Mempelajari Kinerja Mesin Pengering Baku dan Pengaruh Suhu Kontrol Permukaan Bahan terhadap Waktu Pengeringan Beku Pasta Jahe Putih Kecil (Zingiber officinale var. amarum)
\,a{ c>cq
[
i -?!
,
6->
."
-,
8
"i
'~
MEMPELAJARI KINERJA MESlN PENGERING BEKU
DAN PENGARUHSUHUKONTROLPERMUKAANBAHANTERHADAP
WAKTU PENGERINGAN BEKU PASTA JAHE PUTlH KEClL
(Zingiber officinale var. amarum)
Oleh :
DlEN ROZAL
I
*..
F 31.051 2
1999
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MEMPELAJARI KINERJA MESIN PENGERING BEKU
DANPENGARUHSUHUKONTROLPERMUKAANBAHANTERHADAP
WAKTU PENGERINGAN BEKU PASTA JAHE PUTlH KEClL
(Zingiber officinale var. amarum)
SKRlPSl
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
lnstitut Pertanian Bogor
Oleh :
DlEN ROZAL
F 31.0512
Tanggal Kelulusan :
Januari, 1999
4.
Bogor,
Dr. Ir. Armansvah H. Tambunan
Pembimbing I
Pembimbing II
Dien Rozal, F 31.0512, Mempelajari kinerja mesin pengering beku dan pengaruh
suhu kontrol permukaan bahan terhadap waktu pengeringan beku pasta jahe putih
Dibawah birnbingan Armansyah H.
kecil (zingiber officinale var. amarum),
Tambunan.
Untuk menghasilkan produk obat yang baik diperlukan suatu teknik
pengawetan dan kerja mesin yang baik. Tanaman jahe terbagi atas tiga klon, yaitu
jahe merah atau jahe sunti (Zingiber officinale var. rubrum), jahe putih kecil (Zingiber
officinale var. amarum)dan jahe gajah atau jahe badak. Pengeringan yang dilakukan
pada jahe biasanya dengan menggunakan metoda oven dengan suhu pemanas 50
OC sampai 80
O C .
Salah satu alternatif pengawetan yang cukup baik adalah dengan
pengeringan beku. Pengeringan beku dapat menghindarkan produk dari kerusakan
:
akibat penggunaan suhu yang terlalu tinggi.
Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari kinerja mesin pengering beku
dan pengaruh suhu kontrol permukaan bahan terhadapwaktupengeringan beku
pasta jahe putih kecil (Zingiber officinale var. amarum).
Penelitian yang dilakukan adalah dengan melakukan percobaan sebanyak 3
kali ulangan dengan suhu kontrol permukaan yang berbeda yaitu 40 "C. 30 O C . 20 OC
dengan suhu rata-rata perangkap dingin -36.5 "C, -35.8 " C , -35.2 "C dan suhu ratarata permukaan lapisan kering 38.1 OC. 29.6 "C, 20.3
O C
suhu rata-rata pelat
pemanas 89.7 "C, 74.2 "C, 68.5 OC.
Dari ketiga kondisi tersebut didapatkan laju pembekuan masing-masing
sebesar 0.9 cmljam, 1.05 cmljam, 0.74crnljam selama 100 menit, 86 menit, 122
menit, kadar air akhir bahan berturut-turut adalah 2.16 %bb, 2.13 %bb, 2.35 %bb.
Lapisan kering bahan rnengalarni aliran tak mantap selama 540 rnenit. 320 rnenit,
340 rnenit sedangkan mengalami aliran mantap selama 1270 rnenit, 1390 menit,
1480 menit. Air yang dapat diuapkan untuk masing-masing suhu kontrol adalah
100.2 g, 98.7 g, dan 108.2 g. Laju pengeringan dan lama pengeringan dipengaruhi
oleh kandungan air bahan, ketebalan bahan, suhu kontrol permukaan bahan dan
tekanan ruang pengering.
Sikius pendinginan didasari oleh siklus Carnot terbalik.Pada awal pengeringan.
udara dalam ruang pengering di hisap oleh pompa vakum difusi dengan tekanan
minimum 10.' Torr dan pompa vakum rofaridengan tekanan minimum lU3Torr yang
dibantu perangkap dingin untuk mengurangi beban pompa vakum sekaligus
menurunkan suhu bahan rata-rata hingga - 28 OC. Suhu pelat pemanas di kontrol
secara PID (Proportional band Integral time Derivative time) dengan suhu tertinggi
145 s/d 150 "C.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang
telah melimpahkan rahmatnya dan hidayahnya, sehingga Skripsi ini dapat penulis
selesaikan.
Skripsi disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan kurang lebih tiga
bulan (Juni hingga Agustus) di lab. Pindah Panas dan Massa yang merupakan tugas
akhir untuk mendapatkan gelar Sarjana S1 pada Program Studi Teknik Pertanian,
lnstitut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis rnengaturkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Armansyah H Tambunan, sebagai Pembimbing Akademi,
2. Bapak Ir. Yudistira sebagai pembimbing sekaligus teman selama penulis
melaksanakan penelitian maupun dalam pengolahan dan penulisan skripsi.
3. Bapak Ir. John Kumendong, M.S, sebagai dosen penguji,
. 4 . Mama' dan Bapa , Dede "Wiwied, Siti Muslihah serta seluruh anggota keluarga
yang telah memberikan dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini,
5. Semua teman terutama CREW ZOOM ACCELERA (Zakir, Akrie, Anto. Nhyeng.
Budi, Aji), dan Teguh, Toha serta Dedi Nauval di Wlsma Sriwijaya atas
suportnya
6. Seluruh teman-ternan TEP'31 alas dukungannya
7. Seluruh Pihak yang telah memberikan bantuan pernikiran dalam penyelesaian
penelitian ini.
Akhir kata, penulis rnengharapkan saran dan kritik kepada semua pihak
agar penulis dapat lebih menyempurnakan penelitian ini dan hasil dari penelitian
dan penulisan skripsi ini dapat memberi manfaat bagi pembaca.
Bogor,
April 1999
DAFTAR 1.51
Halaman
. .............................................
DAFTAR IS1
DAFTAR GAMBAR
i
iv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... V
DAFTAR SIMBOL
I.
I\_
. ..........
vii
PENDAHULUAN
1
A. LATAR BELAKANG
1
B. TUJUAN
2
TINJAUAN PUSTA
3
. ...............................................
A. JAHE
3
B. PENGERINGAN BEKU ....................
.
............................ 5
B.1. Pembekuan
5
B.2. Proses Sublimasi
6
8.3. Pindah Panas dan Massa Pada Pengeringan Beku..................8
1. Radiasi ............................
.
.
.................................... 8
2. Konduksi
Ill.
. ....................................... 8
8.4. Kadar Air
10
METODOLOGI .........
11
.
........................................ 11
A. BAHAN DAN ALAT ..........................
B. METODA PENELlTlAN
B.1. Pengecekan Alal
8.2. Pengeringan Bek
8.3. Penentuan Kadar Air Produk Kering Beku
C. PENGOLAHAN DATA
C.1. Penentuan Laju Pembekuan
14
. ............................
15
15
16
C.2. Penentuan Fraksi Air Dalam Bahan ...........................................
C.3. Pergerakan Lapisan Kering
16
C.4. Penentuan Laju Pengeringan
16
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A . KINERJA MESlN PENGERING BEKU .........................
18
.
.
............... 18
A.1. Fungsi Mesin Pengering Beku ................................. ....
. . . . 18
A.2. Komponen Mesin Pengering Beku .......................................
1. Ruang Pengerin
19
19
2 . Perangkap Dingin Dalam dan Luar Ruang Pengering........... 20
3. Pompa Vakum ...................................................................... 22
4 . Pelat Pemanas ......
23
5 . Pelat Pembeku ...................................................................
23
A.3. Cara Kerja Mesin Pengering Beku
24
A.4. Sistem Pengambilan dan Perekaman Data .............................
25
A.5. Proses Pembekuan ................................................................
25
A.6. Profil Suhu Pada Proses Sublimasi ........................................
29
B . PENGARUH SUHU TERHADAP KARAKTERlSTlK
PENGERINGAN BEKUPENGERINGAN BEKU...............................
32
B.1. Penurunan Massa ...................................................................
. .
6.2. Penurunan Fraksi Air .......................................................
32
33
8.3. Pergerakan Lapisan Kering Bahan ......................................... 34
8.4. Laju Pengeringan ....................................................................
V.
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................
35
37
A . KESIMPULAN ................................................................................... 37
B . SARAN
38
LAMPIRAN ..................................................
41
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................
39
[
i -?!
,
6->
."
-,
8
"i
'~
MEMPELAJARI KINERJA MESlN PENGERING BEKU
DAN PENGARUHSUHUKONTROLPERMUKAANBAHANTERHADAP
WAKTU PENGERINGAN BEKU PASTA JAHE PUTlH KEClL
(Zingiber officinale var. amarum)
Oleh :
DlEN ROZAL
I
*..
F 31.051 2
1999
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MEMPELAJARI KINERJA MESIN PENGERING BEKU
DANPENGARUHSUHUKONTROLPERMUKAANBAHANTERHADAP
WAKTU PENGERINGAN BEKU PASTA JAHE PUTlH KEClL
(Zingiber officinale var. amarum)
SKRlPSl
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
lnstitut Pertanian Bogor
Oleh :
DlEN ROZAL
F 31.0512
Tanggal Kelulusan :
Januari, 1999
4.
Bogor,
Dr. Ir. Armansvah H. Tambunan
Pembimbing I
Pembimbing II
Dien Rozal, F 31.0512, Mempelajari kinerja mesin pengering beku dan pengaruh
suhu kontrol permukaan bahan terhadap waktu pengeringan beku pasta jahe putih
Dibawah birnbingan Armansyah H.
kecil (zingiber officinale var. amarum),
Tambunan.
Untuk menghasilkan produk obat yang baik diperlukan suatu teknik
pengawetan dan kerja mesin yang baik. Tanaman jahe terbagi atas tiga klon, yaitu
jahe merah atau jahe sunti (Zingiber officinale var. rubrum), jahe putih kecil (Zingiber
officinale var. amarum)dan jahe gajah atau jahe badak. Pengeringan yang dilakukan
pada jahe biasanya dengan menggunakan metoda oven dengan suhu pemanas 50
OC sampai 80
O C .
Salah satu alternatif pengawetan yang cukup baik adalah dengan
pengeringan beku. Pengeringan beku dapat menghindarkan produk dari kerusakan
:
akibat penggunaan suhu yang terlalu tinggi.
Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari kinerja mesin pengering beku
dan pengaruh suhu kontrol permukaan bahan terhadapwaktupengeringan beku
pasta jahe putih kecil (Zingiber officinale var. amarum).
Penelitian yang dilakukan adalah dengan melakukan percobaan sebanyak 3
kali ulangan dengan suhu kontrol permukaan yang berbeda yaitu 40 "C. 30 O C . 20 OC
dengan suhu rata-rata perangkap dingin -36.5 "C, -35.8 " C , -35.2 "C dan suhu ratarata permukaan lapisan kering 38.1 OC. 29.6 "C, 20.3
O C
suhu rata-rata pelat
pemanas 89.7 "C, 74.2 "C, 68.5 OC.
Dari ketiga kondisi tersebut didapatkan laju pembekuan masing-masing
sebesar 0.9 cmljam, 1.05 cmljam, 0.74crnljam selama 100 menit, 86 menit, 122
menit, kadar air akhir bahan berturut-turut adalah 2.16 %bb, 2.13 %bb, 2.35 %bb.
Lapisan kering bahan rnengalarni aliran tak mantap selama 540 rnenit. 320 rnenit,
340 rnenit sedangkan mengalami aliran mantap selama 1270 rnenit, 1390 menit,
1480 menit. Air yang dapat diuapkan untuk masing-masing suhu kontrol adalah
100.2 g, 98.7 g, dan 108.2 g. Laju pengeringan dan lama pengeringan dipengaruhi
oleh kandungan air bahan, ketebalan bahan, suhu kontrol permukaan bahan dan
tekanan ruang pengering.
Sikius pendinginan didasari oleh siklus Carnot terbalik.Pada awal pengeringan.
udara dalam ruang pengering di hisap oleh pompa vakum difusi dengan tekanan
minimum 10.' Torr dan pompa vakum rofaridengan tekanan minimum lU3Torr yang
dibantu perangkap dingin untuk mengurangi beban pompa vakum sekaligus
menurunkan suhu bahan rata-rata hingga - 28 OC. Suhu pelat pemanas di kontrol
secara PID (Proportional band Integral time Derivative time) dengan suhu tertinggi
145 s/d 150 "C.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang
telah melimpahkan rahmatnya dan hidayahnya, sehingga Skripsi ini dapat penulis
selesaikan.
Skripsi disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan kurang lebih tiga
bulan (Juni hingga Agustus) di lab. Pindah Panas dan Massa yang merupakan tugas
akhir untuk mendapatkan gelar Sarjana S1 pada Program Studi Teknik Pertanian,
lnstitut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis rnengaturkan terima kasih
kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Armansyah H Tambunan, sebagai Pembimbing Akademi,
2. Bapak Ir. Yudistira sebagai pembimbing sekaligus teman selama penulis
melaksanakan penelitian maupun dalam pengolahan dan penulisan skripsi.
3. Bapak Ir. John Kumendong, M.S, sebagai dosen penguji,
. 4 . Mama' dan Bapa , Dede "Wiwied, Siti Muslihah serta seluruh anggota keluarga
yang telah memberikan dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini,
5. Semua teman terutama CREW ZOOM ACCELERA (Zakir, Akrie, Anto. Nhyeng.
Budi, Aji), dan Teguh, Toha serta Dedi Nauval di Wlsma Sriwijaya atas
suportnya
6. Seluruh teman-ternan TEP'31 alas dukungannya
7. Seluruh Pihak yang telah memberikan bantuan pernikiran dalam penyelesaian
penelitian ini.
Akhir kata, penulis rnengharapkan saran dan kritik kepada semua pihak
agar penulis dapat lebih menyempurnakan penelitian ini dan hasil dari penelitian
dan penulisan skripsi ini dapat memberi manfaat bagi pembaca.
Bogor,
April 1999
DAFTAR 1.51
Halaman
. .............................................
DAFTAR IS1
DAFTAR GAMBAR
i
iv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... V
DAFTAR SIMBOL
I.
I\_
. ..........
vii
PENDAHULUAN
1
A. LATAR BELAKANG
1
B. TUJUAN
2
TINJAUAN PUSTA
3
. ...............................................
A. JAHE
3
B. PENGERINGAN BEKU ....................
.
............................ 5
B.1. Pembekuan
5
B.2. Proses Sublimasi
6
8.3. Pindah Panas dan Massa Pada Pengeringan Beku..................8
1. Radiasi ............................
.
.
.................................... 8
2. Konduksi
Ill.
. ....................................... 8
8.4. Kadar Air
10
METODOLOGI .........
11
.
........................................ 11
A. BAHAN DAN ALAT ..........................
B. METODA PENELlTlAN
B.1. Pengecekan Alal
8.2. Pengeringan Bek
8.3. Penentuan Kadar Air Produk Kering Beku
C. PENGOLAHAN DATA
C.1. Penentuan Laju Pembekuan
14
. ............................
15
15
16
C.2. Penentuan Fraksi Air Dalam Bahan ...........................................
C.3. Pergerakan Lapisan Kering
16
C.4. Penentuan Laju Pengeringan
16
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
A . KINERJA MESlN PENGERING BEKU .........................
18
.
.
............... 18
A.1. Fungsi Mesin Pengering Beku ................................. ....
. . . . 18
A.2. Komponen Mesin Pengering Beku .......................................
1. Ruang Pengerin
19
19
2 . Perangkap Dingin Dalam dan Luar Ruang Pengering........... 20
3. Pompa Vakum ...................................................................... 22
4 . Pelat Pemanas ......
23
5 . Pelat Pembeku ...................................................................
23
A.3. Cara Kerja Mesin Pengering Beku
24
A.4. Sistem Pengambilan dan Perekaman Data .............................
25
A.5. Proses Pembekuan ................................................................
25
A.6. Profil Suhu Pada Proses Sublimasi ........................................
29
B . PENGARUH SUHU TERHADAP KARAKTERlSTlK
PENGERINGAN BEKUPENGERINGAN BEKU...............................
32
B.1. Penurunan Massa ...................................................................
. .
6.2. Penurunan Fraksi Air .......................................................
32
33
8.3. Pergerakan Lapisan Kering Bahan ......................................... 34
8.4. Laju Pengeringan ....................................................................
V.
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................
35
37
A . KESIMPULAN ................................................................................... 37
B . SARAN
38
LAMPIRAN ..................................................
41
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................
39