... (18) Perlakuan dan Pengulangan
Perlakuan pada proses pengeringan talas ini dilakukan dengan menggunakan dua metoda yaitu dengan mengunakan alat pengering ERK dan mesin pengering berakuasisi dengan terdiri dari tiga faktor, yaitu faktor suhu, kelembaban relatif (RH), dan kecepatan udara. Kecepatan udara yang digunakan antara 0.60 m/s sampai 1.10 m/s.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Talas Bogor
Karakteristik Fisik
Secara fisik talas dapat diidentifikasi karena dapat dilihat dengan pancaindra terutama indra penglihatan dan indra peraba. Hasil penelitian karakteristik fisik talas rata-rata sebelum dan setelah pengeringan disajikan pada Tabel 4 berikut.
Tabel 4 Karakteristik fisik talas rata-rata
Suhu (oC) Ulangan Massa awal (g) sebelum pengeringan Massa akhir (g) setelah pengeringan Dimensi (cm3) Warna kulit sebelum pengeringan Awal sebelum pengerin gan Akhir setelah pengeri ngan 35 I 45.44 25.93 30.97 27.03 Kecoklatan 35 II 24.28 9.25 22.55 10.68 Kecoklatan 45 I 40.05 16.81 41.07 23.63 Kecoklatan 45 II 23.81 10.35 21.95 9.61 Kecoklatan 55 I 31.23 13.43 33.42 28.39 Kecoklatan 55 II 19.01 5.55 11.86 6.77 Kecoklatan
16
Karakteristik Termal
Sebelum melakukan proses pengeringan dalam oven dilakukan pengujian nilai konduktivitas panas, panas jenis, massa jenis, dan difusivitas panas dengan masing-masing tiga kali ulangan dan diambil nilai rerata seperti pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5 Nilai rerata karakteristik termal talas dan kentang (Mukarom 2008)
Karakteristik panas Nilai Satuan
Talas Kentang* Konduktivitas panas 0.5072 0.648 W/m K Panas jenis 3.21084 3.520 kJ/kg K Massa jenis 1149.5 1083 kg/m3 Difusivitas panas 1.374 x 10-9 1.711 x 10-9 m2/s *Mukarom 2008
Talas yang digunakan untuk pengeringan memiliki konduktivitas panas rerata 0.5072 W/m K. Perhitungan panas jenis dengan kalorimeter didapat rerata 3.21084 kJ/kg K, massa jenis rerata 1149.5 kg/m3 dan nilai difusivitas panas sebesar 1.374 x 10-9 m2/s. Lampiran 3 dan Lampiran 4 a, menunjukkan hasil perhitungan tersebut.
Kentang memiliki nilai konduktivitas panas sebesar 0.648 W/m K, panas jenis sebesar 3.52 kJ/kg K, massa jenis sebesar 1083 kg/m3, dan difusivitas panas sebesar 1.711 x 10-9 m2/s (Mukarom 2008). Kentang dipilih sebagai pembanding talas karena memiliki karakteristik yang hampir sama.
Penentuan Suhu Pengeringan Menggunakan Infrared
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan pemanasan infrared untuk menentukan suhu terbaik sebelum melakukan proses pengeringan di dalam oven, mula-mula suhu yang digunakan adalah 75 oC, 65 oC, dan 55 oC diperoleh hasil yang kurang baik sehingga dilakukan penurunan suhu, dipilih suhu 55 oC, 45 oC, dan 35 oC hasil menunjukkan penurunan kadar air cukup mudah diketahui dan bahan tidak sampai gosong dengan waktu yang tepat.
Pengukuran Kadar Air Menggunakan Oven
Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui nilai kandungan air pada bahan dan penurunan massa bahan selama proses pengeringan, diperoleh nilai seperti pada Tabel 6 berikut.
17 Tabel 6 Kadar air bahan dalam basis basah (% bb) dan basis kering (% bk)
Suhu (oC) Ulangan Waktu (menit)
Kadar air (bb) Kadar air (bk) Awal Akhir Awal Akhir
35 I 910 88.9 5.2 804.2 5.5 35 II 835 73.8 5.2 281.1 5.5 Rata-rata 81.4 5.2 542.6 5.5 45 I 595 65.6 8.1 190.5 8.8 45 II 755 75.1 13.2 301.3 15.2 Rata-rata 70.3 15.2 245.9 11.9 55 I 490 74.1 3.6 285.5 3.7 55 II 435 88.9 9.3 804.2 10.2 Rata-rata 81.5 6.4 544.8 6.9
Kadar air talas berkisar 3.6% sampai 88.9% basis basah dan 3.7% sampai 804.2% basis kering.
Karakteristik Pengeringan Suhu
Selama proses pengeringan terjadi peningkatan suhu yang disebabkan oleh aliran udara panas dari oven. Perbedaan suhu hasil penelitian disajikan pada Tabel 7 berikut:
Tabel 7 Perbedaan suhu oven, suhu luar, dan suhu talas Suhu
(oC) Ulangan Suhu luar ( o
C)
Suhu talas (oC) Suhu talas Rata-rata
(oC) Rak 1 Rak 2 Rak 3
35 I 28.89 34.37 33.92 32.76 33.68 35 II 29.28 34.40 33.81 32.95 33.72 45 I 28.74 42.31 41.36 40.33 41.33 45 II 28.59 42.06 41.75 40.12 41.31 55 I 28.97 47.48 46.58 42.63 45.56 55 II 28.99 47.57 46.60 42.72 45.21
Suhu lingkungan dan suhu pada ruang pengering memperlihatkan hasil bahwa pada setiap percobaan, suhu ruang pengering selalu lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungan.
Dari Tabel 6 diambil suatu hubungan antara suhu dan waktu pengeringan, semakin tinggi suhu pengeringan semakin sedikit waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air kesetimbangan. Dari hubungan di atas dapat disimpulkan bahwa waktu pengeringan berbanding terbalik dengan suhu pengeringan.
18
Hal di atas dapat diterangkan bahwa pada waktu yang sama konsentrasi air dalam bahan yang dikeringkan dengan suhu tinggi selalu lebih kecil dari bahan yang dikeringkan dengan suhu rendah, sehingga ikatan air dengan bahan semakin kuat, selisih tekanan uap semakin kecil sehingga penguapan yang berlangsung semakin rumit.
Pada awal proses pengeringan laju pengeringan berlangsung cukup tinggi, karena masih terdapat air yang cukup banyak di permukaan bahan setelah itu laju pengeringan semakin menurun dalam jangka waktu yang relatif lama. Hal ini disebabkan oleh terjadinya mekanisme pengeringan difusi, yaitu terjadi perpindahan uap air dari dalam bahan ke permukaan bahan kemudian ke udara bebas. Mekanisme tersebut terjadi karena adanya perbedaan tekanan uap air antara bahan yang dikeringkan dengan udara luar. Menurut Hall (1957) aliran atau migrasi air dari tempat yang bertekanan uap tinggi ke tempat yang bertekanan rendah adalah sebanding dengan selisih tekanan uapnya.
Kelembaban
Nilai RH diperoleh dengan menggunakan software PsycoPro dengan suhu bola basah dan bola kering sebagai titik acuan seperti pada Lampiran 4 c. Nilai RH penelitian disajikan pada Tabel 13. Hasil penelitian diperoleh nilai RH berkisar antara 40.1% sampai 86.5%.
Laju Penurunan Kadar Air
Prinsip pengeringan pada dasarnya adalah mengeringkan bahan sampai kadar air bahan mendekati nol atau telah mencapai kadar air kesetimbangannya. Dari hasil perhitungan diperoleh laju penurunan kadar air seperti pada Tabel 8 berikut.
Tabel 8 Laju penurunan kadar air rata-rata ( ) Suhu (oC) Ulangan ( ) (g H2O/menit) 35 I 0.02144 35 II 0.01800 45 I 0.03077 45 II 0.02056 55 I 0.03633 55 II 0.03093
Laju penurunan kadar air rata-rata paling tinggi adalah 0.03633 g H2O/menit, terjadi pada suhu 55oC dan paling rendah 0.01800 g H2O/menit pada suhu 35oC. Jadi semakin tinggi suhu maka semakin cepat laju pengeringannya. Hal ini ditunjukkan dengan grafik hubungan laju pengeringan (drying rate = y) dan waktu (x) selama pengeringan pada Lampiran 5 dan persamaan hubungan laju pengeringan (drying rate = y) dan waktu (x) selama pengeringan pada Lampiran 7.
19 Kecepatan Udara Pengeringan
Kecepatan udara pengeringan diukur untuk mengetahui seberapa besar kecepatan udara yang dikeluarkan oleh kipas pada pengering dan hasilnya ditunjukkan pada Tabel 9.
Tabel 9 Kecepatan udara pengeringan (v) Suhu (oC) Ulangan v Maksimum (m/s) v Minimum (m/s) v Rata-rata (m/s) 35 I 0.80 0.60 0.76 35 II 1.10 0.70 0.89 45 I 0.86 0.77 0.89 45 II 0.89 0.78 0.86 55 I 0.88 0.86 0.86 55 II 0.90 0.85 0.85
Diperoleh nilai kecepatan pengeringan berkisar antara 0.60 m/s sampai 1.10 m/s dengan luas penampang outlet kipas sekitar 164 cm2.
Energi Pengeringan Energi untuk memanaskan talas
Besarnya energi yang dibutuhkan untuk memanaskan talas agar uap air yang terkandung pada talas mengalami kesetimbangan kadar air atau tidak terjadi lagi penurunan massa talas. Tabel 10 menyajikan nilai energi untuk memanaskan talas.
Tabel 10 Nilai energi untuk memanaskan talas (Q1) Suhu (oC) Q1 (kJ)
35 0.465785
45 0.948633
55 1.132224
Tabel 10 menunjukan bahwa suhu berbanding lurus dengan nilai energi pengeringan sesuai dengan Persamaan 14.
Energi yang tersedia dari oven
Energi yang digunakan pada penelitian ini berasal dari energi listrik. Kebutuhan energi listrik berdasarkan daya pemanas dan kipas dikalikan dengan waktu penggunaannya selama pengeringan. Listrik yang digunakan memiliki tegangan 220 Volt, pemanas yang digunakan memiliki daya 1600 Watt dan kipas memiliki daya 240 Watt.
20
Energi paling besar digunakan pada pengeringan suhu 35 oC, dan paling kecil suhu 55 oC. Hal ini dikarenakan pengeringan 55 oC membutuhkan waktu yang jauh lebih singkat dibandingkan pengeringan lainnya, sehingga akumulasi energi yang digunakan lebih sedikit.
Pengeringan suhu 55 oC membutuhkan waktu yang singkat dan RH pengeringan yang berbeda sehingga pengeringan suhu 55 oC mengeluarkan air dari bahan dengan lebih efisien. Hasilnya disajikan pada Tabel 11 berikut.
Tabel 11 Energi yang tersedia dari oven
Suhu (oC) Waktu (menit) Waktu (detik) Energi dari Oven (kJ)
35 872.5 52167.5 83468
45 675.0 40877.5 65404
55 462.5 27967.5 44748
Energi total
Energi total adalah jumlah energi yang tersedia dari oven untuk memanaskan talas tiap kg air yang diuapkan. Tabel 12 menyajikan data energi total.
Tabel 12 Energi yang dibutuhkan tiap kg air yang diuapkan (Q) Suhu (oC) Waktu (menit) Massa uap air (kg) Q (kJ/kg uap air)
35 872.5 0.01460 5713073.24
45 675.0 0.01924 3399376.30
55 462.5 0.01914 2337931.03
Kadar Air Kesetimbangan
Nilai kadar air kesetimbangan dinamis diperoleh berdasarkan penurunan kadar air selama pengeringan sampai tidak terjadi lagi penurunan massa (massa konstan) atau dengan kata lain tidak terjadi lagi penguapan uap air dari bahan. Pada penelitian ini dihasilkan nilai pengukuran kadar air kesetimbangan yang disajikan pada Tabel 13 berikut.
Tabel 13 Nilai kadar air kesetimbangan (Me) Suhu (oC) Ulangan T (oC) RH (%) Me (%) 35 I 33.68 79.2 3.4 35 II 33.72 79.3 3.6 45 I 41.33 54.1 3.3 45 II 41.31 66.3 3.4 55 I 45.56 48.4 3.3 55 II 45.21 44.1 3.2
21 Konstanta Pengeringan
Konstanta pengeringan merupakan paduan unsur-unsur RH, Suhu, difusivitas massa dan bentuk benda. Pada penelitian ini nilai konstanta (k) diperoleh dari penurunan kadar air. Hasil percobaan disajikan pada Tabel 14.
Tabel 14 Nilai konstanta pengeringan (k) Suhu (oC) Ulangan Waktu pengeringan (menit) k (1/menit) k rata-rata (1/menit) 35 I 910 0.002555 0.0031720 35 II 835 0.003789 45 I 595 0.004189 0.0043445 45 II 755 0.004500 55 I 490 0.004956 0.006456 55 II 435 0.007956
Sebagian peneliti beranggapan bahwa konstanta pengeringan merupakan fungsi suhu, kadar air, difusivitas massa, dan kelembaban relatif. Dengan mengetahui konstanta pengeringan, akan diketahui laju penguapan dari suatu bahan yang dikeringkan. Karena semakin tinggi nilai konstanta pengeringan maka semakin cepat suatu bahan membebaskan kandungan airnya sehingga waktu yang dibutuhkan semakin singkat seperti ditunjukkan pada Tabel 14 di atas. Hal ini juga ditunjukkan dengan Grafik hubungan Moisture Ratio (Ln MR = y) dan Waktu (x) selama pengeringan pada Lampiran 5 dan Persamaan hubungan
Moisture Ratio (Ln MR = y) dan waktu (x) selama pengeringan pada Lampiran 6.