PENGERINGAN BIJI COKELAT DENGAN CABINET DRYER BERKAPASITAS 1800 kg/jam
Oleh : Vera Ernawati
(6103007061)
Dosen : Ir I r. Rulianto Utomo, MP
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA SURABAYA 2009
BAB 1 PENDAHULUAN
Kete Keters rsed edia iaan an buah buah kaka kakao o yang ang ada ada di Indo Indone nesi siaa belu belum m dapa dapatt dimanfaatkan secara optimal oleh kaum petani, produsen, baik industri kecil, menengah menengah dan sedang, serta masyarakat yang berada pada jalur produksi cokelat. Padahal biji cokelat di Indonesia memiliki beberapa keunggulan. Sebagian Sebagian besar jenis jenis cokelat cokelat yang ditanam ditanam adalah adalah Criollo Criollo.. Cokelat Cokelat merupaka merupakan n sumber sumber devisa devisa terbesar terbesar ketiga ketiga perkebun perkebunan an mencapai mencapai US$701 juta pada tahun 2002 (Sirega (Siregar r dkk,2005). Cita rasa cokelat setara dengan cokelat Ghana yang well-fermented . Selain itu, cokelat tidak mudah leleh sehingga cocok untuk blending (Sunanto, 2005). Sejauh ini, pengendalian proses pengolahan biji cokelat juga masih belum optimal. optimal. Salah satu penyebabnya penyebabnya adalah minimalnya minimalnya pengetahuan tentang tahaptahap tahap proses proses pengolah pengolahan an biji cokelat cokelat dan pengenda pengendalia lian n faktorfaktor-fakt faktor or proses proses pengola pengolahan han bagi kaum petani, petani, kaum produsen produsen dan masyarak masyarakat. at. Pengerin Pengeringan gan merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan mutu cokelat, di samping proses pemanenannya. Mutu biji cokelat ditentukan dari kadar airnya. Biasanya kapasitas pengeringan biji cokelat adalah 1800 kg tiap jam untuk 30 karung, yang masing-masing berisi 300 kg biji kakao ( Siregar, 2005). Biji kakao yang masuk ke dalam pengeringan adalah biji kakao yang sudah terfermentasi. Kadar air biji kakao tersebut masih tinggi 68%, sehingga memb member erik ikan an pelu peluan ang g yang yang besa besarr untu untuk k cepa cepatt memb membus usuk uk akib akibat at adan adany ya pertumb pertumbuhan uhan mikroor mikroorgani ganisme. sme. Oleh Oleh karena karena itu, dengan dengan adanya adanya pengerin pengeringan, gan, dapat mengurangi kadar air dalam biji. Kadar air biji yang diharapkan setelah pengeringan adalah 6%, yang bertujuan untuk memudahkan pelepasan nibs dari kulitnya, juga mencegah agar tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme pembusuk sehingga dapat memperpanjang umur simpan. Pengeri Pengeringan ngan buah kakao kakao terbagi terbagi menjadi menjadi dua yaitu yaitu sun drying drying dan artificial artificial drying . Sun drying memerlukan sinar matahari sebagai sumber energi,
sumber panas dan sinar ultraviolet. Pengeringan ini dilakukan secara terbuka,
membutu membutuhkan hkan hembusa hembusan n angin angin yang besar besar dari udara udara sehingga sehingga pengerin pengeringan gan berlang berlangsung sung lambat. lambat. Pengeri Pengeringan ngan ini mampu mampu menghas menghasilka ilkan n warna warna biji kakao kakao mengkilap, sedangkan pada artificial drying tidak. Namun, pengeringan secara terbu terbuka ka meny menyeba ebabka bkan n rawa rawan n konta kontami mina nasi si dari dari udara, udara, debu debu dan keriki kerikill dari dari lingk lingkung ungan an sekita sekitarr.Sela .Selain in itu, itu, penger pengering ingan an ini dilaku dilakukan kan hanya hanya jika jika cuaca cuaca memungkinkan. Jika tidak, menggunakan artificial Pengeringan buatan artificial drying . Pengeringan (artificial artificial drying) menggunakan bahan bakar. Prinsip kerjanya adalah pemanasan secara konduksi (penghantaran panas) atau konveksi (pengaliran panas) yang bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan pangan, berbentuk solid . Salah satunya satunya adalah cabinet dryer . Pada cabinet dryer , pemanasan pemanasan dilakukan dilakukan secara konveksi dan konduksi. Secara konveksi, digunakan aliran udara kering yang dihembuskan. Secara konduksi, digunakan sejumlah tray (wadah penampung biji) secara bertingkat. Cabinet dryer dengan tipe tray dryer , dilengkapi dengan fan untuk untuk mengg menggera erakka kkan n arah arah udara udara kering kering sehing sehingga ga alira aliranny nnyaa merat merataa dalam dalam chamber . Sistem pengering ini menggunakan udara pengering sebagai medium
pemanas pemanas biji biji kakao, kakao, ditamba ditambahkan hkan air boiler untuk memanask memanaskan an udara udara yang yang boiler untuk masuk ke dalam sistem pengering dan juga menghembuskan udara dari luar. Bahan bakar yang digunakan adalah solar. Komponen-komponen yang menyusun cabinet dryer tersebut, disesuaikan dengan kapasitas biji kakao yang masuk dan
juga diperhitungkan efisiensi dari sistem pengering tersebut. Oleh karena itu, juga diperlukan perhitungan berapa bahan bakar yang diperlukan untuk menyalakan Selain n itu, itu, juga juga diper diperluk lukan an genera generator tor sebaga sebagaii tenag tenagaa listr listrik ik boiler dan fan. Selai cadangan. Rumusan Masalah
Berapa daya yang dibutuhkan pada cabinet dryer untuk mengeringkan biji kakao dengan kapasitas 1800 kg per jam? Berapakan solar yang dibutuhkan sebagai bahan bakar untuk mengeringkan biji kakao tersebut? Tujuan Masalah Mas alah
Dari uraian di atas, tujuan pembuatan makalah adalah untuk mengetahui berapa daya dan solar yang dibutuhkan pada cabinet dryer .
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Buah Kakao
Menurut Menurut Benson Benson dalam dalam Minifie Minifie (1970), (1970), klasifik klasifikasi asi buah kakao kakao adalah sebagai berikut: Devisio
: Spermatophyta
Sub Sub dev devis isio io
: Angi Angios ospe perm rmae ae
Class
: Dicotyledon
Ordo
: Malvales
Familia
: Sterculiaceae
Species
: Theobroma cacao L.
Varietas biji kakao terdiri dari Criollo dan Forastero. Varietas Criollo Criollo berasal berasal dari Amerika Amerika Tengah, engah, sedangka sedangkan n Foraste Forastero ro berasal berasal dari Amerika Selatan. Warna buah kakao varietas Criollo adalah merah dan kuning, sedangkan warna biji putih dan ungu muda dengan rasa lebih khas dan aroma yang lebih baik daripada varietas Forastero. Pada Forastero, buah berwarna kuning. Bijinya berwarna ungu tua dan aroma tidak terlalu menyengat menyengat tetapi rasanya agak pahit. Menurut Siregar (2005), berdasarkan mutunya, biji kakao digolongkan sebagai berikut: Mutu Bi Biji A
Ciri-ciri Warna biji merah cokelat merata
B
Biji berbentuk bulat utuh Warna biji merah cokelat tidak merata
C
Biji berbentuk bulat tidak utuh Warna biji merah cokelat tidak merata
G Z
Biji gepeng dan keriput Biji pecah dan terbelah Warna biji hitam
Agar
Ada bekas serangan penyakit dan tikus layak untuk diperdagangkan, dijualbeli elikan
dan
disebarluaskan ke masyarakat, biji kakao harus memenuhi standar mutu biji
kakao, kakao, yang ditetapk ditetapkan an oleh Departem Departemen en Perdagan Perdagangan gan dalam dalam Susanto Susanto (1994), meliputi: a. Syarat Um Umum Karakteristik Kadar air % (b/b) maksimum Biji berbau asap, abnormal dan berbau asing Serangga hidup Kadar biji pecah dan ataupun pecahan Biji dan atau pecaha kulit % (b/b) maksimum Kadar benda-benda asing % (b/b) maksimum
Syarat
7.50 Tidak ada Tidak ada 3 0
b. b. Sya Syarat rat Khu Khusu suss Karakteristik
Kadar biji berkapang (%) Kadar biji tidak terfermentasi (%) 1. slaty/ putih kotor/ ungu muda 2. ungu Kadar biji berserangga, pipih dan berkecambah (%) 2.2.
Persyaratan Maksimum Mutu I Mutu II 3 4
3 10 3
8 30 6
Pengeringan
Pengeringan bertujuan untuk memperpanjang umur simpan dengan cara cara meng mengur uran angi gi kada kadarr air air untu untuk k menc menceg egah ah tida tidak k ditu ditumb mbuh uhii oleh oleh mikro ikroor orga gani nism smee
pem pembusu busuk. k.
Dala Dalam m
pros proses es
peng penger erin inga gan n
dila dilaku kuka kan n
peng pengat atura uran n terhad terhadap ap suhu, suhu, kelem kelembab baban an (humidity) dan alir aliran an udar udara. a. humidity) dan Perubahan kadar air dalam bahan pangan disebabkan oleh perubahan energi dalam sistem (Banwatt, 1981). Untuk itu, dilakukan perhitungan terhadap neraca massa dan neraca energi untuk mencapai keseimbangan. Menu Menuru rutt
Banw Banwat attt
(198 (1981) 1),,
alas alasan an
yang ang
mendu enduku kung ng
pros proses es
pengeri pengeringan ngan dapat dapat mengham menghambat bat pertumb pertumbuhan uhan mikroor mikroorgani ganisme sme adalah adalah untuk mempertahankan mempertahankan mutu produk terhadap perubahan fisik dan kimiawi yang ditentukan oleh perubahan kadar air, mengurangi biaya penyimpanan, penyimpanan, pengemasan dan transportasi, untuk mempersiapkan produk kering yang akan dilakuka dilakukan n pada tahap tahap berikutn berikutnya, ya, menghil menghilangk angkan an kadar kadar air yang yang ditambah ditambahkan kan akibat akibat selama selama proses proses sebelum sebelumnya, nya, memperp memperpanja anjang ng umur
simp simpan an dan dan memp memper erba baik ikii kega kegaga gala lan n prod produk uk.. Prod Produk uk keri kering ng dapa dapatt digunakan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan produk baru. Menur Menurut ut Susa Susanto nto(1 (1994 994)) tuju tujuan an penge pengeri ringa ngan n biji biji kakao kakao adala adalah h menur menurunk unkan an kadar kadar air dari dari 60% menja menjadi di 6%-7% 6%-7%.. Ada Ada bebera beberapa pa cara cara peng pengri ringa ngan n yakni yakni denga dengan n sinar sinar matah matahai ai,, dengan dengan alat alat penge pengeri ring ng dan kombina kombinasi si keduany keduanya. a. Pengerin Pengeringan gan kombina kombinasi si yaitu yaitu pengerin pengeringan gan dengan dengan panas sinar matahari dan panas buatan. Cara ini lebih baik karena tidak tergantung cuaca dan bahan bakar lebih sedikit. Pengeringan dengan sinar matah matahar arii menja menjadik dikan an mutu mutu biji biji lebih lebih baik baik yaitu yaitu menja menjadi di mengk mengkil ilap. ap. Cara Carany nyaa adala adalah h biji biji diteba ditebarka rkan n di lantai lantai penjem penjemura uran n di bawah bawah terik terik matahari. Pengeringan ini membutuhkan tenaga kerja lebih banyak dan sangat tergantung dengan cuaca. Pada metode Cadburry, jika cuaca tidak memungkinkan dapat diganti dengan hembusan udara pada pengeringan buatan yaitu: Vis-dryer, Cacao dryer, Samoan dryer dan Barico dryer .Pada tahap tahap awal awal dengan dengan suhu suhu lingku lingkunga ngan n selama selama 72-80 72-80 jam dan diteru diteruska skan n dengan suhu udara 45-60˚C sampai biji kering. Lama pengeringan ini 7-8 jam sehari. Selama penjemuran dilakukan pembalikkan hamparan biji 1-2 jam sekali. Lama penjemuran dapat lebih dari 10 hari, tergantung dengan cuaca dan lingkungan. Sedangkan dengan pengeringan buatan, dilakukan oleh PT Perkebunan II selama 32 jam dan pembalikkan biji setiap 3 jam. Penge Pengeri ringa ngan n ini dengan dengan mengg mengguna unakan kan Baric . Namun amun,, bis bisa Barico o dryer dryer digunaka digunakan n dengan dengan alat pengerin pengering g lain, lain, misalny misalnyaa cabinet Lama cabinet dryer dryer . Lama penge engerringan ngan
tergant gantu ung
dari ari
jenis nis
alat lat
peng pengeerin ringny gnya.
Prinsi nsip
pengeri pengeringan ngannya nya menggun menggunakan akan udara udara pengerin pengering g sebagai sebagai medium medium panas panas dalam menurunkan kadar air biji hingga 6% ( Siregar, 2005).
2.3.
Cabinet Dr Dryer
Cabinet dryer merupakan alat pengering yang menggunakan udara panas dalam ruang tertutup (chamber) . Ada dua tipe yaitu tray dryer dan vacuum dryer . Vacuum dryer menggunakan pompa dalam penghembusan
udara, udara, sedangka sedangkan n pada tray dryer tidak mengguna menggunakan kan pompa pompa (Singh, (Singh, dryer tidak
2001). Kelemahan cabinet dryer adalah kurangnya pengontrolan aliran udar udaraa yang ang ber bergera gerak k sehi sehing ngga ga bila bila alir aliran an udar udaraa terl terlal alu u kenc kencan ang, g, meny menyeb ebab abka kan n
alir aliran an turb turbul ulen en dala dalam m chamber , yang ang
meng mengha hamb mbat at
peng pengeri eringa ngan n produ produk k bahan bahan pangan pangan.. Produ Produk k yang yang sesuai sesuai diker dikering ingkan kan dengan alat ini adalah produk yang memiliki keseragaman yang tinggi, misalnya biji cokelat dan apel. Kelebihannya adalah harga murah, karena membutuhkan daya yang tidak terlalu tinggi ( Fellows,1990). Komponen cabinet dryer dryer adalah adalah tray, boiler dan fan. Tray disesuaikan disesuaikan dengan kapasitas kapasitas jumlah, jumlah, berat dan ukuran produk produk pangan. pengeringan, yang disusun Tray berfungsi sebagai wadah biji dalam proses pengeringan, bertingkat. bertingkat. Sedangkan boiler berfu berfungs ngsii sebag sebagai ai peman pemanas as udara udara atau atau pengering udara dan penghembus udara kering yang akan digunakan dalam pengeringan pengeringan (Severn, 1954). Boiler memilik memilikii medium medium pemanas pemanas berupa berupa stea steam m. Kuali ualita tass stea steam m yang ang digu diguna naka kan n adal adalah ah 90%, 90%, agar agar dapa dapatt mengeri mengeringka ngkan n udara udara secara secara optimal optimal yang yang dapat dapat memenuh memenuhii kebutuha kebutuhan n panas udara kering dalam pengeringan. Suhu steam yang digunakan adalah 120˚C (Sever, 1954). Suhu tersebut mampu menghasilkan kalor untuk mengeringkan udara secara optimal. Pada 1 HP, boiler memiliki heating Sedangkan fan, berfungsi sebagai surface sebesar 10 ft2 ( Banwatt, 1981). Sedangkan penga pengatu turr arah arah alira aliran n udara. udara. Fan denga dengan n tipe tipe Vaneaxial fan mampu menghembuskan menghembuskan udara 400-1000 fpm / ft2. Daya yang digunakan biasanya 25 Watt dengan diameter silinder = 18 cm (Arsdell,1973). Dalam perhitungan neraca panas, dibutuhkan data-data yaitu panas spesifik spesifik,, panas panas latent, latent, RH(%) RH(%) dan suhu sehingga sehingga diperole diperoleh h hubungan hubungan antara RH(%) udara dengan kadar air dalam bahan pangan pada grafik (Singh,2001 2001). ). Hubunga Hubungan n tersebut tersebut menentuk menentukan an psychr psychromet ometric ric charts charts (Singh, ber berap apaa pana panass masu masuk k dan dan kelu keluar ar yang ang seti setimb mban ang. g. Sela Selain in itu, itu, juga juga menentukan panas yang hilang dalam proses pengeringan. Selain neraca panas, panas, juga dibutuhk dibutuhkan an neraca neraca massa massa untuk untuk mengeta mengetahui hui keseimba keseimbangan ngan antara berapa produk yang masuk dengan berapa yang keluar serta berapa
uap uap air air yang yang dile dilepa pask skan an dala dalam m pros proses es.. Ini Ini berp berpen enga garu ruh h juga juga pada pada perubahan fraksi air dalam bahan pangan (Singh, 2001).
BAB 3 ISI
NERACA MASSA
V
F=1800kg k.a. = 68%
DRYING
P k.a. = 6%
Kapasitas bahan baku biji cokelat = 1800 kg / jam Satuan perhitungan massa = kilogram Satuan perhitungan waktu = jam
Neraca Massa Total: F
=V+P
1800 = V + P V = 1800 – P ...............................(1) ...............................(1) Neraca Massa Komponen Air : F . xf = V . xv + P . xp 1800(0,68)= V(1) + P (0,06) 1224 =
V + 0,06 P
1224 = 1800 – P + 0,06 P 0,84 P = 576 P = 612,77 kg V = 1800 – 612,77 = 1187,23 kg
Masuk: - Biji Biji cokel cokelat at kada kadarr air air 68% = 1800 1800 kg Air
= 1224 kg
Padatan kering = 576 kg 1800 kg
Keluar: - Uap air = 1187,23 kg - Biji cokelat kadar air 6% = 612 ,77 kg Air
= 36,77 kg
Padatan kering =
576 kg 1800 kg
Asumsi: ma= 0,3 kg/s (Susanto, 1994)
Jumlah uap air = 1187,23 kg Lama pengeringan= 1187,23 / 0,3 = 1,099 jam
∼
1 jam
Jadi, kapasitas pengering biji cokelat = 1800 kg/jam Udara kering 60˚C, RH= 10%, W2, ma Biji cokelat, Tp2, mp, w2, k. a. = 6%
Udara kering kerin g RH= 70%, W1, Ta1 DRYING
Biji cokelat 25˚C, mp, w1, k. a. = 68%
W2 pada 60˚C , RH=10% = 0,043 kg air/kg udara kering w1 = 0,68/0,32 = 2,125 kg air/kg solid w2 = 0,06/0,94 = 0,0638 kg air/kg solid Asumsi: ma= 0,3 kg/s (Susanto, 1994)
= 1080 kg/jam Ta1= Tp2 + 5 ˚C ( ma/mp) W2 + w1 = (ma/mp) W1 + w2 1080 (0,043) + 2,125 mp=1080 W1 + 0,0638 mp 46,44 + 2,0612 mp = 1080 W1
............................(2) ............................(2)
Udara : Panas laten (HL) pada 60˚C = 2609,6 – 251,13 = 2358,47 KJ/ kg Suhu reference (To)= 0˚C (Singh, 2001) Ha2
= Cs Cs2 (6 (60-To) + W2 (H (HL) = (1,005+ {1,008 x0,043}) ( 60-0) + 0,043 x 2358,47 = 1,08584 x 60 +101,41921 = 166,5646 KJ/kg udara kering
= 166,56 KJ/kg udara kering Dari psychrometric charts (Singh, 2001) : Tp2= 40˚C W1 = 0,056 kg air/kg udara kering 46,44+20,612 mp = 1080 (0,056) 20,612 mp = 60,48 - 46,44 mp= 6,8116 kg / jam = 6,81 kg/ jam Ta1= 40˚C+5˚C= 45˚C Panas laten (HL) pada 45˚C = 2583,2 – 188,45 = 2394,75 KJ/ kg Ha1
= Cs Cs1 (4 (45-To) + W1 (H (HL) = (1,005+ {1,008 x0,056}) ( 45-0) + 0,056 x 2394,75 = 1,12814 x 45 +134,106 = 184,8723 KJ/kg udara kering = 184,87 KJ/kg udara kering
Panas spesifik biji kakao = 0,53 kkal/ (kg˚C)
(Severn, 1954)
= 2,218 KJ/ (kg˚C) = 2,218 KJ/ (kg K) Panas spesifik air 25˚C = 4,178 KJ/(kg˚C) Panas spesifik air 40˚C = 4,175 KJ/(kg˚C)
(Singh, 2001)
Produk : Hp1= Hp1 = Cpp (Tp1-To) + w1 Cpw1(Tp1-T Cpw1(Tp1 -To) o) = 2,218 ( 25-0) + 2,125 (4,178 ) (25-0) = 55,45 + 221,96 = 277,41 KJ/ kg solid kering Hp2= Cpp (Tp2 – To) + w2 Cpw2 ( Tp2-To) = 2,218 (40-0) + 0,0638 ( 4,175) (40-0) = 88,72 + 10,65 = 99,37 KJ/ kg solid kering
NERACA PANAS
Satuan perhitungan panas = kilojoule Satuan perhitungan waktu = jam ma x Ha2 + mp x Hp1 = ma x Ha1 + mp x Hp2 +Qloss (1080)(166,56) + (6,81)(277,41)= 1080 (184,87) + 6,81 (99,37)+ Qloss 179884,8000 + 1889,1621
= 199659,6000 + 676,7097 + Qloss
181773,9621
= 200336,2097 + Qloss Qloss
= -18562,13476 KJ
Masuk: Entalpi udara masuk = ma x Ha2 = 1080 x 166,56 = 179884,8000 KJ Entalpi produk awal = mp x Hp1= 6,81 x 277,41 = 1889,1621 KJ 181773,9621 KJ Keluar: Entalpi udara masuk = ma x Ha1 = 1080 x 184,87 = 199659,6000 KJ Entalpi produk awal = mp x Hp2= 6,81 x 99,37 = 676,7097 KJ Panas hilang (Qloss )
= - 18562,13476 KJ 181773,9621 KJ
Udara Pengering Pengeri ng : Air hilang= 3 kg Udara luar 30˚C, RH BOILER = 80% Asumsi: ma1= 4400 kg/ jam Steam condensat,
Udara 60˚C, RH = 10% ma2= 1080 kg/ jam
ms = 0,3 kg /jam, Kualitas steam = 90%, Ts= 120 ˚C Steam : kualitas steam = 90% Suhu 120˚C Hc= 503,71 KJ/kg ; Hv= 2706,3 KJ/kg Hs = 0,1 (503,71) + 0,9 (2706,3) = 50,371 + 2435,67 = 2486,041 KJ/kg
Suhu 60˚C (Cp)Panas spesifik air pada suhu 60˚C = 4,181 KJ/(kg˚C) Hc= Cp ( ∆T)= 4,181 (60-0)= 250,86 KJ/kg Qs = ms (Hs-Hc) = 0,3 (2486,041-250,86)= 670,5543 KJ Udara Masuk : W1 pada 30˚C , RH=80% = 0,024 kg air/kg udara kering Ha1= Cs1 (30-0) + W1 (HL) = (1,005+{1,88x0,024})(30)+ (0,024)(2556,3-125,79) = 1,05012 (30)+58,3324 = 89,8358 KJ/ kg udara kering Entalpi udara masuk= ma1 x Ha1 = 4400 x 89,8358 = 395277,696 KJ Udara Keluar : W2 pada 60˚C , RH=10% = 0,043 kg air/kg udara kering Ha2= Cs2 (60-0) + W2 (HL) = (1,005+{1,88x0,043})(60)+ (0,043)(2609,6-251,13) = 65,1504 + 101,4142 = 166,5646 KJ/ kg udara kering Entalpi udara keluar = ma2 x Ha2 = 1080 x 166,5646 = 179889,7789 KJ Air hilang : Panas spesifik air 60˚C = 4,181 KJ/(kg˚C)
(Singh,2001)
Entalpi air hilang = m (cp x ∆T + HL) = 3 (4,181 x (60-0)+ (2609,6-251,13)) = 7827,99 KJ Masuk: Entalpi udara masuk = 395277,6960 KJ Q suplai dari steam =
670,5543 KJ 395948,2503 KJ
Keluar: Entalpi udara keluar = 179889,7789 KJ Entalpi air hilang
= 7827,99 KJ
Panas hilang
=
Qloss 187717,7689 KJ + Qloss
Panas masuk = panas keluar 395948,2503 KJ = 187717,7689 KJ + Qloss Qloss = 208230,4814 KJ Effisiensi = Qmasuk - Qloss x 100% Qmasuk = 395948,2503 – 208230,4814 x 100% 395948,2503 = 47,41%
Kebutuhan Listrik = Q suplai
= 670,5543 = 1414,3731 KJ/jam
Effisiensi (%)
0,4741 = 0,392,88 KW=392,88 W
Fan : Tipe = Vaneaxial Vaneaxial fan Jumlah= 3 buah Diameter silinder = 18 cm Velositas = 400-1000 fpm / ft2 Daya = 25 W
Total kebutuhan daya : 392,88 + 3 x25 = 467,88 W Jadi, daya yang yang diperlukan untuk mengeringkan biji kakao adalah 467,88 W
Kebutuhan air : Faktor evaporasi = (Hs-Hc) Btu/lbm 970,3 =
(2486,041-250,86) (2486,041-250,8 6) KJ/kg x 1 Btu/lbm 970,3 x 2,3258 KJ/kg =
0,99
Air yang dibutuhkan = 0,3 kg/jam x 0,99 x 0,2592 m3/jam 0,45359 kg/lbm x 1/jam =
0,1698 m3/jam
Dalam 1 hari = 16 jam ( Susanto, 1994)= 0,1698 kg/jam x 16 = 2,7160 m3/hari Jadi, untuk kebutuhan steam pada boiler, dibutuhkan air sebanyak 2,7160 m3/hari Atau 2716 liter per hari Kebutuhan solar: Heating value solar = 19650 Btu/lb
(Severn, 1954)
= 45703,7192 KJ/kg mf = 0,3 (2486,041-250,86) (2486,041-250,86 )
= 0,0309 kg/jam =0,01766 m3/jam = 0,2825 m3/hari
0,4741 x 45703,7192 Jadi, kebutuhan solar per hari adalah 0,2825 m3 atau 282,5 liter
Boiler: Menurut Severn (1954), dengan daya sebesar 1 HP, menghasilkan heating surface sebesar 10 ft2 Daya = 0,39288 KW / (0,7457 KW/HP)= 0,526 HP (0,526 HP/1HP) x 10 ft2 = 5,26 ft2 5,26 ft2 x 0,0929 m2/ft2 = 0,4887 m2 = 4887 cm2 Heating surface= 4887 cm2
Ukuran Boiler: Panjang = 22,37 cm Lebar = 38,75 cm Tinggi = 25,80 cm
Spesifikasi Boiler: Tipe= Fire Tupe Bioler Heating Surface Surface = 0,4887 m2 Kapasitas = 670,5543 KJ/ jam Bentuk = silinder Bahan= stainless steal Bahan bakar= minyak solar Rate bahan bakar= 0,01766 m3/jam Jumlah= 1 buah
Tray Ukuran: panjang= 40 cm ; lebar = 100 cm; tebal= 3 cm Jumlah = 6 buah Kapasitas tray = @ 300 kg biji kakao Bahan = kayu
185 cm
boiler
18 cm
100 cm
40 cm
Ukuran Cabinet Dryer – tipe Tray dryer = Panjang = 40 cm Lebar = 100 cm tinggi = 185 cm
PEMBAHASAN
Tujuan ujuan penger pengering ingan an adala adalah h menga mengawet wetkan kan biji biji cokela cokelatt dengan dengan cara cara menurunkan kadar air dari 68% menjadi 6%. Dengan kadar air yang sedikit itu, diharapkan mikroorganis mikroorganisme me tidak tumbuh dalam biji cokelat, yang menyebabkan menyebabkan tidak timbulnya flavor dan aroma cokelat akibat proses fermentasi berlangsung. Umumny Umumnyaa jenis jenis mikroor mikroorgani ganisme sme yang yang tumbuh tumbuh adalah adalah kapang, kapang, dimana dimana dapat dapat tumbuh tumbuh dengan dengan kadar kadar air bahan bahan sekita sekitarr
10%. 10%. Oleh Oleh karena karena itu, itu, dilak dilakuka ukan n
pengeringan. Pengeringan secara buatan (artificial) , yakni dengan cabinet dryer, mampu menurunkan kadar air hingga 6%-7%. Sedangkan pengeringan terbuka dengan sinar matahari (penjemuran), mampu menurunkan kadar air hingga 2025%. Kedua jenis pengeringan dilakukan secara bertahap. Tujuan penjemuran deng dengan an sina sinarr mata mataha hari ri,, sela selain in menu menuru runk nkan an kada kadarr air air, adal adalah ah memb membun unuh uh mikroorganisme yang masih tertinggal di dalam biji dengan sinar ultraviolet dari sinar matahari dan mendapatkan biji cokelat yang mengkilap serta aroma yang lebih menonjol, karena pengeringan ini juga menggunakan hembusan angin yang kencang dari luar. Hembusan angin tersebut meratakan suhu di dalam biji dan aerasi yang cukup sehingga diperoleh warna cokelat yang mengkilap pada biji. Namun, pengeringan ini tergantung dengan cuaca dan lingkungan Pada penger pengeringa ingan n secara secara buatan, buatan, digunaka digunakan n
dengan dengan cabinet cabinet dryer dryer .
Tujua ujuann nny ya adal adalah ah menu menuru runk nkan an kada kadarr air air hing hingga ga 6% sehi sehing ngga ga menc menceg egah ah tumbuh tumbuhny nyaa kapang kapang yang yang memb membusu usukka kkan n bakter bakterii serta serta memp memperp erpanj anjang ang umur umur simpan. Selain itu, alat ini dilengkapi dengan penghembus udara kering dari luar, yaitu boiler , sehingga dapat menggantikan hembusan udara dari luar. Biji cokelat kering disimpan lebih tahan lama. Pengeringan kadar air 6% bertuju bertujuan an agar aroma dan flavor flavor yang yang dihasilk dihasilkan an maksima maksimall dari biji cokelat cokelat sehingga sehingga dapat diolah diolah lebih lanjut lanjut
dalam dalam pembuatan pembuatan berbagai berbagai produk produk olahan
cokelat. Jika kadar air yang kurang dari 6%, biji cokelat mudah hancur karena kekokohan biji berkurang untuk untuk menahan adanya adanya benturan, sehingga sehingga tidak dapat diperoleh mutu biji yang baik. Mutu biji cokelat kering adalah biji yang rapuh tetapi tetapi masih masih mampu mampu menahan menahan adanya tekanan tekanan fisik fisik dari luar, luar, untuk untuk menjaga menjaga bentuk fisik biji yang utuh. Pengeringan Pengeringan dengan cabinet dryer . Pengeringan ini menggunakan aliran udara panas secara tertutup. Tipe tray dryer tidak menggunakan pompa sehingga aliran udara yang dihasilkan tidak terlalu keras. Hembusan udara terlalu keras dapat mematahkan kulit dan memecahkan bentuk fisik biji sehingga biji cokelat yang yang diperole diperoleh h setelah setelah pengeringa pengeringan n tidak tidak utuh lagi. lagi. Menurut Menurut Susanto Susanto (1994), (1994), udara panas yang digunakan 60˚C dengan kecepatan alirnya 0,3 kg/s. Aliran kecepatan ini ini konstan karena untuk untuk mencegah timbulnya timbulnya aliran aliran yang turbulen, turbulen, dimana arah aliran udara dalam chamber tidak tidak beratura beraturan n yang yang menyebab menyebabkan kan pengeringan pengeringan berjalan tidak tidak maksimal. Suhu yang digunakan digunakan tidak terlalu terlalu tinggi agar tidak tidak terjadi penyusut penyusutan an berat berat yang yang terlalu terlalu banyak, banyak, mencegah mencegah kerusaka kerusakan n aroma dan flavor, mencegah biji berasap dan mencegah kehilangan banyak nutrisi dalam biji. terdiri dari tray, boiler dan fan. Dalam cabinet Cabinet dryer terdiri cabinet dryer dryer tersusun atas 6 tray yang disusun secara bertingkat. Kapasitas tray ditentukan oleh jumlah, berat berat dan ukuran biji kakao. kakao. Diameter Diameter biji kakao adalah 3 cm (Severn (Severn 1954), 195 4), sehin sehingga gga tiap tiap 1 tray mampu mampu menampu menampung ng sekitar sekitar 133300 133300 biji dengan dengan beratnya 300 kg. Boiler berfungsi sebagai pemanas udara yang masuk dari luar dengan
RH=80% pada suhu kamar yaitu 30˚C, sekaligus menghembuskan udara kering yang dihasilkan. dihasilkan. Udara Udara kering yang yang dihasilkan adalah adalah suhu 60˚C dengan RH= 10%, karena jika RH lebih tinggi, udara kering tersebut mengandung lebih banyak air sehingga tidak mampu menguapkan air dari produk pangan secara efektif. Selain Selain itu, suhu yang yang tinggi tinggi menurun menurunkan kan RH (kelemba (kelembaban ban relatif) relatif) udara itu sendiri. sendiri. Oleh Oleh karena itu, setelah setelah menguapkan menguapkan air dari dalam biji biji hingga 6%, terjadi penurunan penurunan suhu dan peningkatan peningkatan RH udara udara mencapai mencapai 70%. Penggunaan Penggunaan boiler menggunakan bahan bakar berupa solar (Severn, 1954). Bahan bakar solar
yang yang digun digunak akan an berga bergantu ntung ng pada pada jumla jumlah h kalor kalor yang yang diperl diperluka ukan n oleh oleh steam steam sebagai medium pemanas udara. Untuk memperoleh steam dengan suhu 120˚C, diperlukan air yang ditentukan banyaknya panas yang disuplai oleh steam. Oleh karena itu, diperhitungkan total kebutuhan air dan bahan bakar yang diperlukan serta serta daya daya yang yang dibutuhk dibutuhkan an oleh boiler dalam sistem pengeringan. pengeringan. Effisiensi Effisiensi boiler ditentukan dari banyaknya kalor yang dibutuhkan dengan kalor yang lepas dalam mengeringkan udara. Effisiensinya sebesar 47,41%, menunjukkan bahwa boiler tersebut bekerja efisien dalam mengeringkan biji cokelat hingga kadar
airnya 6%. Fan berfungsi untuk mengatur arah dan sirkulasi udara panas dalam chamber . Jumlah daya yang diperlukan untuk menggerakkan fan ditentukan oleh
ukuran diameter silinder dan jumlah fan yang dibutuhkan. Total kebutuhan daya yang diperlukan ditentukan dari fan dan boiler adalah 467,88 W. Tipe vanexial fan mamp mampu u meng mengub ubah ah alir aliran an udar udaraa dari dari sisi sisi satu satu ke sisi sisi lain lain sehi sehing ngga ga dapa dapatt meneruskannya ke arah yang diinginkan dalam chamber . Mekanism Mekanismee pengeri pengeringan ngan biji biji kakao kakao ditentuk ditentukan an oleh banyakny banyaknyaa kalor kalor dari dari udara udara penger pengering ing denga dengan n kadar kadar air pada pada biji biji kakao. kakao. Kesei Keseimb mban angan gan tersebut dibutuhkan dat-data panas spesifik, panas laten, kecepatan aliran udara dan kecepatan aliran produksi, suhu, RH (%) udara dan kadar air pada bahan p pang angan. an. Pelep Pelepas asan an kalor kalor yang yang diseb disebab abkan kan oleh oleh pengua penguapan pan kadar kadar air bahan, bahan, ditandai dengan negati (-) karena ketika udara yang masuk ke biji cokelat terjadi penurunan penurunan suhu dan penambahan kelembaban udara akibat membawa uap air dari biji cokelat, yang melepas kalor. Oleh karena itu, Dalam neraca panas, jumlah pana panass yang yang masu masuk k sama sama dengan dengan jumla jumlah h panas panas yang yang keluar keluar untuk untuk menca mencapai pai keseimbangan. keseimbangan. Waktu Waktu yang diperlukan diperlukan dalam pengeringan ditentukan oleh berapa uap air yang dilepas dan kecepatan udara pengering. Waktu yang diperlukan untuk mengeringkan biji cokelat dengan 1800 kg adalah 1 jam.
BAB 4 KESIMPULAN
1. Total kebut kebutuhan uhan daya daya yang yang diperlu diperlukan kan sebesar sebesar 467,8 467,88 8W 2. Total bahan bahan bakar bakar solar solar yang yang dibutuhkan dibutuhkan untuk untuk boiler boiler adalah adalah 0,01766 0,01766 m3/jam 3. Total kebutu kebutuhan han air yang yang diperluka diperlukan n untuk steam steam dalam satu satu hari adalah adalah 2716 liter per hari 4. Jumlah kalor yang yang masuk masuk dengan dengan kalor yang dilepas harus sama sama dalam dalam neraca neraca panas. 5. Dalam Dalam neraca neraca massa, massa, dapat diketa diketahui hui berapa berapa produk produk yang yang masuk dan berapa berapa produk yang dihasilkan serta berapa uap air yang dilepaskan 6. Effi Effisie siensi nsi pengeri pengeringa ngan n biji biji cokel cokelat at yang yang berka berkapas pasita itass 180 1800 0 kg jam dengan dengan cabinet dryer cabinet dryer sebesar 47,41%
DAFTAR PUSTAKA
Arsdell, Wallace. 1973. Food Dehydration. Connecticut: The Avi Publishing Company, Company, Inc. In c. Banwatt Banwatt,, George George.. 1981. 1981. Basic Connec ecti ticu cut: t: Th Thee Avi Basic Food Microbio Microbiology logy. Conn Publishing Company, Inc. Fellows, P. 1990. Food Processing Technology Principles and Practice . New Ne w York York : Ellis Horwood. Severn, W. 1954. Steam, Air and Gas Powder . New York: John Willey and Sons, Inc. Singh, Paul. 2001. Introduction to Food Enginering . New Jersey: Academic Press. Siregar, Tumpal. 2005. Budidaya, Pengolahan dan Pemasaran Pemasaran Cokelat . Jakarta: Penebar Swadaya Sunan Sunanto, to, Hatt Hatta. a. 200 2005. 5. Coke Cokela latt : Budi Budida daya ya,, Peng Pengol olah ahan an Hasi Hasill dan dan Aspe Aspek k Yogyakarta : Kanisius. Ekonominya . Yogyakarta Susanto, F. X. 1994. Tanaman Kakao . Yogyakarta: Yogyakarta: Kanisius
