laporan praktikum satuan operasi "teknologi industri pertanian universitas jember" : PENGERINGAN

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Pengawetan makanan dapat dilakukan dengan beberapa teknik baik yang menggunakan teknologi tinggi maupun teknologi sederhana. Caranya pun beragam dengan berbagai tingkat kesulitan. Namun inti dari pengawetan makanan adalah suatu upaya untuk menahan laju pertumbuham mikroorganisme pada makanan. Teknik pengolahan dan pengawetan makanan itu ada beberapa cara, yaitu: pendinginan, pengeringan, pengalengan, pengemasan, penggunaan bahan kimia, penggunaan zat aditif (tambahan) dan pemanasan.

Pengeringan adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air dalam jumlah yang relatif kecil dari bahan dengan menggunakan energi panas. Selain untuk mengawetkan bahan pangan yang mudah rusak atau busuk pada kondisi penyimpanan sebelum digunakan, pengeringan pangan juga menurunkan biaya dan mengurangi kesulitan dalam pengemasan, penanganan, pengangkutan dan penyimpanan, karena dengan pengeringan bahan menjadi padat dan kering, sehingga volume bahan lebih ringkas, mudah dan hemat ruang dalam pengangkutan, pengemasan maupun penyimpanan. Disamping itu banyak bahan pangan yang hanya dikonsumsi setelah dikeringkan, seperti teh, kopi, coklat dan beberapa jenis biji-bijian. Proses pengeringan pada dasarnya ditentukan oleh pengaturan suhu yang baik yang merupakan faktor terpenting dalam pengawetan pangan dan mutu bahan pangan yang dihasilkan.

 Pengeringan buatan adalah pengeringan dengan menggunakan sumber panas artifisal untuk menggantikan panas sinar matahari.  Beberapa tipe pengering yang sering digunakan dalam industri yaitu drum dryer dan oven. Pengeringan dengan drum (Drum Drying) secara luas digunakan dalam pengeringan komersial di industri pangan untuk berbagai jenis produk makanan berpati, makanan bayi, maltodekstrin, suspensi dan pasta dengan viskositas tinggi (heavy pastes), dan dikenal sebagai metode pengeringan yang paling hemat energi untuk jenis produk tersebut. Oven merupakan sebuah peralatan berupa ruang termal terisolasi yang digunakan sebagai pengeringan suatu bahan. Pengeringan menggunakan oven lebih cepat dibandingkan dengan pengeringan menggunakan panas matahari. Akan tetapi, kecepatan pengeringan tergantung dari tebal bahan yang dikeringkan.

 Proses pengeringan pada praktikum ini dengan menggunakan drum dryer dan oven. Diharapkan dapat memahami proses pengeringan menggunakan mesin drum dryer dan membandingkan kinerjanya dengan pengering oven, serta dapat menerapkannya dalam bidang teknologi industri pertanian.

1.2  Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu, mengukur dan mengamati proses pengeringan menggunakan mesin drum dryer dan membandingkan kinerjanya dengan pengering oven.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Pengeringan

Pengeringan adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air dalam jumlah yang relatif kecil dari bahan dengan menggunakan energi panas. Hasil dari proses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar air setara dengan kadar air keseimbangan udara (atmosfir) normal atau setara dengan nilai aktivitas air (aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi (Rachmawan, 2001).

Proses pengeringan dilakukan dengan cara penguapan air. Cara ini dilakukan dengan menurunkan kelembaban nisbi udara dengan mengalirkan udara panas di sekeliling bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar daripada tekanan uap air di udara. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahan ke udara (Adnan, 1982).

Tujuan dari pengeringan pada prinsipnya adalah menurunkan kadar air suatu produk atau bahan pertanian sehingga memenuhi rencana penggunaan selanjutnya (Matondang, 1989). Selain memberikan manfaat melindungi bahan pangan yang mudah rusak, pengeringan dengan pengurangan air juga menurunkan bobot dan memperkecil volume bahan pangan tersebut, sehingga mengurangi biaya pengangkutan dan penyimpanan. Pengeringan dapat pula menjadikan bahan pangan sesuai untuk pengolahan lebih lanjut, sehingga memudahkan penanganan, pengemasan, pengangkutan dan konsumsi (Irawan, 1991).

Pengeringan juga mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal dari bahan yang dikeringkan dapat berubah misalnya bentuknya, sifat-sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan lain-lainnya. Kerugian yang lainnya juga disebabkan beberapa bahan kering perlu pekerjaan tambahan sebelum digunakan, misalnya harus dibasahkan kembali (Winarno, 1980).

Secara garis besar pengeringan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengeringan secara alami (natural drying) dan pengeringan buatan (artificial drying). Pengeringan secara alami dapat dilakukan dengan cara menjemur di bawah sinar matahari (sun drying). Sedangkan pengeringan secara buatan dilakukan dengan menggunakan alat pengering (Taib dkk., 1988).

2.2 Jenis Pengeringan dan Alatnya

Menurut Bernasconi, G. (1995), jenis-jenis pengeringan sebagai berikut:

1. Pengeringan alamiah menggunakan panas matahari

Pengeringan hasil pertanian dengan menggunakan energi matahari biasanya dilakukan dengan menjemur bahan di atas alas jemuran atau lamporan, yaitu suatu permukaan yang luasnya dapat dibuat dari berbagai bahan padat. Sesuai dengan sistem dan peralatannya serta pertimbangan faktor ekonomis, alat jemur dapat dibuat dari anyaman tikar, anyaman bambu, lembaran seng, lantai batu bata atau lantai semen.

Pengeringan ini adalah pengeringan paling sederhana (dengan cara penjemuran). Penjemuran adalah usaha pembuangan atau penurunan kadar air suatu bahan untuk memperoleh tingkat kadar air yang cukup aman disimpan, yaitu yang tingkat kadar airnya seimbang dengan lingkungan.

2. Pengeringan dengan menggunakan bahan bakar

Bahan bakar sebagai sumber panas (bahan bakar cair, padat, listrik) misalnya : BBM, batubara, dan lain-lain. Pengeringan ini disebut juga dengan pengeringan mekanis. Jenis-jenis pengeringan mekanis adalah tray dryer, rotary dryer, spray dryer, freeze dryer

a. Tray dryer (alat pengeringan berbentuk rak)

- Bentuknya persegi dan didalamnya berisi rak-rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan dikeringkan

- Cocok untuk bahan yang berbentuk padat dan butiran

- Sering digunakan untuk produk yang jumlahnya tidak terlalu besar

- Bisa digunakan dalam keadaan vakum

- Waktu pengeringan umumnya lama (10-60 jam)

b. Rotary dryer (pengeringan berputar)

- Pengeringan kontak langsung yang beroperasi secara kontinyu, terdiri atas cangkang silinder yang berputar perlahan, biasanya dimiringkan beberapa derajat dari bidang horizontal untuk membantu perpindahan umpan basah yang dimasukkan pada atas ujung drum

- Bahan kering dikeluarkan pada ujung bawah

- Waktu pengeringan cepat (10-60 menit)

- Cocok untuk bahan yang berbentuk padat dan butiran

c. Freeze dryer (pengeringan beku)

- Cocok untuk padatan yang sangat sensitif panas (bahan bioteknologis tertentu, bahan farmasi,dan bahan pangan)

- Pengeringan terjadi di bawah titik triple cairan dengan menyublin air beku menjadi uap, yang kemudian dikeluarkan dari ruang pengering dengan pompa vakum mekanis

- Menghasilkan produk bermutu tinggi dibandingkan dengan teknik dehidrasi lain.

d. Spray dryer (Pengering semprot)

- Cocok untuk bahan yang berbentuk larutan yang sangat kental serta berbentuk pasta (susu, zat pewarna, dan bahan farmasi)

- Kapasitas beberapa kg/jam hingga 50 ton per jam penguapan (20000 pengering semprot)

- Umpan yang diatomisasi dalam bentuk percikan disentuhkan dengan udara panas yang dirancang dengan baik

3. Pengeringan Gabungan

Pengeringan gabungan adalah pengeringan dengan menggunakan energi sinar matahari dan bahan bakar minyak yang menggunakan konveksi paksa (udara panas dikumpulkan dalam kolektor kemudian dihembus ke komoditi). Latar belakang karena suhu lingkungan hanya sekitar 33^oC, sedangkan suhu pengeringan untuk komoditi pertanian kebanyakan berkisar 60 – 70^oC. Oleh karena itu perlu ditingkatkan suhu lingkungan dengan cara mengumpulkan udara dalam satu kolektor surya dan menghembuskannya ke komoditi (digunakan kipas angin).

4. Jenis Pengeringan Berdasarkan Media Pemanas

Pengeringan buatan/mekanis terdiri atas dua jenis berdasarkan media pemanas :

1. Pengeringan Adiabatik

Pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas, fungsi udara memberi panas dan membawa uap air.

2. Pengeringan Isothermik

Bahan pangan berhubungan langsung dengan lembaran/plat logam yang panas

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan

Menurut Erlina dan Tazi (2009), faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada dua golongan yaitu :

1.      Faktor yang berhubungan dengan udara pengering.

Yang termasuk golongan ini adalah :

-      suhu : semakin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat

-     kecepatan aliran udara pengering  : semakin cepat udara maka pengeringan akan semakin cepat

-     arah aliran udara  : semakin kecil sudut arah udara terhadap posisi bahan maka bahan semakin cepat kering

-     kelembaban udara : semakin lembab udara, proses pengeringan akan semakin lambat

2.      Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan.

-          Ukuran bahan : semakin kecil ukuran benda maka pengeringan akan semakin cepat

-          Kadar air awal : semakin sedikit air yang dikandung  maka pengeringan akan semakin cepat

Sedangkan laju pengeringan tetap bergantung pada luas permukaan pengeringan, perbedaan kelembapanantara aliran udara pengeringan dengan permukaan basah, koefisien pindah massa dan kecepatan aliran udara.

2.4 Bahan Yang Digunakan

2.4.1 Jagung

Biji jagung merupakan jenis serealia dengan ukuran biji terbesar dengan berat rata-rata 250-300 mg. biji jagung memiliki bentuk tipis dan bulat melebar yang merupakan hasil pembentukan dari pertumbuhan biji jagung. Biji jagung diklasifikasikan sebagai kariopsis. Hal ini disebabkan biji jagung memiliki struktur embrio yang sempurna. Serta nutrisi yang dibutuhkan oleh calon individu baru untuk pertumbuhan dan perkembangan menjadi tanaman jagung (Johnson, 1991).

Biji jagung kaya akan karbohidrat. Sebagian besar berada pada endospermium. Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Pada jagung ketan, sebagian besar atau seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis diketahui mengandung amilopektin lebih rendah tetapi mengalami peningkatan fitoglikogen dan sukrosa. Untuk ukuran yang sama, meski jagung mempunyai kandungan karbohidrat yang lebih rendah, namum mempunyai kandungan protein yang lebih banyak (Tjitrosoepomo, 1991).

Untuk mengetahui komposisi kimia pada bagian biji jagung dapat dilihat pada tabel 1(Inglett, 1987)

Tabel 1. Komposisi Kimia Pada Bagian Biji Jagung Berdasarkan Bobot Kering.

Komponen	Biji Utuh	Endosperma	Lembaga	Kulit Ari	Tip Cap
Protein (%)	3,7	8,0	18,4	3,7	9,1
Lemak (%)	1,0	0,8	33,2	1,0	3,8
Serat kasar (%)	86,7	2,7	8,8	86,7	-
Abu (%)	0,8	0,3	10,15	0,8	1,6
Pati (%)	71,3	87,6	8,3	7,3	5,3
Gula (%)	0,34	0,62	10,8	0,34	1,6

(Inglett, 1987)

BAB 3 METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

1. Karung

2. Baskom besar

3. Pengukur waktu

4. Timbangan

5. Drum dryer

6. Oven

3.1.2 Bahan

1. Jagung

3.2 Skema Kerja dan Fungsi Perlakuan

3.2.1 Skema Kerja

a. Pengeringan drum dryer

b. Pengeringan oven

3.2.2 Fungsi Perlakuan

a. Pengeringan drum dryer

Pada praktikum pengeringan menggunakan alat drum dryer, bahan yang digunakan sebagai sampel adalah biji jagung pipilan. Perlakuan pertama yang dilakukan adalah menimbang gas LPG awal untuk mengetahui berat awal LPG. LPG digunakan sebagai pemanas pada mesin drum driyer. Bahan yang digunakan (biji jagung pipilan) juga ditimbang untuk mengetahui massa bahan awal. Kemudian Drum dryer dinyalakan dengan cara menghidupkan mesin diesel yang digunakan sebagai penggerak dari Drum Dryer. Setelah perputaran mesin Drum Dryer konstan, bahan dimasukkan melalui corong. Biji jagung pipilan yang berada di dalam Drum Driyer akan berputar dan mendapatkan panas yang dihasilkan oleh gas LPG. Blower yang terdapat pada Drum Diyer akan memisahkan kotoran yang masih terdapat dalam biji jagung pipilan, proses ini menggunkan prinsip perbedaan massa dari biji jagung dan kotoran. Setelah biji jagung keluar dari Drum Driyer, biji jagung dimasukkan kembali melalui corong. Perlakuan ini berlangsung selama 15 menit. Setelah 15 menit pertama, bahan diambil   sebanyak 5 x 15 gram untuk mengetahui kadar air pada bahan setelah dilakukan pengeringan selama 15 menit pertama pada alat drum dryer. Setelah itu dilakukan  pengeringan pada alat drum dryer selama 15 menit lagi dan hitung berat akhir bahan setelah pengeringan dan hitung kadar airnya untuk mengetahui kadar air setelah dilakukan pnegeringan 2 kali 15 menit pada alat drum dryer. Setelah selesai pengeringan dilakukan penimbangan terhadap LPG untuk mengetahui berat akhir dari bahan bakar dan mengetahui banyaknya kebutuhan bahan bakar pada proses pengeringan ini.

b. Pengeringan oven

Pada praktikum pengeringan menggunakan alat oven ini, bahan yang digunakan sebagai sampel adalah biji jagung pipilan. Pertama siapkan bahan-bahan dan alat-alat yang digunakan dalam praktikum. Stelah itu timbang bahan untuk mengetahui berat awal dari bahan yang kita gunakan, lalu masukkan bahan pada oven agar terjadi proses pengeringan , lalu setelah dilakukan pengovenan selama 15-20 menit ambil sampel 5 x 15 gram untuk mengetahui kadar air bahan setelah dilakukan proses pengeringan selama 15-20 menit pertama menggunakan oven. Selanjutnya dilakukan pengeringan selama 15-20 kedua dan mengambil sampel 5 x 15 gram gram untuk mengetahui kadar air bahan setelah dilakukan proses pengeringan selama 15-20 menit kedua yang merupakan akhir proses pengeringan dengan oven. Lalu timbang bahan untuk mengetahui berat akhir dan untuk mengetaui pengukuran / pengurangan selama proses pengeringan dengan oven.

BAB 4  HASIL PENGAMATAN DAN HASIL PERHITUNGAN

Tabel 1. Hasil Pengamatan

No	Variabel Pengamatan	Drum Dryer	Oven	Satuan
1.	Massa Bahan Awal	97,5	1,2	Kg
2.	Massa Bahan setelah Pengeringan	91	1,18	Kg
3.	Kadar air awal	23,56	23,01	%
4.	Kadar air 1	22,31	21,40	%
5.	Kadar air 2	21,05	19,11	%
6.	Berat Awal LPG	8	-	Kg
7.	Berat Akhir LPG	6,5	-	Kg

Tabel 2. Hasil Perhitungan

No	Variabel Perhitungan	Drum Dryer	Oven	Satuan
1.	Massa yang hilang	4,05	-	Kg
2.	Selisih perubahan berat LPG	1,5	-	Kg
3.	Kalor yang dikeluarkan	17982,765	-	Kkal/kg
4.	Kecepatan pengeringan	81,67	2,6	g/m
5.	Jumlah air yang diuapkan	2,45	0,078	Kg
6.	Presentase Kandungan air yang hilang	2,51	6,5	%

BAB 5 PEMBAHASAN

Dari praktikum pengeringan, praktikan diminta untuk menghitung kadar air setelah dilakukan proses pengeringan menggunakan drum dryer dan oven serta membandingkan kinerjanya. Bahan yang digunakan yaitu biji jagung pipilan. drum dryer menggunakan gas LPG sebagai pemanas nya dan mesin diesel sebagai tenaganya sedangkan oven hanya menggunakan tenaga listrik.

Pada pengeringan menggunakan drum dryer, gas LPG yang digunakan memiliki berat awal 8 kg. Biji jagung pipilan yang dilakukan pengeringan memiliki berat awal sebesar 97,5 kg dan kadar air sebesar 23,56 %. Setelah dilakukan pengeringan selama 15 menit pertama, kadar air dalam jagung pipilan berkurang menjadi 22,31%. Perbedaan kadar air setelah pengeringan pertama yaitu 1,25%. Pengeringan kedua dilakukan lagi selama 15 menit dan didapatkan kadar air dalam biji jagung pipilan sebesar 21,05 %. Perbedaan kadar air pengeringan pertama dan pengeringan kedua yaitu 1,26 %. Berat gas LPG setelah proses pengeringan yaitu 6,5 kg. Berat jagung pipilan setelah proses pengeringan yaitu 91 kg. Dari data yang didapatkan tersebut terjadi massa yang hilang (loss) pada bahan, massa yang hilang sebesar 4,05 kg. Massa yang hilang pada proses pengeringan drum dryer tidak sepenuhnya dari bahan saja, air yang menguap serta kotoran yang dibersihkan dengan blower termasuk ke dalam massa yang hilang. Selisih perubahan berat LPG sebesar 1,5 kg sehingga pada proses pengeringan selama 30 menit kalor yang dibutuhkan dapat dihitung, dan didapatkan hasil sebesar 17982,765 kkal/kg. Kecepatan pengeringan menggunakan  drum dryer cukup sepat yaitu sebesar 81,67 gr/m. Jumlah air yang diuapkan pada proses pengeringan menggunakan drum dryer sebanyak 2,45 kg sehingga dapat dihitung presentase kandungan air yang hilang dan didapatkan hasil sebesar 2,51 %.

Pada pengeringan menggunakan Oven, biji jagung pipilan yang dilakukan pengeringan memiliki berat awal sebesar 1,2 kg dan kadar air sebesar 23,01 %. Setelah dilakukan pengeringan selama 15 menit pertama, kadar air dalam jagung pipilan berkurang menjadi 21,40%. Perbedaan kadar air setelah pengeringan pertama yaitu 1,61%. Pengeringan kedua dilakukan lagi selama 15 menit dan didapatkan kadar air dalam biji jagung pipilan sebesar 19,11 %. Perbedaan kadar air pengeringan pertama dan pengeringan kedua yaitu 2,29 %. Berat jagung pipilan setelah proses pengeringan yaitu 1,18 kg. Dari data yang didapatkan tersebut terjadi massa yang berkurang, hal ini dikarenakan air pada bahan yang menguap. Pada proses pengeringan menggunakan oven, kalor yang dibutuhkan tidak dihitung. Kecepatan pengeringan menggunakan  oven yaitu sebesar 2,6 gr/m. Jumlah air yang diuapkan pada proses pengeringan menggunakan Oven sebanyak 0,078 kg sehingga dapat dihitung presentase kandungan air yang hilang dan didapatkan hasil sebesar 6,5 %.

            Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa kecepatan pengeringan dengan menggunakan drum dryer lebih besar daripada kecepatan pengeringan menggunakan oven. Hal ini sejalan dengan Supriyono (2003) yang menyatakan bahwa semakin tinggi kecepatan udara, makin banyak penghilangan uap air dari permukaan bahan sehinngga dapat mencegah terjadinya udara jenuh di permukaan bahan. Udara yang bergerak dan mempunyai gerakan yang tinggi selain dapat mengambil uap air juga akan menghilangkan uap air tersebut dari permukaan bahan pangan, sehingga akan mencegah terjadinya atmosfir jenuh yang akan memperlambat penghilangan air. Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat, yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan. Proses pengeringan menggunakan drum dryer terjadi ketika bahan dimasukkan ke dalam silinder yang berputar kemudian bersamaan dengan itu aliran panas mengalir dan kontak dengan bahan. Didalam drum yang berputar terjadi gerakan pengangkatan bahan dan menjatuhkannya dari atas ke bawah sehingga kumpulan bahan basah yang menempel tersebut terpisah dan proses pengeringan bisa berjalan lebih efektif.

            Sedangkan dalam persentase kandungan air yang hilang, menunjukkan bahwa dengan menggunakan oven persentase kandungan air yang hilang  lebih besar dari pada dengan menggunakan drum dryer. Hal ini sejalan dengan Supriyono (2003) yang menyatakan bahwa semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan makin cepat pemindahan panas ke dalam bahan dan makin cepat pula penghilangan air dari bahan. Air yang keluar dari bahan yang dikeringkan akan menjenuhkan udara sehingga kemampuannya untuk menyingkirkan air berkurang. Jadi dengan semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat. Penggunaan oven dalam pengeringan membutuhkan suhu yang tinggi sehingga air yang menguap cukup banyak.

            Dalam dunia industri khususnya pangan, penggunaan drum dryer lebih efisien karena dapat mengeringkan bahan dalam skala besar, mengeringkan bahan baik lapisan luar ataupun dalam, kecepatan pengeringan tinggi, serta menggunakan daya listrik yang sedikit. Pengeringan menggunakan oven juga memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh drum dryer seperti membutuhkan sedikit biaya investasi, dapat melindungi pangan dari serangan serangga / debu, kadar air yang berkurang besar serta tidak terjadi loss produk (massa yang hilang).

BAB 6 PENUTUP

6.1 Kesimpulan

            Berdasarkan dari praktikum yang kami lakukan didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengeringan merupakan proses penghilangan air dalam suatu bahan    hasil pertanian dalam upaya untuk menahahan laju pertumbuham mikroorganisme pada bahan hasil pertanian.

2. Dalam dunia industri khususnya pangan, penggunaan drum dryer lebih efisien karena dapat mengeringkan bahan dalam skala besar, mengeringkan bahan baik lapisan luar ataupun dalam, kecepatan pengeringan tinggi, serta menggunakan daya listrik yang sedikit.

3. Pengeringan menggunakan oven juga memiliki keunggulan yang tidak dimiliki oleh drum dryer seperti membutuhkan sedikit biaya investasi, dapat melindungi pangan dari serangan serangga / debu, kadar air yang berkurang besar serta tidak terjadi loss produk (massa yang hilang).

6.2 Saran

Sebaiknya setelah praktikum dilaksanakan, masing-masing kelompok menjelaskan proses yang telah dilakukan agar pada saat pembuatan laporan seluruh mahasiswa memahami keseluruhan proses yang telah dilakukan walaupun berbeda kelompok.