LAPORAN PRAKTIKUM
SATUAN OPERASI PANGAN 1
TRANSFER MASSA UAP AIR SELAMA PENGERINGAN
Oleh:
KELOMPOK 1
1. Adinda Safira (H0912001)
2. Ananda Adi Prasetya (H0912010)
3. Anisha Ayuningtryas (H0912013)
4. Cecilia Retno Ayu M (H0912028)
5. Dhita Ekariski (H0912037)
6. Esthi Nanda (H0912047)
7. Fransiska Puteri (H0912056)
8. Guruh Panji (H0912061)
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
ACARA III
TRANSFER MASSA UAP AIR SELAMA PENGERINGAN
I. TUJUAN PRAKTIKUM
Tujuan dari praktikum Acara III. Transfer Massa Uap Air Selama
Pengeringan ini adalah untuk mengetahui laju transfer massa uap air selama
pengeringan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
a. Tinjauan Alat
Alat Cabinet Dryer merupakan salah satu alat pengering bahan
pangan.Prinsipnya adalah menghilangkan kelembaban bahan menjadi
bahan kering. Alat ini menguapkan kadar air dalam bahan sehingga berat
bahan berkurang karena kadar air banyak yang hilang. Kadar air yang
menguap inilah yang membuat bahan menjadi kering (Sumarni, 2010).
Prinsip alat kerja ini adalah menurunkan kadar air dalam bahan dengan
mengalirkan panas dari elemen (yang mengubah dari energi listrik menjadi
kalor) dengan udara sebagai mediumnya. Skala komersial industri pangan,
oven elektrik ditetapkan pada kecepatan 2,45 x 10 rps. Pemanasan didapat
dari pergerakan partikel yang disebabkan oleh arus bolak – balik. Selain
itu sering digunakan sebagai alat pengeringan untuk keperluan
laboratorium karena bias dipakai untuk metode penelitian kelembaban dari
beberapa material yang berbeda (Witdy, 2009).
Cabinet dryer adalah terdiri dari satu ruang atau cabinet yang di
dalamnya tersusun atas rak - rak yang digunakan untuk tempat meletakkan
bahan yang akan dikeringkan. Alat ini dilengkapi dengan fan atau pemanas
uap (steamheater). Bahan yang akan dikeringkan, diletakkan diatas rak-rak
yang dapat diambil dandipasang kembali. Udara pengering disirkulasikan
dan mengalir paralel atau sejajar dengan permukaan rak (Denni, 2011).
Pengering ini terdiri dari suatu ruangan dimana rigen-rigen
produk yang dikeringkan dapat diletakkan di dalamnya. Pengering kabinet
biasanya merupakan pengering yang paling murah pembuataanya, mudah
pemeliharaannya, dan sangat luwes penggunaannya.Pada umumnya
pengering ini digunakan untuk penelitian - peneitian dehidrasi sayuran
dan buah-buahan di dalam laboratorium, dan di dalam skala kecil dan
digunakan secara komersial yang bersifat musiman (Mutiara, 2012).
b. Tinjauan Teori
Pengeringan adalah proses transfer panas dan massa untuk
menghilangkan kelembaban dengan cara penguapan. Ini melalui sebuah
penyilangan atau multidimensi area karana hal ini meliputi kombinasi
optimal dari transfer massa dan panas. Tujuan dari pengeringan bukan
hanya untuk menyediakan panas dan menghilangkan kelembaban, tapi
untuk memproduksi sebuah produk hasil pengeringan yang berdasarkan
kualitas (Kumar, 2012).
Pengeringan merupakan perpindahan massa air dari bahan yang
dikeringkanke media pengering. Transfer massa ini ditandai dengan
pengurangan massa bahan dan perubahan bentuk fisiknya (tekstur, warna,
rasa). Proses perpindahan massa ini dipengaruhi oleh transfer panas dan
transfer momentum. Pengaruh suhu atau transfer panas terlihat nyata
bahwa semakin tinggi suhu pengeringan semakin berkurang kadar air dari
bahan (Dwika dkk, 2012).
Pengeringan merupakan salah satu metoda pengawetan hasil pertanian
dan pangan yang paling banyak digunakan teristimewa di negara – negara
sedang berkembang. Pada pengeringan menggunakan aliran udara panas
mutu bahan pangan seperti buah dan sayuran khususnya rasa dan aroma
serta nilai gizinya sangat menurun karena terlampau lama berhubungan
dengan suhu udara tinggi selama proses pengeringan. Kekurangannya,
pengeringan menyebabkan bahan menjadi ciut dan keriput, pencoklatan
enzimatik dan penurunan mutu aroma (Saputra, 2006).
Pada proses pengeringan, panas dibutuhkan untuk menguapkan air
yang terkandung dalam bahan pangan dan udara yang mengalir diperlukan
untuk membawa uap air hasil pengeringan yang berada disekitar bahan
agar relative humidity udara pengering tetap terjaga rendah. Relative
humidity udara sekitar yang rendah menyebabkan transfer panas dan
massa. Oleh karena itu semakin tinggi laju udara pengering, maka proses
pengeringan akan berjalan lebih cepat (Figiarto dkk, 2012).
Pada saat suhu ruang pengering konstan, tekanan ruang pengering
yang lebih rendah akan mempercepat laju pindah massa air dari
permukaan bahanke udara ruang pengering. Perpindahan massa air terjadi
karena perbedaan tekanan uap di permukaan bahan dengan ruang
pengering. Jika perbedaan tersebut semakin besar maka laju pengering
akan semakin cepat (Irawati dkk, 2008).
Penetapan kandungan air dapat dilakukan berbagai cara tergantung
pada sifat bahannya. Penentuan kadar air dapat dilakukan dengan
mengeringkan bahan dalam oven pada suhu 105-110o
C selama 3 jam atau
sampai didapat berat yang konstan. Selisih berat sebelum dan sesudah
pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan (Winarno, 1992).
Proses pengeringan adalah proses kompleks termasuk dipengaruhi oleh
masing – masing kapasitas panas spesifik, massa dan transportasi
momentum. Ini adalah proses yang seringkali mengambil sari air dan
menghamburkannya kedalam permukaan udara sekitar dan terkadang
dalam keadaan vakum tapi normal yang berarti membawa fluida melalui
objek. Proses ini mempunyai aplikasi bervariasi dalam bidang industri
misalnya pengeringan kayu, atau dalam industri pangan (Haghi, 2008).
Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat
cair dari bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat
padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Pada pengeringan
terjadi dua proses, yaitu proses perpindahan panas dan perpindahan massa.
Perpindahan panas adalah sebuah proses yang terjadi karena perbedaan
temperature dan perpindahan massa terjadi karena kelembaban relatif
udara lebih rendah dari kelembaban relatif bahan (Thamrin, 2010).
Pengeringan adalah proses reduksi volume yang disebabkan
kehilangan air selama proses pengeringan. Jika jumlah bahan kongkret
bebas, tanpa tekanan dan renggangan, massa kongkret bahan tidak akan
hilang berlebihan dalam mesin pengeringan terstuktur. Bagaimanapun
juga, konsentrasi dari massa kongkret juga menentukan jumlah kehilangan
air selama proses berlangsung (Ahmad, 2010).
Hubungan ini menyatakan bahwa perubahan energi internal suatu
sistem sama dengan kalor yang diserap dikurangi usaha luar yang
dilakukan sistem. Bila tidak ada usaha yang dilakukan perubahan energi
internal suatu bahan sama dengan kalor yang diserap. Hasil ini diapakai
pada prosesdengan volume atau massa konstan (Marcello, 1994).
Objek primer dalam rancangan kalor pada perpindahan panas adalah
untuk menentukan kebutuhan luasan penampang untuk menstransferkan
panas dengan memberikan suhu fluida dan sekitarnya.Hal ini difasilitasi
oleh koefisien kalor, usaha yang merupakan pokok dasar dalam transfer
kalor. Dengan catatan bahwa penggunaan suhu diperoleh dari rata-rata
transfer kalor (Pitts, 1999).
Pada transfer kalor terdapat hubungan antara kalor dengan perubahan
suhu kalor spesifik. Kesederhanaan luar biasa di alam yang dapat
digambarkan dalam bentuk: Q= m.c.(T1-T2) dengan c adalah besaran
karakteristik material yang disebut dengan kalor spesifik. Harga c
bergantung pada beberapa variabel, suhu (dan juga pada tekanan), tetapi
untuk perubahan suhu yang tidak terlalu besar, c sering dapat ditetapkan
berharga konstan (Giancoli, 1997).
III. METODE
a. Alat dan Bahan
1. Pisau
2. Pemarut
3. Timbangan
4. Pengering (Cabinet Dryer)
5. Ubi kayu
b. Cara Kerja
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Hasil
Tabel 3.1Laju Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan
Tabel
3.2Waktu
Pengeringan
(jam)
Jumlah air yang diuapkan
(gram)
Laju Transfer Massa Uap Air
(gram H2O/jam)
Ubi Kayu
Rajang
Ubi Kayu
Parut
Ubi Kayu
Rajang
Ubi Kayu
Parut
0,5 51,9 41,8 103,8 83,6
1 50,5 43,7 101 87,4
1,5 37,4 39,5 74,8 79
2 35,2 50 70,4 100
b. Pembahasan
Pada praktikum Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan ini
digunakan bahan sampel ubi kayu.Pertama disiapkan ubi kayu dua bagian
masing – masing 300 gram.Ubi kayu bagian pertama dirajang agak kasar
dan bagian kedua diparut halus. Kemudian kedua bagian tersebut ditata di
dalam rak pengering dan dimasukkan ke dalam cabinet dryer selama 2 jam
dengan suhu 70o
C. Setiap selang waktu setengah jam, masing – masing
sampel ditimbang dan dihitung laju transfer massa uap airnya dengan
Dikupas ubi kayu untuk 2 bagian.Bagian 1 diiris tipis dengan
ketebalan 3cm. Bagian 2 diparut.
UbiKayu
Diambil maing-masing bagian 300 gram.
Dihamparkan diatas rak pengering dan dikeringkan dalam cabinet
dryer dengan suhu 70o
C selama 2 jam.
Dikupas dan ditimbang masing-masing 500 gram untuk 2 bagian. Bagian
1 diiris tipis dengan ketebalan 3cm. Bagian 2 diparut.
Setiap 30 menit bahan ditimbang.
Dihitung laju transfer massa uap air selama proses pengeringan.
menggunakan rumus v= . Dimana v adalah laju transfer massa
uap air. Massa air, yaitu massa air dalam bahan yang bhilang selama
proses pengeringan, didapatkan dari selisih massa ubi kayu awal dan
massa ubi kayu setelah pengeringan. Tujuannya adalah untuk mengetahui
laju transfer massa uap air selama pengeringan ubi kayu.
Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses transfer panas
dan transfer massa. Proses dalam pengeringan ada dua macam yaitu proses
pemindahan panas dari udara kering ke bahan yang dikeringkan dan proses
pemindahan massa baik air maupun uap air dari bahan yang ke permukaan
bahan yang dikeringkan dengan diikuti perpindahan uap air dari
permukaan bahan ke dalam ruangan pengering (Saputra, 2006). Pada
perpindahan kalor melalui medium udara dari cabinet dryer ke dalam
bahan sampel yang menyebabkan air dalam bahan sampel berpindah
menjadi uap air di udara sekitarnya. Kecepatan perpindahan massa air dari
bahan sampel menuju udara sekitar inilah yang disebut dengan laju
transfer massa uap air.
Pada bahan sampel ubi kayu rajang didapatkan laju transfer massa uap
air tiap setengah jam selama 2 jam sebagai berikut: 103,8gram H2O/jam;
101gram H2O/jam; 74,8gram H2O/jam dan 70,4 gram H2O/jam. Sehingga
rata rata laju transfer massa uap air ubi kayu rajang adalah 87,5 gram
H2O/jam. Sedangkan pada bahan sampel ubi kayu parut didapatkan laju
transfer massa uap air tiap setengah jam selama 2 jam sebagai berikut:
83,6gram H2O/jam; 87,4gram H2O/jam; 79gram H2O/jam dan 100gram
H2O/jam. Sehingga rata rata laju transfer massa uap air ubi kayu parut
adalah 87,5 gram H2O/jam.
Gambar 3.1 Grafik Laju Massa Uap Air Ubi Kayu Rajang dan Ubi Kayu
Parut
Grafik laju transfer massa uap air yang digambarkan dengan massa air
yang diuapkan (y) dengan waktu (x) antara ubi kayu rajang dan ubi kayu
parut, menunjukkan bahwa terjadi perbedaan yang cukup signifikan pada
kedua sampel (ubi kayu rajang dan ubi kayu parut).Pada ubi rajang,
terlihat bahwa laju transfer massa uap air mulai dari setengah jam pertama
hingga 2 jam terjadi penurunan, sebaliknya pada ubi kayu parut laju
transfer massa uap airnya semakin meningkat hingga 100 gram H2O/jam.
Namun bila dirata – rata laju massa uap air selama dua jam,keduanya yaitu
ubi kayu rajang dan ubi kayu parut mempunyai laju transfer massa uap air
yang berhenti pada satu titik yang sama, yaitu 87,5 gram H2O/jam.
Seharusnya ubi kayu yang diparut lebih cepat mengering daripada ubi
kayu yang dirajang. Laju transfer massa uap air ubi kayu parut seharusnya
lebih besar daripada laju transfer massa uap air ubi rajang. Karena
0
10
20
30
40
50
60
0 0.5 1 1.5 2 2.5
ubi kayu rajang
ubi kayu parut
kandungan air yang dikeluarkan pada waktu t= 0 lebih banyak ubi parut
daripada ubi rajang.Hal ini dijelaskan pada teori berikut ini: bergantung
dari produk yang dikeringkan, produk pangan yang tidak higroskopis
biasanya hanya memiliki satu periode laju pengeringan menurun,
sedangkan produk pangan higroskopis memiliki dua periode laju
pengeringan menurun (Dwika dkk, 2012).
Berdasarkan teori tersebut (Dwika dkk, 2012) maka metode
pengeringan yang lebih baik adalah dengan diparut atau membuat luas
permukaan dan kadar airnya menjadi lebih banyak karena dengan metode
tersebut kadar air dalam bahan dapat menguap lebih cepat terutama pada
bahan yang higroskopis atau mudah menyerap air. Atau dengan kata lain,
bahan yang diparut akan mengakibatkan kandungan air didalamnya keluar
lebih banyak, sehingga lebih cepat diuapkan. Sedangkan sebaliknya, bahan
yang hanya dirajang mengakibatkan kandungan air di dalamnya hanya
keluar sedikit, jadi penguapan airnya pun lebih lama.
Beberapa faktor yang mempengaruhi laju transfer massa uap air adalah
kadar air bahan, suhu pengeringan, ketebalan bahan dan porositas bahan.
Jika kadar air dalam bahan yang dikeringkan lebih banyak maka laju
transfernya semakin lambat. Suhu pengeringan yang tinggi akan
mempercepat laju transfer massa uap air. Semakin lama waktu
pengeringan, air yang diuapkan juga semakin besar. Ketebalan bahan
sangatlah berpengaruh terhadap laju transfer, karena semakin tebal bahan
maka laju transfernya akan semakin lambat dan hal ini berlaku sebaliknya.
Laju transfer massa uap air pada ubi kayu rajang menurun dikarenakan
air didalam produk akan berkurang, migrasi air kepermukaan tidak mampu
mengimbangi cepatnya air menguap dari permukaan keudara sekitar. Saat
dimulainya fase ini merupakan akhir dari periode pengeringan dengan laju
tetap dan disebut kadar air kritis (critical moisture content), tanda
dimulainya periode laju pengeringan menurun pertama. Pada keadaan
tersebut permukaan bahan yang dikeringkan sudah tidak jenuh dan mulai
kelihatan ada bagian yang mengering.Faktor yang mengendalikan laju
pengeringan pada periode ini adalah hal-hal yang mempengaruhi
perpindahan air didalam bahan padat yang dikeringkan.
Pada bidang pangan, proses pengeringan banyak digunakan pada
pengeringan bahan – bahan pertanian seperti buah – buahan dan sayuran
untuk pengawetan makanan, mengurangi berat dan volume, menekan
biaya pengangkutan dan penyimpanan karena berat dan volume produk
berkurang, serta menghasilkan produk siap saji. Contohnya adalah mie
instant, bubur instant, ikan asin, potongan sayur kering, roti kering dan
lain – lain.
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa:
1. Laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu rajang didapatkan
sebagai berikut: 103,8gram H2O/jam; 101 gram H2O/jam; 74,8 gram
H2O/jam dan 70,4 gram H2O/jam.
2. Rata – rata laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu rajang
adalah 87,5gram H2O/jam.
3. Laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu parut didapatkan
sebagai berikut: 83,6gram H2O/jam; 87,4 gram H2O/jam; 79 gram
H2O/jam dan 100 gram H2O/jam.
4. Rata – rata laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu parut adalah
87,5gram H2O/jam.
5. Ubi kayu rajang dan ubi kayu parut mempunyai laju transfer massa uap air
yang sama yaitu 87,5 gram H2O/jam.
6. Laju transfer massa uap air ubi kayu rajang dan ubi kayu parut pada
percobaan ini adalah sama, seharusnya sesuai teori (Dwika dkk, 2012) laju
transfer massa uap air ubi kayu rajang lebih lambat daripada laju transfer
massa uap air ubi kayu parut.
7. Faktor yang mempengaruhi laju transfer massa uap air adalah kadar air
bahan, suhu pengeringan, ketebalan bahan dan porositas bahan.
LAMPIRAN
PERHITUNGAN:
A. UBI RAJANG
1. Massa Air yang Diuapkan
a. Waktu = 0,5 jam
m0 = 300 gram
mt = 248,1 gram
mair= m0-mt
= 300 gram-248,1 gram
= 51,9 gram
b. Waktu = 0,5 jam
m0 = 248,1 gram
mt = 197,6 gram
mair= m0-mt
= 248,1 gram-197,6 gram
= 50,5 gram
c. Waktu = 0,5 jam
m0 = 197,6 gram
mt = 160,2 gram
mair= m0-mt
= 197,6 gram-160,2 gram
= 37,4 gram
d. Waktu = 0,5 jam
m0 = 160,2 gram
mt = 125 gram
mair= m0-mt
= 160,2 gram-125 gram
= 35,2 gram
Rata-rata massa air yang diuapkan (gram):
Rata-rata mair =
=
= 43,75 gram
2. Laju Transfer Massa Uap Air (gram H2O/jam)
a. Waktu = 0,5 jam
mair= 51,9 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 103,8 gram H2O/jam
b. Waktu = 1 jam
mair= 50,5 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 101 gram H2O/jam
c. Waktu = 1,5 jam
mair= 37,4 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 74,8 gram H2O/jam
d. Waktu = 2 jam
mair= 35,2 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 70,4 gram H2O/jam
Rata-rata laju transfer massa uap air (gram H2O/jam):
Rata-rata v =
=
= 87,5 gram H2O/jam
B. UBI PARUT
1. Massa Air yang Diuapkan
a. Waktu = 0,5 jam
m0 = 300 gram
mt = 258,2 gram
mair= m0-mt
= 300 gram-258,2 gram
= 41,8 gram
b. Waktu = 0,5 jam
m0 = 258,2 gram
mt = 214,5 gram
mair= m0-mt
= 258,2 gram-214,5 gram
= 43,7 gram
c. Waktu = 0,5 jam
m0 = 214,5 gram
mt = 175 gram
mair= m0-mt
= 214,5 gram-175 gram
= 39,5 gram
d. Waktu = 0,5 jam
m0 = 175 gram
mt = 125 gram
mair= m0-mt
= 175 gram-125 gram
= 50 gram
Rata-rata massa air yang diuapkan (gram):
Rata-rata mair =
=
= 43,75 gram
2. Laju Transfer Massa Uap Air (gram H2O/jam)
a. Waktu = 0,5 jam
mair= 41,8 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 86,3 gram H2O/jam
b. Waktu = 1 jam
mair= 43,7 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 87,4 gram H2O/jam
c. Waktu = 1,5 jam
mair= 39,5 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 79 gram H2O/jam
d. Waktu = 2 jam
mair= 50 gram
t = 0,5 jam
v =
=
= 100 gram H2O/jam
Rata-rata laju transfer massa uap air (gram H2O/jam):
Rata-rata v =
=
= 87,5 gram H2O/jam
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad, Zakiah and Azmi Ibrahim. 2010. Drying Shrinkage Characteristics of
Concrete Reinforced with Oil Palm Trunk Fiber. International Journal of
Engineering Science and Technology. Volume: 2. Nomor: 5.
Alonso, Marcelo dan Finn J. Edward.1994.Dasar-Dasar Fisika Universitas: Edisi
Kedua. Jakarta: Elangga.
Dwika, Ruben Tinosa dkk.2012. Pengaruh Suhu dan Laju Alir Udara Pengering
pada Pengeringan Keraginan Menggunakan Teknologi Spray Drier.Jurnal
Teknologi Kimia dan Industri. Volume: 1. Nomor: 1.
Denni, Muhammad. 2011. Macam – Macam Alat Pengeringan Modern dan Cara
Penggunaannya. http://doanddoo.blogspot.com
Figiarto, Rohmat dkk.2012. Peningkatan Kualitas Gabah dengan Proses
Pengeringan Menggunakan Zeolit Alam pada Unggun Terfluidisasi.Jurnal
Teknologi Kimia dan Industri. Volume: 1. Nomor: 1.
Giancoli, Douglas C. 1997. Fisika 1 Edisi Keempat.Jakarta: Erlangga.
Haghi, A.K and N Amanifard. 2008. Analysis of Heat and Mass Transfer During
Microwave Drying of Food Products. Brazilian Journal of Chemical
Engineering.Volume: 25. Nomor: 3.
Irawati, dkk. 2008. Perpindahan massa pada Pengeringan Vakum Disertai
Pemberian Panas Secara Konvektif. Prosiding Seminar Nasional Teknik
Pertanian. Jogjakarta.
Kumar, C dkk. 2012. Multiphysics Modelling of Convective Drying of Food
Materials. Proceeding of the Global Engineering Science and Food
Technology Conference. Bangladesh.
Mutiara, Pramesthi. 2012. Karakteristik Cabinet Drier Sebagai Mesin Pengeringan
dan Pengawetan. http://sputumutia.blogspot.com/
Pitts, R. Donald R. and Sissom Leighton E. 1999.Schaum’s Outline series: Teory
and Problems of Heat Transfer. Mc Graw Hill.
Saputra, Daniel. 2006. Osmosis – Puffing Sebagai Suatu Alternatif Proses
Pengeringan Buah dan Sayuran. Jurnal keteknikan Pertanian. Volume: 20.
Nomor: 1.
Sumarni.2010. Metode Pengeringan Makanan dan
Fungsinya.http://eprints.undip.ac.id
Thamrin, Ismail. 2010. Rancang Bangun Alat Pengeringan Ubi Kayu Tipe Rak
dengan Memanfaatkan Energi Surya.Seminar Nasional Tahunan Teknik
Mesin. Tahun ke: 9. Palembang.
Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Widty, Handayani. 2009. Penggunaan Kabinet Sebagai Alat Pengeringan Gabah
dan Fungsinya dalam Pertanian.http://witdy.wordpress.com

ITP UNS SEMESTER 2 Satop acara 3 Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan

  • 1.
    LAPORAN PRAKTIKUM SATUAN OPERASIPANGAN 1 TRANSFER MASSA UAP AIR SELAMA PENGERINGAN Oleh: KELOMPOK 1 1. Adinda Safira (H0912001) 2. Ananda Adi Prasetya (H0912010) 3. Anisha Ayuningtryas (H0912013) 4. Cecilia Retno Ayu M (H0912028) 5. Dhita Ekariski (H0912037) 6. Esthi Nanda (H0912047) 7. Fransiska Puteri (H0912056) 8. Guruh Panji (H0912061) PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013
  • 2.
    ACARA III TRANSFER MASSAUAP AIR SELAMA PENGERINGAN I. TUJUAN PRAKTIKUM Tujuan dari praktikum Acara III. Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan ini adalah untuk mengetahui laju transfer massa uap air selama pengeringan. II. TINJAUAN PUSTAKA a. Tinjauan Alat Alat Cabinet Dryer merupakan salah satu alat pengering bahan pangan.Prinsipnya adalah menghilangkan kelembaban bahan menjadi bahan kering. Alat ini menguapkan kadar air dalam bahan sehingga berat bahan berkurang karena kadar air banyak yang hilang. Kadar air yang menguap inilah yang membuat bahan menjadi kering (Sumarni, 2010). Prinsip alat kerja ini adalah menurunkan kadar air dalam bahan dengan mengalirkan panas dari elemen (yang mengubah dari energi listrik menjadi kalor) dengan udara sebagai mediumnya. Skala komersial industri pangan, oven elektrik ditetapkan pada kecepatan 2,45 x 10 rps. Pemanasan didapat dari pergerakan partikel yang disebabkan oleh arus bolak – balik. Selain itu sering digunakan sebagai alat pengeringan untuk keperluan laboratorium karena bias dipakai untuk metode penelitian kelembaban dari beberapa material yang berbeda (Witdy, 2009). Cabinet dryer adalah terdiri dari satu ruang atau cabinet yang di dalamnya tersusun atas rak - rak yang digunakan untuk tempat meletakkan bahan yang akan dikeringkan. Alat ini dilengkapi dengan fan atau pemanas uap (steamheater). Bahan yang akan dikeringkan, diletakkan diatas rak-rak yang dapat diambil dandipasang kembali. Udara pengering disirkulasikan dan mengalir paralel atau sejajar dengan permukaan rak (Denni, 2011). Pengering ini terdiri dari suatu ruangan dimana rigen-rigen produk yang dikeringkan dapat diletakkan di dalamnya. Pengering kabinet
  • 3.
    biasanya merupakan pengeringyang paling murah pembuataanya, mudah pemeliharaannya, dan sangat luwes penggunaannya.Pada umumnya pengering ini digunakan untuk penelitian - peneitian dehidrasi sayuran dan buah-buahan di dalam laboratorium, dan di dalam skala kecil dan digunakan secara komersial yang bersifat musiman (Mutiara, 2012). b. Tinjauan Teori Pengeringan adalah proses transfer panas dan massa untuk menghilangkan kelembaban dengan cara penguapan. Ini melalui sebuah penyilangan atau multidimensi area karana hal ini meliputi kombinasi optimal dari transfer massa dan panas. Tujuan dari pengeringan bukan hanya untuk menyediakan panas dan menghilangkan kelembaban, tapi untuk memproduksi sebuah produk hasil pengeringan yang berdasarkan kualitas (Kumar, 2012). Pengeringan merupakan perpindahan massa air dari bahan yang dikeringkanke media pengering. Transfer massa ini ditandai dengan pengurangan massa bahan dan perubahan bentuk fisiknya (tekstur, warna, rasa). Proses perpindahan massa ini dipengaruhi oleh transfer panas dan transfer momentum. Pengaruh suhu atau transfer panas terlihat nyata bahwa semakin tinggi suhu pengeringan semakin berkurang kadar air dari bahan (Dwika dkk, 2012). Pengeringan merupakan salah satu metoda pengawetan hasil pertanian dan pangan yang paling banyak digunakan teristimewa di negara – negara sedang berkembang. Pada pengeringan menggunakan aliran udara panas mutu bahan pangan seperti buah dan sayuran khususnya rasa dan aroma serta nilai gizinya sangat menurun karena terlampau lama berhubungan dengan suhu udara tinggi selama proses pengeringan. Kekurangannya, pengeringan menyebabkan bahan menjadi ciut dan keriput, pencoklatan enzimatik dan penurunan mutu aroma (Saputra, 2006). Pada proses pengeringan, panas dibutuhkan untuk menguapkan air yang terkandung dalam bahan pangan dan udara yang mengalir diperlukan untuk membawa uap air hasil pengeringan yang berada disekitar bahan
  • 4.
    agar relative humidityudara pengering tetap terjaga rendah. Relative humidity udara sekitar yang rendah menyebabkan transfer panas dan massa. Oleh karena itu semakin tinggi laju udara pengering, maka proses pengeringan akan berjalan lebih cepat (Figiarto dkk, 2012). Pada saat suhu ruang pengering konstan, tekanan ruang pengering yang lebih rendah akan mempercepat laju pindah massa air dari permukaan bahanke udara ruang pengering. Perpindahan massa air terjadi karena perbedaan tekanan uap di permukaan bahan dengan ruang pengering. Jika perbedaan tersebut semakin besar maka laju pengering akan semakin cepat (Irawati dkk, 2008). Penetapan kandungan air dapat dilakukan berbagai cara tergantung pada sifat bahannya. Penentuan kadar air dapat dilakukan dengan mengeringkan bahan dalam oven pada suhu 105-110o C selama 3 jam atau sampai didapat berat yang konstan. Selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan (Winarno, 1992). Proses pengeringan adalah proses kompleks termasuk dipengaruhi oleh masing – masing kapasitas panas spesifik, massa dan transportasi momentum. Ini adalah proses yang seringkali mengambil sari air dan menghamburkannya kedalam permukaan udara sekitar dan terkadang dalam keadaan vakum tapi normal yang berarti membawa fluida melalui objek. Proses ini mempunyai aplikasi bervariasi dalam bidang industri misalnya pengeringan kayu, atau dalam industri pangan (Haghi, 2008). Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Pada pengeringan terjadi dua proses, yaitu proses perpindahan panas dan perpindahan massa. Perpindahan panas adalah sebuah proses yang terjadi karena perbedaan temperature dan perpindahan massa terjadi karena kelembaban relatif udara lebih rendah dari kelembaban relatif bahan (Thamrin, 2010). Pengeringan adalah proses reduksi volume yang disebabkan kehilangan air selama proses pengeringan. Jika jumlah bahan kongkret
  • 5.
    bebas, tanpa tekanandan renggangan, massa kongkret bahan tidak akan hilang berlebihan dalam mesin pengeringan terstuktur. Bagaimanapun juga, konsentrasi dari massa kongkret juga menentukan jumlah kehilangan air selama proses berlangsung (Ahmad, 2010). Hubungan ini menyatakan bahwa perubahan energi internal suatu sistem sama dengan kalor yang diserap dikurangi usaha luar yang dilakukan sistem. Bila tidak ada usaha yang dilakukan perubahan energi internal suatu bahan sama dengan kalor yang diserap. Hasil ini diapakai pada prosesdengan volume atau massa konstan (Marcello, 1994). Objek primer dalam rancangan kalor pada perpindahan panas adalah untuk menentukan kebutuhan luasan penampang untuk menstransferkan panas dengan memberikan suhu fluida dan sekitarnya.Hal ini difasilitasi oleh koefisien kalor, usaha yang merupakan pokok dasar dalam transfer kalor. Dengan catatan bahwa penggunaan suhu diperoleh dari rata-rata transfer kalor (Pitts, 1999). Pada transfer kalor terdapat hubungan antara kalor dengan perubahan suhu kalor spesifik. Kesederhanaan luar biasa di alam yang dapat digambarkan dalam bentuk: Q= m.c.(T1-T2) dengan c adalah besaran karakteristik material yang disebut dengan kalor spesifik. Harga c bergantung pada beberapa variabel, suhu (dan juga pada tekanan), tetapi untuk perubahan suhu yang tidak terlalu besar, c sering dapat ditetapkan berharga konstan (Giancoli, 1997). III. METODE a. Alat dan Bahan 1. Pisau 2. Pemarut 3. Timbangan 4. Pengering (Cabinet Dryer) 5. Ubi kayu b. Cara Kerja
  • 6.
    IV. HASIL DANPEMBAHASAN a. Hasil Tabel 3.1Laju Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan Tabel 3.2Waktu Pengeringan (jam) Jumlah air yang diuapkan (gram) Laju Transfer Massa Uap Air (gram H2O/jam) Ubi Kayu Rajang Ubi Kayu Parut Ubi Kayu Rajang Ubi Kayu Parut 0,5 51,9 41,8 103,8 83,6 1 50,5 43,7 101 87,4 1,5 37,4 39,5 74,8 79 2 35,2 50 70,4 100 b. Pembahasan Pada praktikum Transfer Massa Uap Air Selama Pengeringan ini digunakan bahan sampel ubi kayu.Pertama disiapkan ubi kayu dua bagian masing – masing 300 gram.Ubi kayu bagian pertama dirajang agak kasar dan bagian kedua diparut halus. Kemudian kedua bagian tersebut ditata di dalam rak pengering dan dimasukkan ke dalam cabinet dryer selama 2 jam dengan suhu 70o C. Setiap selang waktu setengah jam, masing – masing sampel ditimbang dan dihitung laju transfer massa uap airnya dengan Dikupas ubi kayu untuk 2 bagian.Bagian 1 diiris tipis dengan ketebalan 3cm. Bagian 2 diparut. UbiKayu Diambil maing-masing bagian 300 gram. Dihamparkan diatas rak pengering dan dikeringkan dalam cabinet dryer dengan suhu 70o C selama 2 jam. Dikupas dan ditimbang masing-masing 500 gram untuk 2 bagian. Bagian 1 diiris tipis dengan ketebalan 3cm. Bagian 2 diparut. Setiap 30 menit bahan ditimbang. Dihitung laju transfer massa uap air selama proses pengeringan.
  • 7.
    menggunakan rumus v=. Dimana v adalah laju transfer massa uap air. Massa air, yaitu massa air dalam bahan yang bhilang selama proses pengeringan, didapatkan dari selisih massa ubi kayu awal dan massa ubi kayu setelah pengeringan. Tujuannya adalah untuk mengetahui laju transfer massa uap air selama pengeringan ubi kayu. Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses transfer panas dan transfer massa. Proses dalam pengeringan ada dua macam yaitu proses pemindahan panas dari udara kering ke bahan yang dikeringkan dan proses pemindahan massa baik air maupun uap air dari bahan yang ke permukaan bahan yang dikeringkan dengan diikuti perpindahan uap air dari permukaan bahan ke dalam ruangan pengering (Saputra, 2006). Pada perpindahan kalor melalui medium udara dari cabinet dryer ke dalam bahan sampel yang menyebabkan air dalam bahan sampel berpindah menjadi uap air di udara sekitarnya. Kecepatan perpindahan massa air dari bahan sampel menuju udara sekitar inilah yang disebut dengan laju transfer massa uap air. Pada bahan sampel ubi kayu rajang didapatkan laju transfer massa uap air tiap setengah jam selama 2 jam sebagai berikut: 103,8gram H2O/jam; 101gram H2O/jam; 74,8gram H2O/jam dan 70,4 gram H2O/jam. Sehingga rata rata laju transfer massa uap air ubi kayu rajang adalah 87,5 gram H2O/jam. Sedangkan pada bahan sampel ubi kayu parut didapatkan laju transfer massa uap air tiap setengah jam selama 2 jam sebagai berikut: 83,6gram H2O/jam; 87,4gram H2O/jam; 79gram H2O/jam dan 100gram H2O/jam. Sehingga rata rata laju transfer massa uap air ubi kayu parut adalah 87,5 gram H2O/jam.
  • 8.
    Gambar 3.1 GrafikLaju Massa Uap Air Ubi Kayu Rajang dan Ubi Kayu Parut Grafik laju transfer massa uap air yang digambarkan dengan massa air yang diuapkan (y) dengan waktu (x) antara ubi kayu rajang dan ubi kayu parut, menunjukkan bahwa terjadi perbedaan yang cukup signifikan pada kedua sampel (ubi kayu rajang dan ubi kayu parut).Pada ubi rajang, terlihat bahwa laju transfer massa uap air mulai dari setengah jam pertama hingga 2 jam terjadi penurunan, sebaliknya pada ubi kayu parut laju transfer massa uap airnya semakin meningkat hingga 100 gram H2O/jam. Namun bila dirata – rata laju massa uap air selama dua jam,keduanya yaitu ubi kayu rajang dan ubi kayu parut mempunyai laju transfer massa uap air yang berhenti pada satu titik yang sama, yaitu 87,5 gram H2O/jam. Seharusnya ubi kayu yang diparut lebih cepat mengering daripada ubi kayu yang dirajang. Laju transfer massa uap air ubi kayu parut seharusnya lebih besar daripada laju transfer massa uap air ubi rajang. Karena 0 10 20 30 40 50 60 0 0.5 1 1.5 2 2.5 ubi kayu rajang ubi kayu parut
  • 9.
    kandungan air yangdikeluarkan pada waktu t= 0 lebih banyak ubi parut daripada ubi rajang.Hal ini dijelaskan pada teori berikut ini: bergantung dari produk yang dikeringkan, produk pangan yang tidak higroskopis biasanya hanya memiliki satu periode laju pengeringan menurun, sedangkan produk pangan higroskopis memiliki dua periode laju pengeringan menurun (Dwika dkk, 2012). Berdasarkan teori tersebut (Dwika dkk, 2012) maka metode pengeringan yang lebih baik adalah dengan diparut atau membuat luas permukaan dan kadar airnya menjadi lebih banyak karena dengan metode tersebut kadar air dalam bahan dapat menguap lebih cepat terutama pada bahan yang higroskopis atau mudah menyerap air. Atau dengan kata lain, bahan yang diparut akan mengakibatkan kandungan air didalamnya keluar lebih banyak, sehingga lebih cepat diuapkan. Sedangkan sebaliknya, bahan yang hanya dirajang mengakibatkan kandungan air di dalamnya hanya keluar sedikit, jadi penguapan airnya pun lebih lama. Beberapa faktor yang mempengaruhi laju transfer massa uap air adalah kadar air bahan, suhu pengeringan, ketebalan bahan dan porositas bahan. Jika kadar air dalam bahan yang dikeringkan lebih banyak maka laju transfernya semakin lambat. Suhu pengeringan yang tinggi akan mempercepat laju transfer massa uap air. Semakin lama waktu pengeringan, air yang diuapkan juga semakin besar. Ketebalan bahan sangatlah berpengaruh terhadap laju transfer, karena semakin tebal bahan maka laju transfernya akan semakin lambat dan hal ini berlaku sebaliknya. Laju transfer massa uap air pada ubi kayu rajang menurun dikarenakan air didalam produk akan berkurang, migrasi air kepermukaan tidak mampu mengimbangi cepatnya air menguap dari permukaan keudara sekitar. Saat dimulainya fase ini merupakan akhir dari periode pengeringan dengan laju tetap dan disebut kadar air kritis (critical moisture content), tanda dimulainya periode laju pengeringan menurun pertama. Pada keadaan tersebut permukaan bahan yang dikeringkan sudah tidak jenuh dan mulai kelihatan ada bagian yang mengering.Faktor yang mengendalikan laju
  • 10.
    pengeringan pada periodeini adalah hal-hal yang mempengaruhi perpindahan air didalam bahan padat yang dikeringkan. Pada bidang pangan, proses pengeringan banyak digunakan pada pengeringan bahan – bahan pertanian seperti buah – buahan dan sayuran untuk pengawetan makanan, mengurangi berat dan volume, menekan biaya pengangkutan dan penyimpanan karena berat dan volume produk berkurang, serta menghasilkan produk siap saji. Contohnya adalah mie instant, bubur instant, ikan asin, potongan sayur kering, roti kering dan lain – lain. V. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dan pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa: 1. Laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu rajang didapatkan sebagai berikut: 103,8gram H2O/jam; 101 gram H2O/jam; 74,8 gram H2O/jam dan 70,4 gram H2O/jam. 2. Rata – rata laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu rajang adalah 87,5gram H2O/jam. 3. Laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu parut didapatkan sebagai berikut: 83,6gram H2O/jam; 87,4 gram H2O/jam; 79 gram H2O/jam dan 100 gram H2O/jam. 4. Rata – rata laju transfer massa uap air bahan sampel ubi kayu parut adalah 87,5gram H2O/jam. 5. Ubi kayu rajang dan ubi kayu parut mempunyai laju transfer massa uap air yang sama yaitu 87,5 gram H2O/jam. 6. Laju transfer massa uap air ubi kayu rajang dan ubi kayu parut pada percobaan ini adalah sama, seharusnya sesuai teori (Dwika dkk, 2012) laju transfer massa uap air ubi kayu rajang lebih lambat daripada laju transfer massa uap air ubi kayu parut. 7. Faktor yang mempengaruhi laju transfer massa uap air adalah kadar air bahan, suhu pengeringan, ketebalan bahan dan porositas bahan.
  • 12.
    LAMPIRAN PERHITUNGAN: A. UBI RAJANG 1.Massa Air yang Diuapkan a. Waktu = 0,5 jam m0 = 300 gram mt = 248,1 gram mair= m0-mt = 300 gram-248,1 gram = 51,9 gram b. Waktu = 0,5 jam m0 = 248,1 gram mt = 197,6 gram mair= m0-mt = 248,1 gram-197,6 gram = 50,5 gram c. Waktu = 0,5 jam m0 = 197,6 gram mt = 160,2 gram mair= m0-mt = 197,6 gram-160,2 gram = 37,4 gram d. Waktu = 0,5 jam m0 = 160,2 gram mt = 125 gram mair= m0-mt = 160,2 gram-125 gram = 35,2 gram Rata-rata massa air yang diuapkan (gram): Rata-rata mair =
  • 13.
    = = 43,75 gram 2.Laju Transfer Massa Uap Air (gram H2O/jam) a. Waktu = 0,5 jam mair= 51,9 gram t = 0,5 jam v = = = 103,8 gram H2O/jam b. Waktu = 1 jam mair= 50,5 gram t = 0,5 jam v = = = 101 gram H2O/jam c. Waktu = 1,5 jam mair= 37,4 gram t = 0,5 jam v = = = 74,8 gram H2O/jam d. Waktu = 2 jam mair= 35,2 gram t = 0,5 jam v = = = 70,4 gram H2O/jam Rata-rata laju transfer massa uap air (gram H2O/jam):
  • 14.
    Rata-rata v = = =87,5 gram H2O/jam B. UBI PARUT 1. Massa Air yang Diuapkan a. Waktu = 0,5 jam m0 = 300 gram mt = 258,2 gram mair= m0-mt = 300 gram-258,2 gram = 41,8 gram b. Waktu = 0,5 jam m0 = 258,2 gram mt = 214,5 gram mair= m0-mt = 258,2 gram-214,5 gram = 43,7 gram c. Waktu = 0,5 jam m0 = 214,5 gram mt = 175 gram mair= m0-mt = 214,5 gram-175 gram = 39,5 gram d. Waktu = 0,5 jam m0 = 175 gram mt = 125 gram mair= m0-mt = 175 gram-125 gram = 50 gram Rata-rata massa air yang diuapkan (gram):
  • 15.
    Rata-rata mair = = =43,75 gram 2. Laju Transfer Massa Uap Air (gram H2O/jam) a. Waktu = 0,5 jam mair= 41,8 gram t = 0,5 jam v = = = 86,3 gram H2O/jam b. Waktu = 1 jam mair= 43,7 gram t = 0,5 jam v = = = 87,4 gram H2O/jam c. Waktu = 1,5 jam mair= 39,5 gram t = 0,5 jam v = = = 79 gram H2O/jam d. Waktu = 2 jam mair= 50 gram t = 0,5 jam v = =
  • 16.
    = 100 gramH2O/jam Rata-rata laju transfer massa uap air (gram H2O/jam): Rata-rata v = = = 87,5 gram H2O/jam
  • 17.
    DAFTAR PUSTAKA Ahmad, Zakiahand Azmi Ibrahim. 2010. Drying Shrinkage Characteristics of Concrete Reinforced with Oil Palm Trunk Fiber. International Journal of Engineering Science and Technology. Volume: 2. Nomor: 5. Alonso, Marcelo dan Finn J. Edward.1994.Dasar-Dasar Fisika Universitas: Edisi Kedua. Jakarta: Elangga. Dwika, Ruben Tinosa dkk.2012. Pengaruh Suhu dan Laju Alir Udara Pengering pada Pengeringan Keraginan Menggunakan Teknologi Spray Drier.Jurnal Teknologi Kimia dan Industri. Volume: 1. Nomor: 1. Denni, Muhammad. 2011. Macam – Macam Alat Pengeringan Modern dan Cara Penggunaannya. http://doanddoo.blogspot.com Figiarto, Rohmat dkk.2012. Peningkatan Kualitas Gabah dengan Proses Pengeringan Menggunakan Zeolit Alam pada Unggun Terfluidisasi.Jurnal Teknologi Kimia dan Industri. Volume: 1. Nomor: 1. Giancoli, Douglas C. 1997. Fisika 1 Edisi Keempat.Jakarta: Erlangga. Haghi, A.K and N Amanifard. 2008. Analysis of Heat and Mass Transfer During Microwave Drying of Food Products. Brazilian Journal of Chemical Engineering.Volume: 25. Nomor: 3. Irawati, dkk. 2008. Perpindahan massa pada Pengeringan Vakum Disertai Pemberian Panas Secara Konvektif. Prosiding Seminar Nasional Teknik Pertanian. Jogjakarta. Kumar, C dkk. 2012. Multiphysics Modelling of Convective Drying of Food Materials. Proceeding of the Global Engineering Science and Food Technology Conference. Bangladesh. Mutiara, Pramesthi. 2012. Karakteristik Cabinet Drier Sebagai Mesin Pengeringan dan Pengawetan. http://sputumutia.blogspot.com/ Pitts, R. Donald R. and Sissom Leighton E. 1999.Schaum’s Outline series: Teory and Problems of Heat Transfer. Mc Graw Hill.
  • 18.
    Saputra, Daniel. 2006.Osmosis – Puffing Sebagai Suatu Alternatif Proses Pengeringan Buah dan Sayuran. Jurnal keteknikan Pertanian. Volume: 20. Nomor: 1. Sumarni.2010. Metode Pengeringan Makanan dan Fungsinya.http://eprints.undip.ac.id Thamrin, Ismail. 2010. Rancang Bangun Alat Pengeringan Ubi Kayu Tipe Rak dengan Memanfaatkan Energi Surya.Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin. Tahun ke: 9. Palembang. Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Widty, Handayani. 2009. Penggunaan Kabinet Sebagai Alat Pengeringan Gabah dan Fungsinya dalam Pertanian.http://witdy.wordpress.com