DESAIN DAN UJI PENGGORENG OPEN DEEP FRYING
DENGAN PERUBAHAN POSISI ELEMEN PEMANAS
HARSMAN TANDILITTIN F151050061
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain dan Uji Penggoreng Open
Deep Frying dengan Perubahan Posisi Elemen Pemanas adalah karya saya sendiri
dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, 26 Agustus 2008 Harsman Tandilittin
iii
ASBTRACT
HARSMAN TANDILITTIN. Design and Performance Test of Open Deep Frying with Different Heating Element Positions. Under direction of SUROSO and I DEWA MADE SUBRATA.
Deep frying is one of the oldest ways in food cooking. Everyone is like deep frying product because it has a color, taste, and typical flavor. Fat content and acrylamide in food is the problem of deep frying product which depends on frying time. Reduce frying time will reduce fat content, arylamide in food, and energy consumption. Frying time depend on the height of oil frying in fryer and heating element position. This new fryer design aimed to reduce frying time through the partly change of heating element position to the top of fryer.
The result from calculation in this design have provided minimum of oil height in fryer 35 cm, power of fryer 6 kW, fryer diameter 34 cm, volume of oil frying 33 l, and total height of fryer 50 cm. Power of heating element on the top of fryer 1,5 kW and at the bottom of fryer 4,5 kW. There are two kind of heating element which used in this new fryer design i.e. 3 kW and 1.5 kW with Watt density 3,1 W/cm2 and 6,28 W/cm2 respectively, both of the values were met the requirement of low Watt density less from 10 W/cm2. Fryer performance test divided into three stages. Potato is used as a material fry test of this new fryer design.
The result of the preliminary test showed that the vertically temperature differential is higher on new fryer design than old fryer design. The higher of vertically temperature differential cause the increase of the Rayleigh number. First performance test showed that the center temperature of product in new fryer design is faster 2 minutes in reach 105 co from the old fryer design. Second performance test
showed that the frying time on new fryer design is shorter in 2 minutes from the old fryer design. Fat content in french fries from new fryer design is lower 5.78 % from the fat content in french fries from old fryer design. We save 0.2 kWh in used of the new fryer design in one frying process.
RINGKASAN
HARSMAN TANDILITTIN. Desain dan Uji Penggoreng Open Deep Frying dengan Perubahan Posisi Elemen Pemanas, di bawah bimbingan Dr. Ir. Suroso, M.Agr sebagai ketua dan Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr sebagai anggota.
Produk penggorengan mempunyai warna, aroma, serta rasa yang khas sehingga disukai oleh setiap orang. Produk penggorengan mengandung minyak dan akrilamida yang merugikan kesehatan. Waktu penggorengan adalah salah satu faktor yang sangat mempengaruhi kandungan minyak, kandungan akrilamida dalam produk dan tingkat konsumsi energi.
Waktu penggorengan tergantung pada proses pindah panas dari minyak goreng ke produk. Pindah panas dari minyak ke produk tergantung pada suhu minyak di sekitar produk. Suhu minyak disekitar produk dipengaruhi oleh desain penggoreng yaitu tinggi minyak dalam penggoreng dan desain elemen pemanas. Penempatan sebagian elemen pemanas di bagian atas penggoreng akan mempengaruhi pergerakan minyak dalam penggoreng.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penempatan sebagian elemen pemanas di bagian atas penggoreng (desain baru) terhadap kecepatan penggorengan.
Tinggi minimal minyak (H = 35 cm) dihitung dengan menggunakan rumus bilangan Rayleigh (Ra) dengan Ra pada kondisi laminar yaitu Ra > 105 yaitu Ra=106. Daya penggorengan (q = 6 kW) berdasarkan kapasitas desain yaitu 3 kg. Volume minyak goreng (V = 33 liter) dihitung berdasarkan energi yang diperlukan pada awal penggorengan agar suhu minyak di sekitar produk tidak turun tajam. Diameter penggoreng (d = 34 cm) ditentukan oleh volume minyak dan tinggi minyak dalam penggoreng. Kriteria desain elemen pemanas yaiu Watt density < 10 W/cm2. Elemen pemanas yang digunakan mempunyai Watt density sebesar 3,1 W/cm2 dan 6,28 W/cm2. Daya pada elemen pemanas di dasar penggoreng lebih besar yaitu q = 4,5 kW dari daya pada elemen pemanas di bagian atas penggoreng yaitu 1,5 kW karena pindah panas dalam minyak goreng berlangsung akibat perbedaan densitas (bouyancy force).
v
Pengujian penggoreng dilakukan dalam tiga tahap. Tahap pendahuluan untuk membandingkan distribusi suhu vertikal antara penggoreng desain baru dengan desain lama. Tahap pertama untuk membandingkan kenaikan suhu produk antara penggorengan desain baru dengan penggoreng desain lama. Tahap kedua untuk membandingkan kecepatan penggorengan berdasarkan kecepatan pencapaian warna yang disukai antara penggoreng desain lama dengan pengggoreng desain baru.
Hasil pengujian menunjukkan beda suhu vertikal pada penggoreng desain baru (∆T = 2-4 oC) lebih besar dari penggoreng desain lama (∆T = 1-2 oC) sehingga kenaikan
suhu minyak dalam penggoreng desain baru lebih cepat. Pencapaian suhu 105 oC (menit ke 3) di pusat produk pada penggoreng desain baru lebih cepat dua menit dari penggoreng desain lama (menit ke 5). Waktu penggorengan lebih singkat 2 menit pada penggoreng desain baru dengan kualitas warna yang sama yaitu golden brown dengan nilai kecerahan lebih dari 61 yaitu L* = 62,18 pada penggoreng desain baru dengan waktu penggorengan 17 menit dan L* = 62,04 pada penggoreng desain lama dengan waktu penggorengan 19 menit. Mutu hasil penggorengan dari peggoreng desain baru lebih baik karena kandungan minyaknya lebih rendah yaitu desain baru 27,4% dan desain lama 32.3%. Konsumsi energi lebih hemat 0,2 kWh pada penggoreng desain baru untuk satu kali penggorengan.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak cipta dilindungi undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
2. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
vii
DESAIN DAN UJI PENGGORENG OPEN DEEP FRYING
DENGAN PERUBAHAN POSISI ELEMEN PEMANAS
HARSMAN TANDILITTIN F151050061
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Teknik Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis : Desain dan Uji Penggoreng Open Deep Frying dengan Perubahan Posisi Elemen Pemanas
Nama : Harsman Tandilittin NRP : F151050061
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Suroso, M.Agr Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pasca Sarjana
Prof. Dr. Ir. A.H Tambunan, M.Agr Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS
ix
PRAKATA
Pertama-tama penulis memanjatkan puji dan syukur kepada Tuhan yang telah memberikan kasih-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Oktober 2007 ialah open deep frying dengan judul Desain dan Uji Penggoreng Open Deep Frying dengan Perubahan Posisi Elemen Pemanas.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Suroso, M.Agr selaku ketua komisi pembimbing, Bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr selaku anggota komisi pembimbing dan Bapak Dr. Leopold Oscar Nelwan, S.TP M.Si selaku penguji luar komisi yang telah banyak memberi saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada seluruh staff dan teknisi Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah turut membantu dalam studi penulis. Akhirnya penulis mengungkapkan rasa cinta yang dalam kepada istri tersayang dan kepada seluruh keluarga.
Bogor, Agustus 2008 Harsman Tandilittin
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tana Toraja pada tanggal 2 Mei 1971 dari ayah Mangala dan ibu Ludia Posi’. Penulis merupakan putra kelima dari lima bersaudara.
Pendidikan sarjana ditempuh di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin, lulus pada tahun 1996. Kesempatan melanjutkan studi ke program magister pada tahun 2005 di Program Studi Keteknikan Pertanian pada Program Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Politeknik Negeri Samarinda pada Jurusan Teknik Mesin sejak tahun 1999. Mata kuliah yang diasuh oleh penulis adalah Mekanika Teknik dan Praktek Pengelasan.
Selama mengikuti program S2, penulis telah menulis sebuah karya ilmiah berjudul Pemodelan Pindah Panas dan Massa pada Open Deep Frying.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 3 Hipotesa ... 4 TINJAUAN PUSTAKA Penggorengan ... 5 Jenis-jenis Penggoreng ... 9
Warna Kentang Goreng ... 10
Kandungan Minyak ... 11
Pindah Panas Pada Produk ... 12
Parameter dalam Desain ... 17
DESAIN ALAT PENGGORENG Perhitungan Dimensi Penggoreng ... 18
Tinggi Minyak Dalam Penggoreng ... 18
Daya Penggorengan ... 19
Volume Minyak Goreng ... 20
Diameter Penggoreng ... 21
Tinggi penggoreng ... 21
Elemen Pemanas ... 21
Gambar Desain Penggoreng ... 22
BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian ... 24
Pembuatan Penggoreng ... ... 24
Bahan dan Metode Pengujian Penggoreng ... 24
Pengujian Pendahuluan ... 24
Pengujian Tahap Pertama ... 25
Pengujian Tahap Kedua ... 27
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Tahap Pendahuluan ... 29
Pengujian Tahap Pertama ... 32
Pengujian Tahap Kedua ... 27
Halaman
SIMPULAN ... 42
SARAN... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Parameter yang digunakan dalam desain alat penggoreng... 17 Tabel 5.1 Kandungan air dan minyak kentang goreng dari pengujian pertama... 36 Tabel 5.2. Kadar air dan kandungan minyak hasil pengujian tahap kedua... 40
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Perbedaan suhu dalam minyak goreng karena letak elemen... 4
Gambar 2.1. Buoyancy force akibat gradien temper7ure……….... 8
Gambar 2.2. Pindah panas pada produk deep-fat frying ... 13
Gambar 2.3. Diskretisasi produk ……….. 13
Gambar 3.1. Bentuk dan dimensi wadah penggoreng ... 22
Gambar 3.2. Elemen pemanas dengan daya 3 kW ... 23
Gambar 3.3. Elemen pemanas dengan daya 1,5 kW ... 23
Gambar 3.4. Foto penggorengan hasil desain ... 23
Gmbar 4.1 Letak termokopel untuk mengukur distribusi suhu ... 25
Gambar 4.2. Letak termokopel pada produk ... 26
Gambar 4.3. Letak termokopel selama penggorengan ... 27
Gambar 4.4. French Fries Color Card ………... 28
Gambar 5.1 Disrtibusi suhu pada 5 menit dan 15 menit pemanasan... 29
Gambar 5.2. Disrtibusi suhu pada 20 menit dan 25 menit pemanasan ... 29
Gambar 5.3. Disrtibusi suhu pada 30 menit dan 35 menit pemanasan ... 29
Gambar 5.4. Kenaikan suhu pada 7 cm ………... 30
Gambar 5.5. Kenaikan suhu pada 14 cm ………... 30
Gambar 5.6. Kenaikan suhu pada 21cm ……… 30
Gambar 5.7. Kenaikan suhu pada 28 cm ……….. 30
Gambar 5.8. Kenaikan suhu pada 35 cm ... 30
Gambar 5.9. Keadaan suhu dalam produk pada penggoreng desain baru ... 32
Gambar 5.10. Distribusi suhu dalam produk pada penggoreng desain lama... 32
Gambar 5.11. Keadaan suhu di sekitar ... 33
Gambar 5.12. Suhu di permukaan produk ………. 34
Gambar 5.13. Keadaan suhu pusat produk selama penggorengan ... 35
Gambar 5.14. Foto hasil pengujian penggoreng desain baru dan desain lama... 38
Gambar 5.15. Nilai L* dari warna kentang goreng ... 38
Gambar 5.16. Nilai a* kentang goreng ... 40
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Distribusi suhu dalam minyak goreng penggoreng desain lama ... 47 Lampiran 2. Distribusi suhu dalam minyak goreng penggoreng desain baru ... 47 Lampiran 3. Kadar air kentang sebelum digoreng ... 47 Lampiran 4. Kadar air kentang goreng hasil penggoreng desain baru
pengujian pertama (ukuran sampel (50x40x10)mm3) ... 48 Lampiran 5. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggoreng desain baru
pengujian pertama (ukuran sampel (50x40x10)mm3) ... 48 Lampiran 6. Suhu minyak goreng di sekitar produk pada pengujian penggoreng
desain baru ... 49 Lampiran 7. Suhu di permukaan bahan pada pengujian pertama penggoreng desain baru ... 49 Lampiran 8. Suhu 3 mm dari permukaan bahan pada pengujian penggoreng desain baru ... 50 Lampiran 9. Suhu pusat produk pada pengujian penggoreng desain baru ... 50 Lampiran 10. Kadar air kentang goreng hasil penggoreng desain baru
pengujian pertama (ukuran komersial(10x10)mm2) ... 51 Lampiran 11. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggorengan desain baru
pengujian pertama (ukuran komersial(10x10)mm2) ... 51
Lampiran 12. Kadar air kentang goreng hasil penggoreng desain lama
pengujian pertama (ukuran sampel (50x40x10)mm3) ... 51
Lampiran 13. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggoreng desain lama pengujian pertama (ukuran sampel (50x40x10)mm3) ... 52
Halaman
Lampiran 14. Suhu minyak goreng di sekitar produk pada pengujian penggoreng desain lama ... 52 Lampiran 15. Suhu di permukaan bahan pada pengujian penggoreng
desain lama... . 53 Lampiran 16. Suhu 3 mm dari permukaan bahan pada pengujian penggoreng
desain lama ... 53 Lampiran 17. Suhu pusat produk pada pengujian penggoreng desain lama ... 54 Lampiran 18. Kadar air dan minyak kentang goreng hasil penggorengan
desain lama pengujian pertama (ukuran komersial(10x10)mm2) .... 54
Lampiran 19. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggorengan desain lama pengujian pertama (ukuran komersial(10x10)mm2) ... 55 Lampiran 20. Nilai L*, a*, dan b* warna kentang goreng hasil penggorengan desain
baru ………. 55 Lampiran 21. Kadar air kentang goreng hasil penggorengan desain baru pengujian
kedua (hanya ukuran komersial(10x10)mm2) ... 55 Lampiran 22. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggorengan desain baru pengujian kedua (hanya ukuran komersial(10x10)mm2) ... 56 Lampiran 23. Nilai L*, a*, dan b* warna kentang goreng hasil penggorengan desain
lama ... 56 Lampiran 24. Kadar air kentang goreng hasil penggorengan desain lama pengujian
Kedua (hanya ukuran komersial(10x10)mm2) ... 56 Lampiran 25. Kandungan minyak kentang goreng hasil penggorengan desain lama pengujian kedua (hanya ukuran komersial(10x10)mm2)... 57
