perpindahan massa air pada proses pengeringan biji …
TRANSCRIPT
PERPINDAHAN MASSA AIR
PADA PROSES PENGERINGAN BIJI KAKAO
MENGGUNAKAN MESIN PENGERING TYPE ROTARY
LEMBAR COVER
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
OLEH
MAULANA FIRDAUSY AL-RAHMANI
NIM: 201610120311052
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANG
2021
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PERPINDAHAN MASSA AIR PADA PROSES PENGERINGAN BIJI KAKAO
MENGGUNAKAN MESIN PENGERING TYPE ROTARY
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
Maulana Firdausy Al Rahmani
201610120311052
Telah diperiksa, disetujui, dan disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I
Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT.
NIP : 10889090125
Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. H. Suwarsono, MT.
NIP : 10893090294
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK - TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No 246
Telp (0341) 464318 pes 128. Fax. (0341) 460782 Malang 65144
iv
LEMBAR ASISTENSI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK - TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No 246
Telp (0341) 464318 pes 128. Fax. (0341) 460782 Malang 65144
v
vi
SURAT PERNYATAAN
KEASLIAN TULISAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama : Maulana Firdausy Al Rahmani
NIM : 201610120311052
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Tugas Akhir dengan judul :
Perpindahan Massa Air pada Proses Pengeringan Biji Kakao Menggunakan Mesin
Pengering Type Rotary
1. Adalah hasil karya saya, dan dalam dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat
karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar
akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian ataupun keseluruhan,
kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam
sumber kutipan dan daftar pustaka.
2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsur-
unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN dan
GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN, serta
diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku.
3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS
ROYALTI NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan sebagaimana
mestinya.
vii
LEMBAR HASIL DETEKSI PLAGIASI SKRIPSI MAHASISWA
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Lembar hasil deteksi plagiasi ini menyatakan bahwa mahasiswa berikut ;
Nama : Maulana Firdausy Al-Rahmani
N I M : 201610120311052
Telah melalui cek kesamaan karya ilmiah (Skripsi) Mahasiswa dengan hasil sebagai
berikut
SKRIPSI PERSENTASE KESAMAAN
BAB I (PENDAHULUAN) 9 %
BAB II (LANDASA TEORI) 17 %
BAB III (METODE PENELITIAN) 11 %
BAB IV (HASIL DAN
PEMBAHASAN) 12 %
BAB V (KESIMPULAN DAN
SARAN) 0 %
NASKAH PUBLIKASI 9 %
Dengan hasil ini dapat disimpulkan bahwa hasil deteksi plagiasi ini telah memenuhi
syarat ketentuan yang diatur pada Peraturan Rektor No. 2 Tahun 2017 dan berhak
mengikuti Ujian Skripsi.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT ats berkah, karunia,
rahmat dan hidayah-Nya yang senantiasa dilimpahkan kepada penulis, sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir (TA) dengan judul “Perpindahan Massa Air pada Proses
Pengeringan Biji Kakao Menggunakan Mesin Pengering Type Rotary” sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana (S-1) padaProgram Studi Sarjana Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis menemui banyak sekali hambatan juga
rintangan. Namun pada akhirnya penulis dapat melaluinya berkat bimbingan, bantuan,
dorongan, dan juga motivasi dari berbagai pihak baik secara moral maupun spiritual.
Untuk itu, izinkan penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Kedua orang tua, Ayah Muhammad, dan Bunda Muawanah tercinta yang selalu
sabar dalam membesarkan penulis, senantiasa memberikan dukungan baik moril
maupun materil serta tidak pernah henti-hentinya mendoakan untuk penulis.
2. Keluarga dirumah Mbak Dinda, Dek Firda, Mas Krisna, dan Bayi Alesha yang
selalu dirindukan saat di perantauan, dan seluruh keluarga besar lainnya yang
memeperikan impact yang baik bagi penulis.
3. Ibu Dra. Rr Heni Hendaryati, MT. selaku dosen pembimbing 1 yang telah
membimbing dan memberikan arahan untuk penyelesaian tugas akhir penulis dan
dapat terselesaikan dengan baik.
4. Bapak Dr. Ir. H. Suwarsono, MT. selaku dosen pembimbing 2 yang telah
membimbing dan memberikan banyak masukan untuk skripsi saya hingga tugas
akhir penulisa dapat tersusun dengan baik.
5. Seluruh Bapak/Ibu Dosen dan Staff Prodi Teknik Mesin yang telah memberikan
ilmu nya kepada penulis selama 4 tahun ini dan secara langsung maupun tidak
langsung ilmu nya berkontribusi dalam penyusunan tugas akhir penulis
ix
6. Teman-teman Mesin B 2016 dan teman-teman konsentrasi Konstruksi atas
bantuan dan kebersamaannya selama masa kuliah.
7. Teman-teman kos Suwarno, kontrakan CC-9, yang telah membantu dan
memberikan dorongan semangat kepada penulis.
8. Aidil dan Rachmat, serta teman-teman terdekat penulis lainnya yang telah
menemani, memotivasi, dan memberikan dorongan penulis.
9. Beserta pihak-pihak lain yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu disini yang
telah banyak sedikit membantu saya selama penyusunan skirpsi ini.
Penulis menyadari dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari
kata sempurna dikarenakan keterbatasan dalam hal pengalaman juga pengetahuan. Oleh
karena itu, selain dari bentuk formalitas dalam rangka memenuhi syarat untuk
memperoleh gelar sarjana, tugas akhir ini diharapkan sedikitnya dapat memberikan
manfaat. Walaupun penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata
sempurna, oleh karena itu penulis banyak berharap untuk diberikan masukan dalam
bentuk saran bahkan kritik yang sifatnya membangun dalam laporan tugas akhir ini.
Malang, 24 Februari 2021
Penulis
Maulana Firdausy Al Rahmani
xii
DAFTAR ISI
LEMBAR COVER .......................................................................................................... i
POSTER .......................................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................... iii
LEMBAR ASISTENSI .................................................................................................. iv
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ...................................................... vi
LEMBAR HASIL DETEKSI PLAGIASI SKRIPSI MAHASISWA ...................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................................. vii
ABSTRAK ....................................................................................................................... x
ABSTRACT ................................................................................................................... xi
DAFTAR ISI ................................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ........................................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................. 4
1.3 Tujuan Penelitian .............................................................................................. 4
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................................ 4
1.5 Batasan Penelitian ............................................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................... 6
2.1 Biji Kakao ......................................................................................................... 6
2.2 Fermentasi Biji Kakao....................................................................................... 7
2.3 Pengeringan Biji Kakao .................................................................................... 9
2.4 Mesin Pengering Tipe Rotary ......................................................................... 11
2.4.1 Pemilihan Tipe Mesin Pengering ........................................................... 11
2.5 Proses Pengeringan ......................................................................................... 12
2.6 Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan ....................................................... 14
2.7 Laju Pengeringan ............................................................................................ 16
2.8 Sifat-Sifat Udara.............................................................................................. 19
xiii
2.8.1 Rasio Kelembaban ( Humidity Ratio ) ................................................... 19
2.8.2 Kelembaban Relatif (RH) ....................................................................... 22
2.8.3 Volume Spesifik ..................................................................................... 22
2.8.4 Tekanan Uap ........................................................................................... 23
2.8.5 Entalpi .................................................................................................... 23
2.9 Diagram Psikometrik ...................................................................................... 24
2.10 Konsentrasi Basis Massa ............................................................................... 27
2.11 Konsentrasi Basis Mol .................................................................................. 29
2.12 Perpindahan Massa........................................................................................ 31
2.12.1 Perpindahan Massa Konduksi .............................................................. 31
2.12.2 Perpindahan Massa Konveksi .............................................................. 32
BAB III METODE PENELITIAN .............................................................................. 34
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................................... 34
3.2 Skema Mesin Pengering Tipe Rotary ............................................................. 34
3.3 Metode Penelitian............................................................................................ 34
3.4 Parameter Penelitian........................................................................................ 35
3.4.1 Temperature Bola Basah (Twb) ............................................................... 35
3.4.2 Temperature Bola Kering (Tdb) .............................................................. 35
3.4.3 Kelembaban Spesifik (AW) ................................................................... 36
3.4.4 Kelembaban Relatif (RH) ....................................................................... 36
3.4.5 Rasio Kelembaban (W) .......................................................................... 36
3.4.6 Kecepatan Aliran Udara (v).................................................................... 36
3.4.7 Waktu Pengeringan (t) ............................................................................ 37
3.4.8 Massa Bahan (Ma) .................................................................................. 37
3.5 Diagram Alir Penelitian .................................................................................. 38
3.6 Prosedur Penelitian.......................................................................................... 38
3.6.1 Alat dan Bahan ....................................................................................... 38
3.6.2 Fermentasi Biji Kakao ............................................................................ 39
3.6.3 Uji Kadar Air Biji Kakao ....................................................................... 39
3.6.4 Pengujian dan Pengumpulan Data .......................................................... 40
xiv
3.6.5 Analisa Data ........................................................................................... 42
3.7 Laju Pengeringan ............................................................................................ 43
3.8 Perpindahan Massa Air ................................................................................... 44
BAB IV PEMBAHASAN ............................................................................................. 45
4.1 Uji Kadar Air Biji Kakao ................................................................................ 45
4.2 Massa Air Biji Kakao ...................................................................................... 46
4.3 Pengeringan Biji Kakao .................................................................................. 47
4.3.1 Penurunan Kadar Air dan Massa Biji Kakao ......................................... 49
4.3.2 Rasio Humidity (W) ............................................................................... 52
4.3.3 Kelembaban Relatif (RH) ....................................................................... 54
4.3.4 Perpindahan Massa Air........................................................................... 56
4.4 Laju Pengeringan ............................................................................................ 57
BAB V PENUTUP ........................................................................................................ 61
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 61
5.2 Saran ................................................................................................................ 61
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 63
CURRICULUM VITAE (CV) ..................................................................................... 65
LAMPIRAN .................................................................................................................. 66
Lampiran A. Gambar Alat dan Bahan................................................................... 66
Lampiran B. Gambar Hasil Fermentasi Biji Kakao .............................................. 68
Lampiran C. Gambar Proses Uji Kadar Air .......................................................... 69
Lampiran D. Proses Pengeringan Biji Kakao ....................................................... 70
Lampiran E. Energi yang Dibutuhkan (Q) ............................................................ 71
Lampiran F. Data Awal Pengeringan .................................................................... 73
Lampiran G. Analisa Data..................................................................................... 74
Lampiran H. Kadar Air vs Waktu ......................................................................... 74
Lampiran I. Massa vs Waktu ................................................................................ 75
Lampiran J. Rasio Humidity vs Waktu ................................................................. 76
Lampiran K. Kelembaban Relatif vs Waktu ......................................................... 77
Lampiran L. Laju Pengeringan ............................................................................. 78
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Buah Kakao ................................................................................................. 7
Gambar 2. 2 Fermentasi Biji Kakao dengan Kotak Kayu ................................................ 8
Gambar 2. 3 Pengeringan Natural Biji Kakao ................................................................ 10
Gambar 2. 4 Mesin Pengering Tipe Rotary .................................................................... 11
Gambar 2. 5 Proses Pengeringan Pada Diagram Psikometrik ........................................ 13
Gambar 2. 6 Diagram Laju Pengeringan ........................................................................ 17
Gambar 2. 7 Diagram Psikometrik ................................................................................. 24
Gambar 2. 8 Sensible Heating and Cooling ................................................................... 25
Gambar 2. 9 Sensible Heating and Humidifiying .......................................................... 26
Gambar 2. 10 Cooling and Dehumidifiying ................................................................... 26
Gambar 2. 11 Drying ...................................................................................................... 27
Gambar 2. 12 Mixing of Air Streams ............................................................................. 27
Gambar 2. 13 Zat A dan Zat B dalam Satu Ruang Volume ........................................... 28
Gambar 2. 14 Perpindahan Massa Konduksi.................................................................. 31
Gambar 2. 15 Perpindahan Massa Konveksi .................................................................. 33
Gambar 3. 1 Skema Mesin Pengering Tipe Rotary ........................................................ 34
Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 38
Gambar 3. 3 Ilustrasi Diagram Psikometrik ................................................................... 42
Gambar 4. 1 Analisa Diagram Psikometrik .................................................................... 48
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara penurunan kadar air biji kakao terhadap waktu
pengeringan .............................................................................................. 50
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara penurunan massa biji kakao terhadap waktu
pengeringan .............................................................................................. 51
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara rasio humidity sisi input & output pada bak
pengeringan terhadap waktu pengeringan biji kakao............................... 53
Gambar 4. 5 Grafik hubungan antara kelembaban relative sisi input dan output bak
pengeringan terhadap waktu pengeringan ............................................... 55
Gambar 4. 6 Grafik laju pengeringan biji kakao ............................................................ 59
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Tabel kadar air biji kakao ................................................................................ 7
Tabel 4. 1 Hasil Uji Kadar Air Biji Kakao ..................................................................... 46
63
DAFTAR PUSTAKA
Baker, D. M., Tomlins, K. I., & Gay, C. (1994). Survey of Ghanaian cocoa farmer
fermentation practices and their influence on cocoa flavour. Food Chemistry.
Bala, B. K. (2017). Drying and Storage of Cereal Grains (Second Edi). John Wiley
& Sons, Ltd.
Balitbang. (n.d.). Kualitas Kakao (pp. 0–1). pp. 0–1.
Cengel, Y. A., & Ghajar, A. J. (2006). - Approach, 3rd edition (2006). In Heat and
Mass Transfer (pp. 374–491).
Chan, Y., & Darius, A. (2018). Analisis Pengeringan Sohun Dengan Mesin
Pengering Hybrid Tipe Konveyor Otomatis. Jurnal Teknik Mesin Untirta,
4(2), 39–42.
Ching Lik Hii and Flávio Meira Borém. (2020). Drying and Roasting of Cocoa and
Coffee.
Estiasih, T. dan A. (2011). Teknologi Pengolahan Pangan.
Istadi, Sumardiono, S., & Soetrisnanto, dan D. (2002). Penentuan Konstanta
Pengeringan Dalam Sistem Pengeringan Lapis Tipis (Thin Layer Drying).
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia 2002, A-5.1-A-5.7.
Kosasih, E. A., & Ronald, J. (2014). Pengaruh Laju Aliran , Kelembaban dan
Temperatur Udara Pengering terhadap Kinerja Pengering Semprot pada
Tekanan Udara Nozel Pneumatik 2 bar Absolut. (Snttm Xiii), 15–16.
Muhardityah, M., & Hazwi, M. (2014). PENGUJIAN PERFORMANSI MESIN
PENGERING PRODUK PERTANIAN SISTEM TENAGA SURYA TIPE
KOLEKTOR BERSIRIP. E-Dinamis, 9(1).
Mujumdar, A. S. (2006). Handbook of Industrial Drying. In A. Mujumdar (Ed.),
Drying Technology (Third Edit, Vol. 6).
Nesri, T. V., & Aziz, A. (2016). Karakteristik Mesin Pengering Pakaian
Menggunakan Ac ( Air Conditioner ) Dengan Siklus Kompresi Uap Sistem
Udara Terbuka. Jurnal Sains Dan Teknologi, 15(September), 63–68.
Nurba, D. (2008). Analisis distribusi suhu, aliran udara, Rh dan kadar air dalam In-
store dryer (ISD) untuk biji jagung. IPB Bogor.
Sahay, K.M. & Singh, K. . (2001). Unit Operation Of Agricurtural Processing
(Second Rev). Vikas Publishing House PVT LTD.
Saltini, R., Akkerman, R., & Frosch, S. (2013). Optimizing chocolate production
through traceability: A review of the influence of farming practices on cocoa
bean quality. Food Control, 29(1), 167–187.
Statistik Kakao Indonesia. (2018). In Badan Pusat Statistik.
Susanto, I. F. (1994). Tanaman kakao, budi daya dan pengolahan hasil. Kanisius.
64
Wahyudi, T., & Panggabean, T. R. P. (2008). Panduan Lengkap Kakao. Jakarta:
Penebar Swadaya.
Wardojo, S. (1991). Beberapa persyaratan dasar untuk meningkatkan mutu biji
kakao Indonesia. Prosiding Konferensi Nasional Kakao III. Medan.
Yando, A. M., & Paramita, V. (2018). Studi Pengaruh Suhu Dan Ketebalan Irisan
Terhadap Kadar Air, Laju Pengeringan Dan Karakteristik Fisik Ubi Kayu Dan
Ubi Jalar. Metana, 13(1), 23.