UJI KINERJA PIPA ALIRAN
STEAM
PADA TANGKI
PENGUKUS BERAS PRATANAK (
PARBOILED RICE
)
RYAN AKBAR PRAYOGI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Uji Kinerja Pipa Aliran Steam pada Tangki Pengukus Beras Pratanak (Parboiled Rice) adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
RYAN AKBAR PRAYOGI. Uji Kinerja Pipa Aliran Steam Pada Tangki Pengukus Beras Pratanak (Parboiled Rice). Dibimbing oleh ROKHANI HASBULLAH.
Pengukusan adalah salah satu tahapan proses pengolahan beras pratanak yang menentukan kualitas beras pratanak. Permasalahan yang terjadi adalah sebaran suhu yang dialirkan tidak merata ke seluruh bagian gabah. Penelitian ini bertujuan untuk menguji pipa aliran steam terhadap sebaran suhu gabah selama proses pengukusan. Proses pengukusan beras pratanak dilakukan dengan mengalirkan steam yang berasal dari proses pembakaran dengan bahan bakar biomassa serbuk gergaji ke dalam tangki melewati sebuah pipa berukuran ½ inchi sepanjang 105 cm dengan 20 lubang yang berfungsi sebagai lubang pengeluaran dengan ukuran 3 mm. Jenis gabah yang digunakan adalah IR 64. Proses pengukusan gabah dilakukan dengan 2 buah perlakuan, yaitu pengukusan selama 20 menit dan 30 menit dengan target panas mencapai 90 oC. Pada pengukusan selama 20 menit, rata-rata sebaran suhu gabah yang tercatat di 16 titik pengukuran adalah 92.9±0.6 oC dengan persentase beras utuh sebesar 64.2±4.22 %. Sebaran suhu rata-rata pada pengukusan selama 30 menit adalah sebesar 95.9±0.2 oC dengan persentase beras utuh sebesar 92.84±0.65 %.
Kata kunci: beras pratanak, pengukusan, pipa aliran steam
ABSTRACT
RYAN AKBAR PRAYOGI. Performance Test of Steam Pipe Flow for Parboiled Rice Steaming Tank (Parboiled Rice). Supervised by ROKHANI HASBULLAH
Steaming is one of the processes that will affect the quality of the parboiled rice. The problem that usually occurs is that the temperature is un-uniform to the every parts of paddy. The purpose of this research is to test the steam pipe flow towards the temperature spread while steaming process occurs. The steaming process of parboiled rice is proceeded by flowing the steam which is the resulted from the biomass combustion process to the tank through a pipe which has 3 mm holes for circulation. The type of paddy used in this research is IR 64. The steaming process of paddy has 2 methods, which are 20 minutes steaming and 30 minutes steaming, with 90 oC temperature as target. At 20 minutes steaming method, the average point of temperature which are spread at 16 spots is 92.9±0.6
o
Judul Skripsi: Uji Kineja Pipa Aliran Steam pada Tangki Pengukus Beras
Nama NIM
Pratanak (Parboiled Rice)
: Ryan Akbar Prayogi : Fl4100151
Disetujui oleh
Dr Ir Rokhani MSi Pembimbing kademik
Judul Skripsi : Uji Kinerja Pipa Aliran Steam pada Tangki Pengukus Beras Pratanak (Parboiled Rice)
Nama : Ryan Akbar Prayogi NIM : F14100151
Disetujui oleh
Dr Ir Rokhani Hasbullah, MSi Pembimbing Akademik
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Uji Kinerja Pipa Aliran Steam pada Tangki Pengukus Beras Pratanak (Parboiled Rice)”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Rokhani Hasbullah, M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan saran kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada ayah, ibu, dan adik, atas segala doa dan kasih sayangnya. Di samping itu, ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ayu Pramesti atas waktu dan dukungannya. Terima kasih kepada Deny, Aulia, Oldga, dan Rizky selaku rekan bimbangan atas bantuannya selama penelitian ini berlangsung. Terima kasih Febri, Candra, Wenny, Ayik, Amri, Erlin, Elgy, Tyo, Ozi, Johan, Herwin, Rosma, Buddy, Dhanny, Fajar, Nirwan, Dayat, Uje, Olie, Nanda, Arief, Zian, Odik, dan Hafiz atas dukungannya. Serta teman-teman Departemen Teknik Mesin dan Biosistem angkatan 47 atas kebersamaan dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua.
DAFTAR ISI
Rancangan Fungsional dan Struktural 8
Pengolahan Beras Pratanak 9
DAFTAR GAMBAR
1. Proses pengolahan beras pratanak 2
2. Bagian penyusun gabah (Aritonang 2013) 4
3. Letak titik pengukuran suhu selama proses pengukusan 6
4. Diagram alir tahapan penelitian 7
5. Skema pengukusan beras pratanak 8
6. Pipa aliran steam dengan lubang pengeluaran 9
7. Tutup bagian bawah pipa 9
8. Kompor gas sebagai pemanas pada proses perendaman gabah 10 9. Tangki pengukus yang telah dilapisi karung goni 10
10. Suhu pada pipa pemasukan 11
11. Tekanan uap pada tangki air 11
12. Proses pengeringan menggunakan wadah berbahan stainless steel 12 13. Grafik sebaran suhu gabah selama 20 menit pada bagian atas dan 13 14. Grafik sebaran suhu gabah selama 20 menit pada bagian dalam dan 14 15. Grafik sebaran suhu gabah selama 30 menit pada bagian atas dan 16 16. Grafik sebaran suhu gabah selama 30 menit pada bagian dalam dan 18
17. Beras dengan dua perlakuan waktu dan kontrol 19
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tangki pengukus beras pratanak 24
2. Dimensi tangki pengukus beras pratanak 25
3. Bagian-bagian tangki pengukus beras pratanak 26
4. Dimensi tangki pengukus beras pratanak tampak depan 27
5. Dimensi pipa aliran steam 28
6. Data uji mutu fisik 29
7. Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
beras utuh 30
8. Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
beras kepala 30
9. Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
beras patah 30
10. Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
menir 31
11. Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Makanan berasal dari kata dasar “makan”. Kata makan sebagai kata kerja tanpa diikuti oleh objek kata benda bagi orang-orang Indonesia diartikan sebagai makan nasi (Haryadi 2008). Nasi adalah hasil olahan dari beras, dimana beras merupakan bulir padi (gabah) yang telah dipisahkan dari sekam. Menurut Patiwiri (2006) dari segi kandungan gizinya, butiran beras mengandung 70-75 % karbohidrat, 6-7.5 % protein, 3 % lemak, dan sedikit vitamin B2. Karbohidrat dan protein terdapat di dalam lapisan bekatul dan endosperm, sedangkan sebagian besar lemak dan vitamin B2 terdapat dalam bekatul.
Konsumsi beras terbesar di Indonesia adalah dalam bentuk nasi. Rata-rata masyarakat Indonesia mengkonsumsi beras (nasi) sebanyak 151 kg/kepala/tahun pada tahun 1997-1999 (Childs 2004). Data tersebut menunjukkan bahwa beras (nasi) adalah makanan pokok bagi hampir seluruh masyarakat Indonesia.
Banyaknya nasi yang dikonsumsi setiap hari memiliki pengaruh yang kurang baik bagi kesehatan. Rata-rata masyarakat Indonesia lebih menyukai beras yang tidak lembek atau beras dengan kandungan amilosa yang sangat rendah (20 %) namun memiliki indeks glikemik (IG) yang tinggi, yaitu 83 dan 93 (Yokohama 2004). Indeks glikemik adalah skala atau angka yang diberikan pada makanan tertentu berdasarkan seberapa cepat makanan tersebut meningkatkan kadar gula darahnya, skala yg digunakan adalah 0-100. Hal ini akan menyebabkan meningkatnya penderita diabetes di Indonesia. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu proses pascapanen yang dapat menurunkan nilai IG pada beras. Salah satu proses pascapanen tersebut adalah pengolahan beras pratanak (parboiled rice).
Beras pratanak adalah beras yang dihasilkan dari gabah yang telah mengalami penanakan parsial (Widowati 2009), dan jika dilihat dari tahapan prosesnya beras pratanak adalah proses perendaman gabah dalam air dan pengukusan dengan uap panas kemudian dikeringkan sebelum digiling (Grist 1975, Tjiptadi dan Nasution 1985, Haryadi 2006). Tujuan dari pengolahan beras pratanak adalah untuk menghindari kehilangan dan kerusakan beras, baik ditinjau dari nilai gizi maupun rendemen yang dihasilkan. Kelebihan lain dari proses pratanak menurut Hasbullah (2011) berarti juga melakukan proses sterilisasi gabah setelah dipanen, yang mungkin mengandung kotoran dan telur serangga yang terinvestasi di dalamnya.
Secara umum proses pengolahan beras pratanak terdiri dari 3 bagian, yaitu perendaman, pengukusan, dan pengeringan seperti yang terlihat pada Gambar 1. Perendaman berfungsi untuk memasukkan air ke dalam ruang inter cellular dari sel-sel pati endosperm, dimana sebagian air tersebut nantinya akan diserap oleh sel-sel pati itu sendiri sampai pada tingkat tertentu dan cukup untuk proses gelatinisasi. Perendaman umumnya dilakukan dengan 2 cara, yaitu perendaman dengan air bersuhu ruang dan perendaman dengan air panas. Menurut Wimberly (1983), perendaman yang dilakukan pada suhu lingkungan (20-30 oC) memerlukan waktu selama 36-48 jam, namun jika perendaman dilakukan dengan suhu 60-65 oC hanya memerlukan waktu selama 2-4 jam.
2
pasta akibat proses gelatinisasi. Gelatinisasi adalah proses peristiwa perkembangan granula pati sehingga granula pati tersebut tidak dapat kembali pada kondisi semula (Winarno 1992). Menurut Wimberly (1983), pemberian uap panas mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya panas yang tinggi dapat diaplikasikan pada suhu yang konstan, relatif mudah ditangani, pengendalian suhu gabah yang mudah, dapat dihentikan secara cepat, dan mempunyai tingkat pindah panas yang tinggi. Umumnya steam jenuh yang digunakan untuk pengukusan mempunyai tekanan antara 1-5 kg/cm2 pada suhu 100-150 oC selama 20-30 menit untuk tangki ukuran besar. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Spetriani (2011), pipa yang dirancang untuk proses pengukusan beras pratanak berdiameter ¾ inchi (1.90 cm) sepanjang 90 cm. Lubang pengeluaran steam dibuat tanpa memperhatikan kebutuhan dari proses pengukusan, sehingga diameter lubang tidak diperhatikan. Hasil pengukusan tersebut menunjukkan hasil yang kurang maksimal, yaitu tidak meratanya sebaran suhu gabah selama proses pengukusan. Sebaran suhu gabah pada dua perlakuan waktu (20 dan 30 menit) untuk bagian dalam dan luar menunjukkan bahwa sebaran suhu gabah bagian dalam lebih tinggi dibandingkan bagian luar. Sebaran suhu gabah bagian atas, tengah, dan bawah untuk dua perlakuan waktu (20 dan 30 menit) menunjukkan bahwa suhu yang paling tinggi terdapat pada bagian tengah, namun tidak merata pada bagian atas dan bawah. Target suhu minimum yang diinginkan (80 oC) hanya tercapai pada waktu dan titik pengukuran tertentu saja dan tidak konstan. Hal ini menyebabkan proses gelatinisasi menjadi tidak optimum dan rendemen beras kepala menurun jika dibandingkan dengan beras kontrol. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu rancangan yang sesuai untuk proses pengukusan beras pratanak dengan kapasitas tangki 66.9 kg dari 95.9 kg (tangki penuh).
Sub-proses pengeringan pada proses pengolahan beras pratanak bertujuan untuk menghindari pertumbuhan jamur dan fermentasi pada gabah. Pengeringan harus segera dilakukan setelah proses pengukusan, hal ini bertujuan untuk menghentikan proses gelatinisasi dan menghindari timbulnya warna gelap pada gabah akibat didiamkan terlalu lama di udara terbuka. Proses pengeringan pada pengolahan beras pratanak sedikit berbeda dengan pengeringan biasa karena gabah pratanak memiliki suhu yang lebih tinggi dan mengandung kadar air yang tinggi (dapat mencapai 45 %), serta tekstur butir yang berbeda dan steril akibat pemanasan yang intensif pada proses pengukusan (Burhanudin 1981).
3 Menurut Haryadi (2008), pengolahan beras pratanak mengakibatkan perubahan struktur pada gabah. Perubahan yang terjadi terutama menyangkut sifat fisik biji yang menjadi lebih keras dan lebih bening. Beras pratanak lebih tahan patah sehingga rendemen giling dan rendemen beras kepala lebih tinggi. Oleh karena itu, beras pratanak umumnya mempunyai mutu giling dan mutu pasar yang lebih tinggi. Persentase mutu fisik gabah dapat ditentukan melalui persamaan (1), (2), dan (3) dan pengelompokkan mutu beras menurut SNI terdapat dalam Tabel 1.
Beras kepala (%) = berat beras kepala (> 2
Tabel 1 Persyaratan mutu menurut Standar Nasional Indonesia (SNI)
Komponen Mutu Satuan Mutu
I II III IV V
4
Gambar 2 Bagian penyusun gabah (Aritonang 2013) Perumusan Masalah
Proses pengolahan beras pratanak memiliki sub-proses, yaitu proses pengukusan. Proses pengukusan adalah faktor penting untuk menghasilkan beras dengan rendemen yang maksimum. Masalah yang terjadi adalah banyaknya rendemen yang diharapkan masih kurang dari target pencapaian, salah satu penyebabnya adalah pada proses pengukusan. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Spetriani (2011), sebaran steam yang terjadi pada proses pengukusan tidak terjadi secara merata, sehingga menyebabkan hasil gabah yang terkukus sempurna hanya terjadi pada gabah yang terletak di sekitar pipa aliran steam. Hal tersebut mengakibatkan rendemen beras kepala menjadi turun.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan menguji pipa aliran steam terhadap sebaran suhu gabah selama proses pengukusan gabah pada pengolahan beras pratanak.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah untuk mengetahui sebaran suhu yang optimum pada proses pengukusan beras pratanak, sehingga proses gelatinisasi yang terjadi saat proses pengukusan tersebut menjadi optimum.
Ruang Lingkup Penelitian
5
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Siswadhi Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, selama empat bulan mulai bulan Agustus-November 2014.
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabah kering giling varietas IR 64 yang diperoleh dari Kelompok Tani Dewasa (KTD) “Fajar Gumbira”, Dramaga, Bogor.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu tangki pengukus gabah yang terbuat dari stainless steel, pipa aliran steam yang terbuat dari stainless steel, termokopel yang berjumlah 16 buah, hybrid recorder, timbangan digital, stopwatch, rice grader, moisture tester, dan alat tulis.
Prosedur Penelitian Uji Pendahuluan
Uji pendahuluan dilakukan dengan melalukan uji coba pada tangki tanpa beban (tangki kosong tanpa gabah). Hasil dari uji pendahuluan menunjukkan bahwa suhu yang keluar pada titik pertama mencapai 100 oC, namun terjadi penurunan suhu yang signifikan pada titik terbawah sehingga steam berubah fase kembali menjadi air, sehingga perlu dilakukan proses perancangan alat kembali yaitu dengan menurunkan letak titik pertama sebesar 15 cm. Proses pabrikasi dilakukan kembali dan dilanjutkan dengan proses uji pendahuluan. Hasil dari uji pendahuluan kedua menunjukkan bahwa suhu pada lubang pertama adalah 90 oC dan suhu pada lubang terbawah menunjukkan hal yang sama, yaitu 90 oC. Hasil tersebut menyatakan bahwa alat dapat diuji untuk pengujian akhir.
Pengujian Akhir
6
Gambar 3 Letak titik pengukuran suhu selama proses pengukusan
Pembagian titik pengukuran untuk enam belas titik tersebut adalah sebagai berikut:
a. Suhu gabah bagian atas terdiri dari nomor 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
7
Gambar 4 Diagram alir tahapan penelitian Mulai
Perendaman pada suhu 60 oC selama 4 jam
Pemberian uap panas suhu 90 oC
Analisis distribusi suhu pada gabah
Kontrol
Pengukuran kadar air (KA = 14 %) Pengeringan gabah
Selesai
Pembersihan (precleaning) gabah
Pengukuran kadar air
Pengukuran kadar air
t = 30 menit t = 20 menit
Pembeberan gabah (proses adaptasi suhu dan keadaan lingkungan)
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan Fungsional dan Struktural Rancangan Fungsional
Pengukusan dilakukan dengan mengalirkan steam melalui pipa galvanis berdiameter ¾ inchi ke dalam tangki pengukus. Steam tersebut berasal dari boiler dengan serbuk gergaji sebagai bahan bakarnya. Proses pembakaran tersebut akan memanaskan tangki yang berisi air. Proses pemasakan air akan mengubah air menjadi steam pada suhu 100 oC. Kran dibuka pada kondisi tersebut untuk mengalirkan steam ke dalam tangki pengukus.
Pipa yang digunakan untuk mengalirkan steam adalah pipa galvanis berdiameter ¾ inchi dengan tebal 1.8 mm sepanjang 195 cm (jarak antara tangki air dengan tangki pengukus) dan mengalami belokan sebanyak dua kali melewati keni yang berbahan besi galvanis. Panjang pipa tersebut disesuaikan dengan lebar boiler dan bak perendaman (permanen) yang berada di sebelah tangki pengukus gabah. Seluruh bagian permukaan pipa telah dilapisi dengan isolator yang berguna untuk mengurangi panas yang hilang. Uraian mengenai proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 5 yang disajikan dalam bentuk skematik.
Gambar 5 Skema pengukusan beras pratanak Keterangan:
1. Tangki air
9 Rancangan Struktural
Pipa aliran steam yang digunakan untuk mengalirkan steam di dalam tangki pengukus terbuat dari bahan besi galvanis berukuran ½ inchi dengan tebal 2 mm. Panjang pipa yang terdapat di dalam tangki adalah 105 cm. Pipa aliran steam telah diberi lubang sebanyak 20 buah dengan ukuran diameter 3 mm. Jarak antar lubang adalah 3 mm dan didesain 90o untuk lubang selanjutnya (spiral) seperti pada Gambar 6. Bagian bawah pipa ditutup rapat seperti pada Gambar 7 dengan tujuan untuk mengurangi turunnya air akibat proses uap yang berubah kembali menjadi air akibat penurunan suhu.
Gambar 6 Pipa aliran steam dengan lubang pengeluaran
Gambar 7 Tutup bagian bawah pipa Pengolahan Beras Pratanak
10
dalam karung untuk proses perendaman. Kadar air yang diperoleh pada pengukuran gabah kering giling adalah 14±1.4 %.
Gabah yang telah dimasukkan kembali di dalam karung dimasukkan ke dalam tangki yang telah berisi air dan dipanaskan menggunakan kompor gas dengan suhu 60 oC seperti pada Gambar 8. Air dikondisikan agar menutupi seluruh permukaan karung dan dipertahankan pada suhu 60-65 oC selama 4 jam. Kadar air yang didapat setelah proses perendaman adalah 30.1±0.1 %. Hal ini menunjukkan bahwa kadar air tersebut sudah sesuai dan menurut Ali dan Ojha (1976) pada kadar air tersebut proses gelatinisasi pati dalam gabah dapat berlangsung.
Gambar 8 Kompor gas sebagai pemanas pada proses perendaman gabah Proses selanjutnya setelah perendaman adalah proses pengukusan. Proses pengukusan dilakukan dengan 2 buah perlakuan, yaitu pengukusan selama 20 menit dan pengukusan selama 30 menit. Proses pengukusan dilakukan dengan mengalirkan steam yang berasal dari boiler dengan serbuk gergaji sebagai bahan bakarnya ke sebuah pipa di dalam tangki pengukus yang berukuran ½ inchi dan telah diberi lubang sebanyak 20 buah. Lubang-lubang tersebut berdiameter 3 mm dan berfungsi sebagai outflow. Tangki pengukus memiliki ukuran diameter atas 40 cm dan diameter bawah 10 cm dengan tinggi tangki 120 cm. Tangki pengukus telah dilapisi karung goni pada seluruh bagian permukaannya seperti yang terlihat pada Gambar 9, hal ini bertujuan untuk mengurangi kehilangan panas secara konveksi.
11 Pengambilan data dilakukan setiap 1 menit. Suhu yang masuk pada tangki pada saat proses pengukusan adalah sebesar 105 oC pada tekanan 5 psi di tangki air seperti yang terlihat pada Gambar 10 dan Gambar 11. Suhu dan tekanan yang tercatat selama proses pengukusan relatif konstan.
Gambar 10 Suhu pada pipa pemasukan
Gambar 11 Tekanan uap pada tangki air
12
Gambar 12 Proses pengeringan menggunakan wadah berbahan stainless steel Sebaran Suhu Gabah
Grafik yang disajikan pada Gambar 13 adalah grafik sebaran suhu gabah bagian atas dan bawah pada pengukusan selama 20 menit. Data tersebut menunjukkan bahwa pada menit ke-0 (sebelum steam dialirkan ke dalam tangki) suhu yang didapat pada termokopel menunjukkan nilai rata-rata sebaran suhu gabah bagian atas sebesar 40.5±0.3 oC seperti yang terlihat pada Tabel 2. Suhu meningkat pada menit ke-2 menjadi 84.3±0.3 oC. Suhu mulai konstan pada menit ke-12 sebesar 99.6±0.7 oC. Suhu rata-rata yang didapat pada bagian atas selama 20 menit adalah 96.5±0.2 oC. Hal ini menunjukkan bahwa suhu rata-rata sudah melewati target minimum sebesar 90 oC dan sebaran suhu tersebut baik karena nilai standar deviasi kecil.
Suhu bagian bawah mula-mula adalah sebesar 40.9±0.7 oC, nilai standar deviasi yang relatif cukup besar ini mungkin terjadi karena kesalahan letak titik termokopel. Suhu mulai meningkat pada menit kedua sebesar 84.7±0.5 oC dan tercatat mulai konstan pada menit ke-8 sebesar 99.6 oC dengan standar deviasi 0.6. Suhu rata-rata pada bagian bawah adalah sebesar 93.0±0.6 oC. Data tersebut menunjukkan bahwa suhu rata-rata pada bagian atas dan bawah sudah merata karena hanya memiliki selisih 0.2 oC. Suhu pada kedua bagian tersebut juga sudah melewati target suhu minimum.
13 Tabel 2 Sebaran suhu gabah bagian atas dan bawah selama 20 menit
Waktu
Gambar 13 Grafik sebaran suhu gabah selama 20 menit pada bagian atas dan bawah
Data rata-rata sebaran suhu bagian dalam dan luar dapat dilihat pada Tabel 3. Berdasarkan grafik yang ditunjukkan pada Gambar 14, suhu bagian dalam pada menit ke-0 adalah 40.8±0.5 oC, kemudian meningkat secara signifikan hingga mencapai 99.1±0.4 oC pada menit ke-2. Suhu mulai konstan pada menit ke-12 dan berakhir pada suhu 99.8±0.8 oC pada menit ke-20. Suhu rata-rata pada bagian dalam adalah sebesar 94.3±0.6 oC.
14
mendapatkan pengaruh dari suhu lingkungan (konduksi dan konveksi) sehingga peningkatan suhu sulit terjadi pada menit tersebut. Suhu mulai konstan pada menit ke-12 pada suhu 99.6±0.7 oC. Rata-rata suhu pada bagian luar adalah sebesar 91.5±0.6 oC. Selisih antara suhu rata-rata bagian dalam dan luar adalah sebesar 3.1 oC, hal ini terjadi karena tidak adanya penahan panas pada bagian dinding tangki terhadap suhu lingkungan yang mengakibatkan suhu gabah pada bagian luar cenderung lebih rendah dibandingkan dengan suhu gabah pada bagian dalam. Namun, suhu rata-rata pada kedua bagian tersebut sudah melebihi target suhu minimum.
Tabel 3 Sebaran suhu gabah bagian dalam dan luar selama 20 menit Waktu
15 Grafik pada Gambar 15 adalah grafik sebaran suhu gabah bagian atas dan bawah pada pengukusan selama 30 menit. Grafik tersebut menunjukkan bahwa suhu awal pada bagian atas tercatat sebesar 40.8±0.9 oC seperti yang terlihat pada Tabel 4. Nilai standar deviasi yang relatif cukup besar terjadi karena gabah yang selesai melalui proses perebusan langsung dimasukkan ke dalam tangki, tidak seperti pada ulangan pertama dimana gabah yang telah selesai melalui proses perendaman tidak langsung dimasukkan ke dalam tangki sekitar 5-10 menit karena proses peletakkan termokopel yang belum selesai. Peningkatan suhu mulai terjadi menit ke-2 menjadi 84.8±0.5 oC dan mencapai suhu 99.6±0.1 oC pada menit ke-4. Suhu mencapai 100.0±0.0 oC pada menit ke-10 dan konstan hingga menit ke-30 pada suhu 100.2±0.2 oC.
Bagian bawah diawali dengan suhu 40.8±0.7 oC, besarnya nilai standar deviasi juga disebabkan oleh hal yang sama seperti pada bagian atas. Suhu pada menit ke-2 lebih tinggi dibandingkan dengan suhu pada bagian atas, yaitu sebesar 99.3±0.3 oC, perbedaan ini disebabkan karena tekanan pada bagian bawah lebih tinggi dibandingkan dengan bagian atas, sehingga penyebaran suhu terjadi lebih cepat. Suhu mencapai 100.0±0.1 oC pada menit ke-10, peningkatan suhu terjadi secara perlahan dan teratur hingga berhenti pada suhu 100.8±0.1 oC pada menit ke-30. Perbedaan sebaran suhu gabah pada kedua bagian tidak terlalu besar dan standar deviasi rata-rata yang didapat bernilai kecil, sehingga dapat dikatakan bahwa sebaran suhu yang terjadi sudah baik dan melewati target suhu minimum.
16
Tabel 4 Sebaran suhu gabah bagian atas dan bawah selama 30 menit Waktu
Gambar 15 Grafik sebaran suhu gabah selama 30 menit pada bagian atas dan bawah
Data pengukuran sebaran suhu gabah bagian dalam dan luar terdapat pada Tabel 5 dan disajikan pada sebuah grafik yang terdapat pada Gambar 16. Suhu gabah menit ke-0 pada bagian dalam adalah sebesar 40.8±0.8 oC, besarnya nilai standar deviasi disebabkan karena letak titik termokopel yang kurang tepat.
17 Peningkatan suhu terjadi secara signifikan pada menit ke-2, yaitu sebesar 99.2±0.4
o
C dan terus meningkat secara perlahan hingga mencapai suhu 100.1±0.0 oC pada menit ke-10. Hingga pengukusan selesai, suhu terus meningkat secara perlahan dan teratur hingga mencapai 100.9±0.1 oC pada menit ke-30.
Suhu gabah menit ke-0 pada bagian luar adalah sebesar 40.8±0.8 oC, nilai tersebut tidak berbeda jauh dengan nilai pada bagian dalam. Menit ke-2 mengalami peningkatan suhu sebesar 85.0±0.5 oC. Hal ini sama dengan yang terjadi pada pengukuran suhu gabah bagian luar untuk pengujian 20 menit. Suhu lingkungan sangat mempengaruhi dinding tangki sehingga bagian luar akan cenderung lebih sulit untuk proses penyebaran suhu. Peningkatan suhu kembali terjadi pada menit ke-4 sebesar 99.5±0.1 oC dan mencapai suhu 100.0±0.1 oC pada menit ke-10. Suhu tercatat konstan mulai dari menit ke-10 hingga akhir pengujian pada menit ke-30.
Rata-rata sebaran suhu antara bagian dalam dan luar berturut-turut adalah sebesar 96.5±0.2 oC dan 95.3±0.2 oC. Perbedaan suhu tersebut juga terjadi akibat adanya pengaruh suhu luar terhadap dinding tangki pengukus, namun sebaran suhu rata-rata tersebut telah melewati target suhu minimum sebesar 90 oC.
18
Gambar 16 Grafik sebaran suhu gabah selama 30 menit pada bagian dalam dan Luar
Pengaruh Pengukusan Terhadap Mutu Fisik Beras Pratanak
19
Gambar 17 Beras dengan dua perlakuan waktu dan kontrol
Menurut Widowati (2009), proses pratanak dapat meningkatkan rendemen giling 2-7 %. Proses pengolahan beras pratanak menyebabkan pengerasan lapisan aleuron yang mengurangi kadar sedikitnya bekatul dan nutrisi yang hilang, sehingga derajat sosohnya menurun. Persentase beras kepala meningkat. Sebaliknya, persentase beras patah dan menir menurun.
Tabel 6 Pengaruh lama pengukusan terhadap mutu fisik beras pratanak Lama
20 menit 64.3±4.22 b 4.6±1.72 b 17.3±2.72 b 12.9±2.34 a 1.0±0.27 a 30 menit 92.8±0.65 a 2.3±0.58 c 1.5±0.36 c 2.6±1.03 b 0.7±0.27 a Kontrol 42.2±0.82 c 14.6±1.72 a 25.1±0.09 a 12.5±0.73 a 0.1±0.01 b
Huruf yang sama menunjukkan bahwa perlakuan tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada taraf 0.05.
20
Kejadian sebaliknya terjadi pada persentase beras kepala. Pengukusan selama 30 menit adalah pengukusan dengan persentase beras kepala terendah, yaitu sebesar 2.3±0.58 %. Pengukusan selama 20 menit menghasilkan persentase beras kepala sebesar 4.6±1.72 % dan pada kontrol sebesar 14.6±1.72 %. Penurunan persentase beras kepala pada kedua perlakuan pengukusan tersebut mungkin terjadi karena selain suhu pengukusan yang optimum yang dapat meningkatkan persentase beras utuh, hal tersebut juga mungkin terjadi karena suhu dan cara pengeringan gabah yang tidak optimal (curah hujan tinggi sehingga pengeringan dengan matahari langsung tidak dilakukan selama 8 jam). Menurut Haryadi (2008), cara pengeringan yang kurang baik dapat mengakibatkan biji menjadi retak sehingga menurunkan rendemen beras kepala atau menaikkan beras pecah.
Persentase beras patah juga menunjukkan hasil yang berbeda nyata pada tiap perlakuan. Persentase terendah didapat pada pengukusan selama 30 menit, yaitu sebesar 1.5±0.36 %. Pengukusan selama 20 menit menghasilkan beras patah yang jauh lebih banyak dibandingkan pengukusan selama 30 menit, yaitu sebesar 17.3±2.72 % dan pada kontrol sebesar 25.1±0.09 %. Rendahnya persentase beras patah pada pengukusan 30 menit mungkin disebabkan karena proses pengukusan yang lebih lama menghasilkan pasta (perubahan tekstur dari proses gelatinisasi pada aleuron atau bekatul) yang lebih banyak dibandingkan dengan pengukusan 20 menit pada setiap butir gabah. Hal ini membuat protein dan nutrien lainnya yang terkandung pada beras dengan pengukusan selama 20 menit lebih sedikit . Protein dalam bentuk butiran tersebut berperan sebagai pengepak granula pati (Haryadi 2008). Sehingga persentase butir patah pada pengukusan selama 20 menit menjadi relatif lebih rendah dibandingkan persentase butir patah pada pengukusan selama 30 menit, namun masih lebih tinggi dibandingkan dengan beras kontrol.
Hasil pengukusan selama 20 menit menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata terhadap kontrol, yaitu sebesar 12.9±2.34 % untuk pengukusan selama 20 menit dan 12.5±0.73 % untuk kontrol. Hasil yang tidak berbeda tersebut mungkin disebabkan karena terdapat proses yang kurang maksimal pada saat pengeringan karena sebaran suhu selama pengukusan menunjukkan hasil yang sudah merata di setiap bagian gabah di dalam tangki pengukus. Pengukusan selama 30 menit menunjukkan persentase sebesar 2.6±1.03 %, nilai ini sangat baik karena menunjukkan bahwa proses gelatinisasi saat pengukusan membuat ikatan yang hampir sempurna antara lembaga, aleuron, dan endosperm.
21
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pengukusan beras pratanak dilakukan dengan mengalirkan steam ke dalam sebuah tangki melalui sebuah pipa berukuran ½ inchi sepanjang 105 cm. Pipa tersebut diberi 20 lubang yang berfungsi sebagai outflow dengan diameter 3 mm. Lubang pertama dimulai pada ketinggian 55 cm dari bagian atas tangki.
Pengukusan yang dilakukan selama 20 menit menunjukkan nilai rata-rata sebaran suhu gabah bagian atas sebesar 92.8±0.6 oC dan suhu gabah bagian bawah sebesar 93.0±0.6 oC. Sebaran suhu gabah bagian dalam bernilai 94.3±0.6 oC dan 91.5±0.6 oC untuk suhu bagian luar.
Sebaran suhu gabah bagian atas pada pengukusan selama 30 menit adalah 95.4±0.2 oC dan pada bagian bawah sebesar 96.4±0.2 oC. Pengukuran yang dilakukan pada bagian dalam menunjukkan sebaran suhu gabah sebesar 96.5±0.2
o
C.
Pengukusan dengan waktu 20 menit menghasilkan beras utuh sebesar 64.3±4.22 %, beras kepala 4.6±1.72 %, beras patah 17.3±2.72 %, menir 23.9±2.34 %, dan benda asing 1.0±0.27 %. Pengukusan dengan waktu 30 menit ditinjau dari mutu fisik menghasilkan beras utuh sebesar 92.8±0.65 %, beras kepala 2.3±0.58 %, beras patah 1.5±0.36 %, menir 2.6±1.03 %, dan benda asing 0.7±0.27 %.
Berdasarkan hasil tersebut, kedua perlakuan waktu lama pengukusan sudah dapat dinyatakan berhasil karena sudah melebihi target suhu minimum, yaitu sebesar 90 oC. Namun, jika ditinjau dari mutu fisik maka dapat disimpulkan bahwa pengukusan gabah pratanak dengan waktu 30 menit adalah pengukusan yang paling optimum karena memiliki persentase beras utuh yang paling tinggi dan persentase menir yang paling rendah.
Saran
1. Kehilangan tekanan (headloss) pada pipa (antara boiler dan tangki pengukus) dan kecepatan steam di dalam pipa aliran steam perlu diukur untuk penelitian selanjutnya.
2. Tangki pengukus perlu dilapisi isolator untuk mencegah kehilangan panas. 3. Pengamatan lebih lanjut mengenai mutu beras pratanak perlu dilakukan untuk
mengetahui nilai mutu kimia dan nilai indeks glikemik yang ada pada beras pratanak.
4. Pengaruh ukuran diameter pipa di dalam tangki pengukus perlu diteliti agar penggunaan steam efektif dan sesuai dengan kapasitas tangki pengukus.
DAFTAR PUSTAKA
22
Aritonang I. 2013. Pengertian Beras [internet]. [diunduh 2015 april 16]. Tersedia pada:http://indaharitonangfakultaspertanianunpad.blogspot.com/2013/05/pe ngertian-beras.html.
[ASAE] American Society of Agricultural Engineering. 2003. Unground Grain and Seeds. ASAE Standard S352-2FEB03 Moisture Measurement.
Burhanudin A. 1981. Mempelajari pengaruh proses pratanak (parboiling) padi terhadap rendemen dan sifat-sifat fisik beras yang dihasilkan dari dua varietas padi [skripsi]. Bogor (ID) : Fakultas Mekanisasi dan Teknologi Hasil Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
[BSN] Badan Standarisasi Nasional Indonesia. 2011. Persyaratan Mutu Beras Giling. SNI 01-6128-2008. www.sisni.bsn.go.id.
Childs NW. 2004. Production and Utilization of Rice. Minnesota (US) : American Association of Cereal Chemists.
Damardjati DS. 1991. Mutu Beras. Dalam Padi-Buku 3. Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor.
Grist DH. 1975. Rice. 5th ed. London (GB) : Longmans.
Haryadi. 2006. Teknologi Pengolahan Beras. Yogyakarta (ID) : Gadjah Mada University Press.
Haryadi. 2008. Teknologi Pengolahan Beras. Yogyakarta (ID) : Gadjah Mada University Press.
Hasbullah R. 2011. Beras Pratanak adalah VHT pada Gabah. [internet]. [diunduh 2015 Maret 6]. Tersedia pada: http://www.rokhani.staff.ipb.ac.id/en.
Holman JP. 1990. Heat Transfer, 10th Ed. New York (US) : McGraw-Hill Book Co.
Patiwiri AW. 2006. Teknologi Penggilingan Padi. Jakarta (ID) : PT Gramedia Pustaka Utama.
Spetriani. 2011. Kajian teknologi proses pengolahan beras pratanak (parboiling rice) pada gabah varietas situ bagendit [skripsi]. Bogor (ID) : Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Tjiptadi W dan Nasution MZ. 1985. Padi dan Pengolahannya. Bogor (ID) : Agro Industri Press Departemen Teknologi Industri Pertanian, FATETA, IPB. Widodo BU, Kamal S, Suhanan. 2012. Studi eksperimental pengaruh rasio
sumbatan terhadap keefektifan dan koefisien penurunan tekanan berkas pipa eliptik susunan berseling. Di dalam: Deendarlianto, Suyitno, Khasani, editor. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin dan Thermofluid IV; 2012 Oktober 16-17: Yogyakarta, Indonesia. Yogyakarta (ID) : Universitas Gadjah Mada. Hlm 684-688.
Widowati S, Santosa BAS, Astawan MA. 2009. Penurunan indeks glikemik berbagai varietas beras melalui proses pratanak. J Pascapenen. 6(1) : 1-9. Wimberly JE. 1983. Paddy Rice Postharvest Industry in Developing Countries.
Manila (PH) : IRRI (International Rice Research Institute).
Winarno FG. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta (ID) : PT Gramedia Pustaka Utama.
Winarno FG. 1984. Padi dan Beras. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.
23
24
26
28
29 Lampiran 6 Data uji mutu fisik
Perlakuan Mutu fisik Ulangan 1 Ulangan 2 Rata-rata
A B C A B C
20 menit
Beras utuh (%) 60.46 62.75 58.77 67.31 69.29 67.02 64.27 Beras kepala
(%) 4.58 1.23 5.56 5.39 5.16 5.83 4.625 Beras patah (%) 20.46 18.25 19.99 15.42 13.71 15.76 17.27 Menir (%) 13.52 16.32 14.66 11.23 10.97 10.53 12.87 Benda asing (%) 0.98 1.45 1.02 0.65 0.87 0.86 0.972
Perlakuan Mutu fisik Ulangan 1 Ulangan 2 Rata-rata
A B C A B C
30 menit
Beras utuh (%) 91.76 92.46 93.07 93.54 93.37 92.83 92.84 Beras kepala
30
Lampiran 7 Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen beras utuh
Pengukusan 2 7793.36 3869.68 640.79 <.0001 Galat 15 91.22 6.08
Lampiran 8 Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen beras kepala
Pengukusan 2 459.53 229.77 210.64 <.0001 Galat 15 16.41 1.09
Lampiran 9 Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen beras patah
31 Lampiran 10 Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen
menir
Pengukusan 2 387.94 193.97 89.18 <.0001 Galat 15 32.63 2.18
Lampiran 11 Analisis sidik ragam pengaruh lama pengukusan terhadap rendemen benda asing
32
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 9 November 1992, anak pertama dari dua bersaudara dari keluarga Bapak Gunawan Rusli dan Ibu Tuty Alawiah. Pendidikan SD ditempuh penulis di SD Negeri Kayuringin Jaya XXIII Bekasi pada tahun 1998 sampai tahun 2004. Penulis melanjutkan pendidikan menengah pada tahun 2004 di SMP Negeri 7 Bekasi dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun 2007 pula penulis melanjutkan pendidikan di SMA Negeri 3 Bekasi dan menyelesaikannya pada tahun 2010.
Pada tahun yang sama penulis diterima di Program Sarjana Program Studi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur SNMPTN (Saringan Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri). Selama
mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai pengurus divisi Public Relation (PR)
Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA). Pada tahun 2013 penulis melaksanakan Praktek Lapang selama empat puluh (40) hari di PT Perkebunan
Nusantara VIII Kebun Sinumbra, Bandung dengan judul “Aspek Parameter Proses
pada Produksi Teh di PT Perkebunan Nusantara VIII, Sinumbra, Bandung”
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana teknik, penulis melakukan
kegiatan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Pipa Aliran Steam Pada Tangki
