[123doc.vn] Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Pisang Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 4 5 Kg Per Siklus

7/25/2019 [123doc.vn] Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Pisang Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 4 5 Kg Per Siklus

1/99

PERANCANGAN DAN PENGUJIAN ALAT PENGERING PISANG

DENGAN TIPE CABINET DRYER UNTUK

KAPASITAS 4,5 kg PER-SIKLUS

Tugas Akhir Yang Diajukan Untuk Memenuhi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ELWINSYAH SITOMPUL

NIM. 050401047

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

Universitas Sumatera Utara


2/99



3/99



4/99



5/99



6/99



7/99



8/99

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia yang

telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

Tugas ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan mencapai

gelar sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera

Utara. Adapun yang menjadi judul Skripsi ini yaitu Perancangan Dan pengujian

Alat Pengering Pisang Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 4,5 kg Per-

Siklus".

Dalam menyelesaikan Skripsi ini, penulis banyak sekali mendapat dukungan

dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan

dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Farel H. Napitupulu DEA, selaku dosen pembimbing yang

telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis dalam menyelesaikan

Tugas Sarjana ini.

2.

Bapak DR. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Fakultas Teknik USU.

3.

Bapak Tulus Burhanuddin ST. MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin


4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas

Teknik USU.

5. Orang tua penulis, Kasmir Sitompul dan Rosmawati, yang selalu memberikan

penulis nasehat-nasehat serta doa selama studi di Departemen Teknik Mesin


Penulis menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan dalam Skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun

untuk penyempurnaan Skripsi ini. Sebelum dan sesudahnya penulis ucapkan banyak

terima kasih.

Medan, Januari 2010

Penulis,

Elwinsyah Sitompul



9/99

ABSTRAK

Para petani di Indonesia yang dikenal sebagai Negara agraria, umumnya masih

menangani pra dan pasca panen hasil pertaniannya dengan cara yang sangat

tradisional. Ciri utama dari cara tradisional adalah perlakuannya yang masih sangat

tergantung kepada alam. Pengeringan suatu prosuk pertanian adalah suatu bentuk

penanganan pasca panen yang cukup banyak mendapat perhatian para peneliti. Hal ini

dikarenakan dua hal, pertama dengan proses pengeringan yang baik, akan diperoleh

hasil pertanian yang dapat disimpan relatif lebih lama, sehingga meningkatkan nilai

ekonominya. Dan kedua, proses pengeringan termasuk salah satu proses yang cukup

banyak menggunakan energy. Proses pengeringan yang masih umum dilakukan petani

di Indonesia adalah pengeringan dengan mengandalkan matahari sebagai sumber

energi utamanya. Sementara, perubahan cuaca yang bisa terjadi sangat tiba-tiba akan

mengganggu proses yang diinginkan. Tentu saja hal ini tidak mendukung tuntutan

kualitas hasil pertanian yang sudah semakin tinggi atau sudah menetapkan standar

yang harus dipenuhi secara nasional. Berdasarkan fakta inilah, maka sangat diperlukan

suatu alat untuk proses pengeringan yang menggunakan tenaga alternative selain

matahari.

Pada tugas akhir ini saya mengusulkan suatu rancangan alat pengering

pertanian dengan menggunakan minyak dan kayu bakar sebagai pengganti energi

matahari.Alat yang dirancang adalah Tipe Cabinet Dryer yang dapat digunakan secara

siklus dan tidak tergantung kepada kondisi cuaca sebagai syarat utama.Sebagai produk

yang dikeringkan saya memilih pisang, salah satu produk yang banyak dijumpai di

masyarakat dan juga merupakan salah satu sumber kalori yang tinggi sehingga banyak

dikonsumsi. Setelah dipanen, umumnya kadar air yang dikandung pisang adalah

adalah sekitar 60-65 % berat. Jika kondisi dibiarkan beberapa lama setelah dipanen,

akan menyebabkan pisang tersebut cepat membusuk akibat pertumbuhan

mikroorganisme. Menurut standar yang diakui scara nasional, jika kadar air dari

pisang tersebut diturunkan menjadi 4,55 % berat, maka proses perkembangan

mikroorganisme akan melambat dan pembusukan akan tertunda atau bahkan terhenti

untuk beberapa lama.



10/99

Alat pengering ini dirancang dengan menggunakan pisang sebagai produk

yang dikeringkan dengan kapasitas yang direncanakan sebesar 4,5 kg per siklus.

Setelah dirancang alat ini diuji dengan menggunakan produk dan kapasitas yang sama

dengan rancangan. Pisang mentah yang baru dipanen dimasukkan kedalam mesin

pengering, kemudian sumber energi untuk pengeringan yang diuji adalah kayu bakar

dan minyak tanah.Alasan utama pemilihan sumber energi ini adalah ketersediannya

yang cukup di daerah pedesaan dimana para petani tinggal.Medium pengering yang

digunakan pada pengujian ini adalah uap air sebagai pengganti udara.Hal ini bertujuan

untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan energi dari sumber pemanas dibanding

jika harus menggunakan udara biasa. Parameter yang diuji adalah distribusi suhu pada

produk yang dikeringkan, waktu pengeringan, kebutuhan air sebagai medium

pengering, kadar air produk, kebutuhan energi, dan analisa biaya. Dari uji

performance yang dilakukan kesimpulan utama penelitian ini adalah, pertama

pengeringan pisang dapat dilakukan pada Cabinet Dryer yang tidak tergantung pada

tenaga matahari dengan hasil yang memenuhi standar yang diinginkan, dan kedua

pengeringan dengan menggunakan kayu bakar lebih baik dari pada dengan

menggunakan minyak tanah.



11/99

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

LEMBARAN PENGESAHAN DARI PEMBIMBING ........................................ .ii

LEMBARAN PERSETUJUAN DARI PEMBANDINGAN........................... ..... iii

SPESIFIKASI TUGAS ................................................................................... ..... iv

LEMBARAN EVALUASI SEMINAR TUGAS AKHIR .............................. ...... v

KATA PENGANTAR ..................................................................................... ..... vi

ABSTRAK....................................................................................................... .... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ..... ix

DAFTAR TABEL............................................................................................ ..... xi

DAFTAR GAMBAR....................................................................................... .... xii

DAFTAR NOTASI ......................................................................................... ... xiii

BAB 1. PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2. Tujuan .................................................................................................. 21.3. Manfaat Perancangan ............................................................................ 2

1.4. Batasan Masalah .................................................................................... 21.5. Sistematika Penulisan ............................................................................ 3

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pisang.................................................................................................... 4

2.2. Proses Pengeringan ............................................................................... 4

2.2.1. Pengeringan dengan cara alami .....................................................4

2.2.2. Pengeringan dengan udara panas....................................................5

2.2.3. Pengeringan dengan uap air............................................................6

2.3. Cabinet Dryer....................................................................................... 9

2.4. Standar mutu pisang ............................................................................ 10

2.5. Perhitungan Kadar air .......................................................................... 11

2.6. Perhitungan Kebutuhan Energi selama proses pengeringan .................. 11

2.7. Perhitungan Kebutuhan Bahan bakar yang digunakan .......................... 132.8. Lama Waktu Pengeringan .................................................................... 13

2.9.Perhitungan Analisis Titik Impas (Break Even Point) ............................ 14

BAB 3. PERANCANGAN ALAT PENGERING

3.1. Metode Perancangan ........................................................................... 153.1.1. Data Pisang ............................................................................... 15

3.1.2. Penentuan Dimensi Alat Pengering ........................................... 15

3.1.3. Prinsip Kerja Alat Pengering ..................................................... 23

3.2. Material yang digunakan dalam perancangan alat pengering ................ 25

3.3. Pelaksanaan Perancangan Alat pengering .............................................26

BAB 4. PENGUJIAN ALAT PENGERING



12/99

4.1. Tempat dan Waktu ..................................................................... 27

4.2. Alat ........................................................................................... 27

4.3. Bahan ......................................................................................... 33

4.4. Prosedur Pengujian ..................................................................... 34

4.5. Pengaturan Eksperimental (Eksperimental Setting) ..................... 364.5.1. Analisa performance alat pengering yang dirancang .......... 36

4.5.2. Perhitungan kebutuhan bahan bakar yang digunakan

Selama proses pengeringan Pisang.......................................42

4.5.3. Setting alat ukur ................................................................ 43

4.6. Variabel yang diamati ................................................................. 44

4.7. Pelaksanaan penelitian...................................................................44

BAB 5. DATA DAN ANALISA

5.1. Data Hasil Pengujian ........................................................................... 46

5.1.1. Data hasil pengujian dengan bahan bakar kerosin..................... 465.1.2. Data hasil pengujian dengan bahan bakar kayu bakar ............... 48

5.2. Analisa Data Hasil Pengujian .............................................................. 50

5.2.1. Distribusi suhu pada masing-masing tray................................. 50

5.2.2. Kebutuhan air selama proses pengeringan ................................ 52

5.2.3. Perhitungan kadar air pisang tiap traysetelah dikeringkan ....... 52

5.2.4. Perhitungan total energi yang dibutuhkan untuk

mengeringkan pisang per siklus ............................................... 59

5.2.5 Analisa kebutuhan bahan bakar yang digunakan selama proses

Pengeringan pisang.....................................................................67

5.3. Analisa Biaya Penggunaan Alat Pengering Per Siklus.......................... 68

5.3.1. Analisa biaya penggunaan alat pengering denganbahan bakar kerosin ................................................................. 68

5.3.2. Analisa biaya penggunaan alat pengering dengan

bahan bakar kayu bakar ........................................................... 70

5.3.3. Perbandingan analisa biaya berdasarkan bahan bakar

yang digunakan ....................................................................... 73

5.4. Total Perbandingan Bahan Bakar Kerosindengan Kayu Bakar ............ 74

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN6.1. Kesimpulan .......................................................................................... 77

6.2. Saran .................................................................................................... 79

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 80

LAMPIRAN .................................................................................................... 81



13/99

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Syarat mutu buah pisang sesuai SNI 01-0222-195 ........................... 10

Tabel 3.1. Material yang diperlukan untuk membuat alat pengering .................25

Tabel 5.1. Distribusi suhu tiap tray.............................................................. .... 46

Tabel 5.2. Berat pisang tiap trayselama pengeringan berlangsung ................... 47

Tabel 5.3. Suhu rata-rata dan berat pisang setelah dikeringkan ......................... 47

Tabel 5.4. Distribusi suhu tiap tray................................................................... 48

Tabel 5.5. Berat pisang tiap trayselama pengeringan berlangsung ................... 49

Tabel 5.6. Suhu rata-rata dan berat pisang setelah dikeringkan ......................... 49

Tabel 5.7. Kadar air pisang kering menggunakan bahan bakar kerosin............. 57

Tabel 5.8. Kadar air pisang kering menggunakan bahan bakar kayu bakar........ 58

Tabel 5.9. Total biaya produksi untuk pengeringan pisang per siklus............... 69

Tabel 5.10.Total biaya produksi untuk pengeringan pisang per siklus............... 71

Tabel 5.11.Perbandingan analisa biaya antara kerosin dengan kayu bakar ......... 73

Tabel 5.12.Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang

digunakan selama pengeringan berlangsung ................................................ 74



14/99

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema sistem pengering udara panas ............................................... 6

Gambar 2.2 Skema sistem pengering uap air ........................................................9

Gambar 3.1 Bentuk tray yang dirancang...................................................... .... 18

Gambar 3.2 Pola aliran udara yang terjadi ................................................... .... 19

Gambar 3.3Heateryang dirancang .............................................................. .... 20

Gambar 3.4 Cabinet Dryertipe dryer........................................................... .... 22

Gambar 3.5 Alat pengering yang dirancang .................................................. .... 23

Gambar 3.6Laju aliran panas pengeringan dengan uap air.............................. 24

Gambar 3.7 Diagram alir Pelaksanaan Perancangan............................................26

Gambar 4.1 Alat Pengering yang akan digunakan................................................27

Gambar 4.2 Heater.......................................................................................... 28

Gambar 4.3 Thermocouple Thermometer......................................................... 29

Gambar 4.4 Thermo Anemometer.................................................................... 30

Gambar 4.5Relative Humadity Meter............................................................... 31

Gambar 4.6 Thermometer ................................................................................. 32

Gambar 4.7 Kompor ......................................................................................... 32

Gambar 4.8 Timbangan ..................................................................................... 33

Gambar 4.9 Kayu bakar .................................................................................... 33

Gambar 4.10 Pisang yang akan dikeringkan ...................................................... 34

Gambar 4.11 Neraca Kesetimbangan energi .......................................................36

Gambar 4.12 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ........................................... 45

Gambar 5.1 Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kerosin ............ 50

Gambar 5.2 Grafik distribusi suhu tiap tray untuk bahan bakar kayu bakar ....... 51

Gambar 5.3 Grafik kadar air pisang kering tiap tray kerosin vs kayu bakar....... 51

Gambar 5.4 Grafik kadar air pisang kering tiap tray bahan bakar kerosin ......... 57

Gambar 5.5 Grafik kadar air pisang kering tiap tray bahan bakar kayu bakar.... 58

Gambar 5.6 Grafik kadar air pisang kering tiap tray kerosin vs kayu bakar...... 59

Gambar 5.7 Grafik Perbandingan analisa biaya kerosin vs kayu bakar ............. 73

Gambar 5.8 Grafik Analisa pengering kerosin vs kayu bakar ........................... 75

Gambar 5.9 Grafik Kebutuhan Energi mesin pengering kerosin vs kayu ........... 75



15/99

DAFTAR NOTASI

LAMBANG KETERANGAN SATUAN

Aw Luas dinding alat pengering m2

cp.air Panas jenis air kJ/kgoC

cp.pisang Panas jenis pisang kJ/kgoC

cp.udara Panas jenis udara basah KJ/kgC

hfg Panas laten penguapan air kJ/kg

kr Koefisien pindahan panas dinding W/m.oC

kw Koefisien pindahan panas dinding W/m.oC

NKBk Nilai Kalor Bahan Bakar kJ/kg

Qd Kebutuhan energi untuk pengeringan pisang kJ

Qt Kebutuhan energi pemanasan pisang kJ

Qw Kebutuhan energi pemanasan air pisang kJ

Ql Kebutuhan energi penguapan air pisang kJ

Qlw Energi yang hilang melalui dinding box pengering kJ/jam

QT Total energi yang dibutuhkan untuk

Mengeringkan pisang per siklus kJ

RHd Kelembaban relative udara pengering rata-rata %

RHa Kelembaban relative udaraluar %

t Lama pengeringan jam

T TemperaturoC

Ta Temperatur awal pisangoC

Td Temperatur udara pengeringoC

u Kecepatan udara pengering diantara pisang m/sU Koefisien perpindahan panas menyeluruh W/m

2.oC

wf Kadar air pisang kering %

Wkb Berat pisang basah kg

Wkk Berat pisang kering kg

Wi Berat air pisang awal kg

Wf Berat kandungan air pisang akhir kg

Wr Berat air yang dipindahkan selama

Proses pengeringan kg



16/99


17/99

ABSTRAK

Para petani di Indonesia yang dikenal sebagai Negara agraria, umumnya masih

menangani pra dan pasca panen hasil pertaniannya dengan cara yang sangat

tradisional. Ciri utama dari cara tradisional adalah perlakuannya yang masih sangat

tergantung kepada alam. Pengeringan suatu prosuk pertanian adalah suatu bentuk

penanganan pasca panen yang cukup banyak mendapat perhatian para peneliti. Hal ini

dikarenakan dua hal, pertama dengan proses pengeringan yang baik, akan diperoleh

hasil pertanian yang dapat disimpan relatif lebih lama, sehingga meningkatkan nilai

ekonominya. Dan kedua, proses pengeringan termasuk salah satu proses yang cukup

banyak menggunakan energy. Proses pengeringan yang masih umum dilakukan petani

di Indonesia adalah pengeringan dengan mengandalkan matahari sebagai sumber

energi utamanya. Sementara, perubahan cuaca yang bisa terjadi sangat tiba-tiba akan

mengganggu proses yang diinginkan. Tentu saja hal ini tidak mendukung tuntutan

kualitas hasil pertanian yang sudah semakin tinggi atau sudah menetapkan standar

yang harus dipenuhi secara nasional. Berdasarkan fakta inilah, maka sangat diperlukan

suatu alat untuk proses pengeringan yang menggunakan tenaga alternative selain

matahari.

Pada tugas akhir ini saya mengusulkan suatu rancangan alat pengering

pertanian dengan menggunakan minyak dan kayu bakar sebagai pengganti energi

matahari.Alat yang dirancang adalah Tipe Cabinet Dryer yang dapat digunakan secara

siklus dan tidak tergantung kepada kondisi cuaca sebagai syarat utama.Sebagai produk

yang dikeringkan saya memilih pisang, salah satu produk yang banyak dijumpai di

masyarakat dan juga merupakan salah satu sumber kalori yang tinggi sehingga banyak

dikonsumsi. Setelah dipanen, umumnya kadar air yang dikandung pisang adalah

adalah sekitar 60-65 % berat. Jika kondisi dibiarkan beberapa lama setelah dipanen,

akan menyebabkan pisang tersebut cepat membusuk akibat pertumbuhan

mikroorganisme. Menurut standar yang diakui scara nasional, jika kadar air dari

pisang tersebut diturunkan menjadi 4,55 % berat, maka proses perkembangan

mikroorganisme akan melambat dan pembusukan akan tertunda atau bahkan terhenti

untuk beberapa lama.



18/99

Alat pengering ini dirancang dengan menggunakan pisang sebagai produk

yang dikeringkan dengan kapasitas yang direncanakan sebesar 4,5 kg per siklus.

Setelah dirancang alat ini diuji dengan menggunakan produk dan kapasitas yang sama

dengan rancangan. Pisang mentah yang baru dipanen dimasukkan kedalam mesin

pengering, kemudian sumber energi untuk pengeringan yang diuji adalah kayu bakar

dan minyak tanah.Alasan utama pemilihan sumber energi ini adalah ketersediannya

yang cukup di daerah pedesaan dimana para petani tinggal.Medium pengering yang

digunakan pada pengujian ini adalah uap air sebagai pengganti udara.Hal ini bertujuan

untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan energi dari sumber pemanas dibanding

jika harus menggunakan udara biasa. Parameter yang diuji adalah distribusi suhu pada

produk yang dikeringkan, waktu pengeringan, kebutuhan air sebagai medium

pengering, kadar air produk, kebutuhan energi, dan analisa biaya. Dari uji

performance yang dilakukan kesimpulan utama penelitian ini adalah, pertama

pengeringan pisang dapat dilakukan pada Cabinet Dryer yang tidak tergantung pada

tenaga matahari dengan hasil yang memenuhi standar yang diinginkan, dan kedua

pengeringan dengan menggunakan kayu bakar lebih baik dari pada dengan

menggunakan minyak tanah.



19/99

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perubahan cuaca di Indonesia saat ini bisa dikatakan tidak stabil.Dengan adanya

perubahan cuaca yang tidak menentu ini dapat mengganggu aktivitas para petani di

Indonesia baik di masa pra panen maupun pasca panen.

Ketersediaan buah pisang yang ada di Indonesia belum dapat dimanfaatkan

secara optimal oleh kaum petani, produsen, baik industri kecil, menengah dan sedang,

serta masyarakat yang berada pada jalur produksi pisang.Padahal buah pisang di

Indonesia memiliki beberapa keunggulan.

Sejauh ini, pengendalian proses pengolahan buah pisang juga masih belum

optimal. Salah satu penyebabnya adalah minimalnya pengetahuan tentang tahap-tahap

proses pengolahan buah pisang dan pengendalian faktor-faktor proses pengolahan

bagi kaum petani, kaum produsen dan masyarakat. Pengeringan merupakan salah satu

faktor yang penting dalam menentukan mutu buah pisang, di samping proses

pemanenannya. Mutu buah pisang ditentukan dari kadar airnya. Namun pada tingkat

petani sering kadar air pisang akhir yang berbeda-beda.

Kadar air awal pisang sebelum pengeringan 60%-65%, sehingga memberikan

peluang yang besar untuk cepat membusuk akibat adanya pertumbuhan

mikroorganisme. Oleh karena itu, dengan adanya pengeringan dapat mengurangi

kadar air dalam pisang. Kadar air pisang yang diharapkan setelah pengeringan adalah

4,55%.

Pengeringan pisang terbagi menjadi dua yaitu sun dryingdan artificial drying.

Sun dryingmemerlukan sinar matahari sebagai sumber energi, sumber panas dan sinar

ultraviolet. Pengeringan ini dilakukan secara terbuka, membutuhkan hembusan angin

yang besar dari udara sehingga pengeringan berlangsung lambat. Namun, pengeringan

secara terbuka menyebabkan rawan kontaminasi dari udara, debu dan kerikil dari

lingkungan sekitar. Selain itu, pengeringan ini dilakukan hanya jika cuaca

memungkinkan. Jika tidak, menggunakan artificial drying. Pengeringan buatan(artificial drying) menggunakan bahan bakar. Prinsip kerjanya adalah pemanasan



20/99

secara konduksi (penghantaran panas) atau konveksi (pengaliran panas) yang

bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan pangan, berbentuk solid . Salah satunya

adalah cabinet dryer. Pada cabinet dryer, pemanasan dilakukan secara konveksi dan

konduksi. Secara konveksi, digunakan aliran udara kering yang mengalir secara alami.

Secara konduksi, digunakan sejumlah tray(wadah penampung biji) secara bertingkat.

Sistem pengering ini menggunakan udara pengering sebagai medium pemanas pisang,

ditambahkan air untuk memanaskan udara yang masuk ke dalam sistem pengering

dan juga menghembuskan udara dari luar. Bahan bakar yang digunakan adalah

minyak tanah (minyak tanah). Komponen-komponen yang menyusun cabinet dryer

tersebut, disesuaikan dengan kapasitas pisang yang masuk dan juga diperhitungkan

efisiensi dari sistem pengering tersebut. Oleh karena itu, juga diperlukan perhitungan

berapa bahan bakar yang diperlukan untuk menyalakan heater.

1.2.

Tujuan

1. Untuk merancang alat pengering pisang yang nantinya dapat digunakan oleh para

petani pisang.

2.

Untuk mendapatkanperformancealat pengering yang dapat mengeringkan pisang

sesuai dengan Standard Nasional Indonesia.3. Untuk mendapatkan hasil dari pengeringan pisang yang lebih baik dari proses

pengeringan tradisional.

1.3. Manfaat Perancangan

Untuk menghasilkan alat pengering yang dapat memudahkan petani pisang pada

saat proses pengeringan pisang jika perubahan cuaca tidak stabil.

1.4.

Batasan Masalah

1. Dimensi dari alat pengering yang dirancang

2. Perbandingan berdasarkan bahan bakar kerosindengan kayu bakar yang meliputi:

a. Distribusi suhu tiap traypada alat pengering

b. Kebutuhan Air (L/jam)

c.

Waktu pengeringan (jam)

d. Kadar air pisang setelah dikeringkan berdasarkan Standard Nasional

Indonesia (%)



21/99

e. Kebutuhan energi (kJ/kg)

f. Kebutuhan bahan bakar (Liter/jam)

g. Analisa biaya

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembaca dalam memahami tulisan ini, maka dilakukan

pembagian bab berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dalam enam bab, BAB I

PENDAHULUAN, berisi latar belakang, tujuan masalah, manfaat perancangan, dan

batasan masalah. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA, berisi landasan teori yang diperoleh

dari literatur untuk mendukung perancangan dan pengujian. BAB 3

PERANCANGAN ALAT PENGERING, berisi metode perancangan, material yang

digunakan dalam perancangan alat pengering, pelaksanaan perancangan alat

pengering. BAB 4 PENGUJIAN ALAT PENGERING, berisi tempat dan waktu

pengujian, alat dan bahan, prosedur pengujian, Pengaturan Eksperimental, Setting dan

alat ukur, variabel yang diamati, pelaksanaan penilitian. BAB 5 DATA DAN

ANALISA, berisi data hasil pengujian, perhitungan dan analisa terhadap data hasil

pengujian. BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN, berisi kesimpulan dari hasil

pengujian dan saran-saran.



22/99

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1.Pisang

Pisang dapat diolah dan diawetkan menjadi berbagai bentuk hasil olahan

diantaranya saus pisang, sale pisang, sari buah pisang, anggur pisang, dodol pisang,

keripik pisang, tepung pisang dan jam/selai pisang serta hasil olahan lainnya.

Tepung pisang dibuat dari buah pisang yang mentah, yang cara

pembuatannya mudah dan sederhana. Pada dasarnya semua jenis pisang dapat diolah

menjadi tepung pisang. Untuk memperoleh tepung yang baik diperlukan buah pisang

yang cukup tua. Tepung pisang yang terbuat dari pisang kepok sangat baik hasilnya,

warna tepungnya putih dan menarik.

Sebelum dikeringkan, pisang dilepas dari sisirnya, dicuci dan selanjutnya

dikukus atau direbus selama 10-15 menit. Pengukusan atau perebusan ini akan

bertujuan untuk mempermudah pengupasan, mengurangi atau menghilangkan getah,

dan memperbaiki warna yang dihasilkan.

Selanjutnya, buah diiris tipis-tipis melintang atau menyerong kemudian

direndam dalam air. Selanjutnya pisang dikeringkan baik dengan bantuan panasmatahari ataupun dengan menggunakan alat pengering dengan menggunakan suhu

60-75C.

2.2.Proses Pengeringan

2.2.1 Pengeringan dengan Cara Alami

Pengeringan bertujuan untuk memperpanjang umur simpan dengan cara

mengurangi kadar air untuk mencegah tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme

pembusuk. Dalam proses pengeringan dilakukan pengaturan terhadap suhu,

kelembaban (humidity) dan aliran udara. Perubahan kadar air dalam bahan pangan

disebabkan oleh perubahan energi dalam sistem).

(2Banwatt, 1981). Untuk itu, dilakukan perhitungan terhadap neraca massa dan neraca

energi untuk mencapai keseimbangan.

Alasan yang mendukung proses pengeringan dapat menghambat pertumbuhan

mikroorganisme adalah untuk mempertahankan mutu produk terhadap perubahan fisik

dan kimiawi yang ditentukan oleh perubahan kadar air, mengurangi biaya



23/99

penyimpanan, pengemasan dan transportasi, untuk mempersiapkan produk kering

yang akan dilakukan pada tahap berikutnya, menghilangkan kadar air yang

ditambahkan akibat selama proses sebelumnya, memperpanjang umur simpan dan

memperbaiki kegagalan produk. Produk kering dapat digunakan sebagai bahan

tambahan dalam pembuatan produk baru.

Pengeringan pisang dapat dilakukan dengan cara pemanfaatan panas matahari

yakni dengan penjemuran secara langsung di bawah panas matahari ataupun dengan

menggunakan alat pengering (Dryer). Masing masing memiliki kekurangan dan

keunggulan tersendiri. Penggunaan alat pengering (Dryer) selain memaksimalkan

penurunan kadar air juga mampu meningkatkan efesiensi waktu pengeringan. Pada

proses pengeringan dengan panas matahari dapat memakan waktu hingga 2 hari.

Jika menginginkan pengeringan yang lebih cepat, langit berawan atau hari

hujan pisang dapat dikeringkan dengan menggunakan alat pengering. Pengeringan

akan berlangsung antara 18 sampai 24 jam tergantung pada suhu pengeringan.

Dianjurkan suhu pengeringan tidak kurang dari 50C dan tidak lebih dari 70C. Jika

suhu terlalu rendah, waktu pengeringan akan terlalu lama. Jika terlalu panas, tekstur

pisang akan kurang baik.

Penurunan kadar air diupayakan hingga mencapai nilai dibawah 14 %, dan

dengan alat pengering penurunan kadar air bisa dimaksimalkan hingga 6-10 % dengan

suhu pengeringan 60-75 C.

2.2.2. Pengeringan dengan Udara Panas

Secara buatan proses pengeringan dapat dilakukan dengan alat pengering

untuk menghemat tenaga manusia, terutama pada musim hujan. Terdapat berbagai

cara pengeringan buatan, tetapi prinsipnya sama yaitu untuk mengurangi kadar air di

dalam biji dengan panas pengeringan sekitar 38oC 43oC, sehingga kadar air turun

menjadi 12% - 13 %. Alat pengering dapat digunakan setiap saat dan dapat dilakukan

pengaturan suhu sesuai dengan kadar air pisang yang diinginkan. Cara ini lebih baik

karena tidak tergantung cuaca dan bahan bakar lebih sedikit. Pengeringan dengan

sinar matahari menjadikan mutu biji lebih baik yaitu menjadi mengkilap. Caranya

adalah biji ditebarkan di lantai penjemuran di bawah terik matahari. Pengeringan ini

membutuhkan tenaga kerja lebih banyak dan sangat tergantung dengan cuaca. Pada



24/99

metode Cadburry, jika cuaca tidak memungkinkan dapat diganti dengan hembusan

udara pada pengeringan buatan. Pada tahap awal dengan suhu lingkungan selama 72-

80 jam dan diteruskan dengan suhu udara 45oC - 60C sampai biji kering. Lama

pengeringan ini 7-8 jam sehari. Selama penjemuran dilakukan pembalikkan hamparan

biji 1-2 jam sekali. Lama penjemuran dapat lebih dari 10 hari, tergantung dengan

cuaca dan lingkungan. Sedangkan dengan pengeringan buatan selama 32 jam dan

pembalikkan biji setiap 3 jam. Pengeringan ini dengan menggunakan Barico dryer.

Namun, bisa digunakan dengan alat pengering lain, misalnya cabinet dryer. Lama

pengeringan tergantung dari jenis alat pengeringnya. Prinsip pengeringannya

menggunakan udara pengering sebagai medium panas dalam menurunkan kadar air

biji hingga 9% - 11%.

Gambar 2.1. Skema sistem pengering udara panas

2.2.3. Pengeringan dengan Uap Air

Uap air panas mempunyai sifat pindah panas yang lebih unggul dari pada udarapada suhu yang sama. Karena tidak ada tahanan terhadap difusi uap air dalam uap itu

sendiri, laju pengeringan pada periode laju konstan hanya tergantung pada laju pindah

panas. Pada prinsipnya, setiap pengering langsung atau tak langsung (kombinasi

konduksi dan konveksi) dapat dioperasikan sebagai pengering uap air panas

(1Abdulillah, 2000).

Salah satu keuntungan nyata dari pengeringan dengan uap air panas adalah

bahwa luaran pengering juga uap, meskipun pada enthalpi jenis lebih rendah. Dalam

pengeringan dengan udara, panas laten dalam aliran gas luaran biasanya sukar dan



25/99

mahal untuk digunakan kembali. Jika infiltrasi udara dapat dihindarkan (atau

diminimumkan sampai tingkat yang dapat diterima), maka seluruh panas laten yang

disuplai ke pengering uap air ini dapat dipulihkan dengan mengembunkan aliran

buang atau meningkatkan enthalpi jenisnya secara mekanis atau dengan kompresi

panas. Karena pengering ini akan menghasilkan uap yang sama dengan jumlah air

yang diuapkan di dalam pengering, maka pabrik perlu memanfaatkan kelebihan uap

tersebut. Jika uap ini digunakan ditempat lain, panas laten yang dipulihkan tidak

dibebankan pada alat pengering, dan menyebabkan konsumsi energi bersih sebesar

1000-1500 kJ/kg air yang diuapkan untuk alat pengering dibandingkan dengan 4000-

6000 kJ/kg air yang diuapkan untuk pengering udara panas. Jadi penurunan konsumsi

energi merupakan keuntungan yang jelas dari alat pengering dengan menggunakan

uap air panas. Keuntungan lain adalah:

a) Tidak ada reaksi oksidasi atau pembakaran dalam alat pengering uap air

panas. Hal ini berarti tidak ada bahaya kebakaran atau ledakan dan juga

menghasilkan mutu yang lebih baik.

b) Massa jenis uap pada temperatur tinggi lebih rendah daripada massa

jenis udara pada temperatur yang sama, sehingga secara alami uap akan

lebih mudah naik jika dipanaskan hingga pada temperatur tinggi.

c) Memungkinkan laju pengeringan yang lebih tinggi, baik dalam periode

laju konstan maupun laju menurun, tergantung pada suhu uap.

d)

Pengeringan dengan uap dapat mencegah bahaya kebakaran atau

ledakan pada saat pengeringan produk yang mengandung racun atau

cairan organik mahal yang harus dipulihkan, sambil memungkinkan

pengembunan aliran buang dalam kondenser kecil.

e)

Alat pengering uap air panas memungkinkan proses pasteurisasi,sterilisasidan deodorisasiproduk pangan.

Uap yang terbentuk dari produk dapat ditarik dari ruang pengering, diembunkan

dan panas latennya digunakan kembali.

Secara umum, pengeringan uap air dapat dipertimbangkan sebagai pilihan yang baik

hanya jika satu atau lebih dari kondisi berikut ini dipenuhi:

a) Biaya energi sangat tinggi, nilai produk rendah atau dapat diabaikan

b)

Mutu produk lebih unggul jika dikeringkan dalam uap dibandingkan denganudara.



26/99

c) Biaya kebakaran, ledakan atau kerusakan oksidatif sangat tinggi. Premi

asuransi yang lebih rendah dapat menutupi sebagian tambahan biaya investasi

pengering dengan uap.

d)

Jumlah air yang harus dibuang maupun kapasitas produksi yang diperlukan

tinggi. Hal ini dapat memenuhi skala ekonomi. Jelasnya, pengering seperti ini

hanya baik dipertimbangkan untuk operasi kontinyu karena masalah yang

berkaitan dengan masalah penghidup-matian akibat pengembunan pada produk

serta keberadaan zat tak dapat diembunkan (udara).

Air yang diuapkan dalam pengering uap, dengan asumsi tidak ada kehilangan,

akan menjadi kelebihan uap, dengan enthalpi spesifik yang rendah. Penggunaan uap

ini secara ekonomis umumnya merupakan kunci keberhasilan proses pengeringan uap.

Uap ini biasanya pada tekanan atmosfer dan berdebu, yang perlu dibersihkan untuk

penggunaan ulang.

Gambar 2.2. Skema sistem pengeringan uap air

2.3.Cabinet Dryer

Cabinet dryer merupakan alat pengering yang menggunakan udara panas

dalam ruang tertutup (chamber). Ada dua tipe yaitu tray dryer dan vacuum dryer.

Vacuum dryermenggunakan pompa dalam penghembusan udara, sedangkan pada tray

dryer tidak menggunakan pompa (12Singh, 2001). Produk yang sesuai dikeringkan

dengan alat ini adalah produk yang memiliki keseragaman yang tinggi, misalnya biji

cokelat, biji pisang dan apel. Kelebihannya adalah harga murah, karena membutuhkan

daya yang tidak terlalu tinggi (4Fellows,1990).



27/99


28/99

Tabel 2.1. Syarat mutu buah pisang sesuai SNI 01-0222-195

No Kriteria Uji Satuan Persyaratan

1 Bau - Normal

2 Rasa - Khas

3 Warna - Normal

4 Tekstur - Renyah

5 Keutuhan %b/b Min 90

6 Air %b/b Maks 5

7 Abu %b/b Maks 3

8 Lemak %b/b Maks 25

2.5.Perhitungan Kadar Air

Kadar air pisang yang telah dikeringkan dapat dihitung melalui beberapa

tahapan berikut :

Menghitung kadar air pisang kering yang diperkirakan dengan menggunakan

persamaan

Berikut ni:

(2.1)

wf = Kadar air pisang yang diperkirakan (%)

Wpk = Berat pisang kering (kg)

Wpo = Berat pisang dengan kadar air 0 % (kg)

Nilai total kadar air setelah pisang dikeringkan (wf)

Berat air pisang awal (Wi), kg (2.2)

Wi = Wpb x wi

wi= kadar air awal pisang (%)

(2.3)

Berat kandungan air pisang akhir (Wf), kg

Wf = 4,55 % wpk (2.4)

[ ]100%

Wpk Wpowf x

Wpk

=

[ ]( )100%

Wpb Wpk Wf wi x

Wpb

=



29/99


30/99

x2=tebal lapisan isolasi (m)

Kehilangan energi melalui ventilasi (Qlv)

(2.13)

dimana; = Debit udara ventilasi, m3/s

ar

WrV

=

1000 (2.14)

Massa jenis uap air ventilasi (War), gr/m3

(2.15)

ar = Massa jenis uap air ventilasi (gr/m3)

sa = Massa jenis moisture jenuh pada Ta (gr/m3)

sd = Massa jenis moisture jenuh pada Td (gr/m3)

c).Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan pisang Per Siklus (QT),kkal

QT=Qd+Qlt (2.16)

2.7. Perhitungan Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan

Kebutuhan bahan bakar selama proses pengeringan pisang

Kebutuhan bahan bakar (2.17)

dimana;NKBk= Nilai kalor bakar bahan bakar

Kebutuhan bahan bakar tiap jam (liter/jam)

Kebutuhan bahan bakar/jam (2.18)

2.8. Lama Waktu Pengeringan

Lama waktu pengeringan diperoleh melalui pengujian, setelah diperoleh

harga kebutuhan bahan bakar per jam kemudian dihitung berat pisang akhir, Wfyang

N

cpwVQlv Ta)-(Td

=

V

RhaRHdsasdar

=

kNKB

QT=

N

bakarbahantotalKebutuhan=



31/99

diperkirakan sesuai dengan kadar air pisang, Selanjutnya pisang dikeringkan hingga

beratnya sama dengan atau mendekati berat akhir yang diperkirakan. Dari sini,

diperoleh lama waktu pengeringan untuk masing masing penggunaan bahan bakar

minyak tanah maupun kayu bakar. Adapun perhitungan berat akhir pisang,Wf

menggunakan persamaan berikut ini.

(2.19)

2.9. Perhitungan Analisis Titik Impas (Break Even Point)

Analisis titik impas digunakan untuk mengetahui keterkaitan antara volume

produksi, volume penjualan, harga jual, biaya produksi, serta laba dan rugi.

Dengan kata lain analisis titik impas merupakan teknik untuk mengetahui

besarnya volume pendapatan dari pengeringan pisang sehingga produksi pisang kering

tidak mengalami kerugian.

Nilai BEP dalam jumlah pengeringan dapat dihitung dengan :

BEP (2.20)

[ ]%100x

Wpk

WpoWpkwf

=

variabelBiaya-penerimaanBiaya

tetapBiaya=



32/99


33/99


34/99


35/99


36/99

Gambar 3.2. Pola aliran udara yang terjadi

3. Alat pemanas (heater)

Heater (seperti terlihat pada gambar 3.3) digunakan sebagai tempat

penampung air yang selanjutnya akan dipanaskan, sehingga secara tak langsung heater

berperan untuk mengalirkan kalor dari ruang bakar ke ruang pemanas/ pengering.

Penggunaan air disini dengan alasan bahwa air yang dipanaskan sampai temperatur

yang cukup tinggi akan melepaskan energi yang lebih besar dibandingkan pemanasanplat secara langsung. Selain itu, uap air yang dihasilkan juga dimanfaatkan untuk

membantu pemanasan dalam ruang pengering karena berdasarkan pertimbangan

bahwa massa jenis uap air lebih rendah dibandingkan udara seiring peningkatan

temperatur.

Pada alat pengering ini, tidak digunakan alat pengontrol aliran udara untuk

mendorong aliran udara melintasi heater untuk kemudian diteruskan ke ruang

pengeringan.Atas alasan ini, heater dibuat menyatu dalam ruang pemanasan/pengering.

Dengan mempertimbangkan kebutuan air yang cukup banyak dalam tiap siklus

pengeringan, maka dibuat saluran pengeringan yang memungkinkan dilakukannya

penambahan air untuk mngantisipasi kehabisan air.

Atas alasan alasan tersebut maka ditentukan ukuran ukuran heater sebagai

berikut :

Panjang = 30 cm



37/99


38/99

memuat kompor minyak tanah. Oleh karena itu, ditentukan ukuran ruang bakar

sebagai berikut :

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 50 cm

5. Penentuan dimensi atau ukuran utama alat pengering secara keseluruhan

Konsruksi secara umum alat pengering yang dirancang seperti terlihat pada

gambar 3.4. Atas dasar penentuan ukuran ukuran sebelumnya maka diperoleh ukuran

keseluruhan alat pengering sebagai berikut :

Cabinet Dryer tipeTray dryer

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 150 cm

Pintu ruang alat pengering dilengkapi kaca dengan maksud untuk

mempermudah melakukan pemantauan terhadap kesediaan air dalan heater. Adapunukurannya adalah sebagai berikut :

Lebar = 20 cm

Tebal = 5 mm

Tinggi = 35 cm

Selain itu, untuk meminimalisasi rugi kalor di sepanjang ruang pengering

dipasang bahan isolasi berupa karet keras dengan ketebalan 10 mm dan koefisien

perpindahan panas konduksi, krsebesar 0,011 W/m.oC.



39/99


40/99


41/99


42/99


43/99

Secara garis besar pelaksanaan perancangan alat pengering ini akan

dilaksanakan berurutan dan sisitematis, seperti ditunjukkan pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan

Perancangan alat pengering

SELESAI

Indentisifikasi masalah

- Dimensi Alat Pengering

- Performance Alat Pengeringyang Dirancang

Study Literature

START

Analisa Perancangan



44/99


45/99


46/99


47/99

Ukuran : 175 x 86 x 47 mm

Gambar 4.4. Thermo Anemometer

e) Relative Humidity Meter

Untuk melakukan pengukuran terhadap kelembaban relative udara

pengering yang terjadi selama proses pengeringan digunakan instrumen pengukuran

yaitu Relative Humidity Meter (seperti terlihat pada Gambar 4.5). Setting instrumen

ini dilakukan pada saat proses pengeringan berlangsung.

SpesifikasiRelative Humidity Metersebagai berikut:

Nama :Relative Humidity Meter2080R Digitron

Air temperature : -10oC ~ 100 oC

14 oF ~ 212 oF

Humidity range : 0 % RH ~ 100 % RH

Thermocouple model : Type K

Temperatur range : - 200oC ~ 1350

oC

- 328oF ~ 2462

oF



48/99


49/99


50/99


51/99

Gambar 4.10. Pisang yang akan dikeringkan

4.4.Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian yang akan dilakukan terdiri dari 2 tahapan, yaitu pengujian

langsung dan pengujian tak langsung. Pada unit pengujian langsung, seluruh variabel

yang diukur langsung pada saat pengujian, nilainya bisa langsung diketahui tanpa

perhitungan lebih lanjut. Tahapan pengujian langsung terdiri dari distribusi suhu yang

terjadi pada alat pengering sewaktu proses pengeringan berlangsung (oC), kebutuhan

air (L/jam), waktu pengeringan (jam), berat bahan pada saat sebelum dan sesudah

pengeringan (Kg) dan kebutuhan bahan bakar (Liter/jam). Alat bantu yang digunakanadalah Single Input Thermocouple Thermometer (oC), Thermo Anemometer, Relative

Humidity Meter, Thermometerdan timbangan (Kg). Seluruh unit pengujian langsung

digunakan sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tak langsung.

Pada unit pengujian tak langsung, seluruh variabel nilainya didapat dari

perhitungan dan digunakan bahan pengamatan atau analisis. Pada pengujian ini

variabel yang dihitung terdiri dari kebutuhan energi (kJ/kg) dan kadar air pisang

setelah dikeringkan berdasarkan Standard Nasional Indonesia (%).

Data hasil pengujian ini akan dikembangkan atau dihitung untuk mendapatkan

berapa besar kebutuhan energi selama proses pengeringan berlangsung. Selain itu dari

data tersebut akan diperoleh berapa kadar air pisang setelah dikeringkan sesuai dengan

Standar Nasional Indonesia.

1. Prosedur pengujian langsung

Prosedur untuk pengujian langsung terdiri dari:

a)

Bahan yang akan dikeringkan diukur terlebih dahulu berat awalnya dengan

menggunakan timbangan.



52/99


53/99


54/99


55/99


56/99


57/99


58/99


59/99


60/99


61/99


62/99


63/99


64/99

Maka data akhir yang didapat dari hasil pengukuran pengujian untuk bahan

bakar kerosinadalah:

Berat pisang basah hasil panen (Wpb) = 4,5 kg

Berat pisang kering hasil pengeringan (Wpk) = 1,64 kg

Temperatur udara pengering (td) = 67,76oC

Temperatur awal pisang (ta) = 27 oC

Lama pengeringan (N) = 8 jam

Kecepatan udara pengering diantara pisang (v) = 0,252 m/s

Koefisien pindahan panas dinding (kw) = 45,36 W/moC

Koefisien pindahan panas pada isolasi (kr) = 0,011 W/moC

Panas jenis udara basah (cpw) = 0,281 kkal/m3 oC

Panas jenis pisang (vh) = 0,4 kkal/kgo

C

Panas jenis air (vw) = 1 kkal/kg C

Panas laten air (vl) = 558,78 kkal/kg

Massa jenis moisture jenuh pada td (Vsd) = 182 gr/m3

Massa jenis moisture jenuh pada ta (Vsa) = 26,16 gr/m3

Kelembaban relative udara pengering rata-rata (RHd) = 75 %

Kelembaban relative udara luar (RHa) = 70 %

Luas dinding alat pengering = 1,4 m

5.1.2 Data Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Kayu Bakar

1. Distribusi suhu tiap tray(t)

Dari pengujian yang dilakukan, didapatlah distribusi suhu pada tiap tray alat

pengering selama proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar

kayu bakar.

Tabel 5.4. Distribusi suhu (

C) tiaptray

Waktu

(jam)

Tray

1 2 3 4 5 6 7

1 74,14 74,39 74,05 74,29 74,15 74,18 74,14

2 73,75 73,97 73,61 73,84 73,74 73,76 73,73

3 73,49 73,75 73,33 73,55 73,44 73,46 73,73



65/99


66/99


67/99


68/99


69/99


70/99

= 0,025 kg

=

= 65 %

Berat air pisang awal (Wi), kg

Wi = Wpb x wi

= 1,5 kgx65 %

Wi= 0,975 kg

Berat pisang dengan kadar air 0 % yang sebenarnya adalah

Wpb Wi= 1,5 kg 0,975 kg = 0,525 kg

Maka nilai total kadar air setelah pisang dikeringkan (wf) adalah

= 4,55 %

Jadi nilai kadar air pisang kering (wf) pada tray1 adalah 4,55 %.

b) Kadar air pisang pada tray 2



Wi = Wpb x wi

wi= kadar air awal pisang (%)

Berat kandungan air pisang akhir (Wf), kg

= 0,025 kg

xWpkWf %55,4=

kgxWf 55,00455,0=

[ ]%100

)(

xWpb

WfWpkWpb

wi

=

[ ]%100

5,1

)025,055,0(5,1x

[ ]%100x

Wpk

WpoWpkwf

=

[ ]%100

55,0

525,055,0x

=

[ ]%100

)(x

Wpb

WfWpkWpbwi

=

xWpkWf %55,4=

kgxWf 55,00455,0=

[ ]%100

)(x

Wpb

WfWpkWpbwi

=



71/99


72/99

a) Kadar air pisang pada tray 1



Wi = Wpb x wi

= 1,5 kgx65 %

Wi= 0,975 kg


Wpb Wi= 1,5 kg 0,975 kg = 0,525 kg


= 4,55 %


b) Kadar air pisang pada tray 2



Wi = Wpb x wi

= 1,5 kgx65 %

Wi= 0,975 kg


Wpb Wi= 1,5 kg 0,975 kg = 0,525 kg


= 4,55 %


c)

Kadar air pisang pada tray 3


[ ]%100x

Wpk

WpoWpkwf

=

[ ]0,55 0,525100%

0,55x

=

[ ] %100xWpk

WpoWpkwf =

[ ]0,55 0,525100%

0,55x

=



73/99


Wi = Wpb x wi

= 1,5 kgx65 %

Wi= 0,975 kg


Wpb Wi= 1,5 kg 0,975 kg = 0,525 kg


= 2,78 %


3. Perbandingan kadar air pisang kering berdasarkan bahan bakar yang digunakan

Setelah dilakukan perhitungan kadar air pisang kering berdasarkan bahan

bakar yang digunakan, maka didapat data sebagai berikut.

Tabel 5.7. Kadar air (%) pisang kering menggunakan bahan bakarkerosin

Waktu

(jam)

Tray

1 2 3 4 5 6 7 8

1 61,96 58,33 54,35 49,52 43,55 34,38 22,79 4,55

2 61,96 58,33 54,35 49,52 42,93 34,38 22,79 4,55

3 61,68 57,66 53,95 48,53 42,31 33,54 20,45 2,78

Dari data tabel di atas, dapat dilihat gambar grafik sebagai berikut.

[ ]%100x

Wpk

WpoWpkwf

=

[ ]0,54 0,525100%

0,54

x

=



74/99


75/99

Gambar 5.5. Grafik kadar air pisang kering tiaptraybahan bakar kayu bakar

Dari gambar 5.5 grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air pisang

kering untuk bahan bakar kayu bakar tiap jam mengalami penurunan kadar air yang

hampir sama pada masing masing tray. Hal ini dikarenakan distribusi suhu yang

hampir merata dari tiap tray pada alat pengering selama proses pengeringan

berlangsung.

Gambar 5.6. Grafik kadar air pisang kering tiaptray kerosinvs kayu bakar

Dari gambar 5.6 grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa kadar air pisang

kering untuk bahan bakar kayu bakar dan kerosin tiap jam mengalami penurunan

kadar air yang hampir sama pada masing masing tray.Hanya saja untuk bahan bakar

kayu bakar, penurunan kadar air tiap jam lebih cepat dari bahan bakar kerosin.

Sehingga dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar, waktu yang diperlukan untuk

mengeringkan pisang membutuhkan waktu selama 7 jam atau 1 jam lebih cepat dari



76/99


77/99


78/99

k1 = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (kkal/mhoC)

k2 = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (kkal/mhoC)

x1=tebal dinding alat pengering (m) = 2 mm = 0.002 m

x2=tebal lapisan isolasi (m) =10 mm = 0.01 m

1,1

011,001,0

4,45002,0

1=

+

=U Chmkkal o2/

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang satu (A1)

adalah :

A1 = 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m2

2 2

1 (1,1 / ) (0, 4 ) (67,76 C)

o

Qlw kkal m h C m=

1 29,81Qlw = kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang dua (A2)

A1 =A2= 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m

2

1 2 29,81Qlw Qlw= = kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang tiga (A3)

A3 = 60 cm 100 cm = 6000 cm

2

= 0,6 m

2

2 2

3 (1,1 / ) (0,6 ) (67,76 C)oQlw kkal m h C m=


Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) adalah

Qlw = 29,81 + 29,81 + 44,72

= 104,34 kkal/jam

Kehilangan energi melalui ventilasi (Qlv), dapat dihitung dengan persamaan

(2.13).

N

TaTdcpwVQlv

)( =

dimana;

V = Debit udara ventilasi, dan dihitung dengan persamaan

(2.14).

ar

WrV

1000 =



79/99


80/99

Total energi yang dibutuhkan untuk proses pengeringan/ siklus dengan

bahan bakar kayu bakar

a) Kebutuhan energi untuk pengeringan pisang (Qd), kkal

Qd= Qt+ Qw+ Ql

dimana;

Qd = energi pengeringan pisang, kkal

Qt = energi pemanasan pisang, kkal

Qw = energi pemanasan air pisang, kkal

Ql = energi penguapan air pisang, kkal

Energi untuk pemanasan pisang (Qt), kkal

Qt=Wpb. cppisang(Td-Ta)

= 4,5 kg 0,4 kkal/kgoC (73,979

oC 27

oC)

Qt= 84,546 kkal

Energi pemanasan air pisang (Qw), kkal

Qw= Wicpair(Td-Ta)

= 2,925 kg 1 kkal/kgoC (73,979 oC 27 oC)

Qw= 137,38 kkal

Berat air yang dipindahkan selama proses pengeringan (Wr), kg

Wr= Wi Wf

= 2,925 0,07457

= 2,85043 kg

Energi penguapan air pisang (Ql), kkal

Ql= Wrhfg

=2,85043 kg 555,08 kkal/kg

= 1582,216 kkalMaka didapat energi yang dibutuhkan untuk pengering pisang (Qd)

Qd= Qt+ Qw+ Ql

= 84,546 + 137,38 + 1582,216

= 1804,142 kkal

Jadi energi yang dibutuhkan untuk pengering pisang adalah 1804,142 kkal.

b) Energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt), kkal

Qlt= Qlw+ Qlv

dimana;



81/99

Qlw =energi yang hilang melalui dinding box pengering, kkal/jam

Qlv =energi yang hilang dari ventilasi, kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) menggunakan

beberapa asumsi sebagai berikut :

1)

Aliran panas berlangsung tunak (steady) dan temperatur tiap jam dianggap

konstan dan harganya diperoleh dengan merata-ratakan temperatur selama

pengujian untuk tiap tingkat dan tiap titik pengujian.

2) Konduktifitas thermal bahan (plat dan karet) dianggap konstan.

3)

Tidak ada pembangkit kalor sepanjang dinding.

4) Kehilangan kalor melalui dinding hanya diperhitungkan melalui dinding

samping (kanan dan kiri) dan dinding belakang.

2

2

1

1

1

kx

kx

U

+

=

menyeluruhTAUQlw =

Dimana :

U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (kkal/m2hoC)

A = Luas penampang (m2)

T = Td= 73,979 C

k1 = koefisien perpindahan kalor konduksi plat (kkal/mhoC)

k2 = koefisien perpindahan kalor konduksi isolasi (kkal/mhoC)

x1=tebal dinding alat pengering (m) = 2 mm = 0.002 m

x2=tebal lapisan isolasi (m) =10 mm = 0.01 m

1,1

011,001,0

3,45002,0

1=

+

=U Chmkkal o2/

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang satu (A1)

adalah :

A1 = 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m2

2 2

1 (1,1 / ) (0, 4 ) (73, 979 C)oQlw kkal m h C m=


Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang dua (A2)



82/99

A1 =A2= 40 cm 100 cm = 4000 cm2= 0,4 m2

1 2 32,5Qlw Qlw= = kkal/jam

Kehilangan energi melalui dinding alat pengering untuk penampang tiga (A3)A3 = 60 cm 100 cm = 6000 cm

2= 0,6 m2

2 2

3 (1,1 / ) (0, 6 ) (73,979 C)oQlw kkal m h C m=


Maka total kehilangan energi melalui dinding box pengering (Qlw) adalah

Qlw = 32,5 + 32,5 + 48,8

= 113,8 kkal/jam


N

TaTdcpwVQlv

)( =

dimana;

V = Debit udara ventilasi, m3/s

ar

WrV

1000 =

Massa jenis uap air ventilasi (ar), gr/m3

RHaRHd sasdar =

233 75% 26,16 70%ar =

155,13ar = gr/m

3

Debit udara ventilasi (

V ), m3/s

3

2,850431000

155,13 /

kgV

gr m

=

18374,46V

= m3/s


3 318374, 46 0,281 / (73,979 27 )

7

o o om kkal m C C C

Qlvjam

=

34645,22Qlv = kkal/jam

Karena ventilasi ruang pengering dibuka selama 10 menit tiap jamnya, maka

untuk 7 jam pengeringan ventilasi ruang pengering dibuka selama 70 menit



83/99

Jadi kehilangan energi melalui ventilasi selama pengeringan per siklus adalah :

34645,22Qlv = kkal/jam1 jam

34645,22Qlv = kkal

Maka energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt)

Qlt =(QlwN)+ Qlv

= (113,8 kkal/jam 7 jam) + 34645,22 kkal

= 35441,82 kkal

Jadi energi yang hilang dari dinding dan ventilasi ruang pengering (Qlt) adalah

35441,82kkal.

c)

Total Energi yang Dibutuhkan untuk Mengeringkan pisang Per Siklus

(QT), kkal

QT= Qd+ Qlt

= 1804,142 kkal + 35441,82 kkal

QT= 37245,962kkal/siklus

Jadi total energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan pisang per siklus (QT)

dengan bahan bakar kayu bakar adalah 37245,962 kkal/siklus.

5.2.5.

Analisa Kebutuhan Bahan Bakar yang Digunakan Selama Proses

Pengeringan Pisang

1. Kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan pisang dapat

dihitung dengan persamaan (2.17).

Kebutuhan bahan bakarkNKB

QT=

dimana;NKBk= Nilai kalor bakar kerosin= 11000 kkal/kg

1 kg = 1,224 liter

maka kebutuhan bahan bakar kerosinselama pengeringan pisang adalah

Kebutuhan bahan bakar37148,73kkal

11000 /kkal kg=

= 3,37 kg

= 4,12 liter

Jadi total kebutuhan bahan bakar kerosin selama proses pengeringan pisang

adalah 4,12 liter.



84/99


85/99


86/99


87/99


88/99

Total Biaya Produksi (I + II) 3.611.405,-

2. Biaya Penerimaan

Biaya penerimaan adalah biaya yang diterima melalui proses penjualan pisang

yang telah dikeringkan. Biaya penerimaan ini dihitung untuk satu kali produksi

pengeringan pisang.

Biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan pisang adalah sebagai berikut.

Harga 1 kg pisang kering = Rp. 6.000,- (per desember 2009)

1 kali pengeringan menghasilkan 1,64 kg pisang kering

maka biaya penerimaan per siklus adalah (Rp)

1,64xRp. 6.000,- = Rp. 9.840,-

Jadi biaya penerimaan untuk 1 kali pengeringan adalah Rp. 9.840,-.

3. Analisis Titik Impas (Break Even Point)

Analisis titik impas digunakan untuk mengetahui keterkaitan antara volume

produksi, volume penjualan, harga jual, biaya produksi, serta laba dan rugi.

Dengan kata lain analisis titik impas merupakan teknik untuk mengetahui

besarnya volume pendapatan dari pengeringan pisang sehingga produksi pisang kering

tidak mengalami kerugian.

Nilai BEP dalam jumlah pengeringan dapat dihitung dengan persamaan (2.21).

BEP

BEP3600000

9840 11405=

= -230,3-230 kali pengeringan

Jadi nilai BEP untuk pengeringan pisang menggunakan bahan bakar kayu

bakar adalah sebanyak -230 kali pengeringan.Artinya bahwa pengeringan

menggunakan bahan bakar kayu bakar untuk saat ini mengalami kerugian, hal ini

dikarenakan biaya pengeluaran untuk tiap kali pengeringan saat ini lebih besar

daripada biaya penerimaan.Jadi dari segi biaya, pengeringan dengan menggunakan

bahan bakar kayu bakar mengalami kerugian.

5.3.3. Perbandingan Analisa Biaya Berdasarkan Bahan Bakar yang Digunakan

variabelBiaya-penerimaanBiaya

tetapBiaya=



89/99

Dari analisa biaya di atas, maka perbandingan analisa biaya untuk 1 kali

pengeringan berdasarkan bahan bakar yang digunakan dapat dilihat pada tabel

berikut.Perbandingan ini meliputi biaya bahan bakar yang dikeluarkan per siklus, dan

biaya penerimaan per siklus.

Tabel 5.11. Perbandingan analisa biaya antarakerosin dengan kayu bakar

Bahan bakar Biaya bahan bakar

per siklus (Rp)

Biaya penerimaan

per siklus (Rp)

Biaya variable

per siklus (Rp)

Kerosin 28.560,- 9.840,- 35.310,-

Kayu bakar 4.655,- 9.840,- 11.405,-

Gambar 5.7. Grafik perbandingan analisa biayakerosin vs kayu bakar

Dari gambar 5.7 grafik di atas, bahwa biaya bahan bakar yang dikeluarkan

untuk satu siklus pengeringan pisang dengan menggunakan kayu bakar jauh lebih

kecil dari pada menggunakan bahan bakar kerosin. Dengan kata lain, pengeringan

menggunakan bahan bakar kayu lebih hemat dari pada menggunakan bahan bakar

kerosinyaitu sekitar Rp. 28.560,-. Dan biaya variabel untuk bahan bakar kayu bakar

juga lebih kecil dari pada bahan bakar kerosin. Sementara untuk biaya penerimaan,

menggunakan kedua bahan memiliki pemasukkan yang sama yaitu Rp. 9.840,-

5.4 Total Perbandingan Bahan BakarKerosindengan Kayu Bakar

Dari seluruh perhitungan di atas, analisa alat pengering untuk mengeringkan

4,5 kg pisang dibedakan berdasarkan bahan bakar yang digunakan dalam pengujianini. Analisa alat pengering selama proses pengeringan berlangsung sangat bergantung



90/99

dari bahan bakar yang digunakan. Sehingga terlihat jelas perbandingan hasil pengujian

berdasarkan bahan bakar yang digunakan.Dalam pengujian ini, bahan bakar yang

dipakai dibagi atas kerosin dan kayu bakar.

Berikut adalah tabel perbandingan alat pengering pisang berdasarkan bahan

bakar yang digunakan untuk satu kali proses pengeringan.

Tabel 5.12. Perbandingan alat pengering berdasarkan bahan bakar yang

digunakan

Selama pengeringan berlangsung

Bahan

bakar

Suhu

rata-rata

(oC)

Waktu

pengeringan

(jam)

Kebutuhan

air (liter)

Kadar air

(%)

Kebutuhan

energi

(kkal)

Kebutuhan

bahan bakar

(kg)

Nilai kalor

bakar

(kkal/kg)

Harga satuan

bahan bakar

(Rp)

Kerosin 67,76 8 13,6 4,55 37148,73 3,37 11000 7000

Kayu bakar 73,979 7 13,3 4,55 37245,962 9,31 4000 500

Gambar 5.8. Grafik Analisa Alat PengeringKerosin vs Kayu



91/99

Gambar 5.9 Grafik Kebutuhan Energi Mesin pengering kerosin vs Kayu

Dari gambar 5.9 grafik diatas, perbandingan alat pengering untuk

mengeringkan pisang per siklus adalah :

1. Penggunaan alat pengering untuk mengeringkan pisang per siklus lebih

baik bila menggunakan bahan bakar kayu bakar dari pada bahan bakar

kerosin.

2. Ketersediaan bahan bakar kayu pada saat ini lebih banyak daripada bahan

bakar minyak tanah.

3. Saat ini, harga bahan bakar kayu juga lebih murah daripada harga bahan

bakar minyak tanah. Untuk harga minyak tanahsaat ini adalah Rp.

7000/liter, sedangkan untuk harga kayu bakar adalah Rp. 500/kg. Sehingga

jauh lebih ekonomis menggunakan kayu bakar dibanding minyak tanah.



92/99

BAB 6

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari hasil perancangan dan pengujian alat pengering

pisang ini dapat dibagi dikelompokkan menjadi :

1. Dimensi dari alat pengering pisang diperoleh sebagai berikut

a.

Heating room

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tinggi = 100 cm

Bahan = Plat baja karbon St. 37

b.

Tray

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm

Tebal = 0,5 cm

Diameter lubang = 3 mm

Jarak antar tray = 15 cm

Jumlah tray = 3 buah

Kapasitas per tray = 1,5 kg

Bahan = Kawat alumunium

c. Heater

Panjang = 30 cm Lebar = 30 cm

Tinggi = 10 cm

Kapasitas = 9 liter

Bahan = Plat baja karbon St. 37

d. Ruang bakar

Panjang = 60 cm

Lebar = 40 cm Tinggi = 50 cm



93/99


94/99

Minyak tanah = 13,6 Liter

d.Distribusi temperatur pada masing-masing tray

Distribusi suhu rata rata tiap tray pada alat pengering selama

proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar

kayu bakar hampir merata. Yaitu pada (tray1) 74,624 C,pada (tray

2) 73,775 C dan pada (tray 3)

73,539 C.Sehingga suhu rata-rata alat pengering selama proses

pengeringan menggunakan bahan bakar kayu bakar adalah 73,979

C.

Distribusi suhu rata rata tiap tray pada alat pengering selama

proses pengeringan berlangsung dengan menggunakan bahan bakar

minyak tanah hampir merata. Yaitu pada (tray 1) 68,152 C,pada

(tray 2) 67,759 C dan pada (tray 3) 67,395 C.Sehingga suhu rata-

rata alat pengering selama proses pengeringan menggunakan bahan

bakar minyak tanah adalah 67,76 C.

6.2 Saran

1. Untuk mendapatkan data yang akurat, perlu diperhatikan alat ukur yang akan

digunakan dan harus memenuhi standarisasi yang ada.

2.

Perlunya melakukan pengujian secara berulang untuk mendapatkan hasil

data yang lebih akurat.

3. Untuk meningkatkan kinerja alat pengering yang lebih baik lagi, perlu usaha

pengembangan terhadap alat pengering dikemudian hari.

4. Bahan bakar yang digunakan nantinya perlu penelitian lebih khusus di

kemudian hari.



95/99

DAFTAR PUSTAKA

1. Abdulillah, Kamaruddin. 2000. Pengeringan Industrial. Penerbit IPB Press.

EdisiTerjemahan. Bogor.

2. Banwatt, George. 1981.Basic Food Microbiology. Connecticut: The Avi

Publishing Company, Inc.

3.

Cengel, Yunus A., Boles, Michael A. 2002. Thermodynamics : An Engineering

Approach.4thEdition.McGraw Hill. New York.

4. Fellows, P. 1990. Food Processing Technology Principles and Practice. New

York : Ellis Horwood.

5.

Holman, Jp.1998. Perpindahan Kalor. Penerbit Erlangga. Edisi Keenam.Jakarta.

6. Moran, Michael J., Shapiro, Howard N. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 1.

Erlangga. Edisi Keempat. Jakarta.

7. Moran, Michael J., Shapiro, Howard N. 2004. Termodinamika Teknik Jilid 2.

Erlangga. Edisi Keempat. Jakarta.

8. Rohsenow, Warren M., Choi, Harry Y. 1961.Heat, Mass, And MomentumTransfer.Prentice-hall, Inc. Englewood, New Jersey.

9. Saenong, Sania. 1988. Teknologi Benih Pisang.Badan Penelitian dan Pengem

Bangan Pertanian.Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan.Bogor.

10.Setianto Wahyu, B. 1996. Analisa Kebutuhan Energi Pada Proses

Pengeringan

Biji Pisang.Majalah BPP Teknologi, No/LXIX/Mei/96.Hal.111-115.

11.Severn, W. 1954. Steam, Air and Gas Powder. New York: John Willey and

Sons, Inc.

12.Singh, Paul. 2001.Introduction to Food Enginering. New Jersey: Academic

Press.

13.

Silaban, Mawardi. Maret 6 1997. Rancang Bangun Proyek PercontohanPengering Kayu Tenaga Panas Surya.Seminar on the development of drying

technology to achieve the best quality of timber and estate-crop product.Medan.

14.Sunarjono, Hendro H. Drs. 2004. Budidaya Pisang dengan Bibit KulturJaringan.Penebar Swadaya. Cetakan Kedua. Jakarta.



96/99

Lampiran 2



97/99

Lampiran 3 Rangkuman Rumus-rumus Empiris untuk Konveksi-Bebas dalam Ruang Tertutup dalam bentuk Persamaan (7-60),

Konstanta Korelasi Disesuaikan oleh Holman (74).

(Sumber : J. P. Holman, Perpindahan Kalor)

Fluida Geometri GrPr Pr L/ C n m

Gas Plat vertikal,Isotermal

Plat Horizontal,Isotermal,Dipanaskandari bawah


98/99


99/99

Lampiran 4Heat Capacity of Food And Foodstuffs(continued)

[123doc.vn] Perancangan Dan Pengujian Alat Pengering Pisang Dengan Tipe Cabinet Dryer Untuk Kapasitas 4 5 Kg Per Siklus

Documents