Analisis pengeringan absorpsi dengan kapur api pada pengeringan lada hitam
ANALISIS PENGERINGAN ABSORPSI DENGAN
KA,PUR API PADA PENGERINGAN LADA HlTAM
OLEH :
NUR WULANDARI
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
NUR W'ULANDARI. Analisis Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api pada
Pengerir~ganLada Hitam. Dibimbing oleh SOEWARNO T. SOEKARTO dan
PURWIYATNO HARIYADI.
Proses pengeringan lada hitam memerlukan metode pengeringan dengan
suhu yang rendah tetapi dengan waktu pengeringan yang singkat, yaitu dengan
proses pengeringan absopsi menggunakan absorben kapur api.
Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengetahui kapasitas dan profil
pengeringan absorpsi pada lada; (2) mengetahui efisiensi energi pada proses
pengeringan absorpsi pada lada; dan (3) membuat kurva isotermi sorpsi lada dan
ca(0H)~.
Proses pengeringan lada dilakukan di dalam lemari pengering absorpsi.
Percobatan pengeringan dilakukan dengan menggunakan perbandingan berat CaO
terhadap berat lada (R) sebesar 0.5, 1, 2, 5 dan 20.
Selama proses pengeringan lada secara absorpsi, suhu ruang pengering
absorpsi sekitar 2g°C, sedangkan RH ruang pengering absorbsi tidak konstan.
Dengan menggunakan R 2, R 5, dan R 20, lada berhasil dikeringkan
sampai Icadar air target 12% basis basah (bb). Semakin besar tingkat R, waktu
pengeringan semakin singkat yaitu berturut-turut 89, 92.3, dan 119.5 jam untuk R
20, R 5, dan R 2. Penggunaan R 0.5 dan R 1 tidak mampu mengeringkan lada dan
lada mengalami pembusukan.
Terdapat hubungan laju pengeringan dengan fraksi air terikat pada lada.
Fase 2 rnerupakan fase pengeringan air bebas. Periode A dan fase 3 merupakan
fase pengeringan air terikat tersier. Sedangkan periode B dan fase 4 merupakan
fase pengeringan air terikat sekunder, tetapi beium mampu mengeringkan air terikat
primer.
Kebutuhan kapur api secara teoritis adalah : CaO sebanyak 1.65 kali berat
lada atau kapur api sebanyak 1.85 kali berat lada. Proses pengeringan dengan R 2
memiliki efisiensi ekonomis dan teknologis yang tinggi.
Selama pengeringan absorpsi tejadi penurunan kadar minyak atsiri lada
yang relatif kecil yaitu antara 1.74% - 4.87% bk.
SURATPERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
ANALISIS PENGERSNGAN ABSORPSI DENGAN KAPUR API
PADA PENGERINGAN LADA HITAM
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikwikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah
dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juni 2002
NUR WULANDARI
Nrp. : 98151lIPN
ANALISIS PENGERINGAN ABSORPSI DENGAN
KAPUR API PADA PENGERINGAN LADA HlTAM
OLEH :
NUR WULANDARI
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoteh gelar
Magister Sains pada
Program Studi llmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judu~lTesis
: Analisis Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api pada
Pengeringan Lada Hitam
Nama
: Nur Wulandari
NRP
: 98151
Program Studi
: llmu Pangan
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, MSc
Ketua
Mengetahui,
2. Kletua Program Studi llmu Pangan
3. Direktur Program Pascasajana
Prof. Dr. Ir. Bettv Sri Laksmi Jenie, MS
0 6 JUN 2002
-
Tanggal Lulus : 29 Mei 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 3 Oktober 1974, sebagai putri
pertama dari pasangan Drs. Tuwun dan Sutiyah. Kini penulis telah menikah dengan
Eddy Fadillah Safardan.
Pendidikan sarjana ditempuh penulis pada Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Fakiultas Teknologi Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor, dan lulus pada tahun
1998. Pada tahun yang sama, penulis melanjutkan studi ke Program Pasca Sajana
lnstitut F'ertanian Bogor, pada Program Studi llmu Pangan. Kesempatan untuk
melanjutkan ke program magister ini diperoleh dengan bantuan beasiswa dari
Proyek URGE Batch V.
Penulis bekeja sebagai staf pengajar pada Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Falwltas Teknologi Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor, sejak tahun 1999.
Bidang yang ditekuni adalah Rekayasa Proses Pangan.
Alhamdulillaahi robbil alamiin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat
Allah S\NT atas karunia dan kasih sayangnya sehingga penulis dapat
menyele~~aikan
tugas akhir karya ilmiah ini. Tema yang dipilih pada tesis ini adalah
mengenai Analisis PengeringanAbsorpsi dengan Kapur Api pada Pengeringan Lada
Hitam.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
rnembantu pelaksanaan, penulisan, dan penyelesaian tesis ini. Terima kasih
kepada Bapak Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, MSc dan Dr. Ir. Puwiyatno Hariyadi,
MSc sebagai dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dorongan,
bantuan tlan bimbingan selama penelitian dan penulisan tesis.
Terima kasih juga kepada Proyek URGE Batch V yang telah memungkinkan
penulis itntuk melanjutkan pendidikan ke strata S2, Balai Penelitian Tanaman
Rernpah dan Obat, Wgor yang telah mernbantu penyediaan lada basah, juga Pusat
Penelitiarl Tanah dan Agroklimat yang telah membantu pelaksanaan analisis kapur
api.
Banyak pihak yang telah membantu penulis di dalam pelaksanaan penelitian
seperti Mas Aris, Pak Udin, Devi, Rohmah, Eko, Susan, Fajar dan Yane yang telah
menemar~ipenulis selama lembur di malam hari; Pak Yahya, Pak Sobirin, dan Pak
Kama yang telah meminjamkan alat-alat penelitian; serta semua pihak di Jurusan
TPG dan PAU Pangan dan Gizi; terima kasih atas bantuannya. Juga kepada rekanrekan penulis di PS llmu Pangan, terima kasih atas kerjasama serta kekompakannya
selama rr~enjalanistudi.
Uligkapan terimakasih juga ingin penulis sampaikan pada Bapak-lbu di
Bandung dan Depok beserta saudara-saudara penulis yang telah memberikan
dukungarl semangat kepada penulis selama penyelesaian tugas akhir. Juga terima
kasih yarlg tak terhingga kepada suamiku tersayang Mas Fadhil, atas kasih sayang,
dukungan, bantuan, dan pengertiannya, sehingga membuat hari-hari penulis penuh
dengan kebahagiaan.
Semoga semuanya mendapat balasan dari Allah SWT.
Bogor, Juni 2002
Nur Wulandari
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR IS1.................................................................................................
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTARGAMBAR ......................................................................................
I. PENDAHULUAN..........................................................................................
A . LATAR BELAKANG................................................................................
B. TU.IUAN DAN MANFAAT PENELlTlAN .................................................
II. TlNJAllAN PUSTAKA ..................................................................................
A . LAD.4 .......................................................................................................
1. 'ranaman Lada ..................................................................................
2. Komoditas Lada ................................................................................
3. M a t Buah Lada Hitam ......................................................................
4 . Pengolahan Lada Hitam....................................................................
5. FJlutu Lada Hitam dan Standarisasinya ..............................................
B. PENlGERINGAN ......................................................................................
1. iPrinsip dan Mekanisme Pengeringan ...............................................
2. Model Fisik Pengeringan ..................................................................
. Model fisik pengeringan lapis tebal ...............................................
19. Model fisik pengeringan lapis tipis ................................................
3. .Jenis Alat Pengering.........................................................................
C. KESETIMBANGAN AIR DAN ISOTERMI SORPSI AIR ..........................
1. Kesetimbangan Air ...........................................................................
2 . Aktivitas Air ......................................................................................
3 . lsoterrni Sorpsi Air ............................................................................
4 . Kesetimbangan Air dalam Proses Pengeringan................................
D. LAJU PENGERINGAN...........................................................................
1. I-aju Pengeringan Konstan ...............................................................
2 . I-aju Pengeringan Menurun ..............................................................
E. MODEL MATEMATIK LAJU PENGERINGAN LAPIS TlPlS ..................
1. Model Matematik Laju Pengeringan Konstan ...................................
2 . Model Matematik Laju Pengeringan Menurun ..................................
F. PENGERINGAN ABSORPSI..................................................................
1. f2rinsipPengeringan Absorpsi ..........................................................
2. Karakteristik Kapur Api ....................................................................
3. Eznergi Panas dari Kapur Api ............................................................
4. Aplikasi Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api ............................
5. tceunggulan Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api .....................
6. C(onstruksi Alat Pengering Absorpsi..................................................
I
iv
vii
Ill. BAHAN DAN METODE..............................................................................
A. BAHAN DAN ALAT ..............................................................................
...................................................................................
1. Bahan
2 . Peralatan ...................................................................................
3. Konstruksi Alat Pengering Absorpsi ...............................................
34
34
34
35
35
B. PEfRSlAPAN UJI ..................................................................................
1. Persiapan Kapur Api .......................................................................
2. Persiapan Buah Lada Segar yang Akan Dikeringkan .....................
3. Persiapan Lemari Pengering Absorpsi............................................
4. Pendekatan Masalah......................................................................
a. Kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi panas ..........
b. Reaksi antara kapur api dan uap air ...........................................
c. Reaksi pelepasan energi oleh kapur api .....................................
C. MtITODE PERCOBAAN.......................................................................
Percobaan 1. Kapasitas dan Profi Pengeringan Absorpsi pada Lada...
a. Profil perubahan suhu selama pengeringan absorpsi .................
b. Profil perubahan RH ruang pengering selama pengeringan
absorpsi......................................................................................
c. Profil proses pengeringan lada secara absorpsi..........................
d. Profil perubahan berat kapur api.................................................
e. Penurunan kadar minyak atsiri lada............................................
Pe!rcobaan 2 . Efisiensi Energi Kapur Api ..............................................
Perwbaan 3. Kesetimbangan lsotermi Sorpsi .....................................
a. Kesetimbangan isotermi sotpsi lada ...........................................
b. Kesetimbangan isotermi sorpsi Ca(OH)* ...................................
D. ME:TODE PENGAMATAN....................................................................
1. Pengukuran Kadar Air Lada dengan Metode Destilasi
(AOAC 1995)..................................................................................
2. Pengukuran Kadar Minyak Atsiri Rempah-Rempah (AOAC 1995)..
3. Pengukuran
Kadar CaO dengan
Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS) (Basset et a1. 1978) ...............................
4. Pengukuran Kadar CaO Secara Fisik (Metode Hasil Modifikasi
Penulis) ...........................................................................................
46
46
47
48
48
IV. HASIL. DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 50
A. PEiRSlAPAN PROSES PENGERINGAN LADA SECARA ABSORPSI .
1. Kondisi Lada Basah........................................................................
2. Kondisi Kapur Api ...........................................................................
3. Persiapan Lemari Pengering Absorpsi............................................
50
50
50
52
B. PF!OFIL SUHU SELAMA PENGERINGAN ABSORPSI.......................
1. Profil Suhu Ruang Pengering Absorpsi...........................................
2. Profil Suhu Kapur Api .....................................................................
3. Pengaruh R terhadap Profil Suhu Ruang Pengering dan Suhu
Kapur Api ......................................................................................
53
53
56
58
C. PROFIL KELEMBABAN RELATIF SELAMA PENGERINGAN
ABSORPSI ...........................................................................................
I. Kalibrasi Higrometer .......................................................................
2. Profil RH Selama Pengeringan Absorpsi .......................................
3. Pengaruh R terhadap Pmfil RH Selama Pengeringan Absorpsi......
4. Pengaruh Profil RH terhadap Kinerja Proses Pengeringan Absorpsi
D. PROSES PENGERINGAN LADA SECARA ABSORPSI .....................
1. Profil Penurunan Kadar Air Lada Selama Pengeringan Absorpsi....
2 . Lama Pengeringan.........................................................................
3. Pengaruh R terhadap Kapasitas Pengeringan Lada dan Sifat Lada
Kering.............................................................................................
E. ISOTERMI SORPSI DAN ANALISIS AIR TERIKAT PADA LADA.........
1. Kadar Air Kesetimbangan Lada .....................................................
2. Kurva lsotermi Sorpsi Lada ............................................................
3. Air Terikat pada Lada .....................................................................
a. Air terikat primer .........................................................................
b. Air terikat sekunder.....................................................................
c. Air terikat tersier..........................................................................
d. Air terikat primer, sekunder dan tersier pada lada.......................
F. ANALISA LAJU PENGERINGAN .........................................................
1. Analisa Penurunan Kadar Air Lada terhadap Waktu Pengeringan....
2. Analisa Laju Momental (Laju Pengeringan terhadap Waktu
Pengeringan)....................................................................................
2. Analisa Laju Fraksial (Laju Pengeringan terhadap Kadar Air) ........
3. Kaitan Laju Pengeringan dengan Fraksi-Fraksi Air ...........................
G. PEZRUBAHAN KAPUR API SELAMA PENGERINGAN.........................
1. Profil Perubahan Berat Kapur Api ...................................................
2. Peqgaruh R terhadap Profil Perubahan Berat Kapur Api ...............
3. Kadar CaO pada Awal dan Akhir Pengeringan...............................
4 . Pengaruh R terhadap Kadar CaO yang Tersisa .............................
5. lsoterrni Sorpsi Ca(OH)2 ................................................................
H. EF:ISIENSI ENERGI SELAMA PENGERINGANABSORPSI ................
1. Kebutuhan Kapur Api Secara Teoritis .............................................
2. KesetimbanganAir Selama Pengeringan Absorpsi.........................
3. Kesetimbangan Energi Selama Pengeringan Absorpsi ..................
4 . Pengaruh R terhadap Efisiensi Energi ............................................
I. MIN'YAKATSlRl LADA ...........................................................................
1. Perubahan Minyak Atsiri Lada Selama Pengeringan......................
2 . Pengaruh R terhadap Kadar Minyak Atsiri Lada .............................
DAFTAR IPUSTAKA .........................................................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Susunan kimiawi lada hitam* .............................................................
7
Tabel 2. Standar mutu lada hitam (SNI 01 - 0005 - 1995)* .............................
10
Tabel 3. Ejerbagai larutan garam jenuh dan RH yang dihasilkannya pada suhu
28°C untuk penentuan kesetimbangan isotermi sorpsi air dan kalibrasi
45
higrometer..........................................................................................
Tabel 4. Data suhu ruang, suhu kapur api dan RH proses pengeringan
absorpsi pada berbagai tingkat R ......................................................
54
Tabel 5. Kelembaban relatif higrometer yang dikalibrasi dengan laruran garam
jenuh pada suhu 28OC ........................................................................
61
Tabel 6. RH minimum, waktu penyetimbangan, dan kadar air akhir lada,
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R...
66
Tabel 7. Data pengamatan kadar air lada (% bk) selama pengeringan absorpsi
dengan betbagai tingkat R .................................................................
68
Tabel 8. L.ama pengeringan lada dengan metode absorpsi untuk mencapai
kadar air aman 12% bb pada berbagai tingkat R, dan waktu
pengeringan dengan metode penjemuran..........................................
70
Tabel 9. Kadar air dan kondisi lada pada akhir proses pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R ...................................................
72
Tabel 10. Kadar air kesetimbangan lada hitam bubuk secara absorpsi dan
desorpsi pada suhu 28°C pada berbagai RH, dan hasil ekstrapolasi
visual pada RH 100%.......................................................................
75
Tabel 11. Perhitungan air terikat primer pada lada hitam bubuk dengan model
BET .................................................................................................
77
Tabel 12. Perhitungan air terikat sekunder lada hitam bubuk dengan model
analisis logaritma..............................................................................
80
Tabel 13. Parameter isotermi sorpsi dan fraksi air terikat pada lada hitam
bubuk secara absorpsi dan desorpsi pada suhu 28OC ......................
83
Tabel 14. Nilai slope penurunan kadar air terhadap waktu (- dM/dt)
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R.
84
Tabel 15. Hasil analisa regresi laju pengeringan dengan model matematika
pengeringan lapis tipis pada pengeringan lada secara absorpsi
dengan berbagai tingkat R................................................................ 90
Tabel 16. Rekapitulasi hasil analisa laju pengeringan momenta1 dan fraksial,
serta hasil analisa fraksi air terikat pada lada ...................................
94
Tabel 17. Data perubahan berat kapur api selama pengeringan lada secara
absorpsi dengan berbagai tingkat R .................................................
97
Tabel 18. Perkiraan kadar CaO tersisa dengan metode pengukuran fisik
selama pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai
tingkat R dan waktu proses 6 hari .................................................... 101
Tabel 19. Kadar air kesetimbangan Ca(OH)* pada suhu 28°C ......................... 104
Tabel 20. Data kesetimbangan air dan persentase air yang dilepas lada selama
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 2 ........................................ 108
Tabel 21. Data kesetimbangan energi dan efisiensi energi terpakai selama
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 2 ........................................
111
Tabel 22. Perhitungan kesetimbangan energi dan efisiensi energi selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R sampai
kadar akhir pengeringan ................................................................... 115
Tabel 23. Perhitungan kesetimbangan energi dan efisiensi energi selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R sampai
batas kadar akhir aman untuk penyimpanan (12% bb) ..................... 115
Tabel 24. Penurunan kadar minyak atsiri lada pada metode pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R, metode pengovenan dan
penjemuran ...................................................................................... 118
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 'I. Tanaman lada dan bagian-bagiannya (Purseglove et a/. 1981)......
5
Gambar 2. Penampang melintang buah lada hitarn (Aksi Agraris Kanisius
1988) ..............................................................................................
7
Gambar :3. Alokasi komponen khusus yang terdapat pada lada hitarn (Aksi
Agraris Kanisius 1988) ...................................................................
8
GambarrF. Proses pindah panas dan massa selarna pengeringan bahan
pangan (Aguilera dan Stanley 1990)...............................................
12
Gambar !j. lsotermi sorpsi air (Fellows 1992).............................................. .....
18
Gambar fj. Kurva hubungan kadar air terhadap waktu (Rizvi 1995) .................
20
Gambar 7. Kurva laju pengeringan pada bahan padat (Rizvi dan Mittal 1992).
20
Gambar 8. Kurva perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan biji-bijian
(Henderson dan Peny 1976) .......................................... . ..........
26
Gambar $3. Kurva lsotermi Sorpsi air CaO pada suhu 30°C (Fuadi 1999).........
28
Garnbar '10. Konstruksi alat pengering absorpsi (Halirn 1995) .........................
32
Konstruksi alat pengering absorpsi dengan penimbangan di
Gambar *II.
dalam .........................................................................................
36
Gambar '12. Lada segar varietas Lampung Daun Lebar yang siap dikeringkan
51
Garnbar '13. Kapur api sebagai absorben pada proses pengeringan absorpsi .
52
Gambar '14. Profil suhu ruang pengering absorpsi selama pengeringan lada
secara absorpsi pada berbagai tingkat R...................................:..
54
Gambar '15. Profil suhu kapur api selama pengeringan lada secara absorpsi
pada berbagai tingkat R................................................................
56
Gambar '16. Profil suhu ruang pengering absorpsi dan suhu kapur api selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 0.5 dan R 20
59
Gambar '17. Kurva kalibrasi RH pada higrometer rambut sintetik Der Grune
Punkt, Jerman yang dikalibrasi dengan larutan garam jenuh ........
62
Garnbar '18. Profil kelembaban relatif ruang pengering absorpsi selama
pengeringan dengan berbagai tingkat R .......................................
63
Gambar '19. Profil penurunan kadar air lada (% bk) selama pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R .............................................
67
Gambar ;!O. Kurva isotermi absorpsi desorpsi lada hitam bubuk dengan
ekstrapolasi visual pada RH 100% ...............................................
75
vii
Gambar ;!I
Plot
. isoterrni BET dari kurva isotermi absorpsi dan desorpsi lada
hitam bubuk ..................................................................................
78
Gambar ;!2.Bentuk linier dari isotermi sorpsi lada hitam bubuk, terdiri dari air
terikat sekunder dan air terikat tersier ...........................................
81
Gambar 23.Profil penurunan kadar air terhadap waktu pengeringan lada
secara absorpsi dengan berbagai tingkat R ..................................
85
Gambar 24. Laju pengeringan terhadap waktu pengeringan, suhu, dan RH,
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 20.......
87
Gambar25. Kurva laju pengeringan absorpsi lada terhadap waktu
pengeringan, pada berbagai tingkat R ..........................................
88
Gambar 26. Profil penurunan kadar air, suhu dan RH proses pengeringan lada
secara absorpsi dengan tingkat R 5..............................................
92
Gambar 27.Kurva laju pengeringan (dMIdt) terhadap kadar air lada pada proses
93
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 5.....................................
Gambar 28. Profil perubahan berat kapur api selama pengeringan lada secara
absorpsi dengan berbagai tingkat R
96
Gambar 29. Hubungan antara R dengan kadar CaO yang tersisa pada akhir
pengeringan lada secara absorpsi ................................................ 102
Gambar30. Kurva isotermi sorpsi Ca(OH)* pada suhu 28°C dan hasil
ekstrapolasi rnenggunakan persamaan polinomial pada a, I....... 105
Gambar 31. Profil kesetimbangan air dan persentase air yang dilepas lada
selama pengeringan lada seqira absorpsi dengan tingkat R 2 109
Gambar 32. Profil kesetimbangan energi dan efisiensi energi terpakai selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 2 .............. 112
Gambar 33.Efisiensi energi terpakai dan potensial pada proses pengeringan
lada secara absorpsi pada berbagai tingkat R .............................. 116
DAFTAR SIMBOL
A
a,
aw
,a
awi
B
bk
bb
b/b
C
D
ERH
FP
H
HO
hr,
Kg
KY
K
I
M
Ma
Mc
Me
Mo
MP
Ms
Mt
m
ms
N
Na
Pb
Pw
q
RH
T
T*
t
tc
w1
Wl
Y
Yb
L
n
luas area pengeringan
aktivitas air
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat primer
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat sekunder
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat tersier
adalah koefisien yang tergantung pada bentuk partikel atau jenis bahan
basis kering
basis basah
berat per berat
konstanta persamaan Guggenheim-Anderson-deBoer
konstanta difusivitas
Equilibrum Relative Humidity (Kelembaban Relatif Kesetimbangan)
faktor pengenceran
koefisien pindah panas
entalpi (kJ)
koefisien pindah panas pada perubahan fase uap gas
koefisien pindah massa keseluruhan untuk lapisan gas
koefisien massa air
konstanta pengeringan
kedalaman slab (m)
kadar air basis kering (% bk)
berat molekul air
kadar air kritis peralihan periode pengeringan (% bk)
kadar air kesetimbangan (% bk)
kadar air pada permulaan periode laju menurun (YObk)
kapasitas air terikat primer (% bk)
kapasitas air terikat sekunder (% bk)
kapasitas air terikat tersier (% bk)
kadar air (g air / g bahan kering)
kapasitas air terikat sekunder ( g air / g bahan kering)
laju pengeringan
massa air
tekananuapbahan pangan
tekanan uap air mumi pada suhu tertentu
panas
Relative Humidity (Kelembaban Relatif)
suhu pengeringan
suhu bola basah
waktu pengeringan
waktu pengeringan saat terjadi M,
berat kapur api awal
ber rat kapur api yang sudah direaksikan
kadar air udara pengering
lkadar air udara pada perrnukaan bahan
loanas laten air pada Ts
ltonstanta = 3.142
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Lada merupakan komoditas rempah-rempah ekspor lndonesia yang
terbesar di antara jenis rempah-rempah lain. Harga lada yang cukup tinggi,
telah~banyak memberikan devisa bagi lndonesia (Kemala 1996). Sebagai salah
satu produsen utama lada di dunia, lndonesia banyak mengekspor lada dalam
bentluk lada hitam dan lada putih.
Pada perkembangannya, pemasaran lada ekspor lndonesia beberapa
kali mengalami klaim atau penahanan dari FDA karena mutunya tidak
merrrenuhi syarat. Telah beberapa perusahaan eksportir lada asal lndonesia
mengalami penahanan karena lada yang diekspornya mengandung cemaran
Salnronella (FDA 2002).
Menurut data dari Departemen Kehutanan dan
Perkebunan pada tahun 2001, selama tahun 2000 telah terjadi 10 kasus
penahanan lada ekspor lndonesia (Dephutbun, 2001). Sedangkan sebelumnya,
padar periode 1982
- 1987, lada asal lndonesia yang ditahan FDA mencapai
850 ton, sehingga sangat merugikan eksportir maupun petani lada lndonesia
(Ristlaferi 1996).
Persaingan perdagangan lada dengan negara penghasil lada lainnya
cukup ketat, dan masalah mutu lada sangat menentukan kelanjutan
~erd~agangan
lada tersebut. Alasan penahanan lada asal lndonesia antara lain
kare~iaterdapat cemaran mikroorganisme, jamur, kotoran serangga dan kotoran
tikus, serta kadar air lada yang masih tinggi, dan kadar minyak atsiri lada yang
rendah dan tidak memenuhi syarat.
Salah satu faktor kritis penyebab rendahnya mutu lada lndonesia adalah
kareria proses pengeringan lada yang tidak terkontrol. Apalagi pengusahaan
lada umumnya masih dalam bentuk perkebunan rakyat yang belum memiliki
fasilittas pengeringan yang baik.
Pengeringan dengan sinar matahari yang
sangat tergantung pada cuaca, seringkali menghasilkan lada asalan yang kadar
airnya belum memenuhi syarat dan tidak seragam. Karena itu eksportir lada
Indonesia biasanya melakukan kembali proses pengeringan lada asalan agar
mencxpai kadar air sesuai standar perdagangan ekspor. Pengeringan lanjutan
biasa~nya dilakukan
dengan
mesin
pengering,
tetapi
karena
suhu
pengeringannya relatif tinggi dan kurang terkontrol dengan baik, kandungan
minyak atsiri lada menjadi sangat menurun karena rusak dan hilang selama
pengeringan. Apalagi penggunaan mesin pengering memerlukan suplai energi
yang tinggi dan peralatan yang relatif mahal.
Untuk mempertahankan kandungan minyak atsiri lada maupun
komponen volatil yang dimiliki hasil pertanian lain agar tidak hilang selama
pengeringan, perlu dilakukan proses pengeringan pada suhu yang rendah.
Pengeringan suhu rendah dapat dilakukan melalui proses absorpsi, yaitu
menggunakan bahan penyerap uap air atau absorben.
Kapur api (CaO) adalah absorben yang potensial, dapat menghasilkan
udars~yang kering, dan harganya murah (Harjadi 1990). Penggunaan kapur api
sebagai absorben mempunyai kelebihan dibandingkan dengan gel silika,
dima~iaselain kapur api sangat kuat menyerap air dan menciptakan RH udara
pengaring yang rendah, kapur api juga menghasilkan energi panas sebagai
hasil reaksi eksoterrniknya dengan air. Hal tersebut menghasilkan tingkat dan
laju pengeringan yang lebih baik dengan pengeringan yang tetap terjadi pada
suhu yang rendah. Selain itu kapur api harganya relatif lebih murah dari pada
gel silika. Walaupun demikian, absorben kapur api juga mempunyai kelemahan
yaitu hanya dapat dipakai satu kali selama proses pengeringan.
Aplikasi dan pengujian pengeringan absorpsi dengan menggunakan
abso~benkapur api telah dilakukan oleh beberapa peneliti yaitu percobaan
pengeringan untuk lada hitam yang dilakukan oleh Halim (1995); penelitian
pengeringan untuk pembuatan brem padat oleh Hersasi (1996); penelitian
analisa laju pengeringan lapis tipis pada fillet ikan oleh Asikin (1998); penelitian
pengeringan gabah sebagai benih padi oleh Fuadi (1999); dan penelitian
pengeringan biji pala oleh Suryani (1999). Hasil penelitian-penelitian tersebut
menunjukkan proses pengeringan yang cukup baik, dengan mutu produk yang
lebih tinggi bila dibandingkan dengan metode pengeringan konvensional.
Potensi alat pengering absorpsi untuk mengeringkan suatu bahan, perlu
ditunjang dengan data dasar mengenai proses pengeringan absorpsi tersebut.
Selarna ini belum banyak diketahui tentang kapasitas pengeringan absorpsi
dengen kapur api, bagaimana profil dan laju pengerirlgannya, serta
.
pengaruhnya terhadap mutu bahan yang dikeringkan.
Dengan data dasar
tentang proses pengeringan absorpsi ini diharapkan aplikasi proses
pengeringan absorpsi dapat distandarisasi untuk menghasilkan produk yang
diinginkan.
Alat pengering absorpsi berupa lemari pengering yang terbuat dari
bahan yang kedap uap air dan dapat menahan kehilangan panas sekecil
mungkin.
Penimbangan bahan yang dikeringkan dan absorben kapur api
dilakukan di dalam lemari pengering sehingga tidak mengganggu terjadinya
proses kesetimbangan selama pengeringan.
B. TUJUAN DAN MANFAAT PENELiTlAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
(1) rnengetahui kapasitas dan profil pengeringan absorpsi pada lada yang
meliputi :
(a) profil suhu ruang pengering, suhu kapur api, dan RH udara pengering
absorpsi;
(b) profil proses pengeringan absorpsi pada lada dan analisis laju
pengeringannya
(c) profil perubahan berat kapur api dan kadar CaO selama pengeringan
absorpsi
(d) pengaruh proses pengeringan absorpsi terhadap kadar minyak atsiri lada
(2) mengetahui efisiensi energi pada proses pengeringan absorpsi pada lada;
(3) membuat kurva isotermi sorpsi lada dan Ca(OH)*.
Dari penelitian ini dapat diperoleh data dasar tentang proses
pengeringan absorpsi untuk pengeringan lada maupun hasil pertanian lain yang
mengandung komponen volatil yang peka terhadap panas. Data dasar tersebut
berg~~na
untuk merancang proses pengeringan absorpsi dan membangun alat
pengering absorpsi yang dapat diterapkan di tingkat pengguna yaitu petani dan
eksportir lada maupun hasil pertanian lainnya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. LADA
Lada merupakan tanaman rempah yang memberikan devisa yang besar
bagi Indonesia. Lada diolah menjadi berbagai komoditas ekspor seperti lada
hitann, lada putih, dan oleoresin lada yang memiliki keunggulan terutama dalam
kanalungan minyak atsirinya.
Karena pengusahaan lada umumnya berupa
perkebunan rakyat dengan proses pengolahan yang masih sederhana, masih
terdapat beberapa masalah mutu lada untuk memenuhi standar ekspor lada di
pasar dunia.
1. Tianaman Lada
Tanaman lada (Piper nigmm Linn.) termasuk Ordo Pipemles, Famili
Piperaceae, Genus Piper. Tanaman lada berasal dari pantai barat Ghats,
India, dan karena kesesuaian iklim menyebabkan tanaman lada berkembang
pesat di Indonesia. Di Indonesia terdapat sekitar 40 spesies lada, dan yang
paling banyak dibudidayakan adalah jenis lada Lampung dan lada Bangka
(Rismunandar 1987). Bentuk tanaman lada dan bagian-bagiannya dapat
dillhat pada Gambar 1.
Hasil utama tanaman lada adalah buahnya yang terangkai di dalam
- 15 cm, dan setiap tandannya berisi sekitar 50 Buah lada berbentuk bola berdiameter 4 - 6 milimeter,
tandan yang panjangnya 5
60 butir buah lada.
kuiitnya berwama hijau sebelum masak dan berubah menjadi kuning
kelmerahan atau merah bila sudah ranum (Purseglove et a/. 1981). Menurut
Nuryani (1996), buah lada umumnya berbentuk bulat agak lonjong dengan
valiasi yang cukup besar untuk beberapa varietas.
Menurut Farrel (1990), tanaman lada tumbuh merambat dan budi
dayanya dapat dilakukan secara intensif menggunakan tiang penyangga.
Selain itu telah dikembangkan pula lada perdu jenis pendek tanpa
dirambatkan pada tiang penyangga. Purseglove et a/. (1981) mengemukakan
bahwa panjang tanaman lada dapat mencapai 10 meter atau lebih, tetapi
uniuk hasil yang baik tingginya sebaiknya dibatasi sampai 4 meter.
Keterangan :
Ranting plagiotrop yang sedang berbuah
I). Malai bunga sernpurna
.(:
Penarnpang bunga lada yang sernpurna
d. Buah lada rnuda yang rnengering
f?. Bunga lada dengan.putiknya
f. Kepala putik bunga lada
(1. Dasar bunga lada dengan putiknya
h. Buah lada yang rnembesar
i Penarnpang buah lada
ia.
Garr~bar1. Tanarnan lada dan bagian-bagiannya (Purseglove et a1 1981)
Daerah sentra produksi lada Indonesia terdapat di Bangka, Lampung,
dan Kalimantan Barat. Varietas lada Lampung Daun Kecil banyak ditanam di
Bangka, sedangkan varietas Belantung, Bulok Belantung, dan Kerinci banyak
dibudidayakan di Lampung (Nuryani 1996). Menurut Kemala (1996) daerah
Lampung dikenal dengan lada hitamnya dan daerah Bangka dikenal dengan
lada putihnya, karena varietas lada yang dibudidayakan di masing-masing
daerah paling sesuai untuk diolah menjadi komoditas tersebut.
Pengusahaan tanaman lada saat ini terutama dilakukan dalam bentuk
perkebunan rakyat, yaitu meliputi + 80
yang ada. Hanya sebagian kecil
- 90% dari areal perkebunan lada
10 - 20%) diusahakan dalam bentuk
perkebunan besar swasta. Diduga ha1 ini terjadi karena sifat usaha taninya
yang banyak memerlukan tenaga kerja dan modal (Wahid 1996). Menurut
Iiidayat (1996), kondisi ini mengakibatkan perbaikan teknologi pengolahan
untuk meningkatkan mutu lada di tingkat petani berjalan lambat.
Komoditas Lada
Negara pengekspor lada utama yang memasok lada dunia adalah
Indonesia (28%), Brazil (25%), India (24%), Malaysia (17%), dan negara
lainnya (6%) (Indrawanto dan Wahyudi 1996). Lada diperdagangkan dalam
berbagai bentuk olahan, yaitu berupa lada biji, lada bubuk, minyak lada, dan
oleoresin lada. Menurut Purseglove et a/. (1981), oleoresin lada diperoleh
dari ekstraksi lada hitam dengan pelarut organik dan produk ini memiliki
seluruh sifat bau, flavor, dan rasa pedas lada. Sedangkan minyak atsiri
rn~erupakanhasil penyulingan lada hitam dengan destilasi uap.
Komoditas lada biji terutama berupa lada hitam (yaitu lada tua dan
utuh yang dikeringkan menjadi berwarna hitam); lada hitam kupas (yaitu lada
hitam yang dikupas), lada hijau (yaitu lada muda yang dikeringkan dan
berwarna hijau); dan lada putih (yaitu lada matang yang dikupas lalu
dikeringkan menghasilkan biji Iada kupas berwarna putih). Lada bubuk terdiri
dari lada hitam bubuk dan lada putih bubuk. Farrel (1990) mengemukakan
bahwa terdapat dua jenis oleoresin lada yang diperdagangkan yaitu oleoresin
yang didekolorisasi dan tidak didekolorisasi.
Jika dibandingkan antara lada hitam dan lada putih, maka sebagian
t~esarekspor lada dunia adalah dalam bentuk lada hitam dengan rata-rata
pangsa pasar 79.93% (pada tahun 7996) dari pasar seluruh jenis lada. Hal
ilu terjadi karena lada hitam digunakan dalam skala besar pada industri
pengolahan pangan dan industri lainnya, sedangkan lada putih hanya
digunakan dalam skala kecil untuk kasus tertentu yaitu jika partikel lada hitam
yang berwama gelap tidak diinginkan (Purseglove et a/. 1981).
Pada
penelitian ini akan dilakukan proses pengeringan absorpsi dengan kapur api
untuk menghasilkan lada hitam.
S,ifat Buah Lada Hitam
Buah lada hitam terdiri dari kulit luar, kulit tengah, kulit dalam, dan biji
yang berisi lembaga. Penampang melintang buah lada hitam dapat dilihat
piada Gambar 2. Pada lada hitam terkandung susunan komponen minyak
~ i a pvolatil, minyak non-volatil, alkaloid, resin, selulosa, pentosan, pati dan
mineral. Susunan kimiawi lada hitam dapat dilihat pada Tabel I.
Tangkai
Epikarp
Kecambah
Mesokarp luar
Serabut kayu
Ruang Kecambah
Mesokarp dalam
Perisperm
Endokarp
Kulit biji
'Tangkai semu
Gambar 2. Penampang melintang buah lada hitam (Aksi Agraris Kanisius 1988)
Tabel 1. Susunan kimiawi lada hitam*
Komponen
Jumlah (%)
9.6 15.6
Air
I Protein
I
10.8 12.7
I Minvak atsiri
I
1.O 2.0
I Karbohidrat
I
32.1 50.0
1Abu
I
3.4 5.9
*Sumber :Aksi Agraris Kanisius (1988)
-
I
I
I
I
Setiap bagian buah lada hitam mengandung komponen kimia yang
berbeda (Gambar 3). Menurut Puseglove et a/. (1981), di dalam buah lada
terdapat tiga zat khas, yaitu alkaloid piperin, minyak atsiri, dan resin yang
mennberi rasa pedas dan harum. Menurut Farrel (1990), buah lada hitam
merigandung 1.5 % minyak atsiri dan lebih dari 6 % oleoresin.
Piperin
mefl~pakanfaktor penentu kepedasan lada dan menjadi parameter mutu lada.
Kanldungan minyak atsiri merupakan ukuran kekuatan flavor lada.
Keterangan (yang berwarna hitam adalah ternpat yang mengandung zat tettentu) :
1. Bagian yang rnengandung rninyak atsiri (mesokarp dalam)
2. Bagian yang rnengandung zat resin (mesokarp luar dan kulit biji)
3. Bagian yang mengandung piperin (kulit biji)
4. Bagian yang rnengandung arnidon (perisperm)
5. Bagian yang mengandung zat lernak (lembaga)
6. Bagian yang rnengandung zat mineral (mesokarp luar dan kulit biji)
Gismbar 3. Alokasi komponen khusus yang terdapat pada lada hitam
(Aksi Agraris Kanisius, 1988)
Aroma dan flavor buah lada hitam ditentukan oleh komposisi minyak
uap volatil yang terdiri dari hidrokarbon monoterpen dan seskuiterpen.
Kandungan minyak atsiri, oleoresin, dan piperin lada bervariasi tergantung
varietas, faktor lingkungan, masa panen dan waktu penyimpanannya
(Wuryani 1996). Di dalam proses pengolahan produk pangan skala besar,
lada hitam digunakan sebagai rempah-rempah, bahan baku oleoresin dan
nlinyak lada hitam.
4. Plengolahan Lada Hitam
Proses pengolahan lada hitam relatif sederhana yaitu dengan
rr~elakukanproses pengeringan pada buah lada tua dan utuh. Menurut Rusli
('1996), lada hitam biasanya diolah dari buah lada yang dipetik 6
- 7 bulan
setelah tanaman berbunga. Pada saat itu buah lada berwama hijau tua, dan
dalam satu tandan sudah ada buah yang berwama kuning kemerahan. Buah
lada kemudian diblansir atau disimpan selama dua hari di dalam karung.
Selanjutnya buah lada dilepaskan dari tangkainya secara manual maupun
rnekanik menggunakan alat perontok buah lada, dan kemudian dikeringkan
dengan cara dijemur atau dengan alat pengering.
Pengeringan dengan sinar matahari seringkali menghasilkan lada
dengan kadar air yang masih tinggi dan mutunya tidak seragam. Karena itu
elcsportir lada biasanya melakukan proses sortasi dan pengeringan lanjutan
pada lada hitam asalan dari petani. Rusli (1996) mengemukakan bahwa alat
sortasi dan pengeringan lanjutan lada asalan umumnya terdiri dari 4 bagian
yaitu (1) kombinasi mesin pengayak dan penghembus untuk memisahkan
abu, tangkai lada, lada menir, dan kotoran lainnya, (2) alat pencuci
(sprinklers) untuk menghilangkan debu dan jamur, (3) alat pengering sistem
-
udara panas (60 80°C) yang bekerja secara kontinyu, dan (4) alat pemisah
tipe ulir untuk memisahkan lada berdasarkan bobotnya.
Hidayat et a/. (1993) melakukan percobaan pengeringan lada hitam
menggunakan alat pengering tipe bak dengan bahan bakar minyak tanah.
Urltuk mengeringkan 100 kg buah lada segar masing-masing pada suhu 40 -
-
4Z0C, 50 - 55OC, dan 60 65OC, dibutuhkan waktu pengeringan berturut-turut
21, 12, dan 7 jam dengan kadar air akhir lada hitam antara 11 - 12%.
5. Mutu Lada Hitam dan Standarisasinya
Mnaurut Dephutbun (2001), selama tahun 2000 telah terjadi 10 kasus
penahanan lada Indonesia. Beberapa perusahaan eksportir lada lndonesia
mengalami penahanan oleh FDA karena lada yang diekspomya mengandung
cemaran Salmonella (FDA 2002). Sebelumnya pada periode 1982 - 1987
ju~r~llah
lada asal lndonesia yang ditahan FDA mencapai 850 ton (Rishaferi
1096).
Penahanan disebabkan oleh adanya cemaran mikroorganisme,
jaimur, bahan asing, serta kadar air dan kadar minyak atsiri lada yang tidak
msmenuhi syarat. Pencemaran lada hitam sebagian besar terjadi selama
tahap perontokan dan pengeringan.
Negara pengimpor lada tetah menerapkan standar mutu lada
sehingga lada yang tidak memenuhi syarat tidak dapat diperjualbelikan.
Lada yang akan diekspor dari lndonesia harus memenuhi Standar Nasional
Inldonesia, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.
-
Tabel 2. Standar mutu lada hitam (SNI 01 - 0005 - 1995)*
Syarat Lada Hitam
Karakteristik
Mutu l
Mutu II(FAQL
I
I Kebersihan
tI
( Bebas serangga hidup dan mati serta bebas
bagian-bagiandari binatang
1.o
1.o
Kadar benda asing % (blb) maks
Kadar lada enteng % (blb) maks
I Kadar kontaminasijamur % (blb)maks
I Kadar air % (blb)maks
I
I
I
I
2.0
1
12.0
I
I
I
I
padar piperin % (blb)
Sesuai hasil analisa
padar minyak atsiri % (blb)
Sesuai hasil analisa
3.0
1
13.5
I
I
I
I
*Slumber : BSN 1995
**IzAQ = Fair Average Quality
Mikroba yang biasa mencemari lada adalah Acetobacter dan
Sr~lmonella. Jamur yang tumbuh pada permukaan lada hitam dapat
dihilangkan dengan pencucian karena serangan jamur hanya terjadi pada
permukaannya saja (Rusli 1996).
B. PEINGERINGAN
Z
=
Pengeringan merupakan suatu metode untuk mengeluarkan atau
menghilangkan sebagian besar air dari suatu bahan dengan menguapkan air
tersebut menggunakan energi panas (Winarno et a/. 1980; Fellows 1992). Tujuan
utama dari pengeringan adalah untuk rnemperpanjang umur simpan bahan
parlgan melalui penurunan aktivitas air (Fellows 1992).
Pengeringan akan
mengeluarkan air dari bahan pangan sehingga memperlambat pertumbuhan
mikroorganisme perusak dan kecepatan reaksi kimia (Barbosa-Canovas dan
Vega-Mercado 1996), serta menghambat serangan serangga (Brooker et a/.
1982).
Pengeringan bahan pangan merupakan fenomena kompleks yang
melibatkan momentum, pindah panas dan massa, sifat fisik bahan pangan,
carrlpuran udara dan air, dan struktur mikro maupun makro dari bahan pangan
(Rizvi dan Mittal 1992). Menurut Fellows (1992), pengeringan melibatkan aplikasi
panas dan pengeluaran air dari bahan pangan.
Di dalam melakukan
pengeringan, dibutuhkan energi sebesar 1000 sampai 2000 KJ untuk
merlguapkan 1 kg air (Sonhaji dan Bimbenet 1984).
1. Prinsip dan Mekanisme Pengeringan
Pengeringan adalah pengeluaran air dari bahan dengan prinsip utama
berdasarkan pindah massa internal (Chirifie 1983 diacu dalam BarbosaCanovas dan Vega-Mercado 1996). Pada pengeringan terjadi penguapan air
ke udara karena perbedaan tekanan uap air, dimana udara memiliki
kelembaban nisbi yang rendah sehingga terjadi penguapan (Taib et a/.
1988).
Proses pindah panas dan massa selama proses pengeringan dapat
crlilihat pada Gambar 4, dirnana pindah panas dapat terjadi secara radiasi,
I
KA,PUR API PADA PENGERINGAN LADA HlTAM
OLEH :
NUR WULANDARI
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
NUR W'ULANDARI. Analisis Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api pada
Pengerir~ganLada Hitam. Dibimbing oleh SOEWARNO T. SOEKARTO dan
PURWIYATNO HARIYADI.
Proses pengeringan lada hitam memerlukan metode pengeringan dengan
suhu yang rendah tetapi dengan waktu pengeringan yang singkat, yaitu dengan
proses pengeringan absopsi menggunakan absorben kapur api.
Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengetahui kapasitas dan profil
pengeringan absorpsi pada lada; (2) mengetahui efisiensi energi pada proses
pengeringan absorpsi pada lada; dan (3) membuat kurva isotermi sorpsi lada dan
ca(0H)~.
Proses pengeringan lada dilakukan di dalam lemari pengering absorpsi.
Percobatan pengeringan dilakukan dengan menggunakan perbandingan berat CaO
terhadap berat lada (R) sebesar 0.5, 1, 2, 5 dan 20.
Selama proses pengeringan lada secara absorpsi, suhu ruang pengering
absorpsi sekitar 2g°C, sedangkan RH ruang pengering absorbsi tidak konstan.
Dengan menggunakan R 2, R 5, dan R 20, lada berhasil dikeringkan
sampai Icadar air target 12% basis basah (bb). Semakin besar tingkat R, waktu
pengeringan semakin singkat yaitu berturut-turut 89, 92.3, dan 119.5 jam untuk R
20, R 5, dan R 2. Penggunaan R 0.5 dan R 1 tidak mampu mengeringkan lada dan
lada mengalami pembusukan.
Terdapat hubungan laju pengeringan dengan fraksi air terikat pada lada.
Fase 2 rnerupakan fase pengeringan air bebas. Periode A dan fase 3 merupakan
fase pengeringan air terikat tersier. Sedangkan periode B dan fase 4 merupakan
fase pengeringan air terikat sekunder, tetapi beium mampu mengeringkan air terikat
primer.
Kebutuhan kapur api secara teoritis adalah : CaO sebanyak 1.65 kali berat
lada atau kapur api sebanyak 1.85 kali berat lada. Proses pengeringan dengan R 2
memiliki efisiensi ekonomis dan teknologis yang tinggi.
Selama pengeringan absorpsi tejadi penurunan kadar minyak atsiri lada
yang relatif kecil yaitu antara 1.74% - 4.87% bk.
SURATPERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
ANALISIS PENGERSNGAN ABSORPSI DENGAN KAPUR API
PADA PENGERINGAN LADA HITAM
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikwikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah
dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juni 2002
NUR WULANDARI
Nrp. : 98151lIPN
ANALISIS PENGERINGAN ABSORPSI DENGAN
KAPUR API PADA PENGERINGAN LADA HlTAM
OLEH :
NUR WULANDARI
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoteh gelar
Magister Sains pada
Program Studi llmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judu~lTesis
: Analisis Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api pada
Pengeringan Lada Hitam
Nama
: Nur Wulandari
NRP
: 98151
Program Studi
: llmu Pangan
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, MSc
Ketua
Mengetahui,
2. Kletua Program Studi llmu Pangan
3. Direktur Program Pascasajana
Prof. Dr. Ir. Bettv Sri Laksmi Jenie, MS
0 6 JUN 2002
-
Tanggal Lulus : 29 Mei 2002
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 3 Oktober 1974, sebagai putri
pertama dari pasangan Drs. Tuwun dan Sutiyah. Kini penulis telah menikah dengan
Eddy Fadillah Safardan.
Pendidikan sarjana ditempuh penulis pada Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Fakiultas Teknologi Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor, dan lulus pada tahun
1998. Pada tahun yang sama, penulis melanjutkan studi ke Program Pasca Sajana
lnstitut F'ertanian Bogor, pada Program Studi llmu Pangan. Kesempatan untuk
melanjutkan ke program magister ini diperoleh dengan bantuan beasiswa dari
Proyek URGE Batch V.
Penulis bekeja sebagai staf pengajar pada Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Falwltas Teknologi Pertanian, lnstitut Pertanian Bogor, sejak tahun 1999.
Bidang yang ditekuni adalah Rekayasa Proses Pangan.
Alhamdulillaahi robbil alamiin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat
Allah S\NT atas karunia dan kasih sayangnya sehingga penulis dapat
menyele~~aikan
tugas akhir karya ilmiah ini. Tema yang dipilih pada tesis ini adalah
mengenai Analisis PengeringanAbsorpsi dengan Kapur Api pada Pengeringan Lada
Hitam.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
rnembantu pelaksanaan, penulisan, dan penyelesaian tesis ini. Terima kasih
kepada Bapak Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, MSc dan Dr. Ir. Puwiyatno Hariyadi,
MSc sebagai dosen pembimbing, yang telah banyak memberikan dorongan,
bantuan tlan bimbingan selama penelitian dan penulisan tesis.
Terima kasih juga kepada Proyek URGE Batch V yang telah memungkinkan
penulis itntuk melanjutkan pendidikan ke strata S2, Balai Penelitian Tanaman
Rernpah dan Obat, Wgor yang telah mernbantu penyediaan lada basah, juga Pusat
Penelitiarl Tanah dan Agroklimat yang telah membantu pelaksanaan analisis kapur
api.
Banyak pihak yang telah membantu penulis di dalam pelaksanaan penelitian
seperti Mas Aris, Pak Udin, Devi, Rohmah, Eko, Susan, Fajar dan Yane yang telah
menemar~ipenulis selama lembur di malam hari; Pak Yahya, Pak Sobirin, dan Pak
Kama yang telah meminjamkan alat-alat penelitian; serta semua pihak di Jurusan
TPG dan PAU Pangan dan Gizi; terima kasih atas bantuannya. Juga kepada rekanrekan penulis di PS llmu Pangan, terima kasih atas kerjasama serta kekompakannya
selama rr~enjalanistudi.
Uligkapan terimakasih juga ingin penulis sampaikan pada Bapak-lbu di
Bandung dan Depok beserta saudara-saudara penulis yang telah memberikan
dukungarl semangat kepada penulis selama penyelesaian tugas akhir. Juga terima
kasih yarlg tak terhingga kepada suamiku tersayang Mas Fadhil, atas kasih sayang,
dukungan, bantuan, dan pengertiannya, sehingga membuat hari-hari penulis penuh
dengan kebahagiaan.
Semoga semuanya mendapat balasan dari Allah SWT.
Bogor, Juni 2002
Nur Wulandari
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR IS1.................................................................................................
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
DAFTARGAMBAR ......................................................................................
I. PENDAHULUAN..........................................................................................
A . LATAR BELAKANG................................................................................
B. TU.IUAN DAN MANFAAT PENELlTlAN .................................................
II. TlNJAllAN PUSTAKA ..................................................................................
A . LAD.4 .......................................................................................................
1. 'ranaman Lada ..................................................................................
2. Komoditas Lada ................................................................................
3. M a t Buah Lada Hitam ......................................................................
4 . Pengolahan Lada Hitam....................................................................
5. FJlutu Lada Hitam dan Standarisasinya ..............................................
B. PENlGERINGAN ......................................................................................
1. iPrinsip dan Mekanisme Pengeringan ...............................................
2. Model Fisik Pengeringan ..................................................................
. Model fisik pengeringan lapis tebal ...............................................
19. Model fisik pengeringan lapis tipis ................................................
3. .Jenis Alat Pengering.........................................................................
C. KESETIMBANGAN AIR DAN ISOTERMI SORPSI AIR ..........................
1. Kesetimbangan Air ...........................................................................
2 . Aktivitas Air ......................................................................................
3 . lsoterrni Sorpsi Air ............................................................................
4 . Kesetimbangan Air dalam Proses Pengeringan................................
D. LAJU PENGERINGAN...........................................................................
1. I-aju Pengeringan Konstan ...............................................................
2 . I-aju Pengeringan Menurun ..............................................................
E. MODEL MATEMATIK LAJU PENGERINGAN LAPIS TlPlS ..................
1. Model Matematik Laju Pengeringan Konstan ...................................
2 . Model Matematik Laju Pengeringan Menurun ..................................
F. PENGERINGAN ABSORPSI..................................................................
1. f2rinsipPengeringan Absorpsi ..........................................................
2. Karakteristik Kapur Api ....................................................................
3. Eznergi Panas dari Kapur Api ............................................................
4. Aplikasi Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api ............................
5. tceunggulan Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api .....................
6. C(onstruksi Alat Pengering Absorpsi..................................................
I
iv
vii
Ill. BAHAN DAN METODE..............................................................................
A. BAHAN DAN ALAT ..............................................................................
...................................................................................
1. Bahan
2 . Peralatan ...................................................................................
3. Konstruksi Alat Pengering Absorpsi ...............................................
34
34
34
35
35
B. PEfRSlAPAN UJI ..................................................................................
1. Persiapan Kapur Api .......................................................................
2. Persiapan Buah Lada Segar yang Akan Dikeringkan .....................
3. Persiapan Lemari Pengering Absorpsi............................................
4. Pendekatan Masalah......................................................................
a. Kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi panas ..........
b. Reaksi antara kapur api dan uap air ...........................................
c. Reaksi pelepasan energi oleh kapur api .....................................
C. MtITODE PERCOBAAN.......................................................................
Percobaan 1. Kapasitas dan Profi Pengeringan Absorpsi pada Lada...
a. Profil perubahan suhu selama pengeringan absorpsi .................
b. Profil perubahan RH ruang pengering selama pengeringan
absorpsi......................................................................................
c. Profil proses pengeringan lada secara absorpsi..........................
d. Profil perubahan berat kapur api.................................................
e. Penurunan kadar minyak atsiri lada............................................
Pe!rcobaan 2 . Efisiensi Energi Kapur Api ..............................................
Perwbaan 3. Kesetimbangan lsotermi Sorpsi .....................................
a. Kesetimbangan isotermi sotpsi lada ...........................................
b. Kesetimbangan isotermi sorpsi Ca(OH)* ...................................
D. ME:TODE PENGAMATAN....................................................................
1. Pengukuran Kadar Air Lada dengan Metode Destilasi
(AOAC 1995)..................................................................................
2. Pengukuran Kadar Minyak Atsiri Rempah-Rempah (AOAC 1995)..
3. Pengukuran
Kadar CaO dengan
Atomic Absorption
Spectrophotometer (AAS) (Basset et a1. 1978) ...............................
4. Pengukuran Kadar CaO Secara Fisik (Metode Hasil Modifikasi
Penulis) ...........................................................................................
46
46
47
48
48
IV. HASIL. DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 50
A. PEiRSlAPAN PROSES PENGERINGAN LADA SECARA ABSORPSI .
1. Kondisi Lada Basah........................................................................
2. Kondisi Kapur Api ...........................................................................
3. Persiapan Lemari Pengering Absorpsi............................................
50
50
50
52
B. PF!OFIL SUHU SELAMA PENGERINGAN ABSORPSI.......................
1. Profil Suhu Ruang Pengering Absorpsi...........................................
2. Profil Suhu Kapur Api .....................................................................
3. Pengaruh R terhadap Profil Suhu Ruang Pengering dan Suhu
Kapur Api ......................................................................................
53
53
56
58
C. PROFIL KELEMBABAN RELATIF SELAMA PENGERINGAN
ABSORPSI ...........................................................................................
I. Kalibrasi Higrometer .......................................................................
2. Profil RH Selama Pengeringan Absorpsi .......................................
3. Pengaruh R terhadap Pmfil RH Selama Pengeringan Absorpsi......
4. Pengaruh Profil RH terhadap Kinerja Proses Pengeringan Absorpsi
D. PROSES PENGERINGAN LADA SECARA ABSORPSI .....................
1. Profil Penurunan Kadar Air Lada Selama Pengeringan Absorpsi....
2 . Lama Pengeringan.........................................................................
3. Pengaruh R terhadap Kapasitas Pengeringan Lada dan Sifat Lada
Kering.............................................................................................
E. ISOTERMI SORPSI DAN ANALISIS AIR TERIKAT PADA LADA.........
1. Kadar Air Kesetimbangan Lada .....................................................
2. Kurva lsotermi Sorpsi Lada ............................................................
3. Air Terikat pada Lada .....................................................................
a. Air terikat primer .........................................................................
b. Air terikat sekunder.....................................................................
c. Air terikat tersier..........................................................................
d. Air terikat primer, sekunder dan tersier pada lada.......................
F. ANALISA LAJU PENGERINGAN .........................................................
1. Analisa Penurunan Kadar Air Lada terhadap Waktu Pengeringan....
2. Analisa Laju Momental (Laju Pengeringan terhadap Waktu
Pengeringan)....................................................................................
2. Analisa Laju Fraksial (Laju Pengeringan terhadap Kadar Air) ........
3. Kaitan Laju Pengeringan dengan Fraksi-Fraksi Air ...........................
G. PEZRUBAHAN KAPUR API SELAMA PENGERINGAN.........................
1. Profil Perubahan Berat Kapur Api ...................................................
2. Peqgaruh R terhadap Profil Perubahan Berat Kapur Api ...............
3. Kadar CaO pada Awal dan Akhir Pengeringan...............................
4 . Pengaruh R terhadap Kadar CaO yang Tersisa .............................
5. lsoterrni Sorpsi Ca(OH)2 ................................................................
H. EF:ISIENSI ENERGI SELAMA PENGERINGANABSORPSI ................
1. Kebutuhan Kapur Api Secara Teoritis .............................................
2. KesetimbanganAir Selama Pengeringan Absorpsi.........................
3. Kesetimbangan Energi Selama Pengeringan Absorpsi ..................
4 . Pengaruh R terhadap Efisiensi Energi ............................................
I. MIN'YAKATSlRl LADA ...........................................................................
1. Perubahan Minyak Atsiri Lada Selama Pengeringan......................
2 . Pengaruh R terhadap Kadar Minyak Atsiri Lada .............................
DAFTAR IPUSTAKA .........................................................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Susunan kimiawi lada hitam* .............................................................
7
Tabel 2. Standar mutu lada hitam (SNI 01 - 0005 - 1995)* .............................
10
Tabel 3. Ejerbagai larutan garam jenuh dan RH yang dihasilkannya pada suhu
28°C untuk penentuan kesetimbangan isotermi sorpsi air dan kalibrasi
45
higrometer..........................................................................................
Tabel 4. Data suhu ruang, suhu kapur api dan RH proses pengeringan
absorpsi pada berbagai tingkat R ......................................................
54
Tabel 5. Kelembaban relatif higrometer yang dikalibrasi dengan laruran garam
jenuh pada suhu 28OC ........................................................................
61
Tabel 6. RH minimum, waktu penyetimbangan, dan kadar air akhir lada,
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R...
66
Tabel 7. Data pengamatan kadar air lada (% bk) selama pengeringan absorpsi
dengan betbagai tingkat R .................................................................
68
Tabel 8. L.ama pengeringan lada dengan metode absorpsi untuk mencapai
kadar air aman 12% bb pada berbagai tingkat R, dan waktu
pengeringan dengan metode penjemuran..........................................
70
Tabel 9. Kadar air dan kondisi lada pada akhir proses pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R ...................................................
72
Tabel 10. Kadar air kesetimbangan lada hitam bubuk secara absorpsi dan
desorpsi pada suhu 28°C pada berbagai RH, dan hasil ekstrapolasi
visual pada RH 100%.......................................................................
75
Tabel 11. Perhitungan air terikat primer pada lada hitam bubuk dengan model
BET .................................................................................................
77
Tabel 12. Perhitungan air terikat sekunder lada hitam bubuk dengan model
analisis logaritma..............................................................................
80
Tabel 13. Parameter isotermi sorpsi dan fraksi air terikat pada lada hitam
bubuk secara absorpsi dan desorpsi pada suhu 28OC ......................
83
Tabel 14. Nilai slope penurunan kadar air terhadap waktu (- dM/dt)
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R.
84
Tabel 15. Hasil analisa regresi laju pengeringan dengan model matematika
pengeringan lapis tipis pada pengeringan lada secara absorpsi
dengan berbagai tingkat R................................................................ 90
Tabel 16. Rekapitulasi hasil analisa laju pengeringan momenta1 dan fraksial,
serta hasil analisa fraksi air terikat pada lada ...................................
94
Tabel 17. Data perubahan berat kapur api selama pengeringan lada secara
absorpsi dengan berbagai tingkat R .................................................
97
Tabel 18. Perkiraan kadar CaO tersisa dengan metode pengukuran fisik
selama pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai
tingkat R dan waktu proses 6 hari .................................................... 101
Tabel 19. Kadar air kesetimbangan Ca(OH)* pada suhu 28°C ......................... 104
Tabel 20. Data kesetimbangan air dan persentase air yang dilepas lada selama
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 2 ........................................ 108
Tabel 21. Data kesetimbangan energi dan efisiensi energi terpakai selama
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 2 ........................................
111
Tabel 22. Perhitungan kesetimbangan energi dan efisiensi energi selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R sampai
kadar akhir pengeringan ................................................................... 115
Tabel 23. Perhitungan kesetimbangan energi dan efisiensi energi selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan berbagai tingkat R sampai
batas kadar akhir aman untuk penyimpanan (12% bb) ..................... 115
Tabel 24. Penurunan kadar minyak atsiri lada pada metode pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R, metode pengovenan dan
penjemuran ...................................................................................... 118
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 'I. Tanaman lada dan bagian-bagiannya (Purseglove et a/. 1981)......
5
Gambar 2. Penampang melintang buah lada hitarn (Aksi Agraris Kanisius
1988) ..............................................................................................
7
Gambar :3. Alokasi komponen khusus yang terdapat pada lada hitarn (Aksi
Agraris Kanisius 1988) ...................................................................
8
GambarrF. Proses pindah panas dan massa selarna pengeringan bahan
pangan (Aguilera dan Stanley 1990)...............................................
12
Gambar !j. lsotermi sorpsi air (Fellows 1992).............................................. .....
18
Gambar fj. Kurva hubungan kadar air terhadap waktu (Rizvi 1995) .................
20
Gambar 7. Kurva laju pengeringan pada bahan padat (Rizvi dan Mittal 1992).
20
Gambar 8. Kurva perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan biji-bijian
(Henderson dan Peny 1976) .......................................... . ..........
26
Gambar $3. Kurva lsotermi Sorpsi air CaO pada suhu 30°C (Fuadi 1999).........
28
Garnbar '10. Konstruksi alat pengering absorpsi (Halirn 1995) .........................
32
Konstruksi alat pengering absorpsi dengan penimbangan di
Gambar *II.
dalam .........................................................................................
36
Gambar '12. Lada segar varietas Lampung Daun Lebar yang siap dikeringkan
51
Garnbar '13. Kapur api sebagai absorben pada proses pengeringan absorpsi .
52
Gambar '14. Profil suhu ruang pengering absorpsi selama pengeringan lada
secara absorpsi pada berbagai tingkat R...................................:..
54
Gambar '15. Profil suhu kapur api selama pengeringan lada secara absorpsi
pada berbagai tingkat R................................................................
56
Gambar '16. Profil suhu ruang pengering absorpsi dan suhu kapur api selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 0.5 dan R 20
59
Gambar '17. Kurva kalibrasi RH pada higrometer rambut sintetik Der Grune
Punkt, Jerman yang dikalibrasi dengan larutan garam jenuh ........
62
Garnbar '18. Profil kelembaban relatif ruang pengering absorpsi selama
pengeringan dengan berbagai tingkat R .......................................
63
Gambar '19. Profil penurunan kadar air lada (% bk) selama pengeringan
absorpsi dengan berbagai tingkat R .............................................
67
Gambar ;!O. Kurva isotermi absorpsi desorpsi lada hitam bubuk dengan
ekstrapolasi visual pada RH 100% ...............................................
75
vii
Gambar ;!I
Plot
. isoterrni BET dari kurva isotermi absorpsi dan desorpsi lada
hitam bubuk ..................................................................................
78
Gambar ;!2.Bentuk linier dari isotermi sorpsi lada hitam bubuk, terdiri dari air
terikat sekunder dan air terikat tersier ...........................................
81
Gambar 23.Profil penurunan kadar air terhadap waktu pengeringan lada
secara absorpsi dengan berbagai tingkat R ..................................
85
Gambar 24. Laju pengeringan terhadap waktu pengeringan, suhu, dan RH,
pada pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 20.......
87
Gambar25. Kurva laju pengeringan absorpsi lada terhadap waktu
pengeringan, pada berbagai tingkat R ..........................................
88
Gambar 26. Profil penurunan kadar air, suhu dan RH proses pengeringan lada
secara absorpsi dengan tingkat R 5..............................................
92
Gambar 27.Kurva laju pengeringan (dMIdt) terhadap kadar air lada pada proses
93
pengeringan absorpsi dengan tingkat R 5.....................................
Gambar 28. Profil perubahan berat kapur api selama pengeringan lada secara
absorpsi dengan berbagai tingkat R
96
Gambar 29. Hubungan antara R dengan kadar CaO yang tersisa pada akhir
pengeringan lada secara absorpsi ................................................ 102
Gambar30. Kurva isotermi sorpsi Ca(OH)* pada suhu 28°C dan hasil
ekstrapolasi rnenggunakan persamaan polinomial pada a, I....... 105
Gambar 31. Profil kesetimbangan air dan persentase air yang dilepas lada
selama pengeringan lada seqira absorpsi dengan tingkat R 2 109
Gambar 32. Profil kesetimbangan energi dan efisiensi energi terpakai selama
pengeringan lada secara absorpsi dengan tingkat R 2 .............. 112
Gambar 33.Efisiensi energi terpakai dan potensial pada proses pengeringan
lada secara absorpsi pada berbagai tingkat R .............................. 116
DAFTAR SIMBOL
A
a,
aw
,a
awi
B
bk
bb
b/b
C
D
ERH
FP
H
HO
hr,
Kg
KY
K
I
M
Ma
Mc
Me
Mo
MP
Ms
Mt
m
ms
N
Na
Pb
Pw
q
RH
T
T*
t
tc
w1
Wl
Y
Yb
L
n
luas area pengeringan
aktivitas air
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat primer
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat sekunder
aktivitas air yang berkesetimbangan dengan kapasitas air terikat tersier
adalah koefisien yang tergantung pada bentuk partikel atau jenis bahan
basis kering
basis basah
berat per berat
konstanta persamaan Guggenheim-Anderson-deBoer
konstanta difusivitas
Equilibrum Relative Humidity (Kelembaban Relatif Kesetimbangan)
faktor pengenceran
koefisien pindah panas
entalpi (kJ)
koefisien pindah panas pada perubahan fase uap gas
koefisien pindah massa keseluruhan untuk lapisan gas
koefisien massa air
konstanta pengeringan
kedalaman slab (m)
kadar air basis kering (% bk)
berat molekul air
kadar air kritis peralihan periode pengeringan (% bk)
kadar air kesetimbangan (% bk)
kadar air pada permulaan periode laju menurun (YObk)
kapasitas air terikat primer (% bk)
kapasitas air terikat sekunder (% bk)
kapasitas air terikat tersier (% bk)
kadar air (g air / g bahan kering)
kapasitas air terikat sekunder ( g air / g bahan kering)
laju pengeringan
massa air
tekananuapbahan pangan
tekanan uap air mumi pada suhu tertentu
panas
Relative Humidity (Kelembaban Relatif)
suhu pengeringan
suhu bola basah
waktu pengeringan
waktu pengeringan saat terjadi M,
berat kapur api awal
ber rat kapur api yang sudah direaksikan
kadar air udara pengering
lkadar air udara pada perrnukaan bahan
loanas laten air pada Ts
ltonstanta = 3.142
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Lada merupakan komoditas rempah-rempah ekspor lndonesia yang
terbesar di antara jenis rempah-rempah lain. Harga lada yang cukup tinggi,
telah~banyak memberikan devisa bagi lndonesia (Kemala 1996). Sebagai salah
satu produsen utama lada di dunia, lndonesia banyak mengekspor lada dalam
bentluk lada hitam dan lada putih.
Pada perkembangannya, pemasaran lada ekspor lndonesia beberapa
kali mengalami klaim atau penahanan dari FDA karena mutunya tidak
merrrenuhi syarat. Telah beberapa perusahaan eksportir lada asal lndonesia
mengalami penahanan karena lada yang diekspornya mengandung cemaran
Salnronella (FDA 2002).
Menurut data dari Departemen Kehutanan dan
Perkebunan pada tahun 2001, selama tahun 2000 telah terjadi 10 kasus
penahanan lada ekspor lndonesia (Dephutbun, 2001). Sedangkan sebelumnya,
padar periode 1982
- 1987, lada asal lndonesia yang ditahan FDA mencapai
850 ton, sehingga sangat merugikan eksportir maupun petani lada lndonesia
(Ristlaferi 1996).
Persaingan perdagangan lada dengan negara penghasil lada lainnya
cukup ketat, dan masalah mutu lada sangat menentukan kelanjutan
~erd~agangan
lada tersebut. Alasan penahanan lada asal lndonesia antara lain
kare~iaterdapat cemaran mikroorganisme, jamur, kotoran serangga dan kotoran
tikus, serta kadar air lada yang masih tinggi, dan kadar minyak atsiri lada yang
rendah dan tidak memenuhi syarat.
Salah satu faktor kritis penyebab rendahnya mutu lada lndonesia adalah
kareria proses pengeringan lada yang tidak terkontrol. Apalagi pengusahaan
lada umumnya masih dalam bentuk perkebunan rakyat yang belum memiliki
fasilittas pengeringan yang baik.
Pengeringan dengan sinar matahari yang
sangat tergantung pada cuaca, seringkali menghasilkan lada asalan yang kadar
airnya belum memenuhi syarat dan tidak seragam. Karena itu eksportir lada
Indonesia biasanya melakukan kembali proses pengeringan lada asalan agar
mencxpai kadar air sesuai standar perdagangan ekspor. Pengeringan lanjutan
biasa~nya dilakukan
dengan
mesin
pengering,
tetapi
karena
suhu
pengeringannya relatif tinggi dan kurang terkontrol dengan baik, kandungan
minyak atsiri lada menjadi sangat menurun karena rusak dan hilang selama
pengeringan. Apalagi penggunaan mesin pengering memerlukan suplai energi
yang tinggi dan peralatan yang relatif mahal.
Untuk mempertahankan kandungan minyak atsiri lada maupun
komponen volatil yang dimiliki hasil pertanian lain agar tidak hilang selama
pengeringan, perlu dilakukan proses pengeringan pada suhu yang rendah.
Pengeringan suhu rendah dapat dilakukan melalui proses absorpsi, yaitu
menggunakan bahan penyerap uap air atau absorben.
Kapur api (CaO) adalah absorben yang potensial, dapat menghasilkan
udars~yang kering, dan harganya murah (Harjadi 1990). Penggunaan kapur api
sebagai absorben mempunyai kelebihan dibandingkan dengan gel silika,
dima~iaselain kapur api sangat kuat menyerap air dan menciptakan RH udara
pengaring yang rendah, kapur api juga menghasilkan energi panas sebagai
hasil reaksi eksoterrniknya dengan air. Hal tersebut menghasilkan tingkat dan
laju pengeringan yang lebih baik dengan pengeringan yang tetap terjadi pada
suhu yang rendah. Selain itu kapur api harganya relatif lebih murah dari pada
gel silika. Walaupun demikian, absorben kapur api juga mempunyai kelemahan
yaitu hanya dapat dipakai satu kali selama proses pengeringan.
Aplikasi dan pengujian pengeringan absorpsi dengan menggunakan
abso~benkapur api telah dilakukan oleh beberapa peneliti yaitu percobaan
pengeringan untuk lada hitam yang dilakukan oleh Halim (1995); penelitian
pengeringan untuk pembuatan brem padat oleh Hersasi (1996); penelitian
analisa laju pengeringan lapis tipis pada fillet ikan oleh Asikin (1998); penelitian
pengeringan gabah sebagai benih padi oleh Fuadi (1999); dan penelitian
pengeringan biji pala oleh Suryani (1999). Hasil penelitian-penelitian tersebut
menunjukkan proses pengeringan yang cukup baik, dengan mutu produk yang
lebih tinggi bila dibandingkan dengan metode pengeringan konvensional.
Potensi alat pengering absorpsi untuk mengeringkan suatu bahan, perlu
ditunjang dengan data dasar mengenai proses pengeringan absorpsi tersebut.
Selarna ini belum banyak diketahui tentang kapasitas pengeringan absorpsi
dengen kapur api, bagaimana profil dan laju pengerirlgannya, serta
.
pengaruhnya terhadap mutu bahan yang dikeringkan.
Dengan data dasar
tentang proses pengeringan absorpsi ini diharapkan aplikasi proses
pengeringan absorpsi dapat distandarisasi untuk menghasilkan produk yang
diinginkan.
Alat pengering absorpsi berupa lemari pengering yang terbuat dari
bahan yang kedap uap air dan dapat menahan kehilangan panas sekecil
mungkin.
Penimbangan bahan yang dikeringkan dan absorben kapur api
dilakukan di dalam lemari pengering sehingga tidak mengganggu terjadinya
proses kesetimbangan selama pengeringan.
B. TUJUAN DAN MANFAAT PENELiTlAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
(1) rnengetahui kapasitas dan profil pengeringan absorpsi pada lada yang
meliputi :
(a) profil suhu ruang pengering, suhu kapur api, dan RH udara pengering
absorpsi;
(b) profil proses pengeringan absorpsi pada lada dan analisis laju
pengeringannya
(c) profil perubahan berat kapur api dan kadar CaO selama pengeringan
absorpsi
(d) pengaruh proses pengeringan absorpsi terhadap kadar minyak atsiri lada
(2) mengetahui efisiensi energi pada proses pengeringan absorpsi pada lada;
(3) membuat kurva isotermi sorpsi lada dan Ca(OH)*.
Dari penelitian ini dapat diperoleh data dasar tentang proses
pengeringan absorpsi untuk pengeringan lada maupun hasil pertanian lain yang
mengandung komponen volatil yang peka terhadap panas. Data dasar tersebut
berg~~na
untuk merancang proses pengeringan absorpsi dan membangun alat
pengering absorpsi yang dapat diterapkan di tingkat pengguna yaitu petani dan
eksportir lada maupun hasil pertanian lainnya.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. LADA
Lada merupakan tanaman rempah yang memberikan devisa yang besar
bagi Indonesia. Lada diolah menjadi berbagai komoditas ekspor seperti lada
hitann, lada putih, dan oleoresin lada yang memiliki keunggulan terutama dalam
kanalungan minyak atsirinya.
Karena pengusahaan lada umumnya berupa
perkebunan rakyat dengan proses pengolahan yang masih sederhana, masih
terdapat beberapa masalah mutu lada untuk memenuhi standar ekspor lada di
pasar dunia.
1. Tianaman Lada
Tanaman lada (Piper nigmm Linn.) termasuk Ordo Pipemles, Famili
Piperaceae, Genus Piper. Tanaman lada berasal dari pantai barat Ghats,
India, dan karena kesesuaian iklim menyebabkan tanaman lada berkembang
pesat di Indonesia. Di Indonesia terdapat sekitar 40 spesies lada, dan yang
paling banyak dibudidayakan adalah jenis lada Lampung dan lada Bangka
(Rismunandar 1987). Bentuk tanaman lada dan bagian-bagiannya dapat
dillhat pada Gambar 1.
Hasil utama tanaman lada adalah buahnya yang terangkai di dalam
- 15 cm, dan setiap tandannya berisi sekitar 50 Buah lada berbentuk bola berdiameter 4 - 6 milimeter,
tandan yang panjangnya 5
60 butir buah lada.
kuiitnya berwama hijau sebelum masak dan berubah menjadi kuning
kelmerahan atau merah bila sudah ranum (Purseglove et a/. 1981). Menurut
Nuryani (1996), buah lada umumnya berbentuk bulat agak lonjong dengan
valiasi yang cukup besar untuk beberapa varietas.
Menurut Farrel (1990), tanaman lada tumbuh merambat dan budi
dayanya dapat dilakukan secara intensif menggunakan tiang penyangga.
Selain itu telah dikembangkan pula lada perdu jenis pendek tanpa
dirambatkan pada tiang penyangga. Purseglove et a/. (1981) mengemukakan
bahwa panjang tanaman lada dapat mencapai 10 meter atau lebih, tetapi
uniuk hasil yang baik tingginya sebaiknya dibatasi sampai 4 meter.
Keterangan :
Ranting plagiotrop yang sedang berbuah
I). Malai bunga sernpurna
.(:
Penarnpang bunga lada yang sernpurna
d. Buah lada rnuda yang rnengering
f?. Bunga lada dengan.putiknya
f. Kepala putik bunga lada
(1. Dasar bunga lada dengan putiknya
h. Buah lada yang rnembesar
i Penarnpang buah lada
ia.
Garr~bar1. Tanarnan lada dan bagian-bagiannya (Purseglove et a1 1981)
Daerah sentra produksi lada Indonesia terdapat di Bangka, Lampung,
dan Kalimantan Barat. Varietas lada Lampung Daun Kecil banyak ditanam di
Bangka, sedangkan varietas Belantung, Bulok Belantung, dan Kerinci banyak
dibudidayakan di Lampung (Nuryani 1996). Menurut Kemala (1996) daerah
Lampung dikenal dengan lada hitamnya dan daerah Bangka dikenal dengan
lada putihnya, karena varietas lada yang dibudidayakan di masing-masing
daerah paling sesuai untuk diolah menjadi komoditas tersebut.
Pengusahaan tanaman lada saat ini terutama dilakukan dalam bentuk
perkebunan rakyat, yaitu meliputi + 80
yang ada. Hanya sebagian kecil
- 90% dari areal perkebunan lada
10 - 20%) diusahakan dalam bentuk
perkebunan besar swasta. Diduga ha1 ini terjadi karena sifat usaha taninya
yang banyak memerlukan tenaga kerja dan modal (Wahid 1996). Menurut
Iiidayat (1996), kondisi ini mengakibatkan perbaikan teknologi pengolahan
untuk meningkatkan mutu lada di tingkat petani berjalan lambat.
Komoditas Lada
Negara pengekspor lada utama yang memasok lada dunia adalah
Indonesia (28%), Brazil (25%), India (24%), Malaysia (17%), dan negara
lainnya (6%) (Indrawanto dan Wahyudi 1996). Lada diperdagangkan dalam
berbagai bentuk olahan, yaitu berupa lada biji, lada bubuk, minyak lada, dan
oleoresin lada. Menurut Purseglove et a/. (1981), oleoresin lada diperoleh
dari ekstraksi lada hitam dengan pelarut organik dan produk ini memiliki
seluruh sifat bau, flavor, dan rasa pedas lada. Sedangkan minyak atsiri
rn~erupakanhasil penyulingan lada hitam dengan destilasi uap.
Komoditas lada biji terutama berupa lada hitam (yaitu lada tua dan
utuh yang dikeringkan menjadi berwarna hitam); lada hitam kupas (yaitu lada
hitam yang dikupas), lada hijau (yaitu lada muda yang dikeringkan dan
berwarna hijau); dan lada putih (yaitu lada matang yang dikupas lalu
dikeringkan menghasilkan biji Iada kupas berwarna putih). Lada bubuk terdiri
dari lada hitam bubuk dan lada putih bubuk. Farrel (1990) mengemukakan
bahwa terdapat dua jenis oleoresin lada yang diperdagangkan yaitu oleoresin
yang didekolorisasi dan tidak didekolorisasi.
Jika dibandingkan antara lada hitam dan lada putih, maka sebagian
t~esarekspor lada dunia adalah dalam bentuk lada hitam dengan rata-rata
pangsa pasar 79.93% (pada tahun 7996) dari pasar seluruh jenis lada. Hal
ilu terjadi karena lada hitam digunakan dalam skala besar pada industri
pengolahan pangan dan industri lainnya, sedangkan lada putih hanya
digunakan dalam skala kecil untuk kasus tertentu yaitu jika partikel lada hitam
yang berwama gelap tidak diinginkan (Purseglove et a/. 1981).
Pada
penelitian ini akan dilakukan proses pengeringan absorpsi dengan kapur api
untuk menghasilkan lada hitam.
S,ifat Buah Lada Hitam
Buah lada hitam terdiri dari kulit luar, kulit tengah, kulit dalam, dan biji
yang berisi lembaga. Penampang melintang buah lada hitam dapat dilihat
piada Gambar 2. Pada lada hitam terkandung susunan komponen minyak
~ i a pvolatil, minyak non-volatil, alkaloid, resin, selulosa, pentosan, pati dan
mineral. Susunan kimiawi lada hitam dapat dilihat pada Tabel I.
Tangkai
Epikarp
Kecambah
Mesokarp luar
Serabut kayu
Ruang Kecambah
Mesokarp dalam
Perisperm
Endokarp
Kulit biji
'Tangkai semu
Gambar 2. Penampang melintang buah lada hitam (Aksi Agraris Kanisius 1988)
Tabel 1. Susunan kimiawi lada hitam*
Komponen
Jumlah (%)
9.6 15.6
Air
I Protein
I
10.8 12.7
I Minvak atsiri
I
1.O 2.0
I Karbohidrat
I
32.1 50.0
1Abu
I
3.4 5.9
*Sumber :Aksi Agraris Kanisius (1988)
-
I
I
I
I
Setiap bagian buah lada hitam mengandung komponen kimia yang
berbeda (Gambar 3). Menurut Puseglove et a/. (1981), di dalam buah lada
terdapat tiga zat khas, yaitu alkaloid piperin, minyak atsiri, dan resin yang
mennberi rasa pedas dan harum. Menurut Farrel (1990), buah lada hitam
merigandung 1.5 % minyak atsiri dan lebih dari 6 % oleoresin.
Piperin
mefl~pakanfaktor penentu kepedasan lada dan menjadi parameter mutu lada.
Kanldungan minyak atsiri merupakan ukuran kekuatan flavor lada.
Keterangan (yang berwarna hitam adalah ternpat yang mengandung zat tettentu) :
1. Bagian yang rnengandung rninyak atsiri (mesokarp dalam)
2. Bagian yang rnengandung zat resin (mesokarp luar dan kulit biji)
3. Bagian yang mengandung piperin (kulit biji)
4. Bagian yang rnengandung arnidon (perisperm)
5. Bagian yang mengandung zat lernak (lembaga)
6. Bagian yang rnengandung zat mineral (mesokarp luar dan kulit biji)
Gismbar 3. Alokasi komponen khusus yang terdapat pada lada hitam
(Aksi Agraris Kanisius, 1988)
Aroma dan flavor buah lada hitam ditentukan oleh komposisi minyak
uap volatil yang terdiri dari hidrokarbon monoterpen dan seskuiterpen.
Kandungan minyak atsiri, oleoresin, dan piperin lada bervariasi tergantung
varietas, faktor lingkungan, masa panen dan waktu penyimpanannya
(Wuryani 1996). Di dalam proses pengolahan produk pangan skala besar,
lada hitam digunakan sebagai rempah-rempah, bahan baku oleoresin dan
nlinyak lada hitam.
4. Plengolahan Lada Hitam
Proses pengolahan lada hitam relatif sederhana yaitu dengan
rr~elakukanproses pengeringan pada buah lada tua dan utuh. Menurut Rusli
('1996), lada hitam biasanya diolah dari buah lada yang dipetik 6
- 7 bulan
setelah tanaman berbunga. Pada saat itu buah lada berwama hijau tua, dan
dalam satu tandan sudah ada buah yang berwama kuning kemerahan. Buah
lada kemudian diblansir atau disimpan selama dua hari di dalam karung.
Selanjutnya buah lada dilepaskan dari tangkainya secara manual maupun
rnekanik menggunakan alat perontok buah lada, dan kemudian dikeringkan
dengan cara dijemur atau dengan alat pengering.
Pengeringan dengan sinar matahari seringkali menghasilkan lada
dengan kadar air yang masih tinggi dan mutunya tidak seragam. Karena itu
elcsportir lada biasanya melakukan proses sortasi dan pengeringan lanjutan
pada lada hitam asalan dari petani. Rusli (1996) mengemukakan bahwa alat
sortasi dan pengeringan lanjutan lada asalan umumnya terdiri dari 4 bagian
yaitu (1) kombinasi mesin pengayak dan penghembus untuk memisahkan
abu, tangkai lada, lada menir, dan kotoran lainnya, (2) alat pencuci
(sprinklers) untuk menghilangkan debu dan jamur, (3) alat pengering sistem
-
udara panas (60 80°C) yang bekerja secara kontinyu, dan (4) alat pemisah
tipe ulir untuk memisahkan lada berdasarkan bobotnya.
Hidayat et a/. (1993) melakukan percobaan pengeringan lada hitam
menggunakan alat pengering tipe bak dengan bahan bakar minyak tanah.
Urltuk mengeringkan 100 kg buah lada segar masing-masing pada suhu 40 -
-
4Z0C, 50 - 55OC, dan 60 65OC, dibutuhkan waktu pengeringan berturut-turut
21, 12, dan 7 jam dengan kadar air akhir lada hitam antara 11 - 12%.
5. Mutu Lada Hitam dan Standarisasinya
Mnaurut Dephutbun (2001), selama tahun 2000 telah terjadi 10 kasus
penahanan lada Indonesia. Beberapa perusahaan eksportir lada lndonesia
mengalami penahanan oleh FDA karena lada yang diekspomya mengandung
cemaran Salmonella (FDA 2002). Sebelumnya pada periode 1982 - 1987
ju~r~llah
lada asal lndonesia yang ditahan FDA mencapai 850 ton (Rishaferi
1096).
Penahanan disebabkan oleh adanya cemaran mikroorganisme,
jaimur, bahan asing, serta kadar air dan kadar minyak atsiri lada yang tidak
msmenuhi syarat. Pencemaran lada hitam sebagian besar terjadi selama
tahap perontokan dan pengeringan.
Negara pengimpor lada tetah menerapkan standar mutu lada
sehingga lada yang tidak memenuhi syarat tidak dapat diperjualbelikan.
Lada yang akan diekspor dari lndonesia harus memenuhi Standar Nasional
Inldonesia, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.
-
Tabel 2. Standar mutu lada hitam (SNI 01 - 0005 - 1995)*
Syarat Lada Hitam
Karakteristik
Mutu l
Mutu II(FAQL
I
I Kebersihan
tI
( Bebas serangga hidup dan mati serta bebas
bagian-bagiandari binatang
1.o
1.o
Kadar benda asing % (blb) maks
Kadar lada enteng % (blb) maks
I Kadar kontaminasijamur % (blb)maks
I Kadar air % (blb)maks
I
I
I
I
2.0
1
12.0
I
I
I
I
padar piperin % (blb)
Sesuai hasil analisa
padar minyak atsiri % (blb)
Sesuai hasil analisa
3.0
1
13.5
I
I
I
I
*Slumber : BSN 1995
**IzAQ = Fair Average Quality
Mikroba yang biasa mencemari lada adalah Acetobacter dan
Sr~lmonella. Jamur yang tumbuh pada permukaan lada hitam dapat
dihilangkan dengan pencucian karena serangan jamur hanya terjadi pada
permukaannya saja (Rusli 1996).
B. PEINGERINGAN
Z
=
Pengeringan merupakan suatu metode untuk mengeluarkan atau
menghilangkan sebagian besar air dari suatu bahan dengan menguapkan air
tersebut menggunakan energi panas (Winarno et a/. 1980; Fellows 1992). Tujuan
utama dari pengeringan adalah untuk rnemperpanjang umur simpan bahan
parlgan melalui penurunan aktivitas air (Fellows 1992).
Pengeringan akan
mengeluarkan air dari bahan pangan sehingga memperlambat pertumbuhan
mikroorganisme perusak dan kecepatan reaksi kimia (Barbosa-Canovas dan
Vega-Mercado 1996), serta menghambat serangan serangga (Brooker et a/.
1982).
Pengeringan bahan pangan merupakan fenomena kompleks yang
melibatkan momentum, pindah panas dan massa, sifat fisik bahan pangan,
carrlpuran udara dan air, dan struktur mikro maupun makro dari bahan pangan
(Rizvi dan Mittal 1992). Menurut Fellows (1992), pengeringan melibatkan aplikasi
panas dan pengeluaran air dari bahan pangan.
Di dalam melakukan
pengeringan, dibutuhkan energi sebesar 1000 sampai 2000 KJ untuk
merlguapkan 1 kg air (Sonhaji dan Bimbenet 1984).
1. Prinsip dan Mekanisme Pengeringan
Pengeringan adalah pengeluaran air dari bahan dengan prinsip utama
berdasarkan pindah massa internal (Chirifie 1983 diacu dalam BarbosaCanovas dan Vega-Mercado 1996). Pada pengeringan terjadi penguapan air
ke udara karena perbedaan tekanan uap air, dimana udara memiliki
kelembaban nisbi yang rendah sehingga terjadi penguapan (Taib et a/.
1988).
Proses pindah panas dan massa selama proses pengeringan dapat
crlilihat pada Gambar 4, dirnana pindah panas dapat terjadi secara radiasi,
I