Analisis pengeringan daun tembakau rajangan menggunakan pengering energi ganda
I. PENDAHULUAN
Tanaman
tembakau
(Nicotiana
tabacum
L. )
banyak
diusahakan di Indonesia sebagai bahan baku industri rokok
dan bahan ekspor. Luas tanaman tembakau di-Indonesia antara.
1981-1990
seperti
Tabel
1-1.
Indonesia
adalah
negara
Tabel 1-1. Perkembangan luas tanaman tembakau
di Indonesia 1981-1990
Luas (hektar)
Tahun
Asli
Kenaik- -2.3
an ( % )
Virginia
Besuki NO
-1.43
-5.13
Lumajang
-5.35
V o r ~ t e n - ~Jumlah
~ ~ ~
landen
-6.64
Sumber : Direktorat Jendral Perkebunan (1991)
-5.51
+2.52
penanam tembakau terluas keenam diantara negara penanam
tembakau di dunia. Penurunan luas tanaman tembakau selama
sepuluh tahun
Perhitungan
(1981-1990) berkisar antara
penurunan
persentase
luas
1.43-6.64
areal
%.
dihitung
berdasar rata rata perubahan persentase luas areal setiap
tahun (Direktorat Jendral Perkebunan, 1991). Penurunan luas
tanaman
tembakau
terbesar
seperti tembakau Besuki NO,
pada
tembakau -bahan
ekspor
Lumajang, Vorstenlanden dan
Deli. Tembakau bahan baku rokok kretek dan rokok putih
yaitu tembakau asli dan Virginia hanya sedikit mengalami
penurunan.
Rokok kretek adalah rokok yang dibuat dari campuran
tembakau asli, Virginia, Burley dan Turki (Orient) kemudian
ditambah cengkeh dan saus. Sedang rokok putih adalah rokok
yang dibuat dari campuran tembakau virginia, Burley dan
Turki, kadang kadang juga ditambah saus. Kebutuhan tembakau
sebagai bahan baku industri rokok kretek mengalami kenaikan
cukup pesat sesuai perkembangan produksinya
(Tabel 1-2)
meskipun untuk rokok putih mengalami penurunan produksi.
Produksi
rokok
kretek
naik
8.80
persen
dan 'kebutuhan
tembakau naik 4.56 persen setiap tahun. Meskipun terdapat
sedikit kecenderungan penurunan luas areal tanaman tembakau
asli
dan
Virginia
mengalami kenaikan
(Tabel
1-1)
tetapi
produktivitas
(Direktorat Jendral Perkebunan, 1991)
dan adanya impor tembakau sehingga kebutuhan tembakau masih
tercukupi.
Industri rokok di Indonesia, terutama rokok kretek
memberikan
dampak
positip
terhadap
tembakau, penerimaan pemerintah
pajak,
pengembangan
tanaman
pendapatan
melalui
cengkeh,
cukai
petani
pajak
dan
lapangan kerja dan
Tabel 1-2. Produksi rokok dan kebutuhan tembakau
di Indonesia 1980-1989
Produksi (milyar batang)
Tahun
Putih
Kretek
Jumlah
Kebutuhan tkmbakau (ton)
Putih
Kretek
Jumlah
Sunber : Gappri dan ~ a ~ r i n d(Direktorat
o
Jendral
Perkebunan, 1989)
bantuan
rokok
terhadap sektor jasa yang
selama
10
tahun
terakhir
lain.
Besarnya cukai
(1981-1990)
mengalami
kenaikan 12.59 persen setiap tahun (Tabel 1-3). Sumbangan
I
komoditas
tembakau
terhadap
pendapatan
petani
tembakau
relatip cukup besar dibanding komoditas yang lain. Tembakau
rajangan Temanggung menyumbangkan 60-80 persen,
rajangan Madura 40-60 persen,
tembakau
tembakau Virginia Bojonegoro
40-60 persen masing masing terhadap total pendapatan petani
(Balittas, 1986). Selain
padat
karya.
Pada
itu
sektor
diperlukan tenaga kerja 1.25
sekunder agribisnis
tembakau merupakan komoditas
primer
juta
penanaman
orang
industri rokok
dan
tembakau
pada sektor
diperlukan
tenaga
kerja 150 000 orang (Direktorat ~ e n d r a lPerkebunan, 1990).
Tabel 1-3. Pendapatan pemerintah dari cukai
rokok 1981-1990
Tahun
Cukai rokok (juta rupiah)
Kenaikan ( % )
12,59
Sumber : Direktorat Jenderal Aneka Industri
(Direktorat enderal Perkebunan, 1991)
Jenis jenis tembakau asli, yaitu jenis jenis tembakau
yang sudah lama beradaptasi di Indonesia dan mempunyai ciri
khas tersendiri, yang banyak digunakan sebagai bahan baku'
rokok kretek adalah tembakau Temanggung, Madura, Weleri,
Kasturi dan masih banyak tipe tipe yang lain. Tembakau
Virginia
bukan. asli
Indonesia
meskipun
sudah
dikembangkan di Indonesia dan sebagian masih'harus
lama
diimpor
bersama sama tembakau Burley dan Turki.
Tembakau asli tipe Temanggung merupakan
bahan baku
utama karena dari tembakau ini dihasilkan rasa dan aroma
khas rokok kretek. Lokasi penanaman tembakau Temanggung di
daerah Kabupaten Temanggung, Propinsi Jawa Tengah.
Luas
tanaman tembakau Temanggung
rata
antara
1981-1990
rata
seluas 13 274 hektar dengan produksi 4 261 ton setiap tahun
(Tabel
1-4).
Sejak
tahun
1980
tipe
tembakau
ini
dikembangkan di daerah Kabupaten Malang, Jawa Timur dan
luasnya mencapai 500 hektar setiap tahun.
Pengeringan daun tembakau yang sudah dirajang dengan
penjemuran,
sebagai salah satu tahap pengolahan menjadi
tembakau rajangan,, sepenuhnya tergantung oleh faktor alam.
Jika pada saat penjemuran intensitas sinar surya rendah,
mutu
tembakau
mengakibatkan
yang
dihasilkan
kerugian
cukup
besar.
akan
merosot
Pendapatan
dan
petani
tembakau Temanggung pada tahun 1984 menurun 80-85 persen
dibanding tahun 1983 karena cuaca buruk pada saat panen
(Balittas, 1986). Pada musim panen 1984, penjemuran sering
tertunda
atau
tidak
dapat
dilaksanakan dengan
sempurna
Tabel 1-4 Perkembangan luas dan produksi tembakau
Temanggung 19 81-19 90
Tahun
Luas (Hektar)
Kenaikan ( % )
Produksi (ton)
1.42
11.03
Sumber : Cabang Dinas Perkebunan Daerah
Tingkat I1 Kabupaten Temanggung
sehingga mutu tembakau rajangan yang dihasilkan menurun.
Penundaan penjemuran mengakibatkan
berlangsungnya reaksi
reaksi
gelap,
pembentukan
warna
coklat
berkembangnya
beberapa jenis jamur, hilangnya sifat aromatik tembakau dan
timbulnya bau asing. Tembakau kering juga kehilangan sifat
elastisitasnya
sehingga
jika dipegang
terasa
kasar
dan
mudah patah.
Untuk
menghindari
gangguan
dilakukan penelitian pengeringan
cuaca
tersebut
telah
daun tembakau yang telah
dirajang dengan udara panas buatan sebagai alternatip jika
sinar surya terganggu pada saat penjemuran. Tirtosastro,
(1988) meneliti pengaruh suhu udara panas terhadap mutu
tembakau rajangan yang dihasilkan. Ternyata dengan suhu 35450 C,
kelembaban
relatip udara pengering
60-30 persen
danwaktu pengeringan 8-13 jam, mutu tembakau rajangan
dihasilkan
tidak
Faktor mutu
berbeda
yang
dengan
cara
penjemuran
yang
biasa.
gula, kadar
diuji terdiri atas kadar
nikotin, warna, aroma dan elastisitas. Tiga faktor terakhir
diuji
secara sensori dengan panelis dari pabrik rokok.
Penelitian yang serupa dilakukan oleh Tirtosastro dan Budi
Sarosa, (1985), menunjukkan bahwa daun tembakau
dirajang
dapat
dikeringkan
dengan
suhu
yang telah
40°
C
dengan
x 10 m /detik dengan mutu
kecepatan aliran udara 39.28
tidak berbeda dengan cara penjemuran biasa.
Sistim perdagangan tembakau rajangan saat ini-masih
belum didasarkan pada standar mutu. Standar mutu tembakau
rajangan masih sulit dibuat karena tingginya keragaman mutu
tembakau
rajangan
produksi
petani
elastisitas dan aroma. Penyebab
antara
lain karena
terutama
warna, ;
tingginya keragaman mutu
sering adanya gangguan cuaca selama
musim
panen.
Pembakauan sistim pengeringan dengan udara
panas
buatan
dapat
mempermudah
penyusunan
standar mutu
karena dapat mengurangi keragaman mutu tembakau rajangan.
Berdasar pertimbangan tersebut diatas, perlu disiapkan
data
dasar
karakteristik
yang
berkaitan
pengeringan
dengan
daun
sifat
tembakau
panas
yang
dan
telah
dirajang.
Sifat
panas
dan
bermanfaat
untuk
merancang
karakteristik
model
alat
pengeringan
pengering
daun
tembakau yang telah dirajang, terutama untuk menetapkan
suhu, kecepatan aliran udara dan kelembaban udara pengering
yang sesuai untuk menghasilkan tembakau rajangan dengan
mutu seperti permintaan konsumen. Sehingga dapat diperoleh
pengering
yang dapat bekerja
efisien dan &tu
tembakau
rajangan yang dihasilkan tetap terjamin.baik.
TUJUAN PENELITIAN
Menentukan
parameter dasar pengeringan
daun
tembakau
ra jangan.
Menyusun
energi
model
surya
pengering
dan
energi
energi ganda,
masing masing
udara
buatan, untuk
panas
mengeringkan daun tembakau rajangan.
Menentukan penampilan pengeringan daun tembakau rajangan
dengan pengering energi ganda.
MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini
usahatani
tembakau
dapat
membantu memperbaiki sistim
rajangan
khususnya
sistim pengeringan yang tidak sepenuhnya
perbaikan'
tergantung
faktor alam. Sehingga kegagalan produksi akibat cuaca
yang
buruk
2. Pengeringan
pada saat panen dapat dihindari.
dengan
udara
mempermudah penyusunan
untuk
memperbaiki
Pengeringan
dengan
dapat mengurangi
tidak
terlalu
penyusunan
panas
standar mutu
transaksi
suhu
beragam dapat
mutu
tembakau rajangan .
dalam
terkontrol
keragaman
standar
buatan dapatmembantu
perdagangan.
dan
tembakau.
membantu
dibakukan
Mutu
yang
menyederhanakan
mutu tembakau rajangan.
11, TINJAUAN PUSTAKA
A * PENGOLAHAN TEMBAKAU
Pengolahan
yang pada
tembakau
adalah proses
(curing)
kiuring
prinsipnya melalui dua tahap kegiatan masing
masing (Wilson, 1987;
Voges, 1984) :
1. Memberikan perlakuan suhu dan
sehingga terjadi perubahan
kelembaban udara tertentu
kimia
dan
biologi
didalam
daun tembakau.
2. Mempertahankan
potensi
mutu
didalam
daun
tembakau
dengan cara mengeringkan tepat pada waktunya.
Berubahan
kimia
dan
fisik
daun
diatas dipercepat akibat kenaikan
sehingga
konsumen
terbentuk
komponen
suhu
mutu
tembakau
tersebut
selama
pemeraman
sesuai
permintaan
.
Letak daun tembakau pada batang mempunyai pengaruh
yang
cukup
(Hawks
dan
besar
terhadap mutu
Collins,
tembakau hasil
1983; Akehurst,
1982).
olahan
Daun yang
terletak pada batang bagian bawah mempunyai ukuran lebih
kecil,
lebih tipis
dan mempunyai ujung tumpul. Letak daun
makin keatas ukuran daun makin besar, makin tebal dan makin
lancip. Ukuran daun terbesar terletak pada daun tengah,
karena dari tengah keatas kembali makin mengecil, tetapi
tetap makin lancip dan tetap makin tebal (Gambar 2-1). Daun
tembakau yang diolah
yang
berasal
dari
menjadi tembakau rajangan paling baik
daun
atas karena mempunyai
ketebalan
cukup. Pemangkasan bunga dan pembuangan tunas ketiak secara
terus menerus sangat diperlukan agar daun tembakau menjadi
tebal.
1
daun bawah
drun t r n g a h
daun a t a s
Gambar 2-1. Bentuk daun tembakau Temanggung
-
Klasifikasi pengolahan daun tembakau
hasil pengolahan (cured-leaf) berdasar
digunakan (Akehurst,
1982;
Abdulah
menjadi tembakau
sumber energi yang
dan Sudarmanto, 1979)
adalah sebagai berikut :
1. Flue-curing atau kiuring dengan udara panas buatan
Kiuring dengan udara
menggunakan
udara
panas
panas
buatan
buatan
adalah pengolahan
sebagai
sumber
energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Tipe tembakau yang diolah
dengan
cara
didalam
ini
rumah
dihasilkan
adalah
omprongan
tembakau Virginia
dan
(curing-barn).
dilakukan
Tembakau
yang
berupa lembaran daun kering atau krosok yang
berwarna kuning terang, mempunyai kadar gula yang tinggi
dan disebut krosok Virginia FC (flue-cured). Sebagian besar
tembakau Virginia
rokok
kretek
saat ini digunakan sebagai bahan baku
dan hanya sebagian kecil untuk bahan rokok
putih. Luas tanaman tembakau Virginia di Indonesia mencapai
40 000 hektar
setiap tahun dan ditanam
di daerah Jawa
Timur, Jawa Tengah, Bali dan Nusa Tenggara Barat.
Pengolahan
dengan ,cara
flue-curing
sudah
banyak
dilakukan penelitiannya karena jenis tembakau ini banyak
diproduksi oleh negara negara maju seperti Amerika Serikat,
Jepang, Canada dan lain lain. Pada prinsipnya
pengalahan
dibagi tiga tahap masing masing : tahap penguningan, tahap
pengikatan
tahap
warna
pengolahan
pengering
yang
dan
pengeringan
menggunakan
berbeda.
gagang.
suhu
Rumah
dan
Masing
lelembaban
omprongan
masing
ruang
(curing-barn)
.
tembakau Virginia di Indonesia mempunyai ukuran 6 x 6 x
dengan kapasitas 3.0-3.5
dilengkapi
pembakar
7
m
ton daun hijau. Rumah omprongan
(burner) dengan
bahan
bakar
kayu,
minyak tanah (kerosene) atau arang.
2. Sun curing atau kiuring dengan
penjemuran
Kiuring dengan penjemuran dibawah sinar' surya adalah
pengolahan yang diawali dengan pemeraman daun tembakau
sampai diperoleh warna agak kuning kemudian dijemur
sampai
kering. Krosok yang diperoleh berwarna kuning kecoklatan
sampai coklat tua.
didalam
klasifikasi
Kiuring
tembakau
sun-curing
rajangan
tetapi
termasuk
lembaran
daun
tembakau yang telah diperam dirajang lebih dahulu sebelum
dijemur
.
Tipe tipe tembakau di Indonesia yang dikeringkan
dengan penjemuran tanpa perajangan antara lain Kasturi,
Lumajang dan tembakau tembakau yang mutu daunnya rendah,
sedang yang dirajang lebih dahulu kemudian dijemur adalah
tembakau Virginia rajangan, Temanggung, Madura, Paiton,
Weleri dan lain lain.
3. Air curing atau kiuring dengan udara suhu kamar
Kiuring dengan udara suhu kamar adalah pengolahan yang
hanya rnenggunakan udara suhu kamar sebagai sumber energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Daun tembakau digantungkan
didalam rumah rumah omprongan tanpa diberikan perlakuan
suhu tertentu. Perubahan fisik dan kimia
terjadi secara alami sampai diperoleh
daun dibiarkan
krosok berwarna
,
coklat tua. Tipe tembakau yang dikeringkan dengan udara
suhu kamar adalah tembakau Besuki NO, Vorstenland dan Deli.
Pada awal pengolahan, pada saat kadar air daun tembakau
masih tinggi, terjadi pengembunan uap air di permukaan daun
yang dapat merusak mutu krosok. Untuk menghilangkan uap air
tersebut
pada
pemanasan
ruang
pembakaran
kayu
tahap
tahap
awal
pengering
di
pengolahan
dengan
lantai
rumah
dilakukan
udara -panas
omprongan.
hasil
Pemanasan
dilakukan malam hari antara dua sampai dengan tiga jam.
4. Smoke curing atau kiuring dengan udara panas buatan
yang bercampur asap.
Kiuring
pengolahan
dengan
daun
udara
tembakau
panas
yang
bercampur
dilakukan
asap
didalam
adalah
rumah
pengering atau rumah omprongan dengan menggunakan udara
panas buatan yang bercampur asap sebagai sumber energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Jenis tembakau yang diolah
dengan cara demikian adalah tembakau Boyolali dan krosok
yang dihasilkan disebut krosok asepan
yang berwarna coklat gelap.
diperoleh
dari hasil
(dark fire cured)
Udara panas bercampur asap
pembakaran kayu
atau
jerami yang
dibakar dilantai rumah omprongan.
Pada awal pengolahan diberikan suhu agak rendah agar
daun tembakau sempat berubah menjadi kuning. Kemudian suhu
ditinggikan sehingga diperoleh daun tembakau kering atau
krosok. Asap berguna sebagai bahan pengawet dan pemberi
aroma khas pada krosok tembakau asepan (Tirtosastro et al.,
1977).
5. Fire
curing
atau kiuring dengan dari bara api
Daun tembakau yang akan dikeringakan diperam
lebih
dahulu kemudian dirajang, selanjutnya diatur diatas rigen
dan dikeringkan
hanya
untuk
dengan bara
konsumsi
api.
petani
Tembakau- ini biasanya
sendiri, misalnya
tembakau
garangan Temanggung. Gagasan mengeringkan dengan bara api
nampaknya
karena
pegunungan
daerah
asal
tembakau
(Sindoro, Sumbing) yang
ini dari
mempunyai
daerah
intensitas
sinar surya rendah, sehingga sulit melakukan penjemuran.
Pengolahan tembakau rajangan biasanya dilakukan.oleh
petani
garis
sendiri
besar
dan
diagram
dikerjakan
alir
secara
pengolahan
sederhana.
tembakau
Secara
rajangan
Temanggung seperti Gambar 2-2.
Pemeraman dilakukan didalam ruang tertutup yang bebas
sinar surya, dengan mengatur daun berdiri di lantai, gagang
daun
dibagian
mengakibatkan
bawah
dan
kenaikan
diatur
suhu
rapat.
daun
Pemeraman
tembakau
yang
akan
dapat
mempercepat perubahan warna daun dari hijau menjadi kuning
atau untuk tembakau tertentu sampai warna coklat. Agar daun
tembakau tidak cepat kehilangan air, tumpukan daun tersebut
ditutup dengan daun daunan atau bahan penutup yang lain.
Lama pemeraman ditentukan oleh
jenis
tembakau,
varietas,
daun hi jau
!
pemeraman
E l I I l
I
pen jemuran
pelemasan
JI
tembakau rajangan
~ a m b a k2-2. Diagram alir pengolahan tembakau rajangan
(Tirtosastro dan Abdul Rachman, 1984).
posisi
tempat
daun pada batang, mutu daun, kondisi lingkungan
pemeraman
dan
mutu . tembakau
rajangan
yang
dikehendaki. Sebelum daun tembakau dirajang digulung lebih
dahulu agar mudah perajangannya. Diameter gulungan antara
10-12 cm sesuai ukuran lubang alat perajang dan
pdnjang
gulungan daun tergantung ukuran lembaran daun yang akan
diolah.
Biasanya satu gulungan terdiri atas 10-15 lembar
daun, digulung kearah sejajar gagang daun.
Perajangan
dilakukan
dengan
alat
sederhana
dan
dikerjakan .malam hari agar pagi hari dapat segera dijemur.
Selain itu perajangan malam hari dapat mengurangi kerusakan
daun akibat kegiatan enzim karena suhu lingkungan relatip
masih rendah.
~enjemuran dilakukan dengan mengeler daun
tembakau rajangan diatas rigen atau
widik. Mengeler adalah
membuat hamparan daun tembakau rajangan diatas rigen dengan
cara
tertentu
sehingga potongan
daun
tembakau rajangan
tersusun sejajar, dengan ketebalan 1.0-1.5
cm
atau sekitar
.
2 kg /m2
Penjemuran
harus
dimulai
pagi
hari
tembakau yang telah dirajang tersebut dapat
agar
daun
kering
dalam
hari penjemuran. Jika penjemuran berlangsung lebih
satu
dari satu
hari mutu tembakau rajangan
Tirtosdstro dan
akan
menurun.
Sri Hartiniadi Isdijoso (1977), menyatakan
bahwa tembakau rajangan Lombok dapat dikeringkan
dua
hari
penjemuran
kadar air tinggal
Penjemuran
50
selama
asal setelah penjemuran hari pertama
persen atau lebih rendah.
pada
intensitas
sinar
surya
rendah
mengakibatkan warna kuning tidak dapat dipertahankan lagi
dan
berubah
menjadi
coklat
atau
menjadi kurang elastis dan terasa
kenampakan
bercak
tidak
cerah
coklat
kasar
tua,
jika
(cerah = shiny),
tembakau
dipegang,
nampak
bercak
bekas ditumbuhi jamur dan aroma menjadi tidakharum
(Tirtosastro
dan
Abdul
Rachman,
1983).
Sebagai
tanda
tembakau telah kering sempurna, setelah kadar air mendekati
batas kering tulang (bone-dry) atau kering patah. Kondisi
demikian
dapat
diketahui
dengan
memegang
dan
meremas
'
tembakau tersebut. Tembakau rajangan yang telah kering jika
dipegang
akan
mudah
patah
rajangan yang telah kering
dan
hancur.
Agar
tembakau
dapat digulung dan dibungkus
perlu diangin anginkan lebih
dahulu. Mengangin anginkan
dapat dilakukan malam hari diudara terbuka atau
dengan
menumpuk beberapa hari di gudang. Bahan pembungkus
digunakan
lyang
tergantung jenis tembakaunya. Tembakau rajangan
Temanggung menggunakan keranjang beralaskan batang pisang
kering,
tembakau
rajangan Madura
menggunakan
tikar dan
tembakau rajangan Virginia menggunakan besek.
B. PENGERINGAN
B. 1. Pengertian Pengeringan
Pengeringan
adalah
penurunan
kandungan
sampai batas .tertentu sehingga bahan tersebut
serangan
mikrobia,
enzim
dan
insekta
air
bahan
bebas
dari
yang
merusak
(Henderson dan Perry, 1982). Secara lebih luas pengeringan
merupakan
proses
yang
terjadi
secara
serempak
antara
perpindahan panas dari udara pengering ke massa uap air
dari bahan yang dikeringkan (Hall, 1971; Brooker et al.,
1981). Secara sederhana, pengeringan juga berarti penurunan
kadar air dengan
aplikasi panas
(Samfield, 1974).
Pada
pengolahan daun tembakau pengeringan merupakan tahap akhir
dari
rangkaian
tahap tahap pengolahan
masuk kedalam proses pabrikasi.
sebelum
tembakau
Udara merupakan medium
pengeringan
akan
pengering
panas
membawa
dan selama operasi
masuk
kedalam
ruang
pengering untuk menguapkan kandungan air bahan dan kemudian
membawa uap air tersebut keluar dari pengering (Brooker et
al.,
1981).
pengeringan
Gambar
2-3.
Nishiyama
biji
(1983), menggambarkan
bijian
Udara
secara
panas
masuk
sederhana
kedalam
tahap tahap
seperti
ruang
pada
pengering
bersinggungan dengan permukaan biji kemudian membawa uap
air keluar dari ruang pengering.
b
C
---
--
--
Polopasan ikatan a i r
Difusi a i r ko pormukaan bahan
Ponguapan a i r
Transfer uap a i r dari permukaan
ko sokitarnya
5. Porpindahan uap a i r ko udara
kbas
1.
2.
3.
4.
i
Gambar 2-3. Mekanisme pembebasan air pada pengeringan
biji bijian (Nishiyama, 1983)
.
Berdasar
laju
pengeringannya
dapat
dibedakan
dua
periode pengeringan, masing masing laju pengeringan konstan
dan laju pengeringan menurun
(Hall, 1971; Henderson dan
Perry,
pengeringan
terjadi
Periode
1982).
jika
bahan
laju
mempunyai
perilaku
konstan
sebagai
dapat
berikut
(Geankoplis, 1978) :
a. Bahan dalam keadaan basah. Sehingga bahan berperilaku
seperti air yang diuapkan.
b. Secara terus menerus terbentuk film air di permukaan
bahan
yang
berasal
dari
dalam
bahan.
Kecepatan
penguapan air sama dengan kecepatan difusi air
dari
dalam bahan ke permukaan.
Laju difusi air dari dalam bahan ke permukaan. makin
lama makin menurun dan diikuti penurunan laju penguapan
atau laju pengeringan. Secara lebih rinci tahap tahap laju
pengeringan
dapat
(Geankoplis, 1978)
Titik
diterangkan
Gambar
2-4
pertama
sebagai
awal
.
adalah
C
berdasar
titik
kritis
periode pengeringan menurun pertama. Pada titik ini' luas
permukaan yang
Periode
ini
dibasahi oleh air dlfusi mulai menurun.
akan
berakhir
setelah
dibasahi air difusi sama dengan
no1
luas permukaan
yaitu
pada
yang
titik D.
Pada periode berikutnya penguapan air berasal dari bawah
lapisan permukaan bahan dan berakhir apabila telah tercapai
kadar air keseimbangan.
Gambar 2-4. Hubungan laju pengeringan terhadap kadar
air bahan (Geankoplis, 1978)
La ju pengeringan konstan pada
bi ji bi jian terjadi
dalam waktu yang singkat (Henderson dan Perry, 1976 dalam .
Thahir, 1986) sehingga dapat diabaikan. Pengeringan bunga
cengkeh
juga tidak melewati
laju pengeringan
konstan
tetapi langsung pada periode laju pengeringan yang menurun
(Wahyudi, 1984). Periode laju pengeringan konstan terjadi
pada pengeringan buah nangka (Bangun, 1991) dan pengeringan
kapulaga
(Fahimah, 1991)
.
La ju pengeringan konstan buah
nangka terjadi selama 75-140 menit pengeringan pertama,
pada suhu
udara
pengering
80-100°C
dan pada kapulaga
pada suhu udara pengering 40-500C dan berlangsung selama 60
menit pengeringan pertama.
Tembakau rajangan termasuk tembakau sesudah hufan atau
tembakau VO (voor-oogst) artinya tembakau yang ditanam pada
akhir musim
hujan
(April-Mei) dan
dipanen
akhir musim
kemarau (Agustus-September). Sehingga saat panen berlagsung
pada musim kemarau dan diharapkan intensitas surya cukup
untuk pengeringan. Namun demikian karena sering terjadinya
gangquan
cuaca
mengakibatkan
intensitas
surya
rendah
sehingga hamparan daun tembakau rajangan tidak kering dalam
satu hari penjemuran.
Daun tembakau yang dirajang mengalami penurunan kadar
air
persen.
2-5
periode
Pada pengeringannya
langsung mengikuti
laju pengeringan menurun tanpa melewati periode
pengeringan konstan. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva
penurunan
kadar
air
selama
pengeringan
bentuk langsung menurun (Gambar 2-5).
yang
.
mempunyai
f
b
.
LC
a
-
O r
0
e
4
12
16
L
24
20
Waktu pengeringan (jam)
*
L
Gambar 2-5. Penurunan kadar air selama pengeringan
daun tembakau rajangan Temanggung
(Tirtosastro, 1988)
Sehingga penelitian pengeringan daun tembakau dengan udara
panas buatan dapat diselesaikan dengan persamaan persamaan
pengeringan pada periode pengeringan menurun.
Untuk
merancang
model
alat
pengering
diperlukan
beberapa langkah langkah tertentu agar alat tersebut dapat
dikembangkan lebih lanjut. Langkah pertama adalah menyusun
model perubahan suhu dan kelembaban ruang pengering dan
karakteristik penurunan kadar air bahan,
keseimbangan
model
yang
kebenaran
energi
dan
keseimbangan
berdasar hukum
massa.
Selanjutnya
telah tersusun harus diuji untuk mengetahui
model
tersebut.
Pada
pengujian
suatu
model
diperlukan parameter parameter yang berkaitan dengan model
tersebut dan pada model pengeringan ini adalah parameter
udara
pengering,
bahan
yang
dikeringkan,
bahan
untuk
membuat alat pengering dan lain lain.
Karakteristik pengeringan suatu bahan dapat ditentukan'
dengan
metode
penelitian
pengeringan
lapisan
tipis.
Pengeringan lapisan tipis adalah pengeringan satu lapis
biji
bijian dengan suhu dan kelembaban konstan
Pada
1984).
kondisi
pengeringan
yang
sama
(Hall,
penampilan
pengeringan lapisan tipis dapat digunakan untuk menduga
penampilan
pengeringan
lapisan
tebal
atau
pengeringan
dengan pengering tipe rak. Pengeringan satu lapis biji atau
satu lapis daun tembakau rajangan merupakan gambaran jika
bahan tersebut dikeringkan sebagai tumpukan atau diatur
diatas rak pengering.
Bentuk
teratur.
produk
Penyusunan
pertanian
model
sangat beragam
matematik
dan
tidak
pengeringan. suatu
produk pertanian dimulai dengan asumsi asumsi agar bentuk
matematik dapat disusun lebih sederhana. Misalnya gabah
dianggap sebagai bentuk bola (Nishiyama dalam Thahir, 1986)
atau
silindris terbatas
sebagai
bentuk
Dengan
menganggap
tertentu
dan
lempeng
(Thahir, 1986),
tak
produk
berhingga
pertanian
mengasumsikan
bunga
cengkeh
(Wahyudi, 1984).
mempunyai
kondisi
bentuk
pengeringannya
berlangsung pada kondisi tertentu maka dapat dihasilkan
persamaan persamaan pengeringan yang dapat dimanfaatkan
untuk menyusun model alat pengering secara lengkap.
B. 2. Permodelan pengeringan
Perpindahan panas
dalam
proses
pengeringan
terjadi
karena perbedaan tekanan uap air dari tempat yang berbeda.
Proses tersebut mirip dengan pindah panas akibat perbedaan
-
suhu (Hall, 1971). Pengeringan bahan berbentuk lempeng juga
dapat diterangkan dengan persamaan kontinyuitas (2-1) dari
benda
berbentuk
lempeng dengan kerapatan
dan
koefisien
divusifitas yang konstan (Gambar 2-6).
Jika
bentuk
lempeng
difusi air hanya
a M = a M
dianggap kearah sumbu y, berarti
= 0,
a x
a z
sehingga persamaan 2-1 dapat diubah menjadi persamaan 2-2.
Penelitian
tidak
pengeringan
berhingga,
lapisan
tembakau yang masih dalam bentuk
tipis
untuk
daun
lembaran sudah banyak
dilakukan (Henson, et al., 1965; Parups dan Hoffman, 1964;
Walton
et
menggunakan
al.,
1982).
persamaan
perubahan kadar air
Parups
eksponensial
dan
2-3
Hoffman
(1964),
untuk mengetahui
terhadap waktu pada pengomprongan daun
tembakau
Virginia.
Henson,
et
al.,
(1965) menambahkan
konstanta n positip pada persamaan 2-3, yang menggambarkan
pengaruh
suhu, kelembaban dan kecepatan udara pengering
seperti persamaan 2-4.
/
/
/
-
e
r0
X
T'
Arah perpindahan massa
L
Gambar 2-6. Bentuk koordinat lempeng tak berhingga
Walton
et
al.,
1982, menggunakan model
yang
lebih
r i n d dengan mempertimbangkan bentuk geometri dari lembaran
daun
tembakau
permukaan.
bagian
dan
Daun
gagang
difusivitas
dibagi
dan
dalam
bagian
air
dari
dalam
daun
ke
dua
bagian
masing
masing
lamina.
Untuk
bagian
lamina
digunakan model lempeng tak berhingga 2-5 dan untuk bagian
gagang digunakan model silinder tak berhingga 2-6.
Kemudian
untuk seluruh daun digunakan penjumlahan model gagang dan
lamina seperti persamaan 2-7 dan 2-8.
B. 3. Kadar air keseimbangan dan konstanta pengeringan
Kadar air keseimbangan adalah kadar air suatu bahan
pada saat bahan tersebut mengalami tekanan uap air yang
seimbang dengan lingkungannya (Heldman dan Singh, 1981).
Pada saat terjadi keseimbangan kadar air jumlah air yang
menguap sama dengan jumlah air yang diserap oleh bahan.
Kadar
a'ir keseimbangan
suatu
bahan
sangat
diperlukan,
karena sangat erat kaitannya dengan kadar air akhir suatu
bahan yang dapat dicapai jika bahan tersebut dikeringkan
disimpan pada kondisi udara pengering tertentu. Kadar
atau
air keseimbangan suatu bahan merupakan sifat spesifik, yang
besarnya dipengaruhi oleh jenis bahan, cara pengolahan dan
suhu serta kelembaban ruang pengering.
Pengukuran kadar air keseimbangan menggupakan dua cara
yaitu secara statis dan dinamis
Kadar
air
keseimbangan
(Brooker et al.,
dinamis
adalah
1981).
kadar
air
keseimbangan yang ditentukan dengan udara yang mengalir.
Sedang kadar
meletakkan bahan pada ruang
air
dengan
pengering yang sudah diatur
suhu dan kelembaban (Hall, 1971)
Kadar
statis ditentukan
air keseimbangan
keseimbangan
.
dapat
terjadi karena' bahan
kehilangan air dan disebut kadar air keseimbangan desorpsi.
Sebaliknya jika terjadi karena bahan menyerap air
kadar
air
keseimbangan
keseimbangan
desorpsi
adsorpsi.
dan
Besarnya
adsorpsi
perbedaan dan disebut efek histerisis
1981)
.
Konstanta
dalam
pengaruh
kadar
mempunyai
air
udara
yang
panas.
air
sedikit
(Brooker et al.,
pengeringan adalah karakteristik
mempertahankan
terhadap
disebut.
terkandung
Konstanta
bahan
didalamnya
pengeringan
dinyatakan sebagai sepersatuan waktu (l/menit atau l/jam).
Makin tinggi nilai konstanta pengeringan makin cepat suatu
bahan membebaskan airnya.
Beberapa peneliti telah menyusun model persamaan kadar
air keseimbangan secara teoritik
maupun empirik. Henderson
(Henderson dan
Perry,
1982), menyusun
model
kadar air
keseimbangan dengan teori thermodinamik tanpa mengetahui
mekanisme
Pfost
adsorpsinya seperti persamaan
(1967),
mengembangkan
2-9.
persamaan
Chung dan
kadar
air
keseimbangan berdasar teori potensial seperti persamaan 210. Masih banyak persamaan kadar air keseimbangan yang lain
misalnya dari Harkins-Jura, Langmuir, Kelvin'dan
lain'lain
(Brooker et al., 1981).
1
-
In
pv
pvs
Pv
Pvs
C . MUTU
= exp (-h T ~ e i
)
=
Ro T
exp (-n Me)
TEMBAKAU
Mutu tembakau rajangan sampai saat ini masih sulit
dibakukan karena besarnya keragaman mutu akibat perbedaan
baku teknik budidaya dan cara penanganan lepas panen untuk
setiap
hamparan
tanaman
tembakau.
Penyebab
perbedaan
penanganan lepas panen terutama karena gangguan cuaca pada
saat penjemuran.
Beberapa
tembakau
varietas,
faktor
antara
letak
lain
daun
yang
berpengaruh
jenis,
lokasi
pada
batang,
terhadap
tempat
teknik
mutu'
tumbuhnya,
budidaya,
kesehatan tanaman, pengolahan, iklim dan cuaca saat panen'
(Akehurst,
1982;
Hawks
dan
Collins,
1983).
Tembakau
rajangan mutu tinggi umumnya berasal dari daun atas. Letak
daun
pada
batang
makin
kebawah
mutu
makin
menurun.
Persyaratan yang lain tanaman berasal dari lokasi spesifik
dan dipangkas saat bunga keluar sehingga diperoleh daun
yang tebal, tanaman tumbuh sehat dan tidak banyak kehujanan
saat menjelang panen dan saat panen.
Menurut
Padilla
(Abdallah,
1972)
mutu
tembakau
merupakan gabungan sifat fisik, organoleptik, ekonomi dan
kimiawi, yang menyebabkan tembakau tersebut sesuai atau
tidak sesuai untuk suatu tujuan tertentu. Manuel Llanos
Company (1985), menyatakan bahwa mutu tembakau adalah total
sifat kimia dan organoleptik yang dapat ditransformasikan
oleh
perusahaan,
pedagang
atau
perokok
untuk
mencapai
tujuan tertentu sampai batas ekonomi dan rasa yang masih
dapat diterima. Mutu tembakau mempunyai pengertian yang
relatip, yang dapat berubah karena pengaruh orang, waktu
dan tempat (Tso, 1972).
terdiri atas
Beberapa sifat fisik yang diuji
warna, elastisitas, kadar air, daya mekar
(filling power),
kecerahan
dan
lain
lain.
Sifat kimia
antara lain gula, pati, nikotin, khlor, nitrogen total dan
lain
lain.
Terdapat
ratusan komponen
kimia
yang
telah
diidentifikasi tetapi pendapat peneliti masih berbeda beda
dalam memberi
penilaian
terhadap peranan masing
masing
komponen tersebut terhadap mutu (Mendell, et al.,
1984).
Rasa, aroma dan elastisitas merupakan sifat organoleptik
utama yang banyak digunakan sebagai ukuran dalam menentukan
harga
pembelian
organoleptik
tembakau
tersebut
rajangan.
sampai
saat
Penentuan
ini
masih
mutu
dilakukan
secara subyektip dan ditetapkan oleh konsumen.
D. PERUBAHAN KIMIA PENGOLAHAN DAUN TEMBAKAU
Perubahan
tembakau
kimia
perlu
yang
diketahui
terjadi
lebih
.
selama
dahulu
pengolahan
agar
kondisi
lingkungan yang dapat memacu pembentukan komponen komponen
kimia
yang
dioptimalkan.
bertanggung
jawab
terhadap
mutu
dapat
Penelitian perubahan kimia pada pengolahan
tembakau rajangan sampai saat ini masih sangat terbatas.
Namun demikian diperkirakan tidak banyak berbeda dengan
perubahan-kimia yang terjadi pada pengolahan tembakau lain,
misalnya pengolahan daun
tembakau Virginia menjadi krosok
Virginia FC yang penelitiannya sudah banyak dilakukan.
Pada tahap pemeraman terjadi perubahan warna hijau
menjadi kuning.
Eskin et al.,
Menurut Shimizu et al.
(Tso, 1972) dan
(1971) terjadi degradasi khlorofil menjadi
senyawa lebih sederhana yaitu feofitin dan khlorofilid.
Akibatnya
akan
muncul
warna
kuning
dari
karotin
dan
santofil. Jika pemeraman dilanjutkan warna akan berubah
menjadi
coklat
akibat
reaksi
oksidatip
dari
polifenol
menjadi quinon yang selanjutnya membentuk polimer dengan
aLam asam amino dan menghasilkan warna coklat
(Chortyk,
1967). Warna coklat pada tembakau rajangan umumnya tidak
31
.
disukai kecuali tembakau Temanggung rajangan mutu srintil
yang mempunyai aroma khas.
Selain itu selama pemeraman akan terjadi pemecahan
pati menjadi gula. Pada pemeraman daun tembakau rajangan
Madura terjadi kenaikan kadar gula total 7.84 persen dan
penurunan kadar
Hartono, 1984)
pati
persen
8.22
(Tirtosastro dan Joko
-
.
Pada tahap perajangan terjadi pemecahan sel sel daun
yang dapat mempermudah terjadinya percampuran antara enzim
dan substrat sehingga reaksi enzimatis dapat berkembang
lebih leluasa. Disisi lain perajangan mengakibatkan daun
yang
telah
cepat
dirajang
menjadi
pada
kering.
pengeringan
Daun
tembakau
dengan
yang
penjemuran
cepat kering
berarti cepat membebaskan air yang dikandungnya sehingga
reaksi
kimia
dihentikan.
membebaskan
yang
tidak
dikehendaki
Penjemuran nampaknya hanya
sebagian
besar
kadar
air.
segera
dapat
bertu juan segera
Dengan
segera
dibebaskannya sebagian besar kandungan air, senyawa kimia
yang terbentuk selama pemeraman akan segera terikat, jenis
jenis jamur
dan reaksi kimia yang tidak dikehendaki tidak
sempat Perkembang sehingga diperoleh mutu tembakau yang
baik sesuai permintaan konsumen.
E. KEBUTUHAN ENERGI
Usaha memanfaatkan energi alternatip yang berasal dari
alam dan biomassa untuk pertanian perlu tetap dipertahankan
mengingat makin mahalnya energi minyak bumi (Abdullah dan
.
Kitani ,
1988)
rajangan
dengan
Penelitian
pengering
pengeringan
energi
ganda
daun
tembakau
bermaksud
tetap
mempertahankan prinsip pemanfaatan energi alternatip
yang
berasal dari alam dan biomassa tersebut.
Energi surya merupakan salah satu energi alam yang
tersedia melimpah pada saat panen tembakau VO-di Indonesia.
Potensi
energi
surya di
Indonesia cukup besar.
Radiasi
surya harian di Indonesia diperkirakan sebesar 1.68 x 103
k ~ / m 2hari atau 0.48 x lo6 k~/m2/tahun (Harahap, 1973).
Dengan luas daratan 1.9 juta km2, potensi energi surya di
Indonesia sebesar 0.9 x 1018 kJ/tahun atau sebesar 28-35 x
10 MW/tahun jauh lebih besar dibanding produksi Perusahaan
Listrik Negara sebesar 743 MW pada tahun 1983-1984.
Kolektor
surya
merupakan
cara
untuk
meningkatkan
efektifitas energi surya. Pada prinsipnya kolektor merubah
energi gelombang pendek dari surya menjadi energi gelombang
panjang
pada
bidang
penyerap
atau
absorber
dengan
memancarkan panas (Lunde, 1980; Duffie dan Backman, 1980).
111. ANALISIS PENGERINGAN DAUN TEMBAKAU RAJANGAN
A. ANALISIS PENGERINGAN LAPISAN TIPIS
Pada pengeringan lapisan
teoritik dari Henderson dan
pengeringan
pada
periode
tipis digunakan model semi
Perry
laju
.
(1982). Secara teoritis
pengeringan
menurun
menyangkut dua gerakan air masing masing gerakan air ke
permukaan dan pembebasan air dari
permukaan
menjadi uap.
Henderson dan Perry (1982) menganalogikan gerakan air ini
dengan konduksi panas seperti persamaan 3-1, 3-2 dan 3-3.
a. Konduksi didalam benda padat,
b. Konduksi di permukaan bahan,
Pemecahan persamaan 3-1, 3-2 dan 3-3 tersebut diatas
dibuat oleh Newman
mengasumsikan
bahwa
Henderson dan Perry, 1982) dengan
(
bahan
difusivitas konstan dan
pengeringan, menjadi
yang
tidak
persamaan
dikeringkan
mempunyai
mengalami penyusutan selama
3-4.
Bird et al.,
(1960)
membuat pemecahan konduksi panas pada benda lempeng tak
berhingga sebagai deret seperti persamaan 3-5. Persamaan 34 mempunyai bentuk yang mirip dengan persamaan 3-5.
fi, Mo
dan Me identik'dengan 9, To dan Te.
i? -Te
Ti-Te =
00
1
(-1)
n=O (n+1/2) n 2
8
- (n+l)12)2ncos
2 &/a2
(n+l/2)lry/a
Jika bahan berbentuk lapisan tipis dikeringkan dengan
suhu dan kelembaban konstan bentuk kurva nisbah kadar air
seperti Gambar 3-1
(Henderson dan Perry,
1982).
Bentuk
Gambar 3-1. Kurva
nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan biji bijian (Henderson
dan Perry, 1982)
persamaan dari kurva tersebut adalah eksponesial seperti
persamaan 3-6. Sehingga persamaan 3-4 dapat. disederhanakan
rnenjadi persamaan 3-6. Selanjutnya persamaan ini digunakan
sebagai
dasar
penelitian
ra jangan
perhitungan
pengeringan
.
perubahan
lapisan
kadar
tipis
air
daun
pada
tembakau
0
Koefisien A merupakan faktor geometri yang besarnya
tergantung bentuk bahan yang dikeringkan. Jika mempunyai
bentuk :
Lempeng
:
A =
8
Bola
:
A =
Silinder
:
A =
n
-2
.
=
0.81057
( 8 n -2
=
0.53253
6.n-2
=
0.60793
Konstanta pengeringan K, merupakan fungsi difusifitas dan
geometri
bahan
persamaan 3-7.
yang
besarnya
dapat
.
dituliskan
seperti
Penurunan kadar air selama pengeringan dan laju pengeringan
setelah waktu j + l ,
dihitung dengan persamaan 3-8
sampai
dengan 3-12 yang dituliskan dalam Bahasa Basic.
BG(j)
BK(j)
-
.........
PAN
3-8
Diagram alir untuk perhitungan perubahan kadar air
selama pengeringan seperti Gambar 3-2 dan Program Komputer
dalam Bahasa Basic seperti Lamp.
3-1.
Sedang pemecahan
persamaan 3-6 untuk mendapatkan nilai K, M dan A mengikuti
cara
pemecahan
oleh
Abdullah
(Harris,
1980)
.
Pada
prinsipnya persamaan eksponensial 3-6 diselesaikan dengan
ekspansi
deret
Taylor
(Strout, 1 9 8 2 )
untuk
menghitung
perubahan nilai Me, K dan A selama pengolahan. Selanjutnya
dengan mengeliminasi
bagian deret
yang mempunyai
nilai
sangat kecil diperoleh persamaan eksponensial yang lebih
sederhana. Pemecahan secara lengkap seperti pada Lamp. 3-2
dan diagram alir untuk perhitungan K, M dan A
Gambar
3-3
serta
program
seperti pada Lamp. 3-3.
komputer
dalam
Bahasa
seperti
Basic
Lr'
Mulai
J.
Masukan
kadar air awal, berat pan
waktu pengeringan, berat kotor
d
masih ada
I
+
I
I
Tidak
Jc
Rekam data
mentah
1
&
Hitung kadar air dan laju
pengeringan dengan
pengeringan dengan
I
hasil olahan
Cetak waktu pengeringan
kadar air dan
laju pengeringan
Gambar 3-2. Diagram alir perhitungan perubahan kadar
air pada pengeringan lapisan tipis
Baca data perubahan
?
(.
Masukan dugaan
nilai
Me,,
I
KO, A,
I
Susun matriks . (13)
berdasar persamaan persamaan
Dugaan b a n
Me, K, A
penyapuan
Tidak
c h
Selesai
Gambar 3-3. Diagram alir perhitungan Me, K dan A
B. PENGERING ENERGI GANDA
B. 1. Keseimbangan energi
Pengering
penelit ian
energi
ini
ganda yang akan digunakan pada
direncanakan
mempunyai
dua sumber energi
masing masing energi hasil pembakaran gas minyak cair atau
*
LPG (Liqified Petroleum Gas) dan energi surya. Energi hasil
pembakaran
LPG
digunakan
kemudian diisap masuk
untuk
memanaskan
udara
luar
ruang pengering dengan kipas. Energi
surya dikumpulkan dengan kolektor datar yang diletakkan
didalam
selubung
plastik
transparan.
kolektor
datar adalah hamparan daun tembakau rajangan yang
erletak di rak paling atas. Skema
energi
Berlaku
sebagai
konstruksi rak pengering
ganda seperti Gambar 3-4. Untuk menurunkan model
matematik pengering energi ganda digunakan asumsi sebagai
berikut :
a. Perambatan panas
dari
daun
tembakau
ke
udara dan
sebaliknya dianggap seragam pada semua titik permukaan.
b. Daun tembakau
tidak
mengalami
perubahan volume selama
pengeringan.
c . Pengeringan
didalam
ruang
adiabatis.
d. Tidak
pengering
terjadi
secara
konduksi
antar
e
terjadi
pindah
panas
secara
potongan daun tembakau.
e. Distribusi
udara
pengering terjadi secara merata pada
.
t
f
! SELUBUNG PLASTIK
R2
.\maam\\vEhvImm\n\%\\\\\-\w
R3
. %\\\\-\\\\\\\\\\\\\\\\\\*\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
f
b
i
R4
t
h\\\\\\\\\\\\\\\\\\\%u\%\-
u-L
3
R
Enorpi b a s i l pnbakaran
,
.
73
pa
Enargi aurya
Hambaran dam tombakau rajangan
,
Gambar 3-4.
Skema konstruksi potongan membujur
nancinrinn enerai aanda
'
seluruh permukaan. daun tembakau rajangan.
f. Tidak
terjadi
penurunan
bahan
kering
daun
tembakau
selama pengeringan.
Model
matematik
disusun
berdasar hukum keseimbangan
energi sebagai berikut (Bird et al., 1976) :
Laju akumulasi panas
=
didalam
sistem
Laju pembentukan panas kedalam
sistem
+
Laju perubahan panas
didalam
sistem
-
Laju pengeluaran panas
dari dalam
sistem
7
(1)
(3)
(2)
(4)
Perubahan suhu pada ruang atas
(Rl, Gambar
3-4),
dapat dihitung berdasar keseimbangan energi dari panas yang
masuk dari plenum, panas yang hilang
kearah
atas,
kearah bawah dan tambahan atau pengurangan dari
rak
hilang
tembakau
atas seperti persamaan 3-13. Untuk ruang antara rak
satu
dan
yang
sama.
melewati
rak dua (R2), dan seterusnya mempunyai bentuk.
Udara
rak
pengurangan
ganas
satu.
panas
dari
Udara
untuk
R1
akan masuk
tersebut
menaikkan
suhu
akan
daun
R2
dengan
mengalami
tembakau
rajangan yang terhampar di rak,satu dan mendapat tambahan
panas yang dibawa uap air
hasil
penguapan air dari daun
tembakau rajangan di rak satu tersebut.
Perubahan suhu di ruang kedua
(R2), dapat dituliskan
seperti persamaan 3-14. Untuk ruang R3 dan R4 dapat disusun
analog dengan persamaan 3-14 masing masing persamaan 3-15
dan 3-16. Udara pengering diruang paling bawah (R5), karena
sebagian panas hilang kedalam tanah, melalui lantai (A12)
dan dapat dituliskan seperti persamaan 3-17,
muIr3C~ulr3dTulr3
= mu, r2Cpulr2Tr2
d e
mutr4CPuIr4dTu,r4 - mu,r3CPulr3Tr3
d e
~ u , r 5 C P u l r ~ d Tr5
u, - mu, r4CPu1r4Tr4
d e
Perubahan
keseimbangan
suhu
energi
tembakau
yang
pengering dan panas tersebut
'
'
Hlok,r3%3
Hlok,r4Ag4 (Tr4'Tg4)
- ksA12 (Tr5-Ts)l x
dapat
masuk
(Tr3'Tg3)
dihitung
kedalamnya
dipakai
berdasar
dari
udara
untuk menaikkan suhu
tembakau
dan
menguapkan
kandungan
air.
Tembakau
yang
terletak pada rak teratas akan mendapat tambahan panas dari
sinar surya yang besarnya tergantung sifat absorbtivitas
sebagai penyerap ( a b s o r b e r ) sinar surya, sifat transmisi,
selubung
Menurut
plastik
Lunde
dan
(1980)
besarnya
intensitas
serta Duffie
sinar
surya.
dan Beckman
besarnya panas yang diterima tembakau sebesar
(1980),
a
t
I.
Besarnya tambahan panas yang diterima permukaan tembakau
dari waktu j sampai j + l seperti persamaan 3-18.
Perubahan suhu tembakau di rak satu
3-19
seperti persamaan
dan tembakau rak dua seperti persamaan 3-20.
tembakau di rak tiga dan dan rak empat dapat
analog persamaan 3-20,
seperti persamaan 3-21
Jika keseimbangan energi masing masing ruang
dan
Untuk
disusun
dan 3-22.
tembakau
digambarkan diagram keseimbangan energinya seperti Gambar
3-5. Pemecahan persamaan tersebut diatas menggunakan metode
Euler (Pipe dan Harvill, 1971) dengan A 8 sebesar 0.5 yaitu
selang waktu pengamatan percobaan setiap 0.5
jam sekali.
Bentuk diagram alir perhitungan perubahan suhu ruang dan
suhu tembakau seperti Gambar 3-6 dan Program Komputer dalam
Bahasa Basic seperti Lamp. 3-3.
B. 2. Keseimbangan massa
Kelembaban udara pengering
setelah melewati rak r a k e
pengering makin tinggi karena mendapat tambahan uap air
hasil
penguapan
dari
daun
tembakau
rajangan
selama
pengeringan. Perubahan kelembaban mutlak (H), tekanan
(PV),
setelah
uap
tekanan uap jenuh (PS) dan kelembaban nisbi (RH),
waktu
j+l seperti persamaan yang dituliskan dalam
Bahasa Basic masing masing 3-23, 3-24, 3-25 dan 3-26.
L
T ~ , V ~ , ~ ~ .P DE n
*E
€1
B a
K A R
nu BBn hMV
TI
PENGER ING
."L
'TR1-TA'
ICt K1 ( T a t - T T )
n G AG ( T G 1 - v T R 1 )
lt.LI.T.0
w O K 1 AG ( T R 1 - 1 6 1 )
ctrraT~r#
U a G I -01
UaG4 t r G 4
1
-
Gambar 3-5.
-
Diagram keseimbangan energi ruang
pengering dan daun tembakau
Masukan parameter pengeringan
(I,~t~,Ta,Ti,~~lCPgI~I~IcPuI~uvut~tA
MelAprAltTttUltH
dll. )
I
Hitung
perubahan suhu ruang, suhu
tembakau, penurunan kadar air
dengan persamaan
3-13 s/d 3-17
19 s/d 3-22
Cetak waktu pengeringan
terhadap perubahan
suhu ruang (TrltTr2tTr3tTr4tTr~)
suhu tembakau (Tgl,Tg2,Tg3,Tg4)
kadar air tembakau
(%I tMg2 ,%3
,%4)
Gambar 3-6. Diagram alir perhitungan perubahan suhu
ruang pengering dan suhu tembakau
Jumlah air yang diuapkan dari tembakau Wvtg, perubahan
massa tembakau mg, massa udara pengering mu
dan kadar air
setelah waktu j + l seperti persamaan 3-27 sampai dengan 3-30
yang dituliskan dalam Bahasa Basic.
8. 3. Model penduga Me dan K
Kadar air
sesuai
keseimbangan
perubahan
suhu
Perubahan Me selama
suhu dan RH
diduga
dan
akan
mengalami perubahan
kelembaban nisbi pengeringan.
pengeringan karena pengaruh
perbedaan
dengan persamaan 3-31
Henderson
(Henderson dan Perry,
1982).
berdasar hasil percobaan
pengeringan.
Me
pada
Koefisien
masing
dari
C
dan N dihitung
masing suhu
dan RH
Konstanta pengeringan
(K), merupakan
sifat spesifik
dari bahan yang dikeringkan. Henderson dan Pabis (Chang dan
Chung,
1983)
menyatakan
aliran
berpengaruh terhadap K. Brooker
bahwa
K
bervariasi
karena
seperti
persamaan
3-32
turbulen
tidak
et al., (1974) menyatakan
perubahan suhu
mutlak selama
ini digunakan
model penduga
pengeringan. Dalam penelitian
nilai K dari Nishiyama
udara
(~ahyudi 1984) dan Thahir
yang
mirip
persamaan
(1986)
Arrhenius
(Brooker et al., 1974).
B. 4. Panas yang hilang
Panas yang terkumpul didalam ruang pengering R1, ada
yang hilang kearah atas Ua dan kedalam tanah Ut. Panas yang
hilang kearah atas (Gambar 3-7) dihitung dengan persamaan
3-33 oleh Japan Solar Energy Society (1978).
Jika kecepatan linier
m/det
maka
udara
diluar pengering, VU r 5
fvl seperti persamaan
mempunyai nilai antara
3-34,
tetapi
jika V
,
5-30 m/det. fvl seperti persamaan
.
f ~
fR2
tvl
fvP
co
cg
cp
Gambar 3 - 7 .
-
1
=
=
=
=
=
=
Itoofisien
Koetisien
Itoetisien
Kootisien
Xoefisien
Koefision
Xoefisien
pindah panas radiasi selubung plastik
pindah panas radiasi ponyerap
pindah panas konveksi selubung plastik
pindah panas konveksi penyarap
emisi film efektip
emisi selubung plastik
emisi penyerap
Skema panas yang hilang pada kolektor datar
dengan satu helai penutup transparan
(Abdullah et al., 1991)
Panas yang hilang dari tembakau sebagai penyerap panas
fv2,
seperti
persamaan
3-36.
Besarnya
bilangan
Nusselt
ditentukan oleh bilangan Raleigh, bilangan Grashoff dan
bilangan Prandtl.
Jika
:
1700
Ra < 1700,
Nu = 1
Ra c 6000,
Nu = 0.027 (Ra)'1/2
6000 s Ra < 30000,
30000 s Ra,
Nu = 0.077 (Ra)1/5
Nu = 0.090 (Ra)1/3
Koefisien pindah panas radiasi
untuk selubung platik
transparan terhadap angkasa dapat dihitung dengan persamaan
3-40
dan
transparan
untuk
seperti
tembakau sebagai penyerap dan penutup
persamaan
3-41.
Sedang
koefisien
emisifitas efektif co dinyatakan dengan persamaan 3-42.
Panas yang hilang
tanah dianggap sebagai
kearah
panas
bawah atau hilang kedalam
yang
hilang karena konduksi
kedalam tanah. Jika jarak pengukuran konduksi panas didalam
tanah
xl
panas
yang
hilang
dapat
dituliskan
seperti
persamaan 4-43.
B. 5. Parameter Pengeringan Yang Lain
.
Perhitungan perubahan suhu ruang dan suhu tembakau
dengan persamaan 3-13 sampai dengan 3-17 dan persamaan 3-19
sampai dengan 3-22 rnernerlukan
parameter
udara maupun daun
tembakau
rajangan
yang
dikeringkan.
Parameter
tembakau didasarkan pada sifat thermofisik dan
dari
untuk
diperoleh
hasil penelitian sebelumnya.
Koefisien
ruang
pindah
(Gambar 3-5)
(Bird et al.,
panas
lokal, untuk
masing
masing
dihitung berdasar faktor Colburn JH
1960). Thahir
(1986) menggunakan cara ini
untuk menghitung Hlok pada pengeringan gabah.,
.....
HLOK = (JH*CPU*GO)/PRA0.66667
Bilangan Prandtl adalah perkalian
viskositas udara m dibagi dengan
3-44
panas spesifik dan
konduktivitas curah udara
sebagai berikut :
Aliran superficial dari massa
udara dengan kecepatan
linier W dihitung dengan persamaan sebagai berikut
t
Panas jenis udara dihitung berdasar persamaan
,
3-47
.
dari Nishiyama (1982) sebagai berikut :
CPU = 1.005
+
1.85* H
..,.,....
3-47
Konduktivitas curah dihitung sebagai fungsi
kadar air
basis basah (3-48) berdasar persamaan Wratten et a1.,(1969)
dalam Thahir
.
Sedang viskositas udara . pada
(1986)
pengeringan antara 30
- 70 C rata rata sebesar 2.075
suhu
x loo5
kW/m K (Karlekar dan Desrnond, 1977).
Kcurah = 0.0866
Faktor JH
+
secara
. . . .. .
0.00133*M
ernpirik merupakan
3-48
fungsi bilangan
Reynold sebagai berikut :
RE
=
GO/ (AG*PSI*ROU)
..
a
.
e
.
.
Jika
Re
4
50,
M = 0.91 dan N = -0.51
Jika
Re
>
50,
M = 0.61 dan N = -0.41
Hara dan Nishi jama
spesifik udara
kering
(Thahir, 1986) menghitung
berdasar- hukum gas
berikut :
ROU = 3165.39/ (TR
+
3-50
273.15)
berat
ideal sebagai
Besarnya panas laten penguapan daun
tembakau rajangan
dihitung berdasar persamaan Clausius-Clapeyron (Heldrnan dan
Singh, 1981) seperti persamaan 3-52. Jika volume uap air
dianggap jauh lebih besar dari V air murni maka volume air
murni
dapat
diabaikan.
Volume
uap
air
murni
=
R TIP,
sehingga persamaan 3-52 dapat diubah menjadi 3-53.
dT
Othmer
T A V
(Heldman
dan
Singh,
1981;
Hall
1971)
mengembangkan persamaan 3-53 menjadi persamaan 3-54. Bengan
menggambarkan hubungan Pvs dan Pv
pada kertas log-log akan
diperoleh kemiringan grafik PVs dan Pv yang tidak lain
adalah rasio Hfg,b dan Higtw sehingga besa
Tanaman
tembakau
(Nicotiana
tabacum
L. )
banyak
diusahakan di Indonesia sebagai bahan baku industri rokok
dan bahan ekspor. Luas tanaman tembakau di-Indonesia antara.
1981-1990
seperti
Tabel
1-1.
Indonesia
adalah
negara
Tabel 1-1. Perkembangan luas tanaman tembakau
di Indonesia 1981-1990
Luas (hektar)
Tahun
Asli
Kenaik- -2.3
an ( % )
Virginia
Besuki NO
-1.43
-5.13
Lumajang
-5.35
V o r ~ t e n - ~Jumlah
~ ~ ~
landen
-6.64
Sumber : Direktorat Jendral Perkebunan (1991)
-5.51
+2.52
penanam tembakau terluas keenam diantara negara penanam
tembakau di dunia. Penurunan luas tanaman tembakau selama
sepuluh tahun
Perhitungan
(1981-1990) berkisar antara
penurunan
persentase
luas
1.43-6.64
areal
%.
dihitung
berdasar rata rata perubahan persentase luas areal setiap
tahun (Direktorat Jendral Perkebunan, 1991). Penurunan luas
tanaman
tembakau
terbesar
seperti tembakau Besuki NO,
pada
tembakau -bahan
ekspor
Lumajang, Vorstenlanden dan
Deli. Tembakau bahan baku rokok kretek dan rokok putih
yaitu tembakau asli dan Virginia hanya sedikit mengalami
penurunan.
Rokok kretek adalah rokok yang dibuat dari campuran
tembakau asli, Virginia, Burley dan Turki (Orient) kemudian
ditambah cengkeh dan saus. Sedang rokok putih adalah rokok
yang dibuat dari campuran tembakau virginia, Burley dan
Turki, kadang kadang juga ditambah saus. Kebutuhan tembakau
sebagai bahan baku industri rokok kretek mengalami kenaikan
cukup pesat sesuai perkembangan produksinya
(Tabel 1-2)
meskipun untuk rokok putih mengalami penurunan produksi.
Produksi
rokok
kretek
naik
8.80
persen
dan 'kebutuhan
tembakau naik 4.56 persen setiap tahun. Meskipun terdapat
sedikit kecenderungan penurunan luas areal tanaman tembakau
asli
dan
Virginia
mengalami kenaikan
(Tabel
1-1)
tetapi
produktivitas
(Direktorat Jendral Perkebunan, 1991)
dan adanya impor tembakau sehingga kebutuhan tembakau masih
tercukupi.
Industri rokok di Indonesia, terutama rokok kretek
memberikan
dampak
positip
terhadap
tembakau, penerimaan pemerintah
pajak,
pengembangan
tanaman
pendapatan
melalui
cengkeh,
cukai
petani
pajak
dan
lapangan kerja dan
Tabel 1-2. Produksi rokok dan kebutuhan tembakau
di Indonesia 1980-1989
Produksi (milyar batang)
Tahun
Putih
Kretek
Jumlah
Kebutuhan tkmbakau (ton)
Putih
Kretek
Jumlah
Sunber : Gappri dan ~ a ~ r i n d(Direktorat
o
Jendral
Perkebunan, 1989)
bantuan
rokok
terhadap sektor jasa yang
selama
10
tahun
terakhir
lain.
Besarnya cukai
(1981-1990)
mengalami
kenaikan 12.59 persen setiap tahun (Tabel 1-3). Sumbangan
I
komoditas
tembakau
terhadap
pendapatan
petani
tembakau
relatip cukup besar dibanding komoditas yang lain. Tembakau
rajangan Temanggung menyumbangkan 60-80 persen,
rajangan Madura 40-60 persen,
tembakau
tembakau Virginia Bojonegoro
40-60 persen masing masing terhadap total pendapatan petani
(Balittas, 1986). Selain
padat
karya.
Pada
itu
sektor
diperlukan tenaga kerja 1.25
sekunder agribisnis
tembakau merupakan komoditas
primer
juta
penanaman
orang
industri rokok
dan
tembakau
pada sektor
diperlukan
tenaga
kerja 150 000 orang (Direktorat ~ e n d r a lPerkebunan, 1990).
Tabel 1-3. Pendapatan pemerintah dari cukai
rokok 1981-1990
Tahun
Cukai rokok (juta rupiah)
Kenaikan ( % )
12,59
Sumber : Direktorat Jenderal Aneka Industri
(Direktorat enderal Perkebunan, 1991)
Jenis jenis tembakau asli, yaitu jenis jenis tembakau
yang sudah lama beradaptasi di Indonesia dan mempunyai ciri
khas tersendiri, yang banyak digunakan sebagai bahan baku'
rokok kretek adalah tembakau Temanggung, Madura, Weleri,
Kasturi dan masih banyak tipe tipe yang lain. Tembakau
Virginia
bukan. asli
Indonesia
meskipun
sudah
dikembangkan di Indonesia dan sebagian masih'harus
lama
diimpor
bersama sama tembakau Burley dan Turki.
Tembakau asli tipe Temanggung merupakan
bahan baku
utama karena dari tembakau ini dihasilkan rasa dan aroma
khas rokok kretek. Lokasi penanaman tembakau Temanggung di
daerah Kabupaten Temanggung, Propinsi Jawa Tengah.
Luas
tanaman tembakau Temanggung
rata
antara
1981-1990
rata
seluas 13 274 hektar dengan produksi 4 261 ton setiap tahun
(Tabel
1-4).
Sejak
tahun
1980
tipe
tembakau
ini
dikembangkan di daerah Kabupaten Malang, Jawa Timur dan
luasnya mencapai 500 hektar setiap tahun.
Pengeringan daun tembakau yang sudah dirajang dengan
penjemuran,
sebagai salah satu tahap pengolahan menjadi
tembakau rajangan,, sepenuhnya tergantung oleh faktor alam.
Jika pada saat penjemuran intensitas sinar surya rendah,
mutu
tembakau
mengakibatkan
yang
dihasilkan
kerugian
cukup
besar.
akan
merosot
Pendapatan
dan
petani
tembakau Temanggung pada tahun 1984 menurun 80-85 persen
dibanding tahun 1983 karena cuaca buruk pada saat panen
(Balittas, 1986). Pada musim panen 1984, penjemuran sering
tertunda
atau
tidak
dapat
dilaksanakan dengan
sempurna
Tabel 1-4 Perkembangan luas dan produksi tembakau
Temanggung 19 81-19 90
Tahun
Luas (Hektar)
Kenaikan ( % )
Produksi (ton)
1.42
11.03
Sumber : Cabang Dinas Perkebunan Daerah
Tingkat I1 Kabupaten Temanggung
sehingga mutu tembakau rajangan yang dihasilkan menurun.
Penundaan penjemuran mengakibatkan
berlangsungnya reaksi
reaksi
gelap,
pembentukan
warna
coklat
berkembangnya
beberapa jenis jamur, hilangnya sifat aromatik tembakau dan
timbulnya bau asing. Tembakau kering juga kehilangan sifat
elastisitasnya
sehingga
jika dipegang
terasa
kasar
dan
mudah patah.
Untuk
menghindari
gangguan
dilakukan penelitian pengeringan
cuaca
tersebut
telah
daun tembakau yang telah
dirajang dengan udara panas buatan sebagai alternatip jika
sinar surya terganggu pada saat penjemuran. Tirtosastro,
(1988) meneliti pengaruh suhu udara panas terhadap mutu
tembakau rajangan yang dihasilkan. Ternyata dengan suhu 35450 C,
kelembaban
relatip udara pengering
60-30 persen
danwaktu pengeringan 8-13 jam, mutu tembakau rajangan
dihasilkan
tidak
Faktor mutu
berbeda
yang
dengan
cara
penjemuran
yang
biasa.
gula, kadar
diuji terdiri atas kadar
nikotin, warna, aroma dan elastisitas. Tiga faktor terakhir
diuji
secara sensori dengan panelis dari pabrik rokok.
Penelitian yang serupa dilakukan oleh Tirtosastro dan Budi
Sarosa, (1985), menunjukkan bahwa daun tembakau
dirajang
dapat
dikeringkan
dengan
suhu
yang telah
40°
C
dengan
x 10 m /detik dengan mutu
kecepatan aliran udara 39.28
tidak berbeda dengan cara penjemuran biasa.
Sistim perdagangan tembakau rajangan saat ini-masih
belum didasarkan pada standar mutu. Standar mutu tembakau
rajangan masih sulit dibuat karena tingginya keragaman mutu
tembakau
rajangan
produksi
petani
elastisitas dan aroma. Penyebab
antara
lain karena
terutama
warna, ;
tingginya keragaman mutu
sering adanya gangguan cuaca selama
musim
panen.
Pembakauan sistim pengeringan dengan udara
panas
buatan
dapat
mempermudah
penyusunan
standar mutu
karena dapat mengurangi keragaman mutu tembakau rajangan.
Berdasar pertimbangan tersebut diatas, perlu disiapkan
data
dasar
karakteristik
yang
berkaitan
pengeringan
dengan
daun
sifat
tembakau
panas
yang
dan
telah
dirajang.
Sifat
panas
dan
bermanfaat
untuk
merancang
karakteristik
model
alat
pengeringan
pengering
daun
tembakau yang telah dirajang, terutama untuk menetapkan
suhu, kecepatan aliran udara dan kelembaban udara pengering
yang sesuai untuk menghasilkan tembakau rajangan dengan
mutu seperti permintaan konsumen. Sehingga dapat diperoleh
pengering
yang dapat bekerja
efisien dan &tu
tembakau
rajangan yang dihasilkan tetap terjamin.baik.
TUJUAN PENELITIAN
Menentukan
parameter dasar pengeringan
daun
tembakau
ra jangan.
Menyusun
energi
model
surya
pengering
dan
energi
energi ganda,
masing masing
udara
buatan, untuk
panas
mengeringkan daun tembakau rajangan.
Menentukan penampilan pengeringan daun tembakau rajangan
dengan pengering energi ganda.
MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini
usahatani
tembakau
dapat
membantu memperbaiki sistim
rajangan
khususnya
sistim pengeringan yang tidak sepenuhnya
perbaikan'
tergantung
faktor alam. Sehingga kegagalan produksi akibat cuaca
yang
buruk
2. Pengeringan
pada saat panen dapat dihindari.
dengan
udara
mempermudah penyusunan
untuk
memperbaiki
Pengeringan
dengan
dapat mengurangi
tidak
terlalu
penyusunan
panas
standar mutu
transaksi
suhu
beragam dapat
mutu
tembakau rajangan .
dalam
terkontrol
keragaman
standar
buatan dapatmembantu
perdagangan.
dan
tembakau.
membantu
dibakukan
Mutu
yang
menyederhanakan
mutu tembakau rajangan.
11, TINJAUAN PUSTAKA
A * PENGOLAHAN TEMBAKAU
Pengolahan
yang pada
tembakau
adalah proses
(curing)
kiuring
prinsipnya melalui dua tahap kegiatan masing
masing (Wilson, 1987;
Voges, 1984) :
1. Memberikan perlakuan suhu dan
sehingga terjadi perubahan
kelembaban udara tertentu
kimia
dan
biologi
didalam
daun tembakau.
2. Mempertahankan
potensi
mutu
didalam
daun
tembakau
dengan cara mengeringkan tepat pada waktunya.
Berubahan
kimia
dan
fisik
daun
diatas dipercepat akibat kenaikan
sehingga
konsumen
terbentuk
komponen
suhu
mutu
tembakau
tersebut
selama
pemeraman
sesuai
permintaan
.
Letak daun tembakau pada batang mempunyai pengaruh
yang
cukup
(Hawks
dan
besar
terhadap mutu
Collins,
tembakau hasil
1983; Akehurst,
1982).
olahan
Daun yang
terletak pada batang bagian bawah mempunyai ukuran lebih
kecil,
lebih tipis
dan mempunyai ujung tumpul. Letak daun
makin keatas ukuran daun makin besar, makin tebal dan makin
lancip. Ukuran daun terbesar terletak pada daun tengah,
karena dari tengah keatas kembali makin mengecil, tetapi
tetap makin lancip dan tetap makin tebal (Gambar 2-1). Daun
tembakau yang diolah
yang
berasal
dari
menjadi tembakau rajangan paling baik
daun
atas karena mempunyai
ketebalan
cukup. Pemangkasan bunga dan pembuangan tunas ketiak secara
terus menerus sangat diperlukan agar daun tembakau menjadi
tebal.
1
daun bawah
drun t r n g a h
daun a t a s
Gambar 2-1. Bentuk daun tembakau Temanggung
-
Klasifikasi pengolahan daun tembakau
hasil pengolahan (cured-leaf) berdasar
digunakan (Akehurst,
1982;
Abdulah
menjadi tembakau
sumber energi yang
dan Sudarmanto, 1979)
adalah sebagai berikut :
1. Flue-curing atau kiuring dengan udara panas buatan
Kiuring dengan udara
menggunakan
udara
panas
panas
buatan
buatan
adalah pengolahan
sebagai
sumber
energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Tipe tembakau yang diolah
dengan
cara
didalam
ini
rumah
dihasilkan
adalah
omprongan
tembakau Virginia
dan
(curing-barn).
dilakukan
Tembakau
yang
berupa lembaran daun kering atau krosok yang
berwarna kuning terang, mempunyai kadar gula yang tinggi
dan disebut krosok Virginia FC (flue-cured). Sebagian besar
tembakau Virginia
rokok
kretek
saat ini digunakan sebagai bahan baku
dan hanya sebagian kecil untuk bahan rokok
putih. Luas tanaman tembakau Virginia di Indonesia mencapai
40 000 hektar
setiap tahun dan ditanam
di daerah Jawa
Timur, Jawa Tengah, Bali dan Nusa Tenggara Barat.
Pengolahan
dengan ,cara
flue-curing
sudah
banyak
dilakukan penelitiannya karena jenis tembakau ini banyak
diproduksi oleh negara negara maju seperti Amerika Serikat,
Jepang, Canada dan lain lain. Pada prinsipnya
pengalahan
dibagi tiga tahap masing masing : tahap penguningan, tahap
pengikatan
tahap
warna
pengolahan
pengering
yang
dan
pengeringan
menggunakan
berbeda.
gagang.
suhu
Rumah
dan
Masing
lelembaban
omprongan
masing
ruang
(curing-barn)
.
tembakau Virginia di Indonesia mempunyai ukuran 6 x 6 x
dengan kapasitas 3.0-3.5
dilengkapi
pembakar
7
m
ton daun hijau. Rumah omprongan
(burner) dengan
bahan
bakar
kayu,
minyak tanah (kerosene) atau arang.
2. Sun curing atau kiuring dengan
penjemuran
Kiuring dengan penjemuran dibawah sinar' surya adalah
pengolahan yang diawali dengan pemeraman daun tembakau
sampai diperoleh warna agak kuning kemudian dijemur
sampai
kering. Krosok yang diperoleh berwarna kuning kecoklatan
sampai coklat tua.
didalam
klasifikasi
Kiuring
tembakau
sun-curing
rajangan
tetapi
termasuk
lembaran
daun
tembakau yang telah diperam dirajang lebih dahulu sebelum
dijemur
.
Tipe tipe tembakau di Indonesia yang dikeringkan
dengan penjemuran tanpa perajangan antara lain Kasturi,
Lumajang dan tembakau tembakau yang mutu daunnya rendah,
sedang yang dirajang lebih dahulu kemudian dijemur adalah
tembakau Virginia rajangan, Temanggung, Madura, Paiton,
Weleri dan lain lain.
3. Air curing atau kiuring dengan udara suhu kamar
Kiuring dengan udara suhu kamar adalah pengolahan yang
hanya rnenggunakan udara suhu kamar sebagai sumber energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Daun tembakau digantungkan
didalam rumah rumah omprongan tanpa diberikan perlakuan
suhu tertentu. Perubahan fisik dan kimia
terjadi secara alami sampai diperoleh
daun dibiarkan
krosok berwarna
,
coklat tua. Tipe tembakau yang dikeringkan dengan udara
suhu kamar adalah tembakau Besuki NO, Vorstenland dan Deli.
Pada awal pengolahan, pada saat kadar air daun tembakau
masih tinggi, terjadi pengembunan uap air di permukaan daun
yang dapat merusak mutu krosok. Untuk menghilangkan uap air
tersebut
pada
pemanasan
ruang
pembakaran
kayu
tahap
tahap
awal
pengering
di
pengolahan
dengan
lantai
rumah
dilakukan
udara -panas
omprongan.
hasil
Pemanasan
dilakukan malam hari antara dua sampai dengan tiga jam.
4. Smoke curing atau kiuring dengan udara panas buatan
yang bercampur asap.
Kiuring
pengolahan
dengan
daun
udara
tembakau
panas
yang
bercampur
dilakukan
asap
didalam
adalah
rumah
pengering atau rumah omprongan dengan menggunakan udara
panas buatan yang bercampur asap sebagai sumber energi
untuk pemeraman dan pengeringan. Jenis tembakau yang diolah
dengan cara demikian adalah tembakau Boyolali dan krosok
yang dihasilkan disebut krosok asepan
yang berwarna coklat gelap.
diperoleh
dari hasil
(dark fire cured)
Udara panas bercampur asap
pembakaran kayu
atau
jerami yang
dibakar dilantai rumah omprongan.
Pada awal pengolahan diberikan suhu agak rendah agar
daun tembakau sempat berubah menjadi kuning. Kemudian suhu
ditinggikan sehingga diperoleh daun tembakau kering atau
krosok. Asap berguna sebagai bahan pengawet dan pemberi
aroma khas pada krosok tembakau asepan (Tirtosastro et al.,
1977).
5. Fire
curing
atau kiuring dengan dari bara api
Daun tembakau yang akan dikeringakan diperam
lebih
dahulu kemudian dirajang, selanjutnya diatur diatas rigen
dan dikeringkan
hanya
untuk
dengan bara
konsumsi
api.
petani
Tembakau- ini biasanya
sendiri, misalnya
tembakau
garangan Temanggung. Gagasan mengeringkan dengan bara api
nampaknya
karena
pegunungan
daerah
asal
tembakau
(Sindoro, Sumbing) yang
ini dari
mempunyai
daerah
intensitas
sinar surya rendah, sehingga sulit melakukan penjemuran.
Pengolahan tembakau rajangan biasanya dilakukan.oleh
petani
garis
sendiri
besar
dan
diagram
dikerjakan
alir
secara
pengolahan
sederhana.
tembakau
Secara
rajangan
Temanggung seperti Gambar 2-2.
Pemeraman dilakukan didalam ruang tertutup yang bebas
sinar surya, dengan mengatur daun berdiri di lantai, gagang
daun
dibagian
mengakibatkan
bawah
dan
kenaikan
diatur
suhu
rapat.
daun
Pemeraman
tembakau
yang
akan
dapat
mempercepat perubahan warna daun dari hijau menjadi kuning
atau untuk tembakau tertentu sampai warna coklat. Agar daun
tembakau tidak cepat kehilangan air, tumpukan daun tersebut
ditutup dengan daun daunan atau bahan penutup yang lain.
Lama pemeraman ditentukan oleh
jenis
tembakau,
varietas,
daun hi jau
!
pemeraman
E l I I l
I
pen jemuran
pelemasan
JI
tembakau rajangan
~ a m b a k2-2. Diagram alir pengolahan tembakau rajangan
(Tirtosastro dan Abdul Rachman, 1984).
posisi
tempat
daun pada batang, mutu daun, kondisi lingkungan
pemeraman
dan
mutu . tembakau
rajangan
yang
dikehendaki. Sebelum daun tembakau dirajang digulung lebih
dahulu agar mudah perajangannya. Diameter gulungan antara
10-12 cm sesuai ukuran lubang alat perajang dan
pdnjang
gulungan daun tergantung ukuran lembaran daun yang akan
diolah.
Biasanya satu gulungan terdiri atas 10-15 lembar
daun, digulung kearah sejajar gagang daun.
Perajangan
dilakukan
dengan
alat
sederhana
dan
dikerjakan .malam hari agar pagi hari dapat segera dijemur.
Selain itu perajangan malam hari dapat mengurangi kerusakan
daun akibat kegiatan enzim karena suhu lingkungan relatip
masih rendah.
~enjemuran dilakukan dengan mengeler daun
tembakau rajangan diatas rigen atau
widik. Mengeler adalah
membuat hamparan daun tembakau rajangan diatas rigen dengan
cara
tertentu
sehingga potongan
daun
tembakau rajangan
tersusun sejajar, dengan ketebalan 1.0-1.5
cm
atau sekitar
.
2 kg /m2
Penjemuran
harus
dimulai
pagi
hari
tembakau yang telah dirajang tersebut dapat
agar
daun
kering
dalam
hari penjemuran. Jika penjemuran berlangsung lebih
satu
dari satu
hari mutu tembakau rajangan
Tirtosdstro dan
akan
menurun.
Sri Hartiniadi Isdijoso (1977), menyatakan
bahwa tembakau rajangan Lombok dapat dikeringkan
dua
hari
penjemuran
kadar air tinggal
Penjemuran
50
selama
asal setelah penjemuran hari pertama
persen atau lebih rendah.
pada
intensitas
sinar
surya
rendah
mengakibatkan warna kuning tidak dapat dipertahankan lagi
dan
berubah
menjadi
coklat
atau
menjadi kurang elastis dan terasa
kenampakan
bercak
tidak
cerah
coklat
kasar
tua,
jika
(cerah = shiny),
tembakau
dipegang,
nampak
bercak
bekas ditumbuhi jamur dan aroma menjadi tidakharum
(Tirtosastro
dan
Abdul
Rachman,
1983).
Sebagai
tanda
tembakau telah kering sempurna, setelah kadar air mendekati
batas kering tulang (bone-dry) atau kering patah. Kondisi
demikian
dapat
diketahui
dengan
memegang
dan
meremas
'
tembakau tersebut. Tembakau rajangan yang telah kering jika
dipegang
akan
mudah
patah
rajangan yang telah kering
dan
hancur.
Agar
tembakau
dapat digulung dan dibungkus
perlu diangin anginkan lebih
dahulu. Mengangin anginkan
dapat dilakukan malam hari diudara terbuka atau
dengan
menumpuk beberapa hari di gudang. Bahan pembungkus
digunakan
lyang
tergantung jenis tembakaunya. Tembakau rajangan
Temanggung menggunakan keranjang beralaskan batang pisang
kering,
tembakau
rajangan Madura
menggunakan
tikar dan
tembakau rajangan Virginia menggunakan besek.
B. PENGERINGAN
B. 1. Pengertian Pengeringan
Pengeringan
adalah
penurunan
kandungan
sampai batas .tertentu sehingga bahan tersebut
serangan
mikrobia,
enzim
dan
insekta
air
bahan
bebas
dari
yang
merusak
(Henderson dan Perry, 1982). Secara lebih luas pengeringan
merupakan
proses
yang
terjadi
secara
serempak
antara
perpindahan panas dari udara pengering ke massa uap air
dari bahan yang dikeringkan (Hall, 1971; Brooker et al.,
1981). Secara sederhana, pengeringan juga berarti penurunan
kadar air dengan
aplikasi panas
(Samfield, 1974).
Pada
pengolahan daun tembakau pengeringan merupakan tahap akhir
dari
rangkaian
tahap tahap pengolahan
masuk kedalam proses pabrikasi.
sebelum
tembakau
Udara merupakan medium
pengeringan
akan
pengering
panas
membawa
dan selama operasi
masuk
kedalam
ruang
pengering untuk menguapkan kandungan air bahan dan kemudian
membawa uap air tersebut keluar dari pengering (Brooker et
al.,
1981).
pengeringan
Gambar
2-3.
Nishiyama
biji
(1983), menggambarkan
bijian
Udara
secara
panas
masuk
sederhana
kedalam
tahap tahap
seperti
ruang
pada
pengering
bersinggungan dengan permukaan biji kemudian membawa uap
air keluar dari ruang pengering.
b
C
---
--
--
Polopasan ikatan a i r
Difusi a i r ko pormukaan bahan
Ponguapan a i r
Transfer uap a i r dari permukaan
ko sokitarnya
5. Porpindahan uap a i r ko udara
kbas
1.
2.
3.
4.
i
Gambar 2-3. Mekanisme pembebasan air pada pengeringan
biji bijian (Nishiyama, 1983)
.
Berdasar
laju
pengeringannya
dapat
dibedakan
dua
periode pengeringan, masing masing laju pengeringan konstan
dan laju pengeringan menurun
(Hall, 1971; Henderson dan
Perry,
pengeringan
terjadi
Periode
1982).
jika
bahan
laju
mempunyai
perilaku
konstan
sebagai
dapat
berikut
(Geankoplis, 1978) :
a. Bahan dalam keadaan basah. Sehingga bahan berperilaku
seperti air yang diuapkan.
b. Secara terus menerus terbentuk film air di permukaan
bahan
yang
berasal
dari
dalam
bahan.
Kecepatan
penguapan air sama dengan kecepatan difusi air
dari
dalam bahan ke permukaan.
Laju difusi air dari dalam bahan ke permukaan. makin
lama makin menurun dan diikuti penurunan laju penguapan
atau laju pengeringan. Secara lebih rinci tahap tahap laju
pengeringan
dapat
(Geankoplis, 1978)
Titik
diterangkan
Gambar
2-4
pertama
sebagai
awal
.
adalah
C
berdasar
titik
kritis
periode pengeringan menurun pertama. Pada titik ini' luas
permukaan yang
Periode
ini
dibasahi oleh air dlfusi mulai menurun.
akan
berakhir
setelah
dibasahi air difusi sama dengan
no1
luas permukaan
yaitu
pada
yang
titik D.
Pada periode berikutnya penguapan air berasal dari bawah
lapisan permukaan bahan dan berakhir apabila telah tercapai
kadar air keseimbangan.
Gambar 2-4. Hubungan laju pengeringan terhadap kadar
air bahan (Geankoplis, 1978)
La ju pengeringan konstan pada
bi ji bi jian terjadi
dalam waktu yang singkat (Henderson dan Perry, 1976 dalam .
Thahir, 1986) sehingga dapat diabaikan. Pengeringan bunga
cengkeh
juga tidak melewati
laju pengeringan
konstan
tetapi langsung pada periode laju pengeringan yang menurun
(Wahyudi, 1984). Periode laju pengeringan konstan terjadi
pada pengeringan buah nangka (Bangun, 1991) dan pengeringan
kapulaga
(Fahimah, 1991)
.
La ju pengeringan konstan buah
nangka terjadi selama 75-140 menit pengeringan pertama,
pada suhu
udara
pengering
80-100°C
dan pada kapulaga
pada suhu udara pengering 40-500C dan berlangsung selama 60
menit pengeringan pertama.
Tembakau rajangan termasuk tembakau sesudah hufan atau
tembakau VO (voor-oogst) artinya tembakau yang ditanam pada
akhir musim
hujan
(April-Mei) dan
dipanen
akhir musim
kemarau (Agustus-September). Sehingga saat panen berlagsung
pada musim kemarau dan diharapkan intensitas surya cukup
untuk pengeringan. Namun demikian karena sering terjadinya
gangquan
cuaca
mengakibatkan
intensitas
surya
rendah
sehingga hamparan daun tembakau rajangan tidak kering dalam
satu hari penjemuran.
Daun tembakau yang dirajang mengalami penurunan kadar
air
persen.
2-5
periode
Pada pengeringannya
langsung mengikuti
laju pengeringan menurun tanpa melewati periode
pengeringan konstan. Hal ini ditunjukkan oleh bentuk kurva
penurunan
kadar
air
selama
pengeringan
bentuk langsung menurun (Gambar 2-5).
yang
.
mempunyai
f
b
.
LC
a
-
O r
0
e
4
12
16
L
24
20
Waktu pengeringan (jam)
*
L
Gambar 2-5. Penurunan kadar air selama pengeringan
daun tembakau rajangan Temanggung
(Tirtosastro, 1988)
Sehingga penelitian pengeringan daun tembakau dengan udara
panas buatan dapat diselesaikan dengan persamaan persamaan
pengeringan pada periode pengeringan menurun.
Untuk
merancang
model
alat
pengering
diperlukan
beberapa langkah langkah tertentu agar alat tersebut dapat
dikembangkan lebih lanjut. Langkah pertama adalah menyusun
model perubahan suhu dan kelembaban ruang pengering dan
karakteristik penurunan kadar air bahan,
keseimbangan
model
yang
kebenaran
energi
dan
keseimbangan
berdasar hukum
massa.
Selanjutnya
telah tersusun harus diuji untuk mengetahui
model
tersebut.
Pada
pengujian
suatu
model
diperlukan parameter parameter yang berkaitan dengan model
tersebut dan pada model pengeringan ini adalah parameter
udara
pengering,
bahan
yang
dikeringkan,
bahan
untuk
membuat alat pengering dan lain lain.
Karakteristik pengeringan suatu bahan dapat ditentukan'
dengan
metode
penelitian
pengeringan
lapisan
tipis.
Pengeringan lapisan tipis adalah pengeringan satu lapis
biji
bijian dengan suhu dan kelembaban konstan
Pada
1984).
kondisi
pengeringan
yang
sama
(Hall,
penampilan
pengeringan lapisan tipis dapat digunakan untuk menduga
penampilan
pengeringan
lapisan
tebal
atau
pengeringan
dengan pengering tipe rak. Pengeringan satu lapis biji atau
satu lapis daun tembakau rajangan merupakan gambaran jika
bahan tersebut dikeringkan sebagai tumpukan atau diatur
diatas rak pengering.
Bentuk
teratur.
produk
Penyusunan
pertanian
model
sangat beragam
matematik
dan
tidak
pengeringan. suatu
produk pertanian dimulai dengan asumsi asumsi agar bentuk
matematik dapat disusun lebih sederhana. Misalnya gabah
dianggap sebagai bentuk bola (Nishiyama dalam Thahir, 1986)
atau
silindris terbatas
sebagai
bentuk
Dengan
menganggap
tertentu
dan
lempeng
(Thahir, 1986),
tak
produk
berhingga
pertanian
mengasumsikan
bunga
cengkeh
(Wahyudi, 1984).
mempunyai
kondisi
bentuk
pengeringannya
berlangsung pada kondisi tertentu maka dapat dihasilkan
persamaan persamaan pengeringan yang dapat dimanfaatkan
untuk menyusun model alat pengering secara lengkap.
B. 2. Permodelan pengeringan
Perpindahan panas
dalam
proses
pengeringan
terjadi
karena perbedaan tekanan uap air dari tempat yang berbeda.
Proses tersebut mirip dengan pindah panas akibat perbedaan
-
suhu (Hall, 1971). Pengeringan bahan berbentuk lempeng juga
dapat diterangkan dengan persamaan kontinyuitas (2-1) dari
benda
berbentuk
lempeng dengan kerapatan
dan
koefisien
divusifitas yang konstan (Gambar 2-6).
Jika
bentuk
lempeng
difusi air hanya
a M = a M
dianggap kearah sumbu y, berarti
= 0,
a x
a z
sehingga persamaan 2-1 dapat diubah menjadi persamaan 2-2.
Penelitian
tidak
pengeringan
berhingga,
lapisan
tembakau yang masih dalam bentuk
tipis
untuk
daun
lembaran sudah banyak
dilakukan (Henson, et al., 1965; Parups dan Hoffman, 1964;
Walton
et
menggunakan
al.,
1982).
persamaan
perubahan kadar air
Parups
eksponensial
dan
2-3
Hoffman
(1964),
untuk mengetahui
terhadap waktu pada pengomprongan daun
tembakau
Virginia.
Henson,
et
al.,
(1965) menambahkan
konstanta n positip pada persamaan 2-3, yang menggambarkan
pengaruh
suhu, kelembaban dan kecepatan udara pengering
seperti persamaan 2-4.
/
/
/
-
e
r0
X
T'
Arah perpindahan massa
L
Gambar 2-6. Bentuk koordinat lempeng tak berhingga
Walton
et
al.,
1982, menggunakan model
yang
lebih
r i n d dengan mempertimbangkan bentuk geometri dari lembaran
daun
tembakau
permukaan.
bagian
dan
Daun
gagang
difusivitas
dibagi
dan
dalam
bagian
air
dari
dalam
daun
ke
dua
bagian
masing
masing
lamina.
Untuk
bagian
lamina
digunakan model lempeng tak berhingga 2-5 dan untuk bagian
gagang digunakan model silinder tak berhingga 2-6.
Kemudian
untuk seluruh daun digunakan penjumlahan model gagang dan
lamina seperti persamaan 2-7 dan 2-8.
B. 3. Kadar air keseimbangan dan konstanta pengeringan
Kadar air keseimbangan adalah kadar air suatu bahan
pada saat bahan tersebut mengalami tekanan uap air yang
seimbang dengan lingkungannya (Heldman dan Singh, 1981).
Pada saat terjadi keseimbangan kadar air jumlah air yang
menguap sama dengan jumlah air yang diserap oleh bahan.
Kadar
a'ir keseimbangan
suatu
bahan
sangat
diperlukan,
karena sangat erat kaitannya dengan kadar air akhir suatu
bahan yang dapat dicapai jika bahan tersebut dikeringkan
disimpan pada kondisi udara pengering tertentu. Kadar
atau
air keseimbangan suatu bahan merupakan sifat spesifik, yang
besarnya dipengaruhi oleh jenis bahan, cara pengolahan dan
suhu serta kelembaban ruang pengering.
Pengukuran kadar air keseimbangan menggupakan dua cara
yaitu secara statis dan dinamis
Kadar
air
keseimbangan
(Brooker et al.,
dinamis
adalah
1981).
kadar
air
keseimbangan yang ditentukan dengan udara yang mengalir.
Sedang kadar
meletakkan bahan pada ruang
air
dengan
pengering yang sudah diatur
suhu dan kelembaban (Hall, 1971)
Kadar
statis ditentukan
air keseimbangan
keseimbangan
.
dapat
terjadi karena' bahan
kehilangan air dan disebut kadar air keseimbangan desorpsi.
Sebaliknya jika terjadi karena bahan menyerap air
kadar
air
keseimbangan
keseimbangan
desorpsi
adsorpsi.
dan
Besarnya
adsorpsi
perbedaan dan disebut efek histerisis
1981)
.
Konstanta
dalam
pengaruh
kadar
mempunyai
air
udara
yang
panas.
air
sedikit
(Brooker et al.,
pengeringan adalah karakteristik
mempertahankan
terhadap
disebut.
terkandung
Konstanta
bahan
didalamnya
pengeringan
dinyatakan sebagai sepersatuan waktu (l/menit atau l/jam).
Makin tinggi nilai konstanta pengeringan makin cepat suatu
bahan membebaskan airnya.
Beberapa peneliti telah menyusun model persamaan kadar
air keseimbangan secara teoritik
maupun empirik. Henderson
(Henderson dan
Perry,
1982), menyusun
model
kadar air
keseimbangan dengan teori thermodinamik tanpa mengetahui
mekanisme
Pfost
adsorpsinya seperti persamaan
(1967),
mengembangkan
2-9.
persamaan
Chung dan
kadar
air
keseimbangan berdasar teori potensial seperti persamaan 210. Masih banyak persamaan kadar air keseimbangan yang lain
misalnya dari Harkins-Jura, Langmuir, Kelvin'dan
lain'lain
(Brooker et al., 1981).
1
-
In
pv
pvs
Pv
Pvs
C . MUTU
= exp (-h T ~ e i
)
=
Ro T
exp (-n Me)
TEMBAKAU
Mutu tembakau rajangan sampai saat ini masih sulit
dibakukan karena besarnya keragaman mutu akibat perbedaan
baku teknik budidaya dan cara penanganan lepas panen untuk
setiap
hamparan
tanaman
tembakau.
Penyebab
perbedaan
penanganan lepas panen terutama karena gangguan cuaca pada
saat penjemuran.
Beberapa
tembakau
varietas,
faktor
antara
letak
lain
daun
yang
berpengaruh
jenis,
lokasi
pada
batang,
terhadap
tempat
teknik
mutu'
tumbuhnya,
budidaya,
kesehatan tanaman, pengolahan, iklim dan cuaca saat panen'
(Akehurst,
1982;
Hawks
dan
Collins,
1983).
Tembakau
rajangan mutu tinggi umumnya berasal dari daun atas. Letak
daun
pada
batang
makin
kebawah
mutu
makin
menurun.
Persyaratan yang lain tanaman berasal dari lokasi spesifik
dan dipangkas saat bunga keluar sehingga diperoleh daun
yang tebal, tanaman tumbuh sehat dan tidak banyak kehujanan
saat menjelang panen dan saat panen.
Menurut
Padilla
(Abdallah,
1972)
mutu
tembakau
merupakan gabungan sifat fisik, organoleptik, ekonomi dan
kimiawi, yang menyebabkan tembakau tersebut sesuai atau
tidak sesuai untuk suatu tujuan tertentu. Manuel Llanos
Company (1985), menyatakan bahwa mutu tembakau adalah total
sifat kimia dan organoleptik yang dapat ditransformasikan
oleh
perusahaan,
pedagang
atau
perokok
untuk
mencapai
tujuan tertentu sampai batas ekonomi dan rasa yang masih
dapat diterima. Mutu tembakau mempunyai pengertian yang
relatip, yang dapat berubah karena pengaruh orang, waktu
dan tempat (Tso, 1972).
terdiri atas
Beberapa sifat fisik yang diuji
warna, elastisitas, kadar air, daya mekar
(filling power),
kecerahan
dan
lain
lain.
Sifat kimia
antara lain gula, pati, nikotin, khlor, nitrogen total dan
lain
lain.
Terdapat
ratusan komponen
kimia
yang
telah
diidentifikasi tetapi pendapat peneliti masih berbeda beda
dalam memberi
penilaian
terhadap peranan masing
masing
komponen tersebut terhadap mutu (Mendell, et al.,
1984).
Rasa, aroma dan elastisitas merupakan sifat organoleptik
utama yang banyak digunakan sebagai ukuran dalam menentukan
harga
pembelian
organoleptik
tembakau
tersebut
rajangan.
sampai
saat
Penentuan
ini
masih
mutu
dilakukan
secara subyektip dan ditetapkan oleh konsumen.
D. PERUBAHAN KIMIA PENGOLAHAN DAUN TEMBAKAU
Perubahan
tembakau
kimia
perlu
yang
diketahui
terjadi
lebih
.
selama
dahulu
pengolahan
agar
kondisi
lingkungan yang dapat memacu pembentukan komponen komponen
kimia
yang
dioptimalkan.
bertanggung
jawab
terhadap
mutu
dapat
Penelitian perubahan kimia pada pengolahan
tembakau rajangan sampai saat ini masih sangat terbatas.
Namun demikian diperkirakan tidak banyak berbeda dengan
perubahan-kimia yang terjadi pada pengolahan tembakau lain,
misalnya pengolahan daun
tembakau Virginia menjadi krosok
Virginia FC yang penelitiannya sudah banyak dilakukan.
Pada tahap pemeraman terjadi perubahan warna hijau
menjadi kuning.
Eskin et al.,
Menurut Shimizu et al.
(Tso, 1972) dan
(1971) terjadi degradasi khlorofil menjadi
senyawa lebih sederhana yaitu feofitin dan khlorofilid.
Akibatnya
akan
muncul
warna
kuning
dari
karotin
dan
santofil. Jika pemeraman dilanjutkan warna akan berubah
menjadi
coklat
akibat
reaksi
oksidatip
dari
polifenol
menjadi quinon yang selanjutnya membentuk polimer dengan
aLam asam amino dan menghasilkan warna coklat
(Chortyk,
1967). Warna coklat pada tembakau rajangan umumnya tidak
31
.
disukai kecuali tembakau Temanggung rajangan mutu srintil
yang mempunyai aroma khas.
Selain itu selama pemeraman akan terjadi pemecahan
pati menjadi gula. Pada pemeraman daun tembakau rajangan
Madura terjadi kenaikan kadar gula total 7.84 persen dan
penurunan kadar
Hartono, 1984)
pati
persen
8.22
(Tirtosastro dan Joko
-
.
Pada tahap perajangan terjadi pemecahan sel sel daun
yang dapat mempermudah terjadinya percampuran antara enzim
dan substrat sehingga reaksi enzimatis dapat berkembang
lebih leluasa. Disisi lain perajangan mengakibatkan daun
yang
telah
cepat
dirajang
menjadi
pada
kering.
pengeringan
Daun
tembakau
dengan
yang
penjemuran
cepat kering
berarti cepat membebaskan air yang dikandungnya sehingga
reaksi
kimia
dihentikan.
membebaskan
yang
tidak
dikehendaki
Penjemuran nampaknya hanya
sebagian
besar
kadar
air.
segera
dapat
bertu juan segera
Dengan
segera
dibebaskannya sebagian besar kandungan air, senyawa kimia
yang terbentuk selama pemeraman akan segera terikat, jenis
jenis jamur
dan reaksi kimia yang tidak dikehendaki tidak
sempat Perkembang sehingga diperoleh mutu tembakau yang
baik sesuai permintaan konsumen.
E. KEBUTUHAN ENERGI
Usaha memanfaatkan energi alternatip yang berasal dari
alam dan biomassa untuk pertanian perlu tetap dipertahankan
mengingat makin mahalnya energi minyak bumi (Abdullah dan
.
Kitani ,
1988)
rajangan
dengan
Penelitian
pengering
pengeringan
energi
ganda
daun
tembakau
bermaksud
tetap
mempertahankan prinsip pemanfaatan energi alternatip
yang
berasal dari alam dan biomassa tersebut.
Energi surya merupakan salah satu energi alam yang
tersedia melimpah pada saat panen tembakau VO-di Indonesia.
Potensi
energi
surya di
Indonesia cukup besar.
Radiasi
surya harian di Indonesia diperkirakan sebesar 1.68 x 103
k ~ / m 2hari atau 0.48 x lo6 k~/m2/tahun (Harahap, 1973).
Dengan luas daratan 1.9 juta km2, potensi energi surya di
Indonesia sebesar 0.9 x 1018 kJ/tahun atau sebesar 28-35 x
10 MW/tahun jauh lebih besar dibanding produksi Perusahaan
Listrik Negara sebesar 743 MW pada tahun 1983-1984.
Kolektor
surya
merupakan
cara
untuk
meningkatkan
efektifitas energi surya. Pada prinsipnya kolektor merubah
energi gelombang pendek dari surya menjadi energi gelombang
panjang
pada
bidang
penyerap
atau
absorber
dengan
memancarkan panas (Lunde, 1980; Duffie dan Backman, 1980).
111. ANALISIS PENGERINGAN DAUN TEMBAKAU RAJANGAN
A. ANALISIS PENGERINGAN LAPISAN TIPIS
Pada pengeringan lapisan
teoritik dari Henderson dan
pengeringan
pada
periode
tipis digunakan model semi
Perry
laju
.
(1982). Secara teoritis
pengeringan
menurun
menyangkut dua gerakan air masing masing gerakan air ke
permukaan dan pembebasan air dari
permukaan
menjadi uap.
Henderson dan Perry (1982) menganalogikan gerakan air ini
dengan konduksi panas seperti persamaan 3-1, 3-2 dan 3-3.
a. Konduksi didalam benda padat,
b. Konduksi di permukaan bahan,
Pemecahan persamaan 3-1, 3-2 dan 3-3 tersebut diatas
dibuat oleh Newman
mengasumsikan
bahwa
Henderson dan Perry, 1982) dengan
(
bahan
difusivitas konstan dan
pengeringan, menjadi
yang
tidak
persamaan
dikeringkan
mempunyai
mengalami penyusutan selama
3-4.
Bird et al.,
(1960)
membuat pemecahan konduksi panas pada benda lempeng tak
berhingga sebagai deret seperti persamaan 3-5. Persamaan 34 mempunyai bentuk yang mirip dengan persamaan 3-5.
fi, Mo
dan Me identik'dengan 9, To dan Te.
i? -Te
Ti-Te =
00
1
(-1)
n=O (n+1/2) n 2
8
- (n+l)12)2ncos
2 &/a2
(n+l/2)lry/a
Jika bahan berbentuk lapisan tipis dikeringkan dengan
suhu dan kelembaban konstan bentuk kurva nisbah kadar air
seperti Gambar 3-1
(Henderson dan Perry,
1982).
Bentuk
Gambar 3-1. Kurva
nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan biji bijian (Henderson
dan Perry, 1982)
persamaan dari kurva tersebut adalah eksponesial seperti
persamaan 3-6. Sehingga persamaan 3-4 dapat. disederhanakan
rnenjadi persamaan 3-6. Selanjutnya persamaan ini digunakan
sebagai
dasar
penelitian
ra jangan
perhitungan
pengeringan
.
perubahan
lapisan
kadar
tipis
air
daun
pada
tembakau
0
Koefisien A merupakan faktor geometri yang besarnya
tergantung bentuk bahan yang dikeringkan. Jika mempunyai
bentuk :
Lempeng
:
A =
8
Bola
:
A =
Silinder
:
A =
n
-2
.
=
0.81057
( 8 n -2
=
0.53253
6.n-2
=
0.60793
Konstanta pengeringan K, merupakan fungsi difusifitas dan
geometri
bahan
persamaan 3-7.
yang
besarnya
dapat
.
dituliskan
seperti
Penurunan kadar air selama pengeringan dan laju pengeringan
setelah waktu j + l ,
dihitung dengan persamaan 3-8
sampai
dengan 3-12 yang dituliskan dalam Bahasa Basic.
BG(j)
BK(j)
-
.........
PAN
3-8
Diagram alir untuk perhitungan perubahan kadar air
selama pengeringan seperti Gambar 3-2 dan Program Komputer
dalam Bahasa Basic seperti Lamp.
3-1.
Sedang pemecahan
persamaan 3-6 untuk mendapatkan nilai K, M dan A mengikuti
cara
pemecahan
oleh
Abdullah
(Harris,
1980)
.
Pada
prinsipnya persamaan eksponensial 3-6 diselesaikan dengan
ekspansi
deret
Taylor
(Strout, 1 9 8 2 )
untuk
menghitung
perubahan nilai Me, K dan A selama pengolahan. Selanjutnya
dengan mengeliminasi
bagian deret
yang mempunyai
nilai
sangat kecil diperoleh persamaan eksponensial yang lebih
sederhana. Pemecahan secara lengkap seperti pada Lamp. 3-2
dan diagram alir untuk perhitungan K, M dan A
Gambar
3-3
serta
program
seperti pada Lamp. 3-3.
komputer
dalam
Bahasa
seperti
Basic
Lr'
Mulai
J.
Masukan
kadar air awal, berat pan
waktu pengeringan, berat kotor
d
masih ada
I
+
I
I
Tidak
Jc
Rekam data
mentah
1
&
Hitung kadar air dan laju
pengeringan dengan
pengeringan dengan
I
hasil olahan
Cetak waktu pengeringan
kadar air dan
laju pengeringan
Gambar 3-2. Diagram alir perhitungan perubahan kadar
air pada pengeringan lapisan tipis
Baca data perubahan
?
(.
Masukan dugaan
nilai
Me,,
I
KO, A,
I
Susun matriks . (13)
berdasar persamaan persamaan
Dugaan b a n
Me, K, A
penyapuan
Tidak
c h
Selesai
Gambar 3-3. Diagram alir perhitungan Me, K dan A
B. PENGERING ENERGI GANDA
B. 1. Keseimbangan energi
Pengering
penelit ian
energi
ini
ganda yang akan digunakan pada
direncanakan
mempunyai
dua sumber energi
masing masing energi hasil pembakaran gas minyak cair atau
*
LPG (Liqified Petroleum Gas) dan energi surya. Energi hasil
pembakaran
LPG
digunakan
kemudian diisap masuk
untuk
memanaskan
udara
luar
ruang pengering dengan kipas. Energi
surya dikumpulkan dengan kolektor datar yang diletakkan
didalam
selubung
plastik
transparan.
kolektor
datar adalah hamparan daun tembakau rajangan yang
erletak di rak paling atas. Skema
energi
Berlaku
sebagai
konstruksi rak pengering
ganda seperti Gambar 3-4. Untuk menurunkan model
matematik pengering energi ganda digunakan asumsi sebagai
berikut :
a. Perambatan panas
dari
daun
tembakau
ke
udara dan
sebaliknya dianggap seragam pada semua titik permukaan.
b. Daun tembakau
tidak
mengalami
perubahan volume selama
pengeringan.
c . Pengeringan
didalam
ruang
adiabatis.
d. Tidak
pengering
terjadi
secara
konduksi
antar
e
terjadi
pindah
panas
secara
potongan daun tembakau.
e. Distribusi
udara
pengering terjadi secara merata pada
.
t
f
! SELUBUNG PLASTIK
R2
.\maam\\vEhvImm\n\%\\\\\-\w
R3
. %\\\\-\\\\\\\\\\\\\\\\\\*\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
f
b
i
R4
t
h\\\\\\\\\\\\\\\\\\\%u\%\-
u-L
3
R
Enorpi b a s i l pnbakaran
,
.
73
pa
Enargi aurya
Hambaran dam tombakau rajangan
,
Gambar 3-4.
Skema konstruksi potongan membujur
nancinrinn enerai aanda
'
seluruh permukaan. daun tembakau rajangan.
f. Tidak
terjadi
penurunan
bahan
kering
daun
tembakau
selama pengeringan.
Model
matematik
disusun
berdasar hukum keseimbangan
energi sebagai berikut (Bird et al., 1976) :
Laju akumulasi panas
=
didalam
sistem
Laju pembentukan panas kedalam
sistem
+
Laju perubahan panas
didalam
sistem
-
Laju pengeluaran panas
dari dalam
sistem
7
(1)
(3)
(2)
(4)
Perubahan suhu pada ruang atas
(Rl, Gambar
3-4),
dapat dihitung berdasar keseimbangan energi dari panas yang
masuk dari plenum, panas yang hilang
kearah
atas,
kearah bawah dan tambahan atau pengurangan dari
rak
hilang
tembakau
atas seperti persamaan 3-13. Untuk ruang antara rak
satu
dan
yang
sama.
melewati
rak dua (R2), dan seterusnya mempunyai bentuk.
Udara
rak
pengurangan
ganas
satu.
panas
dari
Udara
untuk
R1
akan masuk
tersebut
menaikkan
suhu
akan
daun
R2
dengan
mengalami
tembakau
rajangan yang terhampar di rak,satu dan mendapat tambahan
panas yang dibawa uap air
hasil
penguapan air dari daun
tembakau rajangan di rak satu tersebut.
Perubahan suhu di ruang kedua
(R2), dapat dituliskan
seperti persamaan 3-14. Untuk ruang R3 dan R4 dapat disusun
analog dengan persamaan 3-14 masing masing persamaan 3-15
dan 3-16. Udara pengering diruang paling bawah (R5), karena
sebagian panas hilang kedalam tanah, melalui lantai (A12)
dan dapat dituliskan seperti persamaan 3-17,
muIr3C~ulr3dTulr3
= mu, r2Cpulr2Tr2
d e
mutr4CPuIr4dTu,r4 - mu,r3CPulr3Tr3
d e
~ u , r 5 C P u l r ~ d Tr5
u, - mu, r4CPu1r4Tr4
d e
Perubahan
keseimbangan
suhu
energi
tembakau
yang
pengering dan panas tersebut
'
'
Hlok,r3%3
Hlok,r4Ag4 (Tr4'Tg4)
- ksA12 (Tr5-Ts)l x
dapat
masuk
(Tr3'Tg3)
dihitung
kedalamnya
dipakai
berdasar
dari
udara
untuk menaikkan suhu
tembakau
dan
menguapkan
kandungan
air.
Tembakau
yang
terletak pada rak teratas akan mendapat tambahan panas dari
sinar surya yang besarnya tergantung sifat absorbtivitas
sebagai penyerap ( a b s o r b e r ) sinar surya, sifat transmisi,
selubung
Menurut
plastik
Lunde
dan
(1980)
besarnya
intensitas
serta Duffie
sinar
surya.
dan Beckman
besarnya panas yang diterima tembakau sebesar
(1980),
a
t
I.
Besarnya tambahan panas yang diterima permukaan tembakau
dari waktu j sampai j + l seperti persamaan 3-18.
Perubahan suhu tembakau di rak satu
3-19
seperti persamaan
dan tembakau rak dua seperti persamaan 3-20.
tembakau di rak tiga dan dan rak empat dapat
analog persamaan 3-20,
seperti persamaan 3-21
Jika keseimbangan energi masing masing ruang
dan
Untuk
disusun
dan 3-22.
tembakau
digambarkan diagram keseimbangan energinya seperti Gambar
3-5. Pemecahan persamaan tersebut diatas menggunakan metode
Euler (Pipe dan Harvill, 1971) dengan A 8 sebesar 0.5 yaitu
selang waktu pengamatan percobaan setiap 0.5
jam sekali.
Bentuk diagram alir perhitungan perubahan suhu ruang dan
suhu tembakau seperti Gambar 3-6 dan Program Komputer dalam
Bahasa Basic seperti Lamp. 3-3.
B. 2. Keseimbangan massa
Kelembaban udara pengering
setelah melewati rak r a k e
pengering makin tinggi karena mendapat tambahan uap air
hasil
penguapan
dari
daun
tembakau
rajangan
selama
pengeringan. Perubahan kelembaban mutlak (H), tekanan
(PV),
setelah
uap
tekanan uap jenuh (PS) dan kelembaban nisbi (RH),
waktu
j+l seperti persamaan yang dituliskan dalam
Bahasa Basic masing masing 3-23, 3-24, 3-25 dan 3-26.
L
T ~ , V ~ , ~ ~ .P DE n
*E
€1
B a
K A R
nu BBn hMV
TI
PENGER ING
."L
'TR1-TA'
ICt K1 ( T a t - T T )
n G AG ( T G 1 - v T R 1 )
lt.LI.T.0
w O K 1 AG ( T R 1 - 1 6 1 )
ctrraT~r#
U a G I -01
UaG4 t r G 4
1
-
Gambar 3-5.
-
Diagram keseimbangan energi ruang
pengering dan daun tembakau
Masukan parameter pengeringan
(I,~t~,Ta,Ti,~~lCPgI~I~IcPuI~uvut~tA
MelAprAltTttUltH
dll. )
I
Hitung
perubahan suhu ruang, suhu
tembakau, penurunan kadar air
dengan persamaan
3-13 s/d 3-17
19 s/d 3-22
Cetak waktu pengeringan
terhadap perubahan
suhu ruang (TrltTr2tTr3tTr4tTr~)
suhu tembakau (Tgl,Tg2,Tg3,Tg4)
kadar air tembakau
(%I tMg2 ,%3
,%4)
Gambar 3-6. Diagram alir perhitungan perubahan suhu
ruang pengering dan suhu tembakau
Jumlah air yang diuapkan dari tembakau Wvtg, perubahan
massa tembakau mg, massa udara pengering mu
dan kadar air
setelah waktu j + l seperti persamaan 3-27 sampai dengan 3-30
yang dituliskan dalam Bahasa Basic.
8. 3. Model penduga Me dan K
Kadar air
sesuai
keseimbangan
perubahan
suhu
Perubahan Me selama
suhu dan RH
diduga
dan
akan
mengalami perubahan
kelembaban nisbi pengeringan.
pengeringan karena pengaruh
perbedaan
dengan persamaan 3-31
Henderson
(Henderson dan Perry,
1982).
berdasar hasil percobaan
pengeringan.
Me
pada
Koefisien
masing
dari
C
dan N dihitung
masing suhu
dan RH
Konstanta pengeringan
(K), merupakan
sifat spesifik
dari bahan yang dikeringkan. Henderson dan Pabis (Chang dan
Chung,
1983)
menyatakan
aliran
berpengaruh terhadap K. Brooker
bahwa
K
bervariasi
karena
seperti
persamaan
3-32
turbulen
tidak
et al., (1974) menyatakan
perubahan suhu
mutlak selama
ini digunakan
model penduga
pengeringan. Dalam penelitian
nilai K dari Nishiyama
udara
(~ahyudi 1984) dan Thahir
yang
mirip
persamaan
(1986)
Arrhenius
(Brooker et al., 1974).
B. 4. Panas yang hilang
Panas yang terkumpul didalam ruang pengering R1, ada
yang hilang kearah atas Ua dan kedalam tanah Ut. Panas yang
hilang kearah atas (Gambar 3-7) dihitung dengan persamaan
3-33 oleh Japan Solar Energy Society (1978).
Jika kecepatan linier
m/det
maka
udara
diluar pengering, VU r 5
fvl seperti persamaan
mempunyai nilai antara
3-34,
tetapi
jika V
,
5-30 m/det. fvl seperti persamaan
.
f ~
fR2
tvl
fvP
co
cg
cp
Gambar 3 - 7 .
-
1
=
=
=
=
=
=
Itoofisien
Koetisien
Itoetisien
Kootisien
Xoefisien
Koefision
Xoefisien
pindah panas radiasi selubung plastik
pindah panas radiasi ponyerap
pindah panas konveksi selubung plastik
pindah panas konveksi penyarap
emisi film efektip
emisi selubung plastik
emisi penyerap
Skema panas yang hilang pada kolektor datar
dengan satu helai penutup transparan
(Abdullah et al., 1991)
Panas yang hilang dari tembakau sebagai penyerap panas
fv2,
seperti
persamaan
3-36.
Besarnya
bilangan
Nusselt
ditentukan oleh bilangan Raleigh, bilangan Grashoff dan
bilangan Prandtl.
Jika
:
1700
Ra < 1700,
Nu = 1
Ra c 6000,
Nu = 0.027 (Ra)'1/2
6000 s Ra < 30000,
30000 s Ra,
Nu = 0.077 (Ra)1/5
Nu = 0.090 (Ra)1/3
Koefisien pindah panas radiasi
untuk selubung platik
transparan terhadap angkasa dapat dihitung dengan persamaan
3-40
dan
transparan
untuk
seperti
tembakau sebagai penyerap dan penutup
persamaan
3-41.
Sedang
koefisien
emisifitas efektif co dinyatakan dengan persamaan 3-42.
Panas yang hilang
tanah dianggap sebagai
kearah
panas
bawah atau hilang kedalam
yang
hilang karena konduksi
kedalam tanah. Jika jarak pengukuran konduksi panas didalam
tanah
xl
panas
yang
hilang
dapat
dituliskan
seperti
persamaan 4-43.
B. 5. Parameter Pengeringan Yang Lain
.
Perhitungan perubahan suhu ruang dan suhu tembakau
dengan persamaan 3-13 sampai dengan 3-17 dan persamaan 3-19
sampai dengan 3-22 rnernerlukan
parameter
udara maupun daun
tembakau
rajangan
yang
dikeringkan.
Parameter
tembakau didasarkan pada sifat thermofisik dan
dari
untuk
diperoleh
hasil penelitian sebelumnya.
Koefisien
ruang
pindah
(Gambar 3-5)
(Bird et al.,
panas
lokal, untuk
masing
masing
dihitung berdasar faktor Colburn JH
1960). Thahir
(1986) menggunakan cara ini
untuk menghitung Hlok pada pengeringan gabah.,
.....
HLOK = (JH*CPU*GO)/PRA0.66667
Bilangan Prandtl adalah perkalian
viskositas udara m dibagi dengan
3-44
panas spesifik dan
konduktivitas curah udara
sebagai berikut :
Aliran superficial dari massa
udara dengan kecepatan
linier W dihitung dengan persamaan sebagai berikut
t
Panas jenis udara dihitung berdasar persamaan
,
3-47
.
dari Nishiyama (1982) sebagai berikut :
CPU = 1.005
+
1.85* H
..,.,....
3-47
Konduktivitas curah dihitung sebagai fungsi
kadar air
basis basah (3-48) berdasar persamaan Wratten et a1.,(1969)
dalam Thahir
.
Sedang viskositas udara . pada
(1986)
pengeringan antara 30
- 70 C rata rata sebesar 2.075
suhu
x loo5
kW/m K (Karlekar dan Desrnond, 1977).
Kcurah = 0.0866
Faktor JH
+
secara
. . . .. .
0.00133*M
ernpirik merupakan
3-48
fungsi bilangan
Reynold sebagai berikut :
RE
=
GO/ (AG*PSI*ROU)
..
a
.
e
.
.
Jika
Re
4
50,
M = 0.91 dan N = -0.51
Jika
Re
>
50,
M = 0.61 dan N = -0.41
Hara dan Nishi jama
spesifik udara
kering
(Thahir, 1986) menghitung
berdasar- hukum gas
berikut :
ROU = 3165.39/ (TR
+
3-50
273.15)
berat
ideal sebagai
Besarnya panas laten penguapan daun
tembakau rajangan
dihitung berdasar persamaan Clausius-Clapeyron (Heldrnan dan
Singh, 1981) seperti persamaan 3-52. Jika volume uap air
dianggap jauh lebih besar dari V air murni maka volume air
murni
dapat
diabaikan.
Volume
uap
air
murni
=
R TIP,
sehingga persamaan 3-52 dapat diubah menjadi 3-53.
dT
Othmer
T A V
(Heldman
dan
Singh,
1981;
Hall
1971)
mengembangkan persamaan 3-53 menjadi persamaan 3-54. Bengan
menggambarkan hubungan Pvs dan Pv
pada kertas log-log akan
diperoleh kemiringan grafik PVs dan Pv yang tidak lain
adalah rasio Hfg,b dan Higtw sehingga besa