cacao bean drying process
Post on 04-Apr-2018
223 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/31/2019 cacao bean drying process
1/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
INTISARI
Indonesia dengan iklim tropisnya merupakan salah satu negara penghasil kakao di
dunia. Kakao dari Indonesia dikenal memiliki kualitas yang cukup baik, sehingga banyak
diekspor ke luar negeri. Namun sejauh ini Indonesia hanya lebih banyak mengimpor produk
olahan kakao dari luar negeri terutama cokelat karena kualitas cokelat industri lokal di
Indonesia masih di bawah kualitas cokelat impor.
Biji kakao tanpa fermentasi dapat diolah lebih lanjut sebagai cocoa butter. Cocoa butter
merupakan salah satu bahan penting dalam pembuatan cokelat batangan. Adapun salah satu
tahapan dalam pengolahan biji kakao yaitu pengeringan biji kakao. Proses pengeringan
dilakukan untuk menghasilkan biji kakao kering yang berkualitas baik, terutama dalam hal
fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan dalam
pengeringan biji kakao yaitu dengan penjemuran, dengan menggunakan alat pengering, atau
kombinasi dari keduanya. Sebagian besar petani kakao di Indonesia masih banyak
menggunakan cara penjemuran dalam proses pengeringan biji kakao. Cara ini menjadi masalah
ketika musim penghujan datang, karena produksi biji kakao kering menurun. Permasalahan ini
yang mendorong peneliti untuk merancang dan membuat suatu alat pengering biji kakao
sehingga produksi kakao tetap berjalan.
Alat pengering biji kakao yang telah dibuat berupa oven mirip fixed bed dryer tetapi
dibuat bertingkat dan terbuat dari kayu oven. Parameter yang dibutuhkan dalam desain oven ini
adalah kecepatan udara dari blower, temperatur dari udara, dan kecepatan pengeringan biji
kakao. Diharapkan dengan adanya oven seperti ini, petani kakao dapat mengkombinasikan
proses pengeringan biji kakao.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi pengeringan yang optimum untuk
oven sehingga dapat menghasilkan biji kakao tanpa fermentasi dengan kadar air yang sesuai.
Biji kakao tanpa fermentasi dikeringkan menggunakan oven dengan fluida udara panas sampaikadar air biji kakao turun hingga 7-7,5 %. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses
pengeringan dipengaruhi oleh difusivitas, dengan nilai difusivitas (DAB) diperoleh sebesar
4.0514 x 10-4 cm2/menit. Adapun suhu dan waktu optimum pengeringan biji kakao tanpa
fermentasi adalah 65-70C selama 300 menit.
Kata kunci : pengeringan, kadar air, biji kakao, difusivitas
ABSTRACT
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 1
-
7/31/2019 cacao bean drying process
2/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Indonesia with its tropical climate is one of cacao producing countries in the world.
Cacao from Indonesia known to have a quite good quality, thus many cacao from Indonesia
are exported to many countries. But so far Indonesia import refined cacao products from other
countries, especially for chocolate, because the quality of chocolate produced from local
industry in Indonesia is still below the quality of the imported chocolates.
Unfermented cacao bean can be processed further to produce cocoa butter. Cocoa
butter is one of important ingredients in the chocolate bar. One of the steps in the processing
of cacao bean are cacao bean drying process. The drying process is a process to produce a
good quality dry bean, especially in terms of physic, potential taste and good scent. There are
several ways to do the drying process of cacao bean for example by natural drying, using a
dryer, or the combination of both. Most of cacao farmers in Indonesia are still using the
natural drying method in the drying process of cacao bean. This becomes a problem when the
rainy season comes the production of dry bean decrease. This issue encourages the researcher
to design and create a dryer so that a dry cacao bean can still be produced.
The cacao bean dryer that have been made in the form of an oven is similar to fixed
bed dryer but it has some stages and made from ovened wood. The parameters required in the
designing the oven is the air velocity from the blower, the temperature of the air, and the
drying velocity of cacao bean. Hopefully, with this oven, the cocoa farmers can combine these
two methods in the cacao bean drying process.
The objective of this research is to determine the optimum condition of cacao bean
drying process and so that a certain water content in the unfermented cacao bean can be
achieved. The unfermented cacao bean is being dried in an oven with hot air fluid until the
water content of cacao bean drop to 7 to 7.5%. The results of this research shows that the
drying process is influenced by diffusivity with the value of diffusivity (DAB) for 4.0514 x 10-4
cm2/menit. The optimum temperature and time for drying process of unfermented cacao bean is
65-70 C for 300 minutes.
Key words: drying, water content, cacao bean, diffusivity
BAB I
PENDAHULUAN
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 2
-
7/31/2019 cacao bean drying process
3/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
A. LATAR BELAKANG
Kakao (Theobroma cacao. L) merupakan salah satu sumber daya alam yang sangat
melimpah yang dimiliki oleh Indonesia. Salah satu bagian dari buah kakao yang paling banyak
dimanfaatkan adalah biji kakao. Biji kakao dapat diolah lebih lanjut menjadi pasta cokelat atau
diekstrak sebagai bahan cocoa butter (lemak cokelat). Indonesia yang merupakan daerah tropis
sebenarnya mempunyai potensi yang cukup besar dalam pengembangan kakao. Namun sejauh
ini, pengendalian proses pengolahan biji kakao masih belum optimal, sehingga kualitas produk
olahan biji kakao dalam negeri masih dibawah produk olahan biji kakao impor. Faktor utama
yang mempengaruhi kualitas biji kakao adalah pada proses fermentasi dan proses pengeringan.
Pengeringan merupakan salah satu tahapan dalam pengolahan biji kakao dan
merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan mutu biji kakao, karena mutu
biji kakao ditentukan dari kadar airnya terutama dalam hal fisik, cita rasa, dan aroma. Kadar
air biji kakao setelah dipanen masih cukup tinggi yaitu sekitar 54% - 60%, sehingga
memberikan peluang yang besar untuk cepat membusuk akibat adanya pertumbuhan jamur
mikroorganisme, yang memperpendek umur simpan. Oleh karena itu, dengan adanya
pengeringan diharapkan dapat mengurangi kadar air dalam biji kakao. Kadar air biji dalam biji
kakao yang diharapkan setelah pengeringan adalah 7-7.5%. Untuk itu, metode spesifikasi dan
jumlah alat pengeringan harus sesuai dan mencukupi.
Selain kadar air, kecepatan pengeringan juga turut mempengaruhi kualitas biji kakao
yang dihasilkan. Jika pengeringan terlalu lambat, hal itu bisa menjadi bahaya karena bisa
menstimulan kehadiran jamur yang berkembang dan masuk ke dalam biji. Pengeringan yang
terlalu cepat juga bisa menganggu kesempurnaan reaksi oksidatif yang berlangsung dan dapat
menyebabkan tingkat keasaman berlebih. Hal itu terjadi karena reaksi asam asetat sangat
dipengaruhi oleh pengeringan.
Ada beberapa cara yang dapat dilakukan dalam pengeringan biji kakao yaitu dengan
penjemuran dan dengan menggunakan alat pengering. Sejauh ini petani-petani kakao di
Indonesia masih banyak yang melakukan proses pengeringan biji kakao dengan cara
penjemuran, namun dapat dikatakan cara ini tidak efektif apabila sudah masuk musim
penghujan karena mengakibatkan produksi kakao menurun. Permasalahan ini yang mendorong
peneliti untuk merancang dan membuat suatu alat pengering biji kakao sehingga produksi
kakao tetap berjalan. Adapun sumber panas dari alat pengering ini dihasilkan dari pemanas
listrik yang dilengkapi dengan blower untuk menghembuskan udara panas yang dihasilkan.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 3
-
7/31/2019 cacao bean drying process
4/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Kecepatan hembusan udara panas dalam alat pengering diatur sedemikian rupa sehingga
diperoleh suhu pemanasan yang konstan.
Penelitian ini bertujuan merekomendasikan kondisi oven untuk mendapatkan kondisi
pengeringan yang optimum dengan mengevaluasi kecepatan pengeringan yang berpengaruh
besar terhadap kualitas biji kakao yang dihasilkan. Hasil penelitian diharapkan dapat
dimanfaatkan pada proses pengeringan biji kakao sehingga dapat meningkatkan kualitas
cokelat dalam negeri.
B. TUJUAN
Penelitian ini bertujuan :
1. Untuk mengetahui hubungan kadar air (x) dan kecepatan pengeringan (N) biji
kakao tanpa fermentasi
2. Untuk mengetahui koefisien difusivitas (DAB) H2O pada proses pengeringan biji
kakao tanpa fermentasi
3. Merekomendasikan kondisi oven sehingga diperoleh kondisi pengeringan biji
kakao yang optimum
C. TINJAUAN PUSTAKA
Pengeringan merupakan suatu proses penghilangan sejumlah cairan yang terdapat
dalam suatu bahan (padatan) dengan menggunakan medium berupa gas atau udara yang
dilewatkan melalui bahan tersebut sehingga kandungan cairan menjadi berkurang karena
menguap. Proses ini terjadi bila bahan ditempatkan pada lingkungan suatu medium yang
berada dalam kondisi tertentu baik tekanan, suhu, kelembaban, maupun medium bergerak atau
diam. (Badger dan Banchero, 1955)
Pada proses pengeringan cairan yang dapat diuapkan adalah cairan bebas. Cairan bebas
yaitu cairan total dalam bahan dikurangi cairan kesetimbangan ( Perry, 1997 ). Cairan
kesetimbangan adalah cairan yang terkandung dalam bahan yang setimbang dengan tekanan
uap parsial dalam udara setelah bahan dikenai proses pengeringan yang cukup lama pada
kondisi pengeringan konstan (Badger,1955). Cairan terikat (bound moisture) adalah kandungan
cairan dari suatu bahan yang berkesetimbangan tekanan uap kurang dari kesetimbangan cairan
murni pada temperatur yang sama. Apabila tetap dilakukan proses pengeringan maka akan
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 4
-
7/31/2019 cacao bean drying process
5/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
terjadi kerusakan pada struktur bahan ( Perry, 1997). Cairan tak terikat (unbound moisture)
adalah kandungan cairan dalam suatu bahan yang berkesetimbangan tekanan uap yang sama
dengan tekanan uap cairan murni pada temperatur yang sama (Treybal, 1981), sedangkan yang
disebut kandungan air kritis adalah kandungan air pada saat akhir kecepatan pengeringan
konstan (McKetta, 1983).
Gambar 1. Tipe-Tipe Kandungan Air (Treybal,1981)
Pada proses pengeringan terjadi transfer panas dan transfer masa secara simultan. Pada
proses transfer masa terjadi perpindahan massa air dari dalam menuju ke permukaan bahan
kemudian terjadi transfer massa antar fase dimana air akan mendifusi ke udara kering.
Sedangkan pada proses transfer panas terjadi secara konduksi didalam bahan dan transfer
panas antar fase secara konveksi dan radiasi pada permukaan bahan yang dikeringkan.
Pengeringan memanfaatkan panas latentyaitu panas yang digunakan untuk mengubah
fase cair menjadi gas. Terdapat dua faktor pengendali proses yang penting ikut serta dalam unit
operasi pengeringan, yaitu:
1. Transfer panas untuk menyediakan kebutuhan panas latentpenguapan.
2. Aliran air atau gerakan air dan uap air melalui bahan pangan yang kemudian
mengalir melalui bahan pangan yang kemudian keluar dari bahan yang
mengakibatkan pemisahan air dari bahan pangan (Erle,1983).
Secara garis besar operasi pengeringan ini dibagi ke dalam 2 golongan, yakni:
1. Batch Drying
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 5
-
7/31/2019 cacao bean drying process
6/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Bahan yang akan dikeringkan berada dalam alat pengering, sedangkan udara secara
terus-menerus mengalir melaluinya dan menguapkan air dari bahan yang dikeringkan.
Operasi ini umumnya digunakan untuk skala kecil ataupun untuk mengeringkan bahan
berharga seperti obat-obatan sehingga biaya operasinya menjadi mahal.Pengeringan
dengan cara ini dapat menggunakan alat-alat pengering seperti:
a. Direct driers
b. Indirect driers
c. Freeze driers
Kelebihan dari operasi ini adalah:
a. Dapat digunakan untuk mengeringkan bahan yang mensyaratkan pengawasan
yang ketat seperti obat-obatan, karena batch dryingmudah dikontrol.
b. Lebih mudah dikontrol daripada continuous drying.
c. Dapat digunakan untuk pengeringan skala kecil.
d. Mudah dibersihkan karena rangkaian alat sederhana.
Kekurangan batch dryingadalah:
a. Operasi relatif mahal.
b. Kapasitas terbatas.
c. Waktu pengeringan tiap satuan jumlah bahan menjadi lebih lama.
d. Kondisi bahan pada operasi yang satu dengan berikutnya dapat berbeda.
2. Continuous Drying
Dalam pengeringan berkesinambungan ini, baik bahan yang dikeringkan maupun
udara pengering keduanya bergerak secara terus-menerus di dalam alat pengering. Operasi
ini umumnya dipakai untuk skala besar dengan beberapa keuntungan, seperti:
a. Kandungan air dari produk relatif seragam
b. Biaya pengeringan persatuan produk relatif kecil
c. Pengering yang digunakan relatif kecil jika dibadingkan jumlah produk
Kekurangan operasi ini adalah:
a. Sulit mengontrol proses karena berjalan terus menerus.
b. Rangkaian alat rumit.
c. Tidak cocok untuk skala kecil
d. Jika pemasukan udara pengering terhenti, maka proses yang lain juga terhenti,
dan begitu juga sebaliknya.
Alat pengeringan yang dipakai dalam pengeringan kontinyu adalah:
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 6
-
7/31/2019 cacao bean drying process
7/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
A. Tunnel driers
B. Through circulation driers
C. Rotary driers
D. Drum driers
E. Spray driers
Difusi merupakan satu hal yang tidak dapat dipisahkan dari proses pengeringan. Selama
proses pengeringan bahan, permukaan bahan akan lebih cepat kering dibandingkan bagian
dalam bahan, karena terjadi proses penguapan kandungan air pada permukaan. Proses
penguapan kandungan air ini dapat dinyatakan dengan proses difusi kandungan air dari
permukaan bahan ke udara. Laju pergerakan air dalam bahan sebanding dengan laju pergerakan
air dari permukaan bahan ke udara (Mujumdar, A.S., 1995).
DAB adalah koefisien difusi, merupakan konstanta kecepatan pergerakan air antara
bahan dan udara. Harga DAB dapat juga dipandang sebagai koefisien perpindahan massa. DAB
sangat dipengaruhi oleh temperatur. Diperkirakan, semakin besar temperatur, harga DAB akan
meningkat. Harga DAB di atas dan di bawah kandungan air kritis (CMC) diperkirakan
mempunyai karakter yang berbeda, hal ini disebabkan perilaku pergerakan air dalam bahan di
sekitar titik CMC juga berbeda. Kandungan air kritis (critical moisture content) adalah
kandungan air di mana hampir sebagian besar kandungan air dalam bahan sudah teruapkan
sehingga kecepatan pengeringan akan turun. Hal ini ditandai dengan terbentuknya dry spots
(tempat-tempat kering). Selama proses pengeringan terjadi, transfer massa terjadi dari bahan
yang dikeringkan menuju medium pengering sedangkan transfer panas terjadi dari medium
pengeringke bahan yang dikeringkan. Koefisien difusi merupakan hal yang sangat penting
dalam proses pengeringan. (Mukam Fotsing, J.A, 2000)
Pada proses pengeringan dikenal adanya suhu bola basah (wet bulb temperature) dan
suhu bola kering (dry bulb temperature). Suhu bola basah adalah suhu kesetimbangan dinamis
dimana laju transfer panas ke permukaan oleh peristiwa radiasi dan konveksi setimbang dengan
dengan laju transfer panas menjauhi permukaan. Suhu bola kering dari campuran udara uap
adalah suhu dari campuran udara uap yang ditentukan dengan meletakkan termometer dalam
campuran udara uap hingga mencapai keadaan setimbang atau lebih dikenal sebagai suhu
lingkungan (Treybal, 1981).
Kecepatan pengeringan suatu bahan dipengaruhi oleh sifat bahan dan kondisi operasi
pengeringan. Sifat bahan meliputi luas permukaan bahan, kandungan cairan bahan, bentuk
bahan, porositas bahan difusivitas air dalam bahan, viskositas dan rapat massa fluida. Kondisi
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 7
-
7/31/2019 cacao bean drying process
8/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
operasi yang menjadi variabel pengeringan terdiri dari kecepatan aliran gas pengering, suhu
dan tekanan operasi, kelembaban udara, arah aliran udara pengering dan waktu pengeringan.
D. LANDASAN TEORI
Pada suatu bahan yang dikenai proses pengeringan akan diperoleh data-data kandungan
air (X) dan waktu peneringan (t) Hubungan antara kadar air dengan waktu pengeringan dapat
digambarkan sebagai berikut.
Gambar 2. Hubungan Antara kadar cairan (x) dan waktu (t) (Perry,1981)
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa kurva terdiri dari tiga bagian, atau apabila
diamati menurut waktu terbagi atas tiga periode, yaitu penyesuaian awal (AB), periode
kecepatan pengeringan konstan (BC) dan periode akhir pengeringan (CD).
Hubungan antara kandungan air (x) dan waktu (t) dapat dikembangkan menjadi
perhitungan kecepatan pengeringan (N). Perhitungan dilakukan dengan menghitung garissinggung atau gradien pada periode waktu tertentu. Hubungan antara kecepatan pengeringan
dengan kadar air dapat digambarkan seperti pada gambar 3.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 8
-
7/31/2019 cacao bean drying process
9/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Gambar 3. Hubungan antara Kecepatan Pengeringan dan Kandungan Air
(Treybal,1981)
Gambar 3 menunjukan bahwa pada umumnya kecepatan pengeringan suatu bahan
terbagi dalam empat peroide, yaitu:
1. Initial adjustment
Initial adjustment merupakan proses pengeringan awal di mana laju pengeringan
naik atau turun dengan cepat. Apabila suhu bahan lebih tinggi daripada suhu bola
basah, maka laju pengeringan akan turun. Namun, apabila suhu bahan lebih rendah
daripada suhu bola basah, maka laju pengeringan akan naik.
2. Contant rate
Pada periode ini, laju pengeringan tetap karena temperatur kesetimbangan telahtercapai. Di samping itu, panas yang keluar dari sekeliling permukaan cairan sama
dengan panas yang diserap. Proses ini berlangsung terus sampai tercapai kandungan
air kritis, yaitu saat kandungan cairan dalam bahan sudah hampir habis yang
menyebabkan laju pengeringan menurun. Pada periode constant rate ini pergerakan
cairan dari pori ke permukaan berlangsung sama cepatnya dengan laju penguapan.
3. Unsaturated suface drying
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 9
-
7/31/2019 cacao bean drying process
10/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Merupakan periode di mana laju pengeringan turun secara linier. Hal ini terjadi
karena berkurangnya lapisan permukaan cairan akibat penguapan.Laju pergerakan
cairan dari pori ke permukaan lebih lambat dibanding laju pengeringan tetap.
Pengeringan ini menimbulkan terbentuknya dry spots (tempat-tempat kering) pada
permukaan bahan.
4. Interval movement of moisture control
Pada periode ini,laju pengeringan turun dengan tajam, tidak beraturan karena laju
pengeringannya hanya bergantung pada gerakan cairan dari pori menuju ke
permukaan.Pengeringan berhenti setelah mencapai kandungan air setimbang.
(Treybal, 1981)
Hubungan antara kecepatan pengeringan dengan waktu pengeringan dapat digambaran
seperti gambar 4.
Gambar 4. Hubungan Kecepatan Pengeringan (N) dengan Waktu Pengeringan (t)
(Perry,1984)
Asumsi-asumsi yang dipakai dalam penyusunan model matematis adalah sebagai
berikut :
1. Sifat-sifat fisis bahan tetap.
2. Konsentrasi air mula-mula di seluruh bahan homogen.
3. Transfer massa difusi dalam biji kakao diabaikan.
4. Proses berlangsung secara isothermal.
E. HIPOTESIS
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 10
-
7/31/2019 cacao bean drying process
11/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Pada proses pengeringan biji kakao tanpa fermentasi terdapat tiga periode
kecepatan pengeringan. Pertama periode penyesuaian awal, kedua periode kecepatan
pengeringan tetap, dan ketiga periode kecepatan pengeringan menurun. Pada proses
pengeringan biji kakao tanpa fermentasi ini, hanya tahap ketiga yang terjadi pada proses
pengeringan, sehingga koefisien difusi dari dalam biji kakao ke permukaan yang
mengontrol kecepatan pengeringan.
Adapun hipotesis yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:
1. Proses pengeringan biji kakao tanpa fermentasi dapat dilakukan dengan cara
pemanasan di dalam alat pengering berupa oven.
2. Semakin tinggi temperature oven, maka banyaknya air yang hilang akan
semakin banyak.
3. Semakin tinggi temperatur, maka laju pengeringannya semakin besar.
4. Semakin tinggi temperatur, maka waktu yang diperlukan untuk pengeringan
akan semakin singkat.
5. Semakin tinggi temperatur, maka koefisien perpindahan massa H2O dari zat
padat ke udara akan semakin besar.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 11
-
7/31/2019 cacao bean drying process
12/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
BAB II
PELAKSANAAN PENELITIAN
A. ALAT DAN BAHAN
ALAT
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah:
1. Neraca analitis digital 1 set
2. Termometer alkohol 1 buah
3. Oven 1set
4. Stopwatch 1 buah
5. Gelas arloji 1 buah
BAHAN
1. Biji kakao kering tanpa fermentasi
2. Biji kakao basah tanpa fermentasi
RANGKAIAN ALAT PERCOBAAN
1
2
3
4
65
9
8 7
Gambar 5. Alat Pengeringan (Oven)
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 12
Keterangan :
1. Biji Kakao Tanpa Fermentasi
2. Termometer Raksa
3. Rak Pengering
4. Kotak Pengeringan
5. Pemanas Listrik6. Blower
7. Steker
8. Roda
9. Kotak Pengaman
-
7/31/2019 cacao bean drying process
13/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Gambar 6. Neraca Analisis Digital
B. CARA KERJA
Tiga sampel biji kakao tanpa fermentasi yang diperoleh dalam kondisi basah
dipotong berbentuk balok dengan ukuran 2 x 1 cm untuk sampel I, 2 x 1.1 cm untuk
sampel II, 2 x 1 cm untuk sampel III dengan ketebalan semua sampel 1 cm. Kemudian
oven yang telah dibuat disiapkan. Blower dan pemanas pada oven dinyalakan sampai
suhu oven sekitar 65 70C.
Setelah persiapan alat dan bahan selesai, langkah selanjutnya adalah
penimbangan berat kering biji kakao tanpa fermentasi pada gelas arloji dengan
menggunakan neraca analitis digital sehingga kadar air biji kakao setelah pengeringan
dapat diperoleh. Tahap selanjutnya adalah pengukuran berat basah biji kakao tanpa
fermentasi dengan terlebih dahulu menimbang gelas arloji kosong dalam neraca analitis
digital, kemudian masing masing sampel diletakkan pada gelas arloji untuk ditimbang
sehingga diperoleh berat basah biji kakao.
Proses pengeringan dilakukan dengan menempatkan sebanyak 1,5 kg biji kakao
basah pada rak oven secara merata beserta sampel yang telah ditimbang. Selanjutnya
sampel biji kakao ditimbang pada neraca analitis digital setiap 15 menit sehingga dapat
diperoleh kadar airnya. Setiap 1 jam sekali dilakukan pembalikan pada biji kakao, hal
ini bertujuan agar pengeringan biji kakao berlangsung secara merata. Tahap terakhir
adalah pengukuran kadar air yang hilang. Untuk menganalisa kadar air yang hilang
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 13
Keterangan :
1. Pintu geser
2. Pan
3. Display
4. Steker
5. Tombol set zero
6. Tombol on/off
-
7/31/2019 cacao bean drying process
14/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
dilakukan dengan menimbang biji kakao tanpa fermentasi yang telah dikeringkan ke
dalam neraca analitis digital.
C. ANALISIS DATA
a) Menentukan kandungan air dalam padatan
Data berat bahan tiap selang waktu (Wt) diubah menjadi kandungan air dalam bahan
dasar kering (X) dengan menggunakan persamaan :
Ls
LsWtX
)( =
(1)
(Treybal,R.E., 1981)
Dengan : Wt = berat bahan tiap selang waktu
Ls = berat bahan kering
Data hasil perhitungan digunakan untuk membuat grafik hubungan antara kadar
air (X) dengan waktu pengeringan (t). Grafik tersebut dapat digunakan untuk
mencarislope kurva (dt
dX) setelah kurva diperhalus, untuk setiap nilai.
Gambar 7. Penampang Slab Biji Kakao
Neraca massa air dalam elemen volum :
Rate of mass input Rate of mass output = rate of mass accumulation
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 14
-
7/31/2019 cacao bean drying process
15/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Kecepatan perpindahan massa A :
Karena larutan A sangat encer maka XA 0, sehingga :
IC :
BC : 1.
2.
3.
4.
Persamaan diferensial di atas dapat diselesaikan dengan metode pemisahan variabel,
namun sebelumnya dilakukan substitusi agar IC = 1
Dengan, W = kadar air tiap waktu per kadar air mula-mula
CA = kadar air tiap waktu, gram H2O
CA0 = kadar air mula mula, gram H2O
Sehingga :
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 15
(2)
(3)
(4)
(5)
-
7/31/2019 cacao bean drying process
16/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Persamaannya menjadi :
Dengan IC : W(x,0) = 1
BC :
W (L,t) = 0
W (x,) = 0
Menggunakan metode pemisahan variabel :
W = (x). (t)
Maka persamaan menjadi :
Untuk konstanta = 0
= A1.x + A2
= A3
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 16
(7)
(8)
(6)
-
7/31/2019 cacao bean drying process
17/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Untuk konstanta = -a2 (-a20)
= A6 exp(ax) + A7 exp(ax)
= A6 sin (ax) + A7 cos (ax)
. = 0
= A8 exp(-a2DAB.t)
Sehingga persamaan umumnya adalah :
W = (x) (t)
W = (A1x+A2)A3+(A6 sin (ax)+A7 cos (ax))A8 exp(-a2 .t)
W = A9X+A10+(A11 sin(ax)+A12 cos (ax))exp(-a2 .t)
Kemudian kita masukkan BC-BC nya hingga didapat persamaan akhir :
W=
CA=CA0.W
CA=
Konsentrasi zat A rata-rata (CAavg) dapat dihitung dengan:
CAavg=
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 17
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
-
7/31/2019 cacao bean drying process
18/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
CAavg=
CAavg =
Maka dapat dituliskan,
=
b)Menggunakan program minimasi SSE; dengan langkah:
TrialDAB
Penyelesaian persamaan diferensial menggunakanfinite differential approximation
(eksplisit).
Menghitung SSE dengan rumus:
hingga didapatkan SSE = minimum, dengan cara trialDAB lagi.
Persamaan (4) diselesaikan secara numeris dalam bahasa pemrograman MATLAB.
Nilai DAB akan didapat dari persamaan (17) dan didapatkan hasil nilai dan SSE.
c) Menentukan Kecepatan Pengeringan (N)
Didekati dengan diferensiasi numerik, yaitu :
Dengan, Ls = Berat biji kakao kering, gram
A = Luas pemukaan pengering efektif, cm2
Xi = Kadar air dalam biji kakao pada ti, g H2O/g biji kakao kering
X i+1 = Kadar air dalam biji kakao pada ti+1, g H2O/g biji kakao kering
t = Interval waktu, menit
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 18
(19)
(16)
(17)
(18)
-
7/31/2019 cacao bean drying process
19/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui suhu dan waktu optimum beserta
hubungannya dengan difusivitas (DAB) dalam proses pengeringan biji kakao menggunakan
oven agar kadar air yang diharapkan dalam biji kakao tanpa fermentasi dapat tercapai
sehingga kualitas biji kakao yang dihasilkan baik. Proses pengeringan ini juga berfungsi
agar tidak muncul jamur pada biji saat penyimpanan. Hasil dari penelitian ini akan
digunakan untuk menentukan kondisi optimum dari oven yang dibuat sehingga diperoleh
waktu pengeringan yang efisien. Tujuan utama dari proses pengeringan pada penelitian ini
adalah :
1.Menurunkan kadar air pada biji kakao sampai 7-7.5%.
2.Mendapatkan kadar air tertentu yang penting untuk penyimpanan dan proses
selanjutnya.
3.Mencegah timbulnya jamur pada biji kakao saat penyimpanan.
Proses pengeringan dilakukan dengan memvariasikan jenis bahan, yaitu biji kakao yang
terfermentasi dan biji kakao yang belum terfermentasi dan terdapatpulp. Untuk biji kakao
tanpa fermentasi nantinya akan digunakan untuk membuat pasta kakao, sedangkan untuk
biji kakao yang belum difermentasi akan digunakan untuk bahan cocoa butter. Suhu
pengeringan berlangsung pada suhu sekitar 65 - 70C karena ini merupakan suhu efektif
untuk pengeringan biji kakao. Apabila suhu kurang dari 65C maka waktu pengeringan
cukup lama, mudah muncul jamur pada biji kakao, dan tekstur dari biji akan lembek. Jika
suhu lebih dari 70C maka biji kakao akan cepat hangus dan teksturnya kering dan rapuh.
1. Hubungan waktu dengan kadar air pada biji kakao tanpa fermentasi.
Data hasil perhitungan kadar air setiap sampel pada suhu pengeringan konstan 70C
dapat dilihat pada tabel 1 dan gambar 7, 8.
Tabel 1. Data Kandungan Air Tiap Sampel
No.Waktu,
(menit)
Berat, (gram) Kadar Air, (g H2O/g bahan kering)
Sampel I Sampel II Sampel III Sampel I Sampel II Sampel III
1 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,7616 0,9128 1,1986
2 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,5011 0,5911 0,7208
3 45 2,0215 1,5576 1,6250 0,3475 0,4104 0,3456
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 19
-
7/31/2019 cacao bean drying process
20/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
4 60 1,8355 1,4862 1,5866 0,2235 0,3457 0,3138
5 75 1,8195 1,4526 1,5432 0,2128 0,3153 0,2779
6 90 1,8024 1,4172 1,5276 0,2014 0,2832 0,2650
7 105 1,7697 1,3922 1,5066 0,1796 0,2606 0,2476
8 120 1,7558 1,3788 1,4922 0,1704 0,2485 0,2357
9 135 1,7265 1,3625 1,4871 0,1508 0,2337 0,2315
11 150 1,7169 1,3514 1,4728 0,1444 0,2237 0,2196
12 165 1,7115 1,3398 1,4688 0,1408 0,2131 0,2163
13 180 1,7098 1,3192 1,4492 0,1397 0,1945 0,2001
14 195 1,7015 1,3013 1,4298 0,1342 0,1783 0,1840
15 210 1,6867 1,2887 1,4129 0,1243 0,1669 0,1700
16 225 1,6433 1,2765 1,4020 0,0954 0,1558 0,1610
17 240 1,6257 1,2668 1,3621 0,0837 0,1470 0,1279
18 255 1,6025 1,2543 1,3492 0,0682 0,1357 0,1173
19 270 1,5855 1,2449 1,3199 0,0569 0,1272 0,0930
20 285 1,5725 1,2295 1,3087 0,0482 0,1133 0,0837
21 300 1,5624 1,2167 1,2966 0,0415 0,1017 0,0737
22 315 2,6427 2,1125 2,6550 0,0349 0,0888 0,0653
23 330 2,2520 1,7572 2,0780 0,0292 0,0759 0,0577
24 345 2,0215 1,5576 1,6250 0,0260 0,0675 0,0478
25 360 1,8355 1,4862 1,5866 0,0197 0,0529 0,0427
26 375 1,8195 1,4526 1,5432 0,0136 0,0394 0,0324
27 390 1,8024 1,4172 1,5276 0,0077 0,0315 0,0217
28 405 1,7697 1,3922 1,5066 0,0048 0,0134 0,0100
29 420 1,7558 1,3788 1,4922 0,0000 0,0000 0,0000
Gambar 7. Grafik Hubungan antara Kandungan Air dengan Waktu pada Suhu 70C
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 20
-
7/31/2019 cacao bean drying process
21/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Gambar 8. Grafik Hubungan antara Kandungan Air rata-rata dengan Waktu pada
Suhu 70C
Grafik 7 dan 8 menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji
kakao tanpa fermentasi hingga kadar air mencapai kadar air yang diinginkan, yaitu 7%-
7,5%. Waktu rata rata yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji kakao tanpa
fermentasi dengan kapasitas 1,5 kg adalah 5 jam. Waktu pengeringan ini dipengaruhi
oleh kecepatan udara panas yang dihembuskan oleh blower dan kapasitas biji kakao
yang dikeringkan. Untuk kapasitas besar sekitar 5 10 ton seperti di kelompok tani
kakao di desa Putat, diperlukan waktu selama 2 hari 1 malam karena dilakukan
pembalikan setiap 3 jam agar pengeringannya berlangsung secara merata.
2. Hubungan kecepatan pengeringan biji kakao tanpa fermentasi terhadap kadar air dan
waktu.
Data hasil perhitungan kecepatan pengeringan (N) untuk setiap sampel pada suhu
pengeringan konstan 70C disajikan pada tabel 2 dan gambar 9, 10, 11.
Tabel 2. Data Kecepatan Pengeringan Tiap Sampel (N)
No.Waktu,
(menit)
Kadar Air, (g H2O/g bahan
kering)
Kecepatan Pengeringan, (g
H2O/cm2.menit)
Sampel 1 Sampel 1 Sampel 1 Sampel 1 Sampel 2 Sampel 3
1 15 0,7616 0,9128 1,1986 0,0130 0,0118 0,0192
2 30 0,5011 0,5911 0,7208 0,0077 0,0067 0,0151
3 45 0,3475 0,4104 0,3456 0,0062 0,0024 0,0013
4 60 0,2235 0,3457 0,3138 0,0005 0,0011 0,0014
5 75 0,2128 0,3153 0,2779 0,0006 0,0012 0,0005
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 21
-
7/31/2019 cacao bean drying process
22/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
6 90 0,2014 0,2832 0,2650 0,0011 0,0008 0,0007
7 105 0,1796 0,2606 0,2476 0,0005 0,0004 0,0005
8 120 0,1704 0,2485 0,2357 0,0010 0,0005 0,0002
9 135 0,1508 0,2337 0,2315 0,0003 0,0004 0,0005
11 150 0,1444 0,2237 0,2196 0,0002 0,0004 0,0001
12 165 0,1408 0,2131 0,2163 0,0001 0,0007 0,0007
13 180 0,1397 0,1945 0,2001 0,0003 0,0006 0,0006
14 195 0,1342 0,1783 0,1840 0,0005 0,0004 0,0006
15 210 0,1243 0,1669 0,1700 0,0014 0,0004 0,0004
16 225 0,0954 0,1558 0,1610 0,0006 0,0003 0,0013
17 240 0,0837 0,1470 0,1279 0,0008 0,0004 0,0004
18 255 0,0682 0,1357 0,1173 0,0006 0,0003 0,0010
19 270 0,0569 0,1272 0,0930 0,0004 0,0005 0,0004
20 285 0,0482 0,1133 0,0837 0,0003 0,0004 0,0004
21 300 0,0415 0,1017 0,0737 0,0003 0,0005 0,0003
22 315 0,0349 0,0888 0,0653 0,0003 0,0005 0,0003
23 330 0,0292 0,0759 0,0577 0,0002 0,0003 0,0004
24 345 0,0260 0,0675 0,0478 0,0003 0,0005 0,0002
25 360 0,0197 0,0529 0,0427 0,0003 0,0005 0,0004
26 375 0,0136 0,0394 0,0324 0,0003 0,0003 0,0004
27 390 0,0077 0,0315 0,0217 0,0001 0,0007 0,0005
28 405 0,0048 0,0134 0,0100 0,0002 0,0005 0,0004
29 420 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 22
-
7/31/2019 cacao bean drying process
23/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Gambar 9. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan dan Kadar Air pada
Suhu 70C
Gambar 10. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan rata-rata dan
Kadar Air rata-rata pada Suhu 70C
Gambar 11. Grafik Hubungan antara Kecepatan Pengeringan rata-rata danWaktu Pengeringan pada Suhu 70C
Grafik 9, 10 dan 11 menunjukkan bahwa yang terjadi pada proses pengeringan biji
kakao tanpa fermentasi tersebut adalah Intial adjustmentdimana pada awal pengeringan
kecepatan pengeringan turun secara tajam hingga permukaan kulit biji kakao kering lalu
dilanjutkan dengan Internal movement of moisture controldimana kecepatan pengeringan
turun secara tidak beraturan, sehingga dapat disimpulkan bahwa kecepatan pengeringan
dikontrol oleh difusivitas air dari dalam biji kakao ke permukaan biji kakao.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 23
-
7/31/2019 cacao bean drying process
24/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Difusivitas air pada biji kakao dipengaruhi oleh suhu pengeringan, semakin tinggi suhu
pengeringan maka koefisien difusivitas semakin besar sehingga waktu yang diperlukan
untuk mencapai kadar air 7-7.5% semakin singkat. Dalam penelitian ini waktu pengeringan
yang diperlukan hingga mencapai kadar air 7-7.5% adalah 5 jam. Sedangkan nilai
difusivitas (DAB) diperoleh sebesar 4.0514 x 10-4 cm2/menit dengan SSE (Sum Square
Error) sebesar 0.0964. Adapun untuk biji kakao terfermentasi tanpa pengurangan pulp
waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk mencapai kadar air 7-7.5% lebih lama. Hal ini
dikarenakan adanyapulp pada biji kakao sehingga selama proses fermentasi kandungan air
dalam biji kakao meningkat.
Dari hasil perhitungan yang ditunjukan dalam grafik dan tabel di atas dapat dilihat
kecenderungan waktu pengeringan terhadap suhu pengeringan. Semakin tinggi suhu
pengeringan maka semakin cepat pula waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji
kakao tersebut. Meskipun demikian ada batasan dimana temperatur yang digunakan dalam
proses pengeringan tidak boleh terlalu tinggi, karena dapat menyebabkan case hardening,
yaitu bagian luar terlihat sudah kering, akan tetapi pada bagian dalam masih terdapat
banyak kandungan air. Temperatur yang tinggi juga menyebabkan tektur biji menjadi
kering dan hangus. Selain temperatur, kecepatan udara pengering dan kelembaban udara
juga berpengaruh terhadap kualitas dan waktu pengeringan. Adapun kelemahan dalam
penelitian kali ini adalah oven yang digunakan belum dilengkapi dengan indikator suhu
kering dan suhu basah sehingga belum dapat ditentukan nilai koefisien transfer massa dari
proses pengeringan ini. Faktor cuaca juga berpengaruh pada kelembaban sehingga perlu
adanya alat pengembun air dari udara sebelum masuk ke blower.
BAB IV
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Pengeringan atau drying adalah proses penghilangan sejumlah cairan yang terdapat
dalam suatu bahan (padatan) dengan menggunakan medium berupa gas atau udara
yang dilewatkan melalui bahan tersebut sehingga kandungan cairan menjadi berkurang
karena menguap.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan (N) di dalam slab, antara
lain:
a. Luas permukaan pengeringan efektif
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 24
-
7/31/2019 cacao bean drying process
25/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
b. Kelembaban udara pengering
c. Jenis bahan yang dikeringkan
d. Laju udara pengering
3.Proses pengeringan biji kakao dapat dilakukan dengan cara pemanasan di dalam alat
pengering berupa oven.
4.Proses pengeringan dilakukan untuk menghasilkan biji kakao kering yang berkualitas
baik, terutama dalam hal fisik, calon cita rasa, dan aroma yang baik.
5. Kadar air yang diharapkan dalam biji kakao terfermentasi setelah pengeringan adalah
sekitar 7 7,5%.
6.Faktor-faktor yang mempengaruhi koefisien difusivitas adalah:
a. Densitas cairan ()
Semakin besar densitas cairan maka DAB semakin besar.
b. Viskositas cairan ()
Semakin besar viskositas cairan, maka difusivitas semakin kecil.
c. Ketebalanslab (dz)
Semakin besar ketebalanslab, maka luas transfer massa semakin besar, sehingga
difusivitas semakin besar.
d. Suhu (T)
Semakin tinggi suhu, maka difusivtas semakin besar.
7. Waktu pengeringan biji kakao tanpa fermentasi kapasitas 1,5 kg untuk memperoleh
kadar air hingga mencapai 7 7,5% adalah 300 menit.
8.Dari perhitungan didapat :
a. Nilai difusivitas (DAB) = 4.0514 x 10-4 cm2/menit
b. SSE = 0.0964
9. Semakin besar suhu, semakin besar nilai koefisien difusivitas, semakin cepat waktu
pengeringan yang dibutuhkan.
10. Suhu oven yang efektif sekitar 65 70C.
11. Jika suhu oven kurang dari 65C maka tekstur biji kakao lembek, aroma khas
kakao kurang baik, dan mudah tumbuhnya jamur.
12. Jika suhu oven lebih dari 70C maka tekstur biji kakao rapuh dan mudah
hancur, aroma khas kakao hangus.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 25
-
7/31/2019 cacao bean drying process
26/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
DAFTAR PUSTAKA
Badger, W. L. and Banchero, J.T., 1955, Introduction to Chemical Engineering, pp.
469-617, McGraw-Hill , Kogakusha, Ltd., Tokyo.
Crank, J.,1975., The Mathematics of Diffusion, 2 ed., pp. 45-68., Brunel University,
Oxford.
Erle R. L., 1983, Unit Operation in Food Processing, 2 ed., pp. 137-145, Pergamon
Press, U. K.
Gaman, P. M. and Sherrington, K. B., 1981, Ilmu Pangan Pengantar Ilmu Pangan
Nutrisi dan Mikrobiologi, UGM Press, Yogyakarta.
Melawarni, S., 2004, Laporan Resmi Praktikum Operasi Kimia Drying, Laboratorium
Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas
Gadjah Mada, Yogyakarta.
Perry, R.H. and Green, G. D., 1984, Perrys Chemical Engineers Handbook, 6 ed.,
pp. 12-4, McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.
Treybal, R. E., 1981, Mass-Transfer Operations, 3 ed., pp. 658-681, McGraw Hill
Book Company, Inc., Singapore.
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 26
-
7/31/2019 cacao bean drying process
27/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
LAMPIRAN 1
A. DATA PERCOBAAN
Suhu Perobaan : 25 oC
Bahan yang dikeringkan : Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Suhu oven : 70 oC
Ketebalan Slab : 0,5 cm
Tabel 3. Data Percobaan pada Temperatur konstan 70C
No.Waktu,
menit
Berat, gram
Sampel I Sampel II Sampel III
1 0 3,5552 2,4650 3,0270
2 15 2,6427 2,1125 2,6550
3 30 2,2520 1,7572 2,0780
4 45 2,0215 1,5576 1,6250
5 60 1,8355 1,4862 1,5866
6 75 1,8195 1,4526 1,5432
7 90 1,8024 1,4172 1,5276
8 105 1,7697 1,3922 1,50669 120 1,7558 1,3788 1,4922
10 135 1,7265 1,3625 1,4871
11 150 1,7169 1,3514 1,4728
12 165 1,7115 1,3398 1,4688
13 180 1,7098 1,3192 1,4492
14 195 1,7015 1,3013 1,4298
15 210 1,6867 1,2887 1,4129
16 225 1,6433 1,2765 1,4020
17 240 1,6257 1,2668 1,3621
18 255 1,6025 1,2543 1,3492
19 270 1,5855 1,2449 1,319920 285 1,5725 1,2295 1,3087
21 300 1,5624 1,2167 1,2966
22 315 1,5525 1,2025 1,2865
23 330 1,5440 1,1882 1,2773
24 345 1,5392 1,1789 1,2653
25 360 1,5297 1,1628 1,2592
26 375 1,5206 1,1479 1,2467
27 390 1,5118 1,1392 1,2338
28 405 1,5074 1,1192 1,2197
29 420 1,5002 1,1044 1,2076
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 27
-
7/31/2019 cacao bean drying process
28/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
B. PERHITUNGAN
a. Menentukan kandungan air dalam biji kakao tanpa fermentasi
Contoh perhitungan pada data 1 (tabel 3) :
Berat biji kakao tanpa fermentasi rata-rata = (3,5552 + 2,4650 + 3,0270)gram /3
= 3,0157 gram
Sehingga didapatkan hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.
b. Menentukan kadar air yang hilang
Contoh pada data 1 (tabel 3) :
Kadar air yang hilang = 3,5552 gram - 2,6427 gram = 0,9125 gram
Kadar air yang hilang rata-rata = (0,9125 + 0,3525 + 0,3720)gram /3
= 0,5457 gram
Sehingga didapatkan data hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.
c. Menentukan perbandingan kadar air tiap waktu dan kadar air mula-mula
Contoh perhitungan pada data 1 (tabel 3):
(1,7450 0,0000) gram/1,7450 gram = 1,0000
Sehingga didapatkan data hasil perhitungan yang terdapat pada tabel 4.
Tabel 4. Data Hasil Perhitungan Kadar Air pada Temperatur konstan 70C
No.Waktu,
menit
Berat, gramKadar Air
(yang
hilang)
Berat Biji
Kakao
Rata-rata,
gram
Kadar AirDalam Biji
Kakao
Kadar Air tiapwaktu/mula-
mula
Sampel
I
Sampel
II
Sampel
IIIBerat, gram Berat, gram Berat, gram
1 0 3,5552 2,4650 3,0270 0,0000 3,0157 1,7450 1,0000
2 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,5457 2,4701 1,1993 0,6873
3 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,9867 2,0291 0,7583 0,4346
4 45 2,0215 1,5576 1,6250 1,2810 1,7347 0,4640 0,2659
5 60 1,8355 1,4862 1,5866 1,3796 1,6361 0,3654 0,2094
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 28
-
7/31/2019 cacao bean drying process
29/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
6 75 1,8195 1,4526 1,5432 1,4106 1,6051 0,3344 0,1916
7 90 1,8024 1,4172 1,5276 1,4333 1,5824 0,3117 0,1786
8 105 1,7697 1,3922 1,5066 1,4596 1,5562 0,2854 0,1636
9 120 1,7558 1,3788 1,4922 1,4735 1,5423 0,2715 0,1556
10 135 1,7265 1,3625 1,4871 1,4904 1,5254 0,2546 0,1459
11 150 1,7169 1,3514 1,4728 1,5020 1,5137 0,2430 0,1392
12 165 1,7115 1,3398 1,4688 1,5090 1,5067 0,2360 0,1352
13 180 1,7098 1,3192 1,4492 1,5230 1,4927 0,2220 0,1272
14 195 1,7015 1,3013 1,4298 1,5382 1,4775 0,2068 0,1185
15 210 1,6867 1,2887 1,4129 1,5530 1,4628 0,1920 0,1100
16 225 1,6433 1,2765 1,4020 1,5751 1,4406 0,1699 0,0973
17 240 1,6257 1,2668 1,3621 1,5975 1,4182 0,1475 0,0845
18 255 1,6025 1,2543 1,3492 1,6137 1,4020 0,1313 0,0752
19 270 1,5855 1,2449 1,3199 1,6323 1,3834 0,1127 0,0646
20 285 1,5725 1,2295 1,3087 1,6455 1,3702 0,0995 0,0570
21 300 1,5624 1,2167 1,2966 1,6572 1,3586 0,0878 0,0503
22 315 1,5525 1,2025 1,2865 1,6686 1,3472 0,0764 0,0438
23 330 1,5440 1,1882 1,2773 1,6792 1,3365 0,0658 0,0377
24 345 1,5392 1,1789 1,2653 1,6879 1,3278 0,0571 0,0327
25 360 1,5297 1,1628 1,2592 1,6985 1,3172 0,0465 0,0266
26 375 1,5206 1,1479 1,2467 1,7107 1,3051 0,0343 0,0197
27 390 1,5118 1,1392 1,2338 1,7208 1,2949 0,0242 0,0139
28 405 1,5074 1,1192 1,2197 1,7336 1,2821 0,0114 0,0065
29 420 1,5002 1,1044 1,2076 1,7450 1,2707 0,0000 0,0000
d. Menentukan nilai laju pengeringan (N)
Menggunakan persamaan (19) didapat nilai N:
Contoh perhitungan untuk data 1 (Sampel 1) pada Tabel 4:
A= 2 cm2
N1 = (1,5002/2) x ((1,3698-0,7616)/15)
= 0,0304 g/cm2/menit
Karena terdapat 3 sampel, maka nilai N dirata-rata dari ketiga sampel tersebut:
(N1+N2+N3)/3 = Nrata-rata, sehingga didapat hasil perhitungan seperti yang terdapat
pada tabel 5.
Tabel 5. Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Rata-rata (Na rata-rata) pada
ketebalan slab 0,5 cm dengan Temperatur konstan 70C
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 29
-
7/31/2019 cacao bean drying process
30/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
No. Waktu, menit Na rata-rata, g/cm2/menit
1 0 0,0182
2 15 0,01473 30 0,0098
4 45 0,0033
5 60 0,0010
6 75 0,0008
7 90 0,0009
8 105 0,0005
9 120 0,0006
10 135 0,0004
11 150 0,0002
12 165 0,0005
13 180 0,0005
14 195 0,0005
15 210 0,0007
16 225 0,0007
17 240 0,0005
18 255 0,0006
19 270 0,0004
20 285 0,0004
21 300 0,0004
22 315 0,0004
23 330 0,0003
24 345 0,0004
25 360 0,0004
26 375 0,0003
27 390 0,0004
28 405 0,0004
29 420 0,0000
Dengan perhitungan menggunakan MATLAB didapat data hasil SSE dan DAB sebagai berikut:
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 30
-
7/31/2019 cacao bean drying process
31/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Gambar 12. Grafik Hasil Perhitungan Nilai Kadar Air Percobaan dan Perhitungan pada
Ketebalan Slab 0,5 cm dengan Temperatur Konstan 70C
DAB = 4,0514 x 10-4 cm2/menit
SSE = 0,0964
Tabel 6. Data Penelitian Pengeringanan Sampel Biji Kakao Tanpa Fermentasi
dengan Suhu Konstan 70C
No.Waktu,
menit
Berat, gramKadar Air
(yang hilang)Berat Biji
Kakao Rata-
rata, gram
Kadar Air
Dalam Biji
Kakao
SampelI
SampelII
SampelIII
Berat, gram Berat, gram
1 0 3,5552 2,4650 3,0270 0,0000 3,0157 1,7450
2 15 2,6427 2,1125 2,6550 0,5457 2,4701 1,1993
3 30 2,2520 1,7572 2,0780 0,9867 2,0291 0,7583
4 45 2,0215 1,5576 1,6250 1,2810 1,7347 0,4640
5 60 1,8355 1,4862 1,5866 1,3796 1,6361 0,3654
6 75 1,8195 1,4526 1,5432 1,4106 1,6051 0,3344
7 90 1,8024 1,4172 1,5276 1,4333 1,5824 0,3117
8 105 1,7697 1,3922 1,5066 1,4596 1,5562 0,2854
9 120 1,7558 1,3788 1,4922 1,4735 1,5423 0,2715
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 31
-
7/31/2019 cacao bean drying process
32/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
10 135 1,7265 1,3625 1,4871 1,4904 1,5254 0,2546
11 150 1,7169 1,3514 1,4728 1,5020 1,5137 0,2430
12 165 1,7115 1,3398 1,4688 1,5090 1,5067 0,2360
13 180 1,7098 1,3192 1,4492 1,5230 1,4927 0,2220
14 195 1,7015 1,3013 1,4298 1,5382 1,4775 0,2068
15 210 1,6867 1,2887 1,4129 1,5530 1,4628 0,1920
16 225 1,6433 1,2765 1,4020 1,5751 1,4406 0,1699
17 240 1,6257 1,2668 1,3621 1,5975 1,4182 0,1475
18 255 1,6025 1,2543 1,3492 1,6137 1,4020 0,1313
19 270 1,5855 1,2449 1,3199 1,6323 1,3834 0,1127
20 285 1,5725 1,2295 1,3087 1,6455 1,3702 0,0995
21 300 1,5624 1,2167 1,2966 1,6572 1,3586 0,0878
22 315 1,5525 1,2025 1,2865 1,6686 1,3472 0,0764
23 330 1,5440 1,1882 1,2773 1,6792 1,3365 0,0658
24 345 1,5392 1,1789 1,2653 1,6879 1,3278 0,0571
25 360 1,5297 1,1628 1,2592 1,6985 1,3172 0,0465
26 375 1,5206 1,1479 1,2467 1,7107 1,3051 0,0343
27 390 1,5118 1,1392 1,2338 1,7208 1,2949 0,0242
28 405 1,5074 1,1192 1,2197 1,7336 1,2821 0,0114
29 420 1,5002 1,1044 1,2076 1,7450 1,2707 0,0000
e. Menentukan perbandingan kadar air biji kakao kering dengan berat biji
kakao kering (%kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering)
Contoh perhitungan diambil data 2 pada tabel 6 sampel I :
Berat kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering :
2,6427 gram -1,5002 gram = 1,1425 gram
Sehingga diperoleh juga untuk sampel II sebesar 1,0081 gram, dan sampel 3 sebesar
1,4474 gram
Rata-rata dari kadar air biji kakao kering:
(1,1425 + 1,0081 + 1,4474)gram / 3 = 1,1993 gram
Rata-rata dari berat biji kakao kering :
(1,5002 + 1,1044 + 1,2076)gram / 3 = 1,2707 gram
Maka Kadar air yang terdapat dalam biji kakao kering:
(1,1993 gram/1,2707 gram) x 100% = 94,3810 %
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 32
-
7/31/2019 cacao bean drying process
33/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
Menggunakan data 21 pada tabel 6 dengan cara yang sama didapat % kadar air dalam
biji kakao kering sebesar 6,9120 %
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 33
-
7/31/2019 cacao bean drying process
34/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
LAMPIRAN 2
Perhitungan nilai koefisien difusivitas (DAB) dan SSE menggunakan MATLAB :
function hitung_diffusiclear;clc;Dm1=0;options=optimset('display','iter','TolFun',1e-10,'TolX',1e-10);[De error]=fminsearch(@sse,Dm1,options)endfunction hit=sse(Dm)d1 = 1.00000 ;d2 = 0.68730 ;d3 = 0.43457 ;d4 = 0.26588 ;d5 = 0.20938 ;d6 = 0.19161 ;
d7 = 0.17861 ;d8 = 0.16357 ;d9 = 0.15561 ;d10 = 0.14592 ;d11 = 0.13924 ;d12 = 0.13522 ;d13 = 0.12722 ;d14 = 0.11851 ;d15 = 0.11005 ;d16 = 0.09734 ;d17 = 0.08451 ;d18 = 0.07522 ;d19 = 0.06458 ;
d20 = 0.05702 ;d21 = 0.05033 ;d22 = 0.04380 ;d23 = 0.03769 ;d24 = 0.03270 ;d25 = 0.02665 ;d26 = 0.01968 ;d27 = 0.01387 ;d28 = 0.00651 ;d29 = 0.00000 ;percobaan=[d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d13 d14 d15 d16 d17 d18 d19d20 d21 d22 d23 d24 d25 d26 d27 d28 d29];
t=[15:15:420];hitung=feval(@func,Dm,t);hit=sum((percobaan-hitung).^2);a=[percobaan' hitung']figure(1)plot(t,percobaan,'or',t,hitung,'-r');endfunction hasil=func(Dm,t)%menggunakan rumus 1.1L=0.25;n=0;c = (1/((2*n+1)^2))*exp((-((2*n+1)^2))*pi^2*Dm*t/(4*L^2));
d = 0;
Ryanza Prasetya (08/264743/TK/33571)
Laboratorium Teknologi Polimer 34
-
7/31/2019 cacao bean drying process
35/35
Pengeringan Biji Kakao Tanpa Fermentasi
d = d+c;for n = 1:10000;
L= 0.25;c = (1/((2*n+1)^2))*exp((-((2*n+1)^2))*pi^2*Dm*t/(4*L^2));d = d+c;
endhasil=8/(pi^2)*d;end
top related