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