Oleh
Sri Rezeky Meylani Nainggolan
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
UJI KINERJA ALAT PENGERING TIPE BATCH DRYER UNTUK PENGERINGAN GABAH DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR
SEKAM PADI
Sri Rezeky Meylani Nainggolan1, Tamrin 2, Warji 2, Budianto Lanya2 1
Mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian FP Unila, 2
Staf Pengajar Jurusan Teknik Pertanian FP Unila e-mail :[email protected]
ABSTRAK
Pengeringan gabah oleh masyarakat di Indonesia dengan cara penjemuran. Masalah yang dihadapi untuk pengeringan gabah dengan cara mekanis adalah ketersediaan bahan bakar dan harga bahan bakar mahal. Bahan bakar alternative perlu dapat disarankan kepada masyarakat untuk pengeringan gabah dengan menggunakan sekam padi. Penelitian ini bertujuan untuk uji kenerja alat
pengeringan tipe batch untuk pengeringan gabah dengan bahan bakar sekam.
Penelitian dikerjakan dengan tiga perlakuan kapasitas pengeringan yaitu 15, 20 dan 25 kg gabah basah. Pengamatan yang dilakukan adalah suhu udara didalam ruang plenum, suhu ruang pengering, lama pengeringan, dan massa bahan bakar.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu rata masing perlakuan yaitu 34,78 oC,
34,20 oC dan 37,92 oC dengan kadar air akhir rata-rata masing-masing perlakuan 13,97%, 13,77% dan 13,67%. Sedangkan pemakaian bahan bakar dan lama pengeringan masing-masing perlakuan yaitu 12, 14 dan 16 kg serta 10, 11,3 dan 12 jam. Efisiensi pengeringan diperoleh masing-masing perlakukan adalah 3,05%, 3,41% dan 3,63%. Massa satu kg sekam dapat mengeringkan 1,35 kg gabah basah pada kadar air 25 -26% bb.
iv
D. Analisis Data ... 46
1. Beban uap air... 46
2. Laju pengeringan ... 47
3. Kadar Air ... 47
4. Energi yang dibutuhkan untuk Pengeringan ... 47
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Beras adalah buah padi, berasal dari tumbuh-tumbuhan golongan
rumput-rumputan (gramineae) yang sudah banyak dibudidayakan di Indonesia sejak lama.
Beras merupakan kebutuhan makan pokok penduduk Indonesia dan sebagian
besar petani turut serta dalam memproduksinya. Permintaan akan beras akan
terus meningkat seiring bertambahnya jumlah penduduk.
Indonesia adalah suatu negara yang sebagian besar penduduknya bermata
pencarian sebagai petani. Perekonomian Indonesia ditopang oleh pertanian.
Komoditas pertanian yang umumya ditanam oleh penduduk Indonesia adalah
padi, padi tersebut akan menghasilkan gabah kemudian diolah menjadi beras.
Perbaikan dalam pengolahan pascapanen bertujuan untuk mengimbangi usaha
peningkatan produksi padi. Berbagai usaha yang telah dilakukan oleh pemerintah
Indonesia, dimana untuk meningkatkan produksi beras juga harus diikuti
peningkatan kegiatan pascapanen. Kegiatan pascapanen padi secara lengkap
meliputi kegiatan dari pemanenan, perontokan, pembersihan, pengeringan,
penggilingan sampai penyimpanan.
Tujuan pengeringan yaitu untuk mendapatkan gabah kering yang tahan untuk
dengan cara mengurangi air pada bahan (gabah) sampai kadar air yang
dikehendaki. Kadar air maksimum gabah yang berdasarkan Perum BULOG
adalah 14 % untuk GKG (Gabah Kering Giling).
Faktor pengeringan pada gabah merupakan salah satu unsur penting dalam
kegiatan pasca panen sebab: (1) Pengeringan merupakan pekerjaan tingkat
permulaan sebelum digiling atau disimpan, dan (2) Susut berat atau kualitas akibat
pengeringan yang tidak baik akan menimbulkan kerugian yang tidak sedikit.
Sewaktu padi mengering, terjadi penurunan kandungan kadar air dari bagian
tengah butir yang mempunyai kandungan air yang lebih tinggi ke bagian luar butir
dengan kadar air lebih rendah, hingga akhirnya tercapai keseimbangan kandungan
kadar air dalam butir.
Cara pengeringan yang dilakukan terhadap gabah pada umumnya adalah dengan
menggunakan atau memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber energi dan lantai
jemur (lamporan) sebagai tempat gabah yang akan dikeringkan. Proses
pengeringan gabah pada umumnya membutuhkan waktu tiga hari, namun dengan
masih tingginya curah hujan maka waktu yang dibutuhkan menjadi satu minggu.
Wongpornchai dkk., (2003) menyimpulkan bahwa untuk penjemuran gabah
dengan energi dari sinar matahari memerlukan waktu selama 54 jam untuk
mencapai kadar air 14,12% sehingga perlu dilakukan alternatif pengeringan gabah
untuk mempersingkat waktu pengeringan. Pengeringan dengan sinar matahari
memiliki kelemahan antara lain pengeringan tergantung pada waktu yang cukup
suatu alat yang dapat menggantikan sinar matahari sebagai sumber energi dengan
sumber energi lain sehingga proses pengeringan lebih maksimal.
B.Rumusan Masalah
Gabah dengan kadar air tinggi akan meyebabkan beras menjadi rusak, busuk,
berjamur dan berubah warna akan dihasilkan dari gabah dengan kandungan air
yang tinggi, sedangkan gabah dengan kandungan air rendah akan menyebabkan
butiran padi mudah pecah atau patah sehingga akan menghasilkan banyak beras
patah atau menir. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kualitasnya maka gabah
harus segera dikeringkan setelah proses pemanenan. Gabah panen perlu segera
dikeringkan hingga mencapai kadar air 13-14% (Karbasi dan Mehdizabeh, 2008).
Pengeringan merupakan salah satu tahap penanganan pasca panen yang umum
dilakukan pada biji-bijian termasuk gabah. Pengeringan butiran yang berkadar air
tinggi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengeringan dalam jangka waktu
lama pada suhu udara pengering yang rendah atau pengeringan dalam jangka
waktu yang lebih pendek pada suhu yang lebih tinggi. Akan tetapi, jika
pengeringan dilakukan terhadap suatu bahan berlangsung terlalu lama pada suhu
yang rendah, maka aktivitas mikroorganisme yang berupa tumbuhnya jamur atau
pembusukan menjadi sangat cepat. Sebaliknya, pengeringan yang dilakukan pada
suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada
komponen-komponen bahan yang dikeringkan, baik secara fisik maupun kimia. Oleh karena
itu, perlu dipilih cara pengeringan yang efektif dan efisien agar tidak terjadi
Pengeringan dengan menggunakan batch dryer adalah salah satu cara pengeringan
yang efektif. Proses pengeringan dengan batch dryer dapat dilakukan kapan saja
atau tidak tergantung cuaca dan ruang. Selain itu, pengeringan dengan batch
dryer tidak membutuhkan banyak tenaga kerja.
Sumber energi yang biasa digunakan pada batch dryer adalah minyak bumi atau
kayu bakar. Semakin meningkatnya harga BBM dan kelangkaan minyak tanah,
sekam sebagai limbah di penggilingan padi mempunyai peluang yang cukup besar
untuk dimanfaatkan bagi petani sehingga dapat mengeringkan gabah basah
(Sutrisno dan Rahardjo, 2008). Penelitian ini sumber energi yang digunakan
adalah sekam padi itu sendiri, inilah dasar untuk dilakukannya penelitian ini.
Sekam padi itu dibakar dan panasnya akan dihembuskan ke tumpukan gabah
tersebut. Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk density) 125kg/m3, dengan nilai
kalori 1 kg sekam sebesar 3300 kilokalori. Menurut Houston, (1972) sekam
memiliki bulk density 0,100 g/ml, nilai kalori antara 3300-3600 kkal/kg dengan
konduktivitas panas 0,271 BTU. Sekam sebagai limbah di penggilingan padi
mempunyai peluang yang cukup besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar
pengeringan gabah. Hal tersebut mengingat keberadaannya cukup melimpah.
Jumlah sekam yang dihasilkan yaitu sekitar 23% dari berat gabah yang digiling,
sedangkan jumlah sekam yang diperlukan untuk mengeringkan gabah untuk berat
yang sama sekitar 10% (Sutrisno et.al., 2001) ; selain itu sekam mempunyai nilai
bakar yang cukup tinggi yaitu sebesar 3.300 kkal/kg sekam atau 1/3 dari nilai
C. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengkaji kinerja pengeringan gabah dengan kapasitas 15 kg – 25 kg (skala
lab) dengan alat pengering tipe batch dryer dengan menggunakan bahan bakar
sekam padi.
2. Mengetahui efisiensi pengering gabah pada tiga tingkat kapasitas bahan yang
digunakan.
D. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat penelitian ini adalah :
1. Sebagai informasi bagi masyarakat tentang limbah yang dapat dimanfaatkan
sebagai bahan bakar serta jumlah bahan bakar yang dibutuhkan dalam proses
pengeringan.
2. Untuk mengetahui kinerja pengeringan gabah dengan alat pengering tipe batch
dryer.
3. Mengetahui tingkat efektifitas alat pengering tipe batch dryer dalam
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Karakteristik Fisik Gabah
Butiran-butiran gabah memiliki karakteristik bentuk yang beragam, tergantung
varietasnya. Secara umum, subspesies padi yang ditanam di dunia dapat
dibedakan menjadi tiga jenis yaitu japonica, javanica, dan indica. Padi jenis
japonica memiliki bentuk butiran gabah pendek membulat, sedangkan padi jenis
indica memiliki bentuk butiran bulat memanjang. Di Indonesia, jenis padi yang
banyak ditanam yaitu padi jenis indica. Butiran gabah dapat diuraikan menjadi
bagian-bagian seperti ditunjukan pada Gambar 1. Secara garis besar, bagian-bagian
gabah dapat dibedakan menjadi 3 bagian. Bagian paling luar disebut sekam.
Sekam tersusun dari palea, lemma, dan glume. Bagian kedua disebut lapisan
bekatul. Lapisan bekatul tersusun atas lapisan luar, lapisan tengah, lapisan silang,
testa, dan aleuron, sedangkan lapisan yang paling dalam disebut endosperm.
Gabah hasil panen kemudian diproses lebih lanjut menjadi beras melalui proses
penggilingan. Tahapan pascapanen tanaman padi meliputi perontokan,
pengangkutan, pengeringan, penggilingan, penyimpanan, dan pengemasan. Salah
satu tahapan pascapanen yang penting yaitu proses penggilingan. Pada tahapan
ini, gabah yang sudah siap digiling atau Gabah Kering Giling (GKG) akan
Keterangan :
1. Palea 7. Testa
2. Lemma 8. Aleuron
3. Glume 9. Endosperm
4. Lapisan luar 10. Lembaga
5. Lapisan tengah 11. Lapisan dalam
6. Lapisan silang
Gambar 1. Struktur fisik butiran gabah.
Dilihat dari segi kandungan gizi, butiran beras mengandung 70-75% karbohidrat,
6-7.5% protein, 3% lemak, dan sedikit vitamin B2. Karbohidrat dan protein
terdapat didalam lapisan bekatul dan endosperm, sedangkan sebagian besar lemak
dan vitamin B2 terdapat dalam lapisan bekatul. Kandungan protein pada
endosperm berpengaruh pada rendemen beras kepala dan derajat keputihan
butiran .Kadar protein yang tinggi membuat butiran menjadi keras sehingga
cenderung tidak patah pada saat penyosohan atau berat sosoh. Berat sosoh adalah
tingkat terlepasnya lapisan bekatul, lembaga dan sedikit endosperm dari butiran
proses penyosohan, (2). Menggunakan pembanding standar derajat sosoh beras
secara visual dengan bantuan alat kaca pembesar, dan (3). Menggunakan alat
Satake Milling Meter MM-1C atau whiteness meter. Selain itu, butiran beras juga
tahan terhadap gesekan sehingga hanya sedikit bagian endosperm yang terkikis.
Akibatnya, derajat sosoh akan menjadi rendah.
Kualitas fisik gabah terutama ditentukan oleh kadar air dan kemurnian gabah.
Kadar air gabah adalah jumlah kandungan air di dalam butiran gabah yang
biasanya dinyatakan dalam satuan (%) dari berat basah (wet basis). Sedangkan
tingkat kemurnian gabah merupakan persentase berat gabah bernas terhadap berat
keseluruhan campuran gabah. Makin banyak benda asing atau gabah hampa atau
rusak di dalam campuran gabah maka tingkat kemurnian gabah makin menurun.
Kemurnian gabah dipengaruhi oleh adanya butir yang tidak bernas seperti butir
hampa, muda, berkapur, benda asing atau kotoran yang tidak tergolong gabah,
seperti debu, butir-butir tanah, batu-batu, kerikil, potongan kayu, potongan logam,
tangkai padi, biji-biji lain, bangkai serangga hama, serat karung, dan sebagainya.
Termasuk pula dalam kategori kotoran adalah butir-butir gabah yang telah
terkelupas (beras pecah kulit) dan gabah patah. Kualitas gabah akan mampengaruhi
kualitas dan kuantitas beras yang dihasilkan. Kualitas gabah yang baik akan
berpengaruh pada tingginya rendemen giling. Rendemen giling adalah persentase
berat beras sosoh terhadap berat gabah yang digiling.
Kadar air yang optimal untuk melakukan penggilingan adalah 13-15%. Pada
kadar air yang lebih tinggi gabah sulit dikupas, sedangkan pada kadar air yang
(GKP) ,memiliki kadar air antara 20-27%. Apabila gabah disimpan sebelum
digiling, kadar airnya harus diturunkan terlebih dahulu dengan cara dikeringkan
sampai kadar air maksimum 18%. Pada kadar air ini gabah disebut gabah kering
simpan (GKS). Sebelum digiling GKS dikeringkan lagi hingga kadar air sekitar
13-15%.
Gabah kering panen yang memiliki kadar air sekitar 20% akan menurun beratnya
sebanyak 7% setelah mengalami proses pengeringan hingga menjadi gabah kering
giling yang memiliki kadar air sekitar 14%. Apabila tidak langsung digiling,
gabah terlebih dahulu disimpan dalam bentuk gabah kering giling. Gabah kering
giling yang memiliki kadar air sekitar 14% dan kotoran sekitar 3% dianggap
sebagai bobot awal (100%) yang merupakan masukan terhadap proses
penggilingan. Proses penggilingan padi diawali dengan pembersihan awal untuk
membersihkan kotoran-kotoran yang berjumlah kira-kira3% dari bobot gabah
awal. Selanjutnya gabah mengalami proses pemecahan kulit, dimana sekam yang
berbobot 20% dari bobot gabah awal akan terlepas dari butiran gabah, dan akan
tersisa beras pecah kulit sebanyak 77%. Beras pecah kulit kemudian melalui
proses penyosohan untuk memisahkan bekatulnya dan untuk mendapatkan warna
beras yang mengkilap. Akibat proses ini diperoleh bekatul sebanyak 10% dari
berat gabah awal, beras kepala sebanyak 52%. Persentase sekam dan bekatul
semata-semata disebabkan oleh perbedaan varietas padi, sedangkan persentase
beras patah dan beras kepala banyak dipengaruhi oleh kinerja mesin yang dipakai
(http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/56946/BAB%20II%20TI
B. Prinsip Pengeringan
Pengeringan adalah suatu metoda untuk mengeluarkan atau menghilangkan
sebagian air dari suatu bahan dengan cara menguapkan air menggunakan energi
panas dimana tujuan pengeringan untuk pengawetan.
Dasar proses pengeringan adalah proses penguapan kandungan air suatu bahan
memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan
dari permukaan bahan, yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya
berupa panas. Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air bahan sampai
batas dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat
menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Dengan demikian bahan yang
dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang lebih lama (Kurniawan, 2010).
Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu:
1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering
Yang termasuk golongan ini adalah:
- Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat
- Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan
- Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin
lambat
- Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udara terhadap posisi bahan,
maka bahan semakin cepat kering
2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan
Yang termasuk golongan ini adalah:
- Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat
- Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat
(Purba. 2012).
Kadar air merupakan salah satu sifat fisik dari bahan yang menunjukan banyaknya
air yang terkandung di dalam bahan. Kadar air biasanya dinyatakan dengan
persentase berat air terhadap bahan basah atau dalam gram air untuk setiap 100
gram bahan yang disebut dengan kadar air basis basah (bb). Berat bahan kering
atau padatan adalah berat bahan setelah mengalami pemanasan beberapa waktu
tertentu sehingga beratnya tetap (konstan) (Tandra. 2013).
Cara pengeringan secara umum ke dalam empat golongan menurut suhu udara
pengeringnya, yaitu :
(1). Cara pengeringan dengan suhu sangat rendah (ultra low temperature drying
system)
(2). Cara pengeringan dengan suhu rendah (low temperature drying system)
(3). Cara pengeringan dengan suhu tinggi (high temperature drying system)
(4). Cara pengeringan dengan suhu sangat tinggi (ultra high temperature drying
Menurut Astuti. 2007, suhu operasi 95°C menyebabkan sekitar 87,5% gabah
hancur saat digiling. Suhu udara pengering yang tinggi memang mampu
mempercepat proses pengeringan dan penurunan kadar air.
Suhu udara yang tinggi mampu mempercepat waktu pengeringan. Suhu udara
yang tinggi menyebabkan transfer panas yang tinggi dalam sistem. Makin tinggi
suhu udara pengering maka relative humidity (RH) akan semakin rendah dan
kapasitas penguapan makin tinggi (Ng dkk., 2003). Ketika kapasitas udara untuk
menampung uap air tinggi maka akan makin banyak uap air yang dipindahkan
dari bahan ke lingkungan. Laju pengeringan akan makin tinggi dan waktu
pengeringan akan makin cepat.
Pengeringan memiliki keuntungan penting berikut:
(1) Pengeringan memungkinkan penyimpanan waktu panjang biji-bijian tanpa
penurunan kualitas, (2) Pengeringan memungkinkan petani untuk memiliki
kualitas produk yang lebih baik untuk konsumsi dan untuk dijual, (3) Pengeringan
memungkinkan pasokan terus-menerus dari produk yang dihasilkan dan
mengambil keuntungan dari harga yang lebih tinggi setelah musim panen, (4) Izin
Pengeringan adalah pemeliharaan kelangsungan hidup dan memungkinkan petani
untuk menggunakan dan menjual benih kualitas baik, (5) Pengeringan
memungkinkan panen awal yang mengurangi kerusakan lapangan dan
menghancurkan rugi, dan (6) Pengeringan izin untuk membuat lebih baik
Pengeringan adalah hilangnya kelembaban relatif kadar air dan dehidrasi mengacu
pada kehilangan kelembaban sampai hampir kering. Umumnya, pengeringan
didefinisikan sebagai hilangnya kelembaban relatif oleh aplikasi panas dan
pengeringan dipraktekkan untuk kualitas biji-bijian selama penyimpanan untuk
mencegah pertumbuhan bakteri dan jamur dan pengembangan serangga dan
tungau. Kadar air yang aman untuk gabah biasanya 12-14% kelembaban pada
basis basah.
Panas biasanya dialirkan ke butir dengan udara panas dengan cara alami atau
buatan dan tekanan uap atau konsentrasi gradien sehingga tercipta menyebabkan
kelembaban berpindah dari dalam kernel ke permukaan. Kelembaban menguap
dan terbawa oleh udara.
Pengeringan kapasitas udara tergantung pada suhu udara, kelembaban gabah,
hubungan antara kadar air biji-bijian dan kelembaban relatif udara pengeringan,
dan jenis biji-bijian dan kematangan. Suhu tinggi berlebihan pengeringan
menyebabkan baik perubahan fisik dan kimia dan terutama dalam kasus beras,
meningkatkan persentase kerusakan beras utuh dan mengurangi kuantitas dan
kualitas beras.
Sistem pengeringan gabah adalah kombinasi dari komponen untuk tujuan
pengeringan biji-bijian untuk kadar air yang aman atau yang diperlukan.
Komponen ini biasanya udara bergerak, ruang untuk menahan gandum dan
Biji-bijian yang dikeringkan dalam tumpukan, dalam pengeringan batch drying
dan dipindahkan dari ruang pengering untuk pengkondisian lanjut, menyimpan
atau pemasaran. Namun, dalam beberapa kasus struktur berfungsi sebagai ruang
pengering dan biji-bijian yang disimpan setelah pengeringan dalam struktur.
Sistem pengeringan batch drying dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
(1). Pengeringan batch drying dan sistem penyimpanan
(2). Pengeringan batch drying
Pengeringan batch dan sistem penyimpanan dikeringkan dalam lapisan atau dalam
bin penuh biji-bijian dan kiri di tempat pengeluaran bahan yang sama untuk
penyimpanan. Pengeringan periode yang panjang dan dapat memperpanjang
untuk beberapa hari atau minggu. Sistem ini biasanya menggunakan udara
pemanas, meskipun ada ketentuan untuk tambahan alat pemanas. Pengeringan
suhu rendah dan laju aliran udara rendah adalah fitur khusus jenis sistem
pengeringan dan representasi skematis dari jenis ini.
Sistem pengeringan batch biji-bijian yang akan dikeringkan diperkenalkan
sebelum dilakukan pengeringan dari siklus pengeringan dan tidak ada perubahan
sampai pengeringan seluruh batch drying selesai. Metode pengeringan populer
yang digunakan sejumlah besar udara panas biasanya dipaksa melalui ketebalan
dangkal bahan adalah penting untuk dicatat bahwa suhu pengeringan udara,
distribusi udara dan distribusi panas mempengaruhi kualitas biji-bijian kering dan
ekonomi energi pengeringan dan memerlukan perhatian khusus. Gabah dan udara
kondisi berubah dengan waktu dan sebagian posisi Dari tempat pengeringan
di arah aliran udara dan volume daerah pengeringan bervariasi dengan suhu dan
kelembaban relatif memasuki udara.
Perubahan kelembaban dan suhu gabah terus secara bersamaan selama
pengeringan dan menghasilkan hasil dalam pengurangan kadar air dan kenaikan
suhu gabah pada akhir pengeringan. Kenaikan suhu menyebabkan ekspansi
mengakibatkan tegangan tarik dalam biji-bijian dan penurunan kadar air
menyebabkan penyusutan dan mengembangkan tegangan tekan dalam
padi-padian. Dengan demikian, selama pengeringan gabah yang mengalami tegangan
hydrothrmal kompleks (Bala, 1997).
Kadar air suatu bahan adalah salah satu sifat terpenting untuk menentukan apakah
butiran yang dipanen aman untuk disimpan atau dapat digiling dengan hasil
rendemen maksimum. Secara matematis kadar air dasar basah dinyatakan dalam
persamaan :
Berdasarkan tingkat kekeringannya, gabah dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis,
antara lain
(1). Gabah Kering Panen (GKP), adalah gabah yang mengandung kadar air lebih
(2). Gabah Kering Simpan (GKS), adalah gabah yang memiliki kandungan kadar
dikeringkan. Penguapan ini dilakukan dengan menurunkan kelembaban udara
dalam ruangan dan mengalirkan udara panas ke sekeliling bahan sehingga
kandungan uap air bahan lebih besar dari pada tekanan uap air udara. Perbedaan
tekanan ini menyebabkan terjadinya uap air dari bahan ke udara (terjadi proses
penguapan yaitu dari air menjadi gas atau uap air).
Faktor-faktor yang mempengaruhi penguapan antara lain :
(1) Kadar air bahan
(2) Suhu maksimum dalam proses penguapan
(3) Waktu pengeringan
(4) Sumber panas
Peristiwa yang terjadi selama pengeringan meliputi dua proses, diantaranya :
(1) Proses perpindahan panas
Terjadinya proses penguapan air dari bahan atau proses perubahan dari bentuk
cair ke bentuk gas.
(2) Proses perpindahan massa
Berdasarkan cara penguapan udara dan panas, maka proses pengeringan dibagi 3 kategori :
(1). Pengeringan udara
Panas dipindahkan menembus bahan, baik dari udara maupun dari permukaan
bahan yang dikeringkan atau dipanaskan. Uap air dikeringkan dengan
penghembusan panas ke dalam bahan yang dikeringkan, kemudian dalam ruangan
pengering tersebut kandungan air diuapkan dan membuang uap air keudara bebas.
(2). Pengeringan udara hampa
Proses pengeringan ini didasarkan pada kenyataan bahwa penguapan air dapat
terjadi lebih cepat pada tekanan rendah dari pada tekanan tinggi. Panas yang
dipindahkan pada pengeringan hampa udara umumnya secara konduksi atau
radiasi (adanya gelombang elektromagnetik).
(3). Pengeringan beku
Proses pengeringan ini terjadi karena uap air disublimasikan. Struktur bahan
tetap dipertahankan dengan baik, yaitu menjaga kondisi suhu dan tekanan tetap
stabil dalam ruangan.
Metode pengeringan gabah dapat dilakukan dengan cara alami dan buatan.
(1) Pengeringan Alami
Metode pengeringan yang paling sering digunakan oleh petani adalah dengan
menjemur atau mengangin-anginkan, yang paling umum digunakan adalah
dengan penjemuran gabah diatas lamporan jika kuantitas gabah yang
dikeringkan dalam jumlah banyak dan terpal jika sedikit. Cara penjemuran ini
dengan menebarkan gabah diatas lantai dengan ketebalan 5 cm - 7 cm pada
setiap 1 - 2 jam. Jika pada musim hujan, lama waktu pengeringan dapat
mencapai 3 – 4 hari.
(2) Pengering Gabah Buatan
Inti dari pengering gabah buatan adalah menyediakan ruangan yang memiliki
suhu terbaik sesuai kondisi yang dibutuhkan dalam proses pengeringan.
Secara garis besar, pengering gabah buatan dikelompokkan menjadi tiga, yakni :
(1). Tipe Bak (Bed Dryer )
Gabah kering sawah dihampar diatas tray (empat persegi panjang) dibagian
bawah tray diberikan hembusan udara panas, biasa menggunakan minyak
dengan sistem pengeringan secara langsung (direct drying). Sumber panas
dapat berasal dari panas matahari yang dikumpulkan (kolektor), listrik, bahan
bakar sekam dan lain-lain.
(2). Tipe Sirkulasi (Recirculation Batch)
Pada pengering tipe ini, udara kering dialirkan melalui suatu tabung. Udara
kering menarik kelembaban dari tabung yang merupakan kelembaban bahan
yang dikeringkan, udara basah akan melewati elemen penguap dan diuapkan.
Kemudian kelembaban dibuang, dan udara kering kemudian disirkulasikan
kembali.
(3). Tipe Kontinyu (Continuous Flow Dryer)
Pengering tipe kontinyu (continuous flow dryer) dikenal sebagai LSU dryer
(hasil pengembangan Lousiana State University). Gabah basah dengan bak
elevator dituangkan dibagian atas menara, gabah yang jatuh melalui kisis
miring dihembuskan udara panas dari bawah. Energi yang digunakan
untuk pengusaha kelas menengah ke atas atau bantuan pemerintah
(http://www.scribd.com/doc/58338834/).
Penelitian ini alat yang digunakan adalah, dengan metode pengering tipe Bed atau
batch dryer. Proses udara yang masuk akan mendorong udara panas yang
ditimbulkan oleh heater (elemen pemanas). Udara panas yang dihembuskan akan
masuk melalui celah lantai yang berlubang. Udara akan naik melewati padi dan
mengakibatkan penguapan dan menurunkan kadar air yang dikandung.
Lanuza (1967) dalam Gariki (2011) melakukan proses pengeringan dengan cara
penjemuran dan pengeringan buatan pada berbagai suhu dan kadar air awal.
Hasilnya, semakin tinggi suhu pengeringan (sampai 60°C), semakin banyak
jumlah air yang diuapkan dengan waktu pengeringan yang semakin cepat. Namun,
konsekuensinya adalah penggunaan bahan bakar yang semakin banyak dengan
semakin tinggi suhu yang digunakan, sementara penjemuran tidak memerlukan
bahan bakar sama sekali. Diinformasikan pula bahwa proses penjemuran
dilaksanakan selama 2 – 3 hari (jam 9.00 – 15.00) dengan cuaca terang.
C. Perpindahan Panas
Pemindah panas yang khas adalah alat yang dapat memindahkan panas atau energi
dari suatu fluida yang lain melalui suatu permukaan yang padat. Analisis
perubahannya dan perancangannya melibatkan konveksi dan konduksi, dengan
kata lain alat pemindah panas di industri, terutama industri proses, kebanyakan
Alat pemindah panas tersebut adalah panas penukar (heat exchanger = HE), yang
dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu:
HE untuk memanasi (contoh pemanas = heater)
HE untuk mendinginkan (contoh pendingin = cooler)
HE untuk menguapkan (contoh penguap = evaporator, ketel uap = boiler)
HE untuk mengembunkan (contoh pengembun = condensor)
HE selalu melibatkan dua fluida melalui batasan dibawah ini :
Fluida pendingin dan yang didinginkan
Fluida pemanas dan yang dipanaskan
Mekanisme perpindahan panas dibagi menjadi tiga : perpindahan panas konveksi,
perpindahan panas konduksi, dan perpindahan panas radiasi.
(1). Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada zat yang mengalir,
seperti pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi disertai gerakan
massa atau gerakan-gerakan partikel zat perantaranya. Perpindahan tersebut
terjadi karena adanya perbedaan massa jenis. Akibat panas, massa jenis zat akan
berkurang daan partikel-partikel yang memiliki massa jenis yang lebih besar, yaitu
yang suhunya lebih rendah akan mengalir ke bawah.
(2). Konduksi
Konduksi adalah proses perpindahan kalor yang terjadi tanpa disertai dengan
perpindahan partikel-partikel dalam zat itu. Perpindahan panas konduksi sangat
dipengaruhi oleh konduktivitas bahan dan suhu lingkungan, semakin besar nilai
Berdasarkan kemampuan kemudahannya menghantarkan kalor, zat dapat dibagi
menjadi: konduktor yang mudah dalam menghantarkan kalor dan isolator yang
lebih sulit dalam menghantarkan kalor. Contoh konduktur adalah alumunium,
logam besi, dsb, sedangkan contoh isolator adalah plastik, kayu, kain, dll.
Besar kalor yang mengalir per satuan waktu pada proses konduksi tergantung
pada :
- Berbanding lurus dengan luas penampang batang
- Berbanding lurus dengan selisih suhu kedua ujung batang, dan
- Berbanding terbalik dengan panjang batang
(3). Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Contoh : cahaya matahari gelombang radio, gelombang TV, dsb. Berdasarkan
hasil eksperimen besarnya laju kalor radiasi tergantung pada : luas permukaan
benda dan suhu mutlak benda seperti dinyatakan dalam hukum Stefan-Boltzman.
Energi yang dipancarkan oleh suatu permukaan benda hitam dalam bentuk radiasi
kalor tiap satuan waktu sebanding dengan pangkat empat suhu mutlak permukaan
benda itu.
Hukum kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum ini menyatakan
bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika terisolasi cenderung untuk
meningkat seiring dengan meningkatnya waktu, mendekati nilai maksimumnya
(Wawan. 2009). Panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu benda
dari mesin pengering padi sederhana. Perpindahan panas yang terjadi dapat
melalui berbagai cara yaitu : secara konduksi, secara konveksi dan secara radiasi.
Perpindahan secara konduksi yaitu perpindahan panas diantara molekul-molekul
dari suatu benda yang saling bersinggungan. Perpindahan panas secara konduksi
terjadi antara bulir-bulir padi yang dipanaskan sehingga akan terjadi pemerataan
panas pada permukaan padi. 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 dapat 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. Perpindahan secara
konduksi terjadi diantara bulir-bulir padi 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 padi sehingga akan terjadi pemerataan panas.
Proses tersebut akan mempercepat waktu pengeringan padi dan terjadi secara
merata. Sedangkan prinsip perpindahan panas dengan cara konveksi pada
konstruksi mesin pengering padi ini yaitu udara panas dihembuskan oleh kipas
kedalam ruangan yang menyimpan gabah sehingga media yang digunakan dalam
perpindahan panas adalah udara (Jordan and Priester, 1985 dalam Kamin). Udara
panas yang dihembuskan akan masuk ke celah-celah padi sehingga panas akan
cepat masuk dan membuang kadar air dari gabah. Keadaan ini akan menyebabkan
dipaksakan (Forced Convection). Pengeringan dengan metoda seperti ini dapat
dikatakan sebagai system konduksi-konveksi. Sistem dengan menggunakan
perpindahan dua macam secara teori akan mempercepat proses pengeringan
(membuang kandungan air) dan akan terjadi pemerataan pengeringan.
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai
berikut:
(1). Perpindahan energi (panas) antar fase dari udara ke permukaan butiran untuk
menguapkan air di permuakaan butiran.
(2). Perpindahan energi (panas) dari permukaan butiran ke dalam butiran secara
konduksi.
(3). Perpindahan massa air dari bagian dalam ke permukaan butiran secara
difusi dan atau kapiler.
(4). Perpindahan massa air antar fasa dari permukaan butiran ke fasa udara
pengering.
D. Pengeringan Gabah
Proses pengeringan gabah merupakan faktor utama dalam proses pengolahan hasil
pertanian. Cara pengeringan terdiri atas dua macam cara yaitu pengeringan alami
dan pengeringan buatan. Proses pengeringan gabah yang sering dilakukan oleh
petani di Indonesia yakni secara alami (Sun drying = Natural drying). Proses
pengeringan secara alami ini menggunakan panas matahari sebagai sumber energi
atau panas, dan lantai jemur (lamporan) sebagai tempat gabah yang akan
dikeringkan. Tapi pengeringan dengan cara ini memiliki kelemahan yaitu
sekitar dan mutu beras yang diperoleh relatif kurang baik. Sedangkan dengan
alat pengering buatan tidak tergantung pada cuaca dan waktu, mutu beras yang
diperoleh lebih baik walaupun biaya pengeringan cukup mahal.
Bila gabah padi terkena panas maka akan terjadi perpindahan panas kedalam
gabah dan air di dalam gabah akan mengalami proses penguapan sehingga kadar
airnya turun. Penguapan mula-mula terjadi pada air di permukaan, setelah air
permukaan berkurang maka terjadi pengaliran air antar sel ke permukaan, karena
proses keseimbangan kadar air di dalam gabah sendiri. Proses ini berjalan sampai
keadaan air sel dan kadar air permukaan tertentu, selanjutnya dinding sel
mengambang dan air dalam sel mengadakan keseimbangan dengan kadar air
seluruhnya sehingga ada pengaliran air antara sel. Proses ini terjadi berulang kali
sampai terjadi pemindahan air dari dalam gabah ke udara.
Air bebas dan air terikat terdapat di dalam gabah. Air bebas terdapat di bagian
permukaan gabah, diantara sel-sel-sel dan pori-pori, air ini mudah menguap pada
saat pengeringan. Air terikat yaitu yang terkait protein, selulosa, zat tepung,
pektin dan sebagainya. Air terikat ini sebagai pelarut zat yang terkandung di
dalam gabah.
E. Alat Pengering
Alat pengering yang digunakan untuk mengeringkan yaitu dengan alat pengering
system batch dryer menggunakan bahan bakar sekam padi. Alat pengering ini
juga dilengkapi fan untuk menghembuskan udara panas sehingga dapat menembus
Prinsip kerja alat ini sangat sederhana yaitu udara panas dari ruang pembakaran
dihembuskan oleh fan atau kipas kedalam ruang udara panas dibawah lantai
pemisah dan udara panas tersebut naik ke atas melalui lubang-lubang udara
menembus bahan yang akan dikeringkan dan akhirnya keluar dibagian atas.
Pembuatan alat pengering ini berdasarkan agar proses pengeringan dapat
dilakukan kapan saja, tidak tergantung pada sinar matahari sehingga dapat
mempercepat waktu pengeringan serta kualitas yang baik.
Berikut ini adalah macam-macam dari alat pengering dapat golongkan dalam
beberapa cara, yaitu berdasarkan atas cara pemindahan panas dan berdasarkan
sifat-sifat fisis dan penanganan bahan basah. Alat pengering gabah mekanis ini
yang telah diciptakan oleh para teknisi untuk mengatasi permasalahan dalam
proses pengeringan hingga sekarang ini antara lain seperti : batch dryer, continous
drying, dan sebagainya.
(1).Batch Dryer
Alat pengering tipe batch dryer terdiri atas beberapa komponen, yaitu
Bak pengering yang lantainya berlubang-lubang serta memisahkan bak
pengering dengan ruang tempat penyebaran udara panas (plenum chamber).
Kipas, digunakan ntuk mendorong udara pengering dari sumbernya ke plenum
chamber dan melewati tumpukan bahan diatasnya.
Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar
kelembaban nisbi udara pengering tersebut menjadi turun, sedangkan suhunya
Pada alat pengering tipe batch dryer, udara pengering bergerak dari bawah keatas
melalui bahan dan melepaskan sebagian panasnya untuk menghasilkan proses
penguapan. Dengan demikian udara pengering makin ke atas semakin turun
suhunya (Santoz. 2012). Berdasarkan tebal tumpukan bahan, tipe batch dryer
digolongkan atas dua jenis yaitu deep bed dan thin layer.
(a). Sistem Deep Bed
Pengeringan sistem deep bed (Gambar 2) tumpukan bahan cukup tebal dan wadah
pengeringan mempunyai dasar lantai yang mempunyai lubang-lubang atau kawat
anyaman sehingga udara panas dapat mengalir melalui bahan. Besar kecilnya
ukuran lubang wadah ditentukan berdasarkan bahan yang dikeringkan.
Pengeringan dilakukan dengan suhu yang rendah dan waktu yang lama agar
Gambar 2. Alat pengering tipe bak jenis deep bed
(b). Sistem Thin Layer
Mesin pengering sistem thin layer (Gambar 3) prinsip kerjanya hampir sama
bahan dikurangi. Pergerakan bidang pengeringan tidak begitu nyata karena
pengeringan ini berlangsung serentak dan merata di seluruh bagian bahan.
Keuntungan alat pengering jenis ini antara lain, mempercepat laju pengeringan,
kemungkinan terjadi over drying lebih kecil, tekanan udara pengering yang rendah
dapat melalui lapisan bahan yang dikeringkan.
Gambar 3. Alat pengering tipe bak jenis thin layer.
2. Continous Drying
Pengeringan jenis ini bahan secara terus menerus dialirkan kedalam silinder
pengeringan sehingga mencapai ketebalan ± 60 cm dan tempatnya terletak di
puncak dari pengeringan, kemudian aliran bijian tersebut dialirkan ke bagian yang
adanya pemanasan udara dan kebagian yang tanpa adanya pemanasan udara,
kemudian pengeringan dihentikan dan setelah itu dilakukan pendinginan.
Laju aliran bijian dapat diatur bervariasi dangan alat perlengkapan pengatur laju
aliran, hal ini disesuaikan menurut jumlah kadar air bahan yang akan dipindahkan.
Arah aliran udara berhubungan dengan arah aliran bahan bijian misalnya aliran
udara melintasi bahan (cross flow), aliran udara berlawanan dengan arah aliran
bahan (counter flow) atau arah alairan udara bersamaan dengan arah aliran bahan
(concurrent flow).
Beberapa continous dryer mempunyai struktur agak rendah, tempat tumpukan
bijian mendatar (horizontal), bentuk lantai timbunan berpori dengan tujuan akan
sampai ke bahan dengan membentuk sudut. Fluidisasi (pengaliran) udara ke bahan
terjadi terus menerus guna memindahkan uap air hingga sampai pengeringan
terhenti.
(a). Sistem Tunnel Dryer
Alat ini digunakan untuk pengeringan bahan yang bentuknya seragam. Biasanya
bahan yang dikeringkan berbentuk butiran, sayatan/irisan dan bentuk padatan
lainnya. Bahan yang akan dikeringkan ditebarkan dengan lapisan tertentu di atas
baki atau anyaman kayu ataupun lempengan logam. Baki ini di tumpuk atas
sebuah rak/lori/truk. Jarak dibuat sedemikian rupa sehingga udara panas dapat
melewati tiap bak, sehingga pengeringan dapat seragam, sedangkan bagian atas
yang arah aliran udaranya searah dengan arah pergerakan bahan dapat dilihat pada
Gambar 4.
Keterangan :
A. Pemasukan udara segar
B. Kipas (Blower) C. Pemanas (heater)
D. Tempat masuk bahan basah
E. Rak/lori/truk
F. Tempat keluar udara
G. Tempat keluar bahan kering
Gambar 4.Tunnel dryer
Prinsip kerja tunnel dryer dalam pengering ini, material yang akan dikeringkan
dikirim ke terowongan udara panas untuk tujuan pengeringan. Materi yang masuk
bertemu udara yang masuk untuk memastikan pengeringan yang maksimal dan
keluar akan kontak dengan udara basah sehingga udara tersebut hampir jenuh.
Mekanisme kerja salah satu pintu terowongan dibuka dan material yang akan
dikeringkan ditempatkan ke troli dan truk didorong perlahan di terowongan dan
kemudian pintu ditutup. Udara panas beredar dan melewati truk kereta api dan
troli berlubang. Udara panas kemudian disirkulasikan dengan bantuan beberapa
kipas angin dan bahan menjadi kering. Udara lembab dilewatkan melalui pipa
pembuangan uap setelah selesai pengeringan. Pintu dibuka dan troli dibawa keluar
dari corong dan beberapa troli baru dengan bahan basah dimasukkan ke dalam
truk dan proses ini diulang.
Salah satu jenis tunnel dryer adalah yang arah pergerakkan raknya searah dengan
arah aliran udara dalam alat. Sifat alat ini adalah :
Kecepatan penguapan yang paling tinggi didapat pada awal terowongan.
Ketika bahan bergerak didalam terowongan, maka bahan tersebut
bersentuhan dengan udara yang bersuhu lebih dingin. Kecepatan
pengeringan turun dan bahaya yang tinggi bagi bahan yang berkurang
(Adinugrahani, et,al. 2013).
(b). Sistem Drum Dryer
Alat ini biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk larutan,
bubur maupun pasta. Bagian utama dari alat ini adalah silinder logam yang
berputar, dan bagian dalamnya berlubang. Sebagai media pemanas digunakan
cairan atau uap air kemudian dialirkan ke bagian dalam silinder, pemanasannya
Alat jenis ini ada yang menggunakan satu buah silinder dan ada pula yang
menggunakan dua buah silinder. Bahan basah diisikan dengan cara
menyemprotkannya secara kontinyu ke permukaan luar silinder sebelah atas.
Selain itu, ada juga yang dengan jalan mengalirkan bahan basah ke bagian bawah
silinder, kemudian waktu silinder berputar, bahan basah tersebut akan ikut
terbawa pada permukaan luar silinder yang bersuhu tinggi sehingga bahan
mengering.
Bahan basah yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam alat melalui pipa dan
dialirkan pada drum yang berputar. Dinding drum yang panas akan menguapkan
air bahan sehingga bahan menjadi kering menurut yang dikehendaki. Uap panas
keluar dari alat melalui saluran sebelah atas. Sedangkan bahan yang telah kering
dilepaskan dari drum dengan menggunakan pisau kikis yang diatur jaraknya
terhadap drum, seperti terlihat pada Gambar 5. Kemudian bahan kering ini akan
mengalir ke bawah dan ditampung dengan menggunakan wadah yang telah
Keterangan :
A. Pengeluaran uap
B. Pemasukkan larutan
C. Drum yang dipanaskan dengan uap
D. Pisau kikis
E. Pengeluran produk yang telah kering
Gambar 5. Double drum dryer
Penelitian (Cakradinata. 2010) menyimpulkan bahwa menggunakan alat
pengering gabah tipe silinder vertikal dengan menggunakan bahan bakar gas elpiji
sebagai bahan bakar efisiensi pengeringan yang didapat sebesar 64,5% dan
penelitian (Prasetyo. 2008) pada pengeringan gabah menggunakan alat tipe bak
tempurung kelapa masing-masing efisiensi pengeringan sebesar 12,15%, 12,79%
dan 15,44% (dengan sistem pemanasan udara langsung), sedangkan pada
pengeringan bahan pangan yang lain pada pengeringan jagung pada penelitian
(Muhammad. 2011) dan biji kakao pada penelitian (Sofia. 2010) dengan
menggunakan alat pengering tipe hybrid tipe rak dengan sinar matahari
masing-masing didapat efisiensi pengeringan sebesar 15,17% dan 26,5%.
F. Bahan Bakar
Jenis dan ketersediaan bahan bakar nabati pun cukup melimpah. Komoditas yang
berpotensi menjadi sumber bahan bakar nabati antara lain adalah padi, kelapa,
kelapa sawit, jarak pagar, sagu, tebu, dan ubi kayu (Prastowo.2011). Bahan bakar
yang digunakan sebagi sumber energi yaitu bahan bakar sekam padi. Sekam padi
ini merupakan pemanfaatan dari hasil padi yang telah dipanen untuk kemudian
dipakai sebagai bahan bakar dalam pengeringan gabah untuk meminimalisir biaya
dalam pengeringan gabah ini.
Proses pengeringan gabah dapat dilakukan dengan pengering buatan dan
pengering alami penjemuran. Pengering buatan terdiri dari dua bahan bakar yaitu
bahan bakar sekam dan bahan bakar minyak (BBM). Pengeringan buatan
berbahan bakar sekam merupakan terobosan teknologi, dikarenakan sekam
merupakan sumber bio-energi alternatif yang dapat menghasilkan energi panas
untuk pengeringan gabah. Pemerintah telah melakukan upaya dalam
pengembangan usaha penggilingan padi salah satunya yaitu memberikan bantuan
memberikan kontribusi kepada usaha penggilingan padi (Kusumawati.et,al.
2012).
Pada umumnya bahan bakar mengandung unsur karbon, hydrogen dan belerang
sehingga proses pembakaran akan terjadi persamaan reaksi sebagai berikut :
C + O CO2
Manfaat dan keunggulan dari sekam padi adalah :
A.Lebih hemat dan irit.
B.Tidak beresiko meledak/tebakar.
C.Tidak mengeluarkan suara bising dan tidak berjelaga.
D.Sumber sekam padi bisa didapat pada padi yang telah panen dan dapat
diandalkan untuk jangka panjang.
Limbah sering diartikan sebagai bahan buangan/bahan sisa dari proses pengolahan
hasil pertanian. Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat,
sehingga limbah tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga
mengganggu kesehatan manusia. Pada setiap penggilingan padi akan selalu kita
ini pemanfaatan sekam padi tersebut masih sangat sedikit, sehingga sekam tetap
menjadi bahan limbah yang mengganggu lingkungan.
Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua
belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses
penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa
atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat
digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak
dan energi atau bahan bakar. Gambar sekam padi dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Sekam padi
Proses penggilingan padi biasanya menghasilkan sekam sekitar 20-30% dari
bobot gabah. Penggunaan energi sekam bertujuan untuk menekan biaya
pengeluaran untuk bahan bakar bagi rumah tangga petani. Penggunaan Bahan
Bakar Minyak yang harganya terus meningkat akan berpengaruh terhadap biaya
rumah tangga yang harus dikeluarkan setiap harinya.
Hasil dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30%,
dedak antara 8-12% dan beras giling antara 50-63,5% data bobot awal gabah.
Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem
Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia
penting seperti dapat dilihat di bawah ini.
Komposisi kimia sekam padi menurut Suharno. 1979
Kadar air : 9,02%
Protein kasar : 3,03%
Lemak : 1,18%
Serat kasar : 35,68%
Abu : 17,17%
Karbohidrat dasar : 33,71%
Komposisi kimia sekam padi menurut DTC - IPB :
Karbon (zat arang) : 1,33%
Hidrogen : 1,54%
Oksigen : 33,64%
Silika : 16,98%
Komposisi kandungan kimia, sekam dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan
di antaranya:
sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia
furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri
kimia.
sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan
semen portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata
merah.
Sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar
selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata
dan stabil.
Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk density) 125 kg/m3, dengan nilai kalori
1 kg sekam sebesar 3300 k.kalori. Sekam memiliki bulk density 0,100 g/ml, nilai
kalori antara 3300-3600 k.kalori/kg sekam dengan konduktivitas panas 0,271
BTU (Houston, 1972).
Untuk lebih memudahkan diversifikasi penggunaan sekam, maka sekam perlu
dipadatkan menjadi bentuk yang lebih sederhana, praktis dan tidak voluminous.
Bentuk tersebut adalah arang sekam maupun briket arang sekam. Arang sekam
dapat dengan mudah untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang tidak berasap
dengan nilai kalori yang cukup tinggi. Briket arang sekam mempunyai manfaat
yang lebih luas lagi yaitu di samping sebagai bahan bakar ramah lingkungan,
sebagai media tumbuh tanaman hortikultura khususnya tanaman bunga.
Pemanfaatan sekam untuk sumber energi panas pada pengeringan gabah
dilakukan dengan menggunakan pengering bahan bakar sekam (BBS). Pengering
tipe bak dengan kapasitas 6 ton gabah basah telah dibangun di beberapa lokasi,
contohnya yaitu di Laboratorium Karawang sebagai in house model agroindustri
padi terpadu, di Gapoktan Pancasari ,Kecamatan Compreng, Subang, dan di
penggilingan padi Intisari di Kecamatan Rengasdengklok, Karawang. Pengering
22-30% menjadi sekitar 14% dalam waktu8-10 jam atau 0,96-1,2%/jam.
Konsumsi sekam sekitar 365 kg/6 tonGKP dan suhu stabil yang dapat dicapai
sekitar 45-55°C (Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2013 sampai Maret 2013 di
Laboratorium Daya dan Alat Mesin Pertanian Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas
Pertanian, Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat pengering biji mekanis tipe
batch dryer (skala lab), timbangan, stopwatch, kipas, G-7 Grain Moisture Meter
dan thermometer.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabah basah (lepas panen)
sebanyak 60 kg. Gabah diperoleh dari petani daerah Karang Anyar, Kecamatan
Jati Agung, Kabupaten Lampung Selatan. Bahan bakar yang digunakan dalam
penelitian ini adalah sekam padi.
C. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yaitu persiapan alat dan bahan, pelaksanaan penelitian dan
1. Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan bahan diawali dengan menyediakan gabah lepas panen setelah itu
dilakukan pembersihan gabah dari kotoran seperti daun dan batang padi, dan
melakukan penimbangan sebanyak 60 kg. Setelah gabah tersebut ditimbang,
diukur kadar air awal. Setelah didapat kadar air awal dari gabah, maka gabah
yang sudah ditimbang dimasukan kedalam alat pengering tipe batch dryer dengan
3 perlakuan (15 kg, 20 kg dan 25 kg).
2. Pelaksanaan Penelitian
2.1. Pembuatan alat pengering tipe batch dryer
Alat pengering yang dibuat berdasarkan fungsinya dan ukurannya dapat dibagi
menjadi beberapa bagian antara lain : ruang pengering, alas pengering, ruang
pembakaran, ruang plenum, dan kipas.
a) Ruang pengering
Ruang pengeringan adalah bagian dari keseluruhan dan bagian pengering
termasuk didalamnya alas pengering. Berfungsi untuk mengeringkan bahan
yang udara panas berasal dari ruang plenum. Ruang pengering terbuat dari besi
siku dengan ukuran tebal 5mm dan lebar 5cm. Ruang pengering dirancang
berbentuk persegi panjang dengan ukuran dimensi 60 cm x 32 cm x 28 cm.
b)Alas pengering berfungsi sebagi tempat menahan bahan yang dikeringkan dan
melewati udara panas. Alas pengering terletak diruang pengering, berada tepat
pengering terbuat dari besi siku dengan ukuran 2 mm sebagai rangka dan
bagian bawah diberi seng plat sebagai lantai pengeringan
c) Ruang pembakaran
Ruang pembakaran berfungsi sebagai tempat menaruh bahan bakar yang akan
digunakan dalam proses pengeringan. Ruang pembakaran disebut juga tungku
pembakaran berbentuk persegi panjang dengan ukuran 40 cm x 30 cm dan
didalamnya terdapat susunan besi pipa dengan panjang 35 cm.
d)Ruang plenum
Ruang plenum berfungsi untuk meratakan suhu udara pengering yang masuk
melalui saluran udara. Ruang plenum berada dibawah wadah pengering.
Ruang plenum berbentuk persegi panjang dengan ukuran 60cm x 32cm x 15cm.
e) Kipas
Kipas berfungsi untuk mengalirkan udara dalam proses pengeringan dari
lingkungan kedalam ruang plenum. Kipas yang digunakan mempunyai daya
sebesar 0,25 Hp. Gambar alat pengering tipe batch dryer dapat dilihat pada
Keterangan : 1. Kipas/blower 2. Pipa/heat exchanger
3. Ruang pembakaran sekam padi 4. Tumpukan gabah
5. Ruang pengering 6. Ruang plenum
7. Cerobong asap pembakaran
Gambar 7. Alat pengering tipe batch dryer (skala lab)
Penelitian ini dirancang dengan 3 (tiga) perlakuan gabah yang akan dikeringkan
yaitu : 15 kg, 20 kg dan 25 kg. Penelitian ini diawali dengan memasukkan gabah
kedalam ruang pengering. Bahan bakar yang digunakan adalah sekam padi
dipersiapkan. Sebelum bahan bakar yang akan digunakan dalam proses
pembakaran dalam pengeringan gabah, bahan bakar tersebut terlebih dahulu
ditimbang massanya, setelah bahan bakar tersebut ditimbang kemudian
dimasukkan kedalam ruang pembakaran dan dinyalakan untuk menghasilkan
panas kemudian menggerakkan kipas dengan putaran sebesar 1000 rpm dengan
arus listrik untuk menghembuskan udara panas ke ruang plenum dan ruang
pengering sehingga terjadi proses pengeringan gabah. Pengeringan berlangsung
↓
Gambar 9. Diagram alir proses pengeringan gabah Mulai
Gabah basah dimasukkan pada ruang pengering
Alat pengering tipe batch dryer difungsikan
3. Pengamatan
Penelitian ini mengamati beberapa parameter yaitu :
3.1. Suhu
Pengukuran suhu udara diukur di ruang plenum dan di ruang pengering, dengan
menggunakan thermometer. Thermometer diletakkan pada setiap titik pengukuran
(dilapisan bawah tumpukan, lapisan tengah tumpukan dan lapisan atas tumpukan
di sebelah kiri dan sebelah kanan ruang pengering) pengamatan suhu dilakukan
setiap 10 menit.
3.2. Kadar Air dan Penurunan Bobot
Penurunan berat bahan menggambarkan jumlah air yang menguap atau dapat
menunjukkan kadar air saat itu. Bahan ditimbang sebelum dikeringkan dan
diukur kadar airnya setiap 20 menit selama proses pengeringan. Pengukuran
penurunan massa dan kadar air bahan dilakukan pada saat pengeringan gabah dan
dilakukan dalam tiga tingkat kapasitas tumpukan (15,3 cm, 20,3cm, 25,5 cm).
Pengeringan akan dihentikan jika kadar air rata-rata telah mencapai rentang kadar
air 13%-14% dengan asumsi bahan secara umum telah mencapai kadar air yang
layak sebagai kering simpan gabah.
Penurunan bobot dilakukan dengan cara menimbang berat bahan sebelum
dilakukan pengeringan dan menimbang berat bahan setelah dilakukan
3.3. Lama Pengeringan
Lama pengeringan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan gabah
dimulai saat alat dihidupkan hingga bahan kering dengan kadar air rata-rata 13%-
14%.
3.4. Jumlah Bahan Bakar
Jumlah bahan bakar adalah jumlah sekam padi yang dibutuhkan untuk
mengeringkan gabah hingga kadar air 13% - 14%.
D. Analisis Data
1. Beban uap air
Beban uap air gabah adalah jumlah air yang harus diuapkan hingga mencapai
kadar air yang diinginkan. Untuk menghitung beban uap air dhitung berdasarkan
persamaan kesetimbangan massa berikut :
Berat kering awal = berat kering akhir
F . Bk awal = F . Bk akhir ... (2)
V = F – P ... (3)
Keterangan :
F = Jumlah berat biji yag dikeringan (kg)
Bk awal = Berat kering ka awal (kg)
Bk akhir = Berat kering ka akhir (kg)
P = Jumlah berat biji setelah dikeringkan (kg)
2. Laju pengeringan
Laju pengeringan dihitung berdasarkan persamaan berikut:
Laju pengeringan = Ka .awal−Ka .akhir
�� (��) (%/jam)...(4)
3. Kadar Air
Pengukuran kadar air dilakukan untuk mengetahui kadar air dari gabah sebelum
dan sesudah pengeringan. Pengukuran kadar air gabah diukur hingga kadar air
13% - 14% dan setiap 20 menit diukur kadar air dengan menggunakan moisture
meter.
4. Energi yang dibutuhkan untuk Pengeringan
Energi untuk menguapkan air merupakan energi yang digunakan selama proses
pengeringan untuk menguapkan air pada bahan hingga mencapai kadar air yang
diinginkan. Persamaan yang digunakan adalah :
Q1 = V x Hfg ... (5)
Keterangan :
Q1 = energi untuk menguapkan air (kJ)
V = beban uap air (kgH2O)
Hfg = panas laten air (kJ/kgH2O)
Hfg adalah panas laten air, dapat dihitung dengan persamaan :
Hfg= (2,501 – (2, 361 x 10-3) T) x 1000 (kJ/kg) ... (6)
Keterangan :
Hfg = panas laten air (kJ/kgH2O)
Energi untuk memanaskan bahan dihitung dengan persamaan :
Q2 = m x Cp x ∆T ... (7)
Dimana :
Q2 = energi untuk memanaskan bahan (kJ)
m = massa bahan yang dikeringkan (kg)
Cp = panas jenis gabah (1,850 kJ/ kg°C)
∆T = perubahan suhu udara pengering dan suhu lingkungan (°C)
Qout = Q1 +Q2 ... (8)
5. Energi Bahan Bakar
Qinput = m x Nbb (kJ) ... (9)
Keterangan :
Qinput = kalor hasil proses bahan pembakaran bahan-bahan di pemanas (kW)
Nbb = nilai kalor bahan bakar (kJ/ kg)
m = massa bahan bakar (kg)
6. Efisiensi Pengeringan
Efisiensi pengeringan digunakan untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari
proses pengeringan gabah menggunakan alat pengering gabah tipe batch dryer
(skala lab). Efisiensi pengeringan dihitung berdasarkan perbandingan antara
jumlah energi untuk memanaskan bahan dengan energi yang dihasilkan bahan
bakar dalam proses pengeringan.
Eff = Qoutput
Keterangan :
Eff = efisiensi pemanasan (%)
Qoutput = energi yang digunakan (kJ)
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Kesimpulan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Lama pengeringan untuk mendapatkan kadar air yang sama dipengaruhi oleh
ketebalan tumpukan bahan dan suhu udara pengeringan. Kapasitas alat
pengering sebesar 15-25 kg gabah basah (skala lab) dengan lama pengeringan
rata-rata 11 jam 7 menit di dapat kadar air bahan rata-rata sebesar 13,80% bb.
2. Suhu pengeringan pada plenum berfluktuasi dipengaruhi oleh jumlah sekam
padi yang telah terbakar dan kecepatan aliran udara.
3. Efisiensi pengeringan rata-rata secara penelitian sebesar 3,36% lebih rendah
daripada efisiensi secara teori sebesar 74,7%,
4. Massa 1 kg sekam padi dapat mengeringkan 1,35 kg gabah basah.
B. SARAN
Disarankan untuk menggunakan bahan bakar sekam padi yang kering untuk
mengeringkan gabah lepas panen. Massa 1 kg sekam padi dapat mengeringkan
DAFTAR PUSTAKA
Adinugrahani, D.D., Putri, C.M.V., Rahrajo E.P., Andari R.W.2013. Continuous
Tunnel Dryer.(http://www.slideshare.net/carrie_mvp/continuous-26155402). Diakses tanggal 25 Oktober 2013.
Astuti, R. 2007.Pengeringan Padi dalam Unggun Bergerak Dua Tahap. Skripsi
ITB. Bandung
Bakri. 2008. Komponen Kimia dan Sekam Padi Sebagai SCM untuk Pembuatan
Komposit Semen. Jurnal Perennial 5(1) : 9-14.
Bala, B.K.1997. Drying and Storage of Cereal Grains. Science Publisher, Inc. United States of America.
Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.2006. Giliran Sekam untuk Bahan BakarAlternatif. Warta Penelitian dan pengembangan
Penelitian Vol 28 no 2 ; 1-3.
Cakradinata, R. 2010. Modifikasi Ruang Plenum dan Ruang Pengering Alat
Pengering Gabah Tipe Silinder Vertikal. Skripsi. UNILA. Lampung.
Daulay, S. B. 2005 Metode Pengeringan Padi. Jurusan Teknologi Pertanian.
Fakultas Pertanian. e-USU Repository Universitas Sumatera Utara. Medan.
Desrosier, N.W. 1988. The Technology of Food Preservation. Fourth Edition. Avi
Publishing Company, Inc. Westport, Connecticut.
Fernandy, G. 2012. Pengaruh Suhu Udara Pengering dan Komposisi Zeolit 3A
Terhadap Lama Waktu Pengeringan Gabah pada Fluidized Bed Dryer.
Momentum, Vol. 8, No. 2,: 6- 10.
Houston. 1972. Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif.
(www.smallcrab.com/). Diakses tanggal 1 Juni 2012.
Sekam Padi (http://www.artikelbagus.com/). Diakses tanggal 13 juni 2013. Pengeringan Pangan. (http://dianape.wordpress.com/).Diakses tanggal 8 Juni
2013.
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/16427/5/Chapter%20I.pdf. Diakses tanggal 5 Juni 2013.
Irawan, A. 2011. Modul Laboratorium Pengeringan. Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik. Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.
Kamin. S. Mesin Pengering Padi Kapasitas 5 Ton.
(http://jurnal.upi.edu/file/Kamin_S.pdf). Diakses tanggal 8 Juni 2013.
Karbassi, A. and Z.Mehdizabeh (2008). Drying Rough Rice in a Fluidized Bed Dryer, J. Agric. Sci. Technol,. Vol. 10: 233-241.
Kartikasari, T. 2000. Mempelajari Efektifitas Penggunaan Tiga Jenis Bahan
Bakar Pada Penyulingan Minyak Nilam. Skripsi. Fakultas Pertanian. UNILA. Bandar Lampung.
Kurniawan. E. 2010. Pengawetan Bahan dengan Pengeringan.
(http://erwinerwon.blogspot.com/). Diakses tanggal 25 Oktober 2013.
Kusumawati, W.D., Susrusa, B.K., Wulandira, A. 2012. Studi Perbandingan
Kinerja Penggilingan Padi (Rice Milling Unit) dengan dan Tanpa Pengering
Buatan Berbahan Bakar Sekam di Kabupaten Tabanan. E-Journal
Agribisnis dan Agrowisata Vol. 1, No. 1.
Muhammad, A. 2011. Uji Kinerja Alat Pengering Hybrid Tipe Rak pada Proses
Pengeringan Jagung Bertongkol. Skripsi, UNILA. Lampung.
Ng.P.P., S.M. Tasirin, W.R. W. Daud dan C.L.Law (2003). Cracking Quality of
Malaysian Paddy Dried in A Cylindrical Coloumn Dryer. University
Kebangsaan Malaysia.
Prastowo. B. 2011. Reorientasi Rancang Bangun Alatdan Mesin Pertanian Menuju Efisiensidan Pengembangan Bahan Bakar Nabati Pengembangan
Inovasi Pertanian 4(4): 294-308.
Prasetyo. A. 2008. Pengaruh Tiga Jenis Bahan Bakar Terhadap Kinerja Alat
Pengering Gabah Tipe Bak Segitiga. Skripsi, UNILA. Lampung.
Purba. F. 2012. Mesin Pengering (Drying Machine).
(http://febrianipurba.blogspot.com/). Diakses Tanggal 27 Oktober 2013.
Putri, G. 2011. Pengeringan Gabah dengan Penerapan DCS pada Rotary Dryer.
D3 Teknik Kimia. Laporan Tugas Akhir Fakultas Teknik. Undip. Semarang.
