rancang ulang alat pengering kakao pengering kakao …digilib.unila.ac.id/55967/3/skripsi tanpa bab...

RANCANG ULANG ALAT PENGERING KAKAO PENGERING KAKAO

TIPE DRAWER DRYER PADA USAHA MANDIRI KAKAO

DESA WIYONO KABUPATEN PESAWARAN

(Skripsi)

Oleh

Andreas Paska Willyhanggara

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

ABSTRAK




Oleh

ANDREAS PASKA W

Kakao merupakan komoditas yang memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi.

Menurut FAO 2013, Indonesia menempati urutan ketiga sebagai negara penghasil

kakao terbesar di dunia dan menyumbang produksi kakao dunia sebesar 17%

dengan luas area perkebunan 1.774.303,97 ha. Di daerah Lampung banyak petani

kakao yang mengolah hasil kebunnya sendiri menjadi kakao kering menggunakan

proses konvensional dan hasilnya diinilai kurang efisien sehingga mutu biji kakao

kering yang dihasilkan kurang baik. Pada pross pengeringan konvensional membutuhkan kayu bakar hingga 1 kubik, waktu pengeringan selama 10 jam, dan kakao harus diaduk setiap 30 menit. Penelitian ini bertujuan untuk

merancang ulang alat pengering kakao konvensional pada salah satu milik usaha

mandiri desa wiyono menjadi lebih baik dalam segi sebaran panas, konsumsi

bahan bakar, dan waktu pengeringan. Dalam penelitian ini digunakan software

simulasi dan komputasi MATLAB untuk mempermudah proses perancangan.

Perancangan yang dilakukan hanya memofidikasi alat pengering yang sudah ada

tanpa merubah total sistem alat pengering tersebut dengan menambahkan pipa

pemanas masuk ke dalam ruang pengring untuk menghasilkan kakao yang

bermutu lebih baik.

Dari hasil simulasi yang telah dilakukan pada desain susunan pipa searah sumbu

memanjang didapatkan hasil sebaran panas yang lebih merata daripada susunan

pipa searah sumbu melebar. Dengan desain susunan pipa searah sumbu

memanjang didapatkan estimasi waktu pengeringan 7,9 jam, konsumsi bahan

bakar antara 0,15-0,28 kubik kayu bakar, dan tidak perlu pengadukan selama

proses pengeringan.

Kata kunci : Kakao, Rancang Ulang, Pengering, MATLAB

ABSTRAK




Oleh

ANDREAS PASKA W

Cocoa is a commodity that has a high economic value. According to the FAO

2013, Indonesia has third ranks as the largest cocoa producing country in the

world and contribute 17% of world cocoa production with 1,774,303.97 ha

plantation area. In Lampung Province, many cocoa farmers process their cocoa

become dry cocoa using conventional process and the result is considered not

efficient enough, so the quality of the dried cocoa beans is not good. In

conventional drying process consume up to 1 cubic of firewood and 10 hours, and

it is need to mix the cocoa every 30 minutes. This study aims to redesign

conventional cocoa dryers on one of the independent business in Wiyono Village

to be better in terms of heat distribution, fuel consumption and drying time. In this

study used simulation and MATLAB computation software to simplify the design

process. The design carried out is only to modify the existing dryer without

changing the total drying system, with adding the heating pipe inside the drying

chamber to produce dried cocoa with better quality

The simulation results show that the design of the pipe arrangement in the

direction of the long axis, the heat distributed better than the pipe arrangement in

the direction of the widened axis. With the design of the long axis direction of the

pipe arrangement the estimated drying time about 7.9 hours, and fuel

consumption is between 0.15-0.28 cubic firewood, also no longer need to mix the

cocoa.

Keywords : Redesign, Cocoa, Dryer, MATLAB




Oleh


Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

MOTTO

Dan sebagaimana kamu kehendaki orang

perbuat kepadamu, perbuatlah juga

demikian kepada mereka.

( Lukas 6 : 31 )

Bersukacitalah senantiasa. Tetaplah berdoa. Mengucap sykurlah

dalam segala hal, sebab itulah yang dikhendaki Allah di dalam Kristus

Yesus bagi kamu.

( 1 Tesalonika 5 : 16-18 )

Takut akan TUHAN adalah permulaan pengetahuan, tetapi orang

bodoh menghina hikmat dan didikan

( King Solomon, Amsal 1 : 7 )

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bekasi Timur pada tanggal 2 April 1994,

sebagai anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Bapak

Kornelius Tri Prabowo dan Ibu Sunarsih. Penulis mengawali

pendidikan pada tahun 1999 di SD Negeri 1 Terbanggi Besar

diselesaikan pada tahun 2005, SMP Negeri 1 Terbanggi Besar

diselesaikan pada tahun 2008, dan SMA Negeri 1 Terbanggi Besar diselesaikan

pada tahun 2011. Pada tahun 2011, penulis mendapatkan kesempatan untuk

melanjutkan pendidikan S1 ke Perguruan Tinggi Universitas Lampung di Fakultas

Teknik, Jurusan Teknik Mesin melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri). Selama menjadi mahasiswa penulis mengikuti

organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin Unila (HIMATEM) sebagai

Divisi Kerohanian pada tahun periode 2013-2014.

Selama masa perkuliahan penulis mengikuti kegiatan Kuliah Kerja Nyata (KKN)

di awal tahun 2015 selama 40 hari di Desa Makmur Jaya, Kecamatan Banjar

Agung, Kabupaten Tulang Bawang, Provinsi Lampung. Pada tanggal 1 oktober

2014 sampai dengan tanggal 31 Oktober 2014 penulis mengikuti Kerja Praktik

(KP) dan membuat laporan dengan judul “Analisis Kinerja Ketel Uap Takuma N-

3300 di PT Gunung Madu Plantation” di PT. Gunung Madu Plantation Lampung

Tengah. Terakhir pada akhir tahun 2018, penulis melakukan penelitian dengan

judul “Rancang Ulang Alat Pengering Kakao Tipe Drawer Dryer Pada Usaha

Mandiri Kakao Desa Wiyono Kabupaten Pesawaran” yang dilakukan di Desa

Wiyono, Kabupaten Pesawaran, Lampung.

SANWACANA

Puji syukur penulis haturkan kepada TUHAN atas limpahan kasih dan anugrah-

Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi

ini sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik (S.T.) pada

program studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung dengan judul

“Rancang Ulang Alat Pengering Kakao Tipe Drawer Dryer Pada Usaha

Mandiri Kakao Desa Wiyono Kabupaten Pesawaran” sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Universitas

Lampung. Pada kesempatan kali ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Lampung.

2. Bapak Ahmad Su’udi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung

3. Ibu Novri Tanti, S.T., M.T., selaku pembimbing I yang telah banyak

memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan, dukungan, kritik dan saran kepada

penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini.

4. Bapak A Yudi Eka Risano, S.T., M.Eng. selaku pembimbing II yang telah

membimbing dan memberikan saran dan bimbingan kepada penulis sebelum,

saat, dan setelah penelitian hingga skripsi ini selesai disusun.

5. Bapak M Dyan Susila ES, S.T., M.Eng. selaku dosen pembahas atas segala

kritik, saran dan bimbingan yang diberikan kepada penulis.

6. Bapak Dr. Muhammad Badaruddin, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing

akademik atas kesediaan dan kesabarannya membimbing selama perkuliahan.

7. Seluruh jajaran Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

ilmunya dan semangatnya.

8. Ayah dan ibu tercinta yang telah memberikan kasih sayang, memfasilitasi,

membimbing, dan mendidik serta doa yang diberikan. Terima Kasih Ayah dan

Ibu.

9. Kepada seluruh teman-teman angkatan 2011 yang tidak bisa disebutkan satu

persatu, terima kasih atas rasa kekeluargaan dan dukungan yang telah

diberikan selama masa kuliah ini.

10. Teman-teman kost di Puri Agung, Rahmadi, Wisnu, Eko, Cendi, Awan,

Arnadi, Iwan, Dafri, Imam, Nando, Ferli, Iza, Silvi, Wulan, dan kawan-kawan

yang telah menjadi teman berbagi dukungan, saling membantu, menemani,

berbagi pengetahuan, dan semangat dalam segala keadaan semasa hidup

penulis di kost.

11. Seluruh keluarga besar HIMATEM Unila, Terimakasih banyak atas dukungan,

bantuan dan saran-sarannya, salam SOLIDARITY FOREVER

12. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini

yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu secara tulus memberikan

bantuan moril dan materil kepada penulis.

Semoga TUHAN senantiasa memberkati kalian. Akhir kata, penulis memohon

maaf kepada semua pihak apabila skripsi ini masih terdapat kesalahan dan

kekeliruan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat

penulis harapkan. Semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua

pihak,

Bandar Lampung, 19 Febuari 2019

Penulis,


iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1. Skema Distribusi Temperatur Konduksi Satu Dimensi ……...... 13

Gambar 2.2. Skema Perpindahan Panas Konveksi Pada Permukaan ............... 14

Gambar 2.3 Skema Heat Exchanger Pararel Flow ....…………......……….... 20

Gambar 2.4 Skema Heat Exchanger Counter Flow …………......................... 20

Gambar 2.5 Skema Heat Exchanger Cross Flow …………………….....….... 20

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian………………………………………… 29

Gambar 4.1 Desain Modifikasi Alat Pengering….………………………...… 32

Gambar 4.2 Hasil Simulasi Susunan Pipa Searah Sisi Panjang Tegak Lurus

Sumbu X ………………………………………………………… 33

Gambar 4.3 Hasil Simulasi Susunan Pipa Searah Sisi Lebar Tegak Lurus Sumbu

X ………………………………………………………………… 33


Sumbu Y ………………………………………………………… 34


Y ………………………………………………………………… 34


Sumbu Z ………………………………………………………… 35

v


Z …………………………….................................................... 35

Gambar 4.8 Skema Perpindahan Panas …………………………………….. 42

Gambar 4.9 Tampilan Gui Program Matlab Yang Telah Dibuat ……………. 46

Gambar 4.10 Subgroup Input Pada Gui Program Matlab …………………... 47

Gambar 4.11 Subgroup Property Gas Pada Gui Program Matlab ………….. 47

Gambar 4.12 Subgroup Hasil Pada Gui Program Matlab ………………....... 48

Gambar 4.13 Hasil Perhitungan Program Matlab……… ………………....... 49

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ……………………………………………………………….. i

DAFTAR TABEL ………………………………………………………….. iii

DAFTAR GAMBAR ..……………………………………………….…........ iv

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang……………………………………………………… ….. 1

1.2 Tujuan…………………….…………………………………………… .. 2

1.3 Batasan Masalah…………….…………………………………………… 3

1.4 Sistematika Penulisan………….………………………………………… 3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kakao…………………………………………………………………… 5

2.2 Pengolahan Biji Kakao .....….……………………………………….... 6

2.2.1 Pemeraman Buah ............................................................................ 6

2.2.2 Pemecahan Buah.............................................................................. 7

2.2.3 Fermentasi........................................................................................ 7

2.2.4 Pengeringan ..................................................................................... 8

2.3 Pengeringan Kakao ……….……………………………………………. 8

2.4 Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ……………………….. 9

2.4.1 Luas Permukaan…………………………………………….……. 10

2.4.2 Temperatur ...................................................................................... 10

2.4.3 Laju Aliran Fluida .......................................................................... 10

2.4.4 Kelembaban Udara ......................................................................... 11

2.4.5 Tekanan Udara ............................................................................... 11

2.5 Heat Transfer …………..………….….……………………………….. 12

2.5.1 Konduksi….……………….……………………………………... 12

2.5.2 Konveksi….…………….……………………………………....... 13

ii

2.6 Perpindahan Massa……………………….……………………………. 17

2.7 Angka Reynolds……………………….……………………………….. 18

2.8 Heat Exchanger………………..…….............................................……. 19

2.9 Perhitungan Kadar Air…………..……………………………………... 21

2.9.1 Berat Air Kakao Awal…………………………………………... 21

2.9.2 Berat Kakao Dengan Kadar Air 0%............................................... 22

2.9.3 Kadar Air Kakao Kering ……………………………………….. 22

2.10 Perhitungan Kebutuhan Energi Selama Proses Pengeringan ................ 22

2.10.1 Kebutuhan Energi Untuk Pengeringan Kakao ............................ 22

2.10.2 Energi untuk pemanasan kakao ………………………………... 23

2.10.3 Energi pemanasan air kakao …………………………………… 23

2.10.4 Energi penguapan air kakao …………………………………… 23

2.11 Efek Belokan 1800 pada pipa ..........……………………….…………. 24

2.12 MATLAB .......................................……………………….…………… 24

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian…….……………………………………. 26

3.2 Pelaksanaan Penelitian…………….…………………………………… 26

3.3 Diagram Alir Penelitian……………..…………………………………. 28

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan………..…….…………………………………. 30

4.2 Pemilihan Desain…………….………….………………………….… 30

4.3 Perhitungan……………….……………..……………………………. 36

4.4 Program MATLAB……….……………..……………………………. 46

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan …………………………………………………………….. 50

5.2 Saran ……………………………………………………………………. 50

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 2.1 Syarat Umum Standar Mutu Biji Kakao .............………………….... 6

Tabel 2.1 Syarat Khusus Standar Mutu Biji Kakao...............………………….. 6

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Lapangan …...................………………………… 30

Tabel 4.2 Perbandingan perhitungan program MATLAB dan manual …….... 49

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kakao adalah salah satu hasil perkebunan di Indonesia. Indonesia memiliki

iklim tropis yang berpotensi menghasilkan kakao. Karena tanaman ini dapat

berbuah sepanjang tahun. Indonesia menempati urutan ketiga sebagai negara

penghasil kakao dengan luas area perkebunan 1.774.303,97 ha dan

menyumbang produksi kakao dunia sebesar 17% (FAO, 2013). Selain itu

kakao merupakan komoditas yang memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi.

Produksi kakao di Indonesia sebagian besar masih ditangani oleh petani.

Khususnya di daerah lampung, banyak petani kakao yang mengolah hasil

kebunnya sendiri menjadi kakao kering. Karena kakao kering memiliki harga

yang relatif lebih tinggi dari pada kakao basah. Kakao kering memiliki kadar

air 7 % dari total beratnya. proses pengeringan ini dapat memakan waktu

cukup lama yaitu hingga 3 hari dengan memanfaatkan sinar matahari dan

kurang lebih 10 jam dengan menggunakan alat pengering kakao. Perbedaan

waktu yang signifikan ini membuat petani lebih memilih mengeringkan

kakaonya dengan menggunakan alat, karena dinilai lebih cepat dan tidak

terpengaruh dari cuaca buruk. Metode pengeringan yang banyak digunakan

para petani adalah dengan pengasapan dan pengeringan diatas api.

2

Proses pengeringan kakao yang ada di Kabupaten Pesawaran, Lampung telah

mengunakan proses pengeringan tersebut, namun prosesnya masih diinilai

kurang efisien. Karena penyebaran panas yang terjadi tidak merata dan gas

asap pembakaran dialirkan langsung melalui kakao sehingga kualitas kakao

menurun. Sementara itu tipe alat pengering kakao yang sudah ada umumnya

sudah tidak melakukan hal tersebut. Seperti pada tipe Rotary dryer dimana

penyebaran panas dalam ruang pengering tersebar merata, tetapi tipe ini masih

membutuhkan energi yang relatif lebih besar untuk penggerak tabungnya.

Tipe pengering lain seperti cabinet dryer biasanya memiliki efisiensi lebih

tinggi namun terbatas pada kapasitas. Maka dari itu dibutuhkan analisis termal

dan perancangan ulang alat pengering kakao yang tepat untuk model yang

sesuai dari alat pengering kakao itu sendiri agar penyebaran panas alat

pengering kakao dapat merata dan memiliki nilai efisiensi yang tinggi serta

menghemat waktu dalam proses pengeringannya tanpa mengurangi kualitas

produk kakao.

Untuk meningkatkan ketelitian serta kemudahan dalam proses perancangan

ulang alat pengering kakao maka penulis akan menganalisis dan merancang

mesin pengering kakao dengan menggunakan software drawing dan MATLAB.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Merancang ulang alat pengering kakao dari desain yang sudah ada menjadi

lebih baik dari segi mutu kakao, penyebaran panas, dan waktu

pengeringan.

3

2. Menganalisis perhitungan termal dan besarnya kalor yang di butuhkan

pada alat pengering kakao.

3. Menghitung estimasi waktu pengeringan dan konsumsi bahan bakar dari

alat pengering kakao yang telah dirancang ulang

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Alat pengering kakao yang akan dianalisis merupakan alat pengering milik

Usaha mandiri kakao Desa Wiyono Kabupaten Pesawaran Provinsi

Lampung.

2. Dalam hal ini hanya dilakukan analisis dan perancangan alat pengering

kakao yang berkadar air 55% sampai 7%.

3. Perhitungan dan analisis termal hanya pada perpindahan panas secara

konduksi dan konveksi. Analisis penyebaran panas menggunakan software

drawing dan perhitungan waktu pengeringan dan konsumsi bahan bakar

mnggunakan software MATLAB

1.4 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut:

I. PENDAHULUAN

Pada bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan, batasan masalah

dan sistematika penulisan.

4


Berisikan landasan teori dan beberapa literatur yang mendukung

pembahasan tentang studi kasus yang diambil.


Pada bab ini menjelaskan metode yang digunakan penulis dalam

pelaksanaan proses analisis desain alat pengering kakao.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisikan tentang hasil perhitungan analisis dan desian alat

pengering kakao.

V. SIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang dilakukan serta

pembahasan tentang studi kasus yang diambil.

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan literatur-literatur atau referensi-referensi yang diperoleh

penulis untuk menunjang penyusunan laporan tugas akhir ini.

LAMPIRAN

Berisikan beberapa hal yang mendukung proses analisis dan perancangan

mesin pengering.


2.1 Kakao

Kakao (Theobroma cacao L) merupakan tanaman tropis yang tersebar dari

Mexico Selatan. Tanaman ini pertama ditemukan di Indonesia pada tahun

1560, tepatnya di Sulawesi, Minahasa. Berdasarkan keadaan iklim Indonesia

dengan temperatur rata-rata 250--260C yang merupakan temperatur tahunan

tanpa batas. Oleh karena itu daerah di indonesia sangat cocok untuk ditanami

tumbuhan kakao. Tumbuhan kakao juga masih toleran terhadap temperatur

diatas 500C untuk waktu yang singkat. Selain itu sinar matahari sangat

dibutuhkan oleh tanaman ini untuk berfotosintesis. Karakteristik tumbuhan

kakao dapat dilihat dibawah ini: (Tjitrosoepomo, Gembong, 1988)

Devisio : Spermatophyta

Sub devisio : Angiospermae

Class : Dicotyledon

Ordo : Malvales

Familia : Sterculiaceae

Species : Theobroma cacao L.

Hasil Produksi kakao di Indonesia, khususnya yang dihasilkan oleh petani

konvensional masih dihargai paling rendah karena mutu yang dihasilkan

kurang berkualitas.

6

Standar Mutu kakao dibuat sebagai acuan kualitas produk kakao. Standar

mutu kakao dapat dilihat pada tabel dibawah ini. (SNI Biji Kakao -SNI 2323 :

2008)

Tabel 2.1 Syarat umum standar mutu biji kakao

No. Jenis Uji Satuan Persyaratan

1. Serangga hidup - Tidak ada

2. Kadar air % Fraksi massa 7,5

3. Biji berbau asap

dan atau hammy

dan atau berbau

asing

- Tidak ada

4. Kadar benda asing - Tidak ada

Tabel 2.2 Syarat khusus standar mutu biji kakao

Jenis mutu Persyaratan

Kakao

mulia

Kakao

lindak

Kadar

biji

berjamu

r (%)

Kadar

biji slaty

(%)

Kadar

biji

bersera

ngga

(%)

Kadar

kotoran

(%)

Kadar

biji

berkeca

mbah

(%)

I-F I-B Maks. 2 Maks. 3 Maks. 1 Maks. 1,5 Maks. 2

II-F II-B Maks. 4 Maks. 8 Maks. 2 Maks. 2,0 Maks. 3

III-F III-B Maks. 4 Maks. 20 Maks. 2 Maks. 3,0 Maks. 3

2.2 Pengolahan Biji Kakao

Untuk meningkatkan dan menjamin kualitas biji kakao maka perlu dilakuan

pengolahan baik dari masa penanaman, perlakuan tanah hingga pasca panen.

Setelah kakao dipanen maka akan dilakukan tahap tahap sebagai berikut:

(Departemen Perindustrian, 2007)

2.2.1 Pemeraman buah.

Pemeraman ini dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh

kematangan buah yang merata serta memudahkan pengeluaran biji dari

buah kakao. Buah yang telah dipanen dimasukan kedalam kotak kayu

7

lalu disimpan ditempat yang bersih dan dipermukaannya ditutup dengan

daun-daunan. Pemeraman ini memakan waktu sekitar 5-7 hari.

2.2.2 Pemecahan buah

Pemecahan atau pembelahan buah kakao bertujuan untuk mengeluarkan

biji kakao, pemecahan buah kakao harus dilakukan secara hati-hati agar

tidak merusak biji kakao. Pemecahan buah kakao dapat menggunakan

pemukul kayu atau memukulkan buah satu dengan buah lainnya,

sebaiknya hindari kontak langsung biji kakao dengan benda logam.

Karena dapat mengakibatkan warna biji kakao menjadi keabu-abuan.

Biji kakao yang telah dikeluarkan lalu dimasukan dalam wadah plastik

atau wadah lain yang bersih. Sedangkan bagian empulur yang melekat

pada biji dibuang.

2.2.3 Fermentasi

Fermentasi dimaksudkan untuk memudahkan melepas zat lendir dari

permukaan kulit biji kakao dan untuk menghasilkan biji kakao dengan

mutu dan aroma yang lebih baik. Selain itu dapat meningkatkan

ketahanan biji kakao terhadap hama dan jamur selama penyimpanan

dan menghasilkan biji dengan warna yang cerah dan bersih. Wadah/alat

fermentasi yang dibutuhkan yaitu kotak fermentasi terbuat dari

lembaran papan atau berupa keranjang bambu, atau karung goni.

8

2.2.4 Pengeringan

Pelaksanaan pengeringan dapat dilakukan dengan menjemur, memakai

mesin pengering atau kombinasi keduanya. Pada proses pengeringan

terjadi sedikit fermentasi lanjutan dan kandungan air menurun dari 55-

60 % menjadi 7-10 %, selain itu terjadi pula perubahan-perubahan

kimia untuk menyempurnakan pembentukan aroma dan warna yang

baik.

Pada Proses Pengeringan sebaiknya temperatur dijaga antara 55-65 ºC

dan waktu yang dibutuhkan bila memakai mesin pengering antara 10-18

jam, bila dijemur pada kondisi cuaca yang baik waktu yang dibutuhkan

± 7 hari, tetapi apabila banyak hujan penjemuran ± 4 minggu. Jika biji

pada kandungan air diatas 8% maka biji mudah ditumbuhi jamur.

2.3 Pengeringan Kakao

Pengeringan (drying) merupakan proses penambahan energi panas untuk

menguapkan air secara secara simultan melalui permukaan bahan yang

dikeringkan oleh fluida pengering. Tujuan utama dari proses pengeringan

adalah untuk mengurangi kadar air dalam biji dari 60% menjadi 7-8%. Hal ini

dilakukan agar kakao aman dari serangan mikroba, sehingga dapat disimpan

dan diangkut. Pengeringan tidak boleh dilakukan secara cepat atau terlalu

lambat. Pengeringan dapat dilakukan dengan cara penjemuran, menggunakan

mesin pengering, atau kombinasi keduanya.

Proses pengeringan memerlukan energy yang cukup besar yang mana

menggunakan hingga 60 – 70% dari total seluruh kebuuhan energi pasca

9

panen. Alat pengering konvensional yang umum digunakan saat ini memiliki

antara 30 – 60%. Hal ini menunjukan bahwa energi yang dibutuhkan untuk

proses pengeringan membutuhkan sekitar 1,5 – 3 kali lipat dari kebutuhan

teoritis nya (Djaeni, 2018)

Pada daerah yang memiliki curah hujan cukup tinggi dan laju produksi

kakaonya banyak, maka penjemuran saja tidaklah cukup tapi diperlukan

pengering mekanis. Pengolahan konvensional yang masih diterapkan adalah

penjemuran 1 hari dan pengeringan dengan mesin selama 24 jam

menggunakan flat bed dryer yang dioperasikan pada temperatur diatas 600C.

Taib dkk (1988) mengatakan semakin besar tempratur yang dioperasikan

untuk pengeringan maka semakin cepat pula proses pengeringan. Namun

pengeringan yang terlalu cepat akan mngakibatkan permukaan luar bahan

mengeras, dan hal ini dapat menghambat penguapan air dalam bahan.

Menurut Setiavani 2009, temperatur terbaik pada saat pengeringan tidak

melebihi 65OC.

2.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan

Pada pengeringan selalu diinginkan kecepatan pengeringan yang maksimal.

Oleh karena itu perlu dilakukan usaha-usaha untuk mempercepat perpindahan

panas dan perpindahan massa (air) keluar dari bahan yang dikeringkan dalam

proses pengeringan tersebut. Berapa faktor yang mempengaruhi kecepatan

pengeringan, antara lain:

10

2.4.1 Luas permukaan

Semakin luas permukaan bahan yang dikeringkan maka akan semakin

cepat pula bahan menjadi kering. Karena bidang kontak antara

permukaan bahan dan fluida pengering akan semakin luas sehingga

proses perpindahan panas menjadi lebih efektif dan air akan lebih cepat

menguap. Air menguap melalui permukaan bahan, sedangkan air yang

ada di bagian tengah akan meresap ke bagian permukaan kemudian

menguap.

2.4.2 Temperatur

Semakin besar perbedaan temperatur antara fluida pengering dengan

bahan bahan maka akan semakin cepat pula proses perpindahan panas

berlangsung sehingga mengakibatkan proses penguapan semakin cepat.

Dengan semakin tinggi temperatur udara pengeringan maka akan

semakin besar energi panas yang dibawa ke udara yang akan

menyebabkan proses perpindahan panas semakin cepat sehingga air

akan menguap lebih cepat.

2.4.3 Laju aliran fluida

Umumnya udara yang bergerak akan lebih banyak mengambil uap air

dari permukaan bahan yang dikeringkan. Udara yang bergerak adalah

udara yang mempunyai kecepatan gerak, berguna untuk mengambil uap

air dan menguapkan air dari permukaan bahan yang dikeringkan,

11

sehingga dapat mencegah terjadinya udara jenuh yang dapat

memperlambat penguapan air.

2.4.4 Kelembaban udara (Relative Humidity)

Semakin lembab udara di dalam ruang pengering dan sekitarnya maka

akan semakin lama proses pengeringan itu berlangsung, begitu pula

sebaliknya. Karena udara kering dapat menyerap dan mennyimpan uap

air. Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi (RH

keseimbangan) masing-masing. Kelembaban pada temperatur tertentu

dimana kandungan air dalam bahan tidak dapat lagi menguap ke

atmosfir atau tidak akan menyerap uap air dari atmosfir. Jika RH udara

< RH keseimbangan maka air dalam bahan masih dapat diuapkan. Jika

RH udara > RH keseimbangan maka benda akan menyerap uap air dari

udara.

2.4.5 Tekanan udara

Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara

untuk menyimpan air selama proses pengeringan, karena dengan

semakin kecilnya tekanan berarti kerapatan udara makin berkurang

sehingga uap air dapat lebih banyak tetampung. Sebaliknya jika tekanan

udara semakin besar maka udara disekitar pengeringan akan lembab,

sehingga kemampuan menampung uap air lebih sedikit dan

menghambat proses pengeringan. Peristiwa yang sering terjadi adalah

pada saat memasak air di dataran rendah dan dataran tinggi. Dimana

12

pada peristiwa pemasakan air di dataran rendah air akan mendidih pada

temperatur 1000C sedangkan pada dataran tinggi air akan mendidih

pada temperatur dibawah 1000C. Hal ini disebabkan oleh tekanan udara

pada daerah dataran tinggi relatif lebih kecil dari dataran rendah.

2.5 Heat Transfer

Perpindahan panas yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur pada

sistem disebut sebagai heat transfer. Panas berpindah dari tempat yang

memiliki temperatur tinggi ke tempat yang memiliki temperatur lebih rendah

dengan atau tanpa media. Perpindahan panas dapat di golongkan menjadi 3

yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. (Cengel, 2003)

2.5.1 Konduksi

Konduksi adalah perpindahan panas dari partikel yang memiliki energi

lebih tinggi ke partikel yang memiliki energi lebih rendah dari suatu

material yang mana diakibatkan oleh kontak langsung antara partikel-

partikel tersebut dan partikel-partikel tersebut tidak bergerak. Konduksi

biasanya terjadi pada benda-benda padat, namun dalam kasus tertentu

pada udara juga dapat terjadi konduksi apabila tidak ada pergerakan

makroskopik dari partikelnya. Pada perpindahan panas secara konduksi

sangat dipengaruhi oleh sifat thermal dari material tersebut. Distribusi

temperatur pada perpindahan panas secara konduksi satu dimensi dapat

dilihat pada gambar 2.1 (Incropera, 1986).

13

Gambar 2.1 Skema distribusi temperatur Konduksi satu dimensi

Besarnya laju perpindahan panas dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut

𝑞𝑥 = −𝑘𝐴𝑑𝑇

𝑑𝑥 (2.1)

Untuk beda temperatur persamaannya dapat ditulis

∆𝑇 = −qΔ𝑥

kA (2.2)

Dimana :

ΔT = Selisih temperatur

q = Heat (W)

k = Konduktivitas termal (W/m K)

Δx = Ketebalan (m)

A = Luas penampang (m)

2.5.2 Konveksi

Perpindahan panas konveksi adalah perpindahan panas antara

permukaan suatu benda yang bersentuhan langsung dengan fluida yang

mengalir. Fluida ini bisa dalam fasa cair atau fasa gas. Syarat utama

mekanisme perpindahan panas konveksi adalah adanya aliran fluida.

14

Gambar 2.2 Skema perpindahan panas konveksi pada permukaan

(Incropera.1986)

Besarnya laju perpindahan panas dapat ditulis sebagai berikut :

(Incropera.1986)

𝑄 = ℎ. 𝐴. ∆𝑇 (2.3)

Dimana:

∆T = Selisih temperatur (K)

Q = Heat (W)

h = Koefisien perpindahan panas (W/𝑚2K)

A = Luas penampang (𝑚2)

Pada alat penukar kalor (Heat Exchanger) yang memiliki N buah tube

maka persamaan diatas menjadi :

𝑄 = 𝑈. 𝑁. 𝜋. 𝐷. 𝐿. ∆𝑇𝑙𝑚𝑡𝑑 (2.4)

Dimana:

N = Jumlah Tube

U =Koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/𝑚2K)

D = Diameter Tube (m)

L = Panjang Tube (m)

∆T𝑙𝑚𝑡𝑑 = Beda temperatur rata-rata logaritmik

15

Konveksi alamiah adalah suatu pergerakan fluida disebabkan adanya

gaya apung (bouyancy) fluida. Hal ini mengakibatkan terjadinya gradien

densitas dalam fluida yang berhubungan langsung dengan gaya beban /

berat fluida. Untuk menghitung konveksi alami dapat di hitung dengan

mengunakan persamaan Grashof number : (Incropera, 1986)

𝐺𝑟𝑑 = 𝑔𝛽(𝑇𝑠− 𝑇∞)𝑑3

𝑣2 (2.5)

Dimana :

Ts = Temperatur plat bawah (°C)

T∞ = Temperatur plat atas (°C)

Gr = Angka Grashof

g = Percepatan gravitasi (m/𝑠2)

β = Koevisien muai volume = 1/Tf (K-1)

d = Diameter (m)

v = Viskositas kinematik (𝑚2 /s)

Untuk menghitung koefisien perpindahan panas konveksi alami rata-rata

pada berbagai situasi dapat dinyatakan dalam persamaan berikut:

𝑁𝑢𝑑 = ℎ𝑑

𝑘 (2.6)

Dimana :

Nud = Nusselt Number

h = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2.K)

k = koefisien perpindahan panas konduksi (W/m.K)

Prinsip dasar proses pengeringan adalah terjadinya pengurangan kadar air

atau penguapan air oleh udara. Penguapan ini terjadi karena kandungan

16

air di udara mempunyai kelembaban yang cukup rendah. Pada saat proses

pengeringan, akan terjadi beberapa proses yaitu:

a. Proses perpindahan panas, dengan penambahan (perpindahan) energi

panas ke dalam bahan maka terjadilah proses penguapan air dari

dalam bahan ke permukaan bahan atau proses perubahan fasa cair

menjadi fasa uap.

b. Proses perpindahan massa, proses perpindahan massa uap air atau

pengurangan kelembaban dari permukaan bahan ke udara sekitar.

Kedua proses tersebut diatas dilakukan dengan cara menurunkan

kelembaban relatif udara dengan cara mengalirkan udara panas ke

sekitar bahan sehingga tekanan uap air bahan lebih besar dari tekanan

uap air di udara sekitar bahan yang akan di keringkan.

Perbedaan tekanan inilah yang menyebabkan terjadinya aliran uap air

dari bahan ke udara sekitar. Untuk meningkatkan perbedaan tekanan

antara permukaan bahan dengan udara sekelilingnya dapat dilakukan

dengan memanaskan udara yang akan melewati permukaan bahan. Makin

panas udara yang dihembuskan mengelilingi bahan, maka banyak pula

uap air yang dapat diserap oleh udara panas pengering.

Setelah itu dilakukan analisis energi terhadap sistem aliran tersebut, dan

kita dapat menentukan pengaruhnya terhadap perbedaan temperatur

dalam fluida, maka distribusi temperatur dan laju perpindahan panas dari

permukaan yang dipanaskan ke fluida yang ada melewatinya dapat

diketahui. Keseimbangan energi panas dapat dilihat dalam rumus berikut:

17

𝑄 𝑜𝑢𝑡 = 𝑄𝑖𝑛

𝑄𝑜𝑢𝑡 = 𝑄 𝑖𝑛 − 𝑄𝑠 (2.7)

Qout = Total energi panas yang keluar

Qin = Total energi panas yang masuk

Qs = Total energi panas yang tersimpan

2.6 Perpindahan Massa

Perpindahan massa adalah proses dimana terjadi transfer massa yaitu

pergerakan partikel dari suatu medium ke medium lain baik secara alami

maupun karena adanya gaya pendorong dari luar. Prinsip dasar perpindahan

masa adalah teori kesetimbangan massa yaitu dimana massa yang masuk ke

dalam sistem akan sama dengan total massa yang keluar dan massa sistem itu

sendiri. Sering kali, proses perpindahan massa dan perpindahan panas

berlangsung secara bersamaan dalam satu sistem yang dikendalikan.

Perpindahan massa biasanya disebabkan oleh tenaga dari luar, yang akan

mengubah densitas partikel sehingga secara alami akan mengalami

perpindahan. Proses perpindahan massa biasanya terjadi pada kasus-kasus

pemisahan zat. Dalam kasus pengeringan ini massa yang berpindah adalah

air. Dengan mengurangi kadar air dalam biji kakao akan sama halnya dengan

mengeluarkan uap air dari dalam sistem itu sendiri. Total massa yang keluar

dari alat pengering akan lebih besar daripada total massa udara pengering

yang dimasukan, karena udara yang keluar dari alat pengering menyerap uap

air dari bahan di dalam ruang pengering.

𝑚𝑖𝑛 − 𝑚out = ∆ 𝑚CV 2.8

18

Dimana: 𝑚in = massa yang masuk

𝑚out = massa yang keluar

∆ 𝑚CV = massa sistem

2.7 Angka Reynolds

Angka reynolds adalah bilangan tak berdimensi yang digunakan untuk

menunjukkan kondisi fluida pada aliran. Secara umum aliran dibagi menjadi

tiga yaitu aliran laminar, transisi dan turbulen. Pada titik awal aliran berupa

laminar, tetapi setelah menempuh suatu jarak tertentu aliran tersebut

mengalami gangguan sehingga aliran tersebut berkembang dan mulai terjadi

proses transisi pada aliran tersebut hingga menjadi aliran turbulen.

Pengaruhnya akan berbanding lurus dengan kecepatan awal aliran pada saat

masuk dan besarnya diameter pipa, namun berbanding terbalik dengan

viskositas kinematic nya. Jika angka Reynolds lebih dari 2300 (Red > 2300)

maka aliran tersebut merupakan aliran tubulen. Persamaan angka reynolds

dalam pipa adalah sebagai berikut (Holman, 1997)

Dimana :

𝑅𝑒𝑑 = 𝑢.𝑑ℎ

𝑣 (2.9)

𝑢 : kecepatan rata-rata (m/s)

d : Diameter tabung/pipa (m)

v : viskositas kinematik (m2/s)

19

2.8 Heat Exchanger

Heat exchanger (Penukar Kalor) adalah suatu alat yang berfungsi untuk

memindahkan panas dari suatu sistem ke sistem lain tanpa perpindahan massa

dan dapat berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Heat

exchanger pastinya memiliki lebih dari satu fluida, biasanya memiliki 2

fluida, yaitu fluida panas dan fluida dingin. Satu fluida memiliki temperatur

berbeda dengan fluida lainnya. Penukar panas dirancang sebisa mungkin

supaya perpindahan panas yang terjadi antar fluida dapat berlangsung secara

efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak antara fluida yang

terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur

langsung (direct contact).

Penukar panas dipakai sangat luas dalam industri seperti kilang minyak,

pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit

listrik, dan lain lain. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas

adalah radiator mobil di mana cairan pendingin (air) memindahkan panas

mesin ke udara sekitar. Alat penukar panas bertujuan untuk memanfaatkan

panas suatu aliran fluida yang lain sehingga akan terjadi dua fungsi sekaligus,

yaitu memanaskan fluida dan mendinginkan fluida yang panas. Temperatur

yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya.

Tipe aliran di dalam alat penukar panas ini ada 4 macam aliran yaitu :

a. Parallel Flow/Co Current Flow (aliran searah)

Tipe ini adalah tipe heat exchanger yang mana arah aliran fluidanya saling

searah.

20

Gambar 2.3 Skema heat exchanger pararel flow

b. Counter Flow (Aliran Berlawanan)


berlawanan arah.

Gambar 2.4 Skema heat exchanger counter flow

c. Cross Flow (Aliran Silang Berlawanan)


bersilangan.

Gambar 2.5 Skema heat exchanger cross flow

21

Alat penukar kalor sangat dibutuhkan pada proses produksi dalam suatu

industri. Maka untuk mengetahui unjuk kerja dari alat penukar kalor perlu

diadakan analisis. Dengan analisis yang dilakukan akan diketahui bahwa alat

tersebut mampu menghasilkan kalor dengan standar kerja sesuai kebutuhan

yang diinginkan atau tidak

Untuk meningkatkan efisiensi, penukar panas dirancang dengan

memaksimalkan luas permukaan dinding antara kedua fluida, dan

meminimalkan resistensi terhadap aliran fluida melalui exchanger. Kinerja

penukar panas juga dapat dipengaruhi oleh penambahan sirip atau

corrugations dalam satu atau dua arah, yang mana akan meningkatkan luas

permukaan dan dapat membuat aliran fluida turbulensi.

2.9 Perhitungan Kadar Air

Kadar air kakao yang telah dikeringkan dapat dihitung melalui beberapa

tahapan berikut ini:

2.9.1 Berat air kakao awal (Wi)

𝑊𝑖 = 𝑊𝑘𝑏 × 𝐾𝑖 (2.10)

Dimana:

Wi = Berat air kakao awal (kg)

Ki = Kadar air kakao awal (%)

Wkb = Berat kakao basah hasil panen (kg)

22

2.9.2. Berat kakao dengan kadar air 0%

𝑊𝑘𝑜 = 𝑊𝑘𝑏– 𝑊𝑖 (2.11)

Dimana:

Wko = Berat kakao dengan kadar air 0% (kg)

2.9.3. Kadar air kakao kering (Kf)

Kf =[𝑊𝑘𝑘−𝑊𝑘𝑜]

𝑊𝑘𝑘x 100 (2.12)

Dimana:

Kf = Kadar air kakao kering (%)

Wkk = Berat kakao kering (kg)

2.10 Perhitungan Kebutuhan Energi Selama Proses Pengeringan

Dalam proses analisa ada beberapa hal yang perlu dihitung terlebih dahulu,

antara lain: (Tua, Putra Mora, 2012)

2.10.1 Kebutuhan Energi Untuk Pengeringan Kakao (Qd)

𝑄𝑑 = 𝑄ℎ + 𝑄𝑤 + 𝑄𝑙 (2.13)

Dimana :

Qd = energi pengeringan kakao (kkal)

Qh = energi pemanasan kakao, (kkal)

Qw = energi pemanasan air kakao (kkal)

Ql = energi penguapan air kakao, (kkal)

23

2.10.2 Energi untuk pemanasan kakao (Qh)

𝑄ℎ = 𝑊𝑘𝑏 × 𝐶𝑝𝑘𝑎𝑘𝑎𝑜 × ∆𝑇 (2.14)

2.10.3 Energi pemanasan air kakao (Qw)

𝑄𝑤 = ṁ × 𝐶𝑝𝑎𝑖𝑟 × ∆𝑇 (2.15)

ṁ = Laju aliran massa

2.10.4 Energi penguapan air kakao (Ql)

𝑄𝑙 = ṁ × ℎ𝑔 (2.16)

Untuk menghitung laju aliran massa dari fluida udara menggunakan

persamaan :

ṁ = 𝐴. 𝑣 . 𝜌 (2.17)

Dimana:

A = Luas penampang saluran masuk udara (𝑚2)

v = Kecepatan udara masuk saluran (m/s)

ρ = Massa jenis fluida udara (kg/𝑚3)

Apabila fluida yang digunakan adalah air maka untuk mengetahi laju

aliran massa dapat menggunakan persamaan sebagai berikut :

ṁ = 𝑄 . 𝜌 (2.18)

Dimana:

Q = Debit air (𝑚3/𝑠)

ρ = Massa jenis air (kg/𝑚3)

24

2.11 Efek belokan 180o pada pipa

Dalam penelitian Batterhan, menyatakan adanya peningkatan perpindahan

panas pada belokan maupun pipa pipa lurusnya bergantung pada Reynolds

number (10000-100000) dan radius ratio. Pengaruh belokan menurun

seiring dengan meningkatnya Reynolds number (Re), dan secara signifikan

meningkat kemudian turun dengan meningkatnya radius ratio (R/r).

pengaruh ini dapat ditunjukan dengan rumus :

R/r < ( 32.6 – 6.12 x 10-2 x Re)

Bend effect = 1.535 x Re-0.038 + 0.558 x 10-2 – Re0.057 x (R/r)

(2.19)

R/r > ( 32.6 – 6.12 x 10-2 x Re)

Bend effect = 2.26 x Re-0.04 - 0.57 x 10-2 x (R/r) (2.20)

2.12 MATLAB

MATLAB adalah singkatan dari MATrix LABoratory, yang merupakan

bahasa pemrograman yang dikembangkan oleh The Mathwork Inc. yang

memiliki fungsi dan karakteristik berbeda dengan bahasa pemrograman lain

yang sudah ada lebih dahulu seperti Delphi dan Basic. Matlab merupakan

suatu software dengan bahasa pemrograman level tinggi yang dibuat untuk

kebutuhan komputasi teknis, visualisasi dan pemrograman seperti analisis

data, komputasi matematik, pengembangan algoritma, pemodelan dan

simulasi serta grafik-grafik perhitungan.

25

Pada awalnya Matlab dibuat untuk memberikan kemudahan mengakses data

matrik pada proyek LINPACK dan EISPACK. Saat ini matlab memiliki

ratusan fungsi yang dapat digunakan sebagai problem solver macam-macam

permasalahan dari berbagai disiplin ilmu. MATLAB dapat digunakan dalam

berbagai bidang, seperti matematika dan komputasi, pembentukan

algoritma, akuisisi data, pemodelan, simulasi dan pembuatan prototype,

analisis data, explorasi, dan visualisasi grafik keilmuan bidang rekayasa.

(Wikipedia.2016)

Beberapa kelebihan yang dimiliki Matlab adalah :

a. Mudah dalam pengoperasian struktur matriks dan perhitungan berbagai

operasi matriks seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, invers, dll.

b. Menyediakan fasilitas untuk memplot struktur gambar (memadai baik

secara dua dimnsi maupun tiga dimensi).

c. Script program yang dapat diubah sesuai dengan keinginan pengguna.

d. Jumlah routine-routine powerful yang mmadai dan masih terus

berkembang.

e. Kemampuan interface (misal dengan bahasa C, word dan mathematica).

f. Dilengkapi dengan toolbox, simulink, stateflow dan sebagainya, serta

mulai melimpahnya source code di internet yang dibuat dalam matlab (

contoh toolbox misalnya : signal processing, control system, neural

networks dan sebagainya).


3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Pelaksanaan tugas akhir ini dilakukan di Desa Wiyono Kecamatan Gedong

Tataan, Kabupaten Pesawaran.

3.2 Pelaksanaan Penelitian

Adapun tahapan dari proses pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Studi Literatur

Pada penelitian ini dilakukan studi literatur untuk memahami teori dasar

mengenai perhitungan termal, proses pengeringan kakao, dan perancangan

alat pengering kakao dari buku, jurnal penelitian, pustaka elektronik, dan

sumber lainnya.

b. Survei Lokasi

hal ini dilakukan untuk mengetahui langsung dan mengumpulkan

informasi tentang alat pengering kakao yang dipakai masyarakat dan

membandingkannya dengan alat pengering kakao lain yang sudah ada.

c. Pengumpulan Data

Data-data yang didapat dari survei akan digunakan untuk perhitungan dan

analisis termal serta redesain alat pengering kakao. Data data yang

27

dikumpulkan berupa kadar air kakao (baik kering maupun basah),

temperatur pengeringan, dimensi alat pengering kakao, durasi waktu

pengeringan kakao, dan lain-lain

d. Perhitungan Termal

Perhitungan termal dilakukan berdasarkan data-data yang didapat dari

hasil survei untuk mengetahui kebutuhan panas pada alat pengering kakao.

e. Perancangan Redesain Alat Pengering Kakao

Dengan menggunakan rencana rancangan sebelumnya dan

memperhitungkan kebutuhan panas total yang dibutuhkan dalam proses

pengeringan, akan ditentukan dimensi dari desain yang baru. Lalu

dipertimbangkan apakah desain yang baru lebih baik dari segi waktu,

energi, penyebaran panas, dan lainnya atau tidak. Jika rancangan yang

baru tidak memenuhi kriteria tersebut maka dilakukan redesain ulang,

tetapi jika sudah dianggap cukup maka dilanjutkan dengan proses

drawing.

f. Drawing

Pada tahap ini akan dilakuan proses drawing atau penggambaran 3

dimensi untuk mendapatkan hasil visual rancangan yang lebih jelas. Proses

drawing ini menggunakan bantuan software.

g. Penulisan Algoritma Program Menggunakan Aplikasi MATLAB

Untuk mempermudah proses perhitungan termal alat pengering kakao

dibuat suatu program menggunakan MATLAB dengan memasukkan kode

bahasa program yang sesuai. Setelah itu dilakukan pembandingan antara

28

hasil perhitungan manual dan hasil perhitungan menggunakan program

yang telah dibuat.

h. Pembahasan dan Kesimpulan

Tahap ini merupakan tahap akhir dimana hasil hasil yang telah didapat

akan dianalisa berdasarkan teori yang ada lalu disimpulkan berdasarkan

analisa yang dilakukan.

3.3 Diagram Alir Penelitian

Studi Literatur

Survei Lokasi

A

Mulai

Pengumpulan Data

1. Kadar air kakao

2. Suhu pengeringan

3. Dimensi alat pengering kakao

4. Waktu pengeringan kakao

Perhitungan termal alat pengering kakao

Kebutuhan energi untuk pengeringan kakao

29

Tidak

Ya

Gambar 3.1. Diagram alir prnrlitian

Rancang ulang alat pengering kakao

Apakah hasil rancang

ulang lebih baik ?

Drawing dan simulasi menggunakan software

Pembuatan algoritma program dengan

mengunakan aplikasi MATLAB

Pembahasan dan kesimpulan

A

Penentuan bentuk dan dimensi

rancang ulang alat pengering kakao

Membandingkan hasil perhitungan manual dengan

perhitungan menggunakan MATLAB

Selesai

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil simulasi dan perhitungan serta analisa yang telah dilakukan,

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Desain alat pengering kakao dengan susunan pipa searah sisi panjang

menunjukan hasil penyebaran panas yang lebih merata, karena jarak antara

pipa lebih kecil.

2. Desain alat pengering kakao membutuhkan waktu 7,9 jam dan

membutuhkan 0,15 – 0,28 kubik kayu bakar serta tidak perlu lagi

dilakukan pengadukan selama proses pengeringan.

3. Program MATLAB yang dibuat memiliki hasil yang baik dengan nilai

penyimpangan yang masih dapat ditoleransi yaitu tidak lebih dari 0.05%.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan adalah sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan realisasi dari desain alat pengring kakao ini sehingga dapat

membantu usaha mandiri kakao untuk mengoptimalkan produksi kakao

kering.

51

2. Sebaiknya diadakan analisa dan pengujian lebih lanjut untuk

memperhitungkan kelembaban udara sekitar sehingga hasil akhir yang

didapat lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Standardisasi Nasional. 2013. SNI 2323:2008 Kakao Bubuk. Badan

Standardisasi Nasional. Jakarta.

Batterham, John , 1968. The effect of return bends on the heat transfer from an

internall flowing air stream in smooth tubes. Department of Chemical

Engineering University of Melbourne.

Cengel, Yunus A, 2003. Thermodynamics an engineering approach 5th edition.

Departemen Perindustrian. 2007. Gambaran Sekilas Industri Kakao. Kementerian

Perindustrian. Jakarta.

Djaeni, M 2018. Evaluation of Food Drying With Air Dehumidification.

Department of Chemichal Engineering, Diponegoro University. Semarang.

FAO, 2018. Food and Agricultural Organization Trade & Market Statistic Data.

United States

Holman, J.P.1998. Perpindahan Kalor. Penerbit Erlangga. Edisi Keenam. Jakarta.

ICRAF. 2018. Wood Density Database.

Incropera, et al. 1986. Fundamentals of Heat Transfer Sixth Edition. Willey.

Kays, C. 1993. Convective Heat and Mass Transfer Third edition. McGraw-Hill

Inc. New York.

Setiavani, Gusti. 2009. Proses Pengolahan Kakao.

https://guesty.wordpress.com/2009/01/28/pengolahan-biji-kakao/. Diakes

pada 2 Juli 2018

Sidabariba, Nourman Wilson, 2015. Uji Variasi Suhu Pengeringan Biji Kakao

Dengan Alat Pengering Tipe Kabinet Terhadap Mutu Bubuk Kakao.

Universitas Sumatera Utara: Sumatera Utara.

Taib, G. dkk. 1998. Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian.

Mediyatama Sarana Perkaya. Jakarta.

Tjitrosoepomo, Gembong, 1988, Taksonomi Tumbuhan (Sperma thopyta).

Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada.

Tua, Putra Mora, 2012. Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Kakao

Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 7,5 Kg Per-Siklus.

Universitas Sumatera Utara: Sumatera Utara.

Wikipedia, 2016. MATLAB. https://id.wikipedia.org/wiki/MATLAB Diakses pada

Tanggal 20 Maret 2016 pukul 20.00 WIB.

Yunianto, Bambang. 2014. Pengembangan Desain Tungku Bahan Bakar Kayu

Rendah Polusi Dengan Menggunakan Dinding Beton Semen. Universitas

Diponegoro. Semarang.

https://guesty.wordpress.com/2009/01/28/pengolahan-biji-kakao/

https://id.wikipedia.org/wiki/MATLAB

rancang ulang alat pengering kakao pengering kakao …digilib.unila.ac.id/55967/3/skripsi tanpa bab...

Documents