Pengeringan Spouted Bed Lada Putih (Piper Nigrum L.) Dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro
PENGERINGAN SPOUTED BED LADA PUTIH (Piper nigrum L.)
DENGAN PERLAKUAN PREHEATING GELOMBANG MIKRO
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengeringan Spouted Bed
Lada Putih (Piper nigrum L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2016
Andi Muhammad Akram Mukhlis
NIM F151140106
RINGKASAN
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS. Pengeringan Spouted Bed Lada
Putih (Piper nigrum L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro.
Dibimbing oleh EDY HARTULISTIYOSO dan YOHANES ARIS PURWANTO.
Lada merupakan salah satu komoditi yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
Tingginya nilai ekspor lada Indonesia menunjukkan bahwa sektor ini mempunyai
prospek untuk dikembangkan sebagai penghasil devisa negara dari sektor
nonmigas. Pada tahun 2014, Indonesia merupakan negara pengekspor lada
terbesar kedua setelah Vietnam yang mampu memasok sekitar 40% dari total
ekspor lada putih dunia. Pada proses pengolahan lada tersebut, salah satu tahap
yang penting adalah proses pengeringan. Untuk pengeringan lada putih,
pengeringan dilakukan setelah perendaman 3-10 hari sehingga kadar air awal lada
cukup tinggi. Kondisi kadar air yang tinggi sangat rentan terhadap pertumbuhan
jamur apabila proses pengeringan berlangsung lambat sehingga dapat menurunkan
kualitas bahkan merusak lada tersebut.
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menganalisis karakteristik
pengeringan lada putih (Piper nigrum L.) secara spouted bed dengan perlakuan
preheating menggunakan gelombang mikro (microwave), meliputi penurunan
kadar air, waktu dan laju pelepasan air, serta perubahan suhu selama pengeringan.
Penelitian ini memiliki tujuan khusus yaitu: (1) menentukan karakteristik fisik biji
lada putih, meliputi: dimensi, kebulatan, bulk density, true density, dan porositas
biji lada; dan (2) menguji mutu lada putih hasil pengeringan secara spouted bed
dengan perlakuan preheating menggunakan gelombang mikro (microwave)
berdasarkan parameter mutu: derajat putih (whiteness), kadar minyak atsiri dan
total cemaran mikroba.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai dimensi rata-rata biji lada
putih memiliki kecenderungan terdistribusi normal. Sekitar 92% biji lada putih
memiliki tinggi pada rentang dari 3.5 mm sampai 4.5 mm; sekitar 85%, panjang
pada rentang dari 4.0 mm sampai 5.0 mm; sekitar 86%, lebar pada rentang dari
3.5 mm sampai 5.0 mm pada kadar air 15.40% b.k. Ketiga dimensi aksial tersebut
meningkat secara linear dengan adanya peningkatan kadar air biji, begitu juga
dengan kebulatan biji lada putih. Kebulatan biji lada putih meningkat secara linear
dari 0.969 hingga 0.977. Peningkatan kadar air pada biji lada putih mengakibatkan
perubahan bulk density dan true density secara polinomial, sedangkan porositas
menurun secara linear dari 45.01% hingga 44.88%.
Suhu bahan dengan perlakuan non-preheating maupun preheating
mengalami peningkatan secara bertahap hingga mencapai suhu sekitar 50 oC dan
relatif konstan pada suhu tersebut. Pada perlakuan preheating dengan daya 320
watt selama 2 menit, suhu lada ditingkatkan sebesar 13.2oC atau menjadi 41.1oC,
sedangkan pada daya 640 watt selama 2 menit, suhu lada meningkat sekitar
36.1oC atau menjadi 63.8oC. Suhu udara keluar memiliki nilai yang tidak jauh
berbeda dengan suhu biji lada putih, yang mengindikasikan bahwa interaksi antara
udara panas yang masuk dengan bahan cukup baik, sehingga terjadi transfer panas
yang baik dari udara tersebut ke biji lada.
Proses preheating mengakibatkan penurunan kadar air rata-rata yang tidak
begitu besar yaitu sebesar 0.06%bk pada daya 320 watt dan 0.19%bk pada daya
640 watt. Proses pengeringan spouted bed mampu menurunkan kadar air lada
rata-rata sebesar 59.94%bk selama 31 menit pada perlakuan non-preheating,
60.38%bk selama 37 menit pada perlakuan preheating 320 watt, dan 59.35%bk
selama 32 menit pada perlakuan preheating 640 watt. Grafik rasio kadar air
menunjukkan bahwa, perlakuan preheating tidak cukup mempengaruhi perubahan
kadar air bahan selama proses pengeringan atau dengan kata lain tidak
mempengaruhi karakteristik pengeringan biji.
Perlakuan preheating menyebabkan laju pelepasan air di tahap awal cukup
tinggi dibandingkan perlakuan non-preheating. Semakin tinggi suhu bahan setelah
proses preheating, seperti yang terjadi pada preheating 640 watt, maka pelepasan
air dari bahan juga akan semakin cepat. Grafik laju pelepasan air terhadap rasio
kadar air juga memperlihatkan bahwa, semakin kecil kadar air bahan maka laju
pelepasan air akan semakin menurun.
Perlakuan preheating dan non-preheating mengakibatkan derajat putih hasil
pengeringan tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% dengan uji selang berganda
Duncan. Derajat putih rata-rata sebesar 15.5% untuk perlakuan tanpa preheating
dan 15.7% untuk perlakuan preheating 320 dan 640 watt. Biji lada putih hasil
perebusan dan perendaman selama 3 hari memiliki total mikroba (TPC) sebanyak
2.5×107 CFU/g. Total mikroba lada putih hasil pengeringan spouted bed tanpa
preheating rata-rata sebesar 1.54×105 CFU/g, sedangkan total mikroba pada lada
putih dengan perlakuan preheating 320 dan 640 watt rata-rata sebesar 3.0×104 dan
6.0×103 CFU/g secara berturut-turut. Kadar minyak atsiri pada semua perlakuan
tidak berbeda nyata pada taraf uji 5%. Kadar minyak atsiri yang diperoleh pada
perlakuan non-preheating, preheating 320 watt, dan preheating 640 watt rata-rata
sebesar 2.88%, 3.21%, dan 2.86%.
Dapat disimpulkan bahwa, pada semua perlakuan, jumlah penurunan kadar
air dan lama pengeringan relatif sama. Perlakuan preheating meningkatkan laju
pelepasan air hanya di tahap awal namun tidak mempengaruhi laju pelepasan air
secara keseluruhan hingga proses pengeringan selesai. Perlakuan dengan
preheating mampu membunuh mikroba lebih baik dibandingkan pengeringan
tanpa preheating dan menghasilkan nilai TPC di bawah standar IPC untuk lada
putih yang telah disterilkan, sedangkan mutu lada putih lainnya tidak berbeda
secara nyata pada berbagai perlakuan.
Kata kunci: lada putih, microwave, pengeringan, preheating, spouted bed
SUMMARY
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS. Spouted Bed Drying of White
Pepper (Piper nigrum L.) with Microwave Preheating Treatment. Supervised by
EDY HARTULISTIYOSO and YOHANES ARIS PURWANTO.
Pepper is one of the commodity that has a high economical value. The high
value of Indonesia pepper shows that export this commodity has a prospect to be
developed as a foreign exchange from non-oil sector. In 2014, Indonesia was the
second largest of white pepper exporting country after Vietnam, that was capable
to supply approximately 40% of the whole white pepper export. It is important
therefore to process pepper properly to maintain its high quality. In processing of
white pepper, one of the important step is drying process. For white pepper,
drying process is done after 3-10 days of immersion so that the initial moisture
content is high enough. High moisture content condition is susceptible to grow of
mold if the drying process run slowly so that it can decrease the quality moreover
damage the pepper.
The general objective of this study was to analyze the drying characteristics
of white pepper (Piper nigrum L.) using spouted bed dryer with microwaves
preheating treatment. The characteristics include reduced moisture content, time
and drying rate of materials, and changes in temperature during drying. This study
has a specific purpose, namely: (1) to determine the physical properties of white
pepper seeds, include: dimensions, roundness, bulk density, true density, and
porosity; and (2) to investigate quality of white pepper after spouted bed drying
with microwave preheating treatment based on quality parameters: whiteness,
total oil content and microbial contamination.
The results of this study indicated that the value of average dimensions of
white pepper seeds had a tendency to be normally distributed. Approximately
92% of white pepper seeds had a high in the range of 3.5 mm to 4.5 mm; about
85%, length in the range of 4.0 mm to 5.0 mm; about 86%, width in the range of
3.5 mm to 5.0 mm at moisture content of 15.40% d.b. The axial dimension
increased linearly with the increase in seed moisture content, likewise roundness
of white pepper seeds. Roundness of white pepper seeds increased linearly from
0.969 to 0.977. Increasing of moisture content on white pepper seeds resulted
polynomial model in bulk density and true density, while the porosity decreased
linearly from 45.01% to 44.88%.
Temperature of seeds with non-preheating and preheating treatment
increased gradually until it reached a temperature of about 50°C and relatively
constant at that temperature. In the preheating treatment with 320 watts of power
for 2 minutes, temperature increased by 13.2oC or been 41.1oC, while the power
of 640 watts for 2 minutes, temperature increased by about 36.1oC or been 63.8oC.
The temperature of air discharged was not much different from the temperature of
white pepper seeds, that indicated good interaction between incoming hot air with
the material, so that heat transfer from the air to seeds going well.
Preheating caused light decrease of avegare moisture content that were
0.06% d.b at 320 watts of power and 12.19% d.b at 640 watts of power. The
drying process of spouted bed was able to reduce the moisture content of pepper
on average by 59.94% d.b for 31 minutes on the treatment of non-preheating,
60.38% d.b for 37 minutes on treatment of preheating 320 watts, and 59.35% d.b
for 32 minutes at treatment of preheating 640 watts. The graph of moisture
content ratio shows that preheating treatment was less effect to reduce the
moisture content of material during drying process or in other words did not affect
drying characteristics of seeds.
Preheating treatment caused the release rate of water in the early stages,
quite high compared to the treatment of non-preheating. The higher temperature
of the material after preheating, as happened on preheating of 640 watts, then the
release of water of seeds will also be faster. The graph of release rate of water
showed that decreasing of moisture content of materials, caused decrease of
release rate of water. Preheating and non-preheating treatment resulted whiteness
value that was not significantly different at 5% test level with Duncan multiple
test. Whiteness average of 15.5% for treatment without preheating and 15.7% for
preheating treatment of 320 and 640 watts.
White pepper seeds that was boiling and soaking for 3 days, had a total
microbial (TPC) of 2.5×107 CFU/g. Total microbial of white pepper after spouted
bed drying process without preheating was 1.54 × 105 CFU/g, while the total
microbes of white pepper with preheating treatment of 320 and 640 watts were
3.0×104 and 6.0×103 CFU/g, respectively. Oil content in all treatments were not
significantly different at the 5% test level. Oil content obtained in the treatment of
non-preheating, preheating of 320 watts and preheating of 640 watts were 2.88%,
3.21% and 2.86%, repectively.
It can be concluded that, in all treatments, the amount of moisture reduction
and drying time is relatively similiar. Preheating treatment increase the release
rate of water just at the initial stage but did not affect overall water release rate
until the drying process is completed. Preheating treatment can kill microbes
better than drying without preheating and generate TPC value below IPC standard
for white pepper that has been sterilized, while the quality of other white pepper
were not significantly different in the various treatments.
Keywords: drying, microwave, preheating, spouted bed, white pepper.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PENGERINGAN SPOUTED BED LADA PUTIH (Piper nigrum L.)
DENGAN PERLAKUAN PREHEATING GELOMBANG MIKRO
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Leopold Oscar Nelwan, STP MSi
Judul Tesis : Pengeringan spouted bed lada putih (Piper nigrum L.) dengan
perlakuan preheating gelombang mikro
Nama
: Andi Muhammad Akram Mukhlis
NIM
: F151140106
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Edy Hartulistiyoso, MSc
Ketua
Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 10 Mei 2016
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2015 ini ialah
pengeringan, dengan judul Pengeringan Spouted Bed Lada Putih (Piper nigrum
L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Edy Hartulistiyoso, MSc
dan Bapak Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc selaku pembimbing atas semua waktu,
pemikiran, dorongan, dukungan, dan semangatnya untuk penelitian ini, serta
Bapak Dr Leopold O. Nelwan, STP MSi yang telah banyak memberikan saran.
Selain itu, penghargaan juga penulis sampaikan kepada para laboran di
lingkungan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem atas bantuan selama penulis
melakukan penelitian.
Penghargaan tertinggi penulis sampaikan untuk kedua orang tua tercinta,
ayah (Dr H Mukhlis Mukhtar, M.Ag) dan ibu (Dra Andi Herawati M.Ag) serta
kakak dan adik yang selalu mencurahkan doa, perhatian, dukungan, dan
semangatnya yang tiada henti untuk penulis. Kepada teman-teman program
fasttrack TMP yang selalu membantu dan memberikan semangatnya kepada
penulis, terima kasih juga penulis ucapkan kepada Lovi Dwi Pricestasari, SGz
yang selalu memberi semangat, dukungan, dan doa terbaiknya untuk penulis.
Terima kasih yang tak terlupakan untuk teman-teman di TMP angkatan 2013 dan
2014 yang selalu memberikan masukan dan semangat selama penyusunan
tesis ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2016
Andi Muhammad Akram Mukhlis
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xi
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
1
2
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Lada
Proses Pengeringan
Pengeringan Spouted Bed
Pengeringan Gelombang Mikro
3
3
5
6
7
3 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan
Alat
Tahapan Penelitian
Rancangan Penelitian
8
8
9
9
9
17
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisik Biji Lada
Perancangan alat pengering spouted bed
Daya Gelombang Mikro
Perubahan Suhu Pada Proses Pengeringan
Penurunan Kadar Air
Laju Pelepasan Air
Mutu Lada Putih
17
17
20
22
24
26
31
32
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
LAMPIRAN
39
RIWAYAT HIDUP
55
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ekspor lada putih beberapa negara di tahun 2013 dan 2014
Standar mutu lada putih (SNI 0004:2013)
Standar mutu lada putih yang telah mendapat perlakuan menurut IPC
Dimensi aksial dan diameter biji lada putih pada berbagai kondisi kadar
air
Data masukan dalam perancangan alat pengering
Hasil analisis geometris dan hidrodinamik
Daya gelombang mikro pada proses preheating
Kadar air biji lada putih sebelum dan sesudah preheating
Kadar air biji lada putih sebelum dan sesudah proses pengeringan
Energi penguapan air selama proses pengeringan
Hasil pengujian mutu biji lada setelah proses pengeringan
1
4
4
18
21
22
24
26
27
29
32
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Pergerakan uap air selama pengeringan (Fellows 2009)
Bagian-bagian pada spouted bed (Spreutels et al. 2015)
Spektrum elektromagnetik (Schiffmann 2006)
Kurva pengeringan dengan preheating (Sciffman 2006)
Diagram alir penelitian
Diagram alir penentuan karakteristik fisik lada
Dimensi aksial biji lada putih: T, tinggi; P, panjang dan L, lebar.
(a) Faktor geometri dan (b) diagram skematik reaktor conical spouted
bed
Diagram alir pengeringan lada putih
Kurva distribusi frekuensi dimensi biji pada kadar air 15.40%bk. : (□)
tinggi, (○) panjang, dan (Δ) lebar.
Pengaruh kadar air terhadap kebulatan biji
Pengaruh kadar air terhadap bulk density (Δ) dan true density (○) biji
lada putih.
Pengaruh kadar air terhadap porositas biji.
Alat pengering spouted bed skala laboratorium
Daya gelombang mikro selama preheating: (a) daya 320 watt, (b) daya
640 watt
Grafik suhu udara dan suhu bahan selama proses pengeringan: (a) nonpreheating; (b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt. --□-Suhu udara masuk, --Δ-- Suhu udara keluar, --○-- Suhu bahan, --◊-Suhu lingkungan.
Grafik kadar air bahan selama proses pengeringan: (a) non-preheating;
(b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt
Grafik rasio kadar air biji lada pada berbagai perlakuan
Grafik laju pelepasan air selama proses pengeringan: (a) nonpreheating; (b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt
Laju pelepasan air terhadap rasio kadar air biji lada
5
6
7
8
10
11
12
13
15
17
18
19
20
21
23
25
28
29
30
31
21 Lada putih setelah proses pengeringan sputed bed. (a) non-preheating,
(b) preheating 320 watt, (c) preheating 640 watt.
33
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tabel frekuensi dimensi rata-rata biji lada putih pada kadar air
15.40%bk.
2 Kebulatan, bulk density, true density, dan porositas biji lada putih pada
berbagai kadar air
3 Perhitungan analisis geometri dan hidrodinamik
4 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan non-preheating
5 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan preheating 320 watt
6 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan preheating 640 watt
7 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan nonpreheating
8 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan
preheating 320 watt
9 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan
preheating 640 watt
10 Tabel analisis ragam dan uji duncan pada SPSS 16.0 untuk derajat
putih, total mikroba, serta kadar minyak atsiri lada putih
39
40
41
42
44
46
48
50
52
54
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Lada merupakan salah satu komoditi yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
Tingginya nilai ekspor rempah-rempah Indonesia menunjukkan bahwa sektor ini
mempunyai prospek untuk dikembangkan sebagai penghasil devisa negara dari
sektor nonmigas. Komoditas lada hitam dan lada putih menempati posisi tertinggi
nilai ekspor Indonesia untuk sektor rempah-rempah yang diikuti oleh pala dan
kapulaga, dan kayumanis. Pada tahun 2014, total ekspor dari Januari sampai
November terhadap komoditi lada putih mencapai 13 082 ton dan di tahun 2015
meningkat menjadi 18 500 ton (BPS 2015).
Bagi Indonesia, lada merupakan komoditas ekspor dan hanya sebagian kecil
saja yang dikonsumsi dalam negeri. Berdasarkan data International Pepper
Community, IPC (2014) Indonesia merupakan negara penghasil lada terbesar
kedua setelah Vietnam yang mampu memasok sekitar 40% dari total ekspor lada
putih dunia. Ekspor lada putih beberapa negara seperti yang terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Ekspor lada putih beberapa negara di tahun 2013 dan 2014
Ekspor (ton)
Negara
2013
2014
Vietnam
17,652
16,329
Indonesia
16,561
15,237
Malaysia
2,187
2,604
Brazil
2,000
2,235
China
1,606
1,042
Sumber : IPC 2014
Sebagian besar bentuk komoditas lada yang diekspor oleh negara penghasil
lada, termasuk Indonesia adalah berupa lada hitam dan lada putih. Pada proses
pengolahan lada tersebut, salah satu tahap yang penting adalah proses pengeringan.
Proses pengeringan jika dilakukan dengan pengeringan matahari akan
membutuhkan waktu 1-3 hari dan sangat tergantung pada keadaan cuaca. Untuk
pengeringan lada putih, pengeringan dilakukan setelah perendaman 3-10 hari
sehingga kadar air awal lada cukup tinggi. Kondisi kadar air yang tinggi sangat
rentan terhadap pertumbuhan jamur apabila proses pengeringan berlangsung
lambat sehingga dapat menurunkan kualitas bahkan merusak lada tersebut.
Penelitian yang telah dilakukan oleh Usmiati dan Nurdjannah (2007) yaitu
membandingkan pengeringan matahari dengan pengeringan mekanis untuk lada
putih menunjukkan bahwa pengeringan matahari membutuhkan waktu rata-rata 13
jam selama 2 hari dan pengeringan mekanis dengan suhu berkisar antara 40o-65oC
berlangsung selama 4 – 4.5 jam.
Salah satu metode yang dapat dikembangkan dalam proses pengeringan
mekanis adalah penggunaan gelombang elektromagnetik khususnya gelombang
mikro. Pengeringan dengan gelombang mikro pada lada putih dapat menjadi lebih
cepat dan kandungan minyak atsiri yang lebih baik serta cemaran mikroba yang
lebih rendah dibandingkan oven udara panas (Hartulistiyoso dan Sudarmaji 2005).
Selain itu, gelombang mikro juga dikembangkan pada proses sanitasi lada (Emam
2
et al. 1995) dan hasil evaluasi menunjukkan bahwa metode tersebut tetap menjaga
senyawa aroma utama lada (Plessi et al. 2002).
Namun, penerapan gelombang mikro secara tunggal dapat menyebabkan
pemanasan tidak merata serta distribusi medan yang tidak homogen pada produk
tertentu, tergantung pada sifat dielektrik dan termofisik. Selain itu, pengeringan
dengan oven microwave secara tunggal bisa sangat mahal, baik dari segi peralatan
dan biaya operasional. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, penerapan
gelombang mikro dapat dikombinasikan dengan pengeringan udara panas. Hal
tersebut biasanya akan meningkatkan efisiensi dan nilai ekonomi dari proses
pengeringan (Schiffmann 2006). Menguapkan kadar air bebas di permukaan
bahan relatif efisien dengan menggunakan udara panas, sedangkan untuk
menghilangkan kadar air bebas internal maupun kadar air terikat, gelombang
mikro memberikan cara yang efisien. Pengeringan udara panas dapat dilakukan
melalui proses spouted bed, sehingga proses pengeringan dapat dilakukan dengan
waktu yang relatif lebih singkat karena tingginya laju kehilangan kadar air serta
menjamin pemanasan bahan yang seragam karena pergerakan partikel yang baik.
Terdapat tiga cara dalam mengkombinasikan pengeringan gelombang mikro
dengan metode pengeringan lainnya, yaitu dilakukan diawal (preheating), pada
saat laju pengeringan mulai turun (booster drying), dan di fase akhir pengeringan
(finish drying) (Schiffmann 2006). Pada penelitian ini, perlakuan gelombang
mikro dilakukan di awal sebelum proses pengeringan spouted bed. Dengan
menerapkan perlakuan gelombang mikro di awal proses pengeringan (preheating),
diharapkan dapat mempersingkat proses pengeringan serta memberikan kualitas
hasil pengeringan lada putih yang lebih baik.
Tujuan Penelitian
Tujuan Umum
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menganalisis karakteristik
pengeringan lada putih (Piper nigrum L.) secara spouted bed dengan perlakuan
preheating menggunakan gelombang mikro (microwave), meliputi penurunan
kadar air, waktu dan laju pelepasan air, serta perubahan suhu selama pengeringan.
Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Menentukan karakteristik fisik biji lada putih, meliputi: dimensi, kebulatan,
bulk density, true density, dan porositas biji.
2. Merancang alat pengering spouted bed skala laboratorium tipe batch untuk
proses pengeringan biji lada putih.
3. Menguji mutu lada putih hasil pengeringan secara spouted bed dengan
perlakuan preheating menggunakan gelombang mikro (microwave)
berdasarkan parameter mutu: derajat putih (whiteness), kandungan minyak
atsiri dan total cemaran mikroba.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
karakteristik pengeringan spouted bed yang diberi perlakuan preheating maupun
3
tanpa preheating. Selain itu, penelitian ini juga dapat memberikan informasi
mengenai beberapa karakteristik fisik biji lada putih dan bermanfaat dalam
menemukan metode yang tepat dalam pengeringan biji lada putih untuk
menghasilkan mutu lada putih yang baik.
2 TINJAUAN PUSTAKA
Lada
Tanaman lada merupakan tanaman rempah-rempah yang sudah lama
ditanam di Indonesia. Tanaman ini berasal dari Ghats-Malabar India dan di negara
asalnya terdapat tidak kurang dari 600 jenis varietas, sementara itu di Indonesia
terdapat tidak kurang dari 40 varietas. Adapun varietas lada di Indonesia antara
lain: varietas Jambi, varietas Lampung, varietas Bulok Belantung, varietas
Muntok atau Bangka yang dapat dikelompokkan ke dalam dua jenis yaitu lada
hitam dan lada putih. Lada hitam yaitu lada yang dikeringkan bersama kulitnya
(tanpa pengupasan), sedangkan lada putih yaitu lada yang dikeringkan setelah
melalui proses perendaman dan pengupasan. Lada hitam paling banyak dihasilkan
di Provinsi Lampung, sementara lada putih awalnya banyak dihasilkan di Muntok,
Bangka bagian barat. Saat ini lada putih terkonsentrasi di Bangka Selatan antara
lain terdapat di Kecamatan Toboali, Kecamatan Koba, dan Kecamatan Air Gegas
(Permentan 2012).
Tanaman lada (Piper nigrum L) adalah tanaman perkebunan yang bernilai
ekonomis tinggi. Komoditas ini banyak dibudidayakan di wilayah Lampung
secara turun menurun dalam bentuk perkebunan kecil. Pada umur tanaman
berkisar antara 2-3 tahun, tanaman ini dapat mulai berbuah. Produktivitas kebun
lada rakyat di Lampung masih tergolong rendah yaitu rata-rata 591 kg/ha,
dibanding produktivitas nasional yang mencapai 800 kg/ha (BBPPTP 2008).
Lada putih merupakan produk penting yang secara umum digunakan pada
produk pangan yang tidak menginginkan partikel yang gelap, seperti sup,
mayones, saus berwarna cerah, dan sebagainya. Lada putih didapatkan dari buah
yang matang dengan menghilangkan kulit buahnya sebelum proses pengeringan.
Lada putih diproduksi secara konvensional dari buah matang dengan teknik
perendaman di dalam air. Pada teknik tersebut, buah matang dan buah yang
hampir matang dipanen, dirontokkan dan ditumpuk dalam bak yang airnya
mengalir selama 7-10 hari. Buah lada dapat juga disimpan dalam karung goni dan
direndam pada aliran air. Selama proses perendaman, kulit terluar (pericarp)
mengalami pelapukan dan mudah dihilangkan dengan menggosoknya kemudian
dicuci dalam air bersih dan dikeringkan (Ravindran dan Kallupurackal 2001).
Proses pengeringan di tingkat petani dilakukan dengan dijemur, dimana hal
tersebut sangat tergantung dari keadaan cuaca. Pengeringan buah lada dilakukan
dengan cara menjemur di bawah panas sinar matahari 2-3 hari sampai kadar air
mencapai 15% yaitu kadar air yang dikehendaki pasar. Cuaca yang kurang baik
mengakibatkan proses pengeringan menjadi lambat dan lada menjadi berjamur.
Pengeringan dengan penjemuran dilakukan dengan menggunakan alas
4
(terpal/tikar) yang bersih, tidak dijemur di atas tanah tanpa alas karena akan
menghasilkan kualitas lada jelek dan kotor. Saat penjemuran dilakukan beberapa
kali pembalikan atau ditipiskan dengan ketebalan tumpukan penjemuran 10 cm
menggunakan garu dari kayu agar kekeringan buah lada seragam dalam waktu
yang sama (BBPPTP 2008).
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tabel 2 Standar mutu lada putih (SNI 0004:2013)
Persyaratan
Spesifikasi
Satuan
Mutu I
Mutu II
g/l
min. 600
min. 600
Kerapatan
%
maks. 13.0 maks. 14.0
Kadar air, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 2.0
Kadar biji enteng, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 2.0
Kadar benda asing, (b/b)
Kadar lada berwarna
%
maks. 1.0
maks. 2.0
kehitam-hitaman, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 3.0
Kadar cemaran kapang, (b/b)
Detection/
Salmonella
Negatif
Negatif
25 g
MPN/g
DENGAN PERLAKUAN PREHEATING GELOMBANG MIKRO
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengeringan Spouted Bed
Lada Putih (Piper nigrum L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2016
Andi Muhammad Akram Mukhlis
NIM F151140106
RINGKASAN
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS. Pengeringan Spouted Bed Lada
Putih (Piper nigrum L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro.
Dibimbing oleh EDY HARTULISTIYOSO dan YOHANES ARIS PURWANTO.
Lada merupakan salah satu komoditi yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
Tingginya nilai ekspor lada Indonesia menunjukkan bahwa sektor ini mempunyai
prospek untuk dikembangkan sebagai penghasil devisa negara dari sektor
nonmigas. Pada tahun 2014, Indonesia merupakan negara pengekspor lada
terbesar kedua setelah Vietnam yang mampu memasok sekitar 40% dari total
ekspor lada putih dunia. Pada proses pengolahan lada tersebut, salah satu tahap
yang penting adalah proses pengeringan. Untuk pengeringan lada putih,
pengeringan dilakukan setelah perendaman 3-10 hari sehingga kadar air awal lada
cukup tinggi. Kondisi kadar air yang tinggi sangat rentan terhadap pertumbuhan
jamur apabila proses pengeringan berlangsung lambat sehingga dapat menurunkan
kualitas bahkan merusak lada tersebut.
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menganalisis karakteristik
pengeringan lada putih (Piper nigrum L.) secara spouted bed dengan perlakuan
preheating menggunakan gelombang mikro (microwave), meliputi penurunan
kadar air, waktu dan laju pelepasan air, serta perubahan suhu selama pengeringan.
Penelitian ini memiliki tujuan khusus yaitu: (1) menentukan karakteristik fisik biji
lada putih, meliputi: dimensi, kebulatan, bulk density, true density, dan porositas
biji lada; dan (2) menguji mutu lada putih hasil pengeringan secara spouted bed
dengan perlakuan preheating menggunakan gelombang mikro (microwave)
berdasarkan parameter mutu: derajat putih (whiteness), kadar minyak atsiri dan
total cemaran mikroba.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa nilai dimensi rata-rata biji lada
putih memiliki kecenderungan terdistribusi normal. Sekitar 92% biji lada putih
memiliki tinggi pada rentang dari 3.5 mm sampai 4.5 mm; sekitar 85%, panjang
pada rentang dari 4.0 mm sampai 5.0 mm; sekitar 86%, lebar pada rentang dari
3.5 mm sampai 5.0 mm pada kadar air 15.40% b.k. Ketiga dimensi aksial tersebut
meningkat secara linear dengan adanya peningkatan kadar air biji, begitu juga
dengan kebulatan biji lada putih. Kebulatan biji lada putih meningkat secara linear
dari 0.969 hingga 0.977. Peningkatan kadar air pada biji lada putih mengakibatkan
perubahan bulk density dan true density secara polinomial, sedangkan porositas
menurun secara linear dari 45.01% hingga 44.88%.
Suhu bahan dengan perlakuan non-preheating maupun preheating
mengalami peningkatan secara bertahap hingga mencapai suhu sekitar 50 oC dan
relatif konstan pada suhu tersebut. Pada perlakuan preheating dengan daya 320
watt selama 2 menit, suhu lada ditingkatkan sebesar 13.2oC atau menjadi 41.1oC,
sedangkan pada daya 640 watt selama 2 menit, suhu lada meningkat sekitar
36.1oC atau menjadi 63.8oC. Suhu udara keluar memiliki nilai yang tidak jauh
berbeda dengan suhu biji lada putih, yang mengindikasikan bahwa interaksi antara
udara panas yang masuk dengan bahan cukup baik, sehingga terjadi transfer panas
yang baik dari udara tersebut ke biji lada.
Proses preheating mengakibatkan penurunan kadar air rata-rata yang tidak
begitu besar yaitu sebesar 0.06%bk pada daya 320 watt dan 0.19%bk pada daya
640 watt. Proses pengeringan spouted bed mampu menurunkan kadar air lada
rata-rata sebesar 59.94%bk selama 31 menit pada perlakuan non-preheating,
60.38%bk selama 37 menit pada perlakuan preheating 320 watt, dan 59.35%bk
selama 32 menit pada perlakuan preheating 640 watt. Grafik rasio kadar air
menunjukkan bahwa, perlakuan preheating tidak cukup mempengaruhi perubahan
kadar air bahan selama proses pengeringan atau dengan kata lain tidak
mempengaruhi karakteristik pengeringan biji.
Perlakuan preheating menyebabkan laju pelepasan air di tahap awal cukup
tinggi dibandingkan perlakuan non-preheating. Semakin tinggi suhu bahan setelah
proses preheating, seperti yang terjadi pada preheating 640 watt, maka pelepasan
air dari bahan juga akan semakin cepat. Grafik laju pelepasan air terhadap rasio
kadar air juga memperlihatkan bahwa, semakin kecil kadar air bahan maka laju
pelepasan air akan semakin menurun.
Perlakuan preheating dan non-preheating mengakibatkan derajat putih hasil
pengeringan tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% dengan uji selang berganda
Duncan. Derajat putih rata-rata sebesar 15.5% untuk perlakuan tanpa preheating
dan 15.7% untuk perlakuan preheating 320 dan 640 watt. Biji lada putih hasil
perebusan dan perendaman selama 3 hari memiliki total mikroba (TPC) sebanyak
2.5×107 CFU/g. Total mikroba lada putih hasil pengeringan spouted bed tanpa
preheating rata-rata sebesar 1.54×105 CFU/g, sedangkan total mikroba pada lada
putih dengan perlakuan preheating 320 dan 640 watt rata-rata sebesar 3.0×104 dan
6.0×103 CFU/g secara berturut-turut. Kadar minyak atsiri pada semua perlakuan
tidak berbeda nyata pada taraf uji 5%. Kadar minyak atsiri yang diperoleh pada
perlakuan non-preheating, preheating 320 watt, dan preheating 640 watt rata-rata
sebesar 2.88%, 3.21%, dan 2.86%.
Dapat disimpulkan bahwa, pada semua perlakuan, jumlah penurunan kadar
air dan lama pengeringan relatif sama. Perlakuan preheating meningkatkan laju
pelepasan air hanya di tahap awal namun tidak mempengaruhi laju pelepasan air
secara keseluruhan hingga proses pengeringan selesai. Perlakuan dengan
preheating mampu membunuh mikroba lebih baik dibandingkan pengeringan
tanpa preheating dan menghasilkan nilai TPC di bawah standar IPC untuk lada
putih yang telah disterilkan, sedangkan mutu lada putih lainnya tidak berbeda
secara nyata pada berbagai perlakuan.
Kata kunci: lada putih, microwave, pengeringan, preheating, spouted bed
SUMMARY
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS. Spouted Bed Drying of White
Pepper (Piper nigrum L.) with Microwave Preheating Treatment. Supervised by
EDY HARTULISTIYOSO and YOHANES ARIS PURWANTO.
Pepper is one of the commodity that has a high economical value. The high
value of Indonesia pepper shows that export this commodity has a prospect to be
developed as a foreign exchange from non-oil sector. In 2014, Indonesia was the
second largest of white pepper exporting country after Vietnam, that was capable
to supply approximately 40% of the whole white pepper export. It is important
therefore to process pepper properly to maintain its high quality. In processing of
white pepper, one of the important step is drying process. For white pepper,
drying process is done after 3-10 days of immersion so that the initial moisture
content is high enough. High moisture content condition is susceptible to grow of
mold if the drying process run slowly so that it can decrease the quality moreover
damage the pepper.
The general objective of this study was to analyze the drying characteristics
of white pepper (Piper nigrum L.) using spouted bed dryer with microwaves
preheating treatment. The characteristics include reduced moisture content, time
and drying rate of materials, and changes in temperature during drying. This study
has a specific purpose, namely: (1) to determine the physical properties of white
pepper seeds, include: dimensions, roundness, bulk density, true density, and
porosity; and (2) to investigate quality of white pepper after spouted bed drying
with microwave preheating treatment based on quality parameters: whiteness,
total oil content and microbial contamination.
The results of this study indicated that the value of average dimensions of
white pepper seeds had a tendency to be normally distributed. Approximately
92% of white pepper seeds had a high in the range of 3.5 mm to 4.5 mm; about
85%, length in the range of 4.0 mm to 5.0 mm; about 86%, width in the range of
3.5 mm to 5.0 mm at moisture content of 15.40% d.b. The axial dimension
increased linearly with the increase in seed moisture content, likewise roundness
of white pepper seeds. Roundness of white pepper seeds increased linearly from
0.969 to 0.977. Increasing of moisture content on white pepper seeds resulted
polynomial model in bulk density and true density, while the porosity decreased
linearly from 45.01% to 44.88%.
Temperature of seeds with non-preheating and preheating treatment
increased gradually until it reached a temperature of about 50°C and relatively
constant at that temperature. In the preheating treatment with 320 watts of power
for 2 minutes, temperature increased by 13.2oC or been 41.1oC, while the power
of 640 watts for 2 minutes, temperature increased by about 36.1oC or been 63.8oC.
The temperature of air discharged was not much different from the temperature of
white pepper seeds, that indicated good interaction between incoming hot air with
the material, so that heat transfer from the air to seeds going well.
Preheating caused light decrease of avegare moisture content that were
0.06% d.b at 320 watts of power and 12.19% d.b at 640 watts of power. The
drying process of spouted bed was able to reduce the moisture content of pepper
on average by 59.94% d.b for 31 minutes on the treatment of non-preheating,
60.38% d.b for 37 minutes on treatment of preheating 320 watts, and 59.35% d.b
for 32 minutes at treatment of preheating 640 watts. The graph of moisture
content ratio shows that preheating treatment was less effect to reduce the
moisture content of material during drying process or in other words did not affect
drying characteristics of seeds.
Preheating treatment caused the release rate of water in the early stages,
quite high compared to the treatment of non-preheating. The higher temperature
of the material after preheating, as happened on preheating of 640 watts, then the
release of water of seeds will also be faster. The graph of release rate of water
showed that decreasing of moisture content of materials, caused decrease of
release rate of water. Preheating and non-preheating treatment resulted whiteness
value that was not significantly different at 5% test level with Duncan multiple
test. Whiteness average of 15.5% for treatment without preheating and 15.7% for
preheating treatment of 320 and 640 watts.
White pepper seeds that was boiling and soaking for 3 days, had a total
microbial (TPC) of 2.5×107 CFU/g. Total microbial of white pepper after spouted
bed drying process without preheating was 1.54 × 105 CFU/g, while the total
microbes of white pepper with preheating treatment of 320 and 640 watts were
3.0×104 and 6.0×103 CFU/g, respectively. Oil content in all treatments were not
significantly different at the 5% test level. Oil content obtained in the treatment of
non-preheating, preheating of 320 watts and preheating of 640 watts were 2.88%,
3.21% and 2.86%, repectively.
It can be concluded that, in all treatments, the amount of moisture reduction
and drying time is relatively similiar. Preheating treatment increase the release
rate of water just at the initial stage but did not affect overall water release rate
until the drying process is completed. Preheating treatment can kill microbes
better than drying without preheating and generate TPC value below IPC standard
for white pepper that has been sterilized, while the quality of other white pepper
were not significantly different in the various treatments.
Keywords: drying, microwave, preheating, spouted bed, white pepper.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PENGERINGAN SPOUTED BED LADA PUTIH (Piper nigrum L.)
DENGAN PERLAKUAN PREHEATING GELOMBANG MIKRO
ANDI MUHAMMAD AKRAM MUKHLIS
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Leopold Oscar Nelwan, STP MSi
Judul Tesis : Pengeringan spouted bed lada putih (Piper nigrum L.) dengan
perlakuan preheating gelombang mikro
Nama
: Andi Muhammad Akram Mukhlis
NIM
: F151140106
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing
Dr Ir Edy Hartulistiyoso, MSc
Ketua
Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc
Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi
Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian: 10 Mei 2016
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April 2015 ini ialah
pengeringan, dengan judul Pengeringan Spouted Bed Lada Putih (Piper nigrum
L.) dengan Perlakuan Preheating Gelombang Mikro.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Edy Hartulistiyoso, MSc
dan Bapak Dr Ir Y Aris Purwanto, MSc selaku pembimbing atas semua waktu,
pemikiran, dorongan, dukungan, dan semangatnya untuk penelitian ini, serta
Bapak Dr Leopold O. Nelwan, STP MSi yang telah banyak memberikan saran.
Selain itu, penghargaan juga penulis sampaikan kepada para laboran di
lingkungan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem atas bantuan selama penulis
melakukan penelitian.
Penghargaan tertinggi penulis sampaikan untuk kedua orang tua tercinta,
ayah (Dr H Mukhlis Mukhtar, M.Ag) dan ibu (Dra Andi Herawati M.Ag) serta
kakak dan adik yang selalu mencurahkan doa, perhatian, dukungan, dan
semangatnya yang tiada henti untuk penulis. Kepada teman-teman program
fasttrack TMP yang selalu membantu dan memberikan semangatnya kepada
penulis, terima kasih juga penulis ucapkan kepada Lovi Dwi Pricestasari, SGz
yang selalu memberi semangat, dukungan, dan doa terbaiknya untuk penulis.
Terima kasih yang tak terlupakan untuk teman-teman di TMP angkatan 2013 dan
2014 yang selalu memberikan masukan dan semangat selama penyusunan
tesis ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2016
Andi Muhammad Akram Mukhlis
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
xi
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR LAMPIRAN
xii
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
1
1
2
2
2 TINJAUAN PUSTAKA
Lada
Proses Pengeringan
Pengeringan Spouted Bed
Pengeringan Gelombang Mikro
3
3
5
6
7
3 METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan
Alat
Tahapan Penelitian
Rancangan Penelitian
8
8
9
9
9
17
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisik Biji Lada
Perancangan alat pengering spouted bed
Daya Gelombang Mikro
Perubahan Suhu Pada Proses Pengeringan
Penurunan Kadar Air
Laju Pelepasan Air
Mutu Lada Putih
17
17
20
22
24
26
31
32
5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
34
34
34
DAFTAR PUSTAKA
35
LAMPIRAN
39
RIWAYAT HIDUP
55
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Ekspor lada putih beberapa negara di tahun 2013 dan 2014
Standar mutu lada putih (SNI 0004:2013)
Standar mutu lada putih yang telah mendapat perlakuan menurut IPC
Dimensi aksial dan diameter biji lada putih pada berbagai kondisi kadar
air
Data masukan dalam perancangan alat pengering
Hasil analisis geometris dan hidrodinamik
Daya gelombang mikro pada proses preheating
Kadar air biji lada putih sebelum dan sesudah preheating
Kadar air biji lada putih sebelum dan sesudah proses pengeringan
Energi penguapan air selama proses pengeringan
Hasil pengujian mutu biji lada setelah proses pengeringan
1
4
4
18
21
22
24
26
27
29
32
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Pergerakan uap air selama pengeringan (Fellows 2009)
Bagian-bagian pada spouted bed (Spreutels et al. 2015)
Spektrum elektromagnetik (Schiffmann 2006)
Kurva pengeringan dengan preheating (Sciffman 2006)
Diagram alir penelitian
Diagram alir penentuan karakteristik fisik lada
Dimensi aksial biji lada putih: T, tinggi; P, panjang dan L, lebar.
(a) Faktor geometri dan (b) diagram skematik reaktor conical spouted
bed
Diagram alir pengeringan lada putih
Kurva distribusi frekuensi dimensi biji pada kadar air 15.40%bk. : (□)
tinggi, (○) panjang, dan (Δ) lebar.
Pengaruh kadar air terhadap kebulatan biji
Pengaruh kadar air terhadap bulk density (Δ) dan true density (○) biji
lada putih.
Pengaruh kadar air terhadap porositas biji.
Alat pengering spouted bed skala laboratorium
Daya gelombang mikro selama preheating: (a) daya 320 watt, (b) daya
640 watt
Grafik suhu udara dan suhu bahan selama proses pengeringan: (a) nonpreheating; (b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt. --□-Suhu udara masuk, --Δ-- Suhu udara keluar, --○-- Suhu bahan, --◊-Suhu lingkungan.
Grafik kadar air bahan selama proses pengeringan: (a) non-preheating;
(b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt
Grafik rasio kadar air biji lada pada berbagai perlakuan
Grafik laju pelepasan air selama proses pengeringan: (a) nonpreheating; (b) preheating 320 watt; (c) preheating 640 watt
Laju pelepasan air terhadap rasio kadar air biji lada
5
6
7
8
10
11
12
13
15
17
18
19
20
21
23
25
28
29
30
31
21 Lada putih setelah proses pengeringan sputed bed. (a) non-preheating,
(b) preheating 320 watt, (c) preheating 640 watt.
33
DAFTAR LAMPIRAN
1 Tabel frekuensi dimensi rata-rata biji lada putih pada kadar air
15.40%bk.
2 Kebulatan, bulk density, true density, dan porositas biji lada putih pada
berbagai kadar air
3 Perhitungan analisis geometri dan hidrodinamik
4 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan non-preheating
5 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan preheating 320 watt
6 Suhu udara masuk, udara keluar, permukaan lada, dan lingkungan pada
perlakuan preheating 640 watt
7 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan nonpreheating
8 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan
preheating 320 watt
9 Massa bahan, kadar air, dan laju pelepasan air pada perlakuan
preheating 640 watt
10 Tabel analisis ragam dan uji duncan pada SPSS 16.0 untuk derajat
putih, total mikroba, serta kadar minyak atsiri lada putih
39
40
41
42
44
46
48
50
52
54
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Lada merupakan salah satu komoditi yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
Tingginya nilai ekspor rempah-rempah Indonesia menunjukkan bahwa sektor ini
mempunyai prospek untuk dikembangkan sebagai penghasil devisa negara dari
sektor nonmigas. Komoditas lada hitam dan lada putih menempati posisi tertinggi
nilai ekspor Indonesia untuk sektor rempah-rempah yang diikuti oleh pala dan
kapulaga, dan kayumanis. Pada tahun 2014, total ekspor dari Januari sampai
November terhadap komoditi lada putih mencapai 13 082 ton dan di tahun 2015
meningkat menjadi 18 500 ton (BPS 2015).
Bagi Indonesia, lada merupakan komoditas ekspor dan hanya sebagian kecil
saja yang dikonsumsi dalam negeri. Berdasarkan data International Pepper
Community, IPC (2014) Indonesia merupakan negara penghasil lada terbesar
kedua setelah Vietnam yang mampu memasok sekitar 40% dari total ekspor lada
putih dunia. Ekspor lada putih beberapa negara seperti yang terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Ekspor lada putih beberapa negara di tahun 2013 dan 2014
Ekspor (ton)
Negara
2013
2014
Vietnam
17,652
16,329
Indonesia
16,561
15,237
Malaysia
2,187
2,604
Brazil
2,000
2,235
China
1,606
1,042
Sumber : IPC 2014
Sebagian besar bentuk komoditas lada yang diekspor oleh negara penghasil
lada, termasuk Indonesia adalah berupa lada hitam dan lada putih. Pada proses
pengolahan lada tersebut, salah satu tahap yang penting adalah proses pengeringan.
Proses pengeringan jika dilakukan dengan pengeringan matahari akan
membutuhkan waktu 1-3 hari dan sangat tergantung pada keadaan cuaca. Untuk
pengeringan lada putih, pengeringan dilakukan setelah perendaman 3-10 hari
sehingga kadar air awal lada cukup tinggi. Kondisi kadar air yang tinggi sangat
rentan terhadap pertumbuhan jamur apabila proses pengeringan berlangsung
lambat sehingga dapat menurunkan kualitas bahkan merusak lada tersebut.
Penelitian yang telah dilakukan oleh Usmiati dan Nurdjannah (2007) yaitu
membandingkan pengeringan matahari dengan pengeringan mekanis untuk lada
putih menunjukkan bahwa pengeringan matahari membutuhkan waktu rata-rata 13
jam selama 2 hari dan pengeringan mekanis dengan suhu berkisar antara 40o-65oC
berlangsung selama 4 – 4.5 jam.
Salah satu metode yang dapat dikembangkan dalam proses pengeringan
mekanis adalah penggunaan gelombang elektromagnetik khususnya gelombang
mikro. Pengeringan dengan gelombang mikro pada lada putih dapat menjadi lebih
cepat dan kandungan minyak atsiri yang lebih baik serta cemaran mikroba yang
lebih rendah dibandingkan oven udara panas (Hartulistiyoso dan Sudarmaji 2005).
Selain itu, gelombang mikro juga dikembangkan pada proses sanitasi lada (Emam
2
et al. 1995) dan hasil evaluasi menunjukkan bahwa metode tersebut tetap menjaga
senyawa aroma utama lada (Plessi et al. 2002).
Namun, penerapan gelombang mikro secara tunggal dapat menyebabkan
pemanasan tidak merata serta distribusi medan yang tidak homogen pada produk
tertentu, tergantung pada sifat dielektrik dan termofisik. Selain itu, pengeringan
dengan oven microwave secara tunggal bisa sangat mahal, baik dari segi peralatan
dan biaya operasional. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, penerapan
gelombang mikro dapat dikombinasikan dengan pengeringan udara panas. Hal
tersebut biasanya akan meningkatkan efisiensi dan nilai ekonomi dari proses
pengeringan (Schiffmann 2006). Menguapkan kadar air bebas di permukaan
bahan relatif efisien dengan menggunakan udara panas, sedangkan untuk
menghilangkan kadar air bebas internal maupun kadar air terikat, gelombang
mikro memberikan cara yang efisien. Pengeringan udara panas dapat dilakukan
melalui proses spouted bed, sehingga proses pengeringan dapat dilakukan dengan
waktu yang relatif lebih singkat karena tingginya laju kehilangan kadar air serta
menjamin pemanasan bahan yang seragam karena pergerakan partikel yang baik.
Terdapat tiga cara dalam mengkombinasikan pengeringan gelombang mikro
dengan metode pengeringan lainnya, yaitu dilakukan diawal (preheating), pada
saat laju pengeringan mulai turun (booster drying), dan di fase akhir pengeringan
(finish drying) (Schiffmann 2006). Pada penelitian ini, perlakuan gelombang
mikro dilakukan di awal sebelum proses pengeringan spouted bed. Dengan
menerapkan perlakuan gelombang mikro di awal proses pengeringan (preheating),
diharapkan dapat mempersingkat proses pengeringan serta memberikan kualitas
hasil pengeringan lada putih yang lebih baik.
Tujuan Penelitian
Tujuan Umum
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menganalisis karakteristik
pengeringan lada putih (Piper nigrum L.) secara spouted bed dengan perlakuan
preheating menggunakan gelombang mikro (microwave), meliputi penurunan
kadar air, waktu dan laju pelepasan air, serta perubahan suhu selama pengeringan.
Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Menentukan karakteristik fisik biji lada putih, meliputi: dimensi, kebulatan,
bulk density, true density, dan porositas biji.
2. Merancang alat pengering spouted bed skala laboratorium tipe batch untuk
proses pengeringan biji lada putih.
3. Menguji mutu lada putih hasil pengeringan secara spouted bed dengan
perlakuan preheating menggunakan gelombang mikro (microwave)
berdasarkan parameter mutu: derajat putih (whiteness), kandungan minyak
atsiri dan total cemaran mikroba.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
karakteristik pengeringan spouted bed yang diberi perlakuan preheating maupun
3
tanpa preheating. Selain itu, penelitian ini juga dapat memberikan informasi
mengenai beberapa karakteristik fisik biji lada putih dan bermanfaat dalam
menemukan metode yang tepat dalam pengeringan biji lada putih untuk
menghasilkan mutu lada putih yang baik.
2 TINJAUAN PUSTAKA
Lada
Tanaman lada merupakan tanaman rempah-rempah yang sudah lama
ditanam di Indonesia. Tanaman ini berasal dari Ghats-Malabar India dan di negara
asalnya terdapat tidak kurang dari 600 jenis varietas, sementara itu di Indonesia
terdapat tidak kurang dari 40 varietas. Adapun varietas lada di Indonesia antara
lain: varietas Jambi, varietas Lampung, varietas Bulok Belantung, varietas
Muntok atau Bangka yang dapat dikelompokkan ke dalam dua jenis yaitu lada
hitam dan lada putih. Lada hitam yaitu lada yang dikeringkan bersama kulitnya
(tanpa pengupasan), sedangkan lada putih yaitu lada yang dikeringkan setelah
melalui proses perendaman dan pengupasan. Lada hitam paling banyak dihasilkan
di Provinsi Lampung, sementara lada putih awalnya banyak dihasilkan di Muntok,
Bangka bagian barat. Saat ini lada putih terkonsentrasi di Bangka Selatan antara
lain terdapat di Kecamatan Toboali, Kecamatan Koba, dan Kecamatan Air Gegas
(Permentan 2012).
Tanaman lada (Piper nigrum L) adalah tanaman perkebunan yang bernilai
ekonomis tinggi. Komoditas ini banyak dibudidayakan di wilayah Lampung
secara turun menurun dalam bentuk perkebunan kecil. Pada umur tanaman
berkisar antara 2-3 tahun, tanaman ini dapat mulai berbuah. Produktivitas kebun
lada rakyat di Lampung masih tergolong rendah yaitu rata-rata 591 kg/ha,
dibanding produktivitas nasional yang mencapai 800 kg/ha (BBPPTP 2008).
Lada putih merupakan produk penting yang secara umum digunakan pada
produk pangan yang tidak menginginkan partikel yang gelap, seperti sup,
mayones, saus berwarna cerah, dan sebagainya. Lada putih didapatkan dari buah
yang matang dengan menghilangkan kulit buahnya sebelum proses pengeringan.
Lada putih diproduksi secara konvensional dari buah matang dengan teknik
perendaman di dalam air. Pada teknik tersebut, buah matang dan buah yang
hampir matang dipanen, dirontokkan dan ditumpuk dalam bak yang airnya
mengalir selama 7-10 hari. Buah lada dapat juga disimpan dalam karung goni dan
direndam pada aliran air. Selama proses perendaman, kulit terluar (pericarp)
mengalami pelapukan dan mudah dihilangkan dengan menggosoknya kemudian
dicuci dalam air bersih dan dikeringkan (Ravindran dan Kallupurackal 2001).
Proses pengeringan di tingkat petani dilakukan dengan dijemur, dimana hal
tersebut sangat tergantung dari keadaan cuaca. Pengeringan buah lada dilakukan
dengan cara menjemur di bawah panas sinar matahari 2-3 hari sampai kadar air
mencapai 15% yaitu kadar air yang dikehendaki pasar. Cuaca yang kurang baik
mengakibatkan proses pengeringan menjadi lambat dan lada menjadi berjamur.
Pengeringan dengan penjemuran dilakukan dengan menggunakan alas
4
(terpal/tikar) yang bersih, tidak dijemur di atas tanah tanpa alas karena akan
menghasilkan kualitas lada jelek dan kotor. Saat penjemuran dilakukan beberapa
kali pembalikan atau ditipiskan dengan ketebalan tumpukan penjemuran 10 cm
menggunakan garu dari kayu agar kekeringan buah lada seragam dalam waktu
yang sama (BBPPTP 2008).
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Tabel 2 Standar mutu lada putih (SNI 0004:2013)
Persyaratan
Spesifikasi
Satuan
Mutu I
Mutu II
g/l
min. 600
min. 600
Kerapatan
%
maks. 13.0 maks. 14.0
Kadar air, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 2.0
Kadar biji enteng, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 2.0
Kadar benda asing, (b/b)
Kadar lada berwarna
%
maks. 1.0
maks. 2.0
kehitam-hitaman, (b/b)
%
maks. 1.0
maks. 3.0
Kadar cemaran kapang, (b/b)
Detection/
Salmonella
Negatif
Negatif
25 g
MPN/g