RANCANG BANGUN ROTARY DRYER TIPE HYBRID UNTUK PENGERINGAN GABAH

(1)

SKRIPSI

AZIS SUKOCO 140308076

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

RANCANG BANGUN ROTARY DRYER TIPE HYBRID UNTUK PENGERINGAN GABAH

SKRIPSI

OLEH :

AZIS SUKOCO

140308076/KETEKNIKAN PERTANIAN

Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Dapat Melaksanakan Sidang Meja Hijau di Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

(Adian Rindang, STP, M.Si) NIP. 198704282015042001

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2018

(3)

Gabah, dibimbing oleh Adian Rindang.

Rotary dryer tipe hybrid adalah sebuah alat pengering dengan sumber panas heater yang terintegrasi dengan tungku biomassa untuk pengeringan gabah.

Komponen utama dari rotary dryer tipe hybrid adalah heater berjumlah 2 buah sebagai sumber panas, tungku biomassa, ruang heat exchanger, ruang pengering, sirip pengaduk, blower, motor listrik. Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan proptotipe alat pengering gabah rotary dryer tipe hybrid yang bersumber panas dari tungku pembakaran biomassa dan energi listrik, dan menguji performa dari alat pengering rotary dryer tipe hybrid. Dari hasil pengujian alat , pengeringan dilakukan terhadap 5 kg gabah selama 180 menit, diperoleh kapasitas efektif alat 1,66 Kg/jam. Efisiensi pengeringan dengan sumber energi biomassa 1,45%, efisiensi pengeringan dengan sumber energi hybrid 2,25%. Laju pengeringan sumber energi hybrid 4,48 %bb/jam, dapat menurunkan kadar air gabah dari 27,05% menjadi 14,1%, laju pengeringan dengan sumber energi biomassa 2,6%bb/jam, dapat menurunkan kadar air gabah dari 23,9%

menjadi 16,1%.

Kata kunci : rotary dryer tipe hybrid, pengering, biomassa, heater, gabah.

ABSTRACT

AZIS SUKOCO: Design of The Hybrid Type Rotary Dryer for Grain Drying,

supervised by Adian Rindang.

Hybrid type rotary dryer is a dryer with heat source heater integrated with biomass furnace for grain drying. The main component of the hybrid type rotary dryer is a heater totaling 2 pieces as a heat source, biomass furnace, heat exchanger chamber, drying chamber, stirrer fin, blower, electric motor. The purpose of this study was to produce a hybrid type rotary dryer grain dryer propotype that sourced heat from a biomass and electric energy burning furnace, and tested the performance of a hybrid type rotary dryer dryer. From the results of tool testing, drying was carried out on 5 kg of grain for 180 minutes, the effective capacity of the tool was obtained 1.66 Kg/hour. Drying efficiency with 1.45% biomass energy source, drying efficiency with 2.25% hybrid energy source.

The rate of drying of hybrid energy sources is 4.48% wb/hour, can reduce grain moisture content from 27.05% to 14.1%, the rate of drying with a biomass energy source 2.6% wb/hour, can reduce grain moisture content from 23 , 9% to 16.1%.

Keywords

: hybrid type rotary dryer, dryer, biomass, heater, grain.

(4)

ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di desa Petai Baru kecamatan Singingi kabupaten Kuantan Singingi pada tanggal 03 Maret 1996, anak dari bapak Sunaim dan Nur Leli.

Penulis merupakan anak pertama dari tiga bersaudara.

Tahun 2014 penulis lulus dari SMAN 1 Buntu Pane dan pada tahun yang sama masuk ke Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur UMBPTN (Ujian Masuk Bersama Perguruan Tinggi Negeri). Penulis memilih program studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA).

Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di PKS PT.PP

LONSUM,Tbk. di desa Pulo raja, Kisaran, Sumatera Utara pada tahun 2017.

(5)

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Rotary Dryer Tipe

Hybrid Untuk Pengeringan Gabah” yang merupakan salah satu syarat untuk

dapat melaksanakan sidang meja hijau di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada kedua orang tua penulis yang telah memberikan segala dukungan moral maupun materil kepada penulis selama ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Adian Rindang, STP, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah banyak membimbing dan memberikan masukan mulai dari penetapan judul, melakukan penelitian, sampai pada ujian akhir. Kemudian penulis juga mengucapkan terima kasih kepada beasiswa TALENTA yang telah membantu dana untuk menyelesaikan penelitian ini. Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, serta semua rekan mahasiswa yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu dan memberikan saran yang bermanfaat bagi penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.

Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, November 2018

(6)

iv

DAFTAR ISI

Hal.

ABSTRAK ... i

RIWAYAT HIDUP ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

PENDAHULUAN... 1

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 3

Manfaat Penelitian ... 3

TINJAUAN PUSTAKA... 5

Gabah ... 5

Prinsip Dasar Pengeringan ... 6

Rotary Dryer ... 7

Pengeringan Gabah ... 9

Laju Pengeringan ... 10

Mekanisme Pembuatan Alat ... 11

Analisis Ekonomi ... 12

Break Even Point/BEP (Titik Impas) ... 12

B/C Rasio ... 12

Net Present Value (NPV) ... 13

Internal Rate of Return (IRR) ... 13

BAHAN DAN METODE ... 14

Tempat dan Waktu Penelitian ... 14

Bahan dan Alat ... 14

Perancangan Alat ... 14

Pendekatan Desain Struktural ... 15

Pendekatan Desain Fungsional ... 16

Skema Aliran Udara Pengering ... 18

Prosedur Pembuatan Alat ... 18

Prosedur Pengujian Alat ... 19

Kebutuhan Energi Pengeringan... 20

Dimensi Rotary Dryer ... 21

Parameter Penelitian... 23

Kapasitas Alat ... 23

Energi Pengeringan ... 23

Efisiensi Pengeringan ... 24

Kadar Air Gabah ... 24

Laju Pengeringan ... 24

Analisis Ekonomi ... 25

Biaya Tetap ... 25

Biaya Tidak Tetap ... 26

Break Even Point/BEP (Sensor Impas) ... 26

(7)

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30

Protipe Alat Pengering Rotary Dryer Tipe Hybrid ... 30

Ruang Tungku Pembakaran Biomassa Dan Penukar Panas (Heat Exchanger) ... 30

Silinder Ruang Pengering dan Heater ... 31

Sirip Pengaduk ... 32

Rangka Alat ... 32

Alat Rotary Dryer Tipe Hybrid ... 33

Kapasitas Efeketif Alat ... 34

Distribusi Suhu ... 34

Energi Pengeringan ... 36

Efisiensi Pengeringan ... 36

Kadar Air Gabah ... 37

Laju Pengeringan ... 38

Analisis Ekonomi ... 39

Break Even Point/BEP (Titik Impas) ... 40

B/C Rasio ... 41

Net Present Value (NPV) ... 41

Internal Rate of Return (IRR) ... 42

KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

Kesimpulan ... 43

Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

(8)

vi

DAFTAR TABEL

Hal 1. Dimensi gabah pada beberapa varietas padi ... 5 2. Waktu pengeringan dan KA yang dihasilkan... 10 3. Karakteristik rotary dryer dengan energi biomassa dan

energi hybrid ... 34

(9)

1. Struktur gabah ... 5

2. CO-current flow (searah) ... 9

3. Sketsa silinder ruang pengering ... 16

4. Ruang tungku dan penukar panas ... 30

5. Blower ... 31

6. Silinder ruang pengering dan heater ... 31

7. Sirip pengaduk ... 32

8. Rangka alat ... 32

9. Alat rotary dryer tipe hybrid ... 33

10. Distribusi suhu rotary dryer energi biomassa ... 34

11. Distribusi suhu rotary dryer energi hybrid ... 35

12. Grafik penurunan kadar air rotary dryer energi biomassa dan hybrid ... 38

13. Laju pengeringan rotary dryer energi biomassa dan hybrid ... 39

(10)

viii

DAFTAR LAMPIRAN

Hal

1. Flow Chart Penelitian ... 47

2. Kebutuhan Energi Pengeringan, Kebutuhan Biomassa, Perhitungan Dimensi Silinder Ruang Pengering , Putaran Sirip Pengaduk, Daya Heater, dan Kemiringan Silinder Ruang Pengering ... 49

3. Perhitungan Kapasitas Alat, Energi Pengeringan, dan Efisiensi Pengeringan ... 53

4. Perhitungan Kadar Air dan Laju Pengeringan ... 56

5. Analisis Ekonomi ... 59

6. Komponen Alat ... 68

7. Dokumentasi Pengujian Alat... 70

8. Gambar Teknik alat

(11)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Padi merupakan makanan pokok bagi penduduk di Indonesia, oleh sebab itu produksi padi ditargetkan mengalami peningkatan pada setiap tahunnya mengikuti pertambahan jumlah penduduk Indonesia. Produksi padi pada tahun 2015 menurut BPS adalah 75,39 juta ton, meningkat dari tahun sebelumnya tahun 2014 sebesar 70,84 juta ton. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi peningkatan produksi padi di Indonesia, diantaranya adalah faktor peningkatan kualitas benih yang dibudidayakan, serta teknologi yang mendukung pertanian padi dari pra panen hingga pasca panen.

Dari permasalahan yang ada tentang produksi padi, dan ditengah semakin menyempitnya lahan persawahan yang sebagian dialihfungsikan sebagai lahan pertanian lain serta perumahan, maka solusi yang paling tepat adalah peningkatan kualitas benih, dan teknologi yang dapat mendukung penanganan pasca panen padi. Salah satu teknologi yang dapat mendukung produktivitas padi adalah mengggunakan sistem pengering mekanis untuk pengeringan gabah yang dapat mempersingkat waktu pengeringan, dan menjaga kualitas mutu gabah.

Pengeringan gabah menjadi sangat penting karena akan mempengeruhi

kualitas dari gabah yang dihasilkan dan memperpanjang masa simpannya,

sehingga akan menambah nilai ekonomis dari padi. Menurut Yahya (2015), kadar

air padi setelah panen sekitar 20-23% basis basah pada musim kemarau dan 24-

27% basis basah pada musim hujan. Berdasarkan Standar Nasional Indonesia

(SNI), Kadar Air (KA) gabah kualitas 1-3 sebesar 14% agar dapat disimpan dalam

(12)

2 jangka waktu 6 bulan, yang disebut Gabah Kering Giling (GKG).

Pengeringan bertujuan untuk mencapai kadar air tertentu sampai batas perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat dan terhenti. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang lama. Pengeringan juga dapat meningkatkan nilai ekonomi dari suatu produk pertanian. Namun dalam suatu alat pengering, hal yang sering menjadi kendala adalah penyebaran suhu yang tidak merata sehingga pengeringan tidak terjadi secara merata pula.

Pengeringan rotary dryer adalah pengeringan dengan menggunakan drum dan pengaduk yang berputar secara kontinyu. Pada rotary dryer pengeringan dapat terjadi dengan dua cara, yaitu kontak bahan dengan dinding, dan aliran uap panas yang masuk kedalam drum pengering. Pengeringan rotary dryer digunakan untuk bahan-bahan berbentuk bubuk atau granula. Pemasukan dan pengeluaran bahan terjadi secara otomatis dan berkesinambungan akibat putaran lubang umpan, gerakan berputar, dan gaya gravitasi.

Sumber panas rotary dryer berasal dari tungku pembakaran . rotary dryer sering digunakan untuk pengeringan karena jarang menghadapi kegagalan baik dari segi output kuantitas maupun kualitas. Namun dengan langka dan mahalnya minyak bumi dan gas, maka sumber panas rotary dryer mulai dikombinasikan antara minyak bumi, gas, dan listrik (Zikri, dkk 2015).

Pemilihan sumber energi panas dalam proses pengeringan juga menjadi

masalah yang penting. Salah satu alasan petani lebih memilih pengeringan

konvensional dalam mengeringkan gabah karena lebih ekonomis dibandingkan

dengan penggunaan sumber lain. Begitu juga tungku pembakaran berbahan baku

(13)

biomassa, penggunaan bahan bakar biomassa bisa menjadi sangat khas dengan memanfaatkan limbah-limbah pertanian seperti sekam padi, cangkang kelapa sawit, dan batok kelapa. Namun tungku pembakaran ini juga memiliki kekurangan diantaranya sulitnya menstabilkan suhu didalam ruang pengering, laju pengeringan tidak konstan sehingga waktu pengeringan akan lambat. Pada kondisi daerah yang sudah mandiri energi atau sudah masuk listrik, tentunya pemilihan energi listrik menjadi salah satu alternatif.

Sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang rancang bangun rotary dryer yang diharapkan dapat menyelesaikan permasalahan yang terjadi selama proses pengeringan, seperti penyebaraan suhu yang tidak merata, laju pengeringan yang tidak konstan, serta biaya pengeringan yang relatif mahal.

Tujuan Penelitian

1. Mendesain dan membuat alat pengering gabah rotary dryer tipe hybrid yang bersumber panas dari tungku pembakaran biomassa dan heater.

2. Menguji alat pengering gabah rotary dryer tipe hybrid ditinjau dari beberapa parameter diantaranya: uji performa alat (kapasitas efektif alat dan sebaran suhu), energi pengeringan, mutu gabah yang dikeringkan ( KA gabah), dan laju pengeringan.

3. Melakukan analisis ekonomi dari alat pengering gabah rotary dryer tipe hybrid.

Manfaat Penelitian

1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan

syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian

(14)

4 Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara

2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang alat pengengering gabah rotary dryer tipe hybrid. dengan menggunakan sumber energi panas lainnya.

3. Bagi masyarakat, sebagai bahan informasi pihak yang membutuhkan.

(15)

TINJAUAN PUSTAKA

Gabah

Gabah merupakan bulir hasil tanaman padi (Oryza sativa L.) yang telah dilepaskan dari tangkainya dengan cara dirontokkan. Bobot gabah pada KA 0%

berkisar antara 12-44 mg, sedangkan bobot sekam rata-rata sebesar 20% dari bobot gabah. Struktur gabah dapat dilihat pada Gambar 1.

1. Beras (kayopsis) 2. Palea

3. Lemma 4. Rakhilla

5. Lemma mandul

6. Pedisel (tangkai gabah)

Gambar 1. Struktur gabah (Yoshida, 1981).

Karakteristik fisik gabah pada beberapa varietas padi berbeda-beda baik dalam hal dimensi dan visual gabah. Perbedaan dimensi gabah dari beberapa varietas padi dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Dimensi gabah pada beberapa varietas padi

Varietas Panjang (mm) Lebar (mm) Rasio panjang/lebar

Ciherang 10 2,73 3,66

Hybrida 9,97 2,82 3,54

Cibogo 11,10 2,97 3,74

Nilai kualitas gabah ditentukan oleh kadar air dan kemurnian gabah. Kadar air

(16)

6 satuan (%) dari berat basah (wet basis). Sedangkan tingkat kemurnian gabah merupakan persentase berat gabah bernas terhadap berat keseluruhan campuran gabah (Hasbullah dan Dewi, 2009).

Prinsip Dasar Pengeringan

Pengeringan merupakan metode pengawetan bahan pangan dengan cara pengurangan kadar air dari bahan pangan sehingga daya simpan menjadi lebih lama. Perpanjangan daya simpan terjadi karena ativitas mikroorganisme dan enzim menurun sebagai akibat dari air yang dibutuhkan untuk aktivitas tidak cukup (Estiasih dan Ahmadi, 2009).

Pada proses pengeringan terjadi pindah panas dari sumber panas ke ruang pengerig, dan ruang pengering ke lingkungan. Pindah panas yang terjadi dapat melalui berbagai cara, yaitu pindah panas secara konduksi, konveksi dan radiasi.

Pindah panas konduksi adalah pindah panas melalui perantara tanpa diikuti dengan perpindahan molekul, pindah panas konveksi adalah pindah panas melalui perantara dengan ikuti perpindahan molekul, pindah panas radiasi adalah pindah panas tanpa memalui zat perantara (Holman, 1994).

Dalam pengeringan pada umumnya diinginkan kecepatan pengeringan

yang maksimum. Berbagai cara dilakukan untuk mempercepat pindah panas dan

pindah massa selama proses pengeringan. Faktor-faktor yang mempengaruhi

kecepatan pindah panas dan massa tersebut adalah luas permukaan bahan, suhu,

kecepatan udara, kelembaban udara, tekanan atmosfer, dan lama pengeringan

(Erlina dan Tazi, 2009).

(17)

Rotary Dryer

Rotary dryer pada umumnya digunakan untuk mengeringkan produk berbentuk granular dan padatan di dalam silinder horizontal berputar yang dialiri udara panas untuk menguapkan air produk. Rotary dryer memliki diameter berkisar anatara 0,3 - 3 m, dengan panjang 4 - 10 kali diameternya. Hal ini mengacu pada besarnya massa bahan yang akan dikeringkan serta kecepatan udara yang digunakan untuk pengeringan. Semakin besar massa bahan, dan semakin besar kecepatan udara maka semakin besar diameter rotary dryer.

Putaran rotary dryer berkisar antara 15-30 m/menit. Untuk memudahkan pergerakan produk yang dikeringkan dalam bahan dari bagian pemasukan bahan kebagian pengeluaran, maka silinder pengering tersebut disusun membentuk sudut tertentu sehingga bagian pemasukan bahan akan lebih tinggi dari bagian pengeluaran. Besarnya sudut yang dibentuk menentukan kecepatan aliran bahan dalam silinder pengering. Besar sudut yang dibentuk rotary dryer berkisar antara 3

^o

– 5

^o

(Perry dkk, 1984).

Rotary dryer memiliki tiga komponen utama, yaitu tungku pembakaran (furnace), penukar panas (heat excanger), dan silinder ruang pengering. Prinsip kerja dari pengering rotary dryer adalah memanfaatkan panas dari furnace yang dialirkan kedalam penukar panas (heat excanger), yang kemudian diteruskan ke silinder ruang pengering. Pada bagian dalam silinder pengering diberi sirip untuk memudahkan produk terbuka terhadap aliran udara pengering. (Aman dkk, 2013).

Dalam sistem pengering rotary dryer, perpindahan panas yang terjadi

adalah dengan cara konduksi dan konveksi, dan aliran udara panas diatur serendah

(18)

8 Pemanasan dilakukan tidak dengan aliran berlawanan, hal ini untuk menghindari kerusakan pada bahan pangan, terutama pada bahan pangan yang rentan terhadap panas seperti kulit, biji-bijian terutama apabila uap dari zat pelarut masih di perlukan untuk pengeringan selanjutnya (Setijahartani, 1980).

Penggunaan silinder dalam sebuah pengeringan dapat ditingkatkan efisiensinya bila persentase panas yang dipindahkan ke stok atau beban dibagian dalam tungku meningkat. Efisiensi pengeringan adalah persentase antara panas teoritis (panas yang dibutuhkan) dengan panas aktual (panas yang sebenarnya dalam pengeringan). Efisiensi pengeringan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

^p

x 100% ... 1 Keterangan :

η

1

= Efisiensi Pengeringan (%)

Q

_p

= Panas total yang digunakan untuk pengeringan (kJ) QU = Panas yang sebenarnya dalam pengeringan (kJ).

(Mc Cabe, 1999).

Jenis rotary dryer menurut arah aliran udaranya terbagi menjadi 2 macam yaitu :

a. CO-current flow (searah)

Digunakan untuk bahan padat yang tidak dipengaruhi oleh adanya kontaminasi tetapi mudah rusak pada suhu tinggi.

b. Counter current flow (berlawanan)

(19)

Digunakan untuk bahan yang dapat dipanaskan dengan suhu tinggi seperti mineral, kapur, dan sebagainya.

Gambar 2. CO-current flow (searah) (Setijahartani, 1980).

Pengeringan Gabah

Pada proses pengeringan gabah hal yang perlu di perhatikan adalah waktu pengeringan, suhu pengeringan, dan kadar air gabah setelah pengeringan. Hal ini akan menentukan persentase dari Head Rice Yield (HRY). HRY adalah kepala beras yang utuh setelah dilakukan pengggilingan. HRY akan menentukan kualitas beras, dan mutu beras yang akan mempengaruhi nilai ekonomis dari beras (Prasetyo dkk, 2008).

Besar suhu pengeringan produk hasil pertanian yang baik adalah 45

^o

C – 75

^o

C. Pengeringan pada suhu dibawah 45

^o

C mikroba dan jamur yang merusak produk masih hidup, sehingga waktu simpan dan mutu produk menjadi rendah.

Namun pada suhu udara pengering diatas 75

^o

C menyebabkan struktur kimiawi dan sifat produk rusak, karena perpindahan panas dan massa air yang berdampak perubahan struktur sel (Diza, 2014).

Umpan Uap Panas

Produk Kondensat

(20)

10 Waktu pengeringan gabah menentukan besarnya nilai KA akhir dari gabah. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, lamanya waktu proses pengeringan dan KA akhir yang dihasilkan pada pengeringan gabah tipe rotary dryer dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Waktu Pengeringan dan KA yang Dihasilkan Kadar air awal

(%)

Waktu (menit) Kadar air akhir (%)

50

⁰

C 60

⁰

C

26 30 26% 26%

26 60 25% 24%

26 90 20% 18%

26 120 18% 13%

26 150 14% -

(Brillian dkk, 2015).

Kadar air gabah yang optimal setelah pengeringan adalah 14 %, kadar ini merupakan kadar air optimal untuk melakukan penggilangan. Jika kadar air lebih tinggi dari 14 % gabah akan sulit dikupas, sedangkan jika kadar air gabah lebih rendah dari 14 % butiran gabah menjadi mudah patah (BSNI, 2015).

Laju Pengeringan

Laju pengeringan adalah banyaknya kadar air yang diuapkan (%bb) per satuan waktu (jam). Faktor-faktor yang mempengaruhi laju pengeringan diantaranya, bentuk bahan, ukuran, volume, dan luas permukaan, sifat termofisik bahan (seperti panas laten, panas jenis spesifik, konduktifitas thermal dan emisivitas thermal), komposisi bahan kimia bahan (seperti kadar air awal bahan) dan keadaan di luar bahan (seperti suhu, kelembaban dan laju aliran udara)

(Erlina dan Tazi, 2009).

Periode laju pengeringan dapat dibedakan menjadi dua periode yaitu

periode dengan laju pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Kedua

periode ini dibatasi oleh kadar air kritis. Air yang diuapkan dalam pengeringan

(21)

terdiri dari kadar air bebas dan kadar air terikat. Laju pengeringan tetap terjadi apabila konstrasi air bebas pada permukaan bahan cukup besar. Penguapan pada tahap ini dapat disamakan dengan laju penguapan pada permukaan air bebas.

Akhir dari periode tetap terjadi ketika laju difusi air dalam produk menurun.

Periode laju pengeringan tetap biasanya berlangsung cepat untuk produk pertanian (Heldman dan Singh, 2009).

Mekanisme Pembuatan Alat

Mengerjakan suatu pekerjaan perbengkelan diperlukan perkakas untuk mendukung pekerjaan tersebut. Perkakas tersebut diantaranya: gerinda, mesin bor, mesin bubut, mesin las, mesin frais, mesin asah, mesin skrap, dan mesin-mesin lainnya (Daryanto, 1984).

Dalam pembuatan alat perlu diperhatikan juga sifat-sifat dari bahan teknik yang akan digunakan untuk pembuatan alat tersebut. Seperti sifat-sifat mekanik (kekuatan, kekerasan, serta keuletan), sifat fisik (ukuran, masa jenis, struktur), sifat termal (pemuaian, konduktivitas), serta sifat kimia (kombinasi, segresi, ketahan korosi) (Surdia dan Saito, 1995).

Keawetan dan kekuatan dari suatu peralatan pertanian sangat bergantung pada kualitas bahan yang digunakan. Dalam pembuatan suatu peralatan pertanian biasanya dihindari penggunaan bahan yang terbuat dari baja tuang dan menggatinya dengan baja cetak atau tekan. Hal ini dilakukan untuk menekan biaya pembuatan peralatan pertanian. Bahan yang digunakan dalam pembuatan peralatan pertanian dapat digolongkan dalam bahan logam dan non logam

(Smith dan Wilkes, 1990).

(22)

12 Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi dari suatu alat pertanian dilihat dari nilai biaya produksi suatu alat atau mesin. Biaya produksi suatu alat atau mesin terbagi atas dua, yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap. Biaya tetap adalah jenis-jenis biaya yang selama periode kerja sama jumlahnya. Biaya tetap tidak tergantung pada jumlah produk yang dihasilkan, biaya tetap juga terus diperhitungkan mesikipun alat/mesin bekerja dalam waktu yang berbeda atau bahkan tidak bekerja sama sekali.

Komponen biaya tetap adalah biaya penyusutan, biaya bunga modal dan asuransi, biaya pajak dan biaya gudang/garasi. Biaya tidak tetap adalah biaya-biaya yang dikeluarkan pada saat alat/mesin beroperasi, besarnya biaya tidak tetap tergantung pada jumlah jam kerja pemakaian alat. Komponen biaya tidak tetap adalah konsumsi bahan bakar rata-rata suatu mesin (bensin, solar, atau listrik), dan biaya operator (Giatman, 2006).

Break Even Point/BEP (Titik Impas)

Break Even Point adalah suatu analisa dalam ekonomi teknik yang sangat populer digunakan terutama pada sektor-sektor industri yang padat karya. Analisis ini akan berguna apabila seseorang akan mengambil keputusan pemilihan alternatif yang cukup sensitif terhadap parameter atau variabel, dan bila variabel- variabel tersebut diestimasi nilainya (Giatman, 2006).

B/C Rasio

Metode B/C rasio adalah metode dengan memberikan penekanan terhadap

nilai perbandingan aspek manfaat (benefit) yang akan diperoleh dengan aspek

biaya dan kerugian yang akan ditanggung (cost) dengan adanya sebuah investasi.

(23)

Untuk mengetahui apakah suatu rencana investasi layak ekonomis atau tidak setelah melalui metode ini :Jika B/C Rasio ≥ berarti layak (feasible), dan jika B/C Rasio < berarti investasi tidak layak (unfeasible) (Giatman, 2006).

Net Present Value (NPV)

Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan metode analisis financial dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak layak untuk diusahakan.

Dengan kriteria : 1. NPV > 0, berarti usaha menguntungkan, layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan, 2. NPV < 0, berarti sampai dengan t tahun investasi proyek tidak menguntungkan dan tidak layak untuk dilaksanakan serta dikembangkan, 3. NPV = 0, berarti t tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan (Giatman, 2006).

Internal Rate of Return (IRR)

Untuk mengetahui kemampuan dapat atau tidaknya memperoleh kembali investasi yang sudah dikeluarkan dapat dihitung dengan menggunakan IRR.

Internal rate of return (IRR) adalah suatu tingkatan discount rate, pada discount

rate dimana diperoleh B/C ratio = 1 atau NPV = 0 (Giatman, 2006).

(24)

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Workshop Alat Pertanian CV. Rahmat Di Kec.

Deli Tua, dan Laboratorium Biosistem Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, pada bulan April – Juli 2018.

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah gabah varietas ciherang dengan umur tanaman 120 hari, sekam padi, plat stainless steel tebal 2 mm, pipa besi galvanis diameter 1 inch, plat seng tebal 1 mm, glasswool, sensor suhu tipe DS18B20, sensor suhu dan RH tipe DHT22, termokopel tipe K, data logger, heater, microcontroller suhu, kipas aksial/blower, elektromotor, gearbox, besi (rangka) lebar 5 cm. Alat-alat yang digunakan adalah aplikasi solidwork, mesin bubut, mesin bor, mesin las, gerinda, stopwatch, cawan alumunium, timbangan digital, oven, dan desikator.

Perancangan Alat

Pada penelitian ini alat yang dirancang adalah alat pengering gabah rotary

dryer tipe hybrid. Ciri utama dari alat pengering ini adalah adanya silinder ruang

pengering dengan sirip pengaduk yang berputar secara kontinyu. Sumber panas

berasal dari tungku pembakaran biomassa dan heater. Dalam sebuah perancangan

alat, dapat dilakukan dengan dua pendekatan yaitu pendekatan desain struktural

dan pendekatan desain fungsional.

(25)

Pendekatan Desain Struktural

Alat pengering rotary dryer tipe hybrid ini dirancang dengan kapasitas 5 Kg gabah. Sumber panas yang digunakan berasal dari tungku pembakaran biomassa dan heater yang kemudian dialirkan menggunakan blower ke dalam ruang pengering.

Tungku pembakaran berukuran panjang 43 cm, lebar 43 cm, dan tinggi 30 cm. Ruang penukar panas beurukuran panjang 43 cm, lebar 43 cm, dan tinggi 43 cm, yang didalamnya terdapat pipa-pipa penukar panas dengan diameter 1 inch berjumlah 36 pipa yang disusun horizontol dengan ruang penukar panas dengan jarak antar pipa 4 cm. Pada tungku pembakaran dan ruang penukar panas terdapat 2 termokopel yang berfungsi untuk mengukur suhu.

Ruang pengering berbentuk silinder dengan diameter 36 cm dan panjang 144 cm yang diselimuti oleh glasswool agar panas yang ada di dalam silinder pengering tidak merambat keluar. Silinder pengering dirancang dengan kemiringan 3

^o

dengan tujuan agar gabah kering jatuh ke ujung silinder dengan bantuan gravitasi yang juga dibantu oleh gerakan sirip pengaduk.

Sirip pengaduk rotary dryer berputar dengan kecepatan 15 rpm yang digerakkan menggunakan elektromotor dengan daya 1 HP. Jumlah sirip pengaduk di dalam ruang pengering terdapat 12 buah, dengan masing-masing sirip pengaduk memiliki luas 70 cm

²

.

Di ujung silinder terdapat 1 lubang inlet gabah dengan diameter 1 inch

dan 1 lubang inlet udara panas dengan diameter 2 inch, dan diujung silinder satu

lagi terdapat juga 1 lubang outlet gabah kering dengan diameter 1 inch dan 1

(26)

16 lubang outlet udara lembab dengan diameter 1 inch yang dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Sketsa Silinder Ruang Pengering.

Di dalam silinder pengering terdapat 4 sensor suhu dan RH, sensor 1 tempat masuk gabah basah, sensor 2 tempat masuk udara panas, sensor 3 tempat keluar gabah kering, sensor 4 tempat keluar udara lembab. Dan terdapat 12 sensor suhu yang diletakkan di dinding silinder pengering.

Pendekatan Desain Fungsional

Adapun fungsi-fungsi dalam perancangan alat pengering rotary dryer tipe hybrid adalah sebagai berikut :

- Tungku Pembakaran (Furnace)

A B

C

D E

Keterangan:

A = Tempat masuk bahan

B = Tempat masuk udara pemanas C = Tempat keluar bahan kering D = Tempat keluar udara panas E = Sirip pengaduk

(27)

Tungku pembakaran (furnace) ini berfungsi sebagai ruang pembakaran biomassa yang menjadi sumber panas yang dialirkan kesilider pengering.

- Pipa Heat Exchangger

Pipa heat exchanger berfungsi untuk menghantarkan panas dari tungku pembakaran keruang pengering dengan bantuan blower.

- Fan Sentrifugal/Blower

Fan sentrifugal/blower berfungsi untuk menghasilkan udara panas.

- Tabung Silinder

Tabung silinder berfungsi sebagai ruang pengering.

- Sirip Pengaduk

Sirip pengaduk berfungsi membolak-balikkan bahan yang akan dikeringkan sehingga bahan dapat kering secara merata.

- Glasswool

Glasswool ini berfungsi sebagai isolator pada tabung silinder agar panas dari tabung tidak merambat keluar.

- Elektromotor Jenis AC

Elektromotor jenis AC berfungsi sebagai penggerak sirip pengaduk agar dapat berputar selama proses pengeringan gabah.

- Gear Box

Gear box berfungsi sebagai pemindah tenaga penggerak elektromotor serta memperkuat tenaga putaran yang dihasilkan oleh elektromotor.

- Heater

Heater berfungsi sebagai pemanas yang bersumber dari energi listrik.

(28)

18 Sensor suhu dan RH berfungsi sebagai pendeteksi suhu dan RH didalam silinder pengering.

- Sensor Suhu

Sensor suhu berfungsi untuk mengukur suhu pada dinding silinder pengering.

- Termokopel

Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu di atas 100

^o

C di dalam tungku pembakaran dan ruang penukar panas.

- V-belt

Rantai/belt berfungsi sebagai penghubung antara gear box dan tabung silinder.

- Kerangka Alat

Kerangka alat berfungsi sebagai pendukung komponen lainnya, yang terbuat dari besi.

Skema Aliran Udara Pengering

Prosedur Pembuatan Alat

Adapun prosedur dalam membuat alat pengering rotary dryer tipe hybrid yaitu :

1. Dirancang bentuk alat pengering rotary dryer tipe hybrid.

2. Digambar serta ditentukan ukuran alat pengering hotary dryer tipe hybrid.

Udara luar Heat exchanger

(udara panas)

Blower Ruang pengering

Furnace

Masuk

Udara lembab

Keluar

(29)

3. Dipilih bahan yang akan digunakan untuk membuat alat pengering rotary dryer tipe hybrid.

4. Dilakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan pada gambar alat pengering rotary dryer tipe hybrid.

5. Dipotong bahan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.

6. Dilakukan pengelasan dan pengeboran untuk pemasangan kerangka alat pengering rotary dryer tipe hybrid.

7. Dibuat screw conveyor sesuai ukuran.

8. Digerinda permukaan yang terlihat kasar karena bekas pengelasan.

9. Dirangkai alat pengering rotary dryer tipe hybrid.

10. Dilakukan pengecatan guna memperpanjang umur alat dan menambah nilai estetika alat.

Prosedur Pengujian Alat

Prosedur pengujian pada alat rotary dryer tipe hybrid ini adalah sebagai berikut :

1. Disediakan bahan dan alat yang akan digunakan untuk proses pengeringan.

2. Ditimbang gabah yang akan dikeringkan sebanyak 5 kg, dan diukur suhu gabah.

3. Ditimbang sekam padi yang akan digunakan untuh bahan pembakaran.

4. Dimasukkan sekam padi ke dalam tungku pembakaran.

5. Dihidupkan heater bersamaan dengan pembakaran biomassa sebagai

(30)

20 6. Dimasukkan gabah kedalam alat pengering.

7. Ditunggu sampai 180 menit waktu pengeringan.

8. Dikeluarkan gabah yang telah dikeringkan dari ruang pengering.

9. Diukur suhu gabah yang telah dikeringkan.

10. Dilakukan tiga kali pengulangan.

11. Dilakukan pengamatan parameter.

Kebutuhan Energi Pengeringan

Kebutuhan energi pengeringan dihitung untuk menentukan besarnya kebutuhan energi yang digunakan selama pengeringan. Kebuhan energi pengeringan meliputi kebuhan energi untuk menaikkan suhu bahan (panas sensibel), yang dihitung menggunakan Persamaan 2, dan kebutuhan energi untuk penguapan (panas laten), yang dihitung menggunakan Persamaan 3.

Kebutuhan biomassa dapat dihitung menggunakan Persamaan 4.

Kebutuhan daya heater dapat dihitung menggunakan Persamaan 5.

1. Panas Sensibel Bahan

Q

_sensibel

= m . c .𝚫T ... 2 Keterangan :

Q

_sensibel

= Panas untuk menaikkan suhu bahan (kJ) m = Massa bahan (Kg)

c = Kalor jenis bahan (kJ/Kg

^o

C) 𝚫T = Perbedaan suhu (

^o

C)

2. Panas Laten

Q

_laten

= m

_w

. hfg ... 3

Q

laten

= Panas untuk penguapan (kJ)

(31)

m

w

= Massa air yang diuapkan (Kg) hfg = Entalphi penguapan (kJ/Kg) 3. Kebutuhan Biomassa untuk Pengeringan

m

b

=

^p

k Efisiensi thermal tungku

... 4

Keterangan :

m

_b

= Massa biomassa (Kg) Q

p

= Energi pengeringan (kJ) Q

_k

= Nilai kalor sekam (kJ/Kg) 4. Kebutuhan Daya Heater P

k

=

^p

t

... 5 Keterangan :

P

k

= Daya listrik (w)

Q

_p

= Energi pengeringan (kJ) T = Waktu pengeringan (m) Dimensi Rotary Dryer

Dimensi rotary dryer meliputi diameter silinder ruang pengering, panjang silinder ruang pengering, dan putaran sirip pengaduk. Menurut Perry dkk, (1984), dimensi rotary dryer meliputi diameter silinder ruang pengering (Persamaan 6), panjang silinder ruang pengering (Persamaan 7), massa silinder ruang pengering (Persamaan 8), putaran sirip pengaduk (Persamaan 9).

1. Diameter Silinder Ruang pengering

D

²^{Gs 4}

G

... 6

(32)

22 Keterangan :

D = Diameter silinder ruang pengering (m) Gs = Laju udara panas masuk dryer (kg/jam) G = Kecepatan massa udara (kg/jam..m

²

)

2. Panjang Silinder Ruang Pengering

L = D x ( 4-10) ... 7 Keterangan :

L = Panjang silinder ruang pengering (m) D = Diameter silinder ruang pengering (m) 3. Massa Silinder Ruang Pengering

m

silinder

= (𝜋 R

²

. L . Bjb) - (𝜋 r

²

. L . Bjb) ... 8 Keterangan :

m

silinder

= Massa silinder (Kg) R

²

= Jari-jari silinder luar (m) r

²

= Jari-jari silinder dalam (m) L = Panjang silinder (m) Bjb = Berat jenis bahan (Kg/m

³

) 4. Putaran Sirip Pengaduk

N=

... 9

Keterangan :

N = Kecepatan putaran sirip pengaduk (rpm)

n = Kecepatan putaran rata-rata (m/menit)

(33)

D = Diameter silinder ruang pengering (m)

Parameter Penelitian

Parameter yang akan diukur dalam penelititan ini meliputi : 1. Kapasitas Alat

Kapasitas efektif alat dihitung untuk mengetahui banyaknya massa gabah yang dapat dikeringkan persatuan waktu. Menurut Daywin, dkk (2008), kapasitas efektif alat dapat dihitung dengan Persamaan 10.

K

^m_t

... 10 Keterangan :

KA = Kapasitas efektif alat (Kg/Jam) m = Massa gabah (Kg)

t = Waktu yang dibutuhkan selama pengeringan.

2. Energi Pengeringan 2.1. Energi Listrik

Energi listrik yang digunakan untuk menghidupkan heater selama pengeringan dapat dihitung dengan Persamaan 11.

Q

_h

= P

_k

. t ... 11 Keterangan :

Q

_h

= Energi listrik untuk menghidupkan heater (Watt . jam) P

_k

= Daya listrik (Watt)

t = Waktu pengeringan (jam) 2.2 Energi Biomassa

Energi bahan bakar biomassa untuk energi pengeringan dapat dihitung

(34)

24 Q

b

= m

b

. Q

k

... 12 Keterangan :

Q

_b

= Energi biomassa (kJ) m

b

= Massa biomassa (kg)

Q

_k

= Nilai kalor sekam padi (kJ/kg)

3. Efisiensi Pengeringan

Efisiensi pengeringan adalah persentase antara panas teoritis (panas yang dibutuhkan) dengan panas aktual (panas yang sebenarnya dalam pengeringan)., efisiensi pengeringan dapat dihitung dengan Persamaan 1.

4. Kadar Air Gabah

Menurut Wilhelm, dkk (2005), kadar air dapat dihitung dengan dua cara cara, yaitu menentukan kadar air basis basah (Mw), dan kadar air basis kering (M). Dalam penelitian ini digunakan basis basah. Perhitungan kadar air gabah dihitung menggunakan Persamaan 13.

M

w =

... 13 Keterangan :

Mw = Kadar air basis basah (%bb) m

w

= Massa basah (kg)

m

_d

= Massa kering (kg) 5. Laju Pegeringan

Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 14.

W

_dot

=

^K

... 14

(35)

Keterangan :

W

dot

= Laju pengeringan (%bb/jam) KA

_U

= Kadar air yang diuapkan (%bb) 𝚫T = Waktu pengeringan (jam) 6. Analisis Ekonomi

Biaya pemakaian alat (Rp/kg).

Pengukuran biaya pemakaian alat dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok).

Biaya pokok BTT C

x

BT  

  



... 15 Dimana:

BT = Total biaya tetap (Rp/tahun) BTT = Total biaya tidak tetap (Rp/jam) x = Total jam kerja pertahun (jam/tahun) C = Kapasitas alat (jam/satuan produksi)

1. Biaya Tetap

Menurut Giatman (2006), biaya tetap terdiri dari:

- Biaya Penyusutan

D =

... 16 Keterangan :

D = Biaya penyusutan (Rp/tahun)

(36)

26 S = Nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp) N = Umur ekonomi (tahun)

- Biaya bunga modal dan asuransi I =

... 17 Keterangan :

I = Total bunga modal dan asuransi (Rp/tahun) i = Total tingkat bunga modal dan asuransi (%tahun) P = Harga awal (Rp)

N = Umur ekonomi alat (tahun) 2. Biaya Tidak Tetap

Menurut Giatman (2006), biaya tidak tetap terdiri dari :

- Biaya perbaikan untuk motor listrik sebagai sumber tenaga penggerak. Biaya perbaikan ini dapat dihitung dengan persamaan :

 

jam 1000

S P

% reparasi 1,2

Biaya 



...

18 3. Break Even Point/BEP ( Titik Impas)

Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat digunakan rumus sebagai berikut:

N =

V) (R

F



...19

Dimana:

N : Jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg)

(37)

F : Biaya tetap per tahun (rupiah)

R : Penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (rupiah) V : Biaya tidak tetap per unit produksi.

4. B/C Rasio

Rumus umum B/C Rasio =

atau

... 20 Jika analisis dilakukan terhadap present :

B/C =

atau



 n

t

FBP

Cb

0

) (



 n

t

FBP

Cc

0

) (

Jika analisis dilakukan terhadap annual :

B/C Rasio =

atau



 n

t

FBA

Cb

0

) (



 n

t

FBA

Cc

0

) (

Keterangan :

PWB = Present Worth of Benefit

PWC = Present Worth of Cost

Cb = Cash flow benefit

Cc = Cash flow cost

FBP = Faktor bunga present

FBA = Faktor bunga annual

(38)

28 EUAC = Equivalent Uniform Annual of Cost n = Umur investasi

t = periode waktu Dengan kriteria :

Untuk mengetahui apakah suatu rencana investasi layak ekonomis atau tidak setelah melalui metode ini :

Jika B/C Rasio ≥ berarti layak (feasible)

Jika B/C Rasio < berarti investasi tidak layak (unfeasible) (Giatman, 2006)

5. Net Present Value (NPV)

Net present value (NPV) adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan. Perhitungan NPV merupakan net benefit yang telah didiskon dengan discount factor.

0 COF

CIF 

...21 Keterangan :

CIF = Cash inflow COF = Cash outflow

Sementara itu keuntungan yang diharapkan dari investasi yang dilakukan (dalam %) bertindak sebagai tingkat bunga modal dalam perhitungan

Penerimaan (CIF) = pendapatan x (P/A, i, n) + Nilai akhir x (P/F, i, n) ...22 Pengeluaran (COF)= Investasi + pembiayaan (P/A, i, n) ...23 Kriteria NPV yaitu :

NPV > 0, berarti usaha yang telah dilaksanakan menguntungkan;

NPV < 0, berarti sampai dengan t tahun investasi proyek tidak menguntungkan;

(39)

NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan

(Pudjosumarto, 1998).

6. Internal Rate of Return (IRR)

Internal Rate of Return (IRR) ini digunakan untuk memperkirakan kelayakan lama (umur) pemilikan suatu alat atau mesin pada tingkat keuntungan tertentu.

IRR Dr1 – (

_{2- 1}^Dr2-Dr1

1) ...24

Keterangan:

Dr1 = Tingkat bunga ke-1 Dr2 = Tingkat bunga ke-2

NPV1 = NPV yang dihitung berdasarkan Dr1 NPV2 = NPV yang dihitung berdasarkan Dr2

Kriteria IRR yaitu :

IRR > social discount rate berarti usaha layak dilaksanakan

IRR < social discount rate berarti usaha tidak layak untuk dilaksanakan

(Pudjosumarto, 1998).

(40)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Prototipe Alat Pengering Rotary Dryer Tipe Hybrid

Pada penelitian ini telah dirancang dan dibangun alat pengering rotary dryer tipe hybrid dengan analisis dan perhitungan desain yang dapat dilihat pada Lampiran 2.

Ruang Tungku Pembakaran Biomassa Dan Penukar Panas (Heat Exchanger) Ruangan ini dibangun menggunakan bahan stainless steel ketebalan 2 mm.

Ruangan ini terbagi menjadi 3 unit : 1. Unit tungku, berfungsi sebagai ruang pembakaran biomassa, dengan dimensi 43 x 43 cm dan tinggi 30 cm, 2. Unit penukar panas, berupa rangkaian pipa galvanis yang berfungsi sebagai penukar panar, dengan dimensi 43 x 43 dan tinggi 43 cm, 3. Unit chimney, sebagai saluran pembuangan asap hasil pembakaran, dengan dimensi ø5 cm dan tinggi 10 cm.

Ruangan ini dihubungkan dengan silinder ruang pengering, saluran penghubung berbentuk prisma dengan alas 43 x 43 cm dan tinggi 10 cm.

Gambar 4. Ruang tungku dan penukar panas

Udara panas yang ada di pipa penukar panas dihasilkan dari udara luar

yang dihisap oleh blower (fan sentrifugal) yang kemudian dipanaskan di dalam

(41)

pipa penukar panas. Udara panas tersebut kemudian diteruskan keruang pengering. Blower yang digunakan memiliki spesifikasi kecepatan putar 3000/3600 rpm, lubang output udara 7,6 cm, 220 volt, 2.0 A.

Gambar 5. Blower Silinder Ruang Pengering dan Heater

Silinder ruang pengering menggunakan bahan stainless steel ketebalan 2 mm. Dimensi ruang pengering berdiameter 36 cm dan panjang 144 cm. Heater di lekatkan pada badan silinder ruang pengering sebanyak 2 buah. Heater yang digunakan memiliki daya masing-masing 375 watt dengan panjang 75 cm.

Kemudian silinder ruang pengering dilapisi glasswool dengan ketebalan 5 cm.

Silinder ruang pengering berfungsi sebagai tempat diamana pengeringan bahan terjadi, dengan sumber panas berasal dari tungku pembakaran dan heater.

Gambar 6. Silinder ruang pengering dan heater

(42)

32 Sirip Pengaduk

Sirip pengaduk menggunakan bahan stainlees steel, sirip pengaduk berjumlah 12 buah dengan masing-masing memiliki ketebalan 0,5 cm. Dimensi sirip pengaduk panjang 10 cm, dan lebar 7 cm. Sirip pengaduk berfungsi untuk membolak-balikkan bahan dan memudahkan produk terbuka terhadap aliran udara pengering sehingga produk yang dikeringkan dapat kering secara merata

(Aman dkk, 2013).

Gambar 7. Sirip pengaduk Rangka Alat

Rangka alat menggunakan bahan besi UNP. Dimensi rangka alat tinggi 17 cm, lebar 50 cm dan panjang 170 cm. Rangka alat berfungsi untuk menopang silinder pengering. Pemilihan besi UNP dikarenakan sifat dari besi UNP yang berbentuk U dapat meredam getaran lebih dibaik dibandingkan dengan besi siku.

Gambar 8. Rangka alat

(43)

Alat Rotary dryer Tipe Hybrid

Pengeringan merupakan proses dalam penanganan pasca panen hasil pertanian. Pada penelitian ini, dilakukan proses pengeringan gabah dengan tujuan mempermudah proses penggilingan gabah untuk menghasilkan beras, memperpanjang masa simpan, serta mempertahankan mutunya. Kadar air standar pada pengeringan gabah adalah 14 %, hal ini mengacu pada kadar air optimum untuk penggilingan gabah (BSNI, 2015), sehingga output KA gabah pada penelitian ini ± 14%.

Dari hasil analisis perhitungan dan pembuatan alat rotary dryer tipe hybrid dihasilkan alat rotary dryer tipe hybrid yang dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Alat rotary dryer tipe hybrid

Metode pengeringan yang digunakan dalam pengeringan ini adalah

metode pengeringan buatan, yang berarti panas yang digunakan untuk

pengeringan bukan berasal dari panas matahari, melainkan dari panas buatan yang

dihasilkan dari tungku pembakaran biomassa dan heater. Karakteristik

pengeringan rotary dryer dengan energi biomassa, dan energi hybrid dapat dilihat

pada Tabel 2.

(44)

34 Tabel 2. Karakteristik rotary dryer dengan energi biomassa, dan energi hybrid.

Parameter Perlakuan

Energi Biomassa Energi Hybrid

Suhu pengering rata-rata (^oC) 47,42 50,99

Kelembaban relatif awal gabah(%) 73 73

Kelembaban relatif akhir gabah (%) 39,07 29,08

Waktu pengering (menit) 180 180

Kadar air awal gabah (%bb) 23,9 27,5

Kadar air akhir gabah (%bb) 16,1 14,1

Kebutuhan energi panas pengering (kJ) 1176,26 2006,04

Kapasitas Efektif Alat

Proses pengeringan gabah dengan menggunakan alat pengering rotary dryer tipe hybrid pada penelitian ini dilakukan dengan 2 perlakukan, yaitu dengan energi biomassa dan energi hybrid (kombinasi) antara energi biomassa dan elemen pemanas (heater). Masing-masing perlakukan memerlukan waktu 180 menit pengeringan dengan massa gabah awal 5 kg. Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada Lampiran 3, diperoleh kapasitas alat 1,66 kg/jam, dengan kata lain alat rotary dryer dapat mengeringkan 1,66 kg gabah dalam setiap 1 jam pengeringan.

Distribusi Suhu

Distribusi suhu selama pengeringan mulai dari tungku, ruang penukar panas,sampai ruang pengering dapat dilihat pada Gambar 10 dan 11.

Gambar 10. Distribusi suhu rotary dryer energi biomassa

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 50 100 150 200

Suhu ( ͦC)

Waktu (menit)

Tungku Ruang Penukar Panas

(45)

Gambar 11. Distribusi suhu rotary dryer energi hybrid

Dari Gambar 10, diperoleh data suhu ruang pengering pada pengeringan dengan energi biomassa tidak konstan selama pengeringan. Hal ini dikarenakan sulitnya menjaga suhu pada tungku sehingga mengakibatkan suhu pada ruang pengering juga tidak stabil. Kenaikan suhu tungku selalu diikuti dengan kenaikan suhu ruang penering, begitupun sebaliknya, penurunan suhu tungku juga mengakibatkan penurunan suhu pada ruang pengering. Suhu ruang pengering tertinggi pada T

₉₀

yaitu 50

^o

C, hal ini karena suhu tungku T

₉₀

juga tertinggi yaitu 140

^o

C. Suhu ruang pengering terendah pada T

180

yaitu 44

^o

C, hal ini karena suhu tungku T

₁₈₀

juga terendah yaitu 99

^o

C. Dari Gambar 11, diperoleh data suhu ruang pengering pada pengeringan dengan energi hybrid konstan, hal ini karena suhu ruang pengering berasal dari 2 sumber energi panas, yaitu energi biomassa dan heater. Sumber panas dari energi heater cenderung stabil, sehingga mampu menjaga kondisi suhu untuk menyuplai panas ke dalam ruang pengering. Dari Gambar 11 diketahui selalu terjadi peningkatan suhu ruang pengering per 30 menit, yaitu T

30

(46,7

^o

C), T

60

(50

^o

C), T

90

(51,2

^o

C), T

120

(51,3

^o

C), dan T

150

(54

^o

C), namun terjadi penurunan suhu

0 20 40 60 80 100 120 140

0 50 100 150 200

Suhu ( ͦC)

Waktu (menit)

Tungku

Ruang Penukar Panas Ruang Pengering

(46)

36 ruang pengering pada T

180

(52

^o

C) hal ini dikarenakan terjadi penurunan suhu tungku pada T

180

.

Energi Pengeringan

Energi pengeringan adalah besarnya energi yang digunakan selama proses pengeringan. Besarnya energi ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti lama waktu pengeringan, dan sumber energi yang digunakan untuk pengeringan (Estiasih dan Ahmadi, 2009).

Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada Lampiran 3, diperoleh energi yang dihasilkan rotary dryer dengan sumber energi biomassa sebesar 81.004 kJ, sedangkan energi yang digunakan untuk pengeringan sebesar 1.176,26 kJ. Energi total rotary dryer hybrid diperoleh sebesar 84. 903 kJ, sedangkan energi yang digunakan untuk pengeringan sebesar 2.006,04 kJ.

Energi yang dihasilkan rotary dryer dengan energi hybrid lebih tinggi dibandingkan dengan rotary dryer dengan energi biomassa, hal ini dikarenakan pada rotary dryer dengan energi hybrid menggunakan 2 sumber panas, yaitu tungku pembakaran biomassa dan heater.

Efisiensi Pengeringan

Efisiensi pengeringan adalah perbandingan energi yang digunakan untuk

pengeringan dengan energi yang dihasilkan oleh alat pengering. Brdasarkan

perhitungan pada Lampiran 3, diperoleh efisiensi pengeringan dengan sumber

energi biomassa sebesar 1,45%, sedangkan efisiensi pengeringan dengan sumber

energi hybrid sebesar 2,36%. Rendahnya efisiensi pengeringan dikarenakan

(47)

banyaknya panas yang terbuang keluar selama distribusi panas mulai dari tungku pebakaran sampai keruang pengering.

Efisiensi pengeringan dengan sumber energi hybrid lebih besar dibandingkan dengan sumber energi biomassa, atau dapat dikatakan bahwa penggunaan pemanas yang dipasang di sekeliling dinding silinder pengering lebih efisien dibandingkan menggunakan sumber energi biomassa dengan tungku pembakaran.

Kadar Air Gabah

Mutu gabah kering didasarkan pada KA (kadar air) yang terkandung didadam gabah. Menurut Yahya (2015), KA gabah setelah panen berkisar 20- 23% basis basah pada musim kemarau dan 24-27% basis basah pada musim hujan. Sedangkan KA optimal gabah kering untuk dilakukan penggilingan adalah 14% basis basah (BSNI, 2015).

Pengeringan bertujuan untuk menurunkaan kadar air sampai batas perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat dan terhenti. Pengeringan akan menjaga kualitas dari bahan yang dikeringkan serta memperpanjang masa simpannya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, penurunan KA gabah terhadap waktu pengeringan dapat dilihat pada Gambar 12.

Pada Gambar 12, dapat dilihat bahwa semakin lama pengeringan maka

KA gabah akan semakin turun. KA awal pada rotary dryer sumber energi

biomassa adalah 23,9 %bb dan KA akhir 16,1 %bb. KA akhir ini belum sesuai

standard KA gabah untuk dilakukan penggilingan. Sedangkan pada rotary dryer

(48)

38 sumber energi hybrid KA awal gabah 27,5 %bb dan KA akhir 14,1 %bb. KA akhir ini sudah sesuai standard KA gabah untuk dilakukan penggilingan.

Gambar 12. Grafik penurunan KA rotary dryer energi biomassa dan hybrid

Laju Pengeringan

Laju pengeringan rotary dryer energi biomassa dan energi hybrid adalah 2,6 dan 4,5 %bb/jam (Tabel 2). Laju pengering rotary dryer energi hybrid tinggi dikarenakan kadar air gabah setelah 3 jam pengeringan lebih rendah dibandingkan perlakukan energi biomassa yaitu 14,1 %bb dengan kadar air awal 27,5 %bb. Hal ini menunjukkan bahwa KA gabah yang diuapkan lebih tinggi pada pengeringan menggunakan energi hybrid yaitu 13,4 %bb (Lampiran 4). Dan KA gabah yang diuapkan pada rotary dryer energi biomassa yaitu 7,8%bb. Laju penguapan dapat dilihat pada Gambar 13.

0 5 10 15 20 25 30

30 60 90 120 150 180

Kadar Air (%)

Waktu (menit)

Biomaasa Hybrid

(49)

Gambar 13. Laju Pengeringan rotary dryer energi biomassa dan hybrid

Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besar biaya yang harus dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan.

Dari analisis ekonomi (Lampiran 5), diperoleh biaya untuk mengeringkan gabah sebesar Rp 16.643/Kg, yang merupakan hasil perhitungan dari biaya tetap dan biaya tidak tetap terhadap kapasitas alat pengering gabah. Untuk biaya tetap sebesar Rp 2.700.000/tahun dan biaya tidak tetap sebesar Rp 26.238/jam.

Berdasarkan analisis ekonomi di atas dapat diketahui bahwa biaya pokok yang harus dikeluarkan untuk mengeringkan 1 Kg adalah sebesar Rp 16.643/Kg dengan kapasitas 1,7 Kg/jam tidak bernilai ekonomis. Akan tetapi, berdasarkan harga gabah kering saat ini dipasaran Rp 7.500/Kg maka kapasitas efektif alat minimal yang harus diperoleh dari penelitian ini 16,4 Kg/jam atau 49,2 Kg/(3 jam dalam tiap proses).

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Energi Biomassa Energi Hibrid

Laju Pengeringan (%bb/jam)

Perlakuan 2,6

4,5

(50)

40

Break Even Point (Titik Impas)

Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini pemasukan yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Bila pendapatan dari produksi berada di sebelah kiri titik impas maka kegiatan usaha akan menderita kerugian, sebaliknya bila di sebelah kanan titik impas akan memperoleh keuntungan.