BAB 4 Pengantar Analisis Sistem Pengeringan Alas Tetap

TEKNIK PENGOLAHAN HASIL PERTANIAN

Pengertian Pengolahan Hasil Pertanian

Pengolahan hasil pertanian dapat diartikan suatu kegiatan merubah bahan pangan sehingga beraneka ragam bentuk dan macamnya disamping juga untuk memperpanjang daya simpan, dengan pengolahan diharapkan bahan hasil pertanian akan memperoleh nilai tambah yang jauh lebih besar.

Pengeringan 

Pengeringan adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air dalam jumlah yang relatif kecil dari bahan dengan menggunakan enersi panas. Hasil dari proses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar air setara dengan kadar air keseimbangan udara (atmosfir) normal atau setara dengan nilai aktivitas air (aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi. Pengertian proses pengeringan berbeda dengan proses penguapan (evaporasi). Proses penguapan atau evaporasi adalah proses pemisahan uap air dalam bentuk murni dari suatu campuran berupa larutan (cairan) yang mengandung air dalam jumlah yang relatif banyak. Pengeringan merupakan salah satu proses pengolahan pangan yang sudah lama dikenal. Tujuan dari proses pengeringan adalah : menurunkan kadar air bahan sehingga bahan menjadi lebih awet, mengecilkan volume bahan sehingga memudahkan dan menghemat biaya pengangkutan, pengemasan dan penyimpanan. Di samping itu banyak bahan hasil pertanian yang hanya digunakan setelah dikeringkan terlebih dahulu seperti tembakau, kopi, the dan biji-bijian. Meskipun demikian ada kerugian yang ditimbulkan selama pengeringan yaitu terjadinya perubahan sifat fisik dan kimiawi bahan serta terjadinya penurunan mutu bahan.

Prinsip Dasar Pengeringan

Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama-tama panas harus ditransfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus ditransfer melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus disediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Dengan sangat terbatasnya kadar air pada bahan yang telah dikeringkan, maka enzim-enzim yang ada pada bahan menjadi tidak aktif dan mikroorganisme yang ada pada bahan tidak dapat tumbuh.
  
Sifat – sifat udara pengeringan

Media pengeringan yang digunakan pada pengeringan bijian serealia adalah udara lembab, yang berupa campuran udara kering dan uap air. Udara kering tersusun dari beberapa gas, terutama oksigen dan nitrogen ditambah beberapa unsur sekunder seperti argon, CO₂ dan neron. Selain gas dan udara kering, udara lembab juga mengandung sejumlah uap air. Meski bagian berat dari uap air pada udara yang digunakan untuk pengeringan bijian selalu lebih kecil dari 0,1 terdapatnya molekul uap air mempunyai pengaruh yang besar pada proses pengeringan. Beberapa istilah telah digunakan untuk menyatakan jumlah uap air pada udara lembab. Istilah thermodinamis tersebut serta beberapa istilah lainnya yang digunakan untuk menjelaskan  sifat – sifat udara lembab sebagai berikut :

---

.

---

 

Tekanan uap air jenuh

Bagian yang paling dekat dengan udara luar membuat partikel air di bagian permukaan memiliki kesempatan paling besar untuk meninggalkan fasa cair menuju fasa gas (menguap). Semakin tinggi suhu, semakin cepat penguapan terjadi, sedangkan semakin rendah suhu, maka penguapan pun berlangsung semakin lambat. Tekanan yang ditimbulkan oleh uap jenuh ini disebut tekanan uap jenuh.

Zat-zat yang mudah menguap atau memiliki tekanan uap yang besar disebut dengan zat volatile. Zat-zat memiliki tekanan uap yang besar karena memiliki gaya tarik antarpartikel yang rendah sehingga interaksi antar partikelnya lebih mudah putus.

Tekanan uap suatu zat  adalah sebagai besarnya tekanan atau kemampuan yang dimiliki oleh partikel-partikel suatu zat untuk melepaskan diri dari kelompoknya dan keluar bebas sebagai gas (menguap).

Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif merupakan hasil perbandingan antara massa aktual uap air dari campuran udara terhadap massa uap air yang menjadi jenuh pada suhu konstan yang dinyatakan dalam satuan persen. (Zain et al., 2005)

RH =    P_{v udara}  * 100 %

P_vs

Keterangan :

RH        = kelembaban relatif (%)

P_{v udara}  = tekanan uap udara (kPa)

P_vs         = tekanan uap air jenuh (kPa)

Humidity Ratio (W) ( kg _H2o / kg _uk)

Massa uap air di udara basah per satuan massa udara kering (uk).

      Suhu Bola Kering (Dry Bulb Temperature, T_db)

Kondisi suhu campuran antara udara dan uap air yang diukur dan dibaca melalui skala termometer biasa, tidak tergantung kepada intensitas uap air yang terkandung didalam udara (Zain et al., 2005). Dalam proses kesetimbangan kalor, suhu bola kering berpengaruh terhadap intensitas kalor yang diproduksi melalui penguapan (respirasi/evaporasi) maupun konveksi (Zain et al., 2005).

      Suhu Bola Basah (Wet Bulb Temperature, T_wb)

Kondisi suhu saat terjadi kesetimbangan antara campuran udara dan uap air. Suhu bola basah pada udara lembab dan air dicapai jika udara secara adiabatis telah jenuh oleh penguapan uap air (Zain et al., 2005). Suhu bola basah disebut juga suhu jenuh adiabatik yang diperoleh menggunakan termometer dengan sensor yang dibalut dengan kain basah untuk menghilangkan pengaruh radiasi panas, tetapi perlu diperhatikan bahwa sensor harus dialiri udara dengan kecepatan minimal 5 m/s (Yani, 2003).

      Suhu Titik Embun (Dew Point Temperture, T_dp)

Suhu dari campuran udara saat terjadi kondensasi ketika udara didinginkan. Kondensasi terjadi pada kelembaban mutlak dan tekanan parsial yang konstan karena kalor yang terkandung dalam campuran udara dilepaskan (Zain et al., 2005).

      Entalpi (Enthalpy, h)

AW = ERH/100Sifat termal dari campuran udara dan uap air yang menunjukkan intensitas kalor dalam udara lembab per-satuan massa udara kering di atas suhu acuan, dihitung dengan persamaan berikut (Zain et al., 2005):

 

Keterangan :

h           = entalpi (kJ/kg)

T_db        = suhu bola kering (ºC)

W          = kelembaban mutlak (kg/kg udara kering)

      Volume Spesifik (Specific Volume, v)

Volume ruang yang diisi oleh 1 kg udara kering dan dinyatakan dalam m³/kg udara kering, dihitung dengan persamaan berikut (Zain et al., 2005):

Keterangan :

v           = volume spesifik (m³/kg udara kering)

P          = tekanan atmosfer (kPa)

R          = tetapan gas (287 J/kg.mol.K)

T_db       = suhu bola kering (°C)

W         = kelembaban mutlak (kg/kg udara kering)

Sifat Aliran udara Pengering

Kadar Air Keseimbangan Kadar air suatu padatan basah yang berada dalam keseimbangan dengan udara pada suhu dan kelembaban tertentu disebut sebagai kadar air keseimbangan (KAK). Kadar air keseimbangan merupakan fungsi dari temperatur, dan juga merupakan fungsi dari kelembaban nisbi. Jika kelembaban nisbi semakin rendah, maka semakin rendah pula KAK (Yahya, 2008).

Aktivitas air (aw) menunjukkan jumlah air bebas di dalam pangan yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Nilai aw pangan dapat dihitung dengan membagi tekanan uap air pangan dengan tekanan uap air murni. Jadi air murni mempunyai nilai aw sama dengan 1. Nilai aw secara praktis dapat diperoleh dengan cara membagi %RH pada saat pangan mengalami keseimbangan kadar air dibagi dengan 100.

Proses kesetimbangan kadar air akan berjalan secara otomatis, karena itu sifat ini sangat penting pada proses pengeringan. Dalam arti, penentuan kadar air yang dilakukan pada saat pengeringan, harus disesuaikan dengan kondisi lingkungan tempat bahan akan disimpan, mengingat pada akhirnya kadar air bahan tersebut akan mencapai kesimbangan. Dengan demikian, proses pengeringan dapat berlangsung secara efisien (Kuswanto, 2003).

Kadar air adalah perbedaan berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan. Setiap bahan bila diletakan dalam udara terbuka kadar airnya akan mencapai keseimbangan dengan kelembaban udara disekitarnya. Kadar air ini disebut kadar air seimbang. Setiap kelembaban tertentu akan menghasilkan kadar air seimbang tertentu pula.