LAMPIRAN 1
Tanggal pengujian 24 juni sampai 3 juli 2014
Bahan Bakar Arang
Total Massa Bahan Bakar 68 [kg]
Massa Gabah 10 [kg]
Waktu pembakaran 65 [jam] 30 [menit] Tanpa Mengunakan Blower
Tanggal pengujian 4 juli 2014
Bahan Bakar Arang
Total Massa Bahan Bakar 5 [kg]
Massa Gabah 10 [kg]
Waktu pembakaran 55 [menit] Mengunakan Blower
Putaran Blower 13.0000/min
Waktu [WIB] Massa gabah [kg]
Suhu dalam drum
[oC] Hari pengujian
9.00 10 34 I
9.30 10 83 I
9.35 9,543 85 I
9.40 9,006 85 I
9,45 8,617 85 I
9,50 8,605 85 I
LAMPIRAN 2
DAFTAR TABEL PERPINDAHAN
LAMPIRAN 3
GAMBAR PROSES PEMBUATAN
Gambar Proses pengelasan
Gambar Reaktor Bagian Luar
LAMPIRAN 4
DAFTAR PUSTAKA
Agus susanto. M. Amin. 2001. Pertanian Terapan. UPPM Bandar Lampung.
Belonio. T. Alexis , 2005. Rice Husk Gas Stove Handbook. Philippines: College
of Agriculture Central Philippine University Iloilo City.
Daryanto, Drs. 1997. Fisika terapan. Malang. Rhineka Cipta.
D.H.Bacon, B.Sc.,R.C. Stephencus, M.Sc (Eng). 1982. Thermodinamics For
Thechnician. TEC Butter Worth.
Frank M. White, Like Wilarjo Ph. D. 1986. Mekanika Zalir. Jakarta . Erlangga
Frank Kreith, Arko Prijono, M, Sc. 1958. Prinsip Prinsip Perpindahan Panas 2nd
ed. Jakarta. Erlangga.
Gunarif taib, dkk. 1988. Operasi pengeringan pada pengolahan hasil pertanian.
Jakarta. Msp
Holman. J.P. 1995. Perpindahan kalor. Diterjemahkan Jafisi,E. Jakarta. Erlangga
Kartasapoetra. 1994. Teknologi penyuluhan pertanian. Jakarta . Bina aksara
Mark W Zemansky, Richar H Daiman. 1986. Kalor dan thermodinamika 6th ed.
Bandung. ITB.
Murjito, 2009. Alat Penangkap Gas Metana pada TPA dari Plastik Polyethilene
untuk Sekala Kecil, Universitas Sumatra Utara, Medan.
Nugraha, 2010. Mengolah Sampah Organik Menjadi Biogas dengan Cara Anaerobic Gasification, Universitas Sumatra Utara, Medan.
Norman W.Desrosier. 2008. Teknologi Pengawetan Pangan terjemahan Muchji
Miljohardjo. Depok . Universitas Indonesia
Raldi Artono Koestor, Dr.Ir. 2002. Perpindahan Kalor. Depok. Salemba Teknika.
Reynolds, W.C., & Perkins, H.C. 1983.Termodinamika Teknik. Jakarta Pusat: Erlangga.
S. Ibnu, 2011.Rancang Bangun dan Pengujian Alat Produksi Gas Metana dari Sampah Organik dengan Variasi Bahan Sekam Padi, Tempurung Kelapa dan Serbuk Gergaji Kayu. Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Tarzi, Thariq. 2011. Rancang Bangun Pengering Ikan Kapasitas 12 Kg. Medan.
Politeknik Negeri Medan.
Http://memetmulyadi.blogspot.com/2013/03/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-radiasi.html
Http://www.share.pdf.com/c655ff97298b4856a8a30b9e088bd7a6/perpindahanpan
as.htm
Http://sekolahmandiri.blogspot.com/2012/06/mengetahui-perpindahan-energi-panas.html
http://www.gomuda.com/2013/04/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-dan.html
http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/20303024-s1972guswendar%20rinoviant.pdf
http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/31375200/daftar_isi.docx?aws
accesskeyid=akiaj56tqjrtwsmtnpea&expires=1404800460&signature=qr
bymfhw9maxfi4ds5qz%2bgfvops%3d
http://tekim.undip.ac.id/images/download/perpindahan_panas.pdf
http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19761-2109105039-Presentation.pdf
http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19765-2109105001-Presentation.pdf
www.google.co.id
www.pln.co.id
www.scribd.com
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1.Keterangan Mesin
3.1.1. Keseluruhan alat pengering gabah
Gambar 3.2 Penampang mesin gasifikasi
Keterangan gambar
1. Ruang pembakaran
2. Pipa saluran gas panas
3. Rumah filter
4. Saluran masuk udara untuk
pembakaran
5. Ruang gasifikasi
6. Saluran masuk udara untuk
pembakaran dari luar 1
2
3
4
5
3.1.2. Reaktor luar
Gambar 3.3 Reaktor bagian luar
Ukuran dari reaktor bagian luar adalah 40 cm untuk diameter, lebar
tempat peletakan untuk reaktor dalam adalah diameter 50 cm, 1 meter
untuk tinggi reaktor dihitung dari bagian bawah dan 20 cm tinggi kaki
dihitung dari tanah hinggi bagian bawah reaktor
Saluran ke blower Ruang gasifikasi
3.1.3. Reaktor dalam
Gambar 3.4 Reaktor bagian dalam
Ukuran reaktor bagian dalam adalah 30 cm untuk diameter reaktor,
50 cm untuk tempat peletakan untuk reaktor luar, 1 meter tinggi reaktor
bagian dalam dihitung dari bagian atas hingga bagian bawah reaktor, dan
20 cm tinggi bagian atas reaktor yang keluar dihitung dari bagian atas
reaktor hingga tempat peletakan reaktor luar
3.1.4. Drum pengering gabah
Gambar 3.5 Drum pengering gabah
Keteranagn gambar
1. Lubang saluran masukan gabah kedalam drum
2. Ruang pengering gabah
3. Pipa saluran gas panas dari blower
4. Lubang keluaran gabah dari dalam drum
Untuk ukuran drum pengering adalah diameter 60 cm, tinggi drum
adalah 120 cm, tinggi kerucut dari bawah drum hingga bagian bawah
kerucut adalah 40cm, dan diameter keluaran bawah kerucut adalah
diameter 15 cm
1
2
3
3.2. Alat dan Bahan yang digunakan
Adapun alat alat dan bahan yang digunakan untuk proses pembuatan alat
pengering gabah adalah :
a) Blower
Gambar 3.6 Blower
Blower adalah perangkat mekanik untuk memindahkan udara atau
gas lainnya, perangkat ini meningkatkan kecepatan aliran udara dengan
impeler berputar.
b) Saringan udara ( air filter )
Gambar 3.7 Saringan Udara (Air Filter)
Saringan udara ( air filter ) berfungsi untuk menahan kotoran
misalnya debu yang tercampur dalam udara, dalam kasus ini saringan
udara digunakan untuk menahan debu dari hasil pembakaran arang dari
c) Rockwoll
Gambar 3.8 Rockwoll
Rockwoll adalah bahan isolasi atau pembungkus, termasuk isolasi
termal dan akustik yang terbuat dari bahan tambang fiber ringan dengan
inti berupa batu alam yang dipadukan dengan damar panas.
Keunggulan dari rockwoll:
- Memiliki daya konduksi termal yang rendah
- Dapat digunakan pada susu100oC – 820oC - Tidak mudah terbakar
- Kedap suara
d) Plat alumunium
Gambar 3.9 Plat Alumunium
Plat alumunium adalah bahan logam berbentuk lembaran yang
ringan dan kuat serta mudah dalam pengerjaan dan perawatan, plat
alumunium sangat cocok digunakan pada didaerah tropis karena memiliki
sifat yang tahan terhadap segala cuaca serta tidak mudah terbakar, plat
alumunium memiliki daya tahan terhadap karat dan lebih baik
dibandingkan dengan besi.
e) Baut dan mur
Baut dan mur adalah suatu barang atau tabung dengan laur heliks
pada permukaannya yang berfungsi sebagai pengikat atau penahan dua
objek secara bersamaan dan sebagai pesawat sederhana untuk merubah
torsi menjadi gaya linier.
f) Kunci pas & ring
Gambar 3.11 Kunci Pas & ring
Kunci pas & ring digunakan untuk mengencangkan dan
melepaskan baut dan mur.
g) Kawat
Kawat adalah benda yang terbuat dari logam yang kuat dan lentur.
Kawat merupakan benda penghantar listrik dan kawat mempunyai banyak
bentuk dan ukuran.
h) Selotip alumunium foil
Gambar 3.13 Selotip Alumunium Foil
Selotip alumunium foil adalah salah satu alat perekat yang terbuat
dari bahan alumunium yang tipis.
i) Gergaji besi
Gergaji adalah perkakas berupa besi tipis bergigi tajam yang
digunakan untuk memodrum atau membelah kayu atau benda lainnya
tergantung jenis gergaji itu sendiri, dalam jenis gergaji yang digunakan
adalah jenis gergaji besi yang digunaka untuk memodrum pipa pipa besi
tempat aliran udara panas.
j) Palu atau martil
Gambar 3.15 Palu atau Martil
Palu atau martil adalah alat yang digunakan untuk membuka atau
memasang suku cadang dengan cara pemukulan/dipukul, kepala palu
dipasang dengan pegangannya pada dua arah untuk mempermudah
pemegangan. Bahan standart palu biasanya baja keras tetapi banyak juga
k) Tang
Gambar 3.16 Tang
Tang adalah alat yang digunakan untuk mencengkram atau
memegang komponen yang akan dibuka dengan cara diputarkan
bagiannya. Tang ini juga dapat digunakan untuk mengancangkan atau
melonggarkan mur dan baut tetapi tidak dianjurkan untuk penggunaaan
tersebut karena kekuatan cengkram tang tidak sekuat cengkraman kunci
pas dan kunci kunci yang lainnya.
l) Gunting plat
Gambar 3.17 Gunting Plat
Gunting plat adalah perkakas tangan yang berfungsi untuk
memodrum benda kerja atau logam tipis yang berupa seng, plat dan lain
lain, biasanya gunting ini terbuat dari baja bertujuan agar konstruksinya
m) Termokople
Gambar 3.18 Termokople
Termokople adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk
mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan
listrik (voltase). Termokople yang sederhana dapat dipasang , dan
memiliki konektor standart yang sama, serta dapat mengukur
temperaturdalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas
3.3. Proses Pembuatan ( Manufacturing Proses )
Dalam proses pembuatan alat gasifikasi ini perlu diperhatikan
beberapa hal yang meliputi ketelitian ukuran, pemotongan bahan,
penyambungan, dan proses pemasangan, hal ini perlu diperhatikan agar
hasilnya sesuai dengan yang diharapkan.
Dalam proses pembuatan alat ini ada beberapa tahapan
diantaranya:
3.3.1. Proses pemotongan
Proses pemotongan dilakukan dengan menggunakan
beberapa alat podrum diantaranya: gergaji besi, alat podrum plat,
las listrik dan beberapa alat tambahan seperti tang, pisau, martil.
1) Pemotongan bahan untuk ruang gasifikasi
Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm, adapun
ukuran yang dipodrum adalah 1000 mm x 1250 mm untuk
bagian luar dan 1000 mm x 940 mm untuk bagian luar lalu
kedua plat di roll menjadi bentuk silinder, lalu dengan ukuran ᴓ 300 mm untuk penutup alat gasifikasi
2) Pemotongan bahan untuk dudukan alat gasifikasi
Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 3 mm, adapun
ukuran nya adalah lingkaran dengan ᴓ 500 mm dan dilubangi dengan ᴓ 400 mm untuk alat bagian luar dan ukuran ᴓ 500mm dengan lubang 300 mm untuk alat bagian dalam dan masing
masing plat di beri lubang untuk masukan baut ukuran ½ “
dengan ukuran dan posisiyang sama sebanyak 8 lubang
3) Pemotongan bahan untuk kaki alat
Bahan yang digunakan alat profil siku ukuran 30 mm x 30 mm
4) Pemotongan pipa untuk lubang masukan udara kedalam ruang
bakar
Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran 1½ “
sepanjang 200 mm
5) Pemotongan plat untuk bagian bawah alat gasifikasi
Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm dengan
ukuran ᴓ 400 mm yang dilubangi ukuran pipa 1½ “ dibagian tengan untuk alat bagian luar dan plat dengan ᴓ 300 mm dengan lubang ᴓ 100 mm untuk bagian dalam alat gasifikasi
6) Pemotongan pipa pemanas udara
Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran ½ “ sepanjang 1000 mm sebanyak 5 batang
7) Pemotongan pipa aliran udara panas
Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran 1½ “
dengan ukuran panjang dari ruang gasifikasi sampai drum
adalah 380mm, 230mm, 200mm, 800mm, 50mm, 150mm, 2 x
450mm, 2 x 350mm, 2 x 200 mm.
8) Pemotongan bahan untuk rumah filter
Bahan yang digunakan adalah plat setebal 2mm dengan persegi
panjang berukuran 722 mm x 1300 mm lalu di roll menjadi
bentuk silinder, dan bentuk lingkaran dengan ᴓ 120 mm untuk tutup bagian bawah dan lingkaran ᴓ 120 mm dengan lubang
ukuran pipa 1½ “ untuk bagian atas
9) Pemotongan pipa untuk kaki drum
Bahan yang digunakan adalah pipa dengan ukuran 1 “
10)Pemotongan bagian bawah drum dan atas
Drum pengering gabah dilubangi dengan ukuran ᴓ 300 mm pada bagian atas dan ᴓ 600 mm pada bagian bawah, dan sisa pada bagian bawah di podrum dengan ukuran ᴓ 400 mm untuk menjadi penutup drum bagian atas.
11)Pemotongan plat untuk bagian bawah drum
Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm dengan
bentuk jajar genjang dengan ukuran atas 1885mm, bawah
500mm dan tinggi 450mm lalu di roll.
3.3.2. Penyambungan dan pemasangan
Proses penyambugan alat ini adalah dengan menggunakan
las busur listrik
1) Penyambungan ruang gasifikasi
Plat untuk ruang gasifikasi yang telah di bentuk dan di roll
disambungkan dengan bagian bawahnya menggunakan las
dengan ukuran masing masing masing dan dudukan yang
berbentuk silinder dengan lubang dilas pada masing masing
alat gasifikasi yaitu pada bagian luar dan bagian dalan, dimana
pada bagian luar diletakkan tepat pada bagian atas silinder
sedangkan bagian dalam diletakkan lebih kebawah sejauh 100
mm dari atas silinder .
2) Pemasangan kaki alat gasifikasi
Kaki yang telah di podrum dan dibentuk dilas diposisia bawah
alat gasifikasi bagian luar dengan susunan secara simetris
sebanyak 4 batang dengan jarak dari bagian bawah alat ketanah
3) Penyambungan pipa saluran udara panas
Penyambungan menggunakan las listrik dari alat gasifikasi
bagian luar ke rumah filter lalu di sambungkan dengan blower
yang posisinya di bagian bawah, dari blower pipa aliran udara
panas di bagi menjadi dua saluran ke bagian bawah drum
pengering gabah
4) Penyambungan drum
Bagian bawah drum disambung dengan plat yang telah di
bentuk menggunakan las listrik dengan posisi bagian bawah
drum makin tirus, dan pada bagian atas drum di pasang engsel
untuk memudahkan membuka dan menutup bagian atas drum
5) Pemasangan kaki drum
Pipa yang telah dipodrum untuk kaki drum di pasang secara
simetris pada bagian bawah drum sebanyak 4 batang dengan
jarang dari bagian bawah keluaran drum sejauh 400 mm
6) Pembungkusan mesin gasifikasi
Lalu balut bagian alat gasifikasi mengggunakan rockwoll dan
ditutup dengan plat aluminum, pastikan tidak ada bagian
samping alat gasifikasi yang tidak tertutup oleh rockwoll, dan
balut pula pipa saluran udara panas menggunakan rockwoll dan
ditutup menggunakan palt aluminum, pada bagian yang sukar
ditutup dengan plat tutup rockwoll dengan menggunakan
selotip alumunium foil, dan pastikan tidak ada saluran pipa
yang tidak tertutup rockwoll mulai keluar dari ruang gasifikasi
3.4. Diagram alir penelitian
Gambar 3.9. Gambar diagram alir penelitian
mulai
Akhir
Pembuatan laporan Tahap persiapan survei alat, survei
bahan
Pembuatan desain alat
BAB IV
ANALISA DATA
4.1. DATA HASIL PERANCANGAN
Data - data yang dibutuhkan dalam melakukan perancangan dan
perhitungan alat ini dilakukan di laboratorium foundry FAKULTAS TEKNIK
USU, Perancangan dilakukan mulai pada april 2014.
Adapun lama perancangan adalah sebagai berikut:
Pengerjaan reaktor bagian luar mulai dari pengerolan sampai pengelasan bagian bawah kurang lebih dibutuhkan waktu selama 1 minggu/6 hari (hari
minggu tidak diperhitungkan).
Pengerjaan reaktor bagian dalam mulai dari pengerolan sampai pengelasan pipa kurang lebih dibutuhkan waktu selama 1 minggu/6 hari (hari minggu tidak
diperhitungkan).
Perakitan pipa pipa saluran dan dari reaktor, rumah filter sampai keblower dibutuhkan waktu sekitar 4 hari.
Perakitan drum pengering mulai dari pelubangan, pembentukan kerucut bawah, pengelasan pemasangan pipa saluran masuk di butuhkan waktu sekitar 1
minggu/6hari (hari minggu tidak diperhitungkan).
Pemasangan bahan pelapis seperti rockwool dan plat alumunium dibutuhkan waktu sekitar 2 hari.
4.2. Menghitung laju pindahan panas 1. Pada alat pengering gabah
Menhitung qr yang terjadi pada alat pengering gabah menggunakan rumus:
qr =
Tabel 4.1 Perhitungan h1 untuk qr1 dari tabel lampiran 2
Temp. K W/m.K
800 57,3
813 x
850 59,6
Untuk mencari nilai h1 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka
Tabel 4.2 Perhitungan h2 untuk qr1 dari tabel lampiran 2
Temp. K W/m.K
350 30,0
368 X
400 33,8
Untuk mencari nilai h2 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka
dilakukan interpolasi
Tabel 4.3 Perhitungan h5 untuk qr1 dari tabel lampiran 2
Temp. K W/m.K
300 26,3
307 X
350 30,0
Untuk mencari nilai h5 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka
qr =
2. Menghitung laju pindahan panas pada pipa Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter
Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 38 cm = 0.38m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m di balut
plat alumunium setebal 0,5mm = 0,0005 m
Gambar 4.1 Lapisan Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter r1
r2 r3
Tabel 4.4 Perhitungan h1 untuk qr2 dari tabel lampiran 2
Tabel 4.5 Perhitungan h4 untuk qr2 dari tabel lampiran 2
qr =
tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.
Gambar 4.2 Lapisan Rumah Filter r1
r2
r3
Tabel 4.6 Perhitungan h1 untuk qr3 dari tabel lampiran 2
Tabel 4.7 Perhitungan h4 untuk qr3 dari tabel lampiran 2
qr = Pipa dari rumah filter ke blower
Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 128 cm = 1.28m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m dan di
tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.
Gambar 4.3 Lapisan Pipa dari rumah filter ke blower r1
Tabel 4.8 Perhitungan h1 untuk qr4 dari tabel lampiran 2
Tabel 4.9 Perhitungan h4 untuk qr4 dari tabel lampiran 2
qr =
Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 223 cm = 2,23 m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m dan di
tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.
Gambar 4.4 Lapisan Pipa dari blower ke drum r1
r2 r3
Tabel 4.10 Perhitungan h1 untuk qr5 dari tabel lampiran 2
Tabel 4.11 Perhitungan h4 untuk qr5 dari tabel lampiran 2
4.3. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu produk
Q1 = mo . Cpd . (TR – TB) (D.H Bacon dan R.C.Sthepencus,1982) Dimana :
Q1 : Panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk [kJ]
M0 : Massa produk awal [Kg]
TR : suhu ruang pengering
TB : suhu awal gabah
Cpd : panas jenis produk [ kJ/KgoC ]
Diketahui :
M0 : 10 Kg
TR : 95OC
TB : 34OC
Nilai cp untuk gabah didapatdari tabel Specific Heat of the Dry Mass of Agricultural Seeds .
Tabel 4.12 Nilai cp untuk berbagai jenis bijian
Q1 = mo . Cpd . ( TR - TB )
= 10 Kg x 1,637 kJ/Kg.K x ( 368 – 307 )K = 998,57 kJ
4.4. Panas yang digunakan untuk menguapkan suhu produk Q2 = mu . hfg ( D.H bacon dan R.C.sthepencus, 1982 )
Dimana :
mu = massa air yang diuapkan
hfg = panas laten penguapan produk pada suhu produk
[ 2258 kJ/Kg ] ……..tabel saturated steam Q2 = 1,469 x 2258 = 3317 kJ ( tanpa menggunakan blower )
Q2 = 1,395 x 2258 = 3149,9 kJ ( menggunakan blower )
4.5. Besarnya energi listrik yang digunakan Penggunaan listrik =
Total energi yang terpakai = 810 kJ
4.6. Besarnya energi untuk menaikkan suhu produk dan energi penguapan air
Qu = Q1 + Q2 Dimana :
Q1 = panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk [ kJ ]
Q2 = panas yang digunakan untuk menguapkan air produk [ kJ ]
Qu = Q1 + Q2
= 998,57 kJ + 3.317 kJ
= 4.315,57 kJ
Menggunakan blower
Qu = Q1 + Q2
= 998,57 kJ + 3149,9 kJ
= 4.148,48 kJ
Sehingga efisiensi alat
ε = 4.148,48
810 x 100%
4.7. Biaya pembuatan alat Daftar biaya pembelian bahan
Tabel 4.13 Daftar Perincian harga bahan
No Nama bahan Jumlah Harga satuan
@(Rp) Jumlah (Rp)
1 Pembuatan reaktor
pembakaran 1 unit 2.500.000 2.500.000
2 Pembuatan drum
pengering 1 unit 1.700.000 1.700.000
3 Blower hisap 1 unit 160.000 160.000
4 Filter 1 unit 65.000 65.000
5 Thermometer 1 unit 18.000 18.000
6 Rockwoll/glasswoll 1 gulung 175.000 175.000
Penulis mengasumsikan biaya pemakaian listrik selama proses
penyambungan sebesar Rp. 150.000.
Biaya operasional mesin diasumsikan sebesar 10% dari harga bahan.
10% x Rp.5.493.500 = Rp.549.350
Total biaya pembuatan adalah = biaya pembelian bahan + biaya listrik + biaya
operasional
Total = Rp.5.493.500 + Rp.150.000 + Rp.549.350
= Rp.6.192.850
Tabel 4.14 Total Biaya Pembuatan
No Uraian Jumlah (Rp)
1 Biaya pembelian bahan 5.493.500
2 Biaya listrik 150.000
3 Biaya operasional 549.350
Total biaya pembuatan 6.192.850
4.8.Harga jual mesin pengering gabah
Untuk harga jual alat ini diambil dari total biaya pembuatan dan
keuntungan sebesar 20%.
Biaya total pembuatan alat = Rp.6.192.850
Keuntungan yang diambil = 20 % x Rp.6.192.850
= 1.238.570
Jadi harga jual alat pengering gabah dengan system gasifikasi adalah total
biaya pembuatan ditambah keuntungan
= Rp. 6.192.850 + Rp. 1.238.570
4.9.Analisa titik impas
Titik impas (break event point) merupakan titik pertemuan antara dua
metode proses produksi yang dikaitkan dengan biaya - volume produksi – laba. Break event point = [� ]
ℎ � � −�� � ��
a) Biaya tetap ( B.T )
Biaya tetap adalah biaya untuk membei alat pengering gabah dengan
system gasifikasi
B.T = Rp. 7.431.420
b) Harga jual ( H.J )
Harga jual adalah harga penjualan gabah yang sudah dikeringkan
H.J = Rp. 8.000 / Kg
c) Biaya variable ( B.V )
1) Biaya pemakaian listrik ( BPL )
Diperkirakan alat bekerja efektif dengan menggunakan blower selama 0,45
jam / hari
Dimana daya listrik yang dipakai alat pengering gabah dengan system
gasifikasi selama 0,45 jam adalah = 0,45 jam x 500 watt = 225 Wh
= 0,225 Kwh
Tarif dasar listrik PLN = Rp. 1.528,9 /Kwh
Tabel 4.15 Tarif dasar listrik bulan juni 2014
(sumber www.pln.co.id)
BPL = 0,225 Kwh x Rp.1528,9 /Kwh
BPL = Rp.344,0025 /hari
Rp.10.320,075 /bulan
2) Biaya tenaga kerja ( BTK )
Diperkirakan alat in dapat beroperasi dengan 2 orang operator
Maka BTK = Rp. 1.600.000/bulan
3) Biaya bahan baku ( BBB )
Biaya bahan baku adalah biaya pembelian gabah basah oleh
petani, yaitu Rp. 5.000/Kg
BBB = kapasitas alat x waktu kerja alat x harga bahan baku
= 200 Kg x 1 Hari x Rp.5.000/Kg
= Rp. 1.000.000/hari
Maka :
B.V = BPL + BTK + BBB
= Rp.344,0025 + Rp. 53.333,33 + Rp.1.000.000
= Rp.1.053.677,34
Jika dalam Rp/Kg maka:
B.V = BPL +BTK +BBB KAPASITAS ALAT
= Rp .344,0025 +Rp .53.333,33+Rp .1.000.000 200 kg /hari
= Rp .1.053.677,34 200 Kg /hari
= Rp.5.268,387/kg
Dari data diatas maka titik impas akan diperoleh :
Gambar 4.5 Grafik BEP
1 = Perhitungan biaya total menggunakan alat pengering dengan system
Gasifikasi
= biaya tetap menggunakan alat gasifikasi
BEP ( X ) = 2.721Kg
Hasil Penjualan ( Y ) = 2.721Kg x Rp.8.000
= Rp.21.768.000
Berdasarkan hasil grafik dapat diketahui bahwa setelah volume produksi
diatas 2.721 Kg maka penggunaan alat pengering dengan sistem gasifikasi ini
lebih ekonomis.
Perhitungan BEP diatas adalah perhitunan untuk operasi alat pengering
gabah dengan system gasifikasi selama sekali pengeringan , untuk menjadikan
kadar air gabah < 14%. Sedangkan untuk komoditas perdagangan kadar air gabah
harus < 14 % agar gabah dapat digiling atau dijual langsung sebagai pakan hewan. 0
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
B
Volume produksi gabah [ Kg ]
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah penulis melakukan perhitungan terhadap perencanaan alat
gasifikasi ini, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Kapasitas alat pengering dengan menggunakan bahan bakar biomassa ini
adalah sebesar ± 200 Kg dengan percobaan pengeringan sebesar ± 10 Kg.
2. Pada proses pengujian didapat hasil bahwa proses pengering menggunakan
blower jauh lebih ekonomis dan lebih cepat dibandingkan dengan proses
pengeringan tanpa menggunakan blower, sedangkan bila dibandingkan
dengan proses pengeringan secara tradisional proses pengeringan
menggunakan blower lebih cepat kering, dan proses pengeringan tanpa
menggunakan blower jauh lebih lama dari proses pengeringan secara
tradisional.
3. Pada lubang saluran masukan udara pembakaran yang berada dibawah
reaktor tidak terdapat penampung abu atau serpihan bara yang jatuh dari
dalam reaktor.
4. Pada awal pembakaran bahan bakar akan mengeluarkan banyak asap
sehingga proses pembakaran harus digunakan di luar ruangan atau didalam
ruangan yang memiliki ventilasi udara yang cukup.
5. Panas pada ruang pembakaran bahan bakar adalah sebesar ± 540oC, dan
panas yang sampai pada drum pengeringan sekitar ± 95oC setelah dialirkan
5.2. Saran
Berdasarkan pengujian dan percobaan yang telah dilakukan, maka
penulis menyarankan kepada semua pihak yang ingin menggunakan dan
mengembangkan alat ini, ada beberapa hal yang harus diperhatikan:
1. Untuk memastikan alat ini dapat beroperasi ditempat yang sulit terdapat
listrik dari PLN atau listrik terputus, maka disarankan untuk menggunakan
baterai + inverter sebagai arus cadangan ketika sulit terdapat listrik dari
PLN atau listrik terputus
2. Untuk menjaga keselamatan pada saat akan mengoperasikan alat ini,
hendaknya dilakukan pemeriksaan komponen – komponen dan pastika dalam kondisi yang layak pakai, serta selalu berhati – hati ketika akan mendekati reaktor pembakaran pada saat kondisi api sedang menyala.
3. Untuk menjaga kebersihan dan mendapat kualitas gabah kering yang baik,
maka sebaiknya pastikan bagian – bagian pada alat ini dalam kondisi yang terawat dan benar – benar bersih sehingga siap pakai, seperti drum pengering
4. Penulis mengakui adanya kekurangan pada sistem pembuangan abu sisa
pembakaran dalam reaktor yang harus diangkat baik pada kondisi dingin
maupun dalam kondisi panas.
5. Setelah pemakaian alat bersihkan bagian – bagian yang terdapat sisa – sisa hasil pengeringan maupun reaktor pembakaran bahan bakar.
6. Bagi mahasiswa yang nantinya akan merevisi alat ini diharapkan bisa
merancang sebuah alat pengering gabah dengan proses pengeringan yang
lebih baik dan sistem pembuangan sisa bahan bakar yang lebih praktis dan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka
Menurut hukum Thermodinamika II dinyatakan bahwa perpindahan energi
panas berlangsung jika terdapat perbedaan temperatur (Holman,1995). Panas akan
mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi kepada benda yang bertemperatur
rendah. Panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur suatu benda dan dapat
diukur disebut panas sensibel. Panas sensibel ini merupakan teori dasar dari mesin
pengering gabah sederhana.
Perpindahan panas yang terjadi dapat melalui berbagai cara yaitu : secara
konduksi, secara konveksi dan secara radiasi (Jordan and Priester, 1985).
Perpindahan secara konduksi yaitu perpindahan panas diantara molekul-molekul
dari suatu benda yang saling bersinggungan. Perpindahan panas secara konduksi
terjadi antara bulir-bulir gabah yang dipanaskan sehingga akan terjadi pemerataan
panas pada permukaan gabah. Perpindahan secara konveksi yaitu perpindahan
panas melalui media gas atau cairan. Perpindahan panas secara radiasi yaitu
perpindahan panas melalui sinar atau gelombang suara. Panas radiasi dengan
mudah dapt diserap oleh benda/materi yang berwarna gelap, sedangkan untuk
benda berwarna terang sebagian akan dipantulkan kembali.
Berdasarkan teori di atas, perpindahan panas dalam mesin pengering
digunakan dua prinsip yaitu perpindahan secara konduksi dan konveksi
(Holman,1995). Perpindahan secara konduksi terjadi diantara bulir- bulir gabah
yang telah mendapatkan panas akan berpindah melalui gesekan atau
bersinggungan dengan bulir yang masih belum mendapat panas. Akibat dari
perpindahan panas tersebut maka akan terjadi perpindahan panas ke setiap bulir
gabah sehingga akan terjadi pemerataan panas. Proses tersebut akan mempercepat
waktu pengeringan gabah dan terjadi secara merata.
Sedangkan prinsip perpindahan panas dengan cara konveksi pada
konstruksi mesin pengering gabah ini yaitu udara panas dihembuskan oleh kipas
dalam perpindahan panas adalah udara (Jordan and Priester,1985). Udara panas
yang dihembuskan akan masuk ke celah-celah gabah sehingga panas akan cepat
masuk dan membuang kadar air dari gabah. Keadaan ini akan menye-babkan
terjadinya perpindahan panas secara konveksi dengan media udara yang
dipaksakan (Forced Convection). Pengeringan dengan metoda seperti ini
dapat dikatakan sebagai sistem konduksi-konveksi. Sistem dengan
meng-gunakan perpindahan dua macam secara teori akan mempercepat proses
pengeringan (membuang kandungan air) dan akan terjadi pemerataan pengeringan.
Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan
(Sumber : Holman,1995 )
Hidrogen diakui sebagai salah satu pembawa energi yang paling
menjanjikan. Saat ini, lebih dari 96% hidrogen dihasilkan dari pembentukan
kembali uap dari bahan bakar fosil pada suhu tinggi, dengan gas alam sebagai
bahan baku yang paling dominan. Namun, menipisnya persediaan bahan bakar
fosil, polusi dan emisi gas rumah kaca menyebabkan krisis energi yang serius dan
masalah lingkungan mendorong eksplorasi sumber daya yang bersih dan
terbarukan. Salah satu sumber daya terbarukan terbanyak adalah biomassa.
Biomassa rata-rata hanya memiliki 6 wt% hidrogen, pada prinsipnya tidak terlalu
menarik untuk produksi hidrogen. Namun, selama beberapa dekade terakhir ini
gasifikasi biomassa kini menjadi teknologi terapan yang banyak diminati karena
dianggap ekonomis dan kompetitif dengan metode pembentukan kembali gas
alam konvensional.
Sintesis gas yang dihasilkan dari gasifikasi biomassa mengandung
hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), air (H2O),
nitrogen (N2), metana (CH4), dan melacak sejumlah hidrokarbon lainnya.
Proporsi relatif dari masing-masing komponen dalam syngas tergantung pada
kondisi operasi gasifikasi, yaitu temperatur, tekanan, jenis biomassa, dll, dan di
antara mereka, agen gasifikasi disebutkan dalam literatur sebagai yang paling
berpengaru. Theknologi gasifikasi biomassa yang berbeda termasuk yang
menggunakan udara., uap atau campuran uap-O2 merupakan bahan paling utama
dalam proses gasifikasi biomassa.
Salah satu fasilitas yang paling maju untuk menunjukkan kelayakan
teknologi gasifikasi biomassa adalah Pusat Gasifikasi Biomassa Vaxjo Varnamo
(WBGC) di Swedia yang memiliki tekanan IGCC (gasifikasi terpadu siklus
terpadu) berbahan bakar biomassa pilot plant CHP (gabungan panas dan listrik)
sebesar 18MWth. Plant ini dibangun kembali di bawah lingkup proyek
CHRISGAS Eropa untuk menunjukkan produksi gas sintesis bersih dengan
hydrogen yang berlebih berdasarkan tekanan uap/gasifikasi biomassa dengan
pelepasan oksigen, diikuti dengan pembersihan dan upgrade. Dalam kondisi
tersebut kandungan hidrogen di syngas dapat mencapai nilai berkisar dari 35%
hingga 45% vol. Selanjutnya peningkatan kadar hidrogen dalam gas produk
diperlukan penyesuaian rasio H2/CO dan proses yang paling banyak digunakan
adalah reaksi Water Gas Shift (WGS) yang memungkinkan konversi CO menjadi
CO2 dan H7 dalam uap: CO + H2O = H2 + CO2.
Pada temperatur tinggi reaksi kesetimbangan terbatas pada temperatur
rendah, secara kinetik memerlukan penggunaan katalis. Proses WGS di industri
biasanya dilakukan dalam dua proses sehingg perlu panambahan katalitik: satu
pada temperatur tinggi, dalam kisaran 350-450oC, menggunakan katalis Fe-Cr dan
literatur karena telah diikuti oleh banyak penulis yang menyelidiki gasifikasi
biomassa dipadu dengan WGS untuk menghasilkan gas yang kaya hidrogen dari
biomassa, dengan menggunakan katalis yang tersedia secara komersial. Juga
sering digunakan untuk referensi pendekatan alternatif proses dua tahap WGS
konvensional seperti yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya.
Penggunaan katalis WGS dilakukan pada suhu ultra-tinggi yang dapat
digabungkan dengan gasifikasi biomassa atau penggunaan reaktor membran untuk
meningkatkan konversi CO tanpa menggunakan katalis. Pendekatan teknologi
dengan menggabungkan
Reaktor membran dengan WGS satu tahap juga dapat ditemukan dalam
literatur meskipun tidak terkait dengan aplikasi khusus untuk teknologi gasifikasi
biomassa. Kombinasi antara membran pemisahan H2 dengan reaksi WGS telah
diakui secara luas keuntungannya. Salah satunya adalah menggunakan WGS
tahap kedua pada suhu yang lebih rendah. Hal ini karena pemisahan in-situ dari
salah satu produk (dalam hal ini H2) dengan membran akan mengakibatkan hasil
H2 yang tinggi pada suhu tinggi sehingga reaksi WGS akan dilakukan dalam satu
tahap yang beroperasi di rentang suhu katalis yang dipilih. Secara khusus
keuntungan menggunakan paladium dan membran paduan Pd untuk pemisahan
H2 dijelaskan dalam literatur, keuntungan lain adalah bahwa kelebihan uap tidak
akan diperlukan untuk mendukung konversi CO yang lebih tinggi meskipun masih
mungkin diperlukan untuk mencegah karbon dan/atau pembentukan metana. Oleh
karena itu, selektivitas katalis digunakan dalam reaktor membran WGS bila
dioperasikan pada uap rendah untuk rasio CO adalah sangat penting. Kebanyakan
industri menggunakan katalis WGS suhu tinggi yang berbasis pada besi dan
kromium oksida yang dilaporkan sangat selektif untuk reaksi water gas shift pada
temperatur di atas 300oC yang menjaga stabilitas dan ketahanan terhadap
sintering. Fase aktif secara katalitik adalah magnetit (Fe3O4) yang biasanya
berasal dari oksidasi parsial hematit (Fe2O3). Namun, katalis magnetit murni
mengalami sintering yang mengurangi aktivitas mereka. Suatu penstabil, Cr2O3,
yang stabil secara komersial yang dapat beroperasi selama beberapa tahun
sebelum membutuhkan penggantian
Water Gas Shift (WGS) merupakan proses yang dikaji dalam peneliotian
ini maka tidak dapat diasumsikan bahwa katalis yang digunakan dalam proses
komersial akan cocok bila digunakan dalam teknologi seperti gasifikasi atau
reaktor membran. Sangat sedikit referensi yang dapat ditemukan dalam literatur
tentang kinerja katalis WGS suhu tinggi bila digunakan untuk upgrade syngas
yang diperoleh dari gasifikasi biomassa oksigen bertekanan. Jadi, studi ad hoc
perlu dilakukan.
Belonio (2005), merancang tungku bahan bakar sekam gabah dengan
konsep energi alternatif, dimana sekam gabah tersebut dibuat gas terlebih dulu
didalam reaktor sederhana selanjutnya setelah terbentuk gas baru dibakar. Untuk
membuat gas dari sekam gabah digunakan teknologi gasifikasi. Proses gasifikasi
dilakukan dengan cara mengalirkan oksigen pada sekam gabah kering sehingga
menghasilkan gas yang mudah terbakar. Oksigen yang diberikan pada bahan
bakar dengan cara mengalirkan udara dengan bantuan fan. Gas yang dihasilkan
proses gasifikasi tersebut mengandung gas metana sebesar 0.5%-7% volume. Ibnu
(2011), membuat alat produksi gas metana dengan bahan bakar sampah organik.
Sampah organik yang digunakan adalah sekam gabah, tempurung kelapa dan
serbuk gergaji. Untuk membuat gas dari sampah ini, digunakan teknologi
gasifikasi. Dengan cara membakar sampah kering di dalam reaktor, sehingga
menghasilkan gas yang bertekanan dengan bantuan blower. Selanjutnya gas
dialirkan menuju pipa ke tabung absorsi, kemudian langsung disalurkan ke pipa
menuju kompor. Murjito (2009), membuat alat penangkap gas metana pada
sampah menjadi biogas yang terbuat dari plastik polyethylene. Penelitian ini
menghasilkan rancangan alat penangkap gas metana yang berbahan dasar plastik
polyethylene dengan spesifikasi sebagai berikut: biodigester dengan volume total
11 m3 , volume basah 8,8 m3, waktu proses 40 hari, isian bahan 220 kg/hari, luas
lahan 18 m2, dan memiliki penampung gas dengan dimensi tinggi 4,6m, diameter
0,954 m, volume efektif 2,5 m3. Nugraha (2010), mengolah sampah organic
menimbun sampah organik di dalam tanah selama beberapa hari minimal 7 hari.
Gas hasil fermentasi ini kemudian dialirkan ke alat purifikasi untuk
membersihkan gas metana dari impurities (kotoran). Setelah didapatkan kadar gas
metana di atas 70% digunakan sebagai bahan bakar kompor pengganti LPG.
2.2 Air
Kadar air sangat berpengaruh terhadap suhu bahan pangan, dan hal ini
merupakan salah satu sebab mengapa didalam pengolahan panganair tersebut
sering di keluarkan atau dikurangi dengan cara penguapan atau pengentalan dan
pengeringan. Pengurangan air disamping bertujuan mengawetkan juga juga untuk
mengurangi besar dan berat bahan pangan sehingga memudahkan dan menghemat
pengepakan.
Kandungan air sangat berpengaruh terhadap konsisten bahan pangan
dimana sebagian besar bahan pangan segar mempunyai kadar air 70 % atau lebih.
Sebagi contoh sayur sayuran dan buah buahan segar mempunyai kadar air 90 – 95
%, susu 85 – 90 %, ikan 70 – 80 %, telur 70 – 75 % dan daging 60 – 70 %.
Pada umumnya keawetan bahan pangan mempuyai hubungan erat dengan
kadar air yang dikandungnya. Beberapa jenis biji – bijian yang diperdagangkan
dipsar mempunyai kadar air tertentu, misalnya beras dengan kadar air sekitar 14
% atau kacang kedelai dengan kadar air sekitar 8 %, pada kadar air tersebut beras
dan kacang kedelai mempunyai keawetan dan daya simpan lebih lama
dibandingkan dengan keadaan segarnya pada kadar air yang lebih tinggi.
Didalam bahan pangan air terdapat dalam bentuk air bebas dan air terikat.
Air bebas mudah dikeluarkan dengan cara penguapan atau cara pengeringan,
sedangkan air terikat sukar dihilangkan dari bahan tersebut meskipun dengan cara
2.3Kadar air
Kadar air pada permukaan bahan dipengaruhi oleh kelembaban nisbi (RH)
udara disekitarnya. Bila kadar air bahan rendah sedangkan RH disekitarnya tinggi,
maka akan terjadi penyerapan uap dari udara sehingga bahan menjadi lembabatau
kadar airnya menjadi lebih tinggi. Bila suhu bahan lebih rendah ( dingin ) dari
pada sekitarnya akan terjadi kondensasi uap air udara pada permukaan bahan dan
dapat merupakan media yang baik bagi pertumbuhan kapang atau
perkembangbiakan bakteri.
Terjadinya kondensasi ini tidak selalu berasal dari luar bahan. Didalam
pengepakan, beberapa bahan pangan seperti sayur sayuran dan buah buahan dapat
menghasilkan air dari repirasi dan transpirasi. Air inilah yang dapat membantu
pertumbuhan mikroba.
Bahan pangan kering juga dapat menghasilkan air misalnya jika suhu naik
selama pengepakan akibatnya kelembaban nisbi pada permukaan akan berubah.
Uap air ini kemudian dapat berkondensasi pada permukaan bahan pangan
terutama jika suhu penyimpanan turun. Kadar air dapat dilakukan dua cara yaitu
kadar iar basis basah dan kadar air basis kering.
Kadar air basis basah (MCwb) dinyatakan dengan persamaan :
MCwb =
ℎ
Sedangkan kadar air basis kering (MCdb) dinyatakan dengan persamaan :
MCwb =
ℎ �
Hubungan antara MCwb dengan MCdb dapat ditentukan dengan persamaan :
MCwb=
MCwb = � � + 1
MCdb = � 1−�
2.3.1 Diagram Psikometrik dan Sifat Udara Basah
Sifat termal dari udara basah pada umumnya ditunjukkan dengan
menggunakan diagram psikometrik. Diagram psikometrik merupakan tampilan
secara grafikal termodinamik udara antara lain suhu, kelembaban, entalpi,
kandungan uap air dan volume spesifik. Dalam diagram psikometrik dapat
diketahui hubungan antara bola basah dengan bola kering, suhu titik embun,
kelembaban relative, panas total, volume spesifik, kelembaban spesifik, panas
sensible dan panas laten. Diagram psikometrik dapat dilihat berdasarkan pada
gambar
Gambar 2.2 Diagram psikometrik.
Beberapa istilah (sifat-sifat udara) yang sering dipakai dan berkaitan dengan
diagram psikometrik ini diantaranya adalah :
Temperatur bola kering (Tdb)
Temperatur bola kering adalah temperatur udara yang diukur dengan
termometer biasa dengan sensor kering dan terbuka.
Temperatur bola basah (Twb)
Temperatur bola basah adalah temperatur udara yang diukur dengan
termometer biasa dengan sensor yang dibalut kain basah.
Temperatur jenuh (Tdp)
Temperatur jenuh adalah temperatur ketika uap air yang terkandung
dalam udara mulai mengembun jika udara didinginkan pada temperatur konstan.
Rasio kelembaban/Humidity Ratio (ω)
Rasio kelembaban adalah berat atau massa air yang terkandung dalam
setiap kilogram udara kering. Dalam teknik pengkondisian udara, untuk
menghitung perbandingan (ratio) kelembaban dapat digunakan persamaan
gas ideal, sehingga mengikuti persamaan Pv = RT, serta mempunyai kalor
spesifik yang tetap. Udara dianggap gas ideal karena, suhunya cukup tinggi
dibandingkan dengan suhu jenuhnya, dan uap air dianggap ideal karena
tekanannya cukup rendah dibandingkan dengan tekanan jenuhnya.
Kelembaban relatif (Rh), φ
Kelembaban relatif adalah perbandingan tekanan parsiil uap air di
dalam udara dengan tekanan uap jika udara dalam keadaan jenuh pada
temperatur yang sama. Kelembaban relatif sering dinyatakan dalam bentuk
2.4 Prinsip prinsip pengawetan pangan
Setelah dipanen bahan pangan secara fisiologik masih hidup. Proses hidup
ini berlangsung dengan menggunakan persediaan “bahan bakar” yang ada. Proses
hidup ini perlu dipertahankan, tetapi sebaiknya jangan dibiarkan berlangsung
cepat. Kalau proses hidup ini berlangsung cepat , maka akan cepat pula bahan
pangan tersebut mati karena kehabisan “ bahan bakar” dan dapat terjadi
kebusukan. Cara memperlambat pernafasan bahan pangan tersebut dapat
dilakukan dengan beberapa cara diantaranya dengan pendinginan dan control
atmosfer (CAS). Misalnya hewan yang baru disembelih harus segera dikuliti,
dibersihkan dan didinginkan. Pembersihan pengulitan dan pendinginan ini hanya
dapat menghambat kerusakan dalam waktu yang singkat yaitu untuk beberapa jam
atau paling lama beberapa hari. Dengan cara ini mikroba atau enzim tidak
seluruhnya rusak atau inaktif sehingga dapat aktif kembali secara cepat.
Perlakuan - perlakuan selanjutnya yang penting utuk mengawetkan bahan
pangan diantaranya adalah pemanasan, pendinginan, pengeringan, pengasapan
radiasi atau pembubuhan bahan kimia, asam, gula atau garam. Beberapa
diantaranya dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan, oleh karena itu harus
digunakan dalam batas batas tertentu. Misalnya panas yang digunakan harus dapat
membunuh mikroba tetapi tidak boleh menurunkan nilai gizi dan cita rasa bahan
pangan.
Pemanasan
Sebagian besar bakteri dalam bentuk vegetatifnya akan mati pada
suhu 82 – 94oC, tetapi banyak spora bakteri yang masih tahan terhadap
suhu air mendidik 100oC selama 30 menit. Untuk sterilisasi yaitu
supaya mikroba beserta sporanya matidiperluka pemanasan pada suhu
yang lebih tinggi misalnya 121oC selama 15 menit atau lebih,
tergantung dari jumlah dan mutu subtratnya. Hal ini biasanya
dilakukan dengan menggunakan uap panas misalnya didalam autoklaf
Didalam industri pengalengan sterilisasi bahan biasanya dilakukan
pada suhu dan dalam waktu tertentu yang telah diperhitungkan lebih
dahulu untuk memunahkan spora bakteri yang paling tahan panas yang
mungkin ada pada makanan tersebut disamping memeperhatikan
adanya kemungkinan pencernaan oleh Clostridium botulinium. Dengan
cara sterilisasi yang baik, makanan didalam kaleng dapat disimpan
selama setengah tahun atau lebih. Pada dasarnya tidak semua makanan
membutuhkan suhu dan waktu yang sama untuk sterilisasi.
Makanan yang mempunyai pH rendah seperti sari buah jeruk atau
tomat tidak memerlukan panas yang tinggi karena adanya asam yang
bersifat sebagai pengawet. Misalnya jika kadar asam cukup tinggi
sterilisasi cukup dilakukan pada suhu 93,5oC (200oF) selama 15 menit.
Penggunaan panas tidak hanya ditujukan untuk membunuh semua
mikroba dan menghasilkan bahan yang steril, tetapi panas juga sering
digunakan hanya untuk membunuh mikroba yang dapat menyebabkan
penyakit (pathogen), misalnya pasteurisasi pada susu. Sebagian besar
bakteri dan semua mikroba patogen yang terdapat didalam susu akan
mati dengan pasteurisasi pada suhu 63oC selama 30 menit, tetapi
susunya sendiri tidak steril. Cara ini biasa dilakukan jika susu akan
didinginkan atau langsung diminum, sedangkan sterilisasi susu
biasanya dilakukan pada suhu yang diuapkan dan akan disimpan di
dalam kaleng selama beberapa bulan.
Pengeringan
Pengeringan adalah suatu metode untuk mengeluarkan atau
menghilangkan sabagian air dari suatu bahan dengan cara
menguapkan air tersebut dengan menggunakan energy panas.
Biasanya kandungan air bahan tersebut dikurangi sampai suatu batas
agar mikroba tidak dapat tumbuh lagi didalamnya.
Keuntungan dari pengeringan adalah bahan menjadi lebih awet
juga menjadi berkurang sehingga memudahkan pengangkutan, dengan
demikian diharapkan biaya produksi menjadi lebih mudah. Kecuali itu
bahan bahan yang hanya dapat digunakan apabila telah dikeringkan
misalnya tembakau, kopi, teh, biji bijian dan lainnya.
Disamping keuntungan keuntungan tersebut diatas, pengeringan
juga mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal dari bahan
yang dikeringkan dapat berubah misalnya bentuknya, sifat sifat fisik
dan kimianya, penurunan mutu dan lain lainnya. Kerugian yang
lainnya juga disebabkan karena beberapa bahan kering perlu pekerjaan
tambahan sebelum digunakan, misanya harus dibasahkan kembali.
Proses pengembalian air kedalam bahan tersebut disebut rehidrasi.
Proses pengeringan selain dapat dilakukan dengan pemanasan
langsung, juga dapat dilakukan dengan cara lain yaitu dengan
“dehydro freezing” yang mempunyai daya pengawetan lebih baik, dan
“freeze drying”. “Dehydro freezing” adalah pengeringan disusul
dengan pembekuan, sedangkan “freeze drying” adalah pembekuan
yang disusul dengan pengeringan. Pada proses freeze drying terjadi
sublimasi yaitu perubahan dari bentuk es dalam bahan yang beku
langsung menjadi uap air tanpa mengalami proses pencarian terlebih
dahulu. Cara ini biasanya dilakukan terhadap bahan bahan yang
sensitif terhadap panas misalnya vaksin vaksin, mormon, enzim, anti
biotika dan lainnya. Freeze drying mempunyai keuntungan karena
volume bahan tidak berubah, dan daya rehidrasi tinggi sehingga
mendekati bahan asalnya.
Agar pengeringan berlangsung dengan cepat, maka perlu diberikan
energi panas pada bahan yang akan dikeringkan dan aliran udara
untuk mengalirkan uap air yang terbentuk keluar dari daerah
pengeringan. Pengeluaran uap air dapat juga dilakukan secara vakum.
Pengeringan dapat berlangsung dengan baik jika pemenasan terjadi
pada setiap tempat dari bahan tersebut, dan uap air dikeluarkan dari
pengeringan terutama adalah luas permukaan bahan, suhu
pengeringan, aliran udara dan tekanan uap di udara.
Mikroba pada keadaan normal mengandung air kira kira 80 %. Air
ini diperoleh dari makanan tempat mereka tumbuh. Jika air
dikeluarkan dari bahan pangan, maka air dari dalam sel bakteri juga
akan keluar dan bakteri tidak dapat berkembang biak.
Bakteri dan ragi umumnya membutuhkan kadar air yang lebih
tinggi dari pada kapang, oleh karena itu kapang sering dijumpai
tumbuh pada makan setengah kering dimana bakteri dan ragi tidak
dapat tumbuh, misalnya kapang dapat tumbuh pada roti yang sudah
basi, ikan asap, dendeng dan lainnya.
Perbedaan yang kecil dari kelembaban nisbi udara (RH) didalam
ruangan tempat penyimpanan bahan pangan atau didalam peti
pengepakan dapat menyebakkan perbedan yang besar dalam
perkembang biakan bakteri. Pada suhu ruang pendingin, kelembaban
yang lebih tinggi akan makin memperbanyak jumlah populasi
mikroba.
Kebutuhan mikroba akan air biasanya dinyatakan dalam istilah aw
(water activity), yang mempuyai hubungan dengan kelembaban nisbi
udara. Kelembaban nisbi adalah perbandingan antara tekanan uap air
diudara dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama.
Kelembaban nisbi menunjukkan keadan atmosfer di sekeliling bahan
atau larutan. Nilai aw menunjukan keadaan dari suatu larutan, yaitu
perbandingan antara tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air
murni pada suhu yang sama. Jadi air murni mempunyai aw 1,0. Pada
keadaan keseimbangan, aw akan sehimbang dengan RH atau aw sama
dengan RH/100. Sebagian besar bakteri membutuhkan nilai aw 0,75 –
1,00 untuk tumbuh. Beberapa ragi dan kapang tumbuh lambat pada
nilai aw 0,62.
Pengeringan bahan pangan ditujukan untuk melawan kebusukan
bakteri tidak dapat tumbuh pada bahan pangan kering, tetapi jika bahan
pangan tersebut dibasahkan kembali misalnya dengan perendaman,
maka bakteri akan cepat tumbuh kecuali jika bahan pangan tersebut
langsung dimakan atau didinginkan.
2.5 Macam macam pengeringan
Pengeringan dapat dilakukan dengan menggunakan suatu alat pengering
(artificial drier), atau dengan cara penjemuran (sun drying) yaitu pengeringan
dengan menggunakan energi langsung dari sinar matahari.
Ada bermacam macam alat pengering tergantung dari bahan yang akan
dikeringkan dan tujuan pengeringannya, misalnya :”kiln drier”, “cabinet drier”, “continuous belt drier”, “ar lift drier”, “spray drier”, “drum drier”, “vacuum drier”, dan lain lainya.
Pengeringan buatan (artificial drying) mempunyai keuntungan karena suhu
dan aliran udara dapat diatur sehingga waktu pengeringan dapat ditentukan
dengan tepat dan kebersihan dapat diawasi sebaik baiknya.
Penjemuran mempunyai keuntungan karena energi panas yang digunakan
murah dan bersifat murah serta berlimpah, tetapi kerugiannya adalah jumlah panas
sinar matahari yang tidak tetap sepanjang hari, dan kenaikan suhu tidak dapat
diatur sehingga waktu penjemuran sukar untuk ditentukan dengan tepat. Selain
dari pada itu, karena penjemuran dilakukan ditempat terbuka yang langsung
berhubungan dengan sinar matahari, maka untuk kebersihannya sukar untuk
diawasi. Energi panas yang diterima oleh bahan selama penjemuran merupakan
kombinasi panas yang berasal dari radiasi langsung dari matahari dan dari
konversi dengan pertolongan udara disekitarnya. Energi panas dari sinar matahari
yang jatuh kepermukaan bumi besarnya tergantung dari sudut jatuh sinar tersebut
ke permukaan bumi dan adanya halangan halangan yang mempengaruhi
2.6 Peranan udara dalam proses pengeringan
Udara dapat dibedakan dalam 2 macam yaitu udara kering atau udara
tanpa kandungan uap didalamnya dan udara basah yaitu udara dengan kandungan
uap air yang tinggi. Udara merupakan campuran dari beberapa gas dengan
perbandingan yang kira kira tetap, misalnya H2O, O2, N2, CO2 yang kadang
kadang mengandung senyawa berbentuk gas (pencemar).
Gas gas murni dapat dibagi menurut jumlahnya didalam udara, yaitu:
Gas yang jumlahnya tetap diudara misalnya N2, O2 dan gas gas mulia yaitu Ne, Ar, He, dan Xe
Gas yang jumlahnya tidak tetap diudara yaitu CO2 dan H2O
Gas gas pengotor misalnya NH3 dan H2S yang berasal dari hasil pemecahan zat zat organic atau CO yang berasal dari hasil pembakaran
yang tidak sempurna dipertambangan minyak bumi.
Jumlah gas mulia di udara sangat sedikit sehingga didalam perhitungan
biasanya diabaikan. Komposisi udara kering terdiri dari 76,8 % N2, 32,2 % O2 dan
CO2 sebanyak 0,03 % berdasarkan volume.
Tekanan H2O didalam udara, atau besarnya tekanan atmosfer setelah
dikurangi dengan tekanan udara kering disebut tekanan uap. Tekanan uap jenuh
adalah tekanan tertinggi yang dapat dicapai oleh suatu ruangan pada suhu tertentu.
Kelembaban udara dapat dinyatakan dalam 2 cara yaitu kelembaban nisbi
dan kelembaban mutlak. Perbandingan antara tekanan uap didalam suatu ruangan
dengan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama disebut kelembaban nisbi atau
RH (relative humidity) yang dinyatakan dalam persen. Kelembapan mutlak
(absolute humidity) adalah perbandingan antara berat uap air di udara dengan
berat udara kering pada suhu yang sama, dan dinyatakan dengan berat udara
kering pada suhu yang sama, dan dinyatakan dalam kg uap/kg udara kerung atau
Peranan udara di dalam proses pengeringan adalah sebagai tempat
pepapasan dan penampungan uap air yang keluar dari bahan, dan juga bertindak
sebagai penghantar panas kebahan yang dikeringkan.
2.7Proses Pengeringan Gabah
Didalam biji-bijian terdapat air bebas dan air terikat. Air bebas terdapat
pada permukaan biji-bijian, diantara sel-sel dan dalam pori-pori,air ini mudah
teruapkan pada pengeringan. Air terikat yaitu air yang berikatan dengan protein,
selulosa, pectin, zat tepung dan sebagai zat-zat yang terkandung dalam gabah.
Air terikat memang sulit untuk diuapkan, memerlukan beberapa perlakukan dan
ketekunan seperti halnya terhadap beberapa faktor yang berpengaruh dalam
pengeringan antara lain temperature, kelembaban, kecepatan udara serta kegiatan
membolak-balik gabah selama pengeringan (kartasapoetra, 1994).
Air yang diangkut dari bijian berlangsung dengan proses penguapan.
Perubahan air menjadi uap air terjadi pada permukaan gabah untuk itu air harus
didifusikan terlebih dahulu kepermukaan lalu diuapkan. Energi panas harus
cukup untuk menguapkan air dan juga untuk mendifusikan air. Panas yang
dipancarkan kedalam bijian akan melalui tiap biji secara individu. Setelah
menerima panas, maka penguapanpun terjadi dari permukaan biji sampai
kedalam biji.
Pada saat proses pengeringan terjadi, perpindahan massa dari bahan ke
udara dalam bentuk uap air terjadi pengeringan pada permukaan bahan. Setelah
itu tekanan uap air pada permukaan bahan akan menurun. Setelah kenaikan suhu
terjadi pada setiap bahan, maka terjadi proses pergerakan air secara difusi dari
bahan ke permukaannya dan seterusnya proses penguapan bahan terjadi.
Akhirnya setelah air berkurang, tekanan uap air bahan akan menurun sampai
terjadi keseimbangan dengan udara sekitarnya (Taib dkk, 1998). Dengan
pengeringan kadar air gabah diharapkan menurun mula-mula dari 25% sampai
Menurut Taib dkk, 1994 pengeringan buatan dapat dilakukan dengan dua
metode yaitu :
1) Pengeringan tumpukan (batch drying), dimana bahan masuk dalam ruang
pengering sampai pada pengeluaran hasil pengering, kemudian dimasukan
bahan berikutnya.
2) Pengeringan kontinyu atau berkesinambungan (continous drying), dimana
pemasukan dan pengeluaran bahan berjalan terus.
2.8 Pengaruh pengeringan terhadap aw bahan pangan
Kadar air suatu bahan yang dikeringkan mempengaruhi beberapa hal yaitu
seberapa jauh penguapan dapat berlangsung, lamanya proses pengeringan dan
jalan nya proses pengeringan.
Air didalam bahan pangan terdapat dalam 3 bentuk yaitu:
Air bebas (free water) yang terdapat dipermukaan benda padat dan mudah diuapkan,
Air terikat (bound water) secara fisik yaitu air yang terikat menurut system kapiler atau air absorpsi karena tenaga penyerapan,
Air terikat secara kimia misalnya air Kristal dan air yang terikat dalam suatu sistem disperse.
Kadar air suatu bahan pangan dapat dinyatakan dalam 2 cara yaitu
bedasarkan bahan kering (dry basis) dan berdasrkan bahan basah (wet basis).
Kadar air secara dry basis adalah perbandingan antara berat air didalam bahan
tersebut dengan berat bahan keringnya. Berat bahan kering adalah berat bahan
asal setelah dikurangi dengan berat airnya. Kadar air secara wet basis adalah
Kadar air dry basis = � 100 %……….(1)
Alat pengering tipe batch dryer terdiri dari beberapa komponen diantaranya:
1) Bak pengering dengan lubang-lubang pada lantainya.
2) Kipas, digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya.
3) Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar
kelembaban nisbi udara pengering tersebut menurun dan meningkatkan
suhunya.
Pada mesin pengering tipe batch dryer udara bergerak dari bawah bahan
menuju atas dan melepaskan sebagian panasnya untuk menghasilkan proses
penguapan, dengan demikian suhu akan semakin berkurang.
Berdasarkan tebal tumpukan bahan, tipe batch dryer digolongkan atas dua
jenis, yaitu deep bed dan thin layer.
2.9.2 Sistem Deep Bed
Pada jenis pengeringan ini tumpukan bahan cukup tebal dan wadah lantai
mempunyai lubang-lubang sehingga udara panas bisa melewati bahan. Besar
kecilnya ukuran lubang wadah ditentukan berdasarkan bahan yang dikeringkan.
Pengeringan dilakukan dengan suhu rendah dan waktu lama agar kerusakan pada
Gambar 2.3 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed
(Sumber : Taib dkk, 1988)
Keterangan :
A . Kipas D. Bidang pengeringan
B. Plenum Chamber E. Biji basah
C. Biji kering F. Udara keluar
2.9.3 Sistem Thin Layer
Prinsip kerja mesin pengeringan ini hampir sama dengan deep bed. Pada
jenis ini ketebalan bahan dikurangi sedangkan luasannya diperlebar. Pergerakan
bidang pengeringan tidak begitu nyata karena pengeringan ini berlangsung
serentak dan merata diseluruh bagian bahan.
Jenis ini mempunyai laju pengeringan lebih cepat dan kemungkinan
terjadinya over drying lebih kecil, tekanan udara yang rendah mampu melalui
Gambar 2.4 Alat pengering jenis Thin Layer
(Sumber : Kartasapoetra, 1994)
2.10 BIOMASSA
Biomassa merupakan limbah dan residu pertanian, kehutanan yang dapat
didegradasi secara biologis dari produk. Biomassa dalam industri merupakan
produksi energi yang merujuk pada bahan biologis yang hidup atau baru mati
yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar . Energi biomassa menjadi
penting bila dibandingkan dengan energi terbarukan karena proses konversi
menjadi energi listrik memiliki investasi yang lebih murah bila di bandingkan
dengan jenis sumber energi terbarukan lainnya. Hal inilah yang menjadi kelebihan
biomassa dibandingkan dengan energi lainnya.
2.11 Katalis
Katalis yang dipelajari dalam penelitian telah disediakan oleh mitra dalam
proyek penelitian nasional. Ini adalah katalis WGS suhu tinggi, secara industri
digunakan dalam plant untuk produksi H2 dan amoniak standar yang pada
dasarnya terdiri dari campuran besi dan kromium oksida dengan komposisi 92%
2.12 Gas metana
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan
rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tidak berwarna dan mudah
terbakar.
1) Reaksi pembakaran gas metana dengan oksigen murni.
Reaksi: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
2) Reaksi pembakaran gas metana dengan udara di alam.
Reaksi: CH4 + 2O2 + 7.52N2 CO2 + 2H2O + 7.52N2 + heat
Pembentukan gas metana dapat terbentuk melalui reaksi antara hidrogen
dengan karbon monoksida. Reaksi : CO + 3H2 CH4 + H2O Pemurnian gas
metana Pemurnian gas metana dari proses gasifikasi dapat dilakukan dengan
metode absorbsi. Metode ini menggunakan air sebagai absorben karena air
mampu mengikat TAR yang sifatnya sebagai pengotor gas CH4. Hal ini dilakukan
karena semakin tinggi kandungan gas pengotor akan mengurangi nilai kalor dari
pembakaran gas metana.
2.13 Gasifikasi
Gasifikasi adalah konversi bahan bakar padat menjadi gas dengan oksigen
terbatas yang menghasilkan gas yang bisa dibakar, seperti CH4, H2, CO dan
senyawa yang sifatnya impuritas seperti H2S, CO2 dan TAR. Berdasarkan proses
pembentukan gas gasifikasi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:
1. Landfill gasification yaitu mengambil gas metana yang terdapat pada
tumpukan sampah.
2. Thermal process gasification yaitu proses konversi termal bahan bakar padat
menjadi gas.
3. Anaerobic gasification yaitu mengolah sampah organik menjadi gas dengan
Reaktor merupakan ruang pembakaran. Hasil penelitian gasifikasi
biomassa sebelumnya menunjukkan bentuk dan ukuran reaktor sangatlah
bervariasi. Penampang reaktor dapat berbentuk segiempat, bujursangkar atau
silindris. Sedangkan diameter dalam berada pada rentang 150 mm – 400 mm dan
tinggi reaktor dapat mencapai 4,8 m.
2.14 Distributor Udara
Untuk mendistribusikan udara ke dalam reaktor digunakan Lubang untuk
saluran keluar udara (orifice) ditempatkan disisi nosel bawah agar terdistribusi
secara seragam kedalam reaktor
5 Teori Tentang Kalor
Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua
kemungkinan yang terjadi pada suatu benda yaitu mengalami perubahan suhu atau
perubahan wujud. Kenaikan suhu pada benda dapat ditentukan menggunakan
persamaan yang mengaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor.
Satuan umun untuk kalor, yang masih digunakan sampai sekarang
dinamakan joule. Satuan ini disebut Joule (J) dan didefinisikan sebagai kalor yang
dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1 derajat celcius.
Jika kalor diberikan pada suatu benda maka temperaturnya naik. Nilai kalor dapat
