PEMODELAN MATEMATIS HUBUNGAN KADAR AIR TEPUNG DENGAN VARIABEL
PROSES PADA PENGERINGAN MEKANIS TEPUNG KASAVA
MENGGUNAKAN
PNEUMATIC DRYER
0DWKHPDWLFDO0RGHOOLQJRI7KH5HODWLRQVKLSEHWZHHQ0RLVWXUH&RQWHQWRI7KH)ORXUDQG3URFHVV9DULDEOHVLQ
0HFKDQLFDO'U\LQJRI&DVVDYD)ORXU8VLQJ3QHXPDWLF'U\HU
Yus Witdarko
1, Nursigit Bintoro
2, Bandul Suratmo
2, Budi Rahardjo
21Jurusan Teknik Pertanian, akultas Pertanian, Universitas Musamus, Jl. Kami aun, Mo ah Lama, Merauke 99611 2Jurusan Teknik Pertanian, akultas Teknologi Pertanian, Universitas adjah Mada,
Jl. lora o. 1, Bulaksumur, og akarta 55281 Email: buluhbulan@gmail.com
ABSTRAK
Kadar air bahan Ka) meru akan variabel ang aling enting dalam mengevaluasi kinerja roses engeringan bahan, sehingga kemam uan untuk mem rediksi Ka dalam roses engeringan akan menjadi sangat enting. Penelitian ini bertujuan untuk memformulasikan hubungan matematis antara berbagai variabel roses engeringan secara neumatik dengan Ka akhir te ung ketela ohon dengan menera kan analisis dimensi. Pada enelitian ini telah dirancang eralatan pneumatic drying dan dilakukan engujian dengan berbagai macam variasi erlakuan se erti ka asitas in ut,
tem eratur udara engering, dan kece atan udara engering. Berdasarkan hasil analisis data maka di eroleh hubungan antara Ka dengan variabel-variabel roses engeringan sebagai berikut:
Persamaan tersebut mem un ai nilai koe sien determinasi 0,722 sehingga besar kemungkinan untuk da at digunakan sebagai alternatif dalam mem rediksi kadar air te ung hasil engeringan. asil uji sensitivitas menunjukkan bahwa
dimensionless product ang aling ber engaruh terhada nilai Ka adalah
Kata kunci: Te ung kasava, pneumatic drying, analisis dimensi, kadar air
ABSTRACT
Moisture content of the materials Ka) is the most im ortant variable in evaluating the erformance of dr ing rocess, therefore the abilit to redict moisture-content of the materials in the dr ing rocess is ver im ortant. The objective of this research was to formulate a mathematical relationshi between various neumatic dr ing rocess variables and the moisturecontent of the materials of cassava our b a l ing dimensional anal sis. In this research, a neumatic dr ing e ui ment and test edit in wide varieties of treatments, such as the in ut ca acit , dr ing air tem erature, and dr ing air velocit . Based on the result of data anal sis, it was obtained that the relationshi between moisture content of the materials and the dr ing rocess variables could be e ressed as follow
This e uation had 0,722 coef cient of determination, so that it could be used to redict the moisture content of cassava our recisel . Sensitivit anal sis indicated that the dimensionless roduct which had the largest effect on Ka was .
Keywords: assava our, neumatic dr ing, dimensional anal sis, moisture content
ܭܽ ൌ ͳǡͳͻͺݔͳͲିହǤ ቆߩܦଷ
ܳߠ ቇ ଵǤଵଶଵ
൬ܶܶ௨
൰ ିସǤଽଽ଼
ቆܦܸ௨
ߠቇ ସǤସହଶ
்ೠ ்್.
ܭܽ ൌ ͳǡͳͻͺݔͳͲିହǤ ቆߩܦଷ
ܳߠ ቇ ଵǤଵଶଵ
൬ܶܶ௨
൰ ିସǤଽଽ଼
ቆܦܸ௨
PENDAHULUAN
Pertumbuhan ermintaan te ung terigu dari asar domestik menca ai 6-7 er tahun Asosiasi Produsen Te ung Indonesia, 2012). Pada tahun 2012, konsumsi terigu menca ai 5,05 juta metrik ton, tumbuh 7,6 dari tahun 2011sebesar ,75 juta metrik ton. Asosiasi Produsen Te ung Indonesia 2013). Untuk mengurangi kebutuhan te ung terigu ang terus meningkat tersebut, erlu adan a u a a-u a a a-unta-uk da at mensa-ubstita-usi dengan te a-ung-te a-ung
roduksi lokal. Salah satu jenis ang aling otensial untuk mensubstitusi te ung terigu tersebut adalah te ung kasava.
amun demikian berbagai kendala masih dihada i dalam roses roduksi te ung kasava. Te ung kasava termasuk ati ang di roduksi oleh industri umumn a telah menera kan cara engeringan mekanis. Perlu berbagai macam informasi ilmiah untuk meningkatkan roses engeringan te ung kasava ini, mengingat roses engeringan meru akan taha an ang membutuhkan energi sangat besar dan mahal
Desrosier, 2008)
Pada bebera a industri kasava mau un ati telah ditera kan metode engeringan secara neumatik ÀDVK drying). Pada cara engeringan ini arutan atau hancuran kasava
atau ati basah dihembuskan di dalam saluran i a engering vertikal dengan anjang tertentu, kemudian di isahkan antara te ung kering dan udara dengan menggunakan cyclone ang
di asang di ujung saluran i a engering.
Berbagai macam variabel o erasional roses engeringan, mesin engering, mau un bahan arutan kasava ang dikeringkan sangat menentukan sekali terhada kualitas akhir te ung hasil engeringan. Pada roses engeringan bahan, umumn a variabel utama ang digunakan untuk mengevaluasi kinerja roses engeringan tersebut adalah kadar air bahan hasil engeringan.
Pada engeringan te ung, dis aratkan oleh BS Badan Standardisasi asional 2012), bahwa kadar air akhir maksimal 12 wb S I 01-2997-1996). Sedangkan menurutAfrianti 2000),Ka bahan angan ang aman adalah 11 wb karena cendawan da at tumbuh ada substrat bahan angan berkadar air serendah-rendahn a 12 wb sedang bakteri dan khamir tumbuh ada kadar air lebih dari 30 wb. Pada Ka ang rendah te ung akan aman untuk disim an tidak mudah berjamur mau un diserang oleh serangga. leh karena itu, sangat enting sekali untuk da at menjamin bahwa roses engeringan da at berjalan dengan baik sehingga benar-benar da at dihasilkan suatu u a a untuk menghubungkan antara variabel-variabel roses engeringan dengan kadar air bahan hasil engeringan. are dkk. 2012), melakukan engeringan biji canola dengan memvariasi kelembaban udara engering 0,0005 – 0,02 kg kg ada tem eratur teta 5o . asil enelitian memberikan hubungan matematis
antara ratio M ) dengan waktu engeringan t), konstanta engeringan a, b, k1, dan k2), data e eriment e ) dalam bentuk ersamaan sebagai berikut:
1)
Dimana,a 2,83 – 0,563 Ln T) 8,752 k1 0,079 – 0,018 Ln T) 0,011 b -1,83 0,5621 Ln T) – 8,978 k2 0,5 2 0,188 Ln T) – 1,38
oula dan Adamo oulos 2005), melakukan engeringan serbuk tomat dengan memvariasi tem eratur udara engering dan laju aliran udara. asil enelitian memberikan hubungan matematis antara kadar air M) dengan tem eratur udara engering Tinlet) dan laju udara engering a, c),dalam bentuk ersamaan berikut:
2)
Selanjutn a Bun awanichakul dkk. 2007), melakukan engeringan nematik bijian beras dengan memvariasi diameter i a engering 0,102-0,203 m, ka asitas in ut bijian 0,5-1 kg s, dan kece atan udara engering 15-23 m s ada tem eratur udara engering teta 110 o . asil enelitian
diberikan hubungan matematis antara kadar air M) dengan kelembaban relatif ) dan tem eratur bijian adi T ) sebagai berikut:
3)
Belum ada ersamaan matematis ang menghubungkan antara Ka dengan variabel-variabel roses engeringan untuk te ung kasava. leh karena itu, erlu dicari hubungan matematis antara Ka bahan te ung hasil engeringan dengan kondisi roses engeringann a, sehingga da at digunakan untuk mem rediksi kadar air te ung kasava ada roses
engeringan.
Analisis dimensi mem un ai langkah-langkah ang sederhana, teta i kemanfaatann a sangat besar ang memungkinkan eneliti merancang eralatan dalam skala kecil, tidak mahal hargan a dan memungkinkan dilaksanakan di laboratorium.Lebih lanjut dengan analisis dimensi ini roses erancangan mesin engering neumatik akin da at dilakukan dengan teliti dan terarah. Tujuan enelitian ini adalah untuk menghubungkan Ka bahan te ung dengan bebera a variabel roses engeringan neumatik dengan menggunakan metode analisis dimensi. Dengan adan a hubungan matematis ini maka akan sangat mem ermudah baik bagi desainer alat mesin dalam mengkonstruksi mesin engering neumatik mau un o erator mesin engering
ܯܴ ൌ ܽ݁ݔ െ ݇ଵݐ ܾ݁ݔ െ ݇ଶݐ
ܯ ൌ ͳʹͶ െ ͳͺǤ ܶ௧െ ͲǡͺͳǤ ܳ ͲǡͲͲͳͳͷǤ ܳ Ͳ
ͲǡͲͲͲͲͲ͵Ǥ ܳଶെ ͲǡͲͲʹͳ͵Ǥ ܶ௧Ǥ ܳ
ܯ ൌ
ଵଵ
ିଷǡଵସ௫ଵ୪୬ሺଵିோுሻషల்൨
భ మǡరలరuntuk menda atkan kadar air te ung ang dikeringkan agar memenuhi standar Ka ang diteta kan.
METODE PENELITIAN
Analisis dimensi meru akan salah satu cara ang da at dgunakan untuk menda atkan hubungan kuantitatif antara roduk te ung, mesin engering serta roses engeringan. Pada enelitian ini untuk mencari hubungan matematis antara Ka te ung hasil engeringan dengan variabel-variabel roses engeringan telah di ilih bebera a variabel ang di erkirakan mem un ai hubungan tertentu. Tabel 1 adalah bebera a inde enden variabel ang diduga mem un ai hubungan dengan Ka te ung hasil engeringan secara neumatik. Tabel 1. Inde enden dan de enden variabel ada analisis
Dari variabel-variabel tersebut da at ditulis hubungan fungsional sebagai berikut:
)
5)
Terda at 8 variabel dengan dimensi dasar, maka menurut teori Buckhingham Langhaar, 1967) akan menghasilkan dimensionless product ). Dengan memberikan nilai-nilai tertentu ada k1, k3 dan k7 maka
ilai-niai kemudian disusun dalam bentuk hubungan fungsional sebagai berikut: 10)
Ada un konstanta , a, b, c da at ditentukan berdasarkan data-data hasil enelitian ang dilakukan dengan merubah
ersamaan 10) dalam bentuk log.
Bahan
Bahan enelitian beru a kasavajenis utih ang di eroleh dari asar Telo dan asar olombo, og akarta seban ak 200 kg.Kasava kemudian diku as dan dicuci selanjutn a di arut dengan mesin emarut.Untuk mengurangi air dalam arutan ketela ohon, selanjutn a dilakukan engem aan dengan mesin enekan hidrolik.Pengem aan dilakukan untuk setia 1000 gram berat arutan dengan tekanan 50 kg cm2 selama 10 menit.Parutan kasava adat dari
hasil engem aan dihancurkan lagi secara manual menjadi te ung basah. asil te ung basah tersebut kemudian dia ak dengan a akan ukuran 60 mesh dan 80 mesh. Te ung basah ang lolos dari a akan 60 mesh namun tertinggal di a akan 80 mesh digunakan sebagai sam elbahan ang akandikeringkan dan menurut Stoess 1983), ukuran te ung tersebut termasuk kelas ¿QHPDWHULDOV. Sam el te ung basah tersebut mem un ai kadar air rata-rata sebesar 0 - 2 wb. Proses selanjutn a, te ung hasil enga akan tersebut dikeringkan dengan ÀDVK dryer ang telah dikonstruksi dalam dua kali roses.
Alat
ambar 1 menunjukkan mesin engering neumatik ang telah dikonstruksi untuk ke erluan enelitian ini. Sumber emanas menggunakan gas LP dengan burner dan
regulator tekanan tinggi ang da at diatur suhun a dengan mengatur utaran keran ada regulator mau un burner. Burner ditem atkan di dalam suatu kotak tungku ersegi
dengan enutu aliran udara masuk ang da at diatur lebar bukaann a. Pengaturan kece atan aliran udara engering dilakukan dengan mengatur lebar bukaan enutu tungku tersebut. an enghembus menggunakan blower sirocco
ti e sentrifugal 735 watt ang mengisa udara anas dan men alurkann a ke dalam i a engering. Pemasukan bahan te ung basah dilakukan lewat feeding hopper ang dilengka i
dengan screw conveyor dan blower kecil 367 watt sebagai
endorong bahan. Feeding hopper ini di asang ada bagian
i a lurus di atas centrifugal blower enghembus. Laju
emasukan bahan ang dikeringkan da at diatur dengan mengatur kece atan utaran screw conveyor.
Proses engeringan terjadi dise anjang saluran i a engering dan untuk memisahkan antara udara anas, dust
dan te ung kering dilakukan di dalam unit cyclone ang
ditem atkan ada ujung i a engering.
Menggunakan bentuk log dari ersamaan 10) maka da at di eroleh nilai-nilai konstanta , a, b, dan c aitu 1,1968 10-5, 1,0121, - ,9698, dan , 752, sehingga hubungan
matematis antara Ka dengan variabel-variabel roses engeringan da at ditulis se erti ada ersamaan 11).
11) Dari ersamaan ini da at dilihat hubungan antara masing-masing dimensionless product dengan Ka bahan
hasil engeringan. ubungan ቀఘೝೝయ
ொఏ ቁ terhada Ka dimana ada enelitian ini ቀఘೝೝయ
ொఏ ቁ divariasi dari -7,280 -7,500.
Da at diketahuibahwa engaruh i dan Dr terhada Ka saling berlawanan dimana bila i naik, maka Ka akan turun, sebalikn a bila Dr naik, maka Ka akan naik. Dengan mem erhatikan gra k ambar 2 tersebut da at diketahui bahwa efek Dr terhada Ka lebih besar dari ada efek i terhada Ka, sehingga hubungan antara ቀఘೝೝయ
ொఏ ቁ dengan Ka
membentuk garis linier dengan slo e ositif, ang berarti semakin besar diameter artikel maka Ka te ung ang dihasilkan akan semakin besar. al ini da at dibuktikan dari hasil uji sensitivitas variabel i dan Dr terhada Ka bahan. Ketika nilai Dr dinaikkan atau diturunkan sebasar 10 , nilai Ka berubah rata-rata 38,23 . Ada un ketika nilai
i dinaikkan atau diturunkan 10 , nilai Ka han a berubah
sebesar 25,21 .
ambar 1. Peralatan engering mekanis ti e neumatik ÀDVK
dryer)
Prosedur Penelitian
Penelitian dimulai dengan menghidu kan mesin engeringÀDVKGU\HU, kemudian mengatur suhu engeringan, kece atan aliran udara engering dan laju in ut bahan sesuai dengan ang diteta kan. Pada enelitian ini tem eratur udara engering divariasi seban ak tiga tingkat aitu 1 5
o , 160 o , dan 175 o . Demikian juga kece atan aliran
udara engering divariasi dalam tiga tingkat aitu 17,12 m s, 18,10 m s, dan 19,29 m s. Ada un laju in ut bahan ang dikeringkan divariasi 0,0371 kg s, 0,0509 kg s, dan 0,0616 kg s. Data-data lain ang dibutuhkan untuk ke entingan analis dimensi se erti r, Dr, dan Tbo dibuat teta masing-masing 1266 kg m3, 0,2596 mm, dan 30, 3 o . Sedangkan
nilai waktu engeringan) diukur secara langsung ada saat roses engeringan berjalan.kondisi lingkungan suhu 29 o
-30 o dan kelembaban relatif 69 -70 .
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan data-data ang telah dikum ulkan selama elaksanaan enelitian, maka da at dilakukan analisis dimensi untuk menentukan nilai-nilai konstanta ersamaan
ang telah diformulasikan.
ܭܽ ൌ ͳǡͳͻͺݔͳͲିହǤ ቀఘೝೝయ ொఏ ቁ
ଵǤଵଶଵ
ቀ்ೠ ்್ቁ
ିସǤଽଽ଼
൬ೠ ೝఏ൰
ସǤସହଶ
ambar 2. ra k hubungan r.Dr3
i. dengan Ka
ubungan rasio tem eratur udara engering terhada tem eratur bahan awal dengan kadar air te ung hasil
engeringan dimana ada enelitian ini ቀ்ೠ
்್ቁ divariasi dari 0,673 0,755 da at dilihat ada ambar 3. Semakin besar rasio menunjukkan bahwa erbedaan tem eratur antara bahan dengan udara engering semakin besar. Semakin besar erbedaan tem eratur antara bahan dengan udara engering, maka akan semakin meningkatkan transfer anas dari udara ke bahan, karena erbedaan tem eratur meru akan driving force
dari transfer anas. Semakin meningkatn a transfer anas,
6 7 8 9 10 11 12 13
0.0020 0.0030 0.00 0 0.0050 0.0060
K
a
bb)
ȡSU'SU4Lș 10 -5)
Ka obs Linear Ka Pred)
maka akan semakin besar kemam uann a untuk mengua kan air dari bahan, sehingga akan semakin menurunkan kadar air bahan ang dikeringkan.
bahwa Ka te ung dalam roses pneumatic drying sangat
sensitif terhada erubahan tem eratur udara engering dan tem eratur bahan awal ang dikeringkan.
5 divariasi dari 3,763 3,815. Bila ukuran diameter artikel bahan ang dikeringkan serta waktu engeringan teta , maka naikn a kece atan aliran udara akan mengakibatkan eningkatan kadar air bahan ang dikeringkan. al ini disebabkan karena dengan meningkatn a kece atan aliran udara, maka residence time waktu tinggal) emanasan bahan
akan semakin singkat, sehingga Ka bahan akan semakin tinggi.
Untuk mengevaluasi engaruh dimensionless product terhada Ka maka telah dilakukan uji sensitivitas
dengan menaikkan dan menurunkan masing-masing nilai
dimensionless product tersebut 10 .
Berdasarkan hasil uji sensitivitas diketahui bahwa secara berturut-turut dimensionless product ang aling
ber engaruh terhada nilai Ka adalah TuTbo, uDr. , dan
r. D r3 i. , dimana ersentase engaruh masing-masing
dimensionless product tersebut terhada Ka berturut-turut
53,27 , 5,39 , dan 10,13 . Dari sini da at diketahui
5600 5800 6000 6200 6 00 6600
K
Tabel 2. asil uji sensitivitas Ka
Dimensionless product
Penambahan
nilai 10 Persentase erubahan Ka rata-rata ) Pengurangannilai 10 Persentase erubahan Ka rata-rata ) ata-rata erubahan Ka )
r. Dr3 i.
ambar 5. ra k hubungan Ka rediksi dengan Ka obervasi
dengan ersamaan 8) dengan nilai Ka te ung ang diukur secara langsung dengan kondisi lingkungan suhu 29 o
dan kelembaban relative 70 da at dilihat ada ambar 5. Dari gambar tersebut da at dilihat bahwa nilai-nilai kadar air hasil rediksi relatif mam u mem erkirakan nilai Ka hasil observasi, dimana kedekatann a da at dilihat dari nilai koe sien determinasi ang relatif tinggi 0,722). Dari hasil ini dihara kan bahwa ersamaan 11) tersebut akan da at digunakan untuk mem rediksi nilai Ka bahan hasil
engeringan neumatik dengan cuku baik.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil enelitian, maka da at disim ulkan bahwa Ka te ung hasil engeringan neumatik di engaruhi oleh berbagai faktor antara lain pr, Qi, Tbo, Tu, Dpr, dan u. Secara matematis hubungan antara variabel-variabel tersebut degan nilai Ka te ung hasil engeringan da at diformulasikan denganmenera kan analisis dimensi dalam bentuk hubungan fungsional sebagai berikut,
Dimensionalles product ang aling ber engaruh
terhada kadar air ada ersamaan tersebut adalah . Persamaan tersebut berlaku untuk nilai dari -7,280 – -7,500, dari 0,673 0,755, dan dari 3,763 3,815.
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti menguca kan terima kasih ke ada ihak- ihak ang telah berkontribusi dalam enelitian ini, khususn a ke ada dosen embimbing dan anggota
LaboratoriumTLBP-PT-U M dan Laboratorium EMP- LaboratoriumTLBP-PT-U M atas segala dukungan tenaga dan emikiran ang telah diberikan sehingga
enelitian ini da at dilaksanakan dengan baik.
DAFTAR PUSTAKA
Afrianti, L. . 2005). Teknologi Pengawetan Pangan.
Penerbit Alfabeta,Bandung.
Asosiasi Produsen Te ung Indonesia 2013). Terigu im or terus dibendung. htt : www.A tindo.or.id berita terigu im or terus dibendung. 20 Maret 2013 .
Asosiasi Produsen Te ung Terigu Indonesia 2012). Produksi terigu di ro eksi naik 2 juta ton, htt : www.A tindo. or.id artikel roduksi terigu di ro eksi naik 2 juta ton.
7 Mei 2012 .
Badan Standardisasi asional 2012). S I 01-2997-1996, S I te ung singkong cassava our).htt : www.sisni. bsn.go.id S I01-2997-1996. 7 Mei 2012 .
Bun awanichakul, P., alker, J.E., Sargison, J.E. dan Doe, P.E. 2007). Modelling and simulation of add grain rice) dr ing in a sim le neumatic dr er. Journal of Biosystems Engineering 963): 335-3 .
Desrosier, . . 2008). Teknologi Pengawetan Bahan. Edisi
ketiga. Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
oula, A.M. dan Adamo oulos, K. . 2005). S ra dr ing of tomato ul in dehumidi ed air: II. The effect on owder ro erties. Journal of Food Engineering 66:
35- 2.
Langhaar, .L. 1967). Dimensional Analysis and Theory of Models. A.I.T., Librar , Jhon ile and Sons, Inc, ew
ork.
Stoess, .A.J. .P.E. 1983). Pneumatic Conveying, 2nd, A
ile -Interscience Publication, John ila and Sons, ew ork.
are, D., anjbaran, M., iakousari, M. dan Javidi, M. 2012). Thin la er dr ing and e uilibrium moisture content e uations for canola Brassica napus L.). Iran Agricultural Research 311): 11-20.
ܭܽ ൌ ͳǡͳͻͺݔͳͲିହǤ ቆߩܦଷ
ܳߠ ቇ ଵǤଵଶଵ
൬ܶܶ௨
൰ ିସǤଽଽ଼
ቆܦܸ௨
ߠቇ ସǤସହଶ
ቀ்ೠ
்್ቁ
ቀఘೝೝయ
ொఏ ቁ
ቀఘೝೝయ
ொఏ ቁ
n൬ೠ
