Model Matematik Pengeringan Lapisan Tipis Cengkeh (Eugenia caryophyllus S. )

MODEL MW'BEMBTIK PEN
CENGREM (

Oleh

1 9 8 7

F 6 p K U L T A S TEKNOLOGI P E R T A N I A N
lNSTlTUT P E R T A N I A N BOGOR

B O G O R

C h o i r u l Anwar.

F 20.1742.

Model matematik pengeringan l a -

p i s a n t i p i s cengkeh (Eugenia c a r g o p h y l l u s S. ). Dibawah bimb i n g a n Atjeng Muchlis S y a r i e f .

RINGKASAN

Tujusn d a r i p e n e l i t i a n i n i a d a l a h untuk menentukan mod e l matematik

p e n g e r i n g a n l a p i s a n t i p i s gang s e s u a i u n t u k

mengg~mbarkanperubahan k a d a r a i r cengkeh (Euaenia caryop h y l l u s S.) selama d a l a n pengeringan l a p i s a n t i p i s pada b e r b a g ~ ik o n d i s i u d a r a p e n g e r i n g .
Data pengeringan cengkeh l a p i s a n t i p i s yang dlgunakan
d8la.m p e n e l i t i a n i n i a d a l a h h a s i l percobaan Wahyudi (1984).
Data yang dimaksud mencakup d a t a pengeringan cengkeh j e n i s
Z a n z i b a r yang t i d a k d i f e r m e n t a s i dan y m g t e l a h d i f e r m e n t a -

s i selama 40 jam, pada suhu dan kelembaban n i s b i udnra pen g e r i n g konstan dan k e c e p a t a n ~ l i r a nu d a r u 0.1 m/dt.

Model

matematik pengeringan l a p i s a n t i p i s yang digunakan u n t u k
menggambarkan perubahsn k a d a r a i r cengkeh a d a l a h model s i l i n d e r t a k t e r b a t a s , s i l i n d e r t e r b a t a s , lempeng talc t e r b a t a s dan b o l a .
Konstanta pengeringan ( K ) dan kadar a i r keseimbangan
dinamis (Me) d a r i s e t i a p model d i c a r i dengan menggunakan met o d e k u a d r a t t e r k e c i l non l i n i e r (non l i n e a r l e a s t s q u a r e ) .
Berdasarkan h s s i l u j i simpangan baku ( s t a n d a r d d e v i a t i o n )
r a s i o k a d a r a i r (MR) d a r i h a s i l p e r h i t u n g a n t e r h a d a p r a s i o

k a d ~ ra i r d a r i h a s i l percobaan, maka d i d a p a t k a n bahwa model

lempeng t a k t e r b a t a s l e b i h b a i k dibandingkan dengan modelmodel yang l a i n n y a .

Model matematik lempeng t a k t e r b a t a s

adaleh sebagai berikut:

Dimana, n i l a i K m e n g i k u t l persamaan t i p e Arrhenius y a i t u :

- untuk

cengkeh f e m n e n t a s i
K = exp(16.4371

-

-

6072.9873/T)


untuk cengkeh non f e r m e n t a s i
K = exp(16.3892

- 6069.1038/T)

Kedua persamaan i t u b e r l a k u pada s e l a n g suhu ( T ) a n t a r a j l e O
s m p a i dengan 734

OK.

N i l a i Me merupakan f u n g ~ id ~ r si e l i -

~ i suhu
h
b o l a k e r i n g dan b o l a basah u d a r a p e n g e r i n g ( A T )
yang besarnya d a p a t d i d u g a dengan persamaan:

- untuk


cengkeh f e m n e n t a s i

Me = 10.5938 exp(-0.04981

- untrlk

AT)

cengkeh non f e r m e n t a s i
Me = 14.4869 exp(-0.05244

AT)

Kedrla persnmaan i t u b e r l a k u pada AT a n t a r e 10.8
denqan 23.5

OK.

O


sampai

MODEL tIATEXATIR PFSCTERIIJGAN LA?ISAN TIPIS
CEhTGKEH ( ~ ~ e n caryocnyllus
i a
S.)

01oh
CHOIRUL 4.NWP.E

F 20.2342

Sebagai s a l z h s a t u s g a r a t untuk rnenperoleh g e l a r
Sk3Jf.X.k TSBXOLOGI PEZTARIPJ'J
pada J w u s a n P.:.FKdI:ISASI

PL3TAP;IAN ,

F a k u l t a s Telnologi P e r t a n i ~ n ,
I n s t i t u t P e r t e n i a n Bogor


INSTITUT PERTAEIAR BOG03
FAKULTAS TMNOLOGI PERTAKIAN

MODEL $MATE%ATIK PEN SSRIN GiiN LAPISAN T I ? IS
CENGKER (Eueenie

S. )

S e b s g z i s a l s h s a t u s y a r a t untuk memperoleh g e l s r
SP_RJANA TEKKOLOGI PEBTM'IAN
pada Jurus an Xm&EIS.4SI

PEBTANIAN,

F a k u l t a s Teknologi P e r t a n i a n ,
I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor

O l eh
CHOLSUL 4JTi.fAE


F 20.7342
D i l a h i r k a n pad8 tanggal 21 Oktober 1964
55 S.2ya5272

Tangsal l u l u s : 3 September 1987

SATA PENGANTAR

F u j i dan syukur d i p s q j a t k e n k e h a d i r a t Al1.oh SWT, karena hanya densan rabnatNyalah .71aka s k r i p s i i n i dapat p e n u l i s
selesaikan.
Dengan penub. r a s a t u l u s , p e n u l i s mengucapkan terima
k a s i h kepada:
1.

D r . Ir. A t jeng Kuckilis S y a r i e f , XSLE s e b a g a i dosen e m bimbing utama,

2.

IF. Eambang Pramudya, M.Eag.


dan Ir. S u t r i s n o yang t e -

l a h b e r s e d i a s e b a g a i dosen pengujk,

3.

Rekan-rekan d i Pcndok Arsrda 111 y2ng t e l a h banyak menb e r i k a n dorongan dan bantuan b a i k moral ma-ipun m a t e r i a l ,

4.

Semua plhak yang t d a h memberikan bantuan,

yang t i d a k

dapat disebutkan s a t u p e r satu.
P e n u l i s menyadari balcwa mungkiri banyali kelrurangan g a g
aksn ditemui pada s k r i p s i ini.

Oleh karenanya,


a t a s saran

d m K r i t i k nembangun yang d i h e r l k a i pi-iizlis ruiagics.ij>:&z t e rima k a s i n .
T e r i r i n g harapan, semoga s k r i p s i i n i dcpet berrnanfaat
bagi perkembangan 1.5ekanisesi P e r t a n i a n khususnya dan mesyar a k a t pzda miumnya.

Bogor, September 1987

?enulis

DAPTAR IS1

... . .. . . . . . .. .
DAFTRR TABEL . . . .
.. .,. . .. . ..
DAFTAR GAMBAR
- . - - - .- . DAFi'AR LA!,IPIRAN . . . . . . . . . . . . . .
DAFTILRSIMBOL . . . . . . . . . . . . . - . .
PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . .

.
LATAR BELAKANG . . . . . . . . . . . .

KATA PICNGANTAR ,

,

,

*

+

*

,

I,

A.


,

11, TINJBIJAIJ PUSTAKA
A,

. . . . . . , . . .. . ,..

. ....
.... ..
........
........ ...
. . . . . . . .. . . .

PITNANSAIIAN PASCA PANEN CEIJGKEII

7. Pcngolahan dan Penanganan

,

B, PENGERIIJGAN IIliSIL PERT!IMIAN
1 . P r o s e s Pongeringan

a . Model T e o r i t i s

vi
vii

ix
x
1
1

5
5

7
10
10

13

...
Kadar A i r Keseimbangan dan Konstanta Pengeringan
....... .... . . .

20

..

24

b, Model Semi T e o r i t i s dan D n p i r i s

3.

iii

w

4. Penera pan T e o r i Penceringan Lapisan
p i s Untuk Pengeringan Lapisau Tebal

17

Ti-

Halaman

. . . . . . . . . . . . . 27
A . T B l P A T DAN WAKTU . . . . . . . . . . . . . .
27
B . DATA PENGERINGAN L A P I S A i ? T I P I S . . . . . . .
27
C . PR!?NITUP!GAFI PERUBhIlAN KADAR A I R . . . . . . 29
D . PEPIDERATAN A I J A L I T I S MENENTUKAN N I L A I PIe DAN IC 31
I'J . I'IASIL DAN PE.IBAIiASAM
. . . . . . . . . . . . . 40
A . ICADAR A I R KESEIMRANGAI? .
.
.
. 40
A . KONSTANTA PENGERIMGA)!
. . . . . . . . . . . 44
C . EVAl.,ITASI MODEL PEIJGERIIJGAN L A P I S A N T I P I S . . 51
V . I';ESIt.fPULAtJ DAN SARAN . . . . . . . . . . . . .
83
A . ICESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
B . SARAIT
. . . . . . . . . . . . 84
LAMPIRAlf
. . . . . . . . . . . . . . . 86
DAFTAR PUSTAKA
. . . . . . . . . . . . . . . . 138
.

I11 N E T O U O L O G I P E N E L I T I A N

Halaman
Tabel.1.
Tabel 2 .

Suhu dan Rh udara pengering pada penger i n g a n l a p i s a n t i p i s cengkeh

.....
Kadar a i r keseimbangan dinamis cengkeh
f ermentasi . . . . . . . . . . . . . .

28

41

Tabel 3.

Kadar a i r keseimbarlgan dinamis censkeh
non f e m e n t a s i

41

Tabel 4.

Konstanta pengeringan d a r i model STT,
ST, LTT dan Bola untuk cengkeh fermentasi

.................

45

Konstanta pengeringan d a r i model STT,
ST, LTT dan Bola untuk cengkeh ncn f e r mentasi

46

Tabel 5..

Tabel 6 .
Tabel

T.

............

................

..........
Simpangan baku r a s i o kadar a i r untuk
cenqkeh non f e m e n t a s i . . . . . . . .

Simpangan baku r a s i o kadar a i r untuk .
cengkeh f e r m e n t a s i

82
82

DAFTAR GAMBAR

Hal am an

4

Gaxbar

1.

Kuncup bunga cengkeh basah dan kering

Gmbar

2.

Cengkeh

Gambar

3.

Kurva kadar a i r keseimbangan dan n i l a i konstanta q dan r untuk beberapa
komoditi d a r i persamaan ( 2 3 )

22

........

23

......

...............

....

6

Gambar

4.

Kurva untuk menentukan n i l a i K berdas a r k a n rnetode g r a f i k

Gambar

5.

Pengeringan l a p i s a n t e b a l yang t e r s u sun a t a s Nn l a p i s a n t i p i s

25

Bagan a l i r program komputer untuk
menghitunq perubahan kadar a i ceng~
keh selama pengeringan

30

Gambar

6.

Gambar

7.

Gambar

8.

Gmbar

9.

.......
Bagan a l i r program komputer untuk
rnenghitungnilaiKdanMe . . . . . .
....
Kurva konstanta pengeringan terhadap
suhu d a r i cengkeh f e m e n t a s i . . . .
Kurva kadar a i r keseimbangan

..

Gambar 10.

Kurva konstanta pengeringan terhadap
suhu d a r i cengkeh non f e r m e n t a s i

Gambar 11.

K m a pengeringan l a p i s a n t i p i s cengkeh fermentasi d a r i d a t a percobaan
model s i l i n d e r t a k t e r b a t a s

Gambar 12.

Kurva pengeringan l a p i s a n t i p i s cengkeh non fermentasi d a r i d a t a percobaan dan model s i l i n d e r t a k t e r b a t a s .

Gambar 13.

Kurva pengeringan l a p i s a n t i p i s cengkeh fermentasi d a r i d a t a percobaan
dan model s i l i n d e r t e r b a t a s

.....

.

.....

Gambar 14.

Iiurva pengeringan l a p i s an t i p i s cengkeh non fermentasi d a r i d a t a percobaan dan model s i l i n d e r t e r b a t a s .

...

MODEL MW'BEMBTIK PEN
CENGREM (

Oleh

1 9 8 7

F 6 p K U L T A S TEKNOLOGI P E R T A N I A N
lNSTlTUT P E R T A N I A N BOGOR

B O G O R

C h o i r u l Anwar.

F 20.1742.

Model matematik pengeringan l a -

p i s a n t i p i s cengkeh (Eugenia c a r g o p h y l l u s S. ). Dibawah bimb i n g a n Atjeng Muchlis S y a r i e f .

RINGKASAN
Tujusn d a r i p e n e l i t i a n i n i a d a l a h untuk menentukan mod e l matematik

p e n g e r i n g a n l a p i s a n t i p i s gang s e s u a i u n t u k

mengg~mbarkanperubahan k a d a r a i r cengkeh (Euaenia caryop h y l l u s S.) selama d a l a n pengeringan l a p i s a n t i p i s pada b e r b a g ~ ik o n d i s i u d a r a p e n g e r i n g .
Data pengeringan cengkeh l a p i s a n t i p i s yang dlgunakan
d8la.m p e n e l i t i a n i n i a d a l a h h a s i l percobaan Wahyudi (1984).
Data yang dimaksud mencakup d a t a pengeringan cengkeh j e n i s
Z a n z i b a r yang t i d a k d i f e r m e n t a s i dan y m g t e l a h d i f e r m e n t a -

s i selama 40 jam, pada suhu dan kelembaban n i s b i udnra pen g e r i n g konstan dan k e c e p a t a n ~ l i r a nu d a r u 0.1 m/dt.

Model

matematik pengeringan l a p i s a n t i p i s yang digunakan u n t u k
menggambarkan perubahsn k a d a r a i r cengkeh a d a l a h model s i l i n d e r t a k t e r b a t a s , s i l i n d e r t e r b a t a s , lempeng talc t e r b a t a s dan b o l a .
Konstanta pengeringan ( K ) dan kadar a i r keseimbangan
dinamis (Me) d a r i s e t i a p model d i c a r i dengan menggunakan met o d e k u a d r a t t e r k e c i l non l i n i e r (non l i n e a r l e a s t s q u a r e ) .
Berdasarkan h s s i l u j i simpangan baku ( s t a n d a r d d e v i a t i o n )
r a s i o k a d a r a i r (MR) d a r i h a s i l p e r h i t u n g a n t e r h a d a p r a s i o
k a d ~ ra i r d a r i h a s i l percobaan, maka d i d a p a t k a n bahwa model

lempeng t a k t e r b a t a s l e b i h b a i k dibandingkan dengan modelmodel yang l a i n n y a .

Model matematik lempeng t a k t e r b a t a s

adaleh sebagai berikut:

Dimana, n i l a i K m e n g i k u t l persamaan t i p e Arrhenius y a i t u :

- untuk

cengkeh f e m n e n t a s i
K = exp(16.4371

-

-

6072.9873/T)

untuk cengkeh non f e r m e n t a s i
K = exp(16.3892

- 6069.1038/T)

Kedua persamaan i t u b e r l a k u pada s e l a n g suhu ( T ) a n t a r a j l e O
s m p a i dengan 734

OK.

N i l a i Me merupakan f u n g ~ id ~ r si e l i -

~ i suhu
h
b o l a k e r i n g dan b o l a basah u d a r a p e n g e r i n g ( A T )
yang besarnya d a p a t d i d u g a dengan persamaan:

- untuk

cengkeh f e m n e n t a s i

Me = 10.5938 exp(-0.04981

- untrlk

AT)

cengkeh non f e r m e n t a s i
Me = 14.4869 exp(-0.05244

AT)

Kedrla persnmaan i t u b e r l a k u pada AT a n t a r e 10.8
denqan 23.5

OK.

O

sampai

MODEL tIATEXATIR PFSCTERIIJGAN LA?ISAN TIPIS
CEhTGKEH ( ~ ~ e n caryocnyllus
i a
S.)

01oh
CHOIRUL 4.NWP.E

F 20.2342

Sebagai s a l z h s a t u s g a r a t untuk rnenperoleh g e l a r
Sk3Jf.X.k TSBXOLOGI PEZTARIPJ'J
pada J w u s a n P.:.FKdI:ISASI

PL3TAP;IAN ,

F a k u l t a s Telnologi P e r t a n i ~ n ,
I n s t i t u t P e r t e n i a n Bogor

INSTITUT PERTAEIAR BOG03
FAKULTAS TMNOLOGI PERTAKIAN

MODEL $MATE%ATIK PEN SSRIN GiiN LAPISAN T I ? IS
CENGKER (Eueenie

S. )

S e b s g z i s a l s h s a t u s y a r a t untuk memperoleh g e l s r
SP_RJANA TEKKOLOGI PEBTM'IAN
pada Jurus an Xm&EIS.4SI

PEBTANIAN,

F a k u l t a s Teknologi P e r t a n i a n ,
I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor

O l eh
CHOLSUL 4JTi.fAE

F 20.7342
D i l a h i r k a n pad8 tanggal 21 Oktober 1964
55 S.2ya5272

Tangsal l u l u s : 3 September 1987

SATA PENGANTAR

F u j i dan syukur d i p s q j a t k e n k e h a d i r a t Al1.oh SWT, karena hanya densan rabnatNyalah .71aka s k r i p s i i n i dapat p e n u l i s
selesaikan.
Dengan penub. r a s a t u l u s , p e n u l i s mengucapkan terima
k a s i h kepada:
1.

D r . Ir. A t jeng Kuckilis S y a r i e f , XSLE s e b a g a i dosen e m bimbing utama,

2.

IF. Eambang Pramudya, M.Eag.

dan Ir. S u t r i s n o yang t e -

l a h b e r s e d i a s e b a g a i dosen pengujk,

3.

Rekan-rekan d i Pcndok Arsrda 111 y2ng t e l a h banyak menb e r i k a n dorongan dan bantuan b a i k moral ma-ipun m a t e r i a l ,

4.

Semua plhak yang t d a h memberikan bantuan,

yang t i d a k

dapat disebutkan s a t u p e r satu.
P e n u l i s menyadari balcwa mungkiri banyali kelrurangan g a g
aksn ditemui pada s k r i p s i ini.

Oleh karenanya,

a t a s saran

d m K r i t i k nembangun yang d i h e r l k a i pi-iizlis ruiagics.ij>:&z t e rima k a s i n .
T e r i r i n g harapan, semoga s k r i p s i i n i dcpet berrnanfaat
bagi perkembangan 1.5ekanisesi P e r t a n i a n khususnya dan mesyar a k a t pzda miumnya.

Bogor, September 1987

?enulis

DAPTAR IS1

... . .. . . . . . .. .
DAFTRR TABEL . . . .
.. .,. . .. . ..
DAFTAR GAMBAR
- . - - - .- . DAFi'AR LA!,IPIRAN . . . . . . . . . . . . . .
DAFTILRSIMBOL . . . . . . . . . . . . . - . .
PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
LATAR BELAKANG . . . . . . . . . . . .

KATA PICNGANTAR ,

,

,

*

+

*

,

I,

A.

,

11, TINJBIJAIJ PUSTAKA
A,

. . . . . . , . . .. . ,..

. ....
.... ..
........
........ ...
. . . . . . . .. . . .

PITNANSAIIAN PASCA PANEN CEIJGKEII

7. Pcngolahan dan Penanganan

,

B, PENGERIIJGAN IIliSIL PERT!IMIAN
1 . P r o s e s Pongeringan

a . Model T e o r i t i s

vi
vii

ix
x
1
1

5
5

7
10
10

13

...
Kadar A i r Keseimbangan dan Konstanta Pengeringan
....... .... . . .

20

..

24

b, Model Semi T e o r i t i s dan D n p i r i s

3.

iii

w

4. Penera pan T e o r i Penceringan Lapisan
p i s Untuk Pengeringan Lapisau Tebal

17

Ti-

Halaman

. . . . . . . . . . . . . 27
A . T B l P A T DAN WAKTU . . . . . . . . . . . . . .
27
B . DATA PENGERINGAN L A P I S A i ? T I P I S . . . . . . .
27
C . PR!?NITUP!GAFI PERUBhIlAN KADAR A I R . . . . . . 29
D . PEPIDERATAN A I J A L I T I S MENENTUKAN N I L A I PIe DAN IC 31
I'J . I'IASIL DAN PE.IBAIiASAM
. . . . . . . . . . . . . 40
A . ICADAR A I R KESEIMRANGAI? .
.
.
. 40
A . KONSTANTA PENGERIMGA)!
. . . . . . . . . . . 44
C . EVAl.,ITASI MODEL PEIJGERIIJGAN L A P I S A N T I P I S . . 51
V . I';ESIt.fPULAtJ DAN SARAN . . . . . . . . . . . . .
83
A . ICESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
B . SARAIT
. . . . . . . . . . . . 84
LAMPIRAlf
. . . . . . . . . . . . . . . 86
DAFTAR PUSTAKA
. . . . . . . . . . . . . . . . 138
.

I11 N E T O U O L O G I P E N E L I T I A N

Halaman
Tabel.1.
Tabel 2 .

Suhu dan Rh udara pengering pada penger i n g a n l a p i s a n t i p i s cengkeh

.....
Kadar a i r keseimbangan dinamis cengkeh
f ermentasi . . . . . . . . . . . . . .

28

41

Tabel 3.

Kadar a i r keseimbarlgan dinamis censkeh
non f e m e n t a s i

41

Tabel 4.

Konstanta pengeringan d a r i model STT,
ST, LTT dan Bola untuk cengkeh fermentasi

.................

45

Konstanta pengeringan d a r i model STT,
ST, LTT dan Bola untuk cengkeh ncn f e r mentasi

46

Tabel 5..

Tabel 6 .
Tabel

T.

............

................

..........
Simpangan baku r a s i o kadar a i r untuk
cenqkeh non f e m e n t a s i . . . . . . . .

Simpangan baku r a s i o kadar a i r untuk .
cengkeh f e r m e n t a s i

82
82