5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kotoran Sapi
Kotoran sapi merupakan limbah atau hasil dari pencernaan sapi yang sudah tidak dapat dicerna oleh sapi. Kotoran sapi memiliki berbagai macam varian warna mulai dari hijau hingga kehitaman. Hal tersebut tergantung pada makanan yang dimakan oleh sapi. Warna dari kotoran sapi bisa berubah menjadi gelap setelah terpapar oleh udara.
Kotoran sapi memiliki berbagai macam manfaat seperti pupuk dan biogas.
Kotoran sapi yang digunakan untuk pupuk oleh peternak disebut pupuk organic. Pupuk ini dimanfaatkan oleh petani untuk tanaman dan sawah.
Kotoran sapi juga dapat menghasilkan biogas yang memiliki kandungan gas metana sebagai bahan bakar energi terbarukan [5]. Berikut unsur hara makro pada kotoron sapi yaitu nitrogen, fosfor, dan kalium. Unsur hara mikro pada kotoran sapi yaitu Fe, Zn, Bo, Mn, Cu, dan Mo [6]. Unsur hara makro dan mikro yang terdapat pada kotoran sapi ini sangat dibutuhkan oleh tanaman.
Pemanfaatan kotoran sapi sebagai pupuk ini menggunakan proses pengeringan dengan menggunakan alat mesin pengering [7].
2.2 Pengeringan
Pengeringan merupakan suatu proses yang dilakukan dalam pemisahan antara zat padat dan zat cair dengan menggunakan energi panas. Tujuan dari proses pengeringan dimaksud untuk menurunkan kadar air dalam suatu bahan dengan perpindahan panas dan massa yang terjadi secara bersamaan. Proses pengeringan terjadi dikarenakan adanya kandungan uap air antara udara dan bahan yang akan dikeringkan [8]. Pada proses pengeringan dapat dilakukan dengan dua metode pengeringan yaitu:
6 a. Continuous drying
Metode Continous drying merupakan suatu metode pengeringan bahan atau produk yang proses masuk dan keluarnya bahan berlangsung secara terus menerus.
b. Batch drying
Metode batch drying merupakan suatu metode pengeringan yaitu proses pemasukan dan pengeluaran bahan tidak dapat berjalan secara terus menerus. Cara kerja metode batch drying dengan cara memasukan bahan atau produk yang akan dikeringkan pada alat pengering hingga bahan tersebut kering. Kemudian, bahan yang telah kering dikeluarkan.
Selanjutnya, bahan atau produk yang akan dikeringkan dimasukkan kembali ke dalam mesin mesin pengering.
Sedangkan proses pengeringan berdasarkan kondisi pengering dapat dikategorikan sebagai berikut:
a. Pengeringan udara adalah pengeringan yang berhubungan langsung dengan tekanan atmosfer. Dalam pengeringan udara panas yang dipindahkan menembus benda yang dikeringkan, baik dari udara maupun dari permukaan yang dipanaskan.
b. Pengeringan hampa udara. Kelebihan dari pengeringan hampa udara ini berdasarkan pada fakta bahwa penguapan kadar air terjadi lebih cepat pada tekanan rendah dibandingkan tekanan tinggi. Panas yang dihasilkan dapat dipisahkan dalam pengeringan hampa udara pada umumnya secara konduksi, kemungkinan juga dapat terjadi secara radiasi.
c. Pengeringan beku. Pada pengeringan beku, uap air disublimasikan keluar dari bahan beku. Struktur benda tetap dipertahankan dengan baik pada kondisi ini.
Pada proses pengeringan, proses transfer massa dipengaruhi oleh transfer momentum yaitu laju aliran udara pengeringan. Pada perubahan laju alir udara pengeringan, proses transfer momentum yang berpengaruh terhadap kecepatan difusi panas dari udara ke dalam molekul bahan sehingga
7
meningkatkan temperatur molekul di dalam bahan. Peningkatan temperatur di dalam molekul air menyebabkan takanan uap air di dalam molekul bahan [9].
Proses pengeringan yang paling sederhana dan yang paling sering digunakan dikehidupan masyarakat dari dahulu hingga saat ini adalah proses pengeringan dengan menggunakan energi panas dari sinar matahari. Proses pengeringan dengan panas energi matahari ini memiliki banyak sekali kekurangan yaitu harus menunggu waktu ketika cuaca sedang cerah dan lama waktu pengeringan juga tergantung cuaca dan dapat berlangsung berhari-hari bahkan berminggu- minggu.
2.3 Mesin pengering
Mesin pengering adalah suatu alat atau benda yang digunakan untuk mengeringkan bahan yang ingin dikeringkan guna mendapat nilai yang lebih berkualitas. Mesin pengering dibagi menjadi beberapa bagian yaitu [10].
1. Tray Dryer
Tray dryer merupakan suatu alat pengering yang berbentuk rak – rak yang tersusun bertingkat dari bawah ke atas. Biasanya pengeringan try dryer digunakan untuk bahan yang tidak boleh diaduk. Kelebihan dari proses pengeringan try dryer adalah biaya instalasi dan operasionalnya relative rendah. Sedangkan kekurangan dari proses pengeringan try dryer adalah efisiensi yang rendah dan tray yang berada di bawah cenderung lebih panas daripada tray yang berada pada bagian atas. Tray dryer biasanya digunakan untuk produksi yang relatif kecil. Berikut adalah gambar 2.1 yang menjelaskan tentang skematik sistem tray dryer:
8
Gambar 2. 1 Tray Dryer [11]
2. Spray dryer
Spray dryer adalah alat pengering yang menggunakan semprotan gas panas sebagai energi pengeringan atau penguapan. Spray dryer merupakan salah satu alat pengering yang digunakan untuk menguapkan atau mengeringkan larutan dan bubur. Hasil akhir produk dari pengeringan alat ini berupa zat padat atau serbuk yang kering. Keuntungan dari menggunakan alat ini adalah memiliki produk akhir yang kering dengan tingkat kerusakan bahan yang kecil. Keuntungan ini disebabkan karena metode dari spray dryer memiliki kecepatan yang tinggi, temperatur operasi yang luas, dan waktu produksi yang cepat. Berikut adalah gambar
2.2 yang menjelaskan tentang sistem spray dryer:
Gambar 2. 2 Spray Dryer [12]
9 3. Rotary dryer
Rotary dryer adalah alat pengering produk yang biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang padat berupa tepung atau butiran. Rotary dryer merupakan alat pengering yang berbentuk silinder atau drum yang berfungsi sebagai wadah. Silinder bergerak berputar secara berkelanjutan agar hasil akhir produksi dapat kering secara merata. Rotary dryer memiliki ruang pembakaran yang berfungsi untuk mempercepat proses pengeringan suatu produk atau bahan. Dalam ruangan pembakaran ini terdapat kompor yang digunakan untuk nyala api dan blower yang berfungsi untuk mendorong udara panas yang ada pada pembakaran kedalam silinder. Hasil akhir mesin pengering rotary dryer dipengaruhi oleh putaran silinder, pembakaran, dan desain silinder [13]. Berikut adalah gambar 2.3 tentang bagian mesin pengering tipe rotary dryer:
Gambar 2. 3 Rotary Dryer [14].
Mesin pengering rotary dryer memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan.
Kelebihan dan kekurangan mesin pengering Rotary Dryer adalah sebagai berikut:
a. Kelebihan
1. Proses pencampuran yang baik. Proses ini agar memastikan bahwa terjadinya proses pengeringan bahan yang seragam / merata.
2. Operasi yang berkesinambungan.
3. Instalasi yang mudah.
4. Menggunakan daya listrik yang sedikit.
b. Kekurangan
1. Dapat menyebabkan reduksi ukuran karena erosi atau pemecahan.
10
2. Karakteristik produk yang tidak konsisten.
3. Efisiensi energi rendah.
4. Perawatan alat yang susah.
Rotary Dryer diklasifikasikan sebagai direct, indirect-direct, indirect dan special types. Istilah tersebut mengacu pada metode perpindahan panasnya, istilah direct digunakan pada saat terjadi kontak langsung antara gas dengan solid. [15].
2.4 Pembuatan Pemanas Rotary Dryer
Dalam proses pembuatan mesin pengering rotary dryer pada mesin pengering kotoran sapi ada beberapa hal penting yang perlu kita perhatikan diantaranya adalah: sistem penggerak, kerangka mesin, pemanas, dan silinder. Pemanas sendiri dirancang untuk proses pengeringan kotoran sapi agar berkurangnya kadar air pada kotoran sapi. Dalam pemanas terdapat bagian berupa kompor dan blower untuk proses pengeringan.
2.4.1 Kompor Biomass
Kompor biomass merupakan kompor yang bahan bakarnya memanfaatkan limbah dari hasil gergaji kayu dan sekam. Kompor biomass ini terdiri dari tiga bagian utama, pada bagian berbentuk silinder digunakan untuk menaruh serbuk kayu dan sekam, bagian luar silinder yang merupakan dinding silinder digunakan untuk agar panas yang dihasilkan kompor biomass tidak terjadi kehilangan energi, sedangakan bagian silinder ketiga merupakan inti dari nyala api dan dilengkapi sirkulasi udara untuk peningkatan kualitas panas yang dihasilkan [16].
2.4.2 Kompor Semawar Tipe 202
Kompor semawar merupakan kompor yang menggunakan bahan bakar gas sebagai bahan utama untuk nyala api. Kompor semawar sendiri biasanya digunakan untuk memasak bahan makanan dikarenakan nyala api yang relatif besar.
11 2.4.3 Blower
Blower adalah suatu alat yang digunakan pada mesin pengering untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan ke dalam suatu ruangan tertentu. Bila untuk keperluan khusus, blower kadang – kadang diberi nama lain misalnya untuk keperluan gas dari dalam oven kokas disebut dengan nama exhauster. Di industri kimia alat ini biasanya digunakan untuk mensirkulasikan gas–gas tertentu di dalam proses–proses secara kimiawi yang dikenal dengan nama boaster atau circulator.
2.5 Kadar Air
Kadar air merupakan banyaknya kandungan air pada bahan per satuan massa.
Kualitas pupuk organik dari kotoran sapi bergantung pada kadar air yang terkandung di dalamnya. Kadar air adalah parameter penting pada proses pengeringan kotoran sapi menggunakan mesin pengering. Semakin besar penurunan kadar air pada kotoran sapi menunjukan mesin pengering bekerja dengan baik. Metode pengukuran kadar air bahan ada dua yaitu kadar air basis basah dan kadar air basis kering. Kadar air basis basah adalah perbandingan antara berat air dalam bahan pangan dengan berat bahan total. Kadar air basis kering adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat keringnya (padatan). Pengukuran kadar air pada kotoran sapai menggunakan metode kadar air basis kering, yaitu membandingkan berat awal dengan berat akhir atau setelah proses pengeringan terjadi. Hasil akhir yang ideal dapat ditentukan dari kadar air pada kotoran sapi. [17].
2.6 Biaya produksi
Biaya produksi adalah biaya yang dikeluarkan selama proses pengelolahan kotoran sapi menjadi pupuk organik. Biaya produksi di bagi menjadi 2 bagian diantaranya sebagai berikut:
12 2.6.1 Biaya Bahan Baku
Biaya bahan baku adalah biaya yang dikeluarkan untuk membeli dan mengolah bahan baku hingga menjadi barang jadi. Pada biaya bahan baku untuk kompor semawar tipe 202 menggunakan gas LPG 3 kg seharga Rp.
22.000. Harga ini di dapat dari pembelian tabung gas 3 kg di pasar.
Sedangkan, untuk kompor biomass menggunakan serbuk kayu 1 kg seharga Rp. 200. Harga ini di dapat dari pengrajin kayu.
2.6.2 Biaya Operasional
Biaya operasional adalah biaya yang dikeluarkan untuk aktivitas sehari-hari.
Biaya operasional dibagi menjadi beberapa bagian diantaranya sebagai berikut:
1. Upah pekerja
Upah pekerja adalah hak pekerja yang diterima pekerja dalam bentuk uang sebagai imbalan. Upah pekerja perhari untuk pengelolaan kotoran sapi menjadi pupuk organik di asumsikan sebesar Rp. 50.000/ hari.
2. Biaya listrik
Biaya listrik adalah biaya yang dikeluarkan untuk pemakaian listrik mesin pengering kotoran sapi. Untuk tegangan rendah daya 900 VA dikenakan biaya Rp. 1.352 per kWh. Harga ini di dapat dari tarif listrik PLN tahun 2021.
3. Biaya lainnya
Biaya lainnya adalah biaya yang tidak terduga selama proses pengelolaan mesin pengering kotoran sapi tersebut. Untuk biaya lainnya di asumsikan 10% dari biaya total produksi per hari.
