BAHAN DAN METODE
IV.
A. BAHAN PERCOBAAN Sebagai
bahan
Temanggung yang Balai
keseragaman terutama
daun
tembakau
Tembakau
merupakan
dan daerah
Tanaman
Serat
pengembangan
Malang. tedakau
dilereng gunung Arjuno Malang. Untuk menjamin
Temanggung
.
aaalan
ditanam di Kebun Percobaan Karangploso
Penolitian
Karangploso
percobaan
tgnaman
hujan
clan
swat
menqpindari
gangguan
iklb,
mssljelang panen dan saat panem,
tembakau bahan p&rcobaan pengeringan lapisan tipis, ditanam scbagai tanbman pot (Gambar
4-1)
.
.
Gambar 4-1.
Tanaman pot untuk bahan percobaan pengeringan lapisan t
-
-
.
--
dan diletakkan didalam rumah beratap kaca. Sedang untuk bahan
percobaan
dengan
pengering
energi
anda,
karena
jumlahnya cukup banyak digunakan tanaman produksi. Varietas yang digunakan adalah Kemloko yang banyak ditanam di daerah Temanggung
dan
pemeliharaan, mengikuti
Malang.
Saat
tanam
dan
pemupukan,
saat
panen
dan
kebiasaan
petani
setempat.
cara
tanam,
cara
Beberapa
panen faktor
masukan, cara pemeliharaan dan cara panen adalah sebagai berikut : Pupuk ammonium :
- Pupuk
10 gram AS /pohon.
:
5 gram TSP / pohon.
- Pupuk kandang
:
1.5 liter/pohon.
- Pemangkasan
:
saat bunga keluar, sisa dau 22 lembar
fosfat
- Pebuangan tunas ketiak
- Saat pemetikan - Jumlah daun
:
: 2-3 hari sekali.
daun telah berwarna hijau kekuningan.
yang dipetik : tiga lembar, setiap kali
panen. Sebagai bahan contoh untuk percobaan adalah daun bawah dan daun atas
lapisan tipis
(Gambar 4-2).
Masing
masing kelompok daun tersebut diwakili oleh tiga lembar daun berasal dari daun nomor 4, 5 dan 6 untuk kelompok daun bawah serta 16, 17 dan 18 untuk kelompok daun atas. Setelah daun dipetik disimpan gitempat teduh agar tidak terkena sinar surya langsung.
Sedangkan untuk percobaan
pengeringan
energi
dengan
pengering
ganda
menggunakan
tanaman produksi tetapi pengambilan contoh untuk daun atas dan daun bawah masih dengan kriteria yang sama.
Gambar 4-2. Skema pengambilan contoh daun tembakau untuk bahan percobaan
B. PENGERING LAPISAN TIPIS B. 1. Prinsip kerja pengering lapisan tipis
Pengering yang digunakan untuk percobaan pengeringan lapisan tipis harus menjamin kondisi suhu dan kelembaban yang stabil selama percobaan berlangsung. Dalam penelitian ini digunakan rancangan pengering dengan udara terkendali yang dibuat oleh Thahir, berdasar penemuan Terui et al., dalam
Thahir,
(1986).
kelembaban
tertentu
dijenuhkan
dengan
Untuk
pada
uap
air
menghasilkan
prinsipnya sampai
udara
udara
batas
dengan
lingkungan
lembab
mutlak
tertentu. Jika udara tersebut dipanaskan kelembaban mutlak akan tetap konstan tetapi kelembaban relatip akan berubah sesuai
batas
kelembaban
suhu pemanasan.
mutlak
pada
saat
Dengan mengatur
tingginya
penjenuhan
diperoleh
akan
kelembaban relatip tertentu pada pemanasan tertentu yang diinginkan. Cara kerja alat sesuai prinsip tersebut diatas; dapat diterangkan dengan kurva psikrometrik (Gambar 4-3 a). Udara luar A dijenuhkan dengan uap air pada suhu tertentu
(B),
yang
diinginkan.
mempunyai Kemudian
kelembaban udara
mutlak
ini dipanaskan
seperti pada
yang
kondisi
adiabatis, sampai suhu yang diinginkan (OC). Misalnya
dikehendaki
udara
dengan
suhu
50°C,
kelembaban 60 persen. Udara pada kondisi seperti diatas, mempunyai kelembaban mutlak sebesar 49 g/Kg udara kering. Sehingga sebelum dipanaskan, udara harus dijenuhkan lebih
Gambar 4-3.
Prinsip pengendalian suhu dan kelembaban udara penger-ing lapisan tipis
dahulu
sampai mencapai kelembaban mutlak
49 g/Kg-udara
kering, sebelum dipanaskan sampai 500 C. Jika lembab mutlak yang diinginkan kurang tinggi, dapat dilakukan penambahan entalpi dengan menaikkan suhu udara menggunakan pemanas 1, sehingga udara dapat menampung uap air
lebih
banyak.
Thahir (1986) membuat skema yang lebih lengkap kemungkinan penjenuhan udara yang terjadi secara adiabatis tersebut (Gambar 4-3. b)
.
B. 2. Konstruksi Berdasar membuat Lamp.
prinsip
model
pengering
Pengering
4-1.
tersebut dengan
dengan
diatas
tipis
dan
lapisan
(1986)
suhu terkontrol seperti suhu
sebenarnya dapat digunakan untuk lapisan
Thahir
terkendali
tersebut
penelitian pengeringan
tebal.
Pada
penelitian
ini
pengering tersebut hanya digunakan untuk penelitian lapisan tipis dan dilakukan modifikasi dengan nemasang data-loger (Interactive pengumpul
data
data-loger, pengamatan
Yew
model
suhu.
3848)
Model
alat
yaitu
alat
pengering
lapisan tipis seperti Gambar 4-4 dan skima cara kerja alat pengeging tersebut seperti seperti Gambar 4-5. Cara
kerja
pengering
lapisan tipis
adalah
sebagai
berikut :
a. Udara luar (12) diisap oleh kipas (11) dengan kecepatan 5 mldetik, kemudian udara tersebut melewati bak air (I),
Gambar 4-4.
Pengering lapisan tipis
oehingga udara mempunyai kelembaban mutlak yang tinggi.
. Selanjutnya
udara yang telah jenuh dengan uap air
tersebut didinginkan dengan pendingin kalembaban nutlak
seperti yang
(titik B, Gambar 4 a)
(3)
sampai
diinginkgn tm?ekgM%%
.
c. Memanaskan udara tersebut, sampai diperoleh suhu dan kele$baban yang dik.ehandaki. Udara
pengaring
yang
talah
diatur
suhu
dan
kelrmbalaannya tersebut akan melewati pan pengering yang berisi
cat&
rajangan daun
tembakau.
Sabagai kontrol
terakhir, sebelum udara tersebut melewati pan pengering -7.3 %-el--*:
24.
--,
diukur s u h m ' dengan thermokopel 1 cm dibawah pan pengering (Gambar 4 - 6 ) .
1-6dya
diletakkan
Air bersih Lantai berlubang Koil pendingin Pemanas 1 Penyaring air Pemanas 2 Pengendali pemanas 1 ~ e n g e n d a l ipemanas 2 Pengendali pendingin Pan atau rak
11. Kipas tekanan tinggi 12. Udara luar 13. Thermokopel C c 14. Kran pengatur aliran udara 15. Rekorder 16. Data-logger 17. Cold-junctf on
Gambar 4-5. Skema pengering lapisan tipis (Modifikasi dari Thahir, 1986)
1 . Daun tembakau rajangan 2 . Pan pengering 3 . Penyangga pan 4.
Thermokopel CC (bola kerfng)
5 . ~hakmokopelCC
(bola basah)
6 . Kain kasa basah 7 . Tandon a i r d i o t i l a s i 8 . Udara pengerinq
Gambar 4-6. Potongan memanjang konstruksi penyangga pan pengering lapisan tipis
Pengering
lapisan tipis dapat *bekerja dengan
satu
pan
atau dua pan (Gambar 4-4 dan 4-5). Alat
pembantu
untuk
percobaan
tipis yang diperlukan antara lain :
pengeringan
lapisan
a. Pisau stanless steel tajam untuk merajang daun tembakau b. Oven hampa ( Vacuum Drying
Oven,
Yamato
Model
DPA
30) untuk mengukur kadar air tembakau
c. Penyimpan
dingin
(Cold Storage)
untuk
contoh daun tembakau sebelum percobaan
menyimpan
-
d. Timbangan analitik (Metler, tipe PM 440) e. Anemometer (WILH, Lambrect
GmbH 14141540 230) untuk
.
mengukur kecepatan aliran udara f
f. Pinset untuk membantu membuat hamparan daun tembakau
rajangan diatas pan, botol timbang dan lain lain.
B. 3. Pelaksanaan percobaan B. 3. 1. Perlakuan pendahuluan Setelah daun dipetik kemudian dilakukan sortasi untuk membuang daun yang cacat dan panjang lebih kecil 30 cm atau lebih besar 45 cm. Selanjutnya daun diperam sampai warna hijau kekuningan untuk daun bawah dan kuning merata untuk daun atas.
Cara pemeraman dengan mengatur daun berdiri
dibawah didalam kotak karton tertutup agar tidak cepat kehilangan air dan disimpan didalam ruang suhu kamar. Pengamatan dilakukan setiap haii sampai diperoleh warna yang diinginkan. Setelah
pemeraman
daun
selesai
selanjutnya
daun
dirajang dengan lebar 1-2 mm kearah melintang. Perajangan
dengan menggunakan pisau s t a i n l e s s s t e e l agar tidak terjadi kontaminasi logam yang merusak warna.
B. 3. 2. Pengambilan contoh Pada
saat
perajangan
analisis
untuk
Pengambilan
kadar
dilakukan
air
contoh
awal
pengambilan
.
daun
dilakukan
contoh
(Mo).
tembakau
secara
sistimatik
(Tirtosastro, 1983) atas dasar pertimbangan, bentuk daun tembakau dengan gagang berbentuk kerucut mempunyai kadar air lebih tinggi
dibanding bagian lamina.
Skema pengambilan
contoh
secara
sistimatik
sebagai
berikut (Gambar 4-7) : a. Lembaran daun tembakau bahan
percobaan mempunyai ukuran
panjang 30-45 cm. b. Pada jarak
sepertiga
dari
ujung
dan
sepertiga
dari
pangkal diberi tanda.
c. Contoh
untuk
analisis
kadar
perajangan sepanjang 1-1.5
air
cm
diambil
pada posisi
dari hasil yang diberi
tanda tersebut (Gambar 4-7, no; 1). d. Daun yang lain untuk bahan percobaan pengeringan lapisan
tipis. w
Daun
tembakau
rajangann
untuk
bahan
percbbaan
pengeringan lapisan tipis kemudian dicampur rata. Jumlah contoh
yang
jumlah
perlakuan
diambil
sebanyak
masing
20
masing
contoh dengan
untuk 15
memenuhi
gram
dan
,
-
-
;
I I
--
!*
I
.
I
A
-
50-45
cm
-*;
<
%.
-
1. C o n t o h untuk a n a l l s i s k a d a r alr awal ( M o )
2. C o n t o h untuk bahan percobaan penqeringan
Gambar 4-7. Skema pengambilan contoh untuk analisis kadar air secara sistimatik dimasukkan kantong plastik tebal 0.1 mm
(Gambar 4 - 8 .
8). Selanjutnya diatur didalam kotak karton
dan
No.
disimpan
.
,".>.
: :
.
G m h r 4-8.
Kantong plastik pembungkus con-h tewbakau rajangan sabelun ti didalarn penyimpan diagin
adun
Sebtalula pesoobaan dimulai switch aistim pemanas, kipas
dan pmgontrol suhu dipindahkan ke poeisi on sehingga-alat
alat tersebut mulai bekerja.
Kemudian pengendali suhu,
pengendali pendingin, kran pengatur aliran udara dan lain lain diatur sedemikian rupa sampai kondiei pengeringan yang diinginkan tercapai terutama suhu yang stabil
setelah bekerja
jam
1-2
udara
stabil.
Kriteria
pengering
tidak
mengalami perubahan suhu. Rajangan daun tembakau untuk contoh kemudian telah
dihamparkan
dikeringkan
dan
diatas pan yang sebelumnya
diketahui
beratnya.
Ketebalan
hamparan rajangan daun tembakau diatas pan antara 1.0-1.5 6
cm
kemudian 'ditimbang untuk
mengetahui
berat
contoh.
Analisis kadar air rajangan daun tembakau bahan percobaan dilakukan bersarnaan waktunya dengan percobaan pengeringan lapisan tipis dengan cara mengeringkan didalarn oven hampa sampai diperoleh berat konstan. Prosedur percobaan adalah sebagai berikut : a. Pasang sensor thermokopel untuk mengamati perubahan suhu udara pengering yang melewati pan pengering tersebut. b. Letakkan pan yqng
telah
berisi rajangan daun tembakau
tersebut pada penyangga. c. Timbang pan
pengering
penimbangan dengan
setiap
timbangan
lima
menit
analitik
sekali.
dan
untuk
*
mengangkat pan dari penyangga digunakan penjepit pinset. d. Jika penurunan berat kurang dari 10 persen dibanding
berat penimbangan sebelumnya, penimbangan dilakukan 10 menit sekali. Hal yang sama jika berat kurang dari
lima
I
persen, 20 menit sekali dan jika kurang dua persen 30
menit sekali.
saja
Percobaan dihentikan setelah tercapai
berat konstan dengan kriteria tiga kali penimbangan tidak menunjukkan penurunan berat. e. Setelah contah kering segera ambil contoh untuk analisis kadar air keseimbangan.
C. PENGERING ENERGI GANDA
C. 1. Konstruksi
Pengering energi ganda (Gambar
4-9)
yang
digunakan
seperti.diuraikandimuka mempunyai dua sumber energi masing masing energi hasil pembakaran LPG dan energi surya serta mempunyai empat tingkat rak. Gambar teknis pengerixig energi ganda seperti pada Lamp.
4-2.
Pengering energi ganda mempunyai empat bagian utama masing masing selubung plastik transparan, bangunan rak pengering, sistim pemanas dan saluran pembuangan. Bahan plastik yang digunakan dari bahan polyvinylchloride
(PVC)
mempunyai ketebalan 0.9 mm. Dinding bangunan rak
dari
papan kayu tebal 10 mm dan mempunyai empat tingkat rak pengering. Daun
e
tembakau
yang
telah
dirajang
kemudian
dihamparkan atau "dielerW diatas rigen atau widik. Rigen atau widik adalah anyaman bilah bambu lebar
4-5
rnm dan
lubang anyaman 2-3 mm. Cara menghamparkan daun tembakau
Gambar
4-9.
~engeringenergl
seperti Gambar 5-10. Satu buah ini mempunyai ukuran 60 x 120 memuat empat buah rigen. Jika keempat buah rigen terser lpasangkan.
pada
seluruh permukaan
mela-m ti Model
penyangga
rak,
dapat
menutup
rak, sehingga udara pengering hanya
hamparan daun tembakau rajangan diatas
pengering
rapat
energi
ganda,
ini
adalah
od
rigen. ikasi
pengering enargi' surya dari Nakagawa et al.,- 1986, yang +?
-.-
, -,A
C
*
.
digunakan untuk mengeringkan gabah
dengan sistim curah.
Sebagai udara pengering adalah udara luar yang diisap kemudian dipanaskan dengan sistim pemanasan tidak langsung,
: ?
I
. .
,:
-
.
Gambar 4-10. ~eng~&arkan diatas rigen atau widik
sebelum masuk kedalam ruang. pengering R1
(Gambar 4-11
yaitu ruang besar didplam selubung plastik, diluar bangunan rak pengering. Selanjutnya udara p n a s akan masuk kedalam ruang pengering diantara rak rak pengering dengan melewati <
hamparan daun tembakau rajangan diatas rak pengering. Udara pengering akan keluar melalui cerobong setelah malawati rak terakhir ,
yaitu
rak
keempat ;
Hamparan
daun
ternbakau ;.;.
rajangan di rak pertama yang menghadap keatas akan menerima panas dari surya. Ukuran bagian bagian pengering energi ganda dan kapasitasnya seperti pada Lamp. 4-3.
,.,+
Alat alat pembantu yang diperlukan untuk percobaan ini antara antara lain : C. 2. Prinsip Kerja
a. Pyranometer merk EKO model MS-42 dengan sensitivitas 5.0 mv/cal. cm min. dan digital multimeter merk Yew, model 2506A dengan sensitivitas 0.01 mV. b. Thermokopel CC dan Rekorder
(Chino recorder)
merk
EKO, model MP-11 dengan sensjtivitas 0.1 mV. c. Telethermometer merk Kihara type 50,7,1 , skala 20 C sampai dengan 80 C skala terkecil 0.5 C. d. Anemometer merk Hauni-Werke Korber & Co. KG NO. 203035 N 33, max 15 psig buatan Dwyer Instruments, Inc. e. Timbngan merk Berkel type NR 41701, 1980. Kapasitas 15 kg, skala terkecil 0.1 gram
f. Pembakar (burner) dengan bahan bakar LPG dan tangki LPG
g. Alat perajang daun tembakau dan perlengkapannya
h. Oven untuk mengukur kadar air merk Memert type 555
i. Timbangan analitik, Metler type PM 440
C. 2 , Prinsip kerja
Sesuai rajangan digunakan
tujuan
daun
penelitian
tembakau
dengan
percobaan pengering
pengeringan energi
ganda
untuk menguji model penurunan kadar air (3-6) ,
perubahan suhu ruang 3-13 sampai dengan 3-17, perubahan suhu tembakau 3-19
sampai dengan 3-22. Jika dugaan dengan
model
tersebut
tidak
model
tersebut
berarti
berbeda dapat
dengan
hasil
digunakan
perubahan suhu atau perubahan airselama
pengamatan
untuk
menduga
pengeringan. Model
yang telah teruji dapatdimanfaatkan untuk mengembangkan model pengering energi ganda dan
menguji aspek ekonominya.
Sehingga dapat memberikan informasi jika sistim pengeringan dengan penjemuran diganti dengan sistim pengeringan udara
panas
buatan
agar
tidak
tergantung
dengan
sepenuhnya
terhadap energi surya. Energi yang masuk kedalam pengering, berasal dari LPG yang digunakan untuk memanaskan udara luar dan energi panas surya yang diabsorbsi oleh tembakau di rak paling atas. Udara panas akan meningkatkan
suhu ruang
pengering (Rl) dan intensitas surya akan meningkatkan suhu tembakau rak paling atas. Sebagian panas akan hilang ke angkasa
melalui
selubung plastik
transparan dan
masuk
kedalam tanah. Selain itu terjadi perubahan panas untuk penguapan.
Perubahan
massa
yang
terjadi
antara
lain
penurunan berat tembakau karena penguapan dan tambahan uap air kedalam vdara pengering yang dibebaskan dari rajangan daun tembakau. Untuk melengkapi pengujian model t,ersebut diatas dilakukan pengamatan terhadap laju panas yang masuk sistim
pengering
intensitas
surya.
yang
berasal
Kemudian
masing ruang pengering
dari
perubahan
udara
panas
suhu pada
dan
masing
(Rl, R2, R3, R4 dan R5), serta
perubahan suhu rajangan daun tembakau yang dikeringkan (GI, G2,
G3,
G4).
Selain
itu
dihitung
panas
yang
keangkasa berdasar kondisi operasi pengeringan
dan
hilang panas
f
.LS
P Y an0tvi.r ~
:-
f
-.... ....
I = Intansitas sinar surya TA = Suhu udara luar TI Suhu udara setelah dipanaskan TGl TG4 Suhu daun tembakau rajangan di rak 1 rak 4 TRI TRS = Buhu udara pengoring dl ruang 1 ruang s TT Suhu tanah pada kadalaman 25 an
....
-
....
Gambar 4-12. Skema posisi pengamatan suhu pada pengering energi ganda
yang
hilang
mengukur tanah.
karena
perubahan Skema
konduksi suhu
posisi
pada
tanah
kedalam jarak
pengamatan
tertentu
suhu
keperluan tersebut seperti Gambar 4-12.
untuk
dengan didalam
memenuhi
C, 3. Pelaksanaan Percobaan
Sebelum
pengering
energi ganda
digunakan
selubung
plastik transparan dibersihkan dahulu untuk
menghilangkan
debu
karena
atau
kotoran
lain
yang
menempel
dapat
mengurangi transmisi sinar surya. Selanjutnya dilakukan uji coba
apakah pengering dan alat alat pengontrol dapat
bekerja sempurna serta suhu yang diinginkan dapat tercapai. Selama uji coba rigen kosong diatur pada tempatnya agar kering, sehingga pada saat diisi rajangan daun tembakau dan dikeringkan tidak mengalami penurunan berat lagi. Bersamaan dengan
uji
pengolahan
coba daun
tersebut tembakau
diatas yang
dilakukan
telah
persiapan
selesai
Setelah dilakukan sortasi unntuk membuang daun
diperam.
yang tidak
normal kemudian daun digulung dan dirajang melintang dengan lebar 1-2 mm. Pengambilan contoh daun untuk analisis kadar air dilakukan secara sistimatis seperti pada percobaan pengeringan lapisan tipis. Prosedur percobaan pengeringan rajangan daun tembakau dengan pengering energi ganda adalah sebagai berikut : a. Timbang contoh 1.5 kg rajangan daun dilakukan penghamparan Pekerjaan
tembakau kemudian
. atau pengeleran
tersebut diulang
untuk
15
diatas rigen. rigen
lainnya,
sesuai kapasitas pengering energi ganda b. Rigen yang telah berisi hamparan rajangan daun tembakau
82
kemudian diatur diatas rak pengering dengan cepat c. Pasang sensor termokopel pada lamina dan gagang daun sesuai tempat yang telah ditentukan (Gambar 4-12) d. Nyalakan pemanas kemudian diikuti pengamatan suhu dan intensitas sinar surya, sebagai pengamatan
jam ke nol,
selanjutnya penghisap segera dihidupkan e. Selanjutnya dilakukan pengamatan suhu setiap 30 menit Ban penimbangan contoh tembakau setiap 60 menit
f. Percobaan dianggap selesai setelah tiga kali penimbangan terakhir selisih berat tidak lebih dari 0.5 gram g. Segera ambil contoh untuk analisis kadar air masing masing tiga ulangan untuk setiap rak Pemasangan sensor thermokopel pada lamina dan gagang rajangan daun tembakau dengan menusukkan sensor pada lamina dan gagang seperti Gambar 4-13. Untuk menghindari &ragaman pengukuran karena gagang
tembakau berbentuk silinder yang
ujungnya makin meruncing, contoh untuk pengukuran suhu lamina dan gagang dipilih potongan daun tembakau yang berasal
dari jarak 113 dari pangkal daun.
C. 4 . Kalibrasi Thermokopel e C
Thermokopel CC
(copper-konztantan) sebelum digunakan
dikalibrasi lebih dahulu dengan thermometer gelas air raksa Gambar 4-14)
.
Suhu no1 adalah suhu air yang berisi es yang
sedang mencair (Lee pengukuran
dan
kalibrasi.
Sears, 1964), sebagai suhu awal
Kemudian suhu
air
dinaikkan pelan
t
2
!
1. lamina
2.
daun
gagang daun
3. Thermokopel CC
(bola kering)
Gambar 4-13. Pemasangan sensor thermokopel pada lamina dan gagang daun tembakau rajangan
pelan
dan
pencatatan
pada
ketinggian
suhu
tertentu
dilakukan
suhu yang ditunjukkan thermometer air raksa dan
thermokopel. Kalibrasi menggunakan tabung erlenmeyer 750 ml yang diisi campuran air distilasi daq es. Untuk menaikkan suhu diperoleh
dengan
meletakkan
erlenmeyer
diatas
pemanas
listrik yang mempunyai penggojok magnit (Magnetic Stirer Hot Plate) merk Gallenkamp, serial No.
kerataan
suhu
larutan terjamin.
510377
sehingga
Selanjutnya agar sensor
b
1
.
5
6
1'. Es dan air distilasi 2. Bola thermometer air raksa 3. Tabunq erlenmeyer 4. Pemanas
5. 6. 7. 8.
Sensor themokopel CC Magnit pengojok Cold-junction Rekorder
*
Gambar 4-14. Skema cara kalibrasi thermokopel CC dengan thermometer gelas air raksa
termokopel diukur
dapat
mengukur
thermometer
gelas
suhu air
air
raksa,
tepat
seperti
sensor
yang
thermokopel
ditempelkan pada bola air raksa dari thermometer gelas.
