× 100%

COP=T db 8−T db 1

T db 3−T db 1

×100 %


t (s)Tdb1

(°C)Tdb3

(°C)Tdb8

(°C)HUF (%) COP (%)

0 300 …

3600

e. Menghitung massa air yang diuapkan dan massa akhir

1. Untuk bahan grain

Ka1=ma1

ma1+mp

x 100 %

Ka2=ma2

ma2+mp

x100 %

Dimana:

Ka1 = kadar air awal (%)

Ka2 = kadar air akhir (%)

ma1 = massa air awal (kg)

ma2 = massa air akhir (kg)

mp = massa padatan (kg)

Air yang diuapkan = ma1-ma2 (kg)

Berat akhir bahan = mp+ma2 (kg)

2. Untuk bahan selain grain

Air yang diuapkan = mt=o mnt – mt=60mnt

Berat akhir bahan = mt=60 mnt (kg)

Dengan

mt = 0 mnt sesudah dikurangi

mt = 60 mnt berat cawan

f. Menghitung nilai kadar air bahan (%) untuk bahan selain grain

Ka= mama+mp

x100 %

Ka = kadar air awal (%)

ma = massa air awal (kg)

mp = massa padatan (kg)

Dari pengovenan didapatkan Ka rerata (dari tabel 4) (awal pengeringan)

dengan Ka rerata ini mencari ma dan mp dari data tabel 3 pada t=0,

kemudian dimasukkan rumus analisa 6. Nilai mp selalu tetap kemudian

cari pada masing-masing rak dan tiap waktu sampai pengeringan berakhir.


Lapisan Ka1 Ka2 mp Ma1 Ma2 Muap air Makhir bahan

1 2 3 4 5

g. Membuat grafik

a. grafik t (waktu) vs Ka (kadar air)

b. grafik t (waktu) vs dW/dt (kecepatan pengeringan total)

c. grafik t (waktu) vs HUF; COP

d. grafik dW/dt vs Ka

e. η vs t(s)

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

A. Hasil Pengamatan

Data Pengamatan

1. Data suhu dan ∆ H

Tabel 1. Data suhu dan ∆ H

waktu (menit)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Twb (°C) 21.6 23.1 19.7 21.1 20.7 19.7 19.8 19.720.2 21

20.7 21.1 20.5

Tdb1 (°C) 29.2 29.4 29.9 28.5 27.9 26.2 27.7 26.626.2 28.1

27.5 27.7 27

Tdb2 (°C) 35 43 41 40.5 40 39.5 40 40 39 39 40 40 40

Tdb3 (°C) 27 35 36 36.5 37 37 37.5 3737.5 38

38.5 38.5 38.5

Tdb4 (°C) 29 34 32 34.5 34.2 33 33 3432.5 33 35 35 35.5

Tdb5 (°C) 27 33.5 31 34 33.7 32.6 31.8 33.531.5 32.5 32 32.1 33.1

Tdb6 (°C) 28 32 30.8 33.7 32.9 32 31.2 3231.2 32

31.5 30 30.4

Tdb7 (°C) 27 31.5 30.5 32.3 31.5 31.5 30.5 31.8 30 30 30 29 30

Tdb8 (°C) 27 30 30 31 30.5 29.5 30 31.529.5 29

29.5 28 29.5

∆H (cm) 0 6 6.5 6.3 6.5 6.5 6.6 6.6 6.4 6.6 6.6 6.6 6.6

m kasa 1 pada rak 1 = 6.69 gram

rak 2 = 6.69 gram

rak 3 =5.89 gram

rak 4 = 6.93 gram

rak 5 = 6.84 gram

m kasa 2 pada rak 1 = 6.09 gram

rak 2 = 6.71 gram

rak 3 = 6.53 gram

rak 4 = 6.06 gram

rak 5 = 6.40 gram

2. Data perubahan massa bahan pada masing-masing rak (untuk bahan umbi-umbian / selain grain)

Tabel 2. Data perubahan massa bahan pada masing-masing rak

massa pada rak

ulanganwaktu(menit)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60m1(g) 1 74,23 71,41 68,32 66,52 64,34 63,12 59,67 57,93 57,55 56,45 55,64 51,95 51,54

2 49,45 47,65 46,35 42,22 41,12 39,05 38,01 37,55 34,97 33,84 33,54 33,03 32,54rata-rata 61,84 59,53 57,335 54,37 52,73 51,085 48,84 47,74 46,26 45,145 44,59 42,49 42,04

m2(g) 1 67,84 63,93 60,87 60,53 59,86 57,95 56,83 56,31 55,21 53,35 51,05 50,13 49,432 61,75 59,56 57,96 57,54 54,35 53,97 52,56 49,84 49,65 49,32 47,89 45,46 45,01

rata-rata 64,795 61,745 59,415 59,035 57,105 55,96 54,695 53,075 52,43 51,335 49,47 47,795 47,22m3(g) 1 49,81 48,36 47,41 46,36 45,53 42,64 42,05 40,97 39,75 37,83 37,65 35,89 35,04

2 60,92 59,87 57,63 56,36 54,93 53,78 52,53 52,03 49,85 45,95 45,63 45,25 43,07rata-rata 55,365 54,115 52,52 51,36 50,23 48,21 47,29 46,5 44,8 41,89 41,64 40,57 39,055

m4(g) 1 65,95 65,85 64,68 64,43 63,88 63,75 63,34 62,83 60,94 59,85 58,63 58,05 57,832 73,67 72,37 72,47 71,85 71,86 71,9 70,32 69,72 68,64 67,54 67,4 66,48 65,88

rata-rata 69,81 69,11 68,575 68,14 67,87 67,825 66,83 66,275 64,79 63,695 63,015 62,265 61,855m5(g) 1 78,41 78,48 78,42 77,4 77,37 77,35 76,3 75,28 73,3 73,4 71,42 69,48 69,76

2 68,3 67,72 67,7 67,67 67,65 67,5 67,45 66,32 64,38 63,42 63,4 63,37 62,35rata-rata 73,355 73,1 73,06 72,535 72,51 72,425 71,875 70,8 68,84 68,41 67,41 66,425 66,055

3. Data kadar air dengan termogravimetriTabel 3. Data kadar air dengan termogravimetri

ulangan

Mcawan(g) Mbahan(g)M bahan

22 jam(g)

M bahan 24

jam(g)

M padatan(g)

M air(g)

Ka(%)Ka

rerata(%)

1 6,14 5 8,2 8,19 2,05 2,952 5,17 5 7,18 7,18 2,01 2,993 5,94 5 7,87 7,86 1,92 3,081 3,55 5 6,42 5,49 1,94 3,062 3,86 5 6,06 5,93 2,07 2,933 3,9 5 6,45 5,97 2,07 2,93

B. Hasil Perhitungan1. Laju aliran udara (Q)

a. Beda tekanan yang terjadi di dalam pipa

Tabel 4. Hasil perhitungan beda tekanan di dalam pipa

t (s) ∆p0 0

300 588600 637900 617.41200 6371500 6371800 646.82100 646.82400 627.22700 646.83000 646.83300 646.83600 646.8

b. Densitas udara

Tabel 5. Hasil perhitungan densitas udara

V* ρu

0.874 1.144160.878 1.138950.872 1.146790.872 1.146790.87 1.149430.864 1.157410.867 1.15340.865 1.156070.865 1.156070.871 1.148110.869 1.150750.87 1.149430.867 1.1534

c. Debit udara

Tabel 6. Hasil perhitungan debit udara

t Cd A2 ∆P ρu d2/d1 Q0 0.605 0.00456 0 1.14416 0.5 0

300 0.605 0.00456 588 1.13895 0.5 22.7786600 0.605 0.00456 637 1.14679 0.5 24.5082900 0.605 0.00456 617.4 1.14679 0.5 23.75411200 0.605 0.00456 637 1.14943 0.5 24.4521500 0.605 0.00456 637 1.15741 0.5 24.28331800 0.605 0.00456 646.8 1.1534 0.5 24.74252100 0.605 0.00456 646.8 1.15607 0.5 24.68552400 0.605 0.00456 627.2 1.15607 0.5 23.93742700 0.605 0.00456 646.8 1.14811 0.5 24.85673000 0.605 0.00456 646.8 1.15075 0.5 24.79963300 0.605 0.00456 646.8 1.14943 0.5 24.82813600 0.605 0.00456 646.8 1.1534 0.5 24.7425

2. Kecepatan pengeringan total (dw/dt)a. Laju aliran massa per satuan luas

Tabel 7. Hasil perhitungan laju aliran massa per satuan luas

t Q Abak ρu G0 0 0.1225 1.14416 0

30022.778

6 0.1225 1.13895 211.785

60024.508

2 0.1225 1.14679 229.434

90023.754

1 0.1225 1.14679 222.3751200 24.452 0.1225 1.14943 229.434

150024.283

3 0.1225 1.15741 229.434

180024.742

5 0.1225 1.1534 232.964

210024.685

5 0.1225 1.15607 232.964

240023.937

4 0.1225 1.15607 225.905

270024.856

7 0.1225 1.14811 232.964

300024.799

6 0.1225 1.15075 232.964

330024.828

1 0.1225 1.14943 232.964

360024.742

5 0.1225 1.1534 232.964

b. Koefisien konveksi

Tabel 8. Hasil perhitungan koefisien konveksi

t G h0 0 0

300 211.785 8.48726600 229.434 8.74238900 222.375 8.64187

1200 229.434 8.742381500 229.434 8.742381800 232.964 8.79192100 232.964 8.79192400 225.905 8.692372700 232.964 8.79193000 232.964 8.79193300 232.964 8.7919

3600 232.964 8.7919

c. dw/dt

Tabel 9. Hasil perhitungan dw/dt

t h λ Abak Tdb3 Tdb8 dW/dt0 0 2443 0.1225 27 27 0

300 8.48726 2443 0.1225 35 30 7.66042600 8.74238 2443 0.1225 36 30 9.46882900 8.64187 2443 0.1225 36.5 31 8.579961200 8.74238 2443 0.1225 37 30.5 10.25791500 8.74238 2443 0.1225 37 29.5 11.8361800 8.7919 2443 0.1225 37.5 30 11.90312100 8.7919 2443 0.1225 37 31.5 8.728922400 8.69237 2443 0.1225 37.5 29.5 12.55292700 8.7919 2443 0.1225 38 29 14.28373000 8.7919 2443 0.1225 38.5 29.5 14.28373300 8.7919 2443 0.1225 38.5 28 16.66433600 8.7919 2443 0.1225 38.5 29.5 14.2837

3. Efisiensi pengering (%)

Tabel 10. Hasil perhitungan efisiensi pengering

T dW/dt hfg Q v* h3 h1 η

0 02443.4

8 0 0.874 62.903 62.818

300 7.660422443.4

8 22.7786 0.878 68.251 68.486 85.2821

600 9.468822443.4

8 24.5082 0.872 55.882 56.684 28.5123

900 8.579962443.4

8 23.7541 0.872 60.724 61.031 69.6355

1200 10.25792443.4

8 24.452 0.87 59.287 59.629 72.4341

1500 11.8362443.4

8 24.2833 0.864 55.846 56.231 74.24311800 11.9031 2443.4 24.7425 0.867 56.165 56.518 80.1983

8

2100 8.728922443.4

8 24.6855 0.865 55.846 56.217 55.9587

2400 12.55292443.4

8 23.9374 0.865 57.53 57.944 74.3682

2700 14.28372443.4

8 24.8567 0.871 60.31 60.688 89.873

3000 14.28372443.4

8 24.7996 0.869 59.23 59.644 82.0579

3300 16.66432443.4

8 24.8281 0.87 60.647 61.061 95.7343

3600 14.28372443.4

8 24.7425 0.867 58.531 58.959 79.3738

4. HUF dan COP

Tabel 11. Hasil perhitungan HUF dan COP

t Tdb1 Tdb3 Tdb8 HUF COP0 29.2 27 27 0 1

300 29.4 35 30 0.89286 0.10714600 29.9 36 30 0.98361 0.01639900 28.5 36.5 31 0.6875 0.31251200 27.9 37 30.5 0.71429 0.285711500 26.2 37 29.5 0.69444 0.305561800 27.7 37.5 30 0.76531 0.234692100 26.6 37 31.5 0.52885 0.471152400 26.2 37.5 29.5 0.70796 0.292042700 28.1 38 29 0.90909 0.090913000 27.5 38.5 29.5 0.81818 0.181823300 27.7 38.5 28 0.97222 0.027783600 27 38.5 29.5 0.78261 0.21739

5. Massa air yang diuapkan dan massa akhir

Tabel 12. Hasil perhitungan massa air yang diuapkan dan massa akhir

ulangan

Mcawan(g) Mbahan(g)M bahan

22 jam(g)

M bahan 24

jam(g)

M padatan(g)

M air(g)

Ka(%)Ka

rerata(%)

1 6,14 5 8,2 8,19 2,05 2,95 26,4811 28,01162 5,17 5 7,18 7,18 2,01 2,99 29,4002 28,0116 3 5,94 5 7,87 7,86 1,92 3,08 28,1536 28,0116 1 3,55 5 6,42 5,49 1,94 3,06 35,7895 33,92692 3,86 5 6,06 5,93 2,07 2,93 33,07 33,9269 3 3,9 5 6,45 5,97 2,07 2,93 32,9213 33,9269

6. Menghitung nilai Kadar Air Bahan (%)Tabel 13. Hasil perhitungan nilai kadar air bahan masing-masing

ma 1 (kg)

0,01553 0,013222 0,01103 0,0080620,0064

20,00478

0,00253

0,00143 -5E-05 -0,0012 -0,0017 -0,0038 -0,0043

Ka rerata

28,0116 24,8823 21,6458 16,8037813,859

410,689

5,96573

3,46421 -0,1193 -2,9997 -4,4962 -10,575 -11,971

ma 2 (kg)

0,01627 0,013223 0,01089 0,0105130,0085

80,00744

0,00617

0,00455 0,003910,0028

10,00095 -0,0007 -0,0013

Ka rerata

28,0116 24,02282 20,6646 20,0885817,028

815,1002

12,8625

9,81857 8,54666,3030

42,21735 -1,7682 -3,2123

ma 3 (kg)

0,01377 0,012519 0,01092 0,0097640,0086

30,00661

0,00569

0,0049 0,00320,0002

94,4E-05 -0,001 -0,0025

Ka rerata

28,0116 26,13322 23,5891 21,6259619,614

115,7479

13,8611

12,1721 8,302980,8243

30,12453 -2,9857 -7,736

ma 4 (kg)

0,01774 0,017036 0,0165 0,016066 0,0158 0,015750,0147

60,0142 0,01272

0,01162

0,010940,0101

90,00978

Ka rerata

28,0116 27,20685 26,5795 26,0614325,736

225,6817

24,4561

23,7547 21,812520,315

719,357

18,2725

17,6672

ma 5 (kg)

0,01869 0,018439 0,0184 0,0178740,0178

50,01776

0,01721

0,01614 0,014180,0137

50,01275

0,01176

0,01139

Ka rerata

28,0116 27,73551 27,692 27,1160827,088

426,9942

26,3789

25,1458 22,787822,250

520,9715

19,6699

19,1698

7. Grafik

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 0.00266131670622344 x + 29.4836031136504f(x) = − 0.00297875684554836 x + 28.8165977542033f(x) = − 0.00993665708128387 x + 30.1386913337008f(x) = − 0.00830935343797193 x + 27.2402354502057f(x) = − 0.011288290569004 x + 27.6390067330869

Grafik t (s) vs Ka (%)

Ka 1Linear (Ka 1)Linear (Ka 1)Ka 2Linear (Ka 2)Ka 3Linear (Ka 3)Ka 4Linear (Ka 4)Ka 5Linear (Ka 5)

t (s)

Ka (%)

Grafik 1. Grafik hubungan antara t (s) vs Ka (%)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

2

4

6

8

10

12

14

16

18

f(x) = 0.00308745580492367 x + 5.25052952033557

Grafik t(s) vs dw/dt

dW/dtLinear (dW/dt)

t (s)

dw/d

t

Grafik 2. Grafik hubungan antara t (s) vs dw/dt

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

f(x) = − 9.00606378315082E-05 x + 0.434654195621598

f(x) = 9.00606378315084E-05 x + 0.565345804378402

Grafik t(s) vs COP (%) dan t(s) vs HUF (%)

HUFLinear (HUF)COPLinear (COP)

t (s)

COP

dan

HUF

Grafik 3. Grafik hubungan antara t (s) vs COP (%) dan t (s) vs HUF (%)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

f(x) = − 0.590204960736405 x + 31.0721387296598f(x) = − 0.691916368543856 x + 30.9330329263075

f(x) = − 2.31880554715952 x + 37.3142429293892f(x) = − 2.00033239959332 x + 33.902891758427

f(x) = − 2.68576004121891 x + 36.3476438636453

Grafik dw/dt vs Ka (%)

Ka 1Linear (Ka 1)Ka 2Linear (Ka 2)Ka 3Linear (Ka 3)Ka 4Linear (Ka 4)Ka 5Linear (Ka 5)

Ka (%)

dw/dt

Grafik 4. Hubungan antara Ka dw/dt vs Ka (%)

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000

20

40

60

80

100

120

f(x) = 0.00804537398202127 x + 58.2841354655206

Grafik η vs t(s)

tLinear (t)

t (s)

η

Grafik 5. Grafik hubungan antara efisiensi vs t (s)

Contoh Perhitungan (menit 15)

1. Menentukan laju aliran udara (Q)

a. Menentukan beda tekanan yang terjadi di dalam pipa

(misalnya pada t=30 menit ¿:

Δp= ρ× g× Δh

¿1000 kg /m3 × 9,8 m/ s2 ×0,063 m

¿617.4 kg . m /s2

= 617.4 Pa

b. Menentukan densitas udara menggunakan psychrometric chart

(menit 15)

ρu=1

V ¿

¿ 10,872

¿1,14679 kg/m3

c. Menghitung debit udara

(misalnya pada t=15 menit ¿:

Q=Cd . A2 √ 2( p1−p2)

ρu[1−( d2

d1)]

4

¿0,605 ×0,004558 m2 √ 2 (617.4 )

1,14679 kg /m3 [1−( 0,0762 m0.1524 m )]

4

¿23.7541 m3/s

2. Menentukan kecepatan pengeringan total (dw/dt)

a. Laju massa udara per satuan luas (m2) pengeringan (G)

(misalnya pada t=15 menit) :

G=QA

ρu=23.7541 m3/ s

0,1225 m2 × 1,14679 kg /m3

¿222.375 kg /m ² s

b. Menentukan koefisien konveksi (h)

(misalnya pada t=15 menit ¿

h=1.17 G0.37

¿1.17 × (222.375 kg /m ² s )0.37

¿8.64187 kW /m2 . °C

c. Menghitung dw/dt (laju pengeringan)

(misalnya pada t = 15 menit)

dWdt

=hλ

Abak (T db 3−T db 8 )

dWdt

=8.64187 kW /m2 . °C2443 kJ /kg

× 0.1225 m2 ×3600 × (36.5 ° C−31° C )

¿8.57996 kg / jam

3. Menentukan efisiensi pengering (%)

(misalnya pada t=15 menit )

η=

dWdt

× hfg

3600×(Qv¿ )× (h3−h1 )

×100 %

¿ 8.57996 kg/ jam × 2434,16752 kJ / kg

3600×( 23.7541 m3/s0.872 m3/kg )× (56,165−56,518 )

×100 %

¿69.6355 %

4. Menentukan Heat Utility Factor (HUF) dan Coefficient of Performance

(COP)

(misalnya pada t = 30 menit)

HUF=T db3−Tdb 8

T db3−Tdb 1

× 100%

¿36 ,5° C−3 1° C

36 ,5 ° C−28,5 °C×100 %

¿0.6875 %

COP=T db 8−T db 1

T db 3−T db 1

×100 %

¿ 31° C−28,5 °C36 ,5 ° C−28,5 °C

×100%

¿0.3125 %

5. Menghitung massa air yang diuapkan dan massa akhir

(misalnya pada rak 1 kassa 1)

Selain Grain

Air yang diuapkan = mt=omenit – mt=60menit

= 0,06754 – 0,04485

= 0,02269

Berat akhir bahan = 0,04485/1000

= 0,00004485

6. Menghitung nilai Kadar Air Bahan (%)

(misalnya pada rak 1 t = 15 menit) diketahui Ka = %

Ka pada ulangan 1 sebelum pengeringan

Ka= mama+mp

x 100%

=

2 , 958 ,19+2 ,95

x100%

= 26,4811 kg


Ka= mama+mp

x 100%

=

2 ,997 ,18+2 ,99

x100%

= 29,4002 kg


Ka= mama+mp

x 100%

=

3 ,087 ,86+3 ,08

x 100%

= 28,1536 %

Menentukan Ka rerata

Ka rerata = Ka1+Ka 2+ Ka3

3

= 26,4811+29,4002+28,1536

3

= 28,0116 %

Menghitung ma pada rerata rak 1 menit ke 0

Ka rerata=

mama+mp

x100 %

28,0116 =

ma0 ,05545

x100 %

ma = 0,01553 kg

Menghitung mp pada rerata rak 1 menit ke 0

mp = (ma+mp)-ma

= 0,05545 – 0,01553

= 0,03992 kg

Menghitung ma pada rerata rak 3 menit ke 15

ma = (ma+mp)-mp

=0.011684– 0.00192

= 0,009764 kg

Menghitung Ka pada rerata rak 3 menit ke 15

Ka =

mama+mp

x 100%

=

0,0097640 .011684

x 100%

= 83.5672 s%

BAB VI

KESIMPULAN

1. Pengeringan merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk

mengurangi kadar air pada bahan hasil pertaniaan dan secara tidak langsung

dapat membuat bahan hasilpertaniaan tersebut menjadi lebiah awet atau

tahan lama. Proses pengeringan berlaku apabila bahan yang dikeringkan

kehilangan sebagian atau keseluruhan air yang dikandungnya. Faktor yang

mempengaruhi Laju untuk pengeringan adalah suhu udara pengeringan,

kelembaban relatif udara pengering, kecepatan udara pengering, serta kadar

air awal dan kadar air akhir bahan.

2. Efisiensi merupakan jumlah bahan yang bisa dihasilkan oleh bahan

pengering yang melakukan kerjanya 100%. Digunakan untuk menentukan

alternatif dalam operasi pengering. HUF berbanding terbalik COP, semakin

lama waktu pengeringan maka nilai HUF akan semakin menurun, sedangkan

COP makin meningkat jumlah antara HUF dan COP adalah 1. Hasil dari

percobaan menghasilkan efisiensi :

Pada detik ke 300 = 84.957%



Pada detik ke 1200 = 72.158%

Pada detik ke 1500 = 73.960%


Pada detik ke 2100 = 55.7455%

Pada detik ke 2400 = 74.3682%


Pada detik ke 3000 = 81.7453%

Pada detik ke 3300 = 95.369%

Pada detik ke 3600 = 79.0714%

3. Semakin banyak waktu yang di perlukan untuk proses pengeringan maka

energi yang dibutuhkan akan semakin banyak.

LAMPIRAN

pengeringan mekanis hasil pertaniaan

Documents