Modifikasi dan Pengujian Mesin Pengering Hybrid Tipe Rak untuk Pengeringan Biji Kakao

Modifikasi dan Pengujian Mesin Pengering Hybrid Tipe Rak untuk Pengeringan Biji Kakao Ahmad Asari, Daragantina Nursani Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Situgadung, Tromol Pos 2, Serpong 15310, Tangerang, Banten E-mail: [email protected]; [email protected] Abstrak

BBP Mektan telah melakukan perancangan mesin pengering kakao tipe rak dengan kapasitas 750 kg/proses, dengan efisiesi 12,8 %. Nilai efisiensi tersebut dinilai masih terlalu keci dan memiliki kapasitas yang masih dinilai kecil untuk digunakan oleh kelompok tani lainnya, untuk itu dilakukan modifikasi terutama pada bagian (rak, tungku, dimensi bangunan serta dinding plastik). Protoyipe hasil modifikasi telah dibuat dan diletakkan di kabupaten Madiun dengan kapasitas 850 – 1200 kg/proses. Hasil pengujian prototipe hasil modifikasi tersebut menunjukkan peningkatan efisiensi dari 12,8% menjadi 36,47% dan terjadi peningkatan laju penurunan kadar air dari 1,08 %/jam menjadi 2,05 %/jam. Hasil analisa ekonomi, mesin pengering hybrid ini memiliki BEP 1,8 tahun dengan B/C ratio 1,03. Kata kunci: kakao, modifikasi, pengering, tipe rak.

Pendahuluan Fermentasi dan pengeringan merupakan proses penting dalam pengolahan kakao, kedua proses ini menentukan kualitas biji kakao. (Faborode, 1995). Proses fermentasi merupakan langkah awal yang diperlukan dalam menentukan rasa dan aroma biji kakao. Setelah fermentasi, biji kakao harus segera dikeringkan untuk menghindari over fermentasi, yang dapat menyebabkan kerusakan produk (Hii, 2009). Pengeringan merupakan proses penunjang agar hasil fermentasi yang baik tetap baik hingga sudah pengeringan berakhir (Anonim, 2007). Biji kakao yang dikeringkan merupakan hasil fermentasi dengan kadar air sekitar 55 -60%. Fermentasi yang dilakukan selama 6 hari dapat mempercepat proses pengeringan (Campos et al, 2012). Pengeringan dilakukan sampai kadar air menjadi 7 – 8 % (setimbang dengan udara berkelembaban 75 %). Kadar air kurang dari 6 %, biji akan rapuh sehingga penanganan serta pengolahan lanjutnya menjadi lebih sulit. Kadar air lebih dari 9 % memungkinkan pelapukan biji oleh jamur (Amin, 2005). Terdapat 2 tahap pengeringan, di mana biji kakao diangin-anginkan pada suhu ruang hingga mencapai kadar air sekitar20% diikuti dengan pengeringan pada 60oC sampai kadar air7,5%. Hal ini dapat meningkatkan kualitas biji kakao dan hampir mendekati kualitas hasil penjemuran tradisional (Duncan et al, 1989; Faborode, 1995). Di sisi lain, pengeringandengan mesin pengering dengan suhu pengering 60 – 70oC menyebabkan biji kakao yang dihasilkan memiliki rasa yang asam, rasa biji kakao yang kurang kuat (Wood, 1993; Duncan et al., 1989; Faborode et al., 1995). Pengeringan dengan metoda penjemuran dapat menghasilkan kualitas biji kakao yang lebih baik, sehingga banyak petani kakao penggunakan metode ini. Penjemuran dinilai lebih sederhana dan murah, tidak memerlukan perangkat mekanik mahal yang digunakan dalam pengering buatan, namun juga memerlukan tenaga kerja yang cukup banyak dan ada banyak

1574

Prosiding Seminar Nasional Inovasi Teknologi Pertanian Banjarbaru, 20 Juli 2016

kekhawatiran untuk kondisi lingkungan yang tidak stabil terutama kondisi hujan dan malam hari yang yang lembab (Fagunwa, 2009). Untuk mempertahankan kualitas dengan penjemuran dan pengeringan yang cepat tanpa terkendala cuaca, mesin pengering dengan sumber panas tenaga matahari dan biomassa menjadi solusi yang tepat untuk itu BBP mektan telah mendisain prototipe mesin pengering hybrid tipe rak mesin dan telah diterapkan di Sulawesi Selatan, namun ada beberapa kelemahan terutama dalam hal kapasitas pengeringan dan efisiensi pengeringan yang masih cukup rendah. Untuk itu diperlukan beberapa modifikasi terutama untuk meningkatkan efisiensi dalam penggunaan mesin pengering tersebut. Tujuan dari kegiatan ini adalah memodifikasi dan menguji serta melakukan analisa ekonomi mesin pengering hybrid tipe rak untuk pengeringan biji kakao dengan kapasitas 850 1200 kg kakao basah hasil fermentasi Metodologi Bahan dan Alat Bahan yang dipergunakan dalam kegiatan ini meliputi bahan rekayasa dan bahan uji untuk uji coba alsin. Adapun barang rekayasa terdiri dari plastik polikarbonat, plastik UV, besi siku, besi plat, pipa besi, vortex, kerai bambu, jaring, blower aksial, engine penggerak dan lain sebagainya. Bahan uji yang digunakan adalah biji kakao basah hasil fermentasi. Alat yang digunakan adalah peralatan untuk pengujian, antara lain: Stopwatch, tachometer, timbangan, anemometer,moisture tester, soundlevel meter, thermometer, dll. Tahapan Tahapan kegiatan perekayasaan dimulai dengan menganalisis hasil desain dan pengujian mesin pengering kakao yang telah diterapkan di Sulawesi Selatan. Hasil analisis tersebut digunakan sebagai acuan untuk modifikasi dan selanjutnya mesin pengering hasil modifikasi diujikan dan dilakukan analisa secara ekonomis. Tahapan kegiatan perekayasaan ini tersaji pada Gambar 1.


1575

Gambar 1. Tahapan Kegiatan Perekayasaan Parameter Uji Pengujian dilakukan untuk mengevaluasi kemampuan mesin pengering kakao yang dioperasikan pada kondisi tertentu. Pengujian dilakukan mengacu pada cara pengujian mesin pengering kakao sesuai dengan SNI 7467:2008 tentang syarat mutu dan cara uji mesin pengering kopi dan kakao tipe bak datar. Parameter yang dujikan antara lain : kecepatan aliran udara, suhu dan kelembaban pengeringan, kadar air kakao, laju pengeringan, efisiensi pengeringan, kebutuhan daya motor penggerak dan sumber panas, putaran poros motor penggerak dan kipas penghembus, efisiensi pindah panas, kualitas hasil pengeringan, keragaman kadar air, kebutuhan energi panas pengeringan, konsumsi bahan bakar. Hasil dan Pembahasan Modifikasi Pengering Hybrid Pengering yang dimodifikasi adalah pengering hybrid dengan sumber panas berasal dari panas matahari dan tungku biomassa dengan tipe penyimpanan bahan yang dikeringkan adalah

1576


tipe rak seperti yang terlihat pada Gambar 2. Dengan model tipe rak ini, pengeringan dapat dilakukan dengan tumpukan yang tipis sehingga kadar air biji kakao yang dihasilkan lebih merata. Pengering hybrid ini memiliki 5 komponen utama dengan modifikasi sebagai berikut: 1) Rumah pengering. Modifikasi yang dilakukan adalah memperluas dimensi rumah pengering dan mengubah bahan dinding plastik tranparan, dari plastik polietilen menjadi polietilen UV, dengan pertimbangan polietilen UV memiliki elastisitas yang lebiih tinggi dan memiliki umur ekonomis yang lebih tinggi dengan tidak adanya perubahan warna selama penggunaansehingga efisiensi panas matahari juga lebih bagus. 2) Rak Pengering yang didesain sebanyak 7 rak dengan jarak antarrak 40 dan 20 cm. Dengan penambahan 3 rak pengering, kapasitas pengeringan meningkat dari 750-1000 kg/proses menjadi 850-1200 kg/proses. Rak dimodifikasi menjadi 2 buah (bagian kiri dan kanan) untuk mempermudah loading bahan. 3) Tungku Pembakaran dan heatexchanger dimodifikasi menjadi lebih luas. Heat exchanger dimodifikasi dari 11 buah menjadi 20 buah untuk memingkatkan suhu pengeringan. Sedangkan tungku pembakaran dimodifikasi lebih luas untuk menampung bahan bakar kayu yang lebih banyak. 4) Blower dan vorteks tidak dimodifikasi. .

2.(a)

2.(c)

2.(b)

2.(d)

Gambar 2. Mesin Pengering Kakao Hasil Modifikasi (a) Rumah pengering, (b) rak pengering, (c) bag. Heat Exchanger, (d) tungku pembakaran


1577

Spesifikasi mesin pengering kakao hasil modifikasi Kapasitas : 850 - 1200 kg (kadar air 25 - 50 %) Dimensi rumah pengering Dimensi keseluruhan

: 6000 x 4000 x 3000 mm (P x L x T) : 8500 x 4000 x 4000 mm (P x L x T)

Dimensi rak pengering

: 5000 x 1350 mm (2 buah rak masing-masing terdiri dari 7

Sumber panas

susun) : Tenaga Matahari dan Biomassa menggunakan heat

Blower

exchanger : Axial 24 inchi

Tenaga penggerak blower Bahan konstruksi

: Motor bensin 7 HP : Besi staal 4x4, plastik polycarbonat, plastik UV dan Cylcone (vorteks diameter 400 mm) Hasil Pengujian

Pengujian dilakukan pada suhu ruang pengering berkisar 38–42oC, suhu pada biji kakao38oC. Pengeringan berlangsung dengan kondisi cuaca panas dengan suhu dan RH lingkungan 31oC dan 58%.Kecepatan aliran udara rata-rata pada ruang pengering adalah 1,7 m/s dengan tenaga penggerak mesin bensin 7 hp dan menghabiskan 6,5 liter. Proses pengeringan dilakukan pada kadar air 37.67% hingga17,19 % dan berlangsung selama 10 jam, dengan demikian laju penurunan kadar air adalah 2,05%/jam. Grafik penurunan kadar air selama proses pengeringan disajikan pada Gambar 2. Pengeringan dimulai pada pukul 09.00 WIB dengan menggunakan energi matahari (ERK) dan tungku biomass dan selesai pada pukul 18.00 WIB. Pemanasan udara pengering berasal dari pembakaran kayu sebanyak 400 kg dan dari sinar matahari. Berdasarkan perhitungan rumus Efisiensi pengeringan, efisiensi pengeringan dari pengamatan yang telah dilakukan adalah sebesar 36,47%.

Gambar 1. Grafik penurunan kadar air berdasarkan masing-masing posisi pengamatan Dari grafik dapa dilihat bahwa pengeringan yang dilakukan masih menghasilkan kadar iar yang kurang seragam, untuk itu perlu adanya pembalikan atau pengecekan bahan selama proses pengeringan dilakukan. Biji kakao yang telah terlebih dahulu kering (bagian depan plenum) dapat

1578


keluarkan terlebih dahulu dan biji kakao yang belum kering dapat dipindahkan ke bagian depan plenum agar pengeringan dapat berlangsung lebih cepat.

Gambar 2. Grafik penurunan kadar air kakao rata-rata. Tabel 2. Hasil Uji mesin pengering kakao Hasil Parameter Hasil Modifikasi

Sebelum Modifikasi

Satuan

Kadar air bahan awal rata-rata

37,67

34.4

% (db)

Kadar air bahan akhir rata-rata

17,19

8.5

% (db)

Waktu pengeringan efektif

10

24

Jam

Kecepatan aliran udara rata-rata

1,7

3

m/s

Suhu bahan rata-rata

38

35.2

2,05

1.08

%/jam

Pemakaian bahan bakar kayu

40

11.7

kg/jam

Efisiensi panas pengeringan

36,47

12,8

%

Laju penurunan kadar air rata-rata

o

C

Dari hasil modifikasi laju penurunan kadar air rata-rata meningkat dari 1,08 %/jam menjadi 2,05 %/jam dan efisiensi pengeringan meningkat dari 12,8% menjadi 36,47%. Kecepatan aliran udara pada ruang pengering berkurang karena adanya perluasan dimensi ruang, sehingga perlu adanya modifikasi ukuran blower untuk selajutnya.Konsumsi bahan bakar kayu pada mesin pengering hasil modifikasi menjadi lebih banyak dibandingkan desain mesin pengering sebelum modifikasi, hal ini dikarenakan bahan bakar kayu yang digunakan berbeda jenis, kadar air dan nilai kalornya. Bila dibandingan dengan beberapa pengering kakao yang telah didesain mesin pengering hasil modifikasi ini memiliki kapasitas yang lebih besar dengan waktu pengeringan yang relatif lebih singkat. Priyatno dkk (1995) mendesain mesin pengering biji kakao tipe bak, pengujian dilakukan sebanyak 600 kg biji kakao basah dari kadar air 75,6% hingga 7%. Pengeringan


1579

dilakukan dengan ketabalan 20 cm dan berlangsung selama 72 jam dengan suhu pengeringan 3646 oC dan laju aliran udara 4,2 m/s. Manalu (1999) mendesain pengering ERK dengan bak silinder (circular) dan pengaduk mekanis dapat mengeringkan 300-400 kg biji kakao dalam waktu 32-33 jam pada suhu 43.6 – 49.5 oC dengan kadar air awal berkisar 55.9 – 63.7 % dan kadar air akhir 6.2 – 6.9 %. Pengeringan kakao dengan energi surya tipe rak juga telah didesain Nelwan (1997), hasil pengujian menunjukkan suhu ruang pengering berkisar antara 45-47 oC. Kakao yang dikeringkan sebanyak 228 kg dengan kadar air awal 62 % selama 45 jam. Analisa Ekomomi Analisa biaya mesin pengering kakao dilakukan dengan menghitung biaya tetap dan biaya operasional mesin. Keuntungan diperoleh dari penjualan biji kakao yang telah dikeringkan. Biji kakao basah yang dikeringkan merupakan hasil pembelian dari kelompok tani dan dari petani diluar kelompok tani kakao. Harga pengering secara keseluruhan adalah 60 juta rupiah dengan umur ekonomis 5 dan 10 tahun. Harga rangka rumah pengering, tungku, lantai pengering (plester) dan rak pengering adalah 50 juta rupiah dengan umur ekonomis 10 tahun, dan harga plastik (dinding dan atap), blower, engine, vorteks adalah 10 juta rupiah dengan umur ekonomis 5 tahun. Biji kakao yang dikeringkan pada musim panen raya lebih banyak hingga mencapai kapasitas rata-rata yaitu 800 kg. Dengan kapasitas tersebut, pengeringan dilakukan selama 10 jam dengan menghabiskan bensin untuk penggerak blower sebanyak 7,5 liter dan menghabiskan kayu sebanyak 400 kg dengan biaya operator Rp 700.000. Musim panen raya ini terjadi pada bulan Juli hingga September dan diperkirakan pengeringan dilakukan sebanyak 50 hari dalam satu tahun. Perhitungan biaya pokok alat, penerimaan kotor, total cost, BC rasio dan BEP didasarkan pada pengunaan pengering dengan kapasitas 800 kg selama 50 hari dan kapasitas 200 kg selama 200 hari dalam satu tahun. Dengan demikian pengering digunakan sebanyak 250 hari pertahun dengan prosentase 20% dengan kapasitas 800 kg dan 80% dengan kapasitas 200 kg. Dari hasil perhitungan biaya pokok alat adalah Rp 156.580 per hari, penerimaan kotor alat Rp 4,2 jt perhari, total cost pengeringan Rp 4.067.000 perhari, dengan demikian penerimaan bersih yang didapat perhari adalah Rp 133.000. Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan B/C Rasio sebesar 1,03 dan BEP sebesar 1,8 tahun. Kesimpulan 1.

Modifikasi dilakukan

untuk

meningkatkan kapasitas

pengeringan dengan adanya

penambahan rak, serta dilakukan untuk meningkatkan efiesiensi pengeringan dengan menambah jumlah heat excahanger. 2.

Efisiensi pengeringan meningkat dari 12,8 % menjadi 36,47 % dan kapasitas pengeringan

3.

meningkat dari 750 kg/proses menjadi 850-1200 kg/proses dengan adanya penambahan rak. Mesin pengering yang telah dimodifikasi memiliki B/C Rasio 1,03 dengan BEP 1,8 tahun. Dengan komponen biaya terbesar adalah pembelian bahan baku berupa biji kakao basah hasil fermentasi.

4.

Pengeringan kakao sebaiknya dilakukan dua tahap pengeringan, tahap awal dilakukan pengeringan dengan menggunakan sinar matahari dan tahapan kedua dengan menggunakan mesin pengering, untuk mengefisienkan biaya pengeringan.

1580


Daftar Pustaka

Anonim. 2007. Pasca Panen Kakao. Puslitbangbun. Jember. Amin, Sarmidi. 2005. Pengujian Alat Teknologi Pascapanen Kakao untuk Masyarakat Perkakaoan Indonesia. BPPT Press. Jakarta Campos, Rodriguez J, H.B. Escalona-Buendia, S.M. Contreas-Ramos, Orozco-Avila, E. JaramilliFlores, E. Lugo-Cervantes. Effect of Fermentation Time and Drying Temperature on Volatile Compounds in Cocoa. Journal of Food Chemistry. www.sciencedirect.com Duncan, R. J.E., Godfrey, G., Yap, T. N., Pettipher, G. L. & Tharumarajah, T. (1989). Improvement of Malaysian Cocoa bean Flavour by modification of harvesting, fermentation dan drying methods – The Sime-Cadbury process. The Planter (Malaysia), 65, 157 -173. Faborode, Michael O, John F.Favier and Omolayo A. Ajayi. 1995. On the effects of Forced air Drying on Cocoa Quality. Journal of Food Engineering 25 (455-472). www.sciendirect.com Fagunwa, A.O, O.A. Koya and M.O Faborode. 2009. Development of an Intermittent Solar Dryer of Cocoa beans. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscrift number 1292. Vol XI. July 2009. Hii, C.L, C.L. Law, M.Cloke, S. Suzannah. 2009. Thin Layer Drying Kinetics of Cocoa and Dried Product Quality. Journal of Biosytems Engineering 102 (153-161). www.sciendirect.com Manalu, Lamhot P. 1999. Pengering Energi Surya dengan Pengaduk Mekanis Untuk Pengeringan Kakao. Thesis. Program Pascasarjana. IPB. Bogor Nelwan, Loepold Oscar. 1997. Pengeringan Kakao dengan Energi Surya Menggunakan Rak Pengering dengan Kolektor Tipe Efek Rumah Kaca. Thesis. Program Pascasarjana. IPB. Bogor Priyanto, Agus, Harjono, Sardjono, T. W. Widodo. 1995. Laporan Hasil Rekayasa dan Rancang Bangun Unit Pengolah Kakao Rakyat. Balai Besar Pengembangan Alat dan Mesin Pertanian. Balitbangtan. Tanggerang. Wood, J. L. & Favier J.F (1993). Apparatus for thin layer drying and assosiated error analysis. Journal of Agriculture Engineering. 55, 113-127.


1581

Modifikasi dan Pengujian Mesin Pengering Hybrid Tipe Rak untuk Pengeringan Biji Kakao

Recommend Documents