PERPINDAHAN MASSA AIR
PADA PROSES PENGERINGAN GABAH
MENGGUNAKAN MESIN PENGERING
TYPE ROTARY
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada :
Universitas Muhammadiyah Malang sebagai
salah satu syarat untuk memperoleh Gelar sarjana Teknik Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
COVER
OLEH :
IBNU TEGUH ADYA PRATAMA 201610120311048
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2021
ii
viii
RIWAYAT HIDUP
Ibnu Teguh Adya Pratama, lahir di Trenggalek, 12 Mei 1997 anak dari ayah Sukadi dan ibu Sri Handayani.
Sekolah di MIN Patas Gerogak Buleleng-Bali lulus tahun 2009, SMP Persatuan Karangan-Trenggalek lulus tahun 2012, SMKN 1 Trenggalek lulus tahun 2015. Studi di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang mulai tahun 2016.
Pengalaman Organisasi, sebagai anggota Himpunan Mahasiswa mesin.
Malang, 6 Maret 2021 Penulis,
Ibnu Teguh Adya Pratama NIM: 201610120311
viii
ABSTRAK
Ibnu. Teguh. Adya. Pratama 2020. Perpindahan Massa Air Pada Proses Pengeringan Gabah Menggunakan Mesin Pengering Type Rotary. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.
Pembimbing: I. Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT. Pembimbing II. Dr. Ir. H. Suwarsono, MT
Kata Kunci: Pengeringan gabah, kadar air, Rotary Dryer, Massa
Perpindahan Massa Air Pada Proses Pengeringan Gabah Menggunakan Mesin Pengering Type Rotary. Gabah merupakan salah satu komoditas hasil
pertanian yang mengandung kadar air yang sangat tinggi setelah dilakukan pemanenan. Pada umumnya kadar air yang terkandung pada padi sekitar 20-23 % basis basah pada musim kemarau dan pada musim hujan sekitar 24-27% basis basah. Tujuan utama pengeringan gabah padi adalah menurunkan kadar airnya sekitar 13%-14% yang sebelumnya gabah memiliki kadar air 25%. Selama proses pengeringan kadar air atau kelembaban gabah mengalami penguapan dan penyebaran pada udara kering. Udara kering yang sebelumnya memiliki tingkat kelembaban rendah akan mengalami peningkatan selama proses pengeringan terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat perpindahan massa air bahan terhadap udara kering di sekelilingnya. Penggunaan mesin pengering tipe rotary akan memudahkan proses pengeringan gabah. Oleh karena itu perlu dilakukan Analisa terhadap proses perpindahan massa air pada gabah terhadap udara kering selama proses pengeringan. Sebelum dilakukan proses pengeringan dilakukan uji kadar air untuk mengetahui kadar air awal gabah sehingga dapat ditentukan berat massa air yang akan diuapkan nantinya. Proses pengeringan gabah dilakukan dengan kapasitas 5000 gr. Setiap proses pengeringan dilakukan temperature bola basah 〖 (T〗_wb) , bola kering 〖(T〗_db), dan massa (Ma) diamati dan dicatat. Proses pengeringan gabah menggunakan mesin penegring tipe rotary membutuhkan waktu selama 60 menit dan dipatkan Kadar air akhir gabah setelah dikeringkan yakni 14 % yang sebelumnya 25%. Penurunan massa air dan kadar air gabah
ix
terbesar terjadi pada 20 menit awal pengeringan, sedangkan yang terkecil terjadi pada 20 menit akhir pengeringan. Laju pengeringan rata-rata gabah yakni 0.14 % dengan penurunan massa air 9.17 gr untuk setiap menit pengeringan. Selisih nilai rasio humidity antara sisi input dan output bak pengeringan cenderung mengalami penurunan pada menit ke 20 hingga menit ke 60, hingga akhir pengeringan. Nilai kelembaban relative selama poses pengeringan dilakukan selalu mengalami penurunan
x
ABSTRACT
Ibnu. Teguh. Adya. Pratama 2020. Transfer of Water Mass in The Grain Drying Process Using a Rotary Type Drying Machine. Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering,
Muhammadiyah University Malang. Mentor: I. Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT. Mentor II. Dr. Ir. H. Suwarsono, MT
Keywords: Drying grain, moisture content, Rotary Dryer, Mass
Transfer of Water Mass in The Grain Drying Process Using a Rotary Type Drying Machine. Grain is an agricultural commodity that contains a very high
moisture content after harvesting. In general, the water content contained in rice is around 20-23% wet basis in the dry season and in the rainy season it is around 24-27% wet basis. The main purpose of drying rice grain is to reduce its water content by around 13% -14% which previously grain had 25% moisture content. During the drying process the moisture content or moisture content of the grain experiences evaporation and spreads to dry air. Dry air that previously had low humidity levels will increase during the drying process. This shows that there is a transfer of the water mass of the material to the dry air around it. The use of a rotary drying machine will facilitate the grain drying process. Therefore it is necessary to analyze the process of mass transfer of water in grain to dry air during the drying process. Before the drying process is carried out, a moisture content test is carried out to determine the initial moisture content of the grain so that it can be determined by the mass of water that will be evaporated later. The grain drying process is carried out with a capacity of 5000 gr. Each drying process was carried out with wet bulb temperature 〖(T〗 _wb), dry ball 〖(T〗 _db), and mass (Ma) was observed and recorded. The process of drying grain using a rotary type of pressing machine takes 60 minutes and is compressed. The final moisture content of grain after drying is 14%, previously 25%. The largest decrease in water mass and water content of unhulled rice occurred at the first 20 minutes of drying, while the smallest occurred at the last 20 minutes of drying. The average drying rate of grain is 0.14% with a decrease in water mass of 9.17 grams for every minute of drying. The difference in the value of the humidity ratio between the input and output sides of the drying tub tends to decrease from 20 to 60 minutes, until the end of drying. The relative humidity value during the drying process always decreases
xiv
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, Atas limpahan rahmat dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini. Penulis dalam menyusun naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
Ucapan terimakasih secara khusus penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta ayah Sukadi dan Sri Handayani yang telah mendukung dan memberikan motivasi kepada penulis dalam penyelesaian penyusunan naskah tugas akhir ini. Ibu Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT selaku Ketua Komisi Pembimbing yang telah memberikan pengarahan, wawasan dan bimbingan dalam penyusuan naskah tugas akhir ini.
Bapak Dr. Ir. H. Suwarsono, MT selaku Anggota Komisi Pembimbing yang telah memberikan pengetahuan, pengarahan dan koreksi dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Bapak Murjito, ST, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah banyak memberikan bantuan berupa buku, jurnal, maupun artikel yang diperlukan dalam penelitian dan penyususan tugas akhir ini.
Rekan- rekan penulis, terutama Maulana Firdausy, Novita Nur Vaudiah yang telah banyak memberikan bantuan berupa buku, jurnal, maupun artikel yang diperlukan dalam penelitian dan penyusunan naskah tugas akhir ini.
Akhirnya semoga Allah SWT memberikan balasan yang baik kepada semua pihak yang membantu dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Malang, 6 Maret 2021 Penulis,
Ibnu Teguh Adya Pratama NIM: 201610120311048
xv
DAFTAR ISI
COVER ...i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN...iv
LEMBAR ASISTENSI ...vi
LEMBAR ASISTENSI ... vii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ... vii
RIWAYAT HIDUP ... viii
ABSTRAK ...xi
KATA PENGANTAR ... xiv
DAFTAR ISI ... xv BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. LATAR BELAKANG ... 1 1.2 RUMUSAN MASALAH ... 5 1.3 TUJUAN PENELITIAN ... 5 1.4 MANFAAT PENELITIAN ... 5 1.5 BATASAN PENELITIAN ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1. Gabah ... 7
2.2. Pengeringan Gabah ... 10
2.2.1. Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan ... 12
2.2.2. Metode Pengeringan ... 14 2.2.3 Pengeringan Mekanis ... 16 2.3. Rotary Dryer ... 17 2.4. Proses Pengeringan ... 18 2.5. Laju Pengeringan ... 20 2.6. Sifat-Sifat Udara ... 24
2.6.1 Rasio Kelembaban (Humidity Ratio) ... 24
2.6.2 Kelembaban Relatif (RH) ... 26
2.6.3 Volume Spesifik ... 27
2.6.4 Tekanan uap ... 27
xvi
2.8. Konsentrasi Massa ... 33
2.9 Konsentrasi Basis Mol ... 35
2.10 Perpindahan Massa ... 36
2.10.1 Perpindahan Massa Konduksi ... 36
2.10.2 Perpindahan Panas Konveksi... 38
BAB III METODE PENELITIAN... 39
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ... 39
3.2 Skema Mesin Pengering Tipe Rotary ... 39
3.3 Metode Penelitian ... 40
3.4 Parameter Penelitian ... 40
3.4.1 Temperature Bola Basah (Wet Bulb Temperature) ... 40
3.4.2 Temperature Bola Kering (Dry Bulb Temperature) ... 41
3.4.3 Temperatur Titik embun (Dew Point Temperatur) ... 41
3.4.4 Kelembaban Relatif (RH) ... 41
3.4.5 Rasio Kelembaban (W) ... 41
3.4.6 Kecepatan Aliran Udara ... 41
3.4.7 Waktu Pengeringan ... 42
3.4.8 Massa Bahan ... 42
3.5 Diagram Alir Penelitian ... 43
3.6 Prosedur Penelitian ... 43
3.6.1 Alat Dan Bahan ... 43
3.6.2 Perendaman Gabah ... 44
3.6.3 Uji Kadar Air Gabah ... 44
3.6.4 Pengujian Dan Pengumpulan Data ... 45
3.6.5 Analisa Data ... 47
3.7 Laju Pengeringan ... 48
3.8 Perpindahan Massa Air... 49
BAB IV PEMBAHASAN ... 51
4.1 Uji Kadar Air Gabah ... 51
4.2 Massa Air Gabah ... 52
4.3 Pengeringan Gabah ... 52
4.3.1 Penurunan Kadar Air dan Massa Gabah ... 54
xvii
4.3.4 Kelembaban Relatif ( RH ) ... 58
4.4 Perpindahan Massa Air... 60
4.5 Laju Pengeringan ... 62
BAB V PENUTUP ... 65
5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran ... 65
xviii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Gabah ... 8
Gambar 2. 2 Pengeringan Tradisional ... 16
Gambar 2. 3 Rotary Dryer ... 18
Gambar 2. 4 Proses Pengeringan Pada Diagram Psikometrik ... 20
Gambar 2. 5 Diagram Laju Pengeringan... 22
Gambar 2. 6 Diagram Psikometrik... 29
Gambar 2. 7 Sensible Heating and Cooling ... 30
Gambar 2. 8 Sensible Heating and Humidifying ... 31
Gambar 2. 9 Cooling and Dehumidifying ... 31
Gambar 2. 10 Drying... 32
Gambar 2. 11 Mixing of Air Streams... 33
Gambar 2. 12 Zat A dan Zat B dalam Satu Ruang Volume ... 33
Gambar 2. 13 Perpindahan Massa Konduksi ... 37
Gambar 3. 1 Skema Mesin Pengering Tipe Rotary... 39
Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian ... 43
Gambar 3. 3 Ilustrasi Diagram Psikometrik ... 48
Gambar 4. 1.Analisa Diagram Psikometrik ... 53
Gambar 4. 2 Grafik hubungan antara penurunan kadar air gabah terhadap waktu pengeringan ... 55
Gambar 4. 3 Grafik hubungan antara penurunan massa gabah terhadap waktu pengeringan ... 56
Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara rasio humidity sisi input & output pada bak pengeringan terhadap waktu pengeringan gabah ... 57
Gambar 4. 5 Grafik hubungan antara kelembaban relative sisi input dan output bak pengeringan terhadap waktu pengeringan ... 59
xix
DAFTAR TABEL
66
DAFTAR PUSTAKA
Cengel, Y. (2013). Heat Transfer: A Practical Approach. Journal of Chemical
Information and Modeling, 1689-1699.
Chan, Y. (2016). Karakteristik Mesin Pengering Pakaian Menggunakan Ac ( Air Conditioner ) Dengan Siklus Kompresi Uap Sistem Udara Terbuka. Jurnal
Sains Dan Teknologi, 63-68.
Djaeni, M. R. (2012). Peningkatan Kualitas Gabah dengan Proses Pengeringan menggunakan Zeolit Alam pada Unggun Terfluidisasi. Jurnal Teknologi
Kimia, 206-212.
Djaeni, M. R. (2012). Peningkatan Kualitas Gabah dengan Proses Pengeringan menggunakan Zeolit Alam pada Unggun Terfluidisasi. Jurnal Teknologi
Kimia, 206-212.
Edition, S. (2015). Free convection. -: -.
Hazwi, M. M. (2014). PERTANIAN SISTEM TENAGA SURYA TIPE KOLEKTOR. -, -.
Indriani I., N. N. (2009). Pembuatan fluidized bed dryer untuk pengeringan benih pertanian secara semi batch, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Lisa, M. L. (2015). Pengaruh Suhu dan Lama Pengeringan terhadap Mutu Tepung Jamur Tiram Putih ( Plaerotus ostreatus ) Effect of Temperature Variation and Long Drying Of the Quality Flour White Oyster Mushroom ( Plaerotus ostreatus ). Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem, 270-279. Millati, T. P. (2018). Pengaruh Suhu Penyimpanan pada Gabah Basah yang Baru
Dipanen terhadap Perubahan Mutu Fisik Beras Giling. Agritech, 477. Mujumdar dan Marinos-Kouris., D. A. (2006). Rotary Drying. Handbook of
Industrial Drying, Third Edition, -.
Mujumdar., M. A. (2006). Safety Aspects of Industrial Dryers. Handbook of
Industrial Drying, Third Edition, -.
Nesri, T. V. (2016). Karakteristik Mesin Pengering Pakaian Menggunakan Ac ( Air Conditioner ) Dengan Siklus Kompresi Uap Sistem Udara Terbuka. Jurnal
Sains Dan Teknologi, 63-68.
Nugraha. (2008). Milled Rice Quality Evaluation of Some Hope Strain Rice Field Rice (Oryza sativa L.). Jurnal Penelitian Pertanian Terapan, 66-76. Nurba, D. (2008). Analisis distribusi suhu, aliran udara, rh dan kadar air.
Rozaq, A. (2014). PolhaSains Jurnal Sains dan Terapan Politeknik Hasnur 28.
Polhasains, 28-34.
67
Sarastuti, A. U. (2018). Kegiatan Pengembangan Usaha Pangan Masyarakat. Jurnal
Penelitian Pascapanen Pertanian, -.
Sfbd, D. S. (2019). the Effect of Drying Capacity on Rough Rice Characteristics. 111-124.
Statistik, B. P. (2020). Luas Panen dan Produksi Padi di Indonesia 2019. Berita
Resmi Statistik, 2.
Syahrul, S. M. (2017). Pengaruh kecepatan udara dan massa gabah terhadap kecepatan pengeringan gabah menggunakan pengering terfluidisasi.
Dinamika Teknik Mesin, 54-59.
Yando, A. M. (2018). Studi Pengaruh Suhu Dan Ketebalan Irisan Terhadap Kadar Air, Laju Pengeringan Dan Karakteristik . Metana, 23.
