"/2
ANALISIS PEWGERINGAI DAUN TEMBAKAU RAJANGAU MENC6UNAKAN PENGERIIIG EWER61 GANDA
Oleh SAMSURI TIRTOSASTRO
TEP 86516
PROGRAM
PASCASARJANA
WSTITUT PERTANIAN 806OR 1 9 9 2
SUMMARY
SAMSURI TIRTOSASTRO. Drying analysis of shredded tobacco leaves using dual-energy-sources-dryer (Under the ~uidanceof Dr. Kamaruddin Abdullah, Chairman, and Atjeng M.
Sjarief,
PhD, Dr. ~asuyuki Sagara, Prof. Soewarno T. Soekarto, PhD, ~ e d iFardiaz PhD are respectively members of the graduate committee. The traditional shredded tobacco 1ea;es '
drying in
Indonesia has been the utilization of direct sunshine. When the intensity of the sunshine is inadequate, such as during cloudy days or due to rainfall disturbances, the drying will result in low quality shredded tobacco with dull colour and inferior aroma and taste. Result of the previous experiment indicated that the same quality with traditional sundrying method could be produced by artificial drying
- of hot air temperature with
using 35-45O C
5 mlsecond air velocity.
Basic data on the drying parameters of s
tobacco
leaves in Indonesia was very limited. Therefore, before designing
a
shredded-tobacco-leaves-dryer
these
parameter
should be determined before hand. The objective of this research was to determine the drying characteristics of shredded tobacco leaves, develop mathematical models for thin layer drying as well as for the dual-energy-sources-dryer using solar and LPG (Liquified --..a these Petroleum Gas) for shredded tobacco leav es. Usiqg
model, simulation studies were conducted to obtain the best operating condition of the dryer and determine the break even point of the dual-energy-sources-dryer operation. The study of drying characteristics of the shredded tobacco leaves using thin layer drying principle by constant temperature and humidity air drying apparatus, was conducted first to determine the basic drying parameters of the dualenergy-sources-dryer. For the purpose of this experiment a control air of the thin layer drying apparatus was used. shredded tobacco leaves sample were obtained from the tobacco plant grown within a green house to secure uniform quality. Two kinds of leaves samples were collected, the bottom leaves and the upper leaves of the Temanggung tobacco variety were conducted at four temperature levels of 35O, 45O, 55O, 65'
C
respectively and constant relative humidities between 28 to 75 %.
The drying process was continued until the moisture
content of the shredded tobacco leaves approached
its
equilibrium state. Each drying test was terminated whenever there were no significant different detected in weight of the last three weighing
of the leave samples. The weight
observation was conducted every 5 to 30 minutes depending up on the change in the moisture content of the shredded tobacco leaves during the drying experiment. The dual-energy-sources-dryer designed and constructed for this study utilized two sources of energy, namely the solar energy and the LPG fuel, respectively. The dryer
F
9
construction comprised mainly of four parts : 1): Four bamboo racks placed within the drying chamber, 2). The transparant plastic cover, 3): Air heating system and 4). Fan and chimney
to discipate the water vapor generated during the drying process. Mathematical model
of the thin
layer ,drying was
constructed based on the asumptions that the shredded tobacco leaves on each rack formed an infinite slab configuration and the drying rate of the leaves fell in to the category of the falling rate period. The simplified Henderson model was used to estimate the change in moisture content of thin shredded tobacco layers during the drying period. Mathematical model for the drying process within the dual-energy-sources-dryer was constructed with the asumptions as follows : 1). Heat transfer from the shredded tobacco leaves to and from the drying air was the same at all racks, 2).
Shredded tobacco leaves volume was constant during the
drying process, 3). Drying process took place in adiabatic condition and 4). Velocity distribution of the drying air was uniform at all racks. Result of the thin layer drying tests indicated that the shredded tobacco leaves required 210-880 minutes of continuous drying to reduce 457.10-595.89 % db. for bottom leaves and 6.41-26.34 % db. for upper leaves. Drying constant for bottom
leaves were between 0.01431-0.03530/minute and
0.01472-0.03530/minute for upper leaves. The latent heat of
vaporization were between 2777.10-4099.99
kJ/kg for bottom
leaves and between 2659.13-3335.60 kJ/kg for upper leaves, respectively. With 24 kg load of shredded kobacco leaves, 5 m/s air velocity and 608.50 w/m2 average solar irradiation, the dualenergy-sources-dryer required 4.12 hours of drying time to reduce the shredded tobacco leaves moisture from 641.29 % db. to 10 % db. The mathematical model developed to study the drying process within the dual-energy-sources-dryer
was
found
adequate after composing the predicted and observed moisture content, drying time and temperature change of the shredded tobacco leaves. The maximum deviation between the predicted and observed moisture content was 48.01 % and 20.35O~for the case of temperature deviation. Test result of the chemical analysis of shredded tobacco samples inaicated that their sugar content were 0.010.81 % higher and nicotine content 0.21-0.39 % higher, while the amylum content content 0.18 % lower, then the traditional sundried samples. The result of the sensory test
(aroma,
elasticity,colour) showed that there were no significant difference between the quality of the drying test samples with those from the sundried samples. Result of the simulation studies indicated that the capacity of the dryer could be increased up to 72 kg and the air velocity decreased to 2 m/s. When the average solar
irradiation was set at 608.50 w/m2 with no additional heat from LPG, the required drying time was 6.28 hours for similar range of initial and final moisture content. If the dryer was operated at night or during the rainy condition, it needed 3.52 kg LPG to increase the outside air temperature from 2 5 O ~ and 50 % relative humidity to 40°c of the drying temperature. This condition was found adequate to achieve the final moisture content of 10 % db. of shredded tobacco leaves within 5.63 hours. The dryer with no additional LPG heating facilities would have a break even point of RP. 1 258 250,- and become Rp. 1 295 702,- when LPG was used. This value was equivalent to a minimal planting area of Temanggung tobacco of 0.356 Ha.
RINGKASAN
TIRTOSASTRO. Analisis pengeringan daun tembakau
SAMSURI rajangan
menggunakan pengering energi ganda.
bimbingan KAMARUDDIN
ABDULLAH
(Di bawah
sebagai Ketua, ATJENG :M
T. SOEKARTO
SJARIEF, YASUYUKI SAGARA, SOEWARNO
dan DEDI
FARDIAZ sebagai anggota). Pengolahan daun tembakau menjadi secara
tradisional
menggunakan
tembakau rajangan
energi
surya
untuk
pengeringannya. Jika intensitas sinar surya rendah sehingga tidak mencukupi untuk penjemuran sampai kering sempurna, tembakau rajangan yang mempunyai
aroma
permintaan
dan
dihasilkan akan bermutu warna
konsumen.
yang
Hasil
tidak
*
sesuai
penelitian
rendah, dengan
sebelumnya
menunjukkan bahwa daun tembakau rajangan dapat dikeringkan dengan alat pengering pada suhu 35-45OC, kecepatan aliran udara
mldetik, tanpa
5
menurunkan mutu
dan
penerimaan
konsumen. Penelitian dasar
yang mengkaji
parameter
parameter
pengeringan daun tembakau rajangan sampai saat ini masih sedikit sekali dilakukan.
Padahal hasil
penelitian
ini
sangat diperlukan untuk merancang model alat alat pengering yang dapat bekerja efisien dengan mengatur kecepatan aliran udara,
suhu
pengering
dan
kelembaban
serta pemakaian
pengeringan.
udara
berbagai
pengering,
kapasitas
sumber energi untuk
'
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari karakteristik pengeringan daun tembakau rajangan, mengembangkan model matematik pengeringan lapisan tipis dan pengering energi ganda untuk mengeringkan daun tembakau rajangan. Dua tujuan terakhir
adal'ah
mengembangkan
analisis
simulasi
dan
analisis titik impas pada pengering energi ganda, Penelitian
karakteristik pengeringan
rajangan menggunakan
prinsip
pengeringan
daun
tembakau
lapisan tipis.
Daun tembakau rajangan diasumsikan mempunyai bentuk lempeng tidak berhingga kemudian digunakan model penurunan kadar air dari Henderson untuk menghitung besarnya kadar air keseimbangan, konstanta pengeringan dan faktor geometri. Berdasar model tersebut, percobaan harus dilakukan pada suhu dan kelembaban konstan. Untuk memenuhi tujuan tersebut digunakan alat pengering yang dapat dikontrol suhu dan kelembabanya selama pengeringan berlangsung. Tembakau untuk bahan percobaan adalah tembakau Temanggung varietas Kemloko dan berasal dari daun bawah dan daun atas. Taraf suhu udara pengering adalah 35O, 45O, 55O dan 65O C dan empat taraf kelembaban
antara
-
28
75 ' % . Pengeringan
lapisan
berlangsung sampai diperoleh kadar air keseimbangan dengan kriteria
tidak
penimbangan
terjadi
terakhir.
penurunan
berat
pada
tiga kali
Pengamatan penurunan berat
setiap
lima sampai 30 menit sekali tergantung perubahan kadar air selama percobaan pengeringan. Pengering energi ganda mempunyai dua sumber energi masing
masing
energi
surya
dan
energi
LPG
(Liquified
~etroleimGas)
.
Konstruksi pengering energi ganda terdiri
atas empat subsistem : 1) . Empat buah rak pengering yang diletakkan didalam bangunan pengering, 2). Selubung plastik transparan, 3). Kipas
dan
Sistem pemanas udara pengering dan 4).
cerobong
untuk
membuang
uap
air
hasil
pengeringan. Model
matematik
pengering
energi
ganda
disusun
berdasar asumsi asumsi sebagai berikut : 1). Pindah panas dari udara pengering ke dan dari daun tembakau rajangan
sama pada semua titik, 2). mengalami
perubahan
volume
Pengeringan berlangsung Distribusi
panas
ke
Daun tembakau rajangan tidak
pada seluruh
selama
pengeringan,
3).
kondisi adiabatis dan permukaan
daun
4).
tembakau
rajangan pada setiap rak adalah seragam. Ha,sil percobaan pengeringan lapisan tipis menunjukkan bahwa
pengeringan
daun
tembakau
rajangan
secara
terus
menerus memerlukan waktu 210-280 menit untuk mencapai berat konstan. Waktu tersebut diperlukan untuk menurunkan kadar air awal dari 457.10.25-595.89 % bk. menjadi 4.29-27.82 % bk. untuk daun bawah dan menjadi 6.41-26.34 % bk. untuk daun
atas.
Konstanta
pengeringan
0.01431-0.03530/menit
untuk daun bawah dan sebesar 0.01471-0.03530/menit untuk daun
atas. Panas
laten penguapan
2777.10-4099.99 kJ/kg
untuk daun bawah dan 2659.13-33335.6 kJ/kg untuk daun atas. Pengering
energi ganda dengan kapasitas 24 kg daun
tembakau rajangan, kecepatan aliran udara 5 m/detik dan intensitas surya rata-rata 608.50 w/m2 memerlukan waktu
pengeringan 641.29%
jam
4.12
untuk
menurunkan
kadar
air
dari
bk menjadi 10% bk. Sumbangan energi surya sebesar
6.84 % dan kebutuhan LPG 5.56 kg.
Model matematik yang telah disusun dapat digunakan untuk menduga berapa kadar air akhir setelah pengeringan, suhu daun tembakau rajangan dan waktu penger,ingan yang diperlukan
untuk
keseimbangan
mencapai
tersebut.
kadar
air
Penyimpangan
keseimbangan
maksimum
hasil
perhitungan dan pengamatan untuk kadar air 48.01
%
dan
untuk suhu daun tembakau rajangan 20.35O C. Kadar
gula
tembakau
rajangan
hasil
percobaan
menunjukkan perbedaan yang nyata dengan kadar gula tembakau rajangan hasil pengeringan dengan penjemuran. Selisih kadar gula pada masing masing rak pengering berkisar antara 0.01
-
0.81% lebih tinggi dibanding cara penjemuran biasa. Kadar
nikotin dan kadar pati tidak menunjukkan perbedaan yang nyata
dengan
pengujian
cara
sifat
penjemuran
sensori
elastisitas, kedua
cara
biasa.
warna ,
terhadap pengolahan
Berdasar
tersebut
hasil
aroma
dan
juga tidak
menunjukkan perbedaan yang nyata. Hasil bahwa
simulasi
kapasitas
pengering
dapat
energi
ganda
ditingkatkan menjadi
menunjukkan 72
kg
dan
kecepatan aliran udara diturunkan menjadi 2 mldetik. Pada kondisi seperti ini jika intensitas surya rata-rata 608.50 w/m2 atau lebih, pengering energi ganda tidak memerlukan tambahan energi dari bahan bakar LPG dan diperlukan waktu 6.28
jam pengeringan. Pengering energi ganda juga dapat
'
bekerja tanpa bantuan energi surya misalnya karena gangguan cuaca atau harus bekerja malam hari. Jika suhu udara luar rata-rata
dan kelembaban relatip
25OC
pengering
dipanaskan
pengeringan
5.63
sampai
50%
kemudian udara
diperlukan
40°C,
jam dan konsumsi bahan bakar
3.52
waktu
kg LPG.
Pengering energi ganda yang bekerja tanpa fasilitas pemanas udara mempunyai titik impas sebesar Rp 1 dan
sebesar Rp
1
295
702,-
258 250,-
jika harus bekerja
dengan
tambahan energi LPG. Angka titik impas tersebut setara dengan
areal
Temanggung,
0.356
berarti
Ha
dan
satu
0.360
individu
Ha
tanaman
petani
tembakau
dengan
satu
pengering energi ganda masih mempunyai peluang mendapatkan keuntungan.
ANALISIS PENGERINGAN DAUN TEMBAKAU RAJANGAN MENGGUNAKAN PENGERING ENERGI GANDA
Oleh : Samsuri Tirtosastro
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada P r o g r a m Pascdsarjana, Institut Pertanian Bogor Jurusan Keteknikan Pertanian
Bogor, 1992
J u d u l D i s e r t a s i : ANALISIS PENGEBINGAN DAUN TEMBAKAU RAJANGAN
MENGGUNAKAN PENGERING ENERGI GANDA Nomor P o k o k
: 86516
Menyetujui 1, Komisi Pembimbing
,
H,Aamaruddin Abdullah Ketua
P r o f . S o e w a r n o T. S o e k a r t o , Ph D, Anggo t a
Anggo t a
&-
I r . H.
~daiF a r d i a z ,
P h D.
Anggo t a
2. K e t u a P r o g r a m S t u d i
Keteknikan Pertanian
--/*
Lulus : 4 J u l i 1992
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jember, Jawa Timur pada tanggal 14 Agustus
anak
1944,
(almarhum) dan
Supilah.
dari Kandar bin H. Penulis
Abdul
menyelesaikan
-
Karim Sekolah
Dasar, Sekolah Menengah Pertama dan Sekolah Menengah Atas di Kediri, Jawa Timur. Tahun 1964 penulis melanjutkan pendidikan Teknologi
Pertanian, Jurusan
di Fakultas
Teknologi Hasil Pertanian,
Universitas Gadjah Mada dan lulus tahun 1974. Tahun
1974
Penelitian Tanaman sekarang
Balai
penulis Industri
Penelitian
mulai
bekerja
Cabang
pada
Lembaga
I1
Malang,
Wilayah
Tembakau
dan
Tanaman
Malang, sebagai staf peneliti di Sub Bagian Hasil.
Tahun
1978
Serat
Teknologi
penulis ditugaskan sebagai pejabat
kepala Sub bagian Teknologi Hasil sampai dengan tahun 1980. Tahun
1980
penulis
mendapat
kesempatan melanjutkan
pendidikan S2 pada Fakultas Pascasarjana Universitas Gadjah Mada, bidang Studi Ilmu Pangan dan Gizi dan lulus tahun 1983.
Tahun 1984 penulis ditugaskan sebagai ~oordinator
Program Penelitian Tembakau, Balai
Penelitian Tembakau dan
Tanaman Serat Malang, sampai dengan tahun 1986. Tahun 1986 penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan S3 dan diterima
pada
Program
Pascasarjana
Institut
Bogor, Bidang Studi Keteknikan Pertanian.
Pertanian
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terima kepada
Dr.
H.
Kamaruddin
peneliti bidang Energi dan Komisi Pembimbing, atas dan
perhatian
penyelesaian
yang
Abdullah,
yang staf
sangat dalam pengajar
dan
Listrik Pertanian sebagai Ketua
semua
bimbingan, saran, dorongan
terus
disertasi
kasih
menerus
maupun
selama
kegiatan
kuliah, .
ilmiah
diluar
kurikulum. Penghargaan yang setinggi-tingginya juga disampaikan :
kepada anggota Komisi Pembimbing
Ir. Atjeng M.
Dr.
Sjarief, MSAE, staf pengajar dan peneliti dibidang Pengolahan
Hasil
Pertanian dan
Pangan
;
Dr.
Teknik Yasuyuki
Sagara, Dosen University of Tokyo and Jica Expert, Prof. Dr. Soewarno
T. Soekarto, Guru Besar dan peneliti dibidang
Teknologi Pangan dan
Gizi, Dr. Ir. Dedi Fardiaz, MSc staf
pengajar dan peneliti dibidang Teknologi Pangan dan Gizi, masing masing Pertanian
pada
Bogor
Fakultas Teknologi Pertanian, Institut
atas
semua
saran
dan
bimbingan
dalam
penyelesaian disertasi. Ucapan terima kasih
juga
disampaikan
Moeljarno Djojomartono MSA, Ketua Pertanian, Program
kepada Dr. H.
Program Studi Keteknikan
Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor
atas saran dan petunjuknya untuk kelancaran studi penulis. Ucapan
terima
kasih
dan
penghargaan
khusus
penulis
sampaikan kepada ICA-DGHEIIPB Project : JTA-9a(132),
IPB,
Bogor atas bantuan biaya penelitian dan P.T.Gudang Garam, Kediri atas bantuan biaya penelitian dan satu unit komputer personal, tambahan biaya studi dan penyediaan fasilitas serta tenaga selama penulis melakukan penelitian. Terima kasih yang sebesar-besarnya juga disampaikan kepada :
-
Badan
Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Departemen
Pertanian,
khususnya
Balai
Penelitian
Tembakau
dan
Tanaman Serat Malang atas kesempatan yang diberikan untuk melanjutkan studi penulis.
-
Ibu
Ir. Sri Hartiniadi
Penelitian
Tembakau
Isdijoso, MS,
dan
Tanaman
Serat
Kepala
Balai
Malang,
atas
bantuan dan petunjuknya selama melanjutkan studi.
-
Bapak
Gunanto Tirtohardjo, Wakil Direktur Pengadaan P.T.
Gudang Garam di Kediri, atas saran dan petunjuknya selama penulis melakukan
penelitian di
lingkungan P.T.Gudang
Garam, Kediri.
-
Ir. Roshikun,
alumni
Fakultas
Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor, saudara Soeparman Senokarto B.Sc, staf pada P.T.Gudang Garam, Kediri, Ir. Darmono dan Saudara Suhadak Thamrin Poerwoto BBA, masing-masing staf pada Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat Malang, atas partisipasi langsung terhadap pelaksanaan penelitian penulis.
-
Ir.
Soesilo
Sarwono dan
Ir. Kusen Morgan, MS
masing
masing staf pengajar pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor atas petunjuknya yang berharga
DAFTAR IS1 Ha laman
................................... GAMBAR ................................... LAMPIRAN .............................. SIMBOL ..................................
DAFTAR TABEL DAFTAR DAFTAR DAFTAR I
xxiii xxv XXX xxxv
. PENDAHULUAN ................................. .
........................... B . TUJUAN PENELITIAN ........................ C . MANFAAT PENELITIAN .......................
A
I1
LATAR BELAKANG
. TINJAUAN
........................... A . PENGOLAHAN TEMBAKAU ..................... B . PENGERINGAN ............................. B . 1 . Pengertian pengeringan ............ B . 2 . Permodelan pengeringan ............ B . 3 . Kadar air keseimbangan dan ........ PUSTAKA
konstanta pengeringan
C
. MUTU
. PERUBAHAN E . KEBUTUHAN
I11
. ANALISIS
........................... KIMIA PENGOLAHAN DAUN TEMBAKAU . ENERGI ........................
PENGERINGAN DAUN TEMBAKAU RAJANGAN
A . ANALISIS PENGERINGAN LAPISAN TIPIS
xix
10
18
18
25
27
.
TEMBAKAU
D
10
.....
29 31 32
DAFTAR IS1 (Lanjutan)
.
................. B . 1. Keseimbangan energi .............. B . 2 . Keseimbangan massa ............... B . 3 . Model penduga Me dan K ........... B . 4 . Panas yang hilang ................ B . 5 . Parameter pengeringan yang lain .. B . 6 . Kebutuhan energi ................. B . 7 . Mutu tembakau rajangan ........... C . PERHITUNGAN TITIK IMPAS ................
B
IV
PENGERING ENERGI GANDA
. BAHAN
........................... A . BAHAN PERCOBAAN ......................... B . PENGERING LAPISAN TIPIS ................. B . 1. Prinsip kerja pengering lapisan ... DAN METODE
61 61 64 64
tipis
. 2 . Konstruksi ........................ B . 3 . Pelaksanaan percobaan .............
B
. 3 . 1 . Perlakuan pendahuluan .......... B . 3 . 2 . Pengambilan contoh ............. B
. 3. 3.
....... C . PENGERING ENERGI GANDA .................. C . 1 . Konstruksi ........................ C . 2 . Prisip kerja ...................... C . 3 . Pelaksanaan percobaan ............. C . 4 . Kalibrasi thermokopel CC .......... B
Percobaan dan pengamatan
66 70
70 71 73
75 76 79
82
83
DAFTAR IS1 (Lanjutan)
V
. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................ A
. KARAKTERISTIK PENGERINGAN LAPISAN TIPIS .. A . 1. ~ubunganperubahan kadar air terhadap waktu pengeringan
B
A
. 2 . Hubungan
A
. 3 . Laju pengeringan terhadap kadar air
laju pengeringan terhadap waktu pengeringan .
. KADAR
AIR KESEIMBANGAN
C . KONSTANTA PENGERINGAN
.
................... ....................
. PENGUJIAN MODEL PENURUNAN KADAR AIR ...... E . PANAS LATEN PENGUAPAN .................... F . PENGERING ENERGI GANDA ................... F . 1. Karakteristik daun tembakau dan ....
D
lokasi percobaan
. 2 . Kebutuhan bahan bakar LPG .......... F. 3 . Perubahan suhu udara ruang pengering F . 4 . Perubahan suhu daun tembakau ...... F
rajangan
. 5 . Perubahan kadar air daun tembakau ... rajangan F . 6. Kebutuhan energi ...................
F
............. G . SIMULASI ................................. H . PERHITUNGAN TITIK IMPAS .................. F
VI
. 7 . Mutu
. KESIMPULAN
tembakau rajangan
DAN SARAN
....................... xxi
150
DAFTAR IS1 (Lanjutan)
A
. KESIMPULAN ..............................
150
B
.
152
SARAN
...................................
............................. . ...................................
DAFTAR PUSTAKA
153
LAMPIRAN
158
DAFTAR TABEL
......
Tabel 1-1. Perkembangan luas tanaman tembakau di Indonesia 1981-1990
Tabel 1-2. Produksi rokok dan kebutuhan tembakau di Indonesia 1980-1989
-
..
Tabel 1-3. Pendapatan pemerintah dari cukai rokok 1981-1990
Tabel 1-4. Perkembangan luas dan produksi tembakau Temanggung 1981-1990
..
Tabel 5-1. Konstanta C dan N persamaan Henderson Tabel 5-2. Hasil uji T kadar air keseimbangan hasil percobaan dan perhitungan
.....
.......
Tabel 5-3. Selisih kadar air berdasar hasil pengamatan dan perhitungan pada pengeringan lapisan tipis
..
Tabel 5-4. Beberapa karakteristik daun tembakau bahan percobaan dengan penqering energi ganda Tabel 5-5. Waktu pengeringan dan kebutuhan bahan bakar pada percobaan pengering energi ganda
....
Tabel 5-6. Selisih suhu udara ruang pengering berdasar hasil perhitungan dan'pengamatan Tabel 5-7. Selisih suhu tembakau berdasar hasil perhitungan dan pengamatan Tabel 5-8. Selisih kadar air berdasar hasil perhitungan dan pengamatan
...
...
....... .......
Tabel 5-9. Hasil analisis kadar gula, kadar nikotin dan kadar pati tembakau rajangan Tabel 5-10. Hasil analisis sensori aroma, warna dan elastisitas tembakau rajangan
...
DAFTAR TABEL (Lanjutan) J
Tabel 5-11. Hasil beberapa skenario simulasi pengering energi ganda
......
14 3
..
146
Tabel 5-12. Hasil analisis titik impas pengering energi ganda dengan sumber energi surya dan energi LPG
xxiv
DAFTAR GAMBAR
......... tembakau .......
Gambar 2-1. Bentuk daun tembakau Temanggung Gambar 2-2.
Diagram alir pengolahan rajangan (Tirtosastro dan Abdul Rachman, 1984)
Gambar 2-3.
Mekanisme pembebasan air pada pengeringan biji-bijian (Nishiyama, 1983)
Gambar 2-4.
Hubungan laju pengeringan terhadap kadar air bahan (Geankoplis, 1978)
Gambar 2-5.
Penurunan kadar air selama pengeringan daun tembakau rajangan Temanggung (Tirtosastro, 1988)
Gambar 2-6.
Bentuk koordinat lempeng tak berhingga
Gambar 3-1.
Kurva nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan biji bijian (Henderson dan Perry, 1982)
Gambar 3-2.
Diagram alir perhitungan perubahan kadar air pada pengeringan lapisan tipis
Gambar 3-3.
Diagram alir perhitungan Me, K dan A
Gambar 3-4.
Skema konstruksi potongan membujur pengering energi ganda
Gambar 3-5.
Diagram keseimbangan energi ruang pengering dan daun tembakau
Gambar 3-6.
Diagram alir perhitungan perubahan suhu ruang pengering dan suhu tembakau
Gambar 3-7.
Skema panas yang hilang pada kolektor datar dengan satu helai penutup tranparan
Gambar 4-1.
Tanaman pot untuk bahan percobaan pengeringan lapisan tipis
Gambar 4-2.
Skema pengambilan contoh daun tembakau untuk bahan percobaan
.......... .....
. ..,
..
... ....
...... ...
...... .
DAFTAR GAMBAR (lanjutan) Gambar 4-3.
~rinsippengendalian suhu dan kelembaban udara pengering lapisan tipis
Gambar 4-4.
~engeringlapisan tipis
67
Gambar 4-5.
Skema pengering modifikasi dari Thahir 1986
68
65
............... lapisan tipis ........ *
..
Gambar 4-6.
Potongan memanjang konstruksi penyangga pan pengering lapisan tipis
Gambar 4-7.
Skema pengambilan contoh untuk analisis kadar air secara sistimatik
72
Gambar 4-8.
Kantong plastik pembungkus contoh daun tembakau rajangan sebelum disimpan didalam penyimpan dingin
73
Gambar 4-9.
Pengering energi ganda
Gambar 4-10.
................ Menghamparkan rajangan daun tembakau ..
69
76 77
di atas rigen atau widik
Gambar 4-11. Skema pengering energi ganda
..........
78
.....
81
Gambar 4-12. Skema posisi pengamatan suhu pada pengering energi ganda
.....
Gambar 4-13. Pemasangan sensor Thermokofel pada lamina dan gagang daun tembakau rajangan
84
...
85
.....
87
.....
88
..
90
..
91
Gambar 4-14. Skema cara kalibrasi thermokopel CC dengan thermometer gelas air raksa Gambar 5-1.
Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun bawah
Gambar 5-2.
Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas
Gambar 5-3.
Kurva laju pengeringan terhadap waktu pengeringan. daun bawah
Gambar 5-4.
Kurva laju pengeringan terhadap waktu pengeringan daun atas
xxvi
a
DAFTAR GAMBAR (Lanjutan)
Gambar 5-5.
Kurva laju pengeringan terhadap kadar air pada pengeringan daun bawah
Gambar 5-6.
Kurva laju pengeringan terhadap kadar air pada pengeringan daun atas
Gambar 5-7.
Kurva kadar air keseimbangan daun bawah
Gambar 5-8.
Kurva kadar air keseimbangan daun atas
Gambar 5-9.
Konstanta pengeringan daun tembakau rajangan
.. .
. .....
Gambar 5-10. Kurva nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan untuk daun bawah Gambar 5-11. Kurva nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan untuk daun atas
..... ..
...... ......
Gambar 5-12. Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun bawah pada T=35O C,
...
RH=70%
Gambar 5-13. Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun bawah pada T=650 C
...
RH=30%
Gambar 5-14. Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas pada T=35O C
....
RH=7 0%
...
108
..........
110
..........
111
Gambar 5-15. Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas pada T=65O C RH=28%
Gambar 5-16. Panas laten penguapan untuk daun bawah Gambar 5-17. Panas laten penguapan untuk daun atas
xxvi i
DAFTAR GAMBAR Lanjutan)
Gambar 5-18. Intensitas sinar surya selama percobaan
........
114
.......
116
:......
117
Gambar 5-19. Perubahan suhu ruang pengering berdasar hasil perhitungan Gambar 5-20. Perubahan suhu ruang pengering berdasar hasil pengamatan
......
119
......
120
........
122
...
123
Gambar 5-21. Perubahan suhu ruang pengering untuk ruang satu (Rl) Gambar 5-22. Perubahan suhu ruang pengering untuk ruang lima (R5) Gambar 5-23. Perubahan suhu daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan
Gambar 5-24. Perubahan suhu lamina dan gagang daun tembakau rajangan berdasar hasil pengamatan
Gambar 5-25. Perubahan suhu daun tembakau rajangan di rak satu
126
Gambar 5-26. Perubahan suhu daun tembakau rajangan di rak empat
127
...
128
..
129
..
131
..
132
....
133
Gambar 5-27. Perubahan kadar air daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan Gambar 5-28. Perubahan kadar air daun tembakau rajangan berdasar hasil pengamatan Gambar 5-29. Perubahan kadar air daun tembakau rajangan di rak satu Gambar 5-30. Perubahan kadar air daun tembakau di rak empat Gambar 5-31. Sumbangan energi surya terhadap kebutuhan energi untuk pengeringan
xxviii
D A F T A R G A M B A R (Lanjutan)
.....
137
.....
138
..........
145
...
147
...
148
Gambar 5-32. Contoh tembakau rajangan yang berasal dari daun bawah hasil pengeringan dengan pengering energi ganda Gambar 5-33. Contoh tembakau rajangan yang berasal dari daun atas hasil pengeringan dengan pengering energi ganda
-
Gambar 5-34. Kurva penurunan kadar air terhadap waktu pengeringan untuk mencapai kadar air 10 persen pada perhitungan simulasi
Gambar 5-35. Titik impas usahatani tembakau Temanggung menggunakan pengering energi ganda hanya dengan energi surya Gambar 5-36. Titik impas usahatani tembakau Temanggung menggunakan pengering energi ganda hanya dengan energi energ i LPG
xxix
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 3-1. Program komputer perhitungan perubahan kadar air pengering lapisan tipis
.........
158
.....
161
...
166
...
168
..
179
........
180
Lampiran 3-2. ~erhitunganK t Me dan A berdasar persamaan (3-6) menurut Abdullah (Harris, 1980)
Lampiran 3-3. Program komputer perhitungan K, Me, dan A
-
Lampiran 3-4. Program komputer perhitungan ruang ruang pengering dan suhu tembakau Lampiran 3-5. Format analisis sensori menggunakan pembedaan perbandingan jamak (Multiple comparison difference analysis) Lampiran 4-1. Skema pengering lapisan tipis Thahir, 1986)
.. .......
Lampiran 4-2. Gambar teknis pengering energi ganda
181
Lampiran 4-3. Ukuran dan kapasitas pengering
182
Lampiran 5-1. Laju pengeringan lapisan tipis ...... berdasar hasil pengamatan. Daun bawah, kondisi pengeringan : T = 350ct RH = 70 % Lampiran 5-2. Laju pengeringan lapisan tipis berdasar hasil pengamatan. Daun bawah, kondisi pengeringan T = 4 5 O ~ ,RH = 60 %
.......
183
186
:.
.......
189
.......
190
Lampiran 5-3. Laju pengeringan lapisan tipis berdasar hasil pengamatan. Daun bawah, kondisi pengeringan : T = 5 5 O ~ ,RH = 45 % Lampiran 5-4. Laju pengeringan lapisan tipis berdasar hasil pengamatan. Daun bawah, kondisi pengeringan : T = 65OC, RH = 30 %
DAFTAR LAMPIRAN (Lanjutan) Lampiran 5-5. Laju pengeringan lapisan tipis berdasar hasil pengamatan. Daun atas, kondisi pengeringan : T = 3 5 O ~ ,RH = 75 % Lampiran 5-6. Laju pengeringan lapisan tipis berdasar hasil pengamatan. Daun atas, kondisi pengeringan P T = 45OC, RH = 58 3
.......
'193
.......
196
Lampiran 5-7. Laju pengeringan lapisan tipis ....... berdasar hasil pengamatan. Daun atas, kondisi pengeringan : T = 55OC, RH = 42 %
........
200
..
201
.
202
..
203
Lampiran 5-8. Laju pengeringan lapisn tipis berdasar hasil pengamatan. Daun atas, kondisi pengeringan : T = 65OC, RH = 28 3
Lampiran 5-9. Kadar air keseimbangan daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan Lampiran 5-10. Kadar air keseimbangan daun tembakau rajangan berdasar hasil pengamatan Lampiran 5-11. Konstanta pengeringan daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan
Lampiran 5-12. Perubahan kadar air daun tembakau..... rajangan berdasar hasil perhitungan pada percobaan pengeringan lapisan tipis untuk daun bawah
Lampiran 5-14. Perubahan nisbah kadar air selama pengeringan untuk daun bawah Lampiran 5-15. Perubahan nisbah kadar air selama pengeringan untuk daun atas
204
...
209
....
213
....
214
Lampiran 5-13. Perubahan kadar air daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan pada percobaan pengeringan lapisan tipis untuk daun atas
xxxi
198
DAFTAR LAMPIRAN (Lanjutan)
..
223
..
225
.
227
.
229
......
231
......
232
........
233
.
234
Lampiran 5-16. Nilai Hfg (b) /Hfg(a) daun tembakau rajangan yang berasal dari daun bawah dihitung berdasar persamaan kadar air keseimbangan Henderson Lampiran 5-17. Nilai Hfg(b)/Hfg(a) daun tembakau rajangan yang berasal dari daun atas dihitung berdasar persamaan kadar air keseimbangan Henderson Lampiran 5-18. Panas laten penguapan daun tembakau rajangan yang berasal dari daun bawah dihitung berdasar persamaan kadar air keseimbangan dari Henderson Lampiran 5-19. Panas laten penguapan daun tembakau rajangan yang berasal dari daun atas dihitung berdasar persamaan kadar air keseimbangan dari Henderson Lampiran 5-20. Perubahan suhu udara pengering energi ganda berdasar hasil perhitungan Lampiran 5-21. Perubahan suhu udara pengering energi ganda berdasar hasil pengamatan Lampiran 5-22. Perubahan suhu daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan
Lampiran 5-23. Perubahan suhu lamina daun tembakau berdasar hasil pengamatan Lampiran 5-24. Perubahan suhu gagang daun tembakau berdasar hasil pengamatan Lampiran 5-25. Perubahan kadar air daun tembakau berdasar hasil perhitungan Lampiran 5-26. Perubahan kadar air daun tembakau berdasar hasil pengamatan -
xxxii
. ... ...
235 236 237
DAFTAR LAMPIRAN (Lanjutan)
....
238
............
239
Lampiran 5-27. Sumbangan energi surya dan energi LPG terhadap energi untuk pengeringan Lampiran 5-28. Efisiensi kompor LPG pada pengering energi ganda Lampiran Lampiran
5-29.
5-30.
Efisiensi pengering energi ganda
Simulasi No. 1. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering dan kecepatan aliran udara pengering terhadap perubahan suhu udara ruang pengering
... 2 4 0 . 241
Lampiran 5-31. Simulasi No. 1. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering dan kecepatan aliran udara pengering terhadap perubahan kadar air daun tembakau Lampiran 5-32. Simulasi No. 2. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering, kecepatan aliran udara pengering dan peniadaan'energi surya terhadap perubahan suhu udara ruang pengering Lampiran 5-33. Simulasi No. 2. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering, kecepatan aliran udara pengering dan peniadaan energi surya terhadap penurunan kadar air daun tembakau Lampiran 5-34. Simulasi No. 3. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering, kecepatan aliran udara pengering dan peniadaan energi LPG terhadap perubahan suhu ruang pengering Lampiran 5-35. Simulasi No. 3. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering, kecepatan aliran udara pengering dan peniadaan energi LPG terhadap perubahan kadar air daun tembakau Lampiran 5-36. Simulasi No. 4 . : Pengaruh perubahan kapasiths pengering, kecepatan aliran udara pengering, dan peniadaan energi surya, terhadap perubahan suhu ruang penger ing
.
242
.
243
.
244
.
245
.
246.
.
247
40
DAFTAR LAMPIRAN (Lanjutan)
-.
248
....
249
Lampiran 5-37. Simulasi No. 4. : Pengaruh perubahan kapasitas pengering, kecepatan aliran udara pengering, dan peniadaan energi surya, terhadap perubahan kadar air daun tembakau
-
Lampiran 5-38. Data untuk menghitung titik impas usahatani tembakau rajangan Temanggung
DAFTAR SIMBOL
DALAM FORMULA MATEMATIK
A = Luas, m2 a = Setengah tebal benda lempeng, m C, Cl, C2 = Konstanta, (-) Cp Panas Spesifik, kJ/kg OC D = Koefisien difusifitas air, m /jam D / L ~ Koefisien difusi massa untuk lamina daun,m /jam D / R ~ Koefisien difusi massa untuk gagang daun, m /jam E = Efisiensi fvl=~oefisienpindahpanaskonveksiselubungtransparan, w/m2 K fv2 = Koef isien pindah panas. konveksi kolektor, w/m2 K fR1 - K o e f i s i e n p i n d a h p a n a s r a d i a s i selubungtransparart, w/m2 K fR1 = Koefisien pindah panas radiasi kolektor, w/m2 K Gr = Bilangan Grashoff, h = Koefisien pindah panas karena konveksi, W/m OC jam Hi = Panas laten, kJ/kg Jo(BnR) = Fungsi Bessel ordo no1 jenis pertama K = Konstanta pengeringan, (menit)'l k = Koef. pindah panas karena konduksi, W/m OC L = Setengah tebal lamina daun tembakau, m M = Kadar air pada waktu 8 , ( t bk) M Konstanta, persamaan 3-49, (0) m = massa, kg MR = M-Me/Mo-Me Nu = ~ilanganNusselt, (-) n = konstanta, (-) n = 1, 2, 3, persamaan (2-5), (0) P tekanan total,
-
.
--
( 0 )
( 0 )
-
-
.........,
Pa Pr = Bilangan Prandtl, ( - ) Q = Energi, kJ Q = Jumlah air pada persamaan (3-I), kg R = Jari jari gagang daun tembakau, m Ra = Bilangan Raleygh, ( - ) Ro = Tetapan gas, 8.314 J/mol K S = Konduktan permukaan, m/jam T = S U ~ U ,K t = Suhu, OC U = Koef isien transmisi panas, w/m2 V = Kecepatan aliran udara, m /det x = Jarak dari tengah massa ke permukaan, persamaan y
z
(3-11, m = Jarak dari sumbu aksial benda lempeng tak berhingga, m = Jarak aksial, m
Dalam Formula BASIC
A = LUBS, m2 ABSO = Absorbtivitas terhadap sinar surya, (-1 AG = Luas hamparan tembakau, m AL1 = Luas lantai dibawah selubung plastik, diluar dasar rak pengering energi ganda, m AL2 = Luas lantai dibawah rak pengering eenergi ganda, m AP = Luas selubung plastik, m BAG = Berat air tembakau, kg BG = Berat tembakau, kg BK = Berat kotor, kg CPG = Panas jenis tembakau, kJ/kg OC CPU = Panas jenis udara, kJ/ kg OC CPU1, CPU2 = Panas jenis udara di R1, R2 dan seterusnya kJ/kg OC DT = Selang waktu pengamatan, menit atau jam
...
DINTEN = Selisih intensitas surya waktu 8 dan 8+1 GO = Aliran supervisial udara pengering, kg/m2 det H = Kelembaban mutlak, kg air/kg udara kering HFG = Panas laten penguapan, kJ/kg HFG1, HFG2, = Panas laten penguapan tembakau di rak 1, rak 2 dan seterusnya, kJ/kg HLOK = Koefisien pindah panas lokal, kw/m2 OC HLOK1, HLOK2 = Koefisien pindah panas lokal di R1, R2 dan seterusnya, kw/m2 OC INTEN = Intensitas sinar surya sesaat, w/m2 JH = Faktor Chilton-Cholburn, ( - ) KABB = Kadar air, %bb KABK = Kadar air, %bk KONDC = Koefisien konduktivitas curah, W/m OC m KT = Koefisien pindah panas konduksi didalam tanah, ~ / OC MG = Massa tembakau, kg MG1, MG2 = Massa tembakau di rak 1, rak 2 dan seterusnya, kg MU = Massa udara masuk pengering, kg/jam MU1, MU2, = Massa udara masuk R1, R2 dan seterusnya,
...
...
-
...
.....
ks/jam M = Konstanta pada persamaan (3-49), (-) N = Konstanta pada persamaan (3-49), (-) N = Konstanta persamaan Henderson, (-) PAN = Berat pan pengering lapisan tipis, kg PR = Bilangan Prandtl, ( - ) PSI = Konstanta pada persamaan (3-49), ( - ) PV = tekanan parsial uap air, Pa RE = Bilangan Reynold, ( - ) ROU = Massa spesifik udara kering, kg/m TA = Suhu udara luar, OC TG = Suhu tembakau, OC TG1, TG2, = Suhu tembakau di rak 1, rak 2 dan seterusnya, OC
...
xxxvii
TI = Suhu udara masuk ruang pengering (Rl), OC TR = Suhu ruang, OC TRl, TR2, = Suhu ruang 1, ruang 2 dan seterusnya, TRANS = Transmisi panas surya, (-) TT = Suhu tanah, OC UAG = Air yang diuapkan, kg/jam VIS = Viskositas udara pengering, kg/det m W = Volume udara, m3 W = Berat bahan, kg
...
OC
.
Huruf ROMAWI
a
= Absorbtivitas,
(-)
= Kemiringan kolektor, (derajat dari garis vertikal) BnR = Akar positip dari Jo(BnR) = 0 c = Emisivitas, co = Koefisien emisivitas efektip, ( 0 )
( 0 )
r
.=' ~ e r a tspesif ik
p
= Kerapatan udara, kg/m
S
= Jarak antara lempeng penyerap dan penutup transparan,
t
= Transmisivitas, (-)
v
= Kekentalan kinematis udara, m2/jam = Waktu, jam
8
udara, kg/m3
Subskri p
a = b = e = g = gl,
Udara luar Kearah bawah Dalam keadaan seimbang rajangan daun tembakau g2 = tembakau di rak 1, rak 2 dan seterusnya
.....
xxxyiii
i = L = lok M = o = o = o = p = r = rl, s = s = t =
Masuk Bagian lamina daun = lokal Bagian gagang daun Kondisi awal, persamaan 2-8, 3-4 dan sebagainya Efektip, persamaan 3-42 luar, .persamaan 3-13 Plastik ruang r2 = ruang 1, 2 dan seterusnya permukaan tanah, persamaan 3-13 dan 3-17 kearah atas
.....
v = uap air w = Dinding W = Seluruh bagian daun
xxxix
'
