Model Pengeringan Lapisan Tipis Gabah Ketan (Oryza sativa ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/... · sesuai dengan karakteristik padi ketan hitam dan ketan putih pada

1. Makalah Yang Disajikan Dalam Seminar Hasil Penelitian Prodi Keteknikan Pertanian, UNHAS 2. Mahasiswa Jurusan Teknologi Pertanian, UNHAS

3. Dosen Jurusan Teknologi Pertanian, UNHAS 1

Model Pengeringan Lapisan Tipis Gabah Ketan (Oryza sativa glutinosa) Varietas

Setail dan Varietas Ciasem1)

Nur Rahmayanti (G411 10 262)2)

Dr. Ir. Supratomo, DEA dan Olly Sanny Hutabarat, STP., M.Si.3)

ABSTRAK

Ketan termasuk salah satu varietas dari ribuan varietas padi yang merupakan tumbuhan semusim. Beras

ketan yang dihasilkan dari padi ketan memiliki kandungan pati (amilosa dan amilopektin) yang berbeda

dengan beras non-ketan. Ketan memiliki kandungan amilosa yang rendah dan memiliki kandungan

amilopektin yang tinggi sehingga teksturnya lengket saat dimasak. Untuk menghasilkan beras ketan yang

bermutu dan bercita rasa tinggi diperlukan penanganan pascapanen yang baik terutama dalam pengeringan

gabah. Pengeringan ini bertujuan untuk menurunkan kadar air sampai batas tertentu sehingga dapat

memperlambat laju kerusakan gabah akibat aktivitas biologi dan kimia sebelum gabah diolah/digunakan.

Pengeringan lapisan tipis merupakan langkah mendasar dalam memahami perilaku pengeringan bahan

pangan hasil pertanian, termasuk gabah. Penelitian ini menggunakan gabah padi ketan varietas Setail (ketan

hitam) dan varietas Ciasem (ketan putih) yang diperoleh dari desa Sicini, kecamatan Parigi, kabupaten Gowa.

Dengan alat tray drier gabah dikeringkan menggunakan tiga level suhu (50, 55 dan 60oC) dan kecepatan

aliran udara 1.0 m/s. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pengeringan maka semakin

cepat gabah mendekati kadar air kesetimbangan. Ketan hitam memiliki laju penguapan air yang lebih besar

dibandingkan dengan ketan putih di ketiga level suhu pengeringan. Ada lima jenis model pengeringan yang

diuji untuk mendeteksi perilaku MR (Moisture Ratio) yakni Model Newton, Model Henderson & Pabis,

Model Page, Model Thompson dan Model Two-Terms Exponential. Persamaan Model Page untuk tiga level

suhu dan dua jenis gabah menunjukkan nilai R2 yang paling besar dan nilai χ

2 dan RMSE terkecil

dibandingkan keempat persamaan lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa Model Page adalah model

pengeringan yang terbaik karena memiliki kesesuaian yang besar terhadap karakteristik pengeringan lapisan

tipis padi ketan hitam dan ketan putih.

Kata kunci : Pengeringan Lapisan Tipis, Kadar Air, Ketan Hitam, Ketan Putih

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Beras merupakan hasil dari salah satu tanaman pangan utama dari hampir setengah populasi dunia. Bagi

masyarakat Indonesia beras merupakan bahan pangan pokok sehari-hari. Beras dijadikan sumber karbohidrat

utama hampir di seluruh daerah di Indonesia karena mudah didapat, rasanya yang enak dan dapat

dikombinasikan dengan bahan pangan lain. Ketan termasuk salah satu varietas dari ribuan varietas padi yang

merupakan tumbuhan semusim. Beras ketan yang dihasilkan dari padi ketan memiliki kandungan pati

(amilosa dan amilopektin) yang berbeda dengan beras non-ketan. Ketan memiliki kandungan amilosa yang

rendah dan memiliki kandungan amilopektin yang tinggi sehingga teksturnya lengket saat dimasak.

Kerusakan pada bahan pangan dapat disebabkan oleh terlambatnya proses pengeringan, proses

pengeringan yang terlalu lama atau terlalu cepat dan proses pengeringan yang tidak merata. Suhu yang terlalu

tinggi atau adanya perubahan suhu yang mendadak juga dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada padi

yang berdampak langsung pada mutu beras yang dihasilkan (Brooker et al., 1981), oleh karena itu diperlukan

sebuah model pengeringan yang dapat menjadi acuan pemodelan pengeringan lapisan tipis dari padi ketan.

Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan penelitian untuk mendapatkan sebuah model pengeringan

lapisan tipis yang paling sesuai dengan padi ketan.

1.2 Tujuan dan Kegunaan

Penelitian yang dilaksanakan bertujuan untuk mendapatkan model pengeringan lapisan tipis yang paling

sesuai dengan karakteristik padi ketan hitam dan ketan putih pada tiga level suhu (50, 55 dan 60oC) dan

kecepatan aliran udara 1.0 m/s.

Kegunaan penelitian yang dilaksanakan ini adalah sebagai referensi dasar permodelan pengeringan

lapisan tipis padi ketan dan menjadi bahan informasi untuk industri pengolahan tepung beras ketan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Padi

Di Indonesia, padi adalah tanaman pangan utama, disamping jagung, sagu, dan umbi-umbian.

Terpilihnya padi sebagai sumber karbohidrat utama adalah karena kelebihan-kelebihan sifat tanaman padi

2

dibandingkan tanaman sumber karbohidrat lainnya, antara lain (1) memiliki sifat produktivitas tinggi, (2)

padi dapat disimpan lama, (3) lahan sawah relatif tidak mengalami erosi (Winarno,1984).

Gambar 1. Tanaman Padi dan Anatomi Butir Padi

2.2 Padi Ketan

Padi ketan (Oryza sativa glutinosa) termasuk salah satu varietas dari ribuan varietas padi yang

merupakan tumbuhan semusim. Berdasarkan komposisi kimiawi beras, diketahui bahwa karbohidrat

penyusun utama beras ketan adalah pati. Pati merupakan karbohidrat polimer glukosa yang mempunyai 2

struktur yakni amilosa dan amilopektin. Molekul amilosa merupakan rantai lurus yang masing-masing unit

glukosa-nya dihubungkan oleh ikatan 1,4 alpha glukosidik. Molekul yang panjang dengan rantai lurus ini

membentuk Struktur Heliks. Rantai lurus amilosa terdiri atas 100-700 unit alpha D-glukosa dengan ikatan

1,4 alpha glukosidik (Haryadi, 2008).

Menurut Winarno (1984) struktur kimia amilopektin yang bercabang menyebabkan struktur gel yang

terbentuk lebih kompak dan lebih kuat dari pada amilosa. Beras ketan bisa dikatakan tidak memiliki amilosa

karena hanya mengandung 0-2% sehingga termasuk golongan beras dengan kandungan amilosa sangat

rendah (

3

terdapat dalam endosperma yang tersusun oleh granula-granula pati yang berukuran 3-10 milimikron. Beras

ketan juga mengandung vitamin (terutama pada bagian aleuron), mineral dan air. Komposisi kimiawi Beras

Ketan Putih terdiri dari Karbohidrat 79,4%; Protein 6,7%; Lemak 0,7%; Ca 0,012%; Fe 0,008%; P 0,148%;

Vit B 0,0002% dan Air 12% (Nailufar, 2012).

Gambar 3. Padi Ketan Varietas Ciasem

2.3 Konsep Dasar Pengeringan

Pengeringan adalah proses pemindahan panas dan uap air secara simultan, yang memerlukan energi

panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh

media pengering yang biasanya berupa panas. Taib (1988) menyatakan proses pengeringan adalah proses

pengambilan atau penurunan kadar air sampai batas tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan

biji-bijian akibat aktivitas biologi dan kimia sebelum bahan diolah/digunakan. Tujuan pengeringan adalah

mengurangi kadar air bahan sampai batas di mana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang

dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat

mempunyai waktu simpan yang lama (Taufiq, 2004)

Berikut ini akan dijelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan :

2.3.1 Suhu Udara Pengering

Laju penguapan air bahan dalam pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Semakin besar

perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan yang dikeringkan, semakin besar pula kecepatan pindah

panas ke dalam bahan pangan, sehingga penguapan air dari bahan akan lebih banyak dan cepat. Makin tinggi

suhu dan kecepatan aliran udara pengering makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin tinggi

suhu udara pengering makin besar energi panas yang dibawa udara sehingga makin banyak jumlah massa

cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran udara pengering makin

tinggi maka makin cepat pula massa uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfir (Taib, 1988).

2.3.2 Kelembaban Relatif (RH) Udara Pengering

Kelembaban relatif udara pengeringan menunjukkan kemampuan udara untuk menyerap uap air. Udara

panas di dalam ruang pengering secara perlahan akan memanaskan dan menguapkan massa air di dalam

butiran padi. Uap air tidak langsung keluar dari ruang pengering melainkan menjenuhkan udara di sekitar

bahan. Kelembaban berkurang disebabkan oleh perbedaan tekanan uap antara permukaan bahan dan

lingkungan. Semakin rendah kelembaban relatif udara pengeringan, maka kemampuannya dalam menyerap

uap air akan semakin besar. Hal sebaliknya akan terjadi jika kelembaban relatif udara pengeringan semakin

besar maka kemampuan dalam menyerap uap air akan semakin kecil (Widyotomo, 2005).

2.3.3 Kecepatan Aliran Udara Pengering

Laju aliran udara pengeringan berfungsi untuk membawa energi panas yang selanjutnya

mentransferkannya ke bahan dan membawa uap air keluar ruang pengering. Laju pengeringan yang cepat

dapat terjadi jika udara pengering memiliki kandungan panas yang lebih seragam dengan volume dan laju

aliran udara yang lebih besar sehingga memiliki kekuatan yang lebih besar pula untuk menembus lapisan

bahan. Untuk pengeringan lapisan tipis biji-bijian serealia umumnya menggunakan kecepatan antara 0,25-

2,33 m/s (Widyotomo, 2005).

2.3.4 Kadar Air Bahan

Kadar air menunjukkan jumlah air yang terkandung dalam bahan. Dua basis yang digunakan untuk

menunjukkan kandungan air dalam bahan adalah kadar air basis basah (MCwb) dan kadar air basis kering

4

MCdb). Kadar air basis basah adalah jumlah air yang terdapat dalam suatu massa bahan basah. Sedangkan

kadar air basis kering adalah jumlah air yang terdapat dalam suatu massa bahan padatan kering. Kadar air

basis basah (MCwb) dan kadar air basis kering (MCdb) ditunjukan dengan persamaan sebagai berikut

(Singh, 2009):

𝑀𝐶𝑤𝑏 =𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟 +𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛× 100% .......(1)

𝑀𝐶𝑑𝑏 =𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑎𝑖𝑟

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛× 100% .......................(2)

Hubungan antara MCwb dan MCdb dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut:

𝑀𝐶𝑤𝑏 = 𝑀𝐶𝑑𝑏

𝑀𝐶𝑑𝑏 +1 ..............................................(3)

𝑀𝐶𝑑𝑏 =𝑀𝐶𝑤𝑏

1−𝑀𝐶𝑤𝑏 ................................................(4)

2.3.5 Rasio Kelembaban

Rasio kelembaban (Moisture ratio) pada bahan pangan selama pengeringan dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

MR= Mt - Me

Mo- Me...........................................…..…..(5)

Dimana MR merupakan Moisture ratio (rasio kelembaban), Mt merupakan kadar air pada saat t (waktu

selama pengeringan, jam), Mo merupakan kadar air awal bahan, dan Me merupakan kadar air yang diperoleh

setelah berat bahan konstan. Nilai satuan Mt, Mo dan Me merupakan persentase dari kadar air basis kering

bahan (Garavand et al., 2011).

2.4 Mekanisme Pengeringan Bahan

Proses pengeringan pada bahan dimana udara panas dialirkan dapat dianggap suatu proses adiabatis.

Hal ini berarti bahwa panas yang dibutuhkan untuk penguapan air dari bahan hanya diberikan oleh udara

pengering tanpa tambahan energi dari luar. Ketika udara pengering menembus bahan basah, sebagian panas

sensibel udara pengering diubah menjadi panas laten sambil menghasilkan uap air (Taufiq, 2004).

Selama proses pengeringan terjadi penurunan suhu bola kering udara, disertai dengan kenaikan

kelembaban mutlak, kelembaban nisbi, tekanan uap dan suhu pengembunan udara pengering. Entalphi dan

suhu bola basah udara pengering tidak menunjukkan perubahan (Taufiq, 2004).

2.5 Laju Pengeringan

Dalam suatu proses pengeringan, dikenal adanya suatu laju pengeringan yang dibedakan menjadi dua

tahap utama, yaitu laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun. Laju pengeringan konstan terjadi

pada lapisan air bebas yang terdapat pada permukaan biji-bijian. Sedangkan laju pengeringan menurun terjadi

setelah periode pengeringan konstan selesai. Pada tahap ini kecepatan aliran air bebas dari dalam biji ke

permukaan lebih kecil dari kecepatan pengambilan uap air maksimum dari biji. Proses pengeringan dengan

laju menurun sangat tergantung pada sifat-sifat alami bahan yang dikeringkan. Laju perpindahan massa

selama proses ini dikendalikan oleh perpindahan internal bahan (Istadi, 2002).

Laju penguapan air dapat dihitung dengan persamaan berikut:

Laju Penguapan Air =𝑤𝑡−𝑤𝑡−1

𝑡2−𝑡1..........................(6)

Dimana wt merupakan berat bahan pada waktu (t, jam) dan wt-1 merupakan berat awal bahan sebelum waktu

t serta t1 dan t2 merupakan perubahan waktu setiap jam. Laju penguapan air adalah banyaknya air yang

diuapkan setiap satuan waktu atau penurunan kadar air bahan dalam satuan waktu.

2.6 Alat Pengeringan Tipe Rak

Alat pengeringan tipe rak (Tray drier) merupakan model pengering yang menggunakan sistem

pengering konveksi. Prinsip kerja alat pengering tipe rak adalah udara pengering dari ruang pemanas dengan

bantuan kipas akan bergerak menuju dasar rak dan melalui lubang-lubang yang terdapat pada dasar rak

tersebut akan mengalir melewati bahan yang dikeringkan dan melepaskan sebagian panasnya sehingga terjadi

proses penguapan air dari bahan. Di dalam penggunaan alat pengering ini perlu diperhatikan pengaturan

suhu, kecepatan aliran udara pengering, dan tebal tumpukan bahan yang dikeringkan sehingga hasil kering

yang diharapkan dapat tercapai (Harrys, 2010).

2.7 Model Pengeringan Lapisan Tipis.

Pengeringan lapisan tipis menurut Henderson (1976) adalah proses pengeringan dimana udara

pengering mengalir langsung melewati lapisan bahan secara keseluruhan dengan kelembaban relatif dan suhu

udara yang konstan. Selanjutnya Henderson (1976) juga menjelaskan bahwa dalam metode pengeringan

lapisan tipis, udara panas yang mengalir dalam alat pengering akan menembus hamparan bahan yang

5

dikeringkan sehingga pengeringan berlangsung serentak dan merata di seluruh bahan yang selanjutnya

berdampak pada penurunan kadar air bahan selama proses pengeringan.

2.8 Model Pengeringan Lapisan Tipis Gabah

Menurut Basunia (2011) karakteristik pengeringan padi telah diuji oleh banyak peneliti dan berbagai

model untuk memprediksi tingkat pengeringan telah dilakukan dengan atau kurang sukses. Permodelan

matematika pengeringan sangat penting untuk optimasi parameter operasi dan perbaikan kinerja sistem

pengeringan. Model pengeringan dan pembasahan lapisan tipis untuk bulir padi yang paling umum

digunakan adalah Diffusion, Approximate form of diffusion, Page, Exponential dan Polinomial. Oleh karena

itu, model berikut dipilih untuk penelitian ini agar sesuai dengan data pengeringan yang diamati:

1. Persamaan Eksponensial Persamaan eksponensial yang digunakan adalah Model Newton. Model Newton merupakan

sebuah model matematika pengeringan lapisan tipis yang juga disebut Model Lewis. Lewis

mendeskripsikan bahwa perpindahan air dari makanan dan bahan pangan dapat ditunjukkan dengan

analogi aliran panas dari tubuh ketika tubuh direndam dalam cairan dingin (Kashaninejad et al., 2007).

MRNewton= exp (-kt) ....................…….. (7)

Dimana MRNewton merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Newton, k ialah konstanta

pengeringan dan t merupakan waktu pengeringan (jam).

2. Persamaan Page Model Page merupakan model yang dimodifikasi dari Model Lewis. Page menyarankan model ini

dengan tujuan untuk mengoreksi kekurangan-kurangan dari Model Lewis. Model Page telah

menghasilkan simulasi yang sesuai untuk menjelaskan pengeringan produk pertanian yang banyak dan

juga lebih mudah digunakan dibandingkan dengan persamaan lainnya dimana perpindahan uap air

secara difusi yang lebih sulit secara teoritis serta yang memerlukan waktu komputasi dalam proses

pemasangan data (Kashaninejad et al., 2007).

MRPage= exp (-ktn).......................…….. (8)

Dimana MRPage merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Page, k merupakan konstanta

pengeringan, n merupakan konstanta pengeringan, nilai n bervariasi tergantung pada materi yang

digunakan dan t merupakan waktu pengeringan (jam).

3. Persamaan Approximate Form of Diffusion Persamaan Approximate Form of Diffusion untuk pengeringan lapisan tipis yang sering digunakan

adalah Model Henderson dan Pabis. Ada berbagai model pendekatan yang telah digunakan oleh para

peneliti dalam pemodelan pengeringan terkait karakteristik produk makanan dan bahan pertanian.

Bentuk paling sederhana dari berbagai model pendekatan tersebut direpresentasikan sebagai Model

Henderson dan Pabis sebagai bentuk sederhana dari serangkaian bentuk penyelesaian umum hukum

Fick II (Kashaninejad et al., 2007).

MRHenderson & Pabis=a exp (-kt)................. (9)

Dimana MRHenderson & Pabis merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Henderson dan

Pabis, a dan k merupakan konstanta pengeringan serta t merupakan waktu pengeringan (jam).

4. Persamaan Eksponensial Orde Kedua Selain menggunakan model eksponensial berupa model newton, terdapat pula persamaan

Exponential orde kedua yang sering digunakan pada pengeringan lapisan tipis padi yang dikenal sebagai

Model Two-terms Exponential. Shyamali (2009) menyatakan dalam jurnal penelitiannya bahwa Model

Two-terms Exponential ditemukan paling cocok dengan data eksperimen dan direkomendasikan sebagai

model pengeringan lapisan tipis untuk padi dengan rumus :

MRTwo −termsExp = a. exp(-kt) + (i-a) exp(-kbt)............................................................(10)

Dimana MRTwo-terms Exponential merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Two-terms

Exponential, a, b dan k merupakan konstanta pengeringan serta t merupakan waktu pengeringan (jam). 5. Persamaan Polinomial

Menurut Basunia (2011) persamaan Polinomial yang sering digunakan dalam pengeringan lapisan

tipis adalah Persamaan Polinomial Orde Kedua yang dikenal sebagai model Thompson. Persamaan ini

menggunakan formulasi seperti berikut ini :

MRThompson = a + bt + ct2................(11)

Dimana, MRThompson merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Thompson, t adalah

waktu pengeringan (jam), a, b dan c adalah konstanta pengeringan.

6

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Pebruari-Maret 2014 di Laboratorium Processing Program

Studi Keteknikan Pertanian, Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin,

Makassar.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat pengering Tray Drier Model EH-TD-300

Eunha Fluid Science, timbangan dijital (ketelitian 0,001 g), desikator, oven, kamera dijital, termometer,

anemometer, baskom dan tempat penirisan.

Bahan yang digunakan adalah padi ketan varietas Setail dan varietas Ciasem yang diperoleh dari

desa Sicini, kecamatan Parigi, kabupaten Gowa. Bahan lainnya yaitu air, plastik kedap udara dan kawat

kasa.

3.3 Bagan alir

Berikut ini bagan alir dari penelitian yang telah dilaksanakan :

Gambar 4. Bagan Alir Prosedur Penelitian

Ya

Tidak

Bahan disimpan dalam desikator setiap hari setelah dilakukan pengukuran

selama 8 jam

Mulai

Persiapan bahan Padi Ketan Varietas Setail dan Ciasem

Penimbangan wadah bahan

Pengisian bahan ke dalam wadah

Penimbangan wadah yang telah berisi bahan

Perendaman bahan selama 24 jam dan penirisan selama 24 jam

Pengeringan dengan tray drier, suhu 50, 55 dan 60°C dengan kecepatan

aliran udara 1 m/s

Pengukuran Talat dan Truang setiap interval waktu pengeringan

Pengukuran berat bahan setiap interval waktu pengeringan

Pengukuran TBB dan TBK bahan setiap interval waktu pengeringan

Berat bahan konstan

Bahan dimasukkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 105oC untuk

menentukan kadar air bahan

Selesai

7

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Kondisi Pengeringan

Proses pengeringan merupakan proses perpindahan panas dan massa yang terjadi secara simultan.

Proses ini dipengaruhi oleh kondisi suhu dan kelembaban relatif (RH) udara pengering (Mahadi, 2007).

Ketika suhu udara pengering (Tin) mengalami kenaikan, udara panas akan dihembuskan oleh kipas melewati

seluruh permukaan bahan. Akibat perbedaan suhu dimana suhu udara pengering lebih tinggi dibandingkan

suhu dalam bahan, maka akan terjadi proses perpindahan panas dari lingkungan ke dalam bahan. Perpindahan

ini menyebabkan terjadinya perpindahan massa air yang ada dalam bahan menuju ke permukaan dan

menguap ke udara. Kandungan uap air yang dibawa oleh udara pengering menyebabkan RH udara pengering

cenderung meningkat sedangkan suhu udara (Tout) cenderung mengalami penurunan (Brooker et al., 1981).

Pada Tabel 1 berikut ini disajikan nilai kadar air awal dan kelembaban relatif untuk tiga level suhu

pengeringan.

Tabel 1. Kondisi Pengeringan Gabah Ketan Hitam dan Ketan Putih

Gabah

Kadar Air Basis Kering

(KABK) (%) Rata-

Rata

Kelembaban Relatif (RH)

(%) Rata-

Rata T :

50oC

T :

55oC

T :

60oC

T :

50oC

T :

55oC

T :

60oC

Ketan

Hitam 44,04 45,17 45,68 44,96

45,78 35,78 35,47 39,01 Ketan

Putih 45,27 45,66 46,62 45,85

Sumber : Data primer setelah diolah, 2014.

4.2 Pola Penurunan Kadar Air

Hasil penelitian pengeringan padi ketan dari dua varietas berbeda pada kecepatan aliran udara 1.0 m/s

menggunakan tiga level perubahan suhu pengeringan (50, 55 dan 60oC) menunjukkan pola perubahan kadar

air selama proses pengeringan mengalami penurunan. Semakin lama proses pengeringan maka penurunan

kadar air bahan akan semakin jelas terlihat. Hubungan antara lama proses pengeringan terhadap penurunan

kadar air basis kering dapat diperhatikan pada Gambar 5,6,7,8 dan 9 berikut ini.

Gambar 5. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering Selama Proses Pengeringan Untuk Suhu 50oC

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kad

ar A

ir B

asis

Ker

ing (

%)

Lama Pengeringan (Jam)

Ketan Hitam Ketan Putih

8

Gambar 6. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering Selama Proses Pengeringan Untuk Suhu 55oC.

Gambar 7. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering Selama Proses Pengeringan Untuk Suhu 60oC.

Gambar 8. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering Ketan Hitam Selama Proses Pengeringan Pada Tiga

Level Suhu

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kad

ar A

ir B

asis

Ker

ing (

%)



0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kad

ar A

ir B

asis

Ker

ing (

%)



0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kad

ar A

ir B

asis

Ker

ing (

%)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

9

Gambar 9. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering Ketan Putih Selama Proses Pengeringan Pada Tiga

Level Suhu

Gambar 5, 6 dan 7 merupakan grafik yang menunjukkan pola penurunan kadar air basis kering bahan

pada tiga level suhu (50, 55 dan 60oC). Grafik di atas menunjukkan bahwa pengeringan padi ketan pada suhu

50oC membutuhkan waktu pengeringan yang lebih lama untuk mencapai kadar air kesetimbangan yaitu 1095

menit (18,25 jam) untuk ketan hitam dan 1120 menit (18,67 jam) untuk ketan putih dibandingkan dengan

pengeringan padi ketan pada suhu 55oC dan suhu 60

oC. Sebaliknya pada suhu 60

oC, pengeringan padi ketan

lebih cepat yaitu 845 menit (14,08 jam) untuk ketan hitam dan 870 menit (14,50 jam) untuk ketan putih

dibandingkan pengeringan pada suhu 50 dan 55

oC.

Gambar 5, 6 dan 7 memperlihatkan pola penurunan kadar air basis kering dari ketan hitam dan ketan

putih. Kadar air awal padi ketan pada suhu pengeringan 50oC sebesar 44,04% dikeringkan hingga kadar air

kesetimbangan sebesar 3,10% untuk ketan hitam dan dari kadar air 44,594% hingga 3,44% untuk ketan

putih, pada suhu pengeringan 55ᵒC ketan hitam dikeringkan dari kadar air 45,12 % hingga 4,383% dan dari

kadar air 45,66% hingga 5,01% untuk ketan putih. Dan pada suhu pengeringan 60ᵒC ketan hitam dikeringkan

dari kadar air 45,68% hingga 4,37% dan dari 46,62% hingga 5,15% untuk ketan putih. Kadar air awal dan

kadar air kesetimbangan ketan hitam dan ketan putih nilainya hampir sama besar tetapi memilki perbedaan

waktu pengeringan akibat perbedaan suhu pengeringan.

Gambar 8 dan 9 menunjukkan bahwa kenaikan suhu pengering semakin mempercepat waktu

pengeringan bahan untuk mencapai kadar air kesetimbangan, dimana semakin tinggi suhu udara pengering

semakin cepat pula penurunan kadar air bahan. Pada Gambar 8 dan 9 memperlihatkan bahwa setiap kenaikan

suhu udara pengering penurunan kadar air ketan hitam dan ketan putih semakin cepat. Hal ini sesuai dengan

Sitkey (1986) yang menyatakan bahwa suhu bahan selama proses pengeringan tidak hanya dipengaruhi oleh

kadar air awal dan kadar air akhir bahan namun suhu udara pengering akan sangat mempengaruhi suhu

bahan. Ketika suhu pengering lebih tinggi maka akan mempercepat proses pengeringan.

4.3 Pola Penurunan Laju Penguapan Air

Selama proses pengeringan, dikenal adanya laju penguapan air. Laju penguapan air menjelaskan

banyaknya air pada bahan yang mengalami penguapan selama proses pengeringan. Semakin besar laju

penguapan air maka semakin cepat bahan mencapai berat konstan dan semakin sedikit waktu yang

dibutuhkan. Laju penguapan air dipengaruhi oleh suhu pengeringan. Semakin tinggi suhu pengeringan maka

semakin tinggi pula laju penguapan air bahan. Hubungan antara suhu pengeringan terhadap lama proses

pengeringan dan laju penguapan air dapat diperhatikan pada Gambar 10, 11, 12, 13 dan 14 berikut ini.

0

10

20

30

40

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kad

ar A

ir B

asis

Ker

ing (

%)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

10

Gambar 10. Pola Penurunan Laju Penguapan Air Selama Proses Pengeringan Pada Suhu 50oC



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/jam

)



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/jam

)

Lama Pengeringasn (Jam)


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/jam

)

Laama Pengeringan (Jam)


11

Gambar 13. Pola Penurunan Laju Penguapan Air Ketan Hitam Selama Proses Pengeringan Pada Tiga Level

Suhu

Gambar 14. Pola Penurunan Laju Penguapan Air Ketan Putih Selama Proses Pengeringan Pada Tiga Level

Suhu

Gambar 10, 11 dan 13 menunjukkan perubahan nilai laju penguapan air untuk tiga level suhu

pengeringan. Dari gambar tersebut terlihat bahwa perubahan laju penguapan air pada padi ketan mengalami

peningkatan di setiap peningkatan suhu pengeringan. Hal ini ditunjukkan pada grafik dimana pada periode

awal pengeringan terjadi penurunan yang besar kemudian semakin mengalami penurunan hingga bahan

mencapai kadar air kesetimbangan. Kecenderungan bahan mengalami penurunan kadar air lebih besar selama

proses pengeringan dipengaruhi oleh suhu pengeringan yang besar pula, sehingga mempengaruhi besarnya

penurunan laju penguapan air. Hal ini ditunjukkan pada suhu 60oC selama periode awal pengeringan, dimana

tingkat penurunan laju penguapannya lebih besar dibandingkan dengan suhu 55 dan 50oC. Sedangkan pada

suhu 50oC tingkat penurunan laju penguapannya lebih kecil dibandingkan suhu 55

dan 60

oC.

Laju penguapan ketan hitam lebih besar dari ketan putih sebagaimana terlihat pada Gambar 10, 11 dan

12 di atas. Laju penguapan air awal pada suhu 50oC untuk ketan hitam sebesar 8,83 gH2O/jam dan untuk

ketan putih sebesar 6,39 gH2O/jam. Pada suhu 55oC laju penguapan air awal ketan hitam 10,21 gH2O/jam

dan 7,53 gH2O/jam untuk ketan putih. Dan untuk suhu 60oC laju penguapan wal ketan hitam sebesar 11,38

gH2O/jam dan 10,21 gH2O/jam untuk ketan putih. Laju penguapan air akan semakin kecil hingga berat bahan

konstan.

Pada Gambar 13 dan 14 memperlihatkan bahwa semakin tinggi suhu pengeringan maka laju penguapan

air bahan akan semakin besar. Ketan hitam dengan suhu pengeringan 60oC memiliki laju penguapan air yang

lebih besar dari ketan hitam dengan suhu pengeringan 50 dan 55

oC dan sebaliknya. Sama halnya dengan

ketan hitam, ketan putih pun mengalami kenaikan laju penguapan air di setiap kenaikan suhu udara

pengering. Meningkatnya laju penguapan air menyebabkan waktu pengeringan lebih cepat. Hal tersebut

sesuai dengan pernyataan Taib (1988) yang menyatakan bahwa Laju penguapan air bahan dalam pengeringan

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Laj

u P

enguap

an A

ir (

H2O

/Jam

)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Laj

u P

enguap

an A

ir (

H2

O/J

am)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

12

sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan

yang dikeringkan, semakin besar pula kecepatan pindah panas ke dalam bahan pangan, sehingga penguapan

air dari bahan akan lebih banyak dan cepat. Makin tinggi suhu udara pengering makin besar energi panas

yang dibawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang

dikeringkan.

Laju penguapan air mempengaruhi kadar air bahan. Semakin banyak air yang menguap dari dalam

bahan akibat tingginya suhu di luar permukaan bahan maka kadar air di dalam bahan semakin kecil.

Hubungan antara penurunan kadar air dan laju penguapan air dapat dilihat pada Gambar 15, 16, 17, 18 dan

19 berikut ini.

Gambar 15. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering dan Laju Penguapan Air Ketan Hitam Selama Proses

Pengeringan Pada Suhu 50oC



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

05101520253035404550

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/Jam

)

Kadar Air Basis Kering (%)


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

05101520253035404550

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/Jam

)

Kadar Air Basis Kering(%)


13




Pengeringan Pada Tiga Level Suhu

Gambar 19. Pola Penurunan Kadar Air Basis Kering dan Laju Penguapan Air Ketan Putih Selama Proses

Pengeringan Pada Tiga Level Suhu

Gambar 15, 16 dan 17 di atas memperlihatkan hubungan antara kadar air dan laju penguapan air ketan

hitam dan ketan putih pada suhu pengeringan 50, 55 dan 60oC. Besar kecilnya laju penguapan air ketan hitam

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

05101520253035404550

Laj

u P

enguap

an A

ir (

gH

2O

/Jam

)



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

05101520253035404550

Laj

u P

enguap

an A

ir

(gH

2O

/Jam

)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

05101520253035404550

Laj

u P

enguap

an A

ir

(gH

2O

/Jam

)


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

14

dan ketan putih dipengaruhi pula oleh kandungan air dalam bahan dan suhu pengeringan. Pada Gambar 18

dan 19 memperlihatkan bangaimana kenaikan suhu pengeringan mempengaruhi besarnya laju penguapan dan

besarnya penurunan kadar air bahan. Kandungan air bebas ketan hitam lebih banyak dari pada ketan putih,

hal inilah yang menyebabkan ketan hitam memiliki laju penguapan air awal yang lebih besar dari pada ketan

putih, sedangkan ketan putih memliki kandungan air terikat yang lebih banyak sehingga pada awal

pengeringan memiliki laju penguapan yang lebih kecil. Hal ini sesuai dengan pernyataan Ismandari (2008)

yang menyatakan bahwa perubahan laju penguapan terlihat fluktuatif selama periode akhir pengeringan

namun cenderung terus mengalami penurunan. Penurunan kadar air yang fluktuatif menjelaskan bahwa air

dalam bahan masih berpotensi untuk mengalami penguapan selama periode akhir pengeringan. Hal tersebut

terjadi sebab selama proses pengeringan, terutama pengeringan biji-bijian, selain adanya air bebas yang

cenderung lebih mudah menguap selama periode awal pengeringan, adapula air terikat yaitu air yang sulit

untuk bergerak naik ke permukaan bahan selama pengeringan sehingga laju penguapan air semakin lama

semakin menurun.

4.4 Pola Penurunan Moisture Ratio

Proses pengeringan yang telah dilakukan tidak hanya menunjukkan penurunan laju kadar air padi ketan,

tetapi juga memperlihatkan terjadinya penurunan nilai Moisture ratio (MR) selama proses pengeringan

berlangsung untuk masing-masing suhu pengeringan. Kenaikan suhu udara pengeringan mengurangi waktu

yang diperlukan untuk mencapai setiap tingkat rasio kelembaban sejak proses transfer panas dalam ruang

pengeringan meningkat. Sedangkan pada suhu tinggi, perpindahan panas dan massa juga meningkat dan

kadar air bahan akan semakin berkurang. Laju penurunan nilai MR terhadap waktu pengeringan ditunjukkan

pada Gambar 20, 21, 22, 23 dan 24 berikut ini.

Gambar 20. Pola Penurunan Moisture ratio (MR) Selama Proses Pengeringan Untuk Suhu 50oC


0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mo

istu

re R

atio



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mois

ture

Rat

io



15


Gambar 23. Pola Penurunan Moisture ratio (MR) Ketan Hitam Selama Proses Pengeringan Untuk Tiga Level

Suhu

Gambar 24. Pola Penurunan Moisture ratio (MR) Ketan Putih Selama Proses Pengeringan Untuk Tiga Level

Suhu

Berdasarkan Gambar 20, 21 dan 22 di atas, penurunan nilai MR (Moisture ratio) yang terjadi sejalan

dengan penurunan nilai kadar air bahan selama proses pengeringan. Perubahan nilai MR sangat dipengaruhi

oleh nilai perubahan kadar air basis kering bahan. Bahan dengan kadar air yang rendah memiliki nilai MR

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mois

ture

Rat

io



0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mo

istu

re R

atio


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Mois

ture

Rat

io


T : 50ᵒC T : 55ᵒC T : 60ᵒC

16

kecil. Pada Gambar 23 dan 24 memperlihatkan bahwa peningkatan suhu pengeringan memperkecil nilai MR

karena kadar air bahan pada suhu pengeringan yang tinggi cepat mengalami penurunan sehingga nilai MR

juga kecil. Nilai MR diatas, selanjutnya digunakan untuk menentukan model pengeringan terbaik dari ketan

hitam dan ketan putih.

4.5 Model Pengeringan Lapisan Tipis

Ada lima jenis model pengeringan yang akan diuji pada penelitian ini untuk mendeteksi perilaku MR

yang terdapat pada Gambar 20 sampai Gambar 24 di atas. Kelima model disajikan pada Tabel 2 di bawah ini.

Tabel 2. Daftar Model Pengeringan Lapisan Tipis yang Diuji

Model Pengeringan Bentuk Eksponensial

Newton MR : exp(-kt)

Henderson & Pabis MR : a.exp(-kt)

Page MR : exp(-ktn)

Thompson MR : a + bt + bt2

Two-terms Exponential MR : a.exp(-kt) + (i-a).exp(-kbt)

Sumber : Meisami dkk., 2010.

Penentuan nilai konstanta k, i, a, b, c dan n setiap model pengeringan di atas membutuhkan aplikasi dari

Microsoft Office Excel Solver dalam penentuannya. Analisis didasarkan pada usaha untuk meminimalkan

total kuadrat selisih dari MR Observasi dan MR Prediksi. Solver akan otomatis mencari dan menampilkan

nilai konstanta yang ada pada model terkait sehingga total kuadrat selisih antara MR Observasi dan MR

Prediksi bernilai minimal. Nilai R2

(Coefficient of Determinat), χ2 (Chi Square) dan RMSE (Root Mean

Square Error) digunakan untuk melihat tingkat kesesuaian model pengeringan dengan hasil observasi. Untuk

nilai R2

mendekati nilai 1, maka tingkat kesesuaian model pengeringan dengan hasil observasi sangat besar.

Untuk nilai χ2 dan RMSE apabila mendekati nilai nol menunjukkan bahwa model pengeringan mendekati

hasil observasi. Nilai dari setiap konstanta pada masing-masing model pengeringan yang diuji dapat dilihat pada Tabel

7 berikut ini.

Tabel 3. Hasil Analisa Persaman Matematika Model Pengeringan T

(oC)

Model

Pengeringan Ketan k i a b c n R

2

50

Newton Hitam 0,273

0,997

Putih 0,247

0,998

Henderson &

Pabis

Hitam 0,280 1,029

0,997

Putih 0,260 1,052

0,997

Page Hitam 0,228 1,121 0,998

Putih 0,190 1,167 0,999

Thompson Hitam 0,878 -0,141 0,005

0,977

Putih 0,910 -0,139 0,005

0,974

Two-terms Exponential Hitam 0,268 1,034 1,017 0,355

0,997

Putih 0,247 1,054 1,039 0,461

0,996

55

Newton Hitam 0,292

0,995

Putih 0,256

0,992

Henderson &

Pabis

Hitam 0,296 1,016

0,994

Putih 0,270 1,057

0,989

Page Hitam 0,251 1,103 0,996

Putih 0,176 1,240 0,996

Thompson Hitam 0,894 -0,161 0,007

0,988

Putih 0,950 -0,162 0,007

0,995


0,997

Putih 0,242 1,060 1,031 0,616

0,993

60

Newton Hitam 0,329

0,994

Putih 0,308

0,994

Henderson & Pabis

Hitam 0,331 1,006

0,994

Putih 0,321 1,044

0,992

Page Hitam 0,299 1,073 0,994

Putih 0,235 1,196 0,997

Thompson Hitam 0,880 -0,174 0,008

0,985

Putih 0,920 -0,178 0,008

0,990


0,996

Putih 0,296 1,054 1,025 0,388

0,994


17

Tabel 3 di atas menunjukkan bahwa Model Page dengan tiga level suhu berbeda (50, 55 dan 60oC) dan

kecepatan aliran udara 1.0 m/s untuk ketan hitam dan ketan putih memiliki nilai R2

yang lebih besar

dibandingkan empat persaman lainnya yakni Model Newton, Model Henderson & Pabis, Model Thompson

dan model Two-terms Exponential. Hal ini menunjukkan bahwa Model Page adalah model terbaik untuk

merepresentasikan pengeringan lapisan tipis gabah ketan hitam dan ketan putih karena memiliki nilai

kesesuaian yang besar terhadap karakteristik lapisan tipis padi ketan. Untuk memastikan bahwa Model Page

merupakan model yang terbaik, pada Tabel 4 berikut ini disajikan nilai R2 (Coefficient of Determinat) serta

hasil perhitungan χ2 (Chi Square) dan RMSE (Root Mean Square Error). Karena menurut Nugroho (2012)

kesesuaian antara data eksperimen/observasi dengan thin layer model/prediksi model dievaluasi berdasarkan

nilai dari besarnya R2 (Coefficient of Determinat), penurunan χ

2 (Chi Squere) dan RMSE (Root Mean Square

Error). Fitting terbaik akan mempunyai nilai R2 terbesar dan mempunyai χ

2 dan RMSE terkecil.

Tabel 4. Nilai R2, χ

2 dan RMSE Pengeringan Padi Ketan

T

(oC)

Model Pengeringan Ketan χ2 RMSE R

2

50

Newton Hitam 4,327×10

-4 0,0206 0,997

Putih 5,907×10-4

0,0241 0,998

Henderson & Pabis Hitam 3,797×10

-4 0,0192 0,997

Putih 3,884×10-4

0,0194 0,997

Page Hitam 1,540×10

-4 0,0122 0,998

Putih 5,028×10-5

0,0070 0,999

Thompson Hitam 1,944×10

-3 0,0430 0,977

Putih 2,821×10-3

0,0518 0,981

Two-terms Exponential Hitam 2,199×10

-4 0,0143 0,997

Putih 9,546×10-4

0,0298 0,996

55


-4 0,0248 0,995

Putih 1,567×10-3

0,0392 0,992


-4 0,0244 0,994

Putih 1,310×10-3

0,0355 0,989


-4 0,0199 0,996

Putih 4,565×10-4

0,0210 0,996


-4 0,0303 0,988

Putih 4,320×10-4

0,0202 0,995


-4 0,0165 0,997

Putih 6,602×10-4

0,0247 0,993

60


-4 0,0245 0,994

Putih 1,054×10-3

0,0321 0,994


-4 0,0244 0,994

Putih 9,191×10-4

0,0297 0,992


-4 0,0221 0,994

Putih 3,452×10-4

0,0182 0,997


-3 0,0335 0,985

Putih 9,147×10-4

0,0293 0,990


-4 0,0178 0,996

Putih 5,068×10-4

0,0216 0,994


4.6 Hubungan Antara MR Prediksi Model Page dengan MR Hasil Observasi

Nilai MR prediksi dihitung berdasarkan nilai konstanta k dan n pada Tabel 3 di atas untuk ketan hitam

dan ketan putih pada tiga level suhu (50, 55 dan 60oC). Hasilnya kemudian disajikan dalam bentuk grafik

bersama nilai MR observasi. Grafik tersebut menunjukkan nilai MR prediksi Model Page dengan MR hasil

observasi seperti yang ditunjukkan dengan nilai ‘slope’ yang mendekati 1.0 dan R2

yang mendekati 1.0.

Kesesuaian model matematis dengan data yang digunakan dapat ditunjukkan dengan besarnya nilai R2 atau

juga disebut koefisien determinasi. Koefisien determinasi menunjukkan seberapa kesalahan dalam

mempertimbangkan y dapat direduksi dengan menggunakan informasi yang dimiliki variabel. Model tersebut

diangggap sempurna apabila nilai R2

= 1, dengan kata lain R2

merupakan petunjuk validasi data dimana

0,8

18

Gambar 25. Grafik Hubungan MR Model Page Dan MR Hasil Pengamatan Selama Proses Pengeringan

Untuk Suhu 50oC


Untuk Suhu 55oC


Untuk Suhu 60oC

Ketan Hitam

y = exp (-0,228*(t)1,121)

RMSE = 0,0122

Ketan Putih

y = exp (-0,190*(t)1,167)

RMSE = 0,0070

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

MR

Pre

dik

si

MR Observasi

T : 50ᵒC Ketan Hitam T : 50ᵒC Ketan Putih Linear (T : 50ᵒC Ketan Hitam) Linear (T : 50ᵒC Ketan Putih)

Ketan Hitam

y = exp (-0,251*(t)1,103)

RMSE = 0,0199

Ketan Putih

y = exp (-0,176(t)1,240)

RMSE = 0,0210

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

MR

Pre

dik

si

MR Observasi


Ketan Hitam

y = exp (-0,299*(t)1,073)

RMSE = 0,0221

Ketan Putih

y = exp (-0,235*(t)1,196)

RMSE = 0,0182

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

MR

Pre

dik

si

MR Observasi


19

Gambar 25, 26 dan 27 menunjukkan perbedaan nilai konstanta (k dan n) dari Model Page (MR = exp (-

ktn) untuk menentukan nilai MR prediksi dari ketan hitam dan ketan putih pada pengeringan dengan tiga

level suhu (50, 55 dan 60oC). Pada pengeringan dengan suhu 50

oC nilai R

2 dari MR

observasi ketan hitam

dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus MR = exp (-0,228*(t)1,121

) sebesar 0,998 dan R2

dari MR

observasi ketan putih dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus

MR = exp (-0,190*(t)1,167

) sebesar 0,999. Pada pengeringan dengan suhu 55oC nilai R

2 dari MR

observasi

ketan hitam dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus MR = exp (-0,251*(t)1,103

) sebesar

0,996 dan R2 dari MR

observasi ketan putih dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus MR =

exp (-0,176*(t)1,240

) sebesar 0,996. Pada pengeringan dengan suhu 60oC nilai R

2 dari MR

observasi ketan

hitam dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus MR = exp (-0,299*(t)1,073

) sebesar 0,994 dan

R2

dari MR observasi ketan putih dengan nilai MR Model Page yang didapatkan dari rumus MR = exp (-

0,235*(t)1,196

) sebesar 0,997. Penentuan nilai MR Model Page dari penelitian ini hanya berlaku untuk

pengeringan lapisan tipis gabah ketan dengan interval suhu 50 < T > 60 dan interval kelembaban relatif 30 <

RH > 60 serta dengan kecepatan udara pengeringan 1.0 m/s.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan pada gabah ketan hitam dan ketan putih dapat disimpulkan

bahwa :

1. Penurunan kadar air basis kering ketan hitam lebih besar dari ketan putih sehingga lebih cepat mencapai kadar air kesetimbangan.

2. Padi ketan hitam memiliki laju penguapan air lebih besar daripada ketan putih di tiga level suhu pengeringan.

3. Model pengeringan yang paling sesuai untuk padi ketan hitam dan ketan putih adalah Model Page. 4. Kesesuaian antara MRobservasi dengan MRModel Page untuk ketan putih lebih baik daripada ketan hitam

berdasarkan nilai R2.

5.2 Saran

Sebaiknya dilakukan penelitian lanjutan dalam pengembangan model pengeringan lapisan tipis gabah

ketan selain 5 model yang digunakan dalam peneitian ini dengan kontrol suhu pengeringan, RH dan

kecepatan aliran udara yang berbeda dengan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai bahan

perbandingan.

DAFTAR PUSTAKA

Basunia, M.A. dan M.A., Rabbani. 2011. Best Fitted Thin-Layer Re-Wetting Model for Medium-Grain Rough

Rice. Journal of Stored Products and Postharvest Research Vol. 2 (9), Hal. 176-183.

Brooker, D.B., F.W., Bakkerarkema dan C.W., Hall. 1981. Drying Cereal Grains. Avi Publishing Company

Inc. West Port, Connecticut.

Garavand, A.T., Shahin, R dan Alireza, K. 2011. Mathematical Modeling of Thin Layer Drying Kinetics of

Tomato Influence of Air Dryer Conditions. International Transaction Journal of Engineering,

Management, & Applied Science & Technologies Vol. 2, No. 2, Hal.147-160.

Harrys, P.M.J. 2010. Uji Lama Pengeringan dan Tebal Tumpukan pada Pengeringan Ubi Jalar dengan Alat

Pengering Surya Tipe Rak. Departemen Teknologi Pertanian. Fakultas Pertanian, Universitas

Sumatera Utara.

Haryadi. 2008. Teknologi Pengolahan Beras. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Henderson, S.M. dan R.L. Perry. 1976. Agricultural Process Engineering. 3rd ed. The AVI Publ. Co., Inc,

Wesport, Connecticut, USA.

Ismandari, T., L. Hakim, C. Hidayat, Supriyanto dan Y. Pranoto. 2008. Pengeringan Kacang Tanah (Arachis

hypogaeal) Menggunakan Solar Dryer. Prosiding Seminar Nasional Teknik Pertanian.

Yogyakarta.

Istadi, S.S. dan D. Soetrisnanto. 2002. Penentuan Konstanta Pengeringan dalam Sistem Pengeringan Lapis

Tipis (Thin Layer Dring). Prosiding Seminar Nasional Teknologi Proses Kimia. Inovasi Produk

Berkelanjutan, Hotel Sahid Jaya Jakarta.

Kashaninejad, M., A. Mortazavi, A. Safekordi dan L.G.,Tabil. 2007. Thin Layer Drying Characteristics and

Modeling of Pistachio Nuts. Journal of Food Engineering Vol. 78, Hal. 98-108.

20

Mahadi. 2007. Model Sistem dan Analisa Pengering Produk Makanan. USU Repository. Universitas

Sumatera Utara.

Meisami, asl E., S. Rafiee, A. Keyhani dan A. Tabatabaeefar. 2010. Determination of Suitable Thin Layer

Drying Curve Model for Apple Slices (variety-Golab). Plant Omics Journal POJ Vol. 3, No. 3,

Hal.103-108.

Nailufar, A.A., Basito, dan Choirul, A. 2012. Kajian Karakteristik Ketan Hitam (Oryza sativa glutinosa)

pada Beberapa Jenis Pengemas Selama Penyimpanan. Jurnal Teknosains Pangan Vol. 1, No. 1,

Hal. 121-132.

Shyamali, A.K., H.H.E., Jayaweera dan T.R., Ariyaratne. 2009. Thin-layer Drying of Some Sri Lankan Paddy

Varieties Under Low Humid Conditions. Centre for Instrument Development. Department of

Physics. University of Colombo.

Singh, R.P. dan D.R., Heldman, 2009. Introduction to Food Engineering. Academic Press, Elsevier.

Sitkei, G. 1986. Mechanics of Agricultural Materials. Developments in Agricultural Engineering 8. Elsevier

Science Publishers. Budapest, Hungary.

Taib, G., Sa’id, E.G., dan Wiraatmaja, S. 1988. Operasi Pengeringan pada Pengolahan Hasil Pertanian.

Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta.

Taufiq, M. 2004. Pengaruh Temperatur terhadap Laju Pengeringan Jagung pada Pengering Konvensional

dan Fluidized Bed. Skripsi. Fakultas Teknik. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Widyotomo, S. dan Sri, M. 2005. Penentuan Karakteristik Pengeringan Kopi Robusta Lapis Tebal. Study of

Drying Characteristic Robusta Coffe with Thick Layer Drying Method. Buletin Ilmiah INSTIPER

Vol. 12, No. 1, Hal. 15-37.

Winarno, F.G. 1984. Padi dan Beras. Riset Pengembangan Teknologi Pangan. IPB. Bogor.

Model Pengeringan Lapisan Tipis Gabah Ketan (Oryza sativa ...digilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/... · sesuai dengan karakteristik padi ketan hitam dan ketan putih pada

Documents