Perpindahan Massa Pada Pengeringan Gabah Dengan Metode Penjemuran

Jember, 21-22 Juli, 2011

[PROSIDING SEMINAR NASIONAL PERTETA 2011]

Perpindahan Massa Pada Pengeringan Gabah Dengan Metode Penjemuran 1) Jurusan

Hanim Z. Amanah1), Sri Rahayoe1), Sukma Pribadi1)

Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM, Jl. Flora No 2 Bulaksumur Yogyakarta 55281, E-mail : [email protected]

ABSTRAK Pengeringan gabah dengan penjemuran langsung banyak diaplikasikan di negara tropis karena mempunyai beberapa kelebihan yaitu murah dan mudah untuk dilakukan. Akan tetapi, pengeringan dengan metode penjemuran juga mempunyai kelemahan yaitu resiko kontaminasi yang tinggi dan laju pngeringan yang rendah. Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi pengeringan padi dengan metode penjemuran dengan pengaplikasian efek rumah kaca. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan analisis proses perpindahan massa pada pengeringan padi dengan metode penjemuran langsung dan penjemuran termodifikasi melalui penggunaan efek rumah kaca. Gabah kering panen dengan berat total 15 kg dihamparkan pada rak sehingga ketebalan gabah berada pada kisaran 3 – 5 cm. Gabah selanjutnya dikeringkan dengan dua metode yang telah ditentukan sebelumnya secara bersamaan. Perubahan kadar air gabah diamati setiap 30 menit sampai kadar air rata-rata mencapai 14% (wb). Analisis proses perpindahan massa dilakukan dengan pengaplikasian persamaan “page” yang selanjutnya digunakan untuk menghitung konstanta laju pengeringan (k). Konstaanta laju pengeringan (k) selanjutnya digunakan untuk melakukan prediksi perubahan kadar air selama pengeringan. Hasil penelitian menunjukka bahwa proses perpindahan massa air gabah yang dikeringkan dengan pengaplikasian efek rumah kaca lebih cepat dari proses penjemuran langsung. Hasil uji statistik pada nilai konstanta laju pengeringan (k) menunjukkan bahwa ada perbedaa nyata antara nilai (k) dengan metode pengeringan dengan pengaplikasian rumah kaca dan penjemuran langsung (α 0,05). Nilai (k) pada masing masing metode pengeringan dapat digunakan untuk memprediksi perubahan kadar air selama pengeringan dengan akurat. Kata Kunci : Gabah, pengeringan, penjemuran, efek rumah kaca, konstanta laju pengeringan

Matahari merupakan sumber energi yang sangat potensial khususnya di Indonesia karena intensitasnya yang tinggi dan hampir selalu ada sepanjang tahun. Energi matahari mempunyai beberapa kelebihan yaitu dapat diperbaharui (renewableI) dan tidak menghasilkan polutan. Penggunaan energi matahari untuk proses pengeringan khususnya untuk produk pertanian akan menguntungkan bagi petani karena merupakan metode yang murah dan mudah untuk dilakukan. Sebagian besar produk pertanian khususnya bijian masih mengandung air yang tinggi setelah dipanen. Sebagai contoh, gabah kering panen (GKP) Indonesia mempunyai kadar air bervariasi antara 20% sanpai 30% (wb). Kandungan air dalam gabah ini harus segera diturunkan hingga mencapai maksimal 14% agar aman untuk disimpan atau agar dapat di giling menjadi beras (Bhandari, 2008). Pengeringan gabah dan beberapa produk pertanian yang lain dengan metode penjemuran langsung banyak dilakukan oleh petani. Dalam hal ini, sumber energi untuk proses pengeringan diperoleh dari panas matahari. Pada siang hari, suhu udara lingkungan ratarata meningkat sebagai efek dari pemanasan oleh matahari. Udara menyimpan energi matahari yang dapat digunakan untuk mengeringkan gabah sepanjang siang hari. Akibat pemanasan oleh matahari, suhu udara meningkat dan kelembaban relatif udara menurun sehingga meningkatkan kapasitas pengeringan. Di Indonesia, pengeringan gabah melalui metode penjemuran dilakukan dengan membentangkan produk di lantai jemur dan di balik secara berkala sehingga kadar air gabah turun dan mencapai kondisi yang aman untuk proses penyimpanan. Efektivitas dari metode ini

Kajian Teknik Pasca Panen dan Proses Hasil Pertanian

PENDAHULUAN

256



masih belum jelas karena pada saat yang bersamaan produk dapat terkontaminasi debu dan bahan lain (Alonge, 1997). Pengeringan dengan metode penjemuran juga mempunyai beberapa kelemahan antara lain memerlukan tenaga kerja dalam jumlah yang besar, membutuhkan area yang luas, resiko terjadinya kehilangan produk, laju pengeringan yang lambat, sulit untuk menghasilkan produk yang seragam serta kemungkinan terjadinya kontaminasi silang mikrobia. Untuk mengeliminasi kehilangan produk dan untuk meningkatkan laju pengeringan dengan metode penjemuran, teknologi sederhana dengan mengaplikasikan efek rumah kaca menjadi suatu hal yang menarik untuk dilakukan. Pengering rumah kaca akan mengumpulkan panas dari matahari dalam suatu ruangan yang akan mengakibatkan kenaikan suhu udara dalam ruang pengering dan menurunkan kelembaban udara. Suhu udara dalam bangunan rumah kaca dapat mencapai 50 oC. Tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi efektivitas penggunaan efek rumah kaca untuk meningkatkan laju pengeringan gabah dengan menentukan nilai konstanta laju pengeringan (k). Nilai (k) selanjutnya akan digunkanan untuk memprediksi penurunan kadar air gabah selama pengeringan dengan menggunakan metode yang sama. METODOLOGI Dasar Teori Kadar air gabah setelah panen berada pada kisaran 20% sampai 30% (wb). Analisis pada kondisi ini dapat dilakukan dengan menggunakan analogi huku pendinginan Newton dengan asumsi bahwa laju kehilangan air dari bijian sebanding dengan perbedaan tekanan uap air dalam bahan dengan dan kadar air setimbang. Model ini dikenal dengan persamaan Page (Hall 1980; Bakker – Arkema, 1972)

Dimana M : Kadar air bahan Me : kadar air setimbang k : konstanta laju pengeringan t : waktu pengeringan Menurut Brooker-Arkema-Hall (1972), kadar air setimbang suatu produk dipengaruhi oleh kelembaban relatif dari lingkungannya. Pada kondisi RH lingkungan 20% - 60%, kadar air setimbang gabahberada pada kisaran kadar air 10% - 13%. Dengan metode pemisahan variabel, Persamaan 1 dapat diintegralkan menjadi sebagai berikut : 𝑀(𝑡) 𝑑𝑀 𝑀0 (𝑀−𝑀𝑒 )

=−𝐾

𝑡 0

𝑑𝑡

𝐿𝑛 𝑀 − 𝑀𝑒 |𝑀𝑡 𝑀𝑜 = −𝐾(𝑡 − 0) 𝑀 𝑡 −𝑀𝑒 𝐿𝑛 𝑀𝑜 −𝑀𝑒 = −𝐾𝑡

2)

Persamaan 2 dapat dianalogikan sebagai persamaan garis lurus dengan absis t (waktu) dan ordinatnya adalah pengeringan (k)

𝐿𝑛

𝑀 𝑡 −𝑀𝑒 𝑀𝑜 −𝑀𝑒

. Gradien garis merupakan nilai dari konstanta laju


1)

257



Bahan dan Metode

Desain Peralatan

1. Ventilator 2. Atap dan dinding dryer 3. Rak 1 4. Rak 2

Gambar 1. Skema alat pengering dengan efek rumah kaca

Prosedur Pengambilan Data Gabah dengan berat total 15 kg dihamparkan diatas rak dengan tebal hamparan 3 – 5 cm dan selanjutnya dikeringkan dengan dua metode pengeringan yaitu penjemuran langsung dan penjemuran termodifikasi dengan menggunakan alat pengering rumah kaca. Perubahan suhu dan kadar air bahan diamati tiap 30 menit. Pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan menggunakan Grain Moisture Meter dan di validasi dengan metode thermografimetri. The changes of temperature and water content were observed every 30 minutes. Water content evaluated using Grain Moisture meter and using thermogravimetri method. Pengambilan sampel dilakukan pada 3 titik yang berbeda untuk tiap rak (Gambar 3)

Gambar 2. Alat Pengering rumah kaca


Gambar 1 menunjukkan bagian-bagian alat pengering. Alat pengering rumah kaca dibuat dengan tipe pengering rak dengan bahan konstruksi utama adalah besi dan kaca dengan ketebalan 5 mm. Pengering dibut dengan ukuran dimensi panjang 200 cm dan lebar 100 cm. Jarak atap dengan rak kedua adalah 100 cm. Bagian bawah alat pengering ditutup dengan lembaran aluminium dengan jarak dari permukaan tanah adalah 40 cm. Alat pengering ini dilengkapi dengan ventilator udara. Diantara dinding dan atap terdapat lubang yang berfungsi mengatur sirkulasi udara. Bagian dalam dari alat pengering di cat hitam yang berfungsi sebagai absorber. Gambar isometric alat pngering dapat dilihat pada Gambar 2.

258



Gambar 3. Skema pengambilan sampel HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 4. Profil suhu udara selama pengeringan

Gambar 5. Profil kelembaban udara

Suhu dan kelembaban udara adalah faktor yang sangat berpengaruh pada proses pengeringan. Suhu udara yang tinggi dan kelembaban udara yang rendah akan meningkatkan laju pengeringan. Gambar 6 menunjukkan perubahan kadar air gabah selama proses pengeringan dengan metode penjemuran termodifikasi yang memanfaatkan efek rumah kaca yang dilakukan dalam 4 kali ulangan. Dalam hal ini kecepatan penurunan kadar air bahan untuk tiap ulangan berbeda akibat kondisi cuaca yang tidak sama. Fenomena yang sama juga teramati


Profil Suhu dan Kelembaban Gambar 4. Menunjukkan bahwa suhu udara dalam ruang pengering selalu lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara lingkungan luar. Efek rumah kaca dapat menaikkan suhu udara dalam ruang pengering sehingga energi yang dapat digunakan dalam proses pengeringan menjadi lebih tinggi. Kenaikan suhu udara dalam ruang pengering disertai dengan penurunan RH sehingga RH udara dalam ruang pengering lebih rendah dari udara lingkungan (Gambar 5). Kondisi ini dapat meningkatkan kapasitas udara membawa uap air sehingga laju perpindahan massa air dari bahan menjadi lebih cepat. Dalam hal ini laju pengeringan menjadi lebih tinggi yang ditandai dengan peningkatan nilai kostanta laju pengeringan (k).

259



pada pengeringan gabah dengan metode penjemuran langsung (Gambar 7). Hasil perhitungan nilai konstanta laju pengeringan (k) menunjukkan bahwa untuk setiap ulangan yang dilakukan, pengeringan dengan memanfaatkan efek rumah kaca mempunyai nilai (k) yang lebih tinggi dari penjemuran langsung (α 0,05) (Tabel 1). Prediksi penurunan kadar air bahan selama pengeringan dengan menggunakan nilai (k) yang diperoleh menunjukkan hasil yang cukup akurat (Gambar 8). Hal ini menunjukkan bahwa “Persamaan page” dapat digunakan untuk menghitung nilai laju pengeringan dengan tepat.

Gambar 6. Profil kadar air gabah selama pengeringan dengan pemanfaatan efek rumah kaca

Gambar 7. Profil kadar air gabah selama pengeringan dengan penjemuran langsung

1 2 3 4

Drying with employing greenhouse effect

Direct Sun Drying

0,2558 0,2354 0,2390 0,1650

0,2160 0,2192 0,1598 0,1506


Table 1. Konstanta laju pengeringan

260



30 M Prediction M Observation

Water content (% wb))

25 20 15 10 5 0

200

Drying time (minit)

400

600

800

Gambar 8. Kadar air observasi dan prediksi dengan menggunakan nilai (k) KESIMPULAN Metode pengeringan dengan penjemuran termodifikasi yang memanfaatkan efek rumah kaca dapat meningkatkan laju pengeringan (k) pada proses pengeringan gabah dengan menggunakan energi matahari. Nilai (k) dapat digunakan untuk memprediksi penurunan kadar air gabah selama pengeringan dengan akurat pada pengeringan dengan metode yang sama UCAPAN TERIMA KASIH

DAFTAR PUSTAKA Alonge, A.F., 1997. A Natural Convection Solar Crop Dryer. Proceeding of 19 th Annual Conference of the Nigerian Society of Agricultural Engineering (NSAE) 19, 211-214 Alonge, A.F., 2007. A Direct Passive solar dryer for tropical Crops, Proceeding of African Crp Science Conference Vol 8. Pp. 1643 – 1646 Bhandari, R. and H. Gaese, 2008, Evaluation of Box Type Paddy Dryers in South Sumatra, Indonesia Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript FP 08 011. Vol. X. July, 2008 Brooker, D. B., F. W. Baker-Arkema dan C. W. Hall. 1972. Drying and storage of grains and oilseeds. Van Nostrand Reinhold. New York. Hall, C.W. 1980. Drying and Storage of Agricultural Crops. AVI Publishing Company. Westport Connecticut College of Engineering Washington State University. Pullman. Washington.


Ucapan terimakasih disampaikan kepada Prof. Budi Rahardjo, MSAE dan Dr. Nursigit Bintoro yang memberikan bimbingan dan masukan pada penelitian yang dilakukan.

261

Perpindahan Massa Pada Pengeringan Gabah Dengan Metode Penjemuran

Recommend Documents