PENGERINGAN MEKANIS HASIL PERTANIAAN
-
Upload
tunjung-bayu-hernawan -
Category
Documents
-
view
250 -
download
3
description
Transcript of PENGERINGAN MEKANIS HASIL PERTANIAAN
LAPORAN PRAKTIKUM
SATUAN OPERASI
ACARA V
PENGERINGAN MEKANIS HASIL PERTANIAAN
DISUSUN OLEH :
NAMA : Tunjung Bayu Hernawan
NIM : 10/300816/TP/09883
GOL : Rabu A
CO. ASS : 1. Yuntia Astutisari
2. Primawati Yenni
LABORATORIUM TEKNIK PANGAN DAN PASCAPANEN
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2011
BAB IPENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Produk pertanian mempunyai sifat fisik dan mekanis yang spesifik
pada saat panen dan pengolahan. Sifat ini sangat bervariasi antara produk satu
dengan produk yang lain. Kurangnya pengetahuan tentang sifat fisik dan
mekanis dari produk pertanian dapat menimbulkan kerugian, seperti kerusakan
atau kehilangan produk. Untuk itu diperlukan suatu cara untuk mengatasinya.
Untuk itu perlu diadakan suatu rekayas penyimpanan secara mekanik. Salah
satu usaha yang dapat dilakukan adalah pengawetan produk pertanian dengan
cara pengeringan atau mengurangi kadar air yang ada pada bahan tersebut.
Pengeringan yang baik adalah pengeringan yang mampu mengawetkan produk
pertanian tanpa menimbulkan dampak negatif tertentu dengan tetap
mempertahankan kualitas produk pertanian tersebut, karena usaha pengeringan
tidak hanya bertujuan utuk mengawetkan produk pertanian, tetapi juga
bertujuan untuk mempertahankan kualitas dari produk pertanian. Ilmu
pengetahuan mengenai karakteristik produk pertanian merupakan hal yang
wajib untuk dikuasai sebelum kita melakukan usaha pengeringan.
Untuk menanggapi keadaan tersebut, seiring dengan kemajuan IPTEK
mahasiswa dikenalkan terhadap pengeringan secara mekanis. Selain akan
berguna untuk masa depan dapat juga digunakan sebagai ilmu baru yang
pengapliasiannya kepada masyarakat.
B. TUJUAN
1. Melihat watak kerja alat pengering
2. Menentukan efisiensi pengeringan
3. Menghitung energi terkonsumsi
BAB II
DASAR TEORI
Pengeringan adalah suatu proses penguapan kandungan air dari suatu
produk, sampai mencapai kandungan air kesetimbangan. Air yang diuapkan
tersebut, merupakan air bebas yang terdapat pada permukaan produk maupun air
terikat yang berada dalam produk. Pada proses penguapan air tersebut,
membutuhkan energi. Dengan meningkatnya energi dalam wadah pengeringan
produk, maka terjadi penguapan yang diikuti dengan pengikatan kandungan air
pada udara pengering.Pada prinsipnya, pengeringan dipengaruhi oleh kecepatan
udara pengering, suhu udara pengering dan kelembaban udara (Nababan, 2007).
Pengeringan berkaitan dengan kandungan air. Suatu bahan yang
dikeringkan berarti terjadi penguapan air bila dari bahan itu melewati
permukaannya. Penguapan air ini terhenti bila tingkat kebasahan permukaan sama
dengan tingkat kebasahan udara sekelilingnya. Tidak ada lagi sejumlah energi
yang bisa berpindah dari luar ke dalam atau sebaliknya. Namun walaupun telah
dikeringkan gabah/bahan hingga mencapai kadar air yang minimum, kadar airnya
pun akhirnya bisa meningkat lagi bila kontak dengan media/ udara yang
kebasahannya tinggi untuk menjadi seimbang. Keadaan ini disebut kadar air
keseimbangan (Suharto, 1991).
Menurut Guanarif, 1987, pengeringan produk pertanian dapat
dilakukan dengan menggunakan dua cara yaitu pengeringan secara manual dan
pengeringan mekanis. Pengeringan secara manual dilakukan dengan cara
penjemuran yang mempunyai beberapa kelemahan antara lain:
a) tergantung cuaca
b) sukar dikontrol
c) memerlukan tempat penjemuran yang luas
d) mudah terkontaminasi
e) memerlukan waktu yang lama.
Sedangkan pengeringan mekanis memberikan beberapa keuntungan diantaranya:
a) tidak tergantung cuaca,
b) kapasitas pengeringan dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan,
c) tidak memerlukan tempat yang luas, dan
d) kondisi pengeringan dapat dikontrol
Ketika proses pengeringan berlangsung, laju pindah panas dapat
dihubungkan dengan laju pindah panas air ke aliran udara. Laju pindah massa
diberikan dengan persamaan : W = kg ( ps – pa ) dimana : W adalah massa air
yang dipindahkan per satuan waktu, kg adalah koefisien pindah massa, A = luas
permukaan pengeringan, Ps adalah tekanan partiil uap air pada permukaan dan Pa
tekanan partiil uap air didalam udara. Karena H = 18p/29, maka : W = k’g A ( Hg
– Ha ), dimana : Hg adalah kelembaban udara pada titik jenuh, dan Ha adalah
kelembaban udara dan K’g = 1,8 kg. Demikian juga, oleh karena panas laten harus
diberikan ke air yang di uapkan, dapat ditulis : w x λ = q, dimana : λ adalah panas
latem penguapan air. Oleh karena itu dari penggabungan persamaan-persamaan
tersebut akan dihasilkan persamaan : W = kg A ( ps – pa = hc A ( ta – ts ).
Persamaan ini dapat disusun dalam bentuk : Kg = hc ( ta – ts ) / λ ( ps – pa ) dan,
hc = λ kg ( ps – pa ) / ( ta – ts ). Laju pengeringan tetap disebabkan oleh suhu
yang pada akhirnya mempengaruhi gaya sorot suhu, dan oleh kecepatan udara
yang mempengaruhi hc. Suhu permukaan didalam pengeringan udara dapat
ditentukan, untuk seluruh tujuan praktek, sebagai suhu bola basah udara. Sifat
bahan mempengaruhi laju pengeringan tetap oleh karena sifat ini menentukan
keseimbangan tekanan uap ( Earle, 1969 ).
Tujuan utama pengeringan suatu produk adalah untuk memperpanjang
masa penyimpanan produk (mengawetkan produk). Proses pengeringan
merupakan cara untuk mengurangi kadar air dalam produk sehingga mencapai
kadar tertentu yang dapat menghambat pertumbuhan mikrobia dan menghambat
terjadinya reaksi kimia yang merusa produk( Borbosa, 1996).
Kadar air ialah banyaknya air yang terkandung dalam suatu bahan, yang dinyatakan dalam % atau gram air per 100 gram bahan, dirumuskan sebagai (Mujohardjo,1992):
WdWm
Wmm
100
di mana : m = kadar air (wb), Wm = berat air s, Wd = berat bahan
(wet basis)
m
m
Wd
Wmm
100
100.100
di mana : m = kadar air (db) dalam %, jumlah (berat) air pada tiap satuan berat
bahan kering, jumlah air yang terdapat dalam suatu saat bebanding lurus dengan
kadar air (db) atau rasio kadar air.
Kandungan air bahan pangan dicari dengan rasio antara bobot air bahan, yaitu setelah bahan pangan dikeringkan (sehingga tidak ada pengurangan berat) dengan bobot bahan sebelum dikeringkan dan diformulasikan (Suharto, 1991):
Kair =
GaGb
x100 %, dimana : Ga = bobot air yang ada didalam bahan (kg).
Pada pengeringan konveksi panas yang dibutuhkan untuk menguapkan kandungan air dari produk siberikan oleh suhu udara permukaan mendekati suhu wet bulb dari udara masuk besarnya laju pengeringan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Mahadi, 2007):
M=h . A .(T α−T s )
h fg ,
dimana:
M = laju pengeringan (kJ/s)
h = koefisien konveksi (kW/m2oC)
A= luas perpindahan panas (m2)
Tα = temperature aliran udara (oC)
Ts = temperature permukaan (oC)
Hfg = panas laten yang diukur pada suhu Ts (kJ/kg)
Proses pengeringan merupakan proses perpindahan panas menuju bahan
sehingga tekanan uap air dalam bahan lebih tinggi daripada udara sekitar,
sehingga mengakibatkan pergerakan uap air dari dalam bahan menuju udara
bebas. Dalam proses pengeringan terdapat dua periode utama yaitu laju
pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Laju pengeringan tetap
berlangsung sepanjang tersedia air bebas pada permukaan bahan. Periode laju
menurun, permukaan bahan sudah agak kering terjadi karena massa air yang
dipindahkan dari bagian dalam bahan menuju permukaan bahan lebih kecil jika
(dry basis)
dibandingkan dengan penguapan air dari permukaan ke udara sekeliling
(Henderson, 1976).
Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan
memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdapat di dalam bahan. Apabila
ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen
dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan
tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya (Hasibuan, 2010)
Ada dua peristiwa yang terjadi selama proses pengeringan yaitu
perpindahan panas dan perpindahan massa. Perpindahan massa uap air dilakukan
dengan cara konveksi dan difusi. Konveksi terjadi karena adanya aliran yang
ditimbulkan oleh gaya dari luar system sehingga membawa massa berpindah yang
ditentukan oleh sifat aliran. Difusi terjadi karena adanya gaya penggerak di dalam
system itu sendiri yang berupa perbedaan konsentrasi yang menyebabkan
molekul-molekul bergerak antara satu terhadap yang lain (Rosdaneli,2001).
Efisiensi dari pengeringan dianggap sebagai rasio dari panas yang
diperlukan untuk menyediakan kalor laten. Efisiensi digunakan secara penuh
dalam pengeringan dan perbandingan dalam berbagai tipe pengeringan. Tekanan
jenuh uap air tergantung pada suhu. Jika temperatur naik tekanan uap air jenuh
akan naik. Konsekuensinya jika temperatur dari sampel udara dinaikkan dan tidak
ada air yang ditambahkan, maka RH nya diturunkan. Jika temperatur diturunkan,
maka udar akan jenuh. Hubungan ini ditunjukkan dalam diagram Psychrometric
Chart, yang ditemukan oleh Carrier (Earle, 1969).
DAFTAR PUSTAKA
Borbosa, Gustavo.V dan Vega Humberto, 1996. Dehydration of Foods, International Thomson Publishing, New York.
Earle, R. L. 1969. Unit Operations in Food Processing, Pergamon Press Ltd. Oxford. New York.
Gunarif Taib, G. Said, Wiraatmadja (1987). Operasi Pengeringan Pada Pengolahan Hasil Pertanian, Mediyatama Sarana Perkasa, Jakarta.
Hasibuan, 2010. Proses pengeringan. [diakses tanggal : 21 November 2010]. URL :http://repository.usu.ac.id /bitstream/123456789/13 59/1/tkimia- Hasibuan 2.pdf
Henderson, S.M. 1976. Agricultural Process Engineering. The Avi Publishing Co. Inc. Connecticut.
Nababan, Binsar.2007. Simulasi Sebaran Suhu Udara Ruang Pengering Pada Sistem Pengering Efek Rumah Kaca. Pusat Penelitian Kalibrasi, Instrumentasi dan Metrologi LIPI. Fakultas Teknologi Informasi. Universitas Budi Luhur. Jakarta.
Mahadi. 2007. Model Sistem Dan Analisa Pengering Produk Makanan. Universitas Sumatera Utara Repository. Sumatera Utara
Muljohardjo, Muchji. 1992. Pengeringan dan Pendinginan. Yogyakarta : Fakultas Pasca Sarjana Universitas Gadjah Mada.
Suharto. 1991. Teknologi Pengawetan Makanan. Rineka Cipta . Jakarta.
Rosdaneli. 2001. Metode pengeringan. [diakses tanggal : 21 November 2010]. url:http:// http://jut3x.multiply.com/journal/item/5/Metode_Pengeringan
Sumber jurnal : http://jurtek.akprind.ac.id/sites/default/files/70_79syafriyudin.pdf
BAB III
METODE PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
1. Alat
1. Mesin Pengering
2. Termometer dalam oF (sling higrometer)
3. Termometer dalam oC
4. Timbangan analitik
5. Stopwatch
6. Ember
7. Oven
8. kasa
2. Bahan
Irisan ketela
A. Cara Kerja
1. Umbi-umbian
Pertama-tama alat dan bahan disiapkan terlebih dahulu. Untuk bahan
umbi-umbian dislike (disawut) terlebih dahulu. Kemudian umbian
tersebut ditimbang sebanyak ± 0,5 kg untuk tiap-tiap rak pada mesin
pengering. Bahan ini tidak perlu ditekan atau dipedal. Mesin pengering
dinyalakan dan setiap 5 menit diukur Twb, Tdb1, Tdb2, Tdb3, Tdb4,
Tdb5, Tdb6, Tdb7, Tdb8, dan ∆ H, serta kadar air pada masing-masing
rak dengan metode susut bobot (ditimbang per waktu). Pengambilan data
dilakukan hingga menit 60. Pada awal dan akhir proses pengeringan
dilakukan pengukuran kadar air dengan menggunakan oven (metode
termogravimetri). Metode susut bobot menimbang bahan yang ada di
kotak kasa.
2. Pengukuran kadar air dengan oven
Pertama temple label pada cawan. Kemudian masukkan cawan tersebut
dalam oven selama 5 menit, lalu cawan ditimbang, dan bahan ditimbang 5
gram dan lalu dioven selama 22 jam dan 24 jam. Dibuat 3 kali ulangan
pada masing-masing pengovenan (awal dan akhir pengeringan). Jadi total
ada 6 cawan.
Skema Alat :
Gambar alat yang digunakan :
Gambar 1. Skema alat pengeringan
Keterangan :
1. Kompor pemanas
2. Pipa
3. Pipa U / manometer
4. Kotak pengering
5. Alat penimbang digital
6. Kotak kassa / streamint
7. Oven
8. Termometer
B. Analisa Data
a. Menentukan laju aliran udara (Q)
1) menentukan beda tekanan yang terjadi di dalam pipa
ΔP=ρ × g× Δh
dimana: ρ=rapat massa fluida=1000 kg /m ³
g=Gravitasi 9.8 m /s ²
Δh=¿ selisih tinggi manometer (m)
Δp=¿ tekanan di dua titik (Pa)
2) konversi dari ºF ke ºC
T (° C )=(T−32 )× 59
° F
3) menentukan densitas udara menggunakan psychometric chart
ρu=1v¿
volume spesifik (v*) dicari dengan Twb; Tdb1 dalam psychrometric
chart.
4) menentukan debit udara
Q=Cd A2 √ 2 ( P1−P2)
ρu [1−( d1
d2)]
4
dimana: Cd=¿ discharge enetherint untuk orificemeter antara 0.6-
0.61 digunakan ¿(0.6+0.61)/2=0.605
A=¿ luas penampang pipa ¿¼ π D ²=0.0045 m2
ΔP=¿ beda tekanan statis
ρu=¿ kerapatan udara
d1=¿ diameter pipa besar ¿0.1524 m
d2=¿ diameter pipa kecil ¿0.0762 m
d1
d2
=0.5
Q = debit udara (m3/s)
semua data dimasukkan ke dalam tabel
t (s)Twb
(°C)Tdb1
(°C)v*
(m3/kg)ρu
(kg/m3)Δh(m)
ΔP(Pa)
Q(m3/s)
0 300 … 3600
b. Menentukan kecepatan pengeringan total (dW/dt)
a. laju aliran massa udara per satuan luas (m2) pengeringan (G)
G= QAbak
ρu
dimana: Q=¿ laju aliran (m3/s )
ρu=¿kerapatan udara(kg /m3 )Abak=¿ luas penampang bak penampung (m ²)=0.1225m ²
G=¿ kecepatan massa alir udara yang digunakan per satuan
luas pipa (kg /m ² s)
b. menentukan koefisien konveksi (h)
h=1.17 G0.37 ( kW /m2 .° C )
c. laju pengeringan
dWdt
=hλ
A ( Tdb 3−T db 8 )
dimana λ=¿panas latent bahan ¿2443 kJ /kg
semua data dimasukkan ke dalam tabel
t (s)Tdb3
(°C)Tdb8 (°C) Tdb3 (°C)
G (kg/m2s)
H dW/dt
0 300 … 3600
c. Menentukan efisiensi pengering (η)
η=
dWdt
× hfg
3600 ×(Qv¿ )× (h3−h1 )
×100 %
h1=¿ entalpi 1; berdasarkan Twb dan Tdb1 dalam psychometric chart.
h3=¿entalpi 3; berdasarkan Tdb3 dan v* dalam psychometric chart.
h fg=¿ panas latent yang dimiliki oleh udara ¿2443.476 kJ /kg
semua data dimasukkan ke dalam tabel
t (s)Twb
(°C)Tdb1 (°C) Tdb3 (°C)
v* (m3/kg)
h1 (kJ/kg)h3
(kJ/kg)η (%)
0 300 … 3600
d. Menentukan Heat Utility Factor (HUF) dan Coefficient of Performance
(COP)
HUF=T db3−Tdb 8
T db3−Tdb 1
× 100%
COP=T db 8−T db 1
T db 3−T db 1
×100 %
semua data dimasukkan ke dalam tabel
t (s)Tdb1
(°C)Tdb3
(°C)Tdb8
(°C)HUF (%) COP (%)
0 300 …
3600
e. Menghitung massa air yang diuapkan dan massa akhir
1. Untuk bahan grain
Ka1=ma1
ma1+mp
x 100 %
Ka2=ma2
ma2+mp
x100 %
Dimana:
Ka1 = kadar air awal (%)
Ka2 = kadar air akhir (%)
ma1 = massa air awal (kg)
ma2 = massa air akhir (kg)
mp = massa padatan (kg)
Air yang diuapkan = ma1-ma2 (kg)
Berat akhir bahan = mp+ma2 (kg)
2. Untuk bahan selain grain
Air yang diuapkan = mt=o mnt – mt=60mnt
Berat akhir bahan = mt=60 mnt (kg)
Dengan
mt = 0 mnt sesudah dikurangi
mt = 60 mnt berat cawan
f. Menghitung nilai kadar air bahan (%) untuk bahan selain grain
Ka= mama+mp
x100 %
Ka = kadar air awal (%)
ma = massa air awal (kg)
mp = massa padatan (kg)
Dari pengovenan didapatkan Ka rerata (dari tabel 4) (awal pengeringan)
dengan Ka rerata ini mencari ma dan mp dari data tabel 3 pada t=0,
kemudian dimasukkan rumus analisa 6. Nilai mp selalu tetap kemudian
cari pada masing-masing rak dan tiap waktu sampai pengeringan berakhir.
semua data dimasukkan ke dalam tabel
Lapisan Ka1 Ka2 mp Ma1 Ma2 Muap air Makhir bahan
1 2 3 4 5
g. Membuat grafik
a. grafik t (waktu) vs Ka (kadar air)
b. grafik t (waktu) vs dW/dt (kecepatan pengeringan total)
c. grafik t (waktu) vs HUF; COP
d. grafik dW/dt vs Ka
e. η vs t(s)
BAB IV
HASIL DAN ANALISA
A. Hasil Pengamatan
Data Pengamatan
1. Data suhu dan ∆ H
Tabel 1. Data suhu dan ∆ H
waktu (menit)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Twb (°C) 21.6 23.1 19.7 21.1 20.7 19.7 19.8 19.720.2 21
20.7 21.1 20.5
Tdb1 (°C) 29.2 29.4 29.9 28.5 27.9 26.2 27.7 26.626.2 28.1
27.5 27.7 27
Tdb2 (°C) 35 43 41 40.5 40 39.5 40 40 39 39 40 40 40
Tdb3 (°C) 27 35 36 36.5 37 37 37.5 3737.5 38
38.5 38.5 38.5
Tdb4 (°C) 29 34 32 34.5 34.2 33 33 3432.5 33 35 35 35.5
Tdb5 (°C) 27 33.5 31 34 33.7 32.6 31.8 33.531.5 32.5 32 32.1 33.1
Tdb6 (°C) 28 32 30.8 33.7 32.9 32 31.2 3231.2 32
31.5 30 30.4
Tdb7 (°C) 27 31.5 30.5 32.3 31.5 31.5 30.5 31.8 30 30 30 29 30
Tdb8 (°C) 27 30 30 31 30.5 29.5 30 31.529.5 29
29.5 28 29.5
∆H (cm) 0 6 6.5 6.3 6.5 6.5 6.6 6.6 6.4 6.6 6.6 6.6 6.6
m kasa 1 pada rak 1 = 6.69 gram
rak 2 = 6.69 gram
rak 3 =5.89 gram
rak 4 = 6.93 gram
rak 5 = 6.84 gram
m kasa 2 pada rak 1 = 6.09 gram
rak 2 = 6.71 gram
rak 3 = 6.53 gram
rak 4 = 6.06 gram
rak 5 = 6.40 gram
2. Data perubahan massa bahan pada masing-masing rak (untuk bahan umbi-umbian / selain grain)
Tabel 2. Data perubahan massa bahan pada masing-masing rak
massa pada rak
ulanganwaktu(menit)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60m1(g) 1 74,23 71,41 68,32 66,52 64,34 63,12 59,67 57,93 57,55 56,45 55,64 51,95 51,54
2 49,45 47,65 46,35 42,22 41,12 39,05 38,01 37,55 34,97 33,84 33,54 33,03 32,54rata-rata 61,84 59,53 57,335 54,37 52,73 51,085 48,84 47,74 46,26 45,145 44,59 42,49 42,04
m2(g) 1 67,84 63,93 60,87 60,53 59,86 57,95 56,83 56,31 55,21 53,35 51,05 50,13 49,432 61,75 59,56 57,96 57,54 54,35 53,97 52,56 49,84 49,65 49,32 47,89 45,46 45,01
rata-rata 64,795 61,745 59,415 59,035 57,105 55,96 54,695 53,075 52,43 51,335 49,47 47,795 47,22m3(g) 1 49,81 48,36 47,41 46,36 45,53 42,64 42,05 40,97 39,75 37,83 37,65 35,89 35,04
2 60,92 59,87 57,63 56,36 54,93 53,78 52,53 52,03 49,85 45,95 45,63 45,25 43,07rata-rata 55,365 54,115 52,52 51,36 50,23 48,21 47,29 46,5 44,8 41,89 41,64 40,57 39,055
m4(g) 1 65,95 65,85 64,68 64,43 63,88 63,75 63,34 62,83 60,94 59,85 58,63 58,05 57,832 73,67 72,37 72,47 71,85 71,86 71,9 70,32 69,72 68,64 67,54 67,4 66,48 65,88
rata-rata 69,81 69,11 68,575 68,14 67,87 67,825 66,83 66,275 64,79 63,695 63,015 62,265 61,855m5(g) 1 78,41 78,48 78,42 77,4 77,37 77,35 76,3 75,28 73,3 73,4 71,42 69,48 69,76
2 68,3 67,72 67,7 67,67 67,65 67,5 67,45 66,32 64,38 63,42 63,4 63,37 62,35rata-rata 73,355 73,1 73,06 72,535 72,51 72,425 71,875 70,8 68,84 68,41 67,41 66,425 66,055
3. Data kadar air dengan termogravimetriTabel 3. Data kadar air dengan termogravimetri
ulangan
Mcawan(g) Mbahan(g)M bahan
22 jam(g)
M bahan 24
jam(g)
M padatan(g)
M air(g)
Ka(%)Ka
rerata(%)
1 6,14 5 8,2 8,19 2,05 2,952 5,17 5 7,18 7,18 2,01 2,993 5,94 5 7,87 7,86 1,92 3,081 3,55 5 6,42 5,49 1,94 3,062 3,86 5 6,06 5,93 2,07 2,933 3,9 5 6,45 5,97 2,07 2,93
B. Hasil Perhitungan1. Laju aliran udara (Q)
a. Beda tekanan yang terjadi di dalam pipa
Tabel 4. Hasil perhitungan beda tekanan di dalam pipa
t (s) ∆p0 0
300 588600 637900 617.41200 6371500 6371800 646.82100 646.82400 627.22700 646.83000 646.83300 646.83600 646.8
b. Densitas udara
Tabel 5. Hasil perhitungan densitas udara
V* ρu
0.874 1.144160.878 1.138950.872 1.146790.872 1.146790.87 1.149430.864 1.157410.867 1.15340.865 1.156070.865 1.156070.871 1.148110.869 1.150750.87 1.149430.867 1.1534
c. Debit udara
Tabel 6. Hasil perhitungan debit udara
t Cd A2 ∆P ρu d2/d1 Q0 0.605 0.00456 0 1.14416 0.5 0
300 0.605 0.00456 588 1.13895 0.5 22.7786600 0.605 0.00456 637 1.14679 0.5 24.5082900 0.605 0.00456 617.4 1.14679 0.5 23.75411200 0.605 0.00456 637 1.14943 0.5 24.4521500 0.605 0.00456 637 1.15741 0.5 24.28331800 0.605 0.00456 646.8 1.1534 0.5 24.74252100 0.605 0.00456 646.8 1.15607 0.5 24.68552400 0.605 0.00456 627.2 1.15607 0.5 23.93742700 0.605 0.00456 646.8 1.14811 0.5 24.85673000 0.605 0.00456 646.8 1.15075 0.5 24.79963300 0.605 0.00456 646.8 1.14943 0.5 24.82813600 0.605 0.00456 646.8 1.1534 0.5 24.7425
2. Kecepatan pengeringan total (dw/dt)a. Laju aliran massa per satuan luas
Tabel 7. Hasil perhitungan laju aliran massa per satuan luas
t Q Abak ρu G0 0 0.1225 1.14416 0
30022.778
6 0.1225 1.13895 211.785
60024.508
2 0.1225 1.14679 229.434
90023.754
1 0.1225 1.14679 222.3751200 24.452 0.1225 1.14943 229.434
150024.283
3 0.1225 1.15741 229.434
180024.742
5 0.1225 1.1534 232.964
210024.685
5 0.1225 1.15607 232.964
240023.937
4 0.1225 1.15607 225.905
270024.856
7 0.1225 1.14811 232.964
300024.799
6 0.1225 1.15075 232.964
330024.828
1 0.1225 1.14943 232.964
360024.742
5 0.1225 1.1534 232.964
b. Koefisien konveksi
Tabel 8. Hasil perhitungan koefisien konveksi
t G h0 0 0
300 211.785 8.48726600 229.434 8.74238900 222.375 8.64187
1200 229.434 8.742381500 229.434 8.742381800 232.964 8.79192100 232.964 8.79192400 225.905 8.692372700 232.964 8.79193000 232.964 8.79193300 232.964 8.7919
3600 232.964 8.7919
c. dw/dt
Tabel 9. Hasil perhitungan dw/dt
t h λ Abak Tdb3 Tdb8 dW/dt0 0 2443 0.1225 27 27 0
300 8.48726 2443 0.1225 35 30 7.66042600 8.74238 2443 0.1225 36 30 9.46882900 8.64187 2443 0.1225 36.5 31 8.579961200 8.74238 2443 0.1225 37 30.5 10.25791500 8.74238 2443 0.1225 37 29.5 11.8361800 8.7919 2443 0.1225 37.5 30 11.90312100 8.7919 2443 0.1225 37 31.5 8.728922400 8.69237 2443 0.1225 37.5 29.5 12.55292700 8.7919 2443 0.1225 38 29 14.28373000 8.7919 2443 0.1225 38.5 29.5 14.28373300 8.7919 2443 0.1225 38.5 28 16.66433600 8.7919 2443 0.1225 38.5 29.5 14.2837
3. Efisiensi pengering (%)
Tabel 10. Hasil perhitungan efisiensi pengering
T dW/dt hfg Q v* h3 h1 η
0 02443.4
8 0 0.874 62.903 62.818
300 7.660422443.4
8 22.7786 0.878 68.251 68.486 85.2821
600 9.468822443.4
8 24.5082 0.872 55.882 56.684 28.5123
900 8.579962443.4
8 23.7541 0.872 60.724 61.031 69.6355
1200 10.25792443.4
8 24.452 0.87 59.287 59.629 72.4341
1500 11.8362443.4
8 24.2833 0.864 55.846 56.231 74.24311800 11.9031 2443.4 24.7425 0.867 56.165 56.518 80.1983
8
2100 8.728922443.4
8 24.6855 0.865 55.846 56.217 55.9587
2400 12.55292443.4
8 23.9374 0.865 57.53 57.944 74.3682
2700 14.28372443.4
8 24.8567 0.871 60.31 60.688 89.873
3000 14.28372443.4
8 24.7996 0.869 59.23 59.644 82.0579
3300 16.66432443.4
8 24.8281 0.87 60.647 61.061 95.7343
3600 14.28372443.4
8 24.7425 0.867 58.531 58.959 79.3738
4. HUF dan COP
Tabel 11. Hasil perhitungan HUF dan COP
t Tdb1 Tdb3 Tdb8 HUF COP0 29.2 27 27 0 1
300 29.4 35 30 0.89286 0.10714600 29.9 36 30 0.98361 0.01639900 28.5 36.5 31 0.6875 0.31251200 27.9 37 30.5 0.71429 0.285711500 26.2 37 29.5 0.69444 0.305561800 27.7 37.5 30 0.76531 0.234692100 26.6 37 31.5 0.52885 0.471152400 26.2 37.5 29.5 0.70796 0.292042700 28.1 38 29 0.90909 0.090913000 27.5 38.5 29.5 0.81818 0.181823300 27.7 38.5 28 0.97222 0.027783600 27 38.5 29.5 0.78261 0.21739
5. Massa air yang diuapkan dan massa akhir
Tabel 12. Hasil perhitungan massa air yang diuapkan dan massa akhir
ulangan
Mcawan(g) Mbahan(g)M bahan
22 jam(g)
M bahan 24
jam(g)
M padatan(g)
M air(g)
Ka(%)Ka
rerata(%)
1 6,14 5 8,2 8,19 2,05 2,95 26,4811 28,01162 5,17 5 7,18 7,18 2,01 2,99 29,4002 28,0116 3 5,94 5 7,87 7,86 1,92 3,08 28,1536 28,0116 1 3,55 5 6,42 5,49 1,94 3,06 35,7895 33,92692 3,86 5 6,06 5,93 2,07 2,93 33,07 33,9269 3 3,9 5 6,45 5,97 2,07 2,93 32,9213 33,9269
6. Menghitung nilai Kadar Air Bahan (%)Tabel 13. Hasil perhitungan nilai kadar air bahan masing-masing
ma 1 (kg)
0,01553 0,013222 0,01103 0,0080620,0064
20,00478
0,00253
0,00143 -5E-05 -0,0012 -0,0017 -0,0038 -0,0043
Ka rerata
28,0116 24,8823 21,6458 16,8037813,859
410,689
5,96573
3,46421 -0,1193 -2,9997 -4,4962 -10,575 -11,971
ma 2 (kg)
0,01627 0,013223 0,01089 0,0105130,0085
80,00744
0,00617
0,00455 0,003910,0028
10,00095 -0,0007 -0,0013
Ka rerata
28,0116 24,02282 20,6646 20,0885817,028
815,1002
12,8625
9,81857 8,54666,3030
42,21735 -1,7682 -3,2123
ma 3 (kg)
0,01377 0,012519 0,01092 0,0097640,0086
30,00661
0,00569
0,0049 0,00320,0002
94,4E-05 -0,001 -0,0025
Ka rerata
28,0116 26,13322 23,5891 21,6259619,614
115,7479
13,8611
12,1721 8,302980,8243
30,12453 -2,9857 -7,736
ma 4 (kg)
0,01774 0,017036 0,0165 0,016066 0,0158 0,015750,0147
60,0142 0,01272
0,01162
0,010940,0101
90,00978
Ka rerata
28,0116 27,20685 26,5795 26,0614325,736
225,6817
24,4561
23,7547 21,812520,315
719,357
18,2725
17,6672
ma 5 (kg)
0,01869 0,018439 0,0184 0,0178740,0178
50,01776
0,01721
0,01614 0,014180,0137
50,01275
0,01176
0,01139
Ka rerata
28,0116 27,73551 27,692 27,1160827,088
426,9942
26,3789
25,1458 22,787822,250
520,9715
19,6699
19,1698
7. Grafik
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
f(x) = − 0.00266131670622344 x + 29.4836031136504f(x) = − 0.00297875684554836 x + 28.8165977542033f(x) = − 0.00993665708128387 x + 30.1386913337008f(x) = − 0.00830935343797193 x + 27.2402354502057f(x) = − 0.011288290569004 x + 27.6390067330869
Grafik t (s) vs Ka (%)
Ka 1Linear (Ka 1)Linear (Ka 1)Ka 2Linear (Ka 2)Ka 3Linear (Ka 3)Ka 4Linear (Ka 4)Ka 5Linear (Ka 5)
t (s)
Ka (%)
Grafik 1. Grafik hubungan antara t (s) vs Ka (%)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
f(x) = 0.00308745580492367 x + 5.25052952033557
Grafik t(s) vs dw/dt
dW/dtLinear (dW/dt)
t (s)
dw/d
t
Grafik 2. Grafik hubungan antara t (s) vs dw/dt
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
f(x) = − 9.00606378315082E-05 x + 0.434654195621598
f(x) = 9.00606378315084E-05 x + 0.565345804378402
Grafik t(s) vs COP (%) dan t(s) vs HUF (%)
HUFLinear (HUF)COPLinear (COP)
t (s)
COP
dan
HUF
Grafik 3. Grafik hubungan antara t (s) vs COP (%) dan t (s) vs HUF (%)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
f(x) = − 0.590204960736405 x + 31.0721387296598f(x) = − 0.691916368543856 x + 30.9330329263075
f(x) = − 2.31880554715952 x + 37.3142429293892f(x) = − 2.00033239959332 x + 33.902891758427
f(x) = − 2.68576004121891 x + 36.3476438636453
Grafik dw/dt vs Ka (%)
Ka 1Linear (Ka 1)Ka 2Linear (Ka 2)Ka 3Linear (Ka 3)Ka 4Linear (Ka 4)Ka 5Linear (Ka 5)
Ka (%)
dw/dt
Grafik 4. Hubungan antara Ka dw/dt vs Ka (%)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 40000
20
40
60
80
100
120
f(x) = 0.00804537398202127 x + 58.2841354655206
Grafik η vs t(s)
tLinear (t)
t (s)
η
Grafik 5. Grafik hubungan antara efisiensi vs t (s)
Contoh Perhitungan (menit 15)
1. Menentukan laju aliran udara (Q)
a. Menentukan beda tekanan yang terjadi di dalam pipa
(misalnya pada t=30 menit ¿:
Δp= ρ× g× Δh
¿1000 kg /m3 × 9,8 m/ s2 ×0,063 m
¿617.4 kg . m /s2
= 617.4 Pa
b. Menentukan densitas udara menggunakan psychrometric chart
(menit 15)
ρu=1
V ¿
¿ 10,872
¿1,14679 kg/m3
c. Menghitung debit udara
(misalnya pada t=15 menit ¿:
Q=Cd . A2 √ 2( p1−p2)
ρu[1−( d2
d1)]
4
¿0,605 ×0,004558 m2 √ 2 (617.4 )
1,14679 kg /m3 [1−( 0,0762 m0.1524 m )]
4
¿23.7541 m3/s
2. Menentukan kecepatan pengeringan total (dw/dt)
a. Laju massa udara per satuan luas (m2) pengeringan (G)
(misalnya pada t=15 menit) :
G=QA
ρu=23.7541 m3/ s
0,1225 m2 × 1,14679 kg /m3
¿222.375 kg /m ² s
b. Menentukan koefisien konveksi (h)
(misalnya pada t=15 menit ¿
h=1.17 G0.37
¿1.17 × (222.375 kg /m ² s )0.37
¿8.64187 kW /m2 . °C
c. Menghitung dw/dt (laju pengeringan)
(misalnya pada t = 15 menit)
dWdt
=hλ
Abak (T db 3−T db 8 )
dWdt
=8.64187 kW /m2 . °C2443 kJ /kg
× 0.1225 m2 ×3600 × (36.5 ° C−31° C )
¿8.57996 kg / jam
3. Menentukan efisiensi pengering (%)
(misalnya pada t=15 menit )
η=
dWdt
× hfg
3600×(Qv¿ )× (h3−h1 )
×100 %
¿ 8.57996 kg/ jam × 2434,16752 kJ / kg
3600×( 23.7541 m3/s0.872 m3/kg )× (56,165−56,518 )
×100 %
¿69.6355 %
4. Menentukan Heat Utility Factor (HUF) dan Coefficient of Performance
(COP)
(misalnya pada t = 30 menit)
HUF=T db3−Tdb 8
T db3−Tdb 1
× 100%
¿36 ,5° C−3 1° C
36 ,5 ° C−28,5 °C×100 %
¿0.6875 %
COP=T db 8−T db 1
T db 3−T db 1
×100 %
¿ 31° C−28,5 °C36 ,5 ° C−28,5 °C
×100%
¿0.3125 %
5. Menghitung massa air yang diuapkan dan massa akhir
(misalnya pada rak 1 kassa 1)
Selain Grain
Air yang diuapkan = mt=omenit – mt=60menit
= 0,06754 – 0,04485
= 0,02269
Berat akhir bahan = 0,04485/1000
= 0,00004485
6. Menghitung nilai Kadar Air Bahan (%)
(misalnya pada rak 1 t = 15 menit) diketahui Ka = %
Ka pada ulangan 1 sebelum pengeringan
Ka= mama+mp
x 100%
=
2 , 958 ,19+2 ,95
x100%
= 26,4811 kg
Ka pada ulangan 2 sebelum pengeringan
Ka= mama+mp
x 100%
=
2 ,997 ,18+2 ,99
x100%
= 29,4002 kg
Ka pada ulangan 3 sebelum pengeringan
Ka= mama+mp
x 100%
=
3 ,087 ,86+3 ,08
x 100%
= 28,1536 %
Menentukan Ka rerata
Ka rerata = Ka1+Ka 2+ Ka3
3
= 26,4811+29,4002+28,1536
3
= 28,0116 %
Menghitung ma pada rerata rak 1 menit ke 0
Ka rerata=
mama+mp
x100 %
28,0116 =
ma0 ,05545
x100 %
ma = 0,01553 kg
Menghitung mp pada rerata rak 1 menit ke 0
mp = (ma+mp)-ma
= 0,05545 – 0,01553
= 0,03992 kg
Menghitung ma pada rerata rak 3 menit ke 15
ma = (ma+mp)-mp
=0.011684– 0.00192
= 0,009764 kg
Menghitung Ka pada rerata rak 3 menit ke 15
Ka =
mama+mp
x 100%
=
0,0097640 .011684
x 100%
= 83.5672 s%
BAB VI
KESIMPULAN
1. Pengeringan merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk
mengurangi kadar air pada bahan hasil pertaniaan dan secara tidak langsung
dapat membuat bahan hasilpertaniaan tersebut menjadi lebiah awet atau
tahan lama. Proses pengeringan berlaku apabila bahan yang dikeringkan
kehilangan sebagian atau keseluruhan air yang dikandungnya. Faktor yang
mempengaruhi Laju untuk pengeringan adalah suhu udara pengeringan,
kelembaban relatif udara pengering, kecepatan udara pengering, serta kadar
air awal dan kadar air akhir bahan.
2. Efisiensi merupakan jumlah bahan yang bisa dihasilkan oleh bahan
pengering yang melakukan kerjanya 100%. Digunakan untuk menentukan
alternatif dalam operasi pengering. HUF berbanding terbalik COP, semakin
lama waktu pengeringan maka nilai HUF akan semakin menurun, sedangkan
COP makin meningkat jumlah antara HUF dan COP adalah 1. Hasil dari
percobaan menghasilkan efisiensi :
Pada detik ke 300 = 84.957%
Pada detik ke 600 = 28.403%
Pada detik ke 900 = 69.370%
Pada detik ke 1200 = 72.158%
Pada detik ke 1500 = 73.960%
Pada detik ke 1800 = 79.89%
Pada detik ke 2100 = 55.7455%
Pada detik ke 2400 = 74.3682%
Pada detik ke 2700 = 89.53%
Pada detik ke 3000 = 81.7453%
Pada detik ke 3300 = 95.369%
Pada detik ke 3600 = 79.0714%
3. Semakin banyak waktu yang di perlukan untuk proses pengeringan maka
energi yang dibutuhkan akan semakin banyak.
LAMPIRAN