KAJIAN PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK DAN BAHAN BAKAR CAMPURAN MINYAK JARAK DENGAN MINYAK TANAH
TOTOK PRASETYO
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi ” Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak dengan Minyak Tanah” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. 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 disertasi ini.
Bogor,
Februari 2009
Totok Prasetyo NIM: F161030031
ABSTRACT TOTOK PRASETYO. Study on Recirculation Dryer of Rough Rice Using Pneumatic Conveyor and blended kerosene and jatropha curcas oil. Supervisors : KAMARUDDIN ABDULLAH, I MADE KARTIKA DHIPUTRA, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, AND LEOPOLD OSCAR NELWAN. Post harvest losses of rice in Indonesia was estimated to reach 20 % in which drying alone accounted for 2.3%. Most farmers in this country use the traditional direct sun drying, although cheap in cost it has the demerit of being dependent on weather conditions, susceptible to damage by rodent and easy being contaminated with dusts and foreign materials which can reduce the quality of products. Any delay in drying due to bad weather conditions will lead to excess in respiration and fungal growth, and sprouting due to re-wetting of products causing great losses in rice quality. The effect of global warming, due to accumulated green house gas (GHG) emissions in our atmosphere has created global climate change and uncertainty in weather conditions. Rainy days may occur during golden harvest making sun drying impossible and consequently drying should be delayed. The use of artificial dryer is facing another problem where fossil fuel as source of hot air generation is becoming scarce and high price. The aim of this study was to design a recirculation dryer of rough rice using pneumatic conveyor and blended fuel between kerosene and jatropha curcas oil to generate hot air for drying. This study comprises of five major components. First, is the study about the feasibility of using jatropha curcas oil as an energy source to produce drying air, second, experiments related to the influence of drying time and tempering durations on head rice yield (HRY) under non-flow static grain conditions, third, performance test of the proposed recirculation dryer, fourth computer simulation on recirculation dryer of rough rice using pneumatic conveyor and lastly, economic benefit of the proposed drying system. A series of drying test using an average of 450 kg of rough rice, powered by 350 Watt pneumatic conveying system, had indicated that the best drying time every cycle was 11.8 minutes with 48.9 minutes tempering period, resulting in 74.3 % of head rice yield. The resulting HRY was about 7-9 % higher than those obtained using the conventional mechanical dryer. Results of this study had shown that, properly blended jatropha curcas oil and kerosene could be used as to generate the drying air and thereby reduce the quantity of kerosene which has become less available in the rice production area. The drying efficiency of the proposed drying system was between 22.2 % to 31.1 %, the specific energy consumption using non renewable energy was between 3.475- 4.785 MJ/kg water evaporated, fuel consumption at 0.95 to 1.15 (liters/hr) and the average drying rate was 0.9 %/hr. It was also found that a ratio between the durations of drying time and tempering has significant effect on the HRY beside air temperature. The recommended operation procedure using the dryer under study will be to conduct drying every 11.8 minutes/cycle followed by tempering 48.9 minutes. The power required for pneumatic conveying used was 1.028 Wh/kg as compared to 1.35 Wh/kg. The average deviations between computer simulation
and experimental data was between 7-10 % for drying time and 2-3 % in final moisture content of the dried products. Financial analysis had shown that assuming 15 percent of interest rate and 5 years of project lifetime would give positive NPV of Rp 8186391., 31.19 % IRR and 1.82 of net B/C ratio. Key words : recirculation dryer, blended conveyor, tempering, head rice yield.
jatropha curcas oil, pneumatic
RINGKASAN TOTOK PRASETYO Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak. Dibimbing oleh KAMARUDDIN ABDULLAH, I MADE KARTIKA DHIPUTRA, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, dan LEOPOLD OSCAR NELWAN. Kehilangan hasil panen dan pasca panen gabah akibat ketidak sempurnaan penanganan pasca panen mencapai 20 %, termasuk didalamnya kehilangan pada proses pengeringan yang mencapai 2.3 %. Sebagian besar petanidi Indonesia menggunakan pengeringan matahari langsung, walaupun secara ekonomi murah, tetapi mempunyai kelemahan yaitu tergantung terhadap cuaca, mudah rusak karena binatang mengerat serta mudah terkontaminasi dengan debu dan benda-benda asing lainnya, yang dapat mengurangi kualitas produk. Penundaan pengeringan karena cuaca buruk akan menimbulkan jamur, dan kecambah yang menyebabkan penurunan kualitas produk. Akibat pemanasan global akibat akumulasi emisi gas rumah kaca (GHG) di atmosfir yang menyebabkan perubahan iklim dan cuaca yang tidak menentu. Sehingga dapat terjadi saat panen raya turun hujan, sehingga pengeringan langsung tidak mungkin dilakukan, konsekuensinya terjadi penundaan pengeringan. Penggunaan pengering mekanis juga masih menghadapi masalah dengan keterbatasan sumber bahan bakar fosil sebagai pembangkit udara panas, yang semakin langka dan mahal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang bangun pengering gabah resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik dan bahan bakar campuran minyak jarak dengan minyak tanah untuk pembangkit udara panas pengeringan. Penelitian ini terdiri dari lima komponen utama. Pertama adalah kajian kemungkinan pemanfaatan minyak jarak sebagai sumber energi untuk produksi udara panas, kedua kajian tentang pengaruh waktu pengeringan dan tempering terhadap mutu beras pada kondisi pengering statis, ketiga pengujian unjuk kerja pengering resirkulasi, keempat pembuatan simulasi komputer untuk pengeringan gabah resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik dengan bantuan software Visual Basic, dan yang terakhir analisis kelakyakan usaha jasa pengeringan gabah. Sejumlah seri pengujian pengeringan dengan kapasitas rata-rata 450 kg gabah, dan sistem konveyor pneumatik yang digerakan dengan daya motor 350 Watt, menunjukkan waktu pengeringan setiap siklus 11.8 menit dan waktu tempering 48.9 menit menghasilkan rendemen beras kepala 74.3 %, hasil tersebut 7-9 % lebih tinggi daripada pengeringan konvensional. Hasil penelitian menunjukkan minyak jarak dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah dengan baik. Efisiensi pengeringan antara 22.2 % hingga 31.1 %, dengan konsumsi energi komersial spesifik antara 3.475 – 4.785 MJ/kg air yang diuapkan, konsumsi bahan bakar 0.95-1.15 liter/jam dan laju pengeringan 0.9 %/jam. Juga didapat hasil bahwa ratio waktu pengeringan dan waktu tempering berpengaruh signifikan terhadap rendemen beras kepala, selain temperatur udara pengering. Daya yang digunakan untuk konveyor pneumatik adalah 1.028 Wh/kg lebih rendah dibandingkan daya yang diperlukan untuk bucket elevator
yang memerlukan 1.35 Wh/kg.Penggunaan simulasi komputer dapat membantu memprediksi karakteristik pengeringan, sehingga dapat menghemat waktu dan biaya dalam pembuatan alat pengering mekanis, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan simulasi dengan percobaan adalah 7-10 % untuk memprediksi total waktu pengeringan dan hasil akhir pengeringan, dengan perbedaan antara 2–3 %. Hasil analisis finansial usaha pengeringan gabah dengan menggunakan pengering resirkulasi menunjukkan bahwa nilai NPV adalah sebesar Rp 8186391., net B/C sebesar 1.82, dan nilai IRR sebesar 31.19% . Kata kunci : Pengering resirkulasi, campuran minyak jarak, konveyor pneumatik, tempering, rendemen beras kepala.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2009 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, penyususnan 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 dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB
KAJIAN PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK DAN BAHAN BAKAR CAMPURAN MINYAK JARAK DENGAN MINYAK TANAH
TOTOK PRASETYO
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Penguji pada Ujian Tertutup : Dr. Dyah Wulandani, STP, M.Si
Penguji pada Ujian Terbuka : Dr. Adhi S. Soembagijo, MSME Dr.Ir.Irzaman, M.Si
Judul Disertasi
: Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak dengan Minyak Tanah
Nama NIM
: Totok Prasetyo : F161030031
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA Ketua
Prof. Dr.Ir.I Made K.D, Dipl-Ing Anggota
Prof.Dr.Ir. Armansyah H.Tambunan,M.Sc Anggota
Dr.Leopold O Nelwan, STP,M.Si Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr.Ir.Armansyah H.Tambunan,M.Sc Prof.Dr.Ir.KhairilA.Notodiputro, MS
Tanggal Ujian: 12 Februari 2009
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan dan penelitian serta penulisan disertasi dengan judul “Kajian Pengering Gabah Tipe Resirkulasi Menggunakan Konveyor Pneumatik dan Bahan Bakar Campuran Minyak Jarak dengan Minyak Tanah”. Dalam penyelesaian disertasi ini penulis banyak mendapatkan bimbingan, arahan, dan koreksi konstruktif dari komisis pembimbing. Oleh karena itu, ucapan terimakasih dan penghargaan yang sebesarnya dan setulusnya penulis sampaikan kepada komisi pembimbing : Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA (ketua), Prof.Dr.Ir. I Made Kartika Dhiputra , Dipl-Ing, Prof.Dr.Ir.Armansyah H. Tambunan,M.Sc, dan Dr. Leopold Oscar Nelwan,STP,M.Si (masing-masing sebagai Anggota), serta kepada Dr. Dyah Wulandani,STP,M.Si sebagai penguji luar pada ujian tertutup, Dr. Adhi S. Soembagijo,MSME dan Dr.Ir.Irzaman,M.Si sebagai penguji luar pada ujian terbuka. Penelitian disertasi ini sebagian besar didanai oleh Hibah Penelitian Tim Pascasarjana (HPTP) 2004-2006, karenanya penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah,MSA selaku ketua tim, Prof. Dr.Ir.Armansyah H. Tambunan, M.Sc, dan Dr.Ir. A.Harsono Soepardjo yang telah bersedia menerima penulis bergabung dalam penelitian HPTP. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr.Ir.Yogi S.G,MT, Dr.Ir. M.Saiful,M.Si, Dr.Ir. Yulianingsih, MT, Ir. Kudrat Sunandar, MT atas kebersamaan dan kerjasama selama bersama-sama di HPTP. Terima kasih pula penulis sampaikan kepada: 1.
Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Dekan Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Ketua Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasarjana IPB, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan program Doktor (S3) di IPB. Tak lupa pula staf pengajar dan pegawai yang ada di lingkup Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, atas segala ilmu pengetahuan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
2.
Direktur Politeknik Negeri Semarang, Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang, atas ijin dan kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti program Doktor (S3) di IPB.
3.
Dirjen DIKTI yang telah memberikan dukungan dana melalui BPPS.
4.
Ayahanda Drs.H.Soedarsono dan Ibunda Djariah (alm) atas asuhan, didikan dan kasih sayang, doa restu yang tulus, dorongan semangat dan motivasi agar ananda selalu tabah dan tegar menghadapi segala kesulitan selama menempuh pendidikan di IPB.
5.
Istriku tercinta Umining Kadaryati dan anak-anakku tersayang Hertyaning Prasetyo dan Tommy Muhammad Prasetyo, atas doa, dorongan dan kesabaran, pengorbanan dan kebersamaan dalam penantian, serta seluruh keluarga besar Soedarsono atas segala dorongan semangat dan motivasinya.
6.
Rekan-rekan staf pengajar Politeknik Negeri Semarang, atas doa dan dukungannya.
7.
Staf Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Pak Harto, Mas Firman, Mas Darma, Pak Parma, juga Mbak Via atas segala bantuan dan kemudahan fasilitas yang diberikan selamapenulis melaksanakan penelitian di laboratorium.
8.
Rekan-rekan di Perwira 6 (mbak Nia, mbak Banun, Pak Cahyo, Mas Marno dll) atas jalinan persaudaraan dan kerjasama yang sangat baik selama ini, mas Renato dan mas Zali atas bantuannya. Penulis mendoakan semoga Allah SWT memberikan limpahan rahmat
dan karunia-Nya kepada semuanya. Akhirnya penulis berharap semoga disertasi ini memberikan manfaat bagi yang memerlukannya. Amiin ya Rabbal A’lamin
Bogor, Januari 2009
Totok Prasetyo
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Temanggung, Jawa Tengah pada tanggal 27 April 1962 dari Bapak Drs.H. Soedarsono AS dan Ibu Djariah (almarhum), merupakan putra keempat dari tujuh bersaudara. Pada tanggal 12 September 2004 penulis menikah dengan Umining Kadaryati dan dikaruniai dua anak yaitu Herthyaning Prasetyo dan Tommy Muhammad Prasetyo. Pada tahun 1982 penulis diterima sebagai mahasiswa D III Politeknik Universitas Diponegoro Semarang Jurusan Teknik Mesin dan menyelesaikan studi pada September 1985, selanjutnya penulis mendapat kesempatan pendidikan S1 di Hudersfield Polytechnic Inggris pada jurusan Teknik Mesin dari tahun 1986 dan selesai pada tahun 1989, Pada tahun 1999 penulis mengikuti pendidikan S2 di Universitas Indonesia pada Jurusan Teknik Mesin, konsentrasi Konversi Energi, yang di selesaikan pada Februari 2002. Selanjutnya, sejak Agustus 2003 penulis diterima sebagai mahasiswa program S3 di Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia dalam bentuk beasiswa BPPS. Penulis adalah staf pengajar pada Program Studi Teknik Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang mulai tahun 1989 sampai sekarang. Karya Ilmiah yang berjudul Unjuk
Kerja
Penukar
Panas
Untuk
Pengering, telah dipresentasikan pada International Seminar on Advanced Agricultural Engineering and Farm Work Operation di Bogor pada tanggal 2526 Agustus 2004. Karya ilmiah bersama Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah berjudul Recirculation Dryer Using hybrid GHE solar dryer telah disajikan pada International Conference on Renewable Energy for Sustainable Development in the Asia Pasific Region, di Perth, Australia, 4–7 February 2007. Sebuah artikel berjudul Pengaruh waktu pengeringan dan tempering terhadap mutu beras pada pengeringan gabah lapisan tipis telah diterbitkan pada Jurnal Ilmiah Semesta Teknika Volume.11.No.1, Mei 2008 (terakreditasi Dirjen Dikti N0 : 26/DIKTI/Kep/2005).
Artikel berjudul Performance Test of Small Diesel Generator by Using Downdraft Gasification telah diterbitkan pada Proceeding of International Seminar on Advanced Agricultural Engineering and Farm Work Operation Volume II (ISBN : 979-96105-2-4). Artikel lain berjudul Simulasi Pengering Gabah tipe Resirkulasi menggunakan konveyor pneumatik akan diterbitkan pada Jurnal Ilmiah Forum Pascasarjana IPB Vol. 32 No. 1, Januari 2009 (in press). Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
-.
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiv 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. 1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................... 1.5 Ruang Lingkup dan Outlne disertasi .................................................... 2 ANALISIS PEMANFAATAN MINYAK JARAK SEBAGAI BAHAN BAKAR UNTUK PROSES TERMAL 2.1 Pendahuluan ........................................................................................ 2.1.1 Latar Belakang ............................................................................. 2.1.2 Tujuan Penelitian ......................................................................... 2.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 2.2.1 Minyak Jarak ................................................................................ 2.2.2 Teori Pembakaran ........................................................................ 2.2.3 Ikatan polar dan non polar............................................................ 2.2.4 Perkembangan kompor minyak jarak........................................... 2.2.5 Pendekatan disain kompor minyak jarak ..................................... 2.3 Bahan dan Metode............................................................................... 2.3.1 Waktu dan Tempat ....................................................................... 2.3.2 Bahan........................................................................................... 2.3.3 Alat .............................................................................................. 2.3.4 Prosedur Percobaan ..................................................................... 2.4 Hasil dan Pembahasan......................................................................... 2.4.1 Pengujian Kekentalan terhadap temperatur ................................ 2.4.2 Waktu pemanasan awal ............................................................... 2.4.3 Waktu untuk mencapai api biru .................................................. 2.4.4 Konsumsi bahan bakar dan waktu yang diperlukan untuk mendidihkan 1 liter air ........................... 2.5 Kesimpulan ......................................................................................... 3
.
1 6 7 8 8
11 11 12 13 13 15 17 19 21 21 21 22 22 23 24 24 27 29 30 32
ANALISISI WAKTU PENGERINGAN DAN TEMPERING TERHADAP MUTU BERAS PADA PENGERINGAN GABAH LAPISAN TIPIS 3.1 Pendahuluan ........................................................................................ 34 3.1.1 Latar Belakang ............................................................................ 34 3.1.2 Tujuan ......................................................................................... 35
vii
3.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 3.2.1 Anatomi Gabah ........................................................................... 3.2.2 Karakteristik Fisik Gabah ........................................................... 3.2.3 Karakteristik Fisik Beras............................................................. 3.2.4 Sifat Termofisik Bahan ............................................................... 3.2.5 Proses Pengeringan ..................................................................... 3.3 Bahan dan Metode .............................................................................. 3.3.1 Bahan .......................................................................................... 3.3.2 Alat .............................................................................................. 3.3.3 Analisis Data ............................................................................... 3.3.4 Prosedur Percobaan ..................................................................... 3.4 Hasil dan Pembahasan ........................................................................ 3.4.1 Temperatur dan waktu pengeringan ............................................ 3.5 Kesimpulan dan Saran ........................................................................
35 35 36 38 41 44 45 45 45 46 47 48 48 53
4 DISAIN DAN SIMULASI PENGERING GABAH TIPE RESIRKULASI MENGGUNAKAN KONVEYOR PNEUMATIK 4.1 Pendahuluan ........................................................................................ 4.1.1 Latar Belakang ............................................................................ 4.1.2 Tujuan ......................................................................................... 4.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 4.2.1 Metode Pengeringan ................................................................... 4.2.2 Persamaan Pengeringan Teoritis ................................................. 4.2.3 Perkembangan Pengering Resirkulasi ......................................... 4.2.4 Konveyor Pneumatik................................................................... 4.2.5 Model Matematika ...................................................................... 4.2.6 Persamaan Keseimbangan Massa ............................................... 4.2.7 Persamaan Keseimbangan Energi ............................................... 4.2.8 Persamaan Laju Pindah Panas .................................................... 4.2.9 Persamaan Laju Pengeringan ...................................................... 4.3 Bahan dan Metode .............................................................................. 4.3.1 Waktu dan Tempat ...................................................................... 4.3.2 Bahan dan Alat ............................................................................ 4.3.3 Prosedur Percobaan ..................................................................... 4.3.4 Kalibrasi Pengukuran Kadar Air ................................................. 4.4.4 Hasil dan Pembahasan ..................................................................... 4.4.1 Hasil Disain ................................................................................. 4.4.2 Kurva Pengeringan antara Simulasi dan Percobaan ................... 4.4.3 Pengaruh Waktu Tempering terhadap beras kepala .................... 4.4.4 Distribusi Temperatur Udara Pengering Masuk dan Keluar....... 4.4.5 Perubahan Temperatur Bahan ..................................................... 4.4.6 Penurunan Tekanan ..................................................................... 4.5 Kesimpulan .........................................................................................
55 55 57 57 57 61 65 67 74 75 75 76 76 79 79 79 81 83 83 83 84 88 88 91 92 93
viii
5
6
ANALISIS BIAYA PENGERINGAN GABAH MENGGUNAKAN PENGERING RESIRKULASI 5.1 Pendahuluan ........................................................................................ 5.2 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 5.2.1 Kajian Finansial .......................................................................... 5.2.2 Analisis Data ............................................................................... 5.3 Hasil dan Pembahasan ........................................................................ 5.3.1 Biaya Investasi ............................................................................ 5.3.2 Biaya Tetap ................................................................................. 5.3.3 Biaya Tidak Tetap ....................................................................... 5.3.4 Biaya Pokok Pengeringan ........................................................... 5.3.5 Analisis Titik Impas .................................................................... 5.3.6 Analisis Kelayakan Finansial Usaha Pengeringan Gabah .......... 5.3.7 Analisis Sensitivitas .................................................................... 5.4 Kesimpulan .........................................................................................
95 96 97 101 102 102 103 103 104 104 104 105 108
PEMBAHASAN UMUM ......................................................................... 110
7 KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 113 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 115
ix
DAFTAR TABEL
Halaman 1
Kehilangan gabah ..................................................................................... 3
2
Kandungan asam lemak minyak jarak ...................................................... 13
3
Sifat fisik minyak jarak ............................................................................. 15
4
Kekentalan campuran terhadap suhu ........................................................ 25
5
Percobaan dengan menggunakan minyak tanah ....................................... 30
6
Percobaan minyak jarak : minyak tanah (1:1) ....................................... 30
7
Percobaan minyak jarak : minyak tanah (3:2) ......................................... 30
8
Percobaan minyak jarak : minyak tanah (3:1) ......................................... 30
9
Sub-tipe gabah berdasarkan perbandingan panjang terhadap lebar beras pecah kulit ....................................................................................... 35
10 Data gabah yang digunakan dalam percobaan ......................................... 47 11 Data hasil pengeringan gabah Ciherang ................................................... 47 12 Pengaruh suhu dan waktu pengeringan terhadap penurunan kadar air .... 48 13 Pengaruh waktu tempering terhadap rendemen beras kepala ................... 48 14 Parameter model pengeringan untuk gabah .............................................. 63 15 Jenis bahan dan konstanta berdasarkan ukuran bahan α ......................... 67 16 Hubungan massa jenis tumpukan dan kecepatan udara pembawa ........... 68 17 Perhitungan penurunan tekanan udara tanpa bahan.................................. 72 18 Sifat termofisik gabah ............................................................................... 78 19 Beras kepala terhadap waktu tempering ................................................... 85 20 Unjuk kerja alat secara umum .................................................................. 90 21 Analisis sensitivitas kenaikan harga bahan bakar ..................................... 103
x
22 Analisis sensitivitas kenaikan upah operator ............................................ 103 23 Analisis sensitivitas penurunan rata-rata jumlah gabah yang dikeringkan per hari ........................................................................ 104 24 Analisis sensitivitas penurunan harga Gabah Kering Giling (GKG)........ 104
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1
Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 10
2
Bagan proses pembuatan minyak jarak..................................................... 14
3
Struktur penyebaran api laminer ............................................................... 16
4
Ikatan kimia air ......................................................................................... 18
5
Ikatan kimia karbon dioksida .................................................................... 18
6
Skala Paulin............................................................................................... 19
7
Bagian buah jarak pagar ............................................................................ 20
8
Modifikasi pipa saluran minyak................................................................ 22
9
Kompor tekan yang telah dimodifikasi ..................................................... 23
10 Hubungan kekentalan & temperatur ......................................................... 26 11 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran, diambil pada tanggal 25 Oktober 2008 ..................................................... 26 12 Keadaan minyak tanah, minyak jarak dan campuran, diambil pada tanggal 30 Oktober 2008 ..................................................... 27 13 Proses pemanasan awal .......................................................................... 28 14 Waktu pemanasan awal............................................................................. 28 15 Proses pencapaian api stabil (Api biru) .................................................... 29 16 Waktu yang diperlukan untuk mencapai api biru ..................................... 29 17 Waktu yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter ............................. 31 18 Konsumsi minyak yang diperlukan untuk mendidihkan air 1 liter ........... 32 19 Struktur fisik butiran gabah....................................................................... 36 20 Sorpsi Isotermis tipikal ............................................................................. 42
xii
21 Skematik alat percobaan ........................................................................... 46 22 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 22.92 % basis basah. dengan suhu udara pengering 50 0 C...............51 23 Rendemen beras kepala terhadap lama pengeringan dan tempering untuk gabah varietas Ciherang dengan kadar air awal 23.13 % basis basah. dengan suhu udara pengering 60 0 C...............52 24 Sistem pengering resirkulasi .................................................................. 56 25 Klasifikasi pengering ................................................................................ 59 26 Deretan pengering resirkulasi ................................................................... 66 27 Ilustrasi pengering cross-flow ................................................................... 74 28 Elemen volume untuk proses pengeringan cross flow .............................. 74 29 Grid finite difference untuk persamaan pengering resirkulasi cross-flow .................................................................................................. 77 30 Titik pengukuran pengering resirkulasi .................................................. 80 31 Mekanisme kerja mesin pengering ........................................................... 82 32 Kalibrasi pengukuran kadar air ................................................................. 83 33 Alat pengering gabah resirkulasi hasil disain ........................................... 84 34 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi untuk kadar air awal 23.5 %...................................................................... 85 35 Kurva penurunan kadar air antara percobaan dan simulasi untuk kadar air awal 22.3 %...................................................................... 86 36 Distribusi kadar air di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 11.8 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ........ 87 37 Distribusi kadar air di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 303 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ......... 87 38 Distribusi temperatur di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 11.8 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ........ 89 39 Distribusi temperatur di dalam ruang pengering hasil simulasi pada waktu pengeringan 446.2 menit, dengan kadar air awal 23.5 % ...... 89
xiii
40 Distribusi temperatur udara pengering secara simulasi ............................ 90 41 Distribusi temperatur udara keluar pengering, secara simulasi dan percobaan…………………………………………………………… 90 42 Grafik temperatur udara keluar pengering, secara simulasi dan percobaan ...........................................................................................91 43 Simulasi perubahan temperatur bahan terhadap waktu pengeringan siklus pertama ........................................................................................ 92
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1
Disain dan spesifikasi alat………………………………………………. 120
2
Contoh Simulasi ………………………………………………………. 121
3
Flow Chart Program ……………………………………………………. 122
4
Listing Program simulasi …………………………….............................123
5
Analisis biaya Tetap Pengeringan Kapasitas 500 kg ……………………140
6
Analisis biaya tida tetap pengeringan kapasiatas 500 kg ………………. 141
7
Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 500 kg………………… 142
8
Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 10 % …………………………………………………143
9
Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 12,5 % ……………………………………………….145
10 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 15 % …………………………………………………146 11 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan dengan kenaikan harga bahan bakar 17,5 % ……………………………………………….147 12 Analisis biaya tetap pengering gabah kapasitas 1000 kg………………...148 13 Analisis biaya tidak tetap, pengering gabah kapasitas 1000 kg……….... 149 14 Analisis biaya tetap, pengering gabah kapasitas 2000 kg ……................ 150 15 Analisis biaya tidak tetap, pengering gabah kapasitas 2000 kg………… 151 16 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 1000 kg……………….. 152 17 Kriteria Investasi Usaha Pengeringan kapasitas 2000 kg……………….. 153
xv
Daftar Simbol m2
A
luas penampang objek,
Ab
luas penampang bola, m2
Cd
koefisien tarik objek yang jatuh, -
Cpa
spesifik panas (panas jenis) udara, kJ/kg oC
Cpl
spesifik panas uap air, kJ/kg oC
Cpp
spesifik panas bahan, kJ/kg oC
Cpw
spesifik panas air, kJ/kg oC
d
diameter bola objek ,
db
dry basis/basis kering, %
m
Fb
daya apung yang bekerja pada objek, N
Fd
daya tarik yang bekerja pada objek, N
g
percepatan gravitasi, m/detik2
Ga
laju aliran udara, kg/menit-m-2
Gp
laju aliran bahan, kg/menit-m-2
H
kelembaban mutlak, kg/kg udara kering
hcv
koefisien panas volumetrik air, kJ/menit-m3oK
hfg
panas laten penguapan, kJ/kg
k
konstanta pengeringan, menit-1
L
panjang/ jarak, m
Lem
Bilangan Lewis, -
Lf
Panjang lidah api, m
m
massa, kg
M
kadar air bahan rata-rata, %wb
M0
kadar air bahan awal, %wb
Me
kadar air kesetimbangan, %wb
P
daya, Watt
q
tekanan dinamik, N/m2
QF
Laju aliran volum bahan bakar, m3/menit
Qs
debit aliran massa bahan, kg/menit
Qu
debit aliran udara, m3/menit
RH
kelembaban relatif, %
T
temperatur, oC
xvi
Ta
temperatur udara, oC
Tp
temperatur bahan, oC
u
kerapatan campuran massa bahan dan massa udara, kg/kg .
Vt
kecepatan terminal, m/s
W
massa objek, kg
wb
wet basis /basis basah, %
YF
Fraksi massa bahan bakar, kg/kg
ν
kekentalan kinematis, m2/s
ρ
massa jenis fluida, kg/m3
ρb
massa jenis bahan, kg/m3
ρo
massa jenis objek, kg/m
µ
kekentalan absolut, kg/m s
3
