LAPORAN MINGGUAN PRAKTIKUM MESIN PERALATAN INDUSTRI PANGAN PENGERINGAN JAGUNG mays) (Zea mays
Nama NRP Meja Kelompok Tanggal Percobaan Asisten
Oleh : : Winda Laelasari Laelasari : 103020005 : 1 (Satu) : A : 14 Desember 2012 : Ardi Hilmawan
LABORATORIUM MESIN PERALATAN INDUSTRI PANGAN JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS AKULTAS TEK TEKNIK NIK UNIVERSIT UNIVERSI TAS PASUNDAN BANDUNG 2012
I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Latar Belakang, (2) Tujuan Percobaan, (3) Prinsip Percobaan, (4) Manfaat Percobaan, dan (5) Waktu dan Tempat Percobaan. 1.1. Latar Belakang
Jagung merupakan tanaman
semusim (annual). Satu siklus hidupnya
diselesaikan dalam 80-150 hari. Paruh pertama dari siklus merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif (Anonim, 2012). Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6m. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa varietas dapat menghasilkan anakan, pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini (Anonim, 2012). Bunga betina jagung berupa "tongkol" yang terbungkus oleh semacam pelepah dengan "rambut". Rambut jagung sebenarnya adalah tangkai putik (Anonim, 2012). Jagung termasuk tanaman bijinya berkeping tunggal monokotil, jagung tergolong berakar serabut yang dapat mencapai kedalaman 8 m meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 m. Pada tanaman yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman (Anonim, 2012).
I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Latar Belakang, (2) Tujuan Percobaan, (3) Prinsip Percobaan, (4) Manfaat Percobaan, dan (5) Waktu dan Tempat Percobaan. 1.1. Latar Belakang
Jagung merupakan tanaman
semusim (annual). Satu siklus hidupnya
diselesaikan dalam 80-150 hari. Paruh pertama dari siklus merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif (Anonim, 2012). Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6m. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa varietas dapat menghasilkan anakan, pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini (Anonim, 2012). Bunga betina jagung berupa "tongkol" yang terbungkus oleh semacam pelepah dengan "rambut". Rambut jagung sebenarnya adalah tangkai putik (Anonim, 2012). Jagung termasuk tanaman bijinya berkeping tunggal monokotil, jagung tergolong berakar serabut yang dapat mencapai kedalaman 8 m meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 m. Pada tanaman yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman (Anonim, 2012).
Pengeringan merupakan operasi pengurangan kadar air bahan padat sampai batas tertentu sehingga bahan tersebut bebas terhadap serangan mikroorganisme, enzim, dan insekta yang merusak. Secara lebih luas, pengeringan merupakan proses yang terjadi secara simultan (serempak) antara perpindahan panas dari udara pengeringan ke bahan yang dikeringkan dan terjadi penguapan uap air dari bahan yang dikeringkan. Pengeringan dapat terjadi karena adanya perbedaan kelembapan (humidity (humidity)) antara udara kering dengan bahan yang dikeringkan (Wirakartakusumah, 1992). Pengeringan adalah pemisahan air dari bahan yang mengandung air dalam jumlah kecil dengan mengalirkan udara melalui bahan. Pengeringan adalah mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan pangan dengan cara menguapkan sebagian air yang terkandung dalam bahan pangan dengan menggunakan energi panas. Penghilangan kadar air dengan tingkat kadar air yang sangat rendah mendekati kondisi “bone “bone dry” dry” (Suharto, 1998). 1.2.Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan pengeringan adalah untuk mengeluarkan sebagian air dalam bahan pangan dengan menggunakan energi panas. Selain itu juga untuk mengurangi kadar bahan padat pada batas tertentu, sehingga bahan tersebut tahan terhadap serangan mikroba, enzim dan insekta, yang dapat memperpanjang umur simpan. 1.3. Prinsip Percobaan
Prinsip dari percobaan pengeringan adalah berdasarkan adanya perbedaan
kelembaban antara udara kering dengan bahan pangan dan kecepatan pengeringan bahan pangan, serta berdasarkan adanya perpindahan panas dari udara pengering ke dalam bahan yang dikeringkan. 1.4. Manfaat Percobaan
Manfaat dari percobaan pengeringan adalah agar mahasiswa dapat mengetahui proses-proses yang terjadi di dalam proses pengeringan, mengetahui alat-alat yang digunakan dalam proses pengeringan, dan dapat mengaplikasikan proses pengeringan bahan pangan. 1.5. Waktu dan Tempat Percobaan
Percobaan ini dilaksanakan pada hari Jum’at tanggal 14 Desember 2012 yang bertempat di Laboratorium Mesin Peralatan Industri Pangan, Jurusan Teknologi Pangan, Universitas Pasundan, Jl. Setiabudhi No. 193 Bandung.
II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Jagung, (2) Pengertian Pengeringan, (3) Mekanisme Pengeringan, (4) Alat Pengeringan, (5) Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Pengeringan 2.1. Jagung
Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung lignin (Wikipedia, 2012). Daun
jagung adalah daun
sempurna.
Bentuknya
memanjang.
Antara pelepah dan helai daun terdapat ligula. Tulang daun sejajar dengan ibu tulang daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia Poaceae. Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun (Wikipedia, 2012). Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah (diklin) dalam satu tanaman (monoecious). Tiap kuntum bunga memiliki struktur khas bunga dari suku Poaceae, yang disebut floret. Pada jagung, dua floret dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal: gluma). Bunga jantan tumbuh di bagian puncak tanaman, berupa karangan bunga (inflorescence). Serbuk sari berwarna kuning dan beraroma khas. Bunga betina tersusun dalam tongkol. Tongkol tumbuh dari
buku, di antara batang dan pelepah daun (Anonim, 2012).
Gambar 1. Jagung Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif, dan disebut sebagai varietas prolifik. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri) (Anonim, 2012). Kandungan gizi Jagung per 100 gram bahan adalah (Anonim, 2012) :
Kalori : 355 Kalori
Protein : 9,2 gr
Lemak : 3,9 gr
Karbohidrat : 73,7 gr
Kalsium : 10 mg
Fosfor : 256 mg
Ferrum : 2,4 mg
Vitamin A : 510 SI
Vitamin B1 : 0,38 mg
Air : 12 gr
Berdasarkan bentuk dan strukturnya biji jagung dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Jagung Mutiara ( Flint Corn ), Zea mays indurate Biji jagung tipe mutiara berbentuk bulat licin, mengkilap, dan keras. Bagian pati yang keras terdapat di bagian atas biji. Pada saat masak, bagian atas biji mengkerut bersama-sama, sehingga permukaan biji bagian atas licin dan bulat.Varietas lokal jagung di Indonesia umumnya tergolong ke dalam tipe biji mutiara. Tipe ini disukai petani karena tahan hama gudang (Evi, 2010). 2. Jagung Gigi Kuda ( Dent Corn ), Zea mays indentata Bagian pati yang keras pada tipe biji dent berada di bagian sisi biji, sedangkan bagian pati yang lunak di bagian tengah sampai ujung biji. Pada waktu biji mengering, pati lunak kehilangan air lebih cepat dan lebih mengkerut daripada pati keras, sehingga terjadi lekukan (dent) pada bagian atas biji. Biji tipe dent ini bentuknya besar, pipih, dan berlekuk (Evi, 2010). 3. Jagung Manis ( Sweet Corn ), Zea mays saccharata Biji jagung manis pada saat masak keriput dan transparan. Biji yang belum masak mengandung kadar gula (water-soluble polysccharride, WSP) lebih tinggi daripada pati. Kandungan gula jagung manis 4-8 kali lebih tinggi dibanding jagung normal pada umur 18-22 hari setelah penyerbukan. Sifat ini ditentukan oleh gen sugary (su) yang resesif (Evi, 2010). 4. Jagung Pod, Z. tunicata Sturt Jagung pod adalah jagung yang paling primitif. Jagung ini terbungkus oleh
glume atau kelobot yang berukuran kecil. Jagung pod tidak dibudidayakan secara komersial sehingga tidak banyak dikenal. Kultivar Amerika Selatan dimanfaatkan oleh suku Indian dalam upacara adat karena dipercaya memiliki kekuatan magis. 5. Jagung Berondong ( Pop Corn ), Zea mays everta Tipe jagung ini memiliki biji berukuran kecil. Endosperm biji mengandung pati keras dengan proporsi lebih banyak dan pati lunak dalam jumlah sedikit terletak di tengah endosperm. Apabila dipanaskan, uap akan masuk ke dalam biji yang kemudian membesar dan pecah (pop) (Evi, 2010). 6. Jagung Pulut ( Waxy Corn ), Z. ceritina Kulesh Jagung pulut memiliki kandungan pati hampir 100% amilopektin. Adany gen tunggal waxy (wx) bersifat resesif epistasis yang terletak pada kromosom sembilan mempengaruhi komposisi kimiawi pati, sehingga akumulasi amilosa sangat sedikit (Evi, 2010). 7. Jagung QPM ( Quality Protein Maize ) Jagung QPM memiliki kandungan protein lisin dan triptofan yang tinggi dalam endospermnya. Jagung QPM mengandung gen opaque-2 (o2) bersifat resesif yang mengendalikan produksi lisin dan triptofan. Prolamin menyusun sebagian besar protein endosperm dengan kandungan lisin dan triptofan yang jauh lebih rendah dibanding fraksi protein lain (Evi, 2010). Fraksi albumin, globulin, dan glutein memiliki kandungan lisin dan triptofan tinggi. Gen o2 dalam ekspresinya mengubah proporsi kandungan fraksi-fraksi protein. Fraksi prolamin berkurang hingga 50%, sedangkan sintesis albumin,
globulin, dan glutein meningkat. Kandungan lisin dan triptofan jagung QPM meningkat, sementara sintesis prolamin memiliki kandungan lisin rendah (Vasal 1994). Kandungan protein yang tinggi dalam endosperm memberikan warna gelap pada biji (Evi, 2010). 8. Jagung Minyak Tinggi ( High-Oil ) Jagung minyak tinggi memiliki biji dengan kandungan minyak lebih dari 6%, sementara sebagian besar jagung berkadar minyak 3,5-5%. Sebagian besar minyak biji terdapat dalam scutelum, yaitu 83-85% dari total minyak biji (Evi, 2010). Jagung minyak tinggi sangat penting dalam industri makanan, seperti margarin dan minyak goreng, serta industri pakan.Ternak yang diberi pakan jagung minyak tinggi berdampak positif terhadap pertumbuhannya (Evi, 2010). 2.2. Pengertian Pengeringan
Pengeringan merupakan operasi pengurangan kadar air bahan padat sampai batas tertentu sehingga bahan tersebut bebas terhadap serangan mikroorganisme, enzim, dan insekta yang merusak. Secara lebih luas, pengeringan merupakan proses yang terjadi secara simultan (serempak) antara perpindahan panas dari udara pengeringan ke bahan yang dikeringkan dan terjadi penguapan uap air dari bahan yang dikeringkan. Pengeringan dapat terjadi karena adanya perbedaan kelembapan (humidity) antara udara kering dengan bahan yang dikeringkan (Wirakartakusumah, 1992). Pengeringan adalah pemisahan air dari bahan yang mengandung air dalam
jumlah kecil dengan mengalirkan udara melalui bahan. Pengeringan adalah mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan pangan dengan cara menguapkan sebagian air yang terkandung dalam bahan pangan dengan menggunakan energi panas. Penghilangan kadar air dengan tingkat kadar air yang sangat rendah mendekati kondisi “bone dry” (Suharto, 1998). Pengeringan merupakan metode untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan dengan cara menguapkannya hingga kadar air keseimbangan dengan kondisi udara normal atau kadar air yang setara dengan nilai aktifitas air yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi (Wirakartakusumah, 1992). 2.3. Mekanisme Pengeringan
Mekanisme pengeringan adalah bagian terpenting dalam teknik pengeringan karena dengan mengetahui mekanisme pengeringan dapat diperkirakan jumlah energi dan waktu proses optimum untuk tujuan pengawetan dengan pengeringan. Energi yang dibutuhkan dalam pengeringan terutama adalah berupa energi panas untuk meningkatkan suhu dan menambah tenaga pemindahan air. Waktu proses erat kaitannya dengan laju pengeringan dan tingkat kerusakan yang dapat dikendalikan akibat pengeringan (Afrianti, 2008). Air dalam padat ada yang terikat baik atau tidak terikat. Ada dua metode untuk menghilangkan kadar air terikat: penguapan dan penguapan. Penguapan terjadi ketika tekanan uap dari kelembaban pada permukaan padat sama dengan
tekanan atmosfer. Hal ini dilakukan dengan meningkatkan suhu kelembaban ke titik didih. Fenomena semacam ini terjadi di pengering roller. Jika bahan kering adalah panas sensitif, maka temperatur di mana penguapan terjadi, yaitu, titik didih, dapat diturunkan dengan menurunkan tekanan (penguapan vakum). Jika tekanan diturunkan di bawah titik tripel, maka tidak ada fase cair dapat eksis dan kelembaban dalam produk beku. Penambahan panas menyebabkan sublimasi es langsung ke uap air seperti dalam kasus pengeringan beku (Mujumdar, 2006). Kedua, dalam penguapan, pengeringan dilakukan dengan konveksi, yaitu, dengan melewatkan udara hangat di atas produk. Udara didinginkan oleh produk, dan kelembaban ditransfer ke udara dengan produk dan dibawa pergi. Dalam hal ini tekanan uap jenuh uap air di atas padat kurang dari tekanan atmosfir. Sebuah kebutuhan awal untuk pemilihan jenis yang cocok pengering dan desain dan ukuran sana adalah penentuan karakteristik pengeringan. Informasi juga diperlukan adalah karakteristik solid-penanganan, keseimbangan kelembaban padat, dan kepekaan bahan terhadap suhu, bersama dengan batas-batas suhu dicapai dengan sumber panas tertentu. Perlakuan pengeringan padatan dapat dicirikan dengan mengukur hilangnya kadar air sebagai fungsi dari waktu. Metode yang digunakan adalah perbedaan kelembaban, terus berat, dan intermiten berat (Mujumdar, 2006). Produk yang mengandung air berperilaku berbeda pada pengeringan sesuai dengan kadar air mereka. Selama tahap pertama dari pengeringan laju pengeringan konstan. Permukaan berisi air bebas. Penguapan berlangsung dari
sana, dan penyusutan beberapa mungkin terjadi sebagai kelembaban permukaan ditarik kembali ke permukaan padat. Dalam tahap pengeringan laju langkah mengendalikan adalah difusi uap air di antarmuka udara kelembaban dan tingkat di mana permukaan untuk difusi akan dihapus. Menjelang akhir periode laju konstan, air harus diangkut dari bagian dalam solid ke permukaan oleh gaya kapiler dan laju pengeringan mungkin masih konstan. Ketika kadar air rata-rata telah mencapai kadar air kritis (Xcr), film permukaan air telah begitu dikurangi dengan penguapan yang menyebabkan lebih lanjut pengeringan bintik-bintik kering untuk muncul pada permukaan. Sejak, bagaimanapun, tingkat dihitung terhadap luas permukaan keseluruhan yang solid, laju pengeringan jatuh meskipun tarif per satuan luas permukaan basah padat tetap konstan. Hal ini menimbulkan ke tahap pengeringan kedua atau bagian pertama dari periode laju jatuh, periode pengeringan permukaan tak jenuh. Hasil tahap ini sampai film permukaan cairan sepenuhnya menguap. Ini bagian dari kurva mungkin hilang sepenuhnya, atau mungkin merupakan periode tingkat seluruh jatuh (Mujumdar, 2006). Berdasarkan kondisi fisik digunakan untuk memberikan panas pada sistem dam memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu : 1.
Pengeringan kontak langsung
Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini uap yang terbentuk terbawa oleh udara. 2.
Pengeringan vakum
Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik.
Pada proses ini penguapa air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah. 3.
Pengeringan beku
Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air daru suatu material beku. Mekanisme pengeringan (Geankoplis, 1993). Mekanisme pengeringan yaitu ketika benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara simultan, yaitu : 1.
Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di permukaan benda padat. Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi, radiasi atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembaban, laju dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan. Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi uap air dari permukaan padata ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara.
2.
Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan. Ketika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur sehingga air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat. struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air (Geankoplis, 1993).
2.4. Alat Pengeringan
Pengering terowongan atau tunnel dryer pada dasarnya merupakan satu
kelompok pengering batch truk dan rak yang dioperasikan dalam satu rangkaian sehingga nampak seperti kontinyu (Wirakartakusumah, 1992).
Gambar 2. Tunnel Dryer Berdasarkan aliran produk dan aliran udara pengering tipe ini terdiri dari dua jenis, yaitu Counterflow Tunnel dan Parallelflow Tunnel. Dalam counterflow tunnel, udara panas dihembus melalui produk dari ujung dimana produk keluar setelah selesai pengeringan, sehingga arah aliran udara berlawanan dengan arah gerakan produk. Udara yang menyerap dan membawa air pada ujung terowongan atau sebagian disirkulasikan kembali (Wirakartakusumah, 1992). Dalam parallelflow tunnel atau concurrent tunnel pergerakan produk searah dengan aliran udara dalam terowongan pengering. Dalam pengering tipe ini produk dengan kadar air tinggi dikeringkan pada suhu tinggi sedangkan pada saat kadar air rendah suhu udara pengeringan juga rendah. Oleh karena itu, secara keseluruhan efisiensi energi sistem counter current lebih tinggi, tetapi mutu pangan kurang baik (Wirakartakusumah, 1992)
Gambar 3. Oven Gravimetri Analisis gravimetri adalah proses isolasi dan pengukuran berat suatu unsur atau senyawa tertentu. Bagian terbesar dari penentuan secara analisis gravimetri meliputi transformasi unsur atau radikal ke senyawa murni stabil yang dapat segera diubah menjadi bentuk yang dapat ditimbang dengan teliti. Berat unsur dihitung berdasarkan rumus senyawa dan berat atom unsur-unsur yang menyusunnya. Pemisahan unsur-unsur atau senyawa yang dikandung dilakukan dengan beberapa cara seperti : metode pengendapan, metode penguapan, metode elektrolisis atau berbagai macam metode lainnya. Metoda gravimetri memakan waktu cukup lama, adanya pengotor pada konstituen dapat diuji dan bila perlu faktor-faktor koreksi dapat digunakan (Khopkar, 2010) Metode gravimetri berstandar pada prinsip penguapan air yang ada dalam bahan dengan jalan pemanasan, kemudian menimbang bahan hingga berat konstan yang berarti semua air telah diuapkan (Sudarmadji, 2010). Suatu bahan yang mengalami pengeringan lebih bersifat higroskopis daripada bahan awalnya. Oleh karena itu, selama pendinginan sebelum penimbangan, bahan selalu ditempatkan dalam suhu ruang tertutup dan kering,
misalnya dalam eksikator atau dessikator yang telah diberi zat penyerap air. Penyerap air atau uap air ini dapat menggunakan kapur aktif, silika gel (Sudarmadji, 2010). 2.5. Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kecepatan Pengeringan
Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan terdiri dari dua bagian yaitu : 2.5.1. Faktor Internal a. Sifat bahan Sifat bahan yang dikeringkan merupakan faktor utama yang mempengaruhi kecepatan pengeringan. Jika dua bahan pangan dengan ukuran dan bentuk yang sama dikeringkan pada kondisi yang sama, kedua potongan tersebut akan kehilangan
air
dengan
kecepatan
yang
sama
pada
awal
pengeringan
(Wirakartakusumah, 1992). b. Ukuran Bahan Kecepatan pengeringan lempengan basah yang tipis berbanding terbalik dengan kuadrat ketebalannya, jadi jika potongan bahan pangan dengan tebal satu pertiga dari semula dikeringkan akan mengalami pengeringan yang sama dengan kecepatan sembilan kali kecepatan asalnya (Wirakartakusumah, 1992). Peristiwa ini terjadi pada kondisi dimana resistensi internal terhadap pergerakan air jauh lebih besar daripada resistensi permukaan terhadap penguapan. Oleh karena itu waktu pengeringan dapat dipersingkat dengan pengurangan ukuran bahan yang dikeringkan. Keadaan ini diterapkan pada spray drying
dimana
diameter
partikel
atau
penyemprotan
hanya
beberapa
micron
(Wirakartakusumah, 1992). c. Unit Pemuatan Beberapa hal penambahan muatan bahan basah pada rak pengeringan analog dengan meningkatkan ketebalan potongan bahan, sehingga akan mengurangi kecepatan pengeringan (Wirakartakusumah, 1992). 2.5.2. Faktor eksternal a. Suhu Udara Jika depresi bola basah dijaga konstan pada berbagai suhu bola basah, kecepatan pengeringan tahap awal hampir sama. Tahap selanjutnya, kecepatan akan bertambah tinggi pada suhu udara yang lebih tinggi karena pada kadar air yang rendah pengaruh penguapan terhadap pendinginan udara dapat diabaikan dan pada suhu bahan mendekati suhu udara. Distribusi air dalam bahan yang mempengaruhi kecepatan pengeringan pada tahap ini akan bertambah cepat dengan meningkatnya suhu. b. Kecepatan Aliran Udara Laju pengeringan bahan seperti halnya pada penguapan dari permukaan air tergantung kecepatan udara yang melewati bahan. Pengaruh perbedaan kecepatan sangat nyata pada kecepatan udara beberapa ratus kaki per menit. Peningkatan kecepatan udara pada kisaran 1000 kaki per menit kecil sekali pengaruhnya terhadap laju pengeringan (Wirakartakusumah, 1992).
III METODOLOGI PERCOBAAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Bahan yang Digunakan, (2) Alat yang Digunakan, dan (3) Metode Percobaan yang Digunakan. 3.1. Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan dalam percobaan pengeringan adalah serealia jagung ( Zea mays). 3.2. Alat yang Digunakan
Alat yang digunakan dalam percobaan pengeringan adalah Tunnel Dryer , oven gravimtri, cawan penguap,
tray, pisau, wadah, timbangan.
3.3. Metode Percobaan yang Digunakan
Bahan yang akan dikeringkan terlebih dahulu ditentukan dahulu kadar airnya. Sebelum dilakukan pengeringan bahan, hidupkan pemanas yang terdapat pada alat pengering. Penentuan kadar air ini yaitu dengan melakukan proses penghitungan kadar air dengan metode gravimetri. Metode yang digunakan pada percobaan gravimetri adalah cawan kaca arloji ditimbang, kemudian dimasukkan kedalam oven selama 30 menit dengan suhu 105 0C. Kemudian keluarkan dari oven setelah itu diamkan selama 5 menit, masukkan ke dalam eksikator selama 10 menit. Setelah itu timbang Kaca arloji kemudian tambahkan sampel dan masukkan kembali ke dalam oven selama 30 menit, kemudian keluarkan dari oven lalu diamkan selama 5 menit. Setelah itu masukkan kembali ke dalam eksikator selama 10 menit, lalu
timbang dan ulangi kembali secara berulang-ulang hingga mencapai konstan. Panaskan udara segar yang dihembuskan pemanas (tunnel dryer ) sampai mencapai suhu 80 0C, dan tetukan humidity udara kering. Setelah suhu udara di dalam alat pengering mencapai 80 0C, timbang bahan yang akan dikeringkan dan tempatkan ke dalam tray. Terlebih dahulu berat tray harus sudah diketahui. Masukan bahan yang telah diketahui berat awalnya ke dalam ruang pengering dan tutup pintu alat pengering, proses pengeringan dilaksanakan dengan mengamati jumlah air yang menguap setiap interval waktu 30 menit, dan catat penyusutan berat bahan. Catat suhu dan humidity udara jenuh uap air yang keluar dari alat pengering. Buat tabel pengamatan hubungan antar waktu pengeringan terhadap penyusutan berat bahan selang interval waktu 30 menit tersebut di atas. Buat grafik pengeringan dan tentukan laju dan waktu pengeringan serta jumlah panas yang berpindah selama proses pengeringan.
Gambar 4. Diagram Alir Pengeringan Gravimetri
Gambar 5. Diagram Alir Pengeringan Tunnel Dryer
IV HASIL PENGAMATAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Hasil Pengamatan dan (2) Pembahasan 4.1. Hasil Pengamtan
Berdasarkan hasil percobaan pengeringan jagung didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 1. Hasil Pengamatan Pengeringan Jagung dengan Tunnel Dryer T (h)
W (kg)
T (oC)
RH (%)
Tw 28 27,1
X (kg H 2O/kg padatan kering)
R (kg H 2O/hm2)
2,241 2
0,377 0,463
0,5 1
0,181 0,168
44,5 50,3
Td 36,9 35,8
1,5 2 2,5
0,192 0,138 0,121
84,1 55,3 54,6
30,4 33,6 34,4
23 27,5 26
1,704 1,444 1,130
0,407 0,491 0,435
3
0,106
59,6
34,9
28,5
0,852
0,581
3,5
0,086
24
44,6
25
0,481
0,290
4
0,076
27,4
41,1
25,1
0,290
0,260
4,5
0,067
32,1
39
25,5
0,130
0,145
5
0,062
24,6
46,9
28
0,037
0,065
5,5 0,060 24,8 43,7 27 0 (Sumber : Winda Laelasari, Meja 1, Kelompok A, 2012) Tabel 2. Hasil Pengamatan Pengerigan Jagung dengan Gravimetri Sampel = Jagung Wcawan konstan = 30,57 gram Wcawan+sampel = 31,62 gram Wcawan+sampel konstan = 30,85 gram % Kadar Air = 73,333 % Ws = 0,054 kg (Sumber : Winda Laelasari, Meja 1, Kelompok A, 2012)
0
Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Waktu ) 2.5 d i l o s 2 y r d1.5 g k / 1 O 20.5 H g 0 k ( 0 n X
1
2
3
4
5
6
Waktu (jam)
Gambar 6. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dan Waktu
Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Laju Pengeringan 0.7 0.6
0.581
) 2 0.5 m . h / 0.4 O 2 H g 0.3 k ( n 0.2 R
0.491 0.435
0.26
0.463 0.407
0.377
0.29
0.145 0.1 0.065 0
0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
Xn (kg H2O/kg dry solid)
Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Kadar Air dengan Laju Pengeringan
4.2. Pembahasan
Berdasarkan grafik hubungan antara kadar air dengan waktu didapatkan hasil bahwa semakin lama waktu yang digunakan untuk pengeringan maka kadar air yang ada pada bahan pangan akan semakin berkurang. Proses pengeringan pada bahan mengalami penurunan berat bahan awal pada bahan disebabkan kadar air pada bahan pangan tersebut berkurang dan menguap. Berdasarkan grafik hubungan antara kadar air dan laju pengeringa didapatkan hasil bahwa titik kritis terdapat pada 0,581 kg H 2O/kg dry solid. maka lapisan cairan pada permukaan bahan telah berkurang karena penguapan. Setelah itu akan terjadi pengeringan periode menurun. Pada grafik tersebut di gambarkan laju pengeringan pada bahan mengalami penurunan dan yang terjadi kenaikan, suhu tersebut menjadi tidak stabil disebabkan sampel mengalami higroskopis. Suatu kadar air yang
ada pada bahan pangan akan berkurang selama
proses pengeringan. Kadar air bahan pangan tersebut dinyatakan dalam suatu basis basah atau basis kering. Istilah yang digunakan untuk menyatakan kadar air dalam suatu bahan padat, yaitu:
Kadar air basis basah (Wet basis) ialah suatu persen air per berat bahan kering ditambah berat air atau Kg air/Kg bahan kering ditambah Kg air.
Kadar air basis kering (dry basis), ialah suatu persen berat air per berat bahan kering atau Kg air/Kg bahan kering.
Kadar air kesetimbangan, Xn ialah kadar air dalam bahan yang setimbang dengan uapnya dalam fasa gas.
Kadar air kritis, Xc adalah kadar air dalam bahan dimana air yang menyelimuti permukaan bahan konsenrasinya telah banyak berkurang, dan kadar air kritis ini terjadi pada saat terakhir pengeringan laju tetap. Pada proses pengeringan yang harus diperhatikan adalah suhu udara
pengeringan. Semakin besar perbedaan suhu udara pengeringan jika dibandingkan dengan bahan, maka semakin besar pula kecepatan perpindahan panas sehingga bahan lebih cepat menguap. Air yang dikeluarkan dalam bentuk uap tersebut harus dijauhkan dari bahan agar tidak terjadi kejenuhan atmosfer pada permukaan bahan sehingga akan memperlambat proses pengeluaran air selanjutnya. Semakin lama waktu pengeringan berlangsung maka berat bahan yang akan dikeringkan juga akan semakin berkurang. Hal ini dikarenakan semakin banyak pula air yang teruapkan. Laju pengeringan merupakan besarnya laju penguapan air untuk tiap satuan luas dan satuan waktu. Prinsipnya, agar design proses pengeringan menjadi lebih tepat, maka diperlukan untuk mengetahui lebih dahulu waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan suatu bahan dari kadar air tertentu samapai kadar air yang diinginkan pada kondisi tertentu (Geankoplis, 1997). Kurva laju pengeringan dalam periode laju pengeringan menurun berbeda beda tergantung pada jenis bahan. Pengendalian laju pengeringan merupakan bagian optimasi proses dalam usaha mengendalikan mutu hasil pengeringan. Laju pengeringan yang terlalu cepat pada bahan pangan dengan laju pengeringan menurun, menyebabkan kerusakan fisik dan kimia pada bahan pangan. Terjadinya
case hardening adalah bentuk kerusakan secara fisik akibat dari laju pengeringan yang kurang terkontrol. Hal ini disebabkan terjadinya kecepatan difusi dalam bahan pangan menuju permukaan tidak dapat mengimbangi kecepatan penguapan air di permukaan bahan (Afrianti, 2008). Proses pengeringan akan menjadi lebih cepat apabila luas penampang diperbesar dengan proses pengecilan ukuran terlebih dahulu. Selain suhu, perbedaan kelembaban yang tinggi dapat mempercepat proses pengeringan. Penyusutan bahan dengan pengeringan alami lebih kecil daripada pengeringan buatan dengan menggunakan germinator. Penyusutan pada kentang lebih besar daripada ubi kayu karena air bebas yang terkandung pada kentang lebih banyak dibandingkan ubi kayu (Bertha, 2010). Alat pengering yang digunakan adalah tray dryer. Tray dryer biasanya diklasifikasikan berdasarkan bentuk arah pergerakan aliran udara, yaitu yang aliran udara panasnya searah dengan aliran bahan pangan yang akan dikeringkan, dan aliran udara panas yang berlawanan arah dengan aliran bahan pangan yang akan dikeringkan (Brennan, 1969). Percobaan yang dilakukan, laju pengeringan tidak konstan, karena pada kurva terlihat naik turun. Selain itu, waktu yang dibutuhkan hingga mencapai berat konstan cukup lama, yaitu setelah dikeringkan selama 5,5 jam. Hal ini disebabkan karena pada saat pengirisan bahan, digunakan pengiris bergelombang, dimana luas permukaan bahan satu dengan yang lainnya jadi berbeda-beda, sehingga pengeringannya pun berbeda-beda. Pada Tray dryer dibutuhkan biaya
yang rendah dalam pemeliharaan dan fleksibel dalam operasi untuk makanan yang berbeda. Akan tetapi, alat ini memiliki kendali yang relatif rendah dan menghasilkan kualitas produk yang lebih bervariasi sebagai makanan pengeringan lebih cepat pada nampan yang terdekat dengan sumber panas itulah sebabnya waktu pengeringan jagung lebih lama dan laju pengeringannya pun tidak konstan. Selain itu, pada kelembaban relative yang cukup tinggi (70%) akan terjadi penyerapan molekul air secara multilayer dan akan diikuti dengan kondensasi kapiler dan terlihat pada grafiknya yang menaik (Ben, 2007). Perhitungan untuk mencari T w kita harus melihat pada grafik. Caranya yaitu tentukan titik Td pada grafik, lalu tarik garis ke atas. Kemudian lihat berapa % RH yang kita dapatkan pada saat percobaan, tarik garis yang sejajar dengan garis terdekat, penarikkan garis harus mencapai garis 100%. Kemudian perpotongan antara garis Tc dan RH diberi tanda. Tarik garis lurus sehingga diketahui Tw pada tabel tersebut. Percobaan yang dilakukan, laju pengeringan tidak konstan, karena pada kurva terlihat naik turun. Selain itu, waktu yang dibutuhkan hingga mencapai berat konstan cukup lama, yaitu setelah dikeringkan selama 6 jam. Hal ini disebabkan karena pada saat pengirisan bahan, digunakan pengiris bergelombang, dimana luas permukaan bahan satu dengan yang lainnya jadi berbeda-beda, sehingga pengeringannya pun berbeda-beda. Pada Tray dryer dibutuhkan biaya yang rendah dalam pemeliharaan dan fleksibel dalam operasi untuk makanan yang berbeda. Namun, alat ini memiliki kendali yang relatif rendah dan menghasilkan
kualitas produk yang lebih bervariasi sebagai makanan pengeringan lebih cepat pada nampan yang terdekat dengan sumber panas itulah sebabnya waktu pengeringan jagung lebih lama dan laju pengeringannya pun tidak konstan. Selain itu, pada kelembaban relative yang cukup tinggi (70%) akan terjadi penyerapan molekul air secara multilayer dan akan diikuti dengan kondensasi kapiler dan terlihat pada grafiknya yang menaik (Ben, 2007). Perhitungan untuk mencari T w kita harus melihat pada grafik. Caranya yaitu tentukan titik Td pada grafik, lalu tarik garis ke atas. Kemudian lihat berapa % RH yang kita dapatkan pada saat percobaan, tarik garis yang sejajar dengan garis terdekat, penarikkan garis harus mencapai garis 100%. Kemudian perpotongan antara garis Tc dan RH diberi tanda. Tarik garis lurus sehingga diketahui Tw pada tabel tersebut.
Gambar 8. Humidity Chart
Bahan pangan yang mengalami proses pengeringan dan penyimpanan mempunyai kualitas yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan pangan yang tidak mengalami proses pengolahan. Perubahan utama yang diakibatkan oleh Bahan pangan yang mengalami proses pengeringan dan penyimpanan mempunyai kualitas yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan pangan yang tidak mengalami proses pengolahan. Perubahan utama yang diakibatkan oleh perubahan pada tekstur bahan pangan akan semakin besar, apabila proses pengeringan dilakukan secara cepat dan memakai suhu tinggi. Beberapa zat yang terdapat pada bahan pangan ketika dilakukan penghilangan air, zat tersebut akan mengalami perpindahan ke permukaan dengan mekanisme dan kecepatan yang spesifik. Suhu tinggi akan mengakibatkan perubahan yang kompleks pada zat di permukaan bahan pangan, sehingga terbentuk kulit yang keras. Perubahan tersebut terjadi secara kimiawi dan fisik (Fellows, 2000). Aroma yang ada pada jagung
terlihat semakin lama semakin menghilang.
Hal ini dikarenakan ada senyawa-senyawa yang volatil pada suhu tersebut sehingga pada beberapa jam kemudian semakin lama akan semakin menghilang aromanya. Tekstur pada jagung semakin lama pun semakin menciut. Hal ini disebabkan oleh adanya kandungan air dalam jagungg tersebut yang lama-lama akan menguap hingga pada akhirnya bentuk dari jagung pun berubah menjadi keriput karena kandungan air di dalamnya semakin sedikit (Yuni, 2010). Pengeringan yang baik harus dapat memperhatikan karakteristik dan mutu dari bahan pangan tersebut sehingga bahan pangan tersebut masih dapat diterima
dalam segi kesehatan maupun segi estetika oleh konsumen. Karakteristik yang dapat dipertahankan adalah warna bahan pangan yang perlu dipertahankan sehingga dapat menarik konsumen, aroma dari bahan pangan yang tidak menimbulkan bau-bau tertentu yang dapat menghilangkan selera, dan tekstur dari bahan pangan yang tetap terjaga. Hal-hal tersebut harus diperhatikan dalam pengolahan bahan pangan, sehingga jika melakukan pengeringan terhadap bahan pangan harus diusahakan agar suhu yang digunakan tidak terlalu tinggi untuk mencegah proses-proses kimia yang tidak diinginkan, seperti reaksi browning. Penggunaan suhu yang tidak terlalu tinggi diimbangi dengan waktu yang tidak sebentar agar mencapai kondis yang maksimal. Penggunaan suhu yang terlalu rendah harus dihindari agar bahan pangan tidak mengkerut dan jangan pula terlalu tinggi agar bahan pangan tidak mengalami kondisi pengeringan yang tidak merata. Selain itu, dalam pengeringan juga harus meminimalisasikan senyawa- senyawa yang volatil karena dengan terjadinya oksidasi khususnya lemak dapat menimbulkan rancidity (Yuni, 2010).
V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menguraikan mengenai : (1) Kesimpulan dan (2) Saran. 5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan pengeringan dapat disimpulkan bahwa pada percobaan gravimetri didapatkan kadar air sebesar 73,333% dengan berat sampel kering sebesar 0,054 kg. Pada percobaan pengeringan menggunakan tunnel dryer dapat disimpulkan bahwa pada sampel jagung akan mengalami berat kontan pada sejumlah waktu yaitu 5,5 jam dengan berat 0,060 kg. 5.2.Saran
Praktikum percobaan pengeringan sebaiknya
dilakukan dengan teliti baik
pada analisis data maupun perhitungan agar diperoleh hasil yang baik dan dapat mempermudah dalam pembuatan grafik. Sebaiknya bahan yang akan dikeringkan diratakan penyimpanannya pada tray sehingga dapat mempersingkat atau mempercepat proses pengeringan.
DAFTAR PUSTAKA
Afrianti, Leni H., (2008), Teknologi Pengawetan Pangan, Alfabeta, Bandung. Ben, dkk., (2007), Studi awal Pemisaha Amilosa dan Anilopektin Pati Jagung Melalui dengan Fraksinasi Butanol – Air, http://ffarmasi.unand.ac.id/pub/jstf_v12_1_07_elfi.pdf, diakses 20 Desember 2012. Pengeringan, Bertha, (2010), http://btagallery.blogspot.com/2010/02/blog-post_12.html, Desember 2012.
melalui diakses 20
Diyah, Evi., (2010), Melalui Klasifikasi Jagung. http://blog.ub.ac.id/turleprincess/2010/05/30/klasifikasi-jagung/. Diakses : 24 Desember 2012. Fellows P.J., (2000), F ood Processing Technology, Second Edition , Ellis Horword Limited,England. Geankoplis, Christie J., (1997). Transport Process and Unit Operations, Prentice-Hall Private Limited, New Delhi. Marsudi, (2010), Pengaruh Cara Pengeringan dan Pencelupan dalam Dispol Prabawati, (2007), Mendongkrak Pemanfaatan Sumber Pangan dengan Sentuhan Teknologi, melalui http://www.litbang-deptan.co.id/, diakses 20 Desember 2012. Suharto, Ign, (1998)., Industri Pangan Dalam Sistem Rantai Makanan. Universitas Pasundan. Bandung. Wirakartakusumah, Aman, (1992), Petunjuk Laboratorium Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan , Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat antar Universitas Pangan dan Gizi Institut Pertanian Bogor, Bogor. Yuni, (2010), Pengaruh Waktu Pengeringan terhadap Karakteristik Jagung dan Labu Siam, laporan penelitian Universitas Padjajaran, Bandung.
LAMPIRAN
Sampel Wcawan konstan Wcawan+sampel Wcawan+sampel konstan % Kadar Air Ws
Tunnel Dryer Sampel Wtray Wtray + sampel Wsampel Sisi tray Atray
= Jagung = 30,57 gram = 31,62 gram = 30,85 gram = W1-W2 x 100 % = 31,62-30,85 x 100% = 73,333 % W1-W0 31,62-30,57 = Wawal bahan – (Wawal bahan x % kadar air) = 0,202 kg – (0,202 x 73,333%) = 0,202 kg – 0,148 kg = 0,054 kg = Jagung = 204 gram = 0,204 kg = 206 gram = 0,206 kg = 202 gram = 0,202 kg = 26,2 cm = 0,262 m = sisi x sisi = 0,262 x 0,262 = 0,069 m 2
Kondisi Lingkungan Td = 27,1 oC ; Tw = 20,2 oC Kondisi Tunnel Dryer Udara Kering Td = 35,3 oC Tw = 26,5 oC RH = 41,5 %
;
RH = 50,1 %
Udara basah pengering Td = 36,4oC Tw = 24,8 oC RH = 40,8 %
Xn = Wawal bahan – W bahan konstan Wsampel X1 = 0,181- 0,060 = 2,241 kg H 2O/kg dry solid 0,054 X2 = 0,168 - 0,060 = 2 kg H 2O/kg dry solid 0,054 X3 = 0,192 - 0,060 = 1,704 kg H 2O/kg dry solid 0,054 X4 = 0,138 - 0,060 = 1,444 kg H 2O/kg dry solid 0,054 X5 = 0,121 - 0,060 = 1,130 kg H 2O/kg dry solid
yang dikeluarkan dari
alat
