Kajian pindah panas dan massa pada pengeringan lapis tipis fillet ikan patin secara absorbsi menggunakan absorben kapur api
KAJIAN PINDAH PANAS DAN MASSA PADA
PENGERINGAN LAPIS T I P I S FILLET IKAN PATIN
SECARA ABSORBS1 MENGGUNAKAN ABSORBEN
KAPUR API
OLEH:
MURSALIN
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
hfi~rsalin. 99208. Kaj~anPidah Panas dan Massa pada Pengeringan Lapis Tipis Fillet Ikan
Patin secara Absorbsi Menggunakan Absorben Kapur Api. Dibawah bibingan Dr. Ir
Puiwiyatno Hariyadi, b4.S~.dan Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, M.Sc
--
--
Penelitian ini 1)ertujuan untuk (1) mengetahi pengamh luas permukaan bongkahan
kxp'ur terhadap suhu kapur dan suhu m g pengering absorbsi, energi eksotermis kapur dan
nlergi penguapan air daijllet ikan patin, dan parameter-parameter
sepetti waktu,
k'xstanta dan laju perlgeringan fllet ikan patin. (2) Mengetahui pengaruh rasio penggunaan
k,yur : ikan terhadap finomena perubahan suhu dan energi dalam mang pengering absorb6 laju
pl%geringanfIIet ikan patin dan kecepatan absorbsi air oleh kapur api, dan fenomena piidah
pimas dan piidah mass1 yang terjadi selama proses pengeringan. (3) Mengetahui &i-fi.aksi air
yimg ada pada N e t ikan patin dan mengetahui pengaruhnya temadap parameter-parameter
pmgeringan selama berlingsungnya proses pengeringan absorbsi.
Penelitian ini teIbagi dalam 3 percobaan, percobaan 1 disusun dalam tiga perlakuan, yaitu
lug. permukaan bongkalan kapur UI (0.0865 m2/kg), U2 (0.1040 m2/kg),dan U3 (0.1309 m2ikg).
P~xobaan2 terdiri atas 7 taraf perlakuan, yaitu PI (perbandingan beratjet ikan dan kapur api 1 :
2:1, PZ(1 : 2.5), P3 (1 : 3), P4 (1 : 3.5), P5 (1 : 4), P6 (I : 5) dan P7 (1 : 6). Pada percobaan 3,
is~t:mi sorpsi air bahar~diukur secara absorbsi dalam desikator berisi garam jenuh pada berbagai
kondisi RH (RH 6.87??.. 97%).
Pengeiingan ini menghasilkan fillet dengan penampakan yang baik clan wama putihhming yang cerah. K ~ w aisotermi sorpsi airfllet ikan patin behatuk sigmoid, sesuai dengan
brnuk mum h a untuk bahan pangan yang kompleks susunan kimianya dan atau bahan
p;m3an yang mengandmg protein cukup tin&. Fillet ikan patin mempunyai kapasitas air terikat
p~inler,sekunder dan temier masingmasing sebesar 4.71, 15.06dan 74.92 %basis kering.
Suhu permukaan kapur dalam m g pengehg berkisar antara 30.541.S°C, suhu udara
&Jam ruang pengering berkisar antara 28.0-32.5 OC dan lama pengeringan yang dibutuhkan
urltuk mencapai kadar air bahan h a n g dati 12 % basis basah semakin singkat dengan
pmngkatan luas ermukaan bongkahan kapur. Peningkatan luas permukaan kapur dari 0.0865
merjadi 0.1309 ml'/kg diipat mengurangi waktu pengeringan dari 50 menjadi 40 jam.
Peningkatan jnmlah kapur dalam rasio kapur : ikan dapat mereduksi waktu
pengeringan. Hubungtm antara nilai rasio kapur : ikan dengan lama waktu pengeringan
&pat dilukiskan dengitn persamaan "Y = 4.0475x2 - 4 4 . 0 5 1 ~+ 156.17, dimana Y adalah
lama proses pengeringan (jam) dan X adalah nilai rasio kapur : ikan yang digunakan,
dt:ngan batas penggullaan 2 s X < 6. Peningkatan laju pengeringan bahan mencapai
mak.simum pada rasio kapur : ikan 3.5 : 1 dan relatif konstan pada nilai rasio di atasnya.
Pcnggunaan rasio kapur : ikan (3.5 : 1) dan luas pennukaan bongkahan kapur 0.1309
m2/cg menghasilkan I.ju pindah panas tertinggi, dengan nilai perubahan energi internal
si!it~:m sebesar 7.19 Jls dan pola pindah panas yang lebih bersifat konduktif daripada
konvektif.
SURATPERNYATAAN
Ilengan ini saya rnenyatakan bahwa tesis yang berjudul
Kajian Pindah Panas dan Massa pada Pengeringan
Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara Absorbsi
Meilggunakan Absorben Kapur Api
adalah benar ~nerupakankarya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan
lelah dinyatakail secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
13ogor, September 2002
KAJIAIY PINDAH PANAS DAN MASSA PADA
PENGERIIYGAN LAPIS n P I s FILLET IKAN PATIN
SECARA ABSORBS1 MENGGUNAKAN ABSORBEN
KAPUR API
MURSALIN
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleb gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Tesis
:
Kajian Pindah Panas dan Massa pada Pengeringan
Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara Absorbsi
Menggunakan Absorben Kapur Api
Nama
:
Mursalin
NRP
:
99208
Program Studi
:
IlmuPangan
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
AWgota
Ketua
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu Pangan
-
qi%dhc-Prof. Dr. Betty Sri Laksmi Jenie, MS
Tanggal Lulus: 03 Juni 2002
da Manuwoto, M.Sc
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kurungan Nyawa, Ogan Komering Ulu, pada tanggal 27
Oktober 1971 sebegai anak ketiga dari pasangan Murod dan Zainab. Pendidikan
:arjana ditempuh tli Prog~amStudi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian
IJniversitas Lampulg, lulus pada tahun 1994. Pada tahun 1999, penulis diterima di
I'rogram Studi Ilmu Pangan pada Program Pascasaqana IPB dan menamatkannya
pads tahun 2002. Beasiswa pendidikan pascasaqana diperoleh dari BPPS Dikti
Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia.
Penulis bekeja sebagai dosen di Universitas Jambi sejak tahun 1998 clan
tlitempatkan di Fal~ultasPertanian pada Program Studi Teknologi Hasil Pertanian.
!data kuliah yang menjadi tanggung jawab peneliti ialah Satuan Operasi dan
lcekayasa Proses Pangan.
Selama mengikuti program S2, penulis menjadi anggota Persatuan Ahli
:'eknologi Pangan Indonesia (PATPI).
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
s~hinggakarya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian
yang dilaksanakan :,ejak bulan Juli 2001 ini adalah pengeringan, dengan judul Kajian
Findah Panas dan Massa pada Pengeringan Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara
Absorbsi Menggunakan Absorben Kapw Api.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi,
h4.S~.dan Bapak Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto, M.Sc. selaku pembimbing serta
Eiapak Dr. Ir. Anton Apriyantono, M.S. dan Bapak Dr. Ir. Atjeng Syarif, M.Sc. yang
t~:lahbanyak membcri saran dan masukan.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ubak, Umak, Amak dan seluruh
keluarga atas do'a, tiorongan, perhatian dan kasih sayangnya, teristimewa kepada istri
tcrsayang Eva Achn~ad,S.Hut., M.Sc. dan ananda tercinta Hanifah Alipasha Mwsalin
yang telah dengan sitbar, penuh kasih sayang dan pengorbanan memberikan dorongan
dan dukungan yang tak terhingga kepada penulis sampai selesainya penelitian dan
penulisan karya ilm ah ini. Disamping ity terima kasih juga penulis ucapkan kepada
Eapak dan Ibu teman-teman IPN, keluarga IPN'99, para teknisi dan laboran Mas
Nunvanto dan Mbal; Sri, Mas Taufik dan Abah Karna atas segala bantuan dan keq a
s~manya.
Semoga All;& SWT membalas budi baik semua pihak yang telah terlibat
lrlngsung maupun bdak langsung pada penyelesaian penelitian dan penulisan karya
llmiah ini. Akhirul lcalam, penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2002
Mursalin
DAFTAR IS1
Halaman
LlAFTAR TABEL ...........................
........................................
PAFTAR SIMBOL ....................................................................
ix
xiv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ...............................................................
1
Tujuan dan Manfaat Hasil Penelitian ....................................
4
TINJAUAN PUSTPXA
Pindah Pana:; ..................................................................
Pindah Pmas Secara Konduksi ........................................
Pindah P m Secara Konveksi .......................................
Pindah Pmas Dalam Lemari Pengering Absorbsi ..................
5
6
14
14
Teori Pengeringan .......................................................
Air dalanl Bahan Pangan ..............................................
Sifat-sifat Transport dalam Pengeringan ............................
Mekanislne Pengeringan ...............................................
Laju Penseringan .......................................................
Laju ?engeringan Konstan ........................................
Laju Pengeringan Menurun .......................................
Kadar Air Keseimbangan dan Konstanta Pengeringan .............
Pengeringan Absorbsi .....................................................
28
Prinsip Pzngeringan Absorbsi .........................................
Karakteri stik Kapur Api ...............................................
Energi Emas dari Kapur Api ..........................................
Aplikasi Pengeringan Absorbsi dengan Kapur Api ................
Keunggulan Pengeringan Absorbsi dengan Kapur Api ............
29
31
32
33
35
BAHAN DAN MIngditerima olehfillet ikan
(kJ)
Panas sensibel udara
(kJ)
Waktu
Waktu pengeringan kritis, yaitu waktu pengeringan saat
terjadin).a peralihan fase periode pengeringan menurun
(detik)
(ism)
Suhu mtdlak
(K)
Suhu fluida
("C)
Suhu balian padat
PC)
Volume
(m3)
Beratfillet ikan
(kg)
Berat ka2ur
(kg)
Sebanditlg dengan, simbol pada persamaan ( I ) dan (2)
(tidak berdimensi)
Selisih atau perubahan
(tidak berdimensi)
Selisih atau pembahan dalam jumlah yang sangat kecil
(tidak berdimensi)
Perubahm energi dalam
Densitas
ekspone~~sial
Densitas udara
(JJs)
(kg/m3)
(tidak berdimensi)
(kg/m3)
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pada umumnya pengeringan dapat digolongkan menjadi dua cara yaitu
p:ngeringan alami (Ian pengeringan buatan. Pengeringan alami menggunakan sinar
n~atahari langsung (sun drying) sebagai sumber energi panas. Cara ini banyak
d .gunakan di daerah-daerah sentra produksi pertanian. Beberapa kendala dari cara
pngeringan ini achlah: (i) memerlukan tempat yang relatif has, (ii) sangat
b1:rgantung pada cuitca, (iii) tidak praktis dalam meletakkan dan mengangkat bahan,
st:rta (iv) dapat terkcntaminasi oleh kotoran, debu dan benda asing lainnya.
Pengeringan buatan m e ~ p a k a n pengeringan yang dilakukan dengan
rrenggunakan alat pengering.
Pengering buatan ditujukan untuk mengatasi
k1:kurangan-kekurangan pada pengeringan alami karena hal-ha1 yang mempengaruhi
proses pengeringan dapat dikendalikan. Pengering buatan yang ada saat ini pada
lunumnya mengguns.kan bahan bakar posil dan atau energi listrik.
Karena belurn di semua daerah pertanian di Indonesia terdapat jaringan listrik
dim untuk operasional alat pengering listik umumnya cukup mmit serta memerlukan'.
kctrampiIan khusus, maka jenis pengering buatan yang menggunakan bahan bakar
fcsil lebih banyak dikembangkan di daerah-daerah sentra produksi pertanian saat ini.
Pengembangm alat pengering buatan dengan bahan bakar posil dibatasi oleh
atlanya kesadaran s1:makin menipisnya keberadaan bahan bakar tersebut di alam.
Oleh karena itu b e ~ ~ a g usaha
ai
telah dikembangkan untuk mencari sumber energi,
bahan, alat dan atau metode pengering baru.
Salah satunya adalah dengan
mengembangkan sistem pengeringan absorbsi.
Pengeringan absorbsi merupakan proses pengeringan dimana air dalam bahan
diserap oleh suatu material penghisap yang disebut absorben yang bersifat sangat
higroskopis. Dalani proses pengeringan absorbsi sejumlah bahan dan absorben
diletakkan dalam suatu ruangan yang tertutup rapat. Absorben yang digunakan memiliki
tekanan uap air yang sangat rendah dibandingkan dengan bahan yang &an dikeringkan.
Material-m~terial yang telah sering digunakan sebagai penyerap air atau
absorben adalah CiC12, gel silika, dan kapur api (CaO). Gel silika biasa digunakan
sebagai bahan pengering sampel yang disimpan di dalam desikator. Selain itu gel
silika juga digunakan dalam menyimpan barang-barang elektronik untuk menjaga
kelembaban udara penyimpanannya.
Kapur api ((ZaO) merupakan material penyerap air atau absorben yang sangat
3aik untuk pengerirlgan secara absorbsi. Hal ini telah dibuktikan oleh Halim (1995),
4ersasi (1996) darl Asikin (1998) masing-masing dalam pengeringan lada hitam,
Jrem padat danjllet ikan kakap merah.
Menurut H.~lim(1995), pengeringan dengan cara absorbsi menggunakan
.ibsorben kapur api pada lada hitam dapat memperkecil tingkat kehiiangan komponen
ninyak atsiri dalan~bahan, yaitu sebesar 2.8-3.1% jauh lebih kecil daripada 11.0%
pada pengeringan cengan sinar matahari dan 17.5% pada pengeringan dengan oven
lray drier (80°C). 3asil penelitian Hersasi (1996) menunjukkan bahwa penggunaan
Icapur api sebagai absorben dalam pengeringan brem padat dapat mempersingkat
tvaktu pengeringan menjadi 12 jam dari 18 jam pada pengeringan biasa untuk
mencapai kadar air yang sama yaitu 16%.
Asikin (1998) melaporkan bahwa
pengeringan absorbsi dengan kapur api menghasilkan RH ruang pengering yang
kurang dari lo%, suhu rata-rata 29'C dan kadar air keseimbangan (Me) fillet ikan
kakap merah sebesar 9.94% (bk).
Proses terjadinya pengeringan secara absorbsi oleh absorben kapur api (CaO)
adalah karena adanya penyerapan uap air udara pengering oleh absorben sehingga kadar
uap air udara pengering tersebut menjadi sangat rendah. Rendahnya RH udara pengering
mengakibatkan terj.idinya penguapan air bahan yang dikeringkan ke lingkungan udara
pengering. Sementara uap air diserap oleh absorben (kapur api), terjadi pula reaksi
eksoterm antara kapur api dengan uap air tersebut yang menghasilkan energi panas.
Energi panas ini dilambatkan ke dalam bahan melalui udara dalam mang pengering dan
kemudian digunaksn untuk penguapan air dari bahan yang dikeringkan. Proses ini
berlangsung terns-menems menuju keseimbangan antara uap air udara pengering dengan
aktivitas air bahan y lng dikeringkan (Soekarto, 2000).
Secara kon~ersial pengembangan sistem pengeringan absorbsi menggunakan
kapur api akan lebih menguntungkan karena (I) bahan absorben kapur api mudah didapat
dan harganya mural^; (2) daya pengeringa~yakuat; (3) cocok untuk pengeringan bahan
yang peka terhadap panas dan sinar; (4) dapat mencegah kehilangan zat volatil selama
pengeringan; (5) ticak memerlukan bahan bakar yang mencemari lingkungan; (6) hasil
sampingnya berupa bahan kapur (Ca(OH)2) yang banyak manfaatnya; dan (7) laju
pengeringannya daplt dikendalikan (Soekarto, 2000).
Mengingat prospek pengeringan absorbsi dengan absorben kapur api ini
cukup baik maka perlu dilakukan pengkajian yang lebih mendasar tentang fenomena
pindah panas dan massa yang terjadi selama proses pengeringan. Dalam penelitian
ini akan digunakrm fillet ikan patin dan analisis pengeringan dilakukan dengan
menggunakan model pengeringan lapis tipis.
Tujuan dan Manfaat Hasil Penelitian
Penelitian i i i bertujuan untuk mengetahui:
(1)
Pengaruh luas permukaan bongkahan kapur terhadap suhu kapur dan suhu
ruang penge~ingabsorbsi, energi eksotermis kapur dan energi penguapan air
dari fillet ikan patin, dan parameter-parameter pengeringan seperti waktu,
konstanta dar~laju pengeringanfillet ikan patin.
(2)
Pengaruh rasio penggunaan kapur : ikan terhadap fenomena perubahan suhu
dan energi dillam ruang pengering absorbsi, laju pengeringan fillet ikan patin
dan kecepatan absorbsi air oleh kapur api, dan fenomena pindah panas dan
pindah massa yang terjadi selama proses pengeringan.
(3)
Mengetahui liaksi-fraksi air yang ada padafillet ikan patin dan mengetahui
pengaruhnya
terhadap
parameter-parameter
pengeringan
selama
berlangsungnqa proses pengeringan absorbsi.
Dari peneliiian ini diharapkan dapat diperoleh model persamaan dan data
iasar proses pengcringan absorbsi untuk produk lapis tipis filler ikan patin dan
~rodukpangan lair~nya. Model persamaan dan data dasar tersebut sangat berguna
lntuk dasar pengembangan rancang-bangun alat pengering absorbsi dengan absorben
tapur api secara komersial.
TINJAUAN PUSTAKA
Pindah Panas
Pindah panas diartikan sebagai pemancaran energi dan suatu daerah ke daerah
lain karena perbedaan suhu yang tejadi antara kedua daerah tersebut. Ada tiga cara
pindah panas yang dikenal yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Konduksi adalah
pindah panas di dalam bahan atau dari suatu bahan ke dalam yang lain dengan saling
rnenukarkan energ. kinetik antara molekul tanpa ada pergerakan dari molekul
tzrsebut. Cara pindah panas ini menjelaskan aliran panas di dalam bahan pangan
lada at
selama pemanasan atau pendinginan. Konveksi adalah transfer energi yang
c.isebabkanoleh adimya pergerakan fluida panas. Dalam cara ini, energi dipindahkan
cengan kombinasi antara konduksi panas, penyimpanan panas dan adanya
Fencampuran bahar~. Suatu contoh konveksi yaitu pindah panas ke produk di &lam
alat penukar panas tabung dimana panas dipindahkan dari dinding ke cairan secara
k onduksi, penyimplnan panas dan kejadian pencampuran produk. Sedangkan pindah
anas as
karena mliasi timbul ketika energi diangkut dengan gelombang
elektromagnetik di~ri suatu bahan bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah.
E'erbedaan suhu antara karakteristik permukaan dari kedua bahan sangat penting
calam cara pindah Fanas ini (Singh dan Heldrnaa, 1984).
Laju pengeringan menurun kedua (CD) menunjukkan kondisi saat laju
pengeringan tidak lagi dipengaruhi oleh kondisi di luar bahan (Geankoplis, 1983).
Transfer air dapat tejadi melalui kombinasi dari difusi likuid, perpindahan melalui
kapiler, dan difusi tap (Rizvi, 1995).
Berbagai tcori untuk menjelaskan mekanisme tejadinya periode laju
pengeringan menluun telah dikembangkan seperti teori difusi, teori kapiler, teori
evaporasi-kondensasi,
teori Luikov, teori Philip dan devries, dan lain-lain
(Geankoplis, 1983)
Kadar Air Keseilnbangan dan Konstanta Pengeringan
Konsep kad,lr air keseimbangan ini sangat penting dalam pengeringan karena
kadar air keseimbar~ganakan menentukan kadar air minimum yang akan dicapai pada
kondisi pengeringan tertentu (Brooker et a[., 1991). Hall (1979) menyatakan bahwa
produk yang bera&l pada kondisi ini mempunyai laju pengeluaran dan perolehan air
yang sama.
Hall (1957) membedakan kadar air keseimbangan menjadi dua yakni : kadar
air keseimbangan dlnamis dan kadar air keseimbangan statis. Kadar air keseimbangan
statis didapat dari !;istern dengan bahan dan udara pengering dalam keadaan d i m .
Sedangkan kadar air keseimbangan dinamis didapat dari sistem dengan bahan dan
udara pengering dalam keadaan bergerak.
Marinos-Ko~risdan Maroullis (1995) mendefinisikan konstanta pengeringan
sebagai kombinasi dari beberapa sifat transpor difusivitas massa, konduktivitas
termal, koefisien plndah panas dan massa. Konstanta ini dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan lapisan tipis sebagai berikut:
dM
dt
-
k(M
-
M e ).................
Dimana -dM/dt adalah laju p e n m a n kadar air, k adalah konstanta pengeringan, M
adalah kadar air b&an dan Me adalah kadar air keseimbangan bahan.
Hall (1957: mengemukakan metode grafik untuk menentukan nilai k.
Persamaan yang mendasari metode tersebut adalah sebagai berikut
atau
I
k f- Me
n Mo-Me
= InA
- kt .......................
Dengan mempetakm rasio kadar air terhadap waktu pada kertas semilogaritrnik,
maka akan didapatkan nilai k sama dengan kemiringan @k.
Pengeringan Absorbsi
Salah satu n~etodepengeringan yang tidak menggunakan suhu tinggi adalah
pengeringan dengan prinsip absorpsi menggunakan absorben atau bahan yang sangat
higroskopis, sehing~akadar air bahan yang dikeringkan akan menurun. Menurut
Soekarto dan Syaric:f (1990), proses absorpsi adalah proses dimana kadar air bahan
meningkat karena inolekul-molekul uap air dari udara dlserap oleh bahan padat
tersebut. Beberapa ,~akarmenggunakan istilah adsorpsi jika penyerapan molekul air
itu berlangsung di ~ ~ r m u k a abahan
n
padat dan disebut absorpsi jika penyerapan air
berlangsung di dala~nbahan.
Prinsip Pengeringan Absorpsi
Pengeringan absorpsi merupakan proses pengeringan melalui penyerapan air
di dalam bahan pangan oleh material penghisap yang bersifat poros. Mekanisme
pengeringan adalah melalui prinsip kapiler oleh absorben yang menghisap air secam
merata ke seluruh i~agianabsorben. Menurut Halim (1995), pengeringan absorpsi
tidak menggunakan aliran udara pengering dan suhu tinggi, sehingga faktor yang
mempengaruhi pros:s pengeringan adalah kelembaban udara pengering.
Menurut Hall (1957), pengeringan absorbsi merupakan proses pengeringan
dimana air dalam brlhan diserap oleh suatu material pen&sap yang disebut absorben
yang bersifat sangat higroskopis. Mekanisme yang terjadi adalah proses penarikan
air oleh absorben dari dalam bahan pangan dengan prinsip penyerapan uap air dan
bahan pangan tersetut.
Sifat penyenipan air oleh bahan absorben telah banyak digunakan terutama d~
dalam kemasan unttlk mencegah penyerapan air oleh produk &lam kemasan (dikenal
sebagai desikasi dalam kemasan). Menurut Matz (1959), proses desikasi melibatkan
pemberian sejumlal~kecil desikan kimia (bahan pendesikasUabsorben) ke dalam
kemasan berisi bahan. Desikasi di dalam kemasan cukup aman selama suhu
penyimpanan diperhatikan, tetapi lambatnya proses pertukaran air dapat
memungkinkan terjadinya reaksi-reaksi yang merusak, sebelurn aktivitas air
mencapi batas amm. Untuk bahan pangan, desikan yang umum digunakan berupa
gel silika atau kalfiiurn oksida (CaO), karena bahan-bahan ini merupakan bahan
pengering yang mildah diperoleh dan tidak berbahaya, sehingga bila terserap ke
dalam bahan pangar1 tidak membahayakan konsumen.
Selain itu sering digunakan juga desikan CaC12 untuk mengabsorpsi air
(Labuza, 1968). Prinsip pengeringan absorbsi dengan CaC12 telah dilakukan untuk
mengurangi kelembaban air dari udara yang kontak dengan padi, dengan
mengabsorbsi air menggunakan desikan b e ~ larutan
p
CaCl2. Dengan metode ini,
waktu pengeringan dapat dikurangi sebesar 25% dari waktu pengeringan biasa.
Karena desikan be~upalarutan, absorpsi air dilakukan di ruangan yang berbeda
dengan ruang pengeringan dan berlangsung secara kontinyu.
Menurut Labuza (1968), absorben atau desikan yang digunakan untuk
pengurangan air dari udara yang kontak dengan bahan pangan harus bersifat non
korosif, tidak berbay tidak beracun, tidak mudah terbakar, secara kimiawi bersifat
inert terhadap ketidlkmurnian udara, dan mudah didaur ulang. Selain itu harganya
juga harus relatif mtuah.
Pengeringan t~bsorbsidengan kapur api atau CaO merupkan metode pengeringan
yang s e d e b dengan bahan a b s o h n yang relatif m h . Menurut Soekarto (2000),
prinsip pengeringan jdengan kapur api di dalam lemari pengering absorpsi berlangsung
melalui proses penting sebagai berikut : (1) CaO menyerap dan bereaksi dengan uap air
dalam ruangan pengering; (2) reaksi CaO dengan air melepkan energi panas dan
menurunkan RH ruang pengering, (3) energi panas diserap bahan untuk menguapkan
kandungan air meninggalkan bahan, (4) uap air dari bahan mengalir ke ruang pengering
untuk kemudian &r;erap CaO. Proses tersebut berlangsung secara tern-menern sampai
tercap kondisi equilibrium.
Karakteristik Kapur Api
Kapur api atau disebut juga kapur gamping maupun kapur tohor merupakan
padatan berwarna putih yang kbmtuk bongkahan dengan rumus kimia CaO. Menurut
Harjadi (1990), GrO merupakan bahan pengering yang telah banyak dipakai dalam
deskator d e n p kapasitas yang sedang dan meninggalkan udara yang cukup kering. CaO
mudah diperoleh selxgai kapw api dengan harga yang m
d CaO bersifit tidak mencair,
bereaksi dengan air membentuk basa, dengan menyisakan 3 x
mg air11 udara yang
dikerin*.
Fuadi (1999)telah melakukan pxcobaan penentuan kurva adsorpsi isotermi Hz0 di
udara oleh CaO psula suhu 30°C dan diketahui bahwa kurvanya termasuk t i p sigmoidal
yang dikenal juga s:bagai tipe favorable, dimana adsohm relatiftinggi daya adsorpsinya
pada konsentrasi fluids yang rendah Gaspary dan Bucher (1981) seperti dikutip Fuadi
(1999) menyatakan bahwa CaO diproduksi dengan memanaskan batu kapur pada suhu
8W°C - 12W°C, klpur api dikelaskan her- derajat panas yang diberikan waktu
pembentukannya, yritu :
1. Sop burnt lime, dihasilkan melalui pembakaran pada lasaran suhu paling rendah
dengan sifat praiuk yang sangat reaktif.
2. Hard burn! lim:, dihasilkan melalui pembakaran pada kisaran suhu yang tinggi dan
waktu yang lebih lama, sehingga terbentuk kristal dengan sifat yang reaktivitasnya
rendah.
3. Medurn bznnf lime,dihasilkan melalui proses dengan waktu dan suhu di antara kedua
proses di atas.
Komposisi Eimia kapur api dan Kabupaten Pasaman, Sumatela Barat yaitu dan
Kajai dan Kemang Udik masing-masing mengandung CaO sebesar 93.6% dan 94.2%
(Gaspary dan Bucher, 1981 di dalam Fua& 1999). Sedangkan kapw api produksi PD
Djaja Ciampea Bogor yang dianalisa oleh Sucofindo pada tahun 1998, mengandung CaO
sebanyak 88.82%.
Energi Panas darii Kapur Api
CaO disebut kapur api karena apabila material tersebut bereaksi dengan air, akan
dihasilkan
yang tinggi. Menurut Halim (1995), dibandingkan desikan atau absorben
lain yang sering digpnkan untuk meringan bahan pangan, CaO mernih kelebihan
yaitu dapt menghasilkan energi panas saat bereaksi dengan air. Fenomena pelepasan
energi dalam CaO ini dapat dimanWkan untuk m e m e proses pengeringan di dalam
Lx3h.n pangan
Umur simpan kaput api relatif smgkat (sekitar 60 hari) karena kapur api ini cepat
bereaksi secara eksotermal dengan air untuk membentuk Ca(OH)2. Reaksi yang bersifat
agak eksoterm ini n~engalabatkanadanya bahaya pada penyimpanan CaO karena panas
jenis CaO dan Ca(0H)l yang kecil (panas jenis S[Ca(OHkl= 1.197 J/g."C dm S[CaO] =
0.946 J/g."C), sehingga secara teoritis dapat menyebabkan peningkatan suhu sebesar 700°C
pada reaksi CaO dengan air (Chang dan Tkkanen, 1988).
Chang dan likkanen (1988) juga mengemukakan bahwa kapur terhidrasi atau
Ca(OH)2 dipemleh sc:bagiu hasil reaksi dm kapur api atau CaO dengan air, seperti reaksi
sebagai berikut :
CaO :,) + Hz0 0
+Ca(0H)z (,)
Ah@
=
- 64.8 kJ
Reaksi yang beeifal eksotermik tersebut menghasilkan peningkatan suhy tetapi suhu
bahan selama pengeringan berlangsung k m g lebih konstan karena energi panas yang
dilepaskan kapur (reaksi eksotermik) terus diserap bahan dan segera digunakan untuk
penguapan air yang clikandung bahan (reaksi endotermik), dengan proses endotermik dan
eksotermik yang h m g lebih seimbang (Soekam, 2000).
Kapur api yang sudah digunakan dan membentuk Ca(OH)2 masih memiliki nilai
guna yang tinggi antara lain digunakan dalam bidang metalurgi (40%), pengontrolan
polusi udara dan air limbah (15%), pemumian air minum (IOOh), bahan kimia (10%) dan
kegunaan lain (25%) termasuk untuk pupuk dan proses pemumian gula (Chang dan
Tikkanen, 1988).
Aplikasi Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api
Proses pengeringan absorpsi dengan kapur api telah dicobakan pada beberapa
produk yaitu pada pengeringan biji lada (Halim, 1995), pengeringan brem padat
(Hersasi, 1996), per~geringanfillet ikan (Asikin, 1998), pengeringan gabah sebagai
benih padi (Fuadi, 1099) dan pengeringan biji pala (Suryani, 1999).
Pada penge~ingan lada hitam, waktu pengeringan yang dibutuhkan dan
rendemen lada hiam relatif sama dengan pengeringan secara penjemuran.
Pengeringan a b s o q i dapat menghambat kehilangan minyak atsiri sebanyak 5 kali
lipat untuk lada segar dan 14 kali lipat untuk lada kering petani dibandingkan metode
oven. Hal ini menunjukkan bahwa pengeringan absorbsi dapat menghambat proses
kehilangan minyak atsiri lada selama pengeringan (Halim, 1995).
Penggunaan kapur api sebagai absorben dapat pengeringan brem padat dapat
mempersingkat waktu pengeringannya. Pengeringan brem padat untuk mencapai
kadar air 16 % pada suhu kamar yang biasanya memerlukan waktu 18 jam, dapat
dipersingkat wakt~mya menjadi 12 jam (Hersasi, 1996).
Selain lebih cepat,
pengeringan brem tlapat dilakukan di daerah yang memiliki RH udara rata-rata yang
tinggi seperti di daerah Bogor, yang sulit digunakan untuk mengeringkan brem padat.
Pengeringar. absorpsi juga dapat digunakan untuk mengeringkan bahan
hewani seperti fillct ikan dengan menurunkan kadar air ikan menjadi 9.04% basis
basah.
Tetapi laju pengeringan absorpsi masih lebih rendah dibandingan alat
pengering lain yanl: memiliki suhu yang lebih tinggi clan menggunakan aliran udara
kering yang konsta~~.
Pengeringanfillet ikan dengan alat pengering absorpsi pada RH
20% dangan suhu 29°C memiliki laju pengeringan yang lebih lambat &bandingkan
dengan menggunakan alat pengering model terowongan pada RH 40%, suhu 40°C
dan aliran udara 2.0 mldetik (Asikin, 1998).
Pada pengeringan biji pala, waktu yang dibutuhkan pengeringan absorpsi
lebih lama (8-9 hai) dibandingkan waktu pengeringan dengan penjemuran (7 hari),
selain itu rendemen minyak atsiri kedua metode tersebut tidak berbeda nyata. Tetapi
biji pala yang dikeringkan dengan pengering absorpsi memiliki penampakkan dan
wama yang paling t~aik(Suryani, 1999).
Keunggulan Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api
Menurut Soekarto (2000), pengeringan dengan kapur api memiliki beberapa
keunggulan yaitu : (I) bahan absorben kapur api mudah didapat dan harganya murah;
(2) daya pengeringannya kuat; (3) cocok untuk pengeringan bahan yang peka
terhadap panas dm sinar; (4) dapat mencegah kehilangan zat volatil selama
pengeringan; (5) t:.dak memerlukan bahan bakar yang mencemari lingkungan; (6)
hasil sampingnya t~erupabahan kapur (ca(0H)~)yang banyak manfaatnya; dan (7)
laju pengeringanny a dapat dikendalikan.
Pengeringat~ absorpsi juga memiliki rendemen yang baik karena dapat
menekan kehilangi~nbahan akibat tercecer (Halim, 1995).
Selain itu pengering
absorpsi mudah dalam proses pengeringannya dan peralatan yang digunakan relatif
sederhana.
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian irli dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Proses Pangan Pusat
Studi Pangan dan CIizi (PSPG) Institut Pertanian Bogor, dari bulan Juni sampai bulan
November 200 1.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kapur api (CaO)
yang diperoleh dari pabrik kapur PD Djaja Ciampea di Desa Cibadak Kecamatan
Ciampea Kabupateil Bogor. Kapur api yang digunakan adalah kapur api yang baru
keluar dari tungku pembakarannya, clan langsung dimasukkan ke dalam desikator
bertutup rapat agar ..idak menyerap air sebelum digunakan.
Bahan utmla lainnya adalah ikan patin yang dapat diperoleh dari Balai
Budidaya Ikan Air Tawar di Sukabumi, dengan berat ikan yang akan dijadikan
sampel sebesar 750-1500 gram per ekor. Untuk mempermudah pengangkutan, ikan
dianastesi dingin tt:rlebih dahulu lalu dikemas kering menggunakan pelepah daun
pisang lalu &masulkan ke dalam wld box dan diberi hancuran es pada suhu sedikit
di atas suhu anastesi.
Selanjutnya ikan diangkut ke Pilot Plant PSPG dengan
menggunakan tranrportasi darat lebih kurang selama 2 jam, setelah itu ikan
disadarkan kembali dan dipelihara dalam bak penampungan sebelum digunakan.
Dalam penelitian ini diperlukan pula beberapa jenis garam jenuh untuk
mengatur RH desikator dalam penentuan keseimbangan isotermi sorpsi filler ikan.
Untuk mengukur kadar airfillet ikan dan mengukur kadar CaO aktif di dalam kapur
api digunakan bah;m-bahan kimia yang dapat diperoleh dan toko bahan kimia Setia
Guna di Pasar Ivterdeka Bogor dan ruang persediaan di laboratorium Jurusan
Teknologi Pangan (ianGizi, Fateta, IPB.
Peralatan li.tama yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah lemari
pengering absorbsi (Gambar 6). Alat-alat lain yang juga diperlukan antara lain
adalah: oven, timbangan, desikator, thermometer, mikrometer, mistar, thermokopel
dan sensor untuk RH.
Dinding dan pintu lemari pengering absorbsi yang akan digunakan dalam
penelitian ini terbuat dan lapisan berturut-turut berupa multipfek setebal 2 cm,
styrofoam setebal 3 cm dan fibre gIms setebal 0.5 cm.
Lemari pengering ini
mempunyai ukurar, ruang 50 cm x 50 cm x 60 cm dengan pintu tambahan di bagian
dalam terbuat h i fibre glass untuk memudahkan pengamatan selama proses
pengeringan. Pintu tambahan ini dilengkapi dengan rubber seal yang rapat untuk
mencegah keluar n~asuknyaudara, uap air dan panas dari luar secara bebas agar tidak
mempengaruhi berl angsungnya proses pengeringan (modifikasi Halim, 1995).
Timbangan
Rak Absorben
S i h Penyangga
A. Tampak Depan
Dinding kayu
50 cm
/
Pintu Lapisan
v
B. Lemari pengering dengan dua pintu
Gambar 6. Kons1:dsi lemari pengering absorbsi (modifikasi Halim, 1995)
Lemari pengering mempunyai 3 buah rak yang terdiri dari dua buah rak untuk
menampung absorben kapur api yang diletakkan di bagian atas dan bawah lemari,
dan satu buah rak lainnya di bagian tengah untuk meletakkan fillet ikan yang akan
dikeringkan. kak absorben terbuat dari bahan lembamn aluminium berbentuk wadah
kotak, sedangkan cik untuk meletakkanfillet ikan dibuat dari bahan kassa aluminium
yang juga berbentuk wadah kotak.
Lemari pengering dirancang sedemikian rupa agar perubahan berat bahan
yang dikeringkan tian kapur dapat diketahui melalui penimbangan di dalam, tanpa
h a m membuka lernari pengering. Untuk itu rak bahan dan rak absorben dilengkapi
dengan tali-tali penggantung dari benang nylon sebagai penghubung rak tersebut
dengan neraca analitik di atas lemari. Agar udara luar tidak dapat masuk melalui
lubang tali penghubung, lubang tersebut ditutup rapat dengan lilin mainan (malam)
dan dibuka hanya pada saat akan dilakukan penimbangan.
Pendekatan Teoritis
Pengaruh Luas Permukaan Bongkahan Kapur Terhadap Mekanisme
Reaksinya Dengr~nUap Air dalam Lemari Pengering Absorbsi
Syarat agar reaksi absorbsi secara kunia dapat berlangsung adalah zat-zat
absorbat harus bert:ampur atau bersentuhan dengan absorben. Pada absorbsi untuk
a t - a t yang heterogen (berbeda fase), reaksi hanya terjadi pada bidang batas
campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang sentuh, yaitu
tempat terjadinya proses tumbukan (collisions) antara absorbat dengan absorben.
Proses ini merupakan syarat utama untuk tejadinya reaksi absorbsi secara kimia.
Adamson (1982) nienyebutkan bahwa untuk dapat tejadinya reaksi absorbsi secara
kimia (chemisorption), diperlukan adanya tumbukan, molekul-molekul zat absorbat
dengan permukaan absorben.
Pemyataan serupa disampaikan pula oleh Gasser (1985), yaitu bahwa proses
absorbsi secara kimia sebenarnya terjadi pada bagan permukaan dari zat padat
(absorben). Dan clleh karena itu Gasser (1985) mengemukakan syarat atau asumsi
yang harus dipendii, diantaranya: (1) secara intrinsik pexmukaan zat padat (absorben)
hams bersifat homogen; (2) permukaan tersebut mempunyai jumlah sisi (site) yang
spesifik yang setiap sisi tersebut dapat mengabsorbsi satu molekul dan pada saat
semua sisi ini tertempati, tidak mungkin tejad
PENGERINGAN LAPIS T I P I S FILLET IKAN PATIN
SECARA ABSORBS1 MENGGUNAKAN ABSORBEN
KAPUR API
OLEH:
MURSALIN
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
hfi~rsalin. 99208. Kaj~anPidah Panas dan Massa pada Pengeringan Lapis Tipis Fillet Ikan
Patin secara Absorbsi Menggunakan Absorben Kapur Api. Dibawah bibingan Dr. Ir
Puiwiyatno Hariyadi, b4.S~.dan Prof. Dr. Soewamo T. Soekarto, M.Sc
--
--
Penelitian ini 1)ertujuan untuk (1) mengetahi pengamh luas permukaan bongkahan
kxp'ur terhadap suhu kapur dan suhu m g pengering absorbsi, energi eksotermis kapur dan
nlergi penguapan air daijllet ikan patin, dan parameter-parameter
sepetti waktu,
k'xstanta dan laju perlgeringan fllet ikan patin. (2) Mengetahui pengaruh rasio penggunaan
k,yur : ikan terhadap finomena perubahan suhu dan energi dalam mang pengering absorb6 laju
pl%geringanfIIet ikan patin dan kecepatan absorbsi air oleh kapur api, dan fenomena piidah
pimas dan piidah mass1 yang terjadi selama proses pengeringan. (3) Mengetahui &i-fi.aksi air
yimg ada pada N e t ikan patin dan mengetahui pengaruhnya temadap parameter-parameter
pmgeringan selama berlingsungnya proses pengeringan absorbsi.
Penelitian ini teIbagi dalam 3 percobaan, percobaan 1 disusun dalam tiga perlakuan, yaitu
lug. permukaan bongkalan kapur UI (0.0865 m2/kg), U2 (0.1040 m2/kg),dan U3 (0.1309 m2ikg).
P~xobaan2 terdiri atas 7 taraf perlakuan, yaitu PI (perbandingan beratjet ikan dan kapur api 1 :
2:1, PZ(1 : 2.5), P3 (1 : 3), P4 (1 : 3.5), P5 (1 : 4), P6 (I : 5) dan P7 (1 : 6). Pada percobaan 3,
is~t:mi sorpsi air bahar~diukur secara absorbsi dalam desikator berisi garam jenuh pada berbagai
kondisi RH (RH 6.87??.. 97%).
Pengeiingan ini menghasilkan fillet dengan penampakan yang baik clan wama putihhming yang cerah. K ~ w aisotermi sorpsi airfllet ikan patin behatuk sigmoid, sesuai dengan
brnuk mum h a untuk bahan pangan yang kompleks susunan kimianya dan atau bahan
p;m3an yang mengandmg protein cukup tin&. Fillet ikan patin mempunyai kapasitas air terikat
p~inler,sekunder dan temier masingmasing sebesar 4.71, 15.06dan 74.92 %basis kering.
Suhu permukaan kapur dalam m g pengehg berkisar antara 30.541.S°C, suhu udara
&Jam ruang pengering berkisar antara 28.0-32.5 OC dan lama pengeringan yang dibutuhkan
urltuk mencapai kadar air bahan h a n g dati 12 % basis basah semakin singkat dengan
pmngkatan luas ermukaan bongkahan kapur. Peningkatan luas permukaan kapur dari 0.0865
merjadi 0.1309 ml'/kg diipat mengurangi waktu pengeringan dari 50 menjadi 40 jam.
Peningkatan jnmlah kapur dalam rasio kapur : ikan dapat mereduksi waktu
pengeringan. Hubungtm antara nilai rasio kapur : ikan dengan lama waktu pengeringan
&pat dilukiskan dengitn persamaan "Y = 4.0475x2 - 4 4 . 0 5 1 ~+ 156.17, dimana Y adalah
lama proses pengeringan (jam) dan X adalah nilai rasio kapur : ikan yang digunakan,
dt:ngan batas penggullaan 2 s X < 6. Peningkatan laju pengeringan bahan mencapai
mak.simum pada rasio kapur : ikan 3.5 : 1 dan relatif konstan pada nilai rasio di atasnya.
Pcnggunaan rasio kapur : ikan (3.5 : 1) dan luas pennukaan bongkahan kapur 0.1309
m2/cg menghasilkan I.ju pindah panas tertinggi, dengan nilai perubahan energi internal
si!it~:m sebesar 7.19 Jls dan pola pindah panas yang lebih bersifat konduktif daripada
konvektif.
SURATPERNYATAAN
Ilengan ini saya rnenyatakan bahwa tesis yang berjudul
Kajian Pindah Panas dan Massa pada Pengeringan
Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara Absorbsi
Meilggunakan Absorben Kapur Api
adalah benar ~nerupakankarya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan
lelah dinyatakail secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
13ogor, September 2002
KAJIAIY PINDAH PANAS DAN MASSA PADA
PENGERIIYGAN LAPIS n P I s FILLET IKAN PATIN
SECARA ABSORBS1 MENGGUNAKAN ABSORBEN
KAPUR API
MURSALIN
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleb gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Tesis
:
Kajian Pindah Panas dan Massa pada Pengeringan
Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara Absorbsi
Menggunakan Absorben Kapur Api
Nama
:
Mursalin
NRP
:
99208
Program Studi
:
IlmuPangan
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
AWgota
Ketua
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu Pangan
-
qi%dhc-Prof. Dr. Betty Sri Laksmi Jenie, MS
Tanggal Lulus: 03 Juni 2002
da Manuwoto, M.Sc
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kurungan Nyawa, Ogan Komering Ulu, pada tanggal 27
Oktober 1971 sebegai anak ketiga dari pasangan Murod dan Zainab. Pendidikan
:arjana ditempuh tli Prog~amStudi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian
IJniversitas Lampulg, lulus pada tahun 1994. Pada tahun 1999, penulis diterima di
I'rogram Studi Ilmu Pangan pada Program Pascasaqana IPB dan menamatkannya
pads tahun 2002. Beasiswa pendidikan pascasaqana diperoleh dari BPPS Dikti
Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia.
Penulis bekeja sebagai dosen di Universitas Jambi sejak tahun 1998 clan
tlitempatkan di Fal~ultasPertanian pada Program Studi Teknologi Hasil Pertanian.
!data kuliah yang menjadi tanggung jawab peneliti ialah Satuan Operasi dan
lcekayasa Proses Pangan.
Selama mengikuti program S2, penulis menjadi anggota Persatuan Ahli
:'eknologi Pangan Indonesia (PATPI).
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya
s~hinggakarya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian
yang dilaksanakan :,ejak bulan Juli 2001 ini adalah pengeringan, dengan judul Kajian
Findah Panas dan Massa pada Pengeringan Lapis Tipis Fillet Ikan Patin secara
Absorbsi Menggunakan Absorben Kapw Api.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi,
h4.S~.dan Bapak Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto, M.Sc. selaku pembimbing serta
Eiapak Dr. Ir. Anton Apriyantono, M.S. dan Bapak Dr. Ir. Atjeng Syarif, M.Sc. yang
t~:lahbanyak membcri saran dan masukan.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ubak, Umak, Amak dan seluruh
keluarga atas do'a, tiorongan, perhatian dan kasih sayangnya, teristimewa kepada istri
tcrsayang Eva Achn~ad,S.Hut., M.Sc. dan ananda tercinta Hanifah Alipasha Mwsalin
yang telah dengan sitbar, penuh kasih sayang dan pengorbanan memberikan dorongan
dan dukungan yang tak terhingga kepada penulis sampai selesainya penelitian dan
penulisan karya ilm ah ini. Disamping ity terima kasih juga penulis ucapkan kepada
Eapak dan Ibu teman-teman IPN, keluarga IPN'99, para teknisi dan laboran Mas
Nunvanto dan Mbal; Sri, Mas Taufik dan Abah Karna atas segala bantuan dan keq a
s~manya.
Semoga All;& SWT membalas budi baik semua pihak yang telah terlibat
lrlngsung maupun bdak langsung pada penyelesaian penelitian dan penulisan karya
llmiah ini. Akhirul lcalam, penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Februari 2002
Mursalin
DAFTAR IS1
Halaman
LlAFTAR TABEL ...........................
........................................
PAFTAR SIMBOL ....................................................................
ix
xiv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ...............................................................
1
Tujuan dan Manfaat Hasil Penelitian ....................................
4
TINJAUAN PUSTPXA
Pindah Pana:; ..................................................................
Pindah Pmas Secara Konduksi ........................................
Pindah P m Secara Konveksi .......................................
Pindah Pmas Dalam Lemari Pengering Absorbsi ..................
5
6
14
14
Teori Pengeringan .......................................................
Air dalanl Bahan Pangan ..............................................
Sifat-sifat Transport dalam Pengeringan ............................
Mekanislne Pengeringan ...............................................
Laju Penseringan .......................................................
Laju ?engeringan Konstan ........................................
Laju Pengeringan Menurun .......................................
Kadar Air Keseimbangan dan Konstanta Pengeringan .............
Pengeringan Absorbsi .....................................................
28
Prinsip Pzngeringan Absorbsi .........................................
Karakteri stik Kapur Api ...............................................
Energi Emas dari Kapur Api ..........................................
Aplikasi Pengeringan Absorbsi dengan Kapur Api ................
Keunggulan Pengeringan Absorbsi dengan Kapur Api ............
29
31
32
33
35
BAHAN DAN MIngditerima olehfillet ikan
(kJ)
Panas sensibel udara
(kJ)
Waktu
Waktu pengeringan kritis, yaitu waktu pengeringan saat
terjadin).a peralihan fase periode pengeringan menurun
(detik)
(ism)
Suhu mtdlak
(K)
Suhu fluida
("C)
Suhu balian padat
PC)
Volume
(m3)
Beratfillet ikan
(kg)
Berat ka2ur
(kg)
Sebanditlg dengan, simbol pada persamaan ( I ) dan (2)
(tidak berdimensi)
Selisih atau perubahan
(tidak berdimensi)
Selisih atau pembahan dalam jumlah yang sangat kecil
(tidak berdimensi)
Perubahm energi dalam
Densitas
ekspone~~sial
Densitas udara
(JJs)
(kg/m3)
(tidak berdimensi)
(kg/m3)
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pada umumnya pengeringan dapat digolongkan menjadi dua cara yaitu
p:ngeringan alami (Ian pengeringan buatan. Pengeringan alami menggunakan sinar
n~atahari langsung (sun drying) sebagai sumber energi panas. Cara ini banyak
d .gunakan di daerah-daerah sentra produksi pertanian. Beberapa kendala dari cara
pngeringan ini achlah: (i) memerlukan tempat yang relatif has, (ii) sangat
b1:rgantung pada cuitca, (iii) tidak praktis dalam meletakkan dan mengangkat bahan,
st:rta (iv) dapat terkcntaminasi oleh kotoran, debu dan benda asing lainnya.
Pengeringan buatan m e ~ p a k a n pengeringan yang dilakukan dengan
rrenggunakan alat pengering.
Pengering buatan ditujukan untuk mengatasi
k1:kurangan-kekurangan pada pengeringan alami karena hal-ha1 yang mempengaruhi
proses pengeringan dapat dikendalikan. Pengering buatan yang ada saat ini pada
lunumnya mengguns.kan bahan bakar posil dan atau energi listrik.
Karena belurn di semua daerah pertanian di Indonesia terdapat jaringan listrik
dim untuk operasional alat pengering listik umumnya cukup mmit serta memerlukan'.
kctrampiIan khusus, maka jenis pengering buatan yang menggunakan bahan bakar
fcsil lebih banyak dikembangkan di daerah-daerah sentra produksi pertanian saat ini.
Pengembangm alat pengering buatan dengan bahan bakar posil dibatasi oleh
atlanya kesadaran s1:makin menipisnya keberadaan bahan bakar tersebut di alam.
Oleh karena itu b e ~ ~ a g usaha
ai
telah dikembangkan untuk mencari sumber energi,
bahan, alat dan atau metode pengering baru.
Salah satunya adalah dengan
mengembangkan sistem pengeringan absorbsi.
Pengeringan absorbsi merupakan proses pengeringan dimana air dalam bahan
diserap oleh suatu material penghisap yang disebut absorben yang bersifat sangat
higroskopis. Dalani proses pengeringan absorbsi sejumlah bahan dan absorben
diletakkan dalam suatu ruangan yang tertutup rapat. Absorben yang digunakan memiliki
tekanan uap air yang sangat rendah dibandingkan dengan bahan yang &an dikeringkan.
Material-m~terial yang telah sering digunakan sebagai penyerap air atau
absorben adalah CiC12, gel silika, dan kapur api (CaO). Gel silika biasa digunakan
sebagai bahan pengering sampel yang disimpan di dalam desikator. Selain itu gel
silika juga digunakan dalam menyimpan barang-barang elektronik untuk menjaga
kelembaban udara penyimpanannya.
Kapur api ((ZaO) merupakan material penyerap air atau absorben yang sangat
3aik untuk pengerirlgan secara absorbsi. Hal ini telah dibuktikan oleh Halim (1995),
4ersasi (1996) darl Asikin (1998) masing-masing dalam pengeringan lada hitam,
Jrem padat danjllet ikan kakap merah.
Menurut H.~lim(1995), pengeringan dengan cara absorbsi menggunakan
.ibsorben kapur api pada lada hitam dapat memperkecil tingkat kehiiangan komponen
ninyak atsiri dalan~bahan, yaitu sebesar 2.8-3.1% jauh lebih kecil daripada 11.0%
pada pengeringan cengan sinar matahari dan 17.5% pada pengeringan dengan oven
lray drier (80°C). 3asil penelitian Hersasi (1996) menunjukkan bahwa penggunaan
Icapur api sebagai absorben dalam pengeringan brem padat dapat mempersingkat
tvaktu pengeringan menjadi 12 jam dari 18 jam pada pengeringan biasa untuk
mencapai kadar air yang sama yaitu 16%.
Asikin (1998) melaporkan bahwa
pengeringan absorbsi dengan kapur api menghasilkan RH ruang pengering yang
kurang dari lo%, suhu rata-rata 29'C dan kadar air keseimbangan (Me) fillet ikan
kakap merah sebesar 9.94% (bk).
Proses terjadinya pengeringan secara absorbsi oleh absorben kapur api (CaO)
adalah karena adanya penyerapan uap air udara pengering oleh absorben sehingga kadar
uap air udara pengering tersebut menjadi sangat rendah. Rendahnya RH udara pengering
mengakibatkan terj.idinya penguapan air bahan yang dikeringkan ke lingkungan udara
pengering. Sementara uap air diserap oleh absorben (kapur api), terjadi pula reaksi
eksoterm antara kapur api dengan uap air tersebut yang menghasilkan energi panas.
Energi panas ini dilambatkan ke dalam bahan melalui udara dalam mang pengering dan
kemudian digunaksn untuk penguapan air dari bahan yang dikeringkan. Proses ini
berlangsung terns-menems menuju keseimbangan antara uap air udara pengering dengan
aktivitas air bahan y lng dikeringkan (Soekarto, 2000).
Secara kon~ersial pengembangan sistem pengeringan absorbsi menggunakan
kapur api akan lebih menguntungkan karena (I) bahan absorben kapur api mudah didapat
dan harganya mural^; (2) daya pengeringa~yakuat; (3) cocok untuk pengeringan bahan
yang peka terhadap panas dan sinar; (4) dapat mencegah kehilangan zat volatil selama
pengeringan; (5) ticak memerlukan bahan bakar yang mencemari lingkungan; (6) hasil
sampingnya berupa bahan kapur (Ca(OH)2) yang banyak manfaatnya; dan (7) laju
pengeringannya daplt dikendalikan (Soekarto, 2000).
Mengingat prospek pengeringan absorbsi dengan absorben kapur api ini
cukup baik maka perlu dilakukan pengkajian yang lebih mendasar tentang fenomena
pindah panas dan massa yang terjadi selama proses pengeringan. Dalam penelitian
ini akan digunakrm fillet ikan patin dan analisis pengeringan dilakukan dengan
menggunakan model pengeringan lapis tipis.
Tujuan dan Manfaat Hasil Penelitian
Penelitian i i i bertujuan untuk mengetahui:
(1)
Pengaruh luas permukaan bongkahan kapur terhadap suhu kapur dan suhu
ruang penge~ingabsorbsi, energi eksotermis kapur dan energi penguapan air
dari fillet ikan patin, dan parameter-parameter pengeringan seperti waktu,
konstanta dar~laju pengeringanfillet ikan patin.
(2)
Pengaruh rasio penggunaan kapur : ikan terhadap fenomena perubahan suhu
dan energi dillam ruang pengering absorbsi, laju pengeringan fillet ikan patin
dan kecepatan absorbsi air oleh kapur api, dan fenomena pindah panas dan
pindah massa yang terjadi selama proses pengeringan.
(3)
Mengetahui liaksi-fraksi air yang ada padafillet ikan patin dan mengetahui
pengaruhnya
terhadap
parameter-parameter
pengeringan
selama
berlangsungnqa proses pengeringan absorbsi.
Dari peneliiian ini diharapkan dapat diperoleh model persamaan dan data
iasar proses pengcringan absorbsi untuk produk lapis tipis filler ikan patin dan
~rodukpangan lair~nya. Model persamaan dan data dasar tersebut sangat berguna
lntuk dasar pengembangan rancang-bangun alat pengering absorbsi dengan absorben
tapur api secara komersial.
TINJAUAN PUSTAKA
Pindah Panas
Pindah panas diartikan sebagai pemancaran energi dan suatu daerah ke daerah
lain karena perbedaan suhu yang tejadi antara kedua daerah tersebut. Ada tiga cara
pindah panas yang dikenal yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Konduksi adalah
pindah panas di dalam bahan atau dari suatu bahan ke dalam yang lain dengan saling
rnenukarkan energ. kinetik antara molekul tanpa ada pergerakan dari molekul
tzrsebut. Cara pindah panas ini menjelaskan aliran panas di dalam bahan pangan
lada at
selama pemanasan atau pendinginan. Konveksi adalah transfer energi yang
c.isebabkanoleh adimya pergerakan fluida panas. Dalam cara ini, energi dipindahkan
cengan kombinasi antara konduksi panas, penyimpanan panas dan adanya
Fencampuran bahar~. Suatu contoh konveksi yaitu pindah panas ke produk di &lam
alat penukar panas tabung dimana panas dipindahkan dari dinding ke cairan secara
k onduksi, penyimplnan panas dan kejadian pencampuran produk. Sedangkan pindah
anas as
karena mliasi timbul ketika energi diangkut dengan gelombang
elektromagnetik di~ri suatu bahan bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah.
E'erbedaan suhu antara karakteristik permukaan dari kedua bahan sangat penting
calam cara pindah Fanas ini (Singh dan Heldrnaa, 1984).
Laju pengeringan menurun kedua (CD) menunjukkan kondisi saat laju
pengeringan tidak lagi dipengaruhi oleh kondisi di luar bahan (Geankoplis, 1983).
Transfer air dapat tejadi melalui kombinasi dari difusi likuid, perpindahan melalui
kapiler, dan difusi tap (Rizvi, 1995).
Berbagai tcori untuk menjelaskan mekanisme tejadinya periode laju
pengeringan menluun telah dikembangkan seperti teori difusi, teori kapiler, teori
evaporasi-kondensasi,
teori Luikov, teori Philip dan devries, dan lain-lain
(Geankoplis, 1983)
Kadar Air Keseilnbangan dan Konstanta Pengeringan
Konsep kad,lr air keseimbangan ini sangat penting dalam pengeringan karena
kadar air keseimbar~ganakan menentukan kadar air minimum yang akan dicapai pada
kondisi pengeringan tertentu (Brooker et a[., 1991). Hall (1979) menyatakan bahwa
produk yang bera&l pada kondisi ini mempunyai laju pengeluaran dan perolehan air
yang sama.
Hall (1957) membedakan kadar air keseimbangan menjadi dua yakni : kadar
air keseimbangan dlnamis dan kadar air keseimbangan statis. Kadar air keseimbangan
statis didapat dari !;istern dengan bahan dan udara pengering dalam keadaan d i m .
Sedangkan kadar air keseimbangan dinamis didapat dari sistem dengan bahan dan
udara pengering dalam keadaan bergerak.
Marinos-Ko~risdan Maroullis (1995) mendefinisikan konstanta pengeringan
sebagai kombinasi dari beberapa sifat transpor difusivitas massa, konduktivitas
termal, koefisien plndah panas dan massa. Konstanta ini dapat ditentukan dengan
menggunakan persamaan lapisan tipis sebagai berikut:
dM
dt
-
k(M
-
M e ).................
Dimana -dM/dt adalah laju p e n m a n kadar air, k adalah konstanta pengeringan, M
adalah kadar air b&an dan Me adalah kadar air keseimbangan bahan.
Hall (1957: mengemukakan metode grafik untuk menentukan nilai k.
Persamaan yang mendasari metode tersebut adalah sebagai berikut
atau
I
k f- Me
n Mo-Me
= InA
- kt .......................
Dengan mempetakm rasio kadar air terhadap waktu pada kertas semilogaritrnik,
maka akan didapatkan nilai k sama dengan kemiringan @k.
Pengeringan Absorbsi
Salah satu n~etodepengeringan yang tidak menggunakan suhu tinggi adalah
pengeringan dengan prinsip absorpsi menggunakan absorben atau bahan yang sangat
higroskopis, sehing~akadar air bahan yang dikeringkan akan menurun. Menurut
Soekarto dan Syaric:f (1990), proses absorpsi adalah proses dimana kadar air bahan
meningkat karena inolekul-molekul uap air dari udara dlserap oleh bahan padat
tersebut. Beberapa ,~akarmenggunakan istilah adsorpsi jika penyerapan molekul air
itu berlangsung di ~ ~ r m u k a abahan
n
padat dan disebut absorpsi jika penyerapan air
berlangsung di dala~nbahan.
Prinsip Pengeringan Absorpsi
Pengeringan absorpsi merupakan proses pengeringan melalui penyerapan air
di dalam bahan pangan oleh material penghisap yang bersifat poros. Mekanisme
pengeringan adalah melalui prinsip kapiler oleh absorben yang menghisap air secam
merata ke seluruh i~agianabsorben. Menurut Halim (1995), pengeringan absorpsi
tidak menggunakan aliran udara pengering dan suhu tinggi, sehingga faktor yang
mempengaruhi pros:s pengeringan adalah kelembaban udara pengering.
Menurut Hall (1957), pengeringan absorbsi merupakan proses pengeringan
dimana air dalam brlhan diserap oleh suatu material pen&sap yang disebut absorben
yang bersifat sangat higroskopis. Mekanisme yang terjadi adalah proses penarikan
air oleh absorben dari dalam bahan pangan dengan prinsip penyerapan uap air dan
bahan pangan tersetut.
Sifat penyenipan air oleh bahan absorben telah banyak digunakan terutama d~
dalam kemasan unttlk mencegah penyerapan air oleh produk &lam kemasan (dikenal
sebagai desikasi dalam kemasan). Menurut Matz (1959), proses desikasi melibatkan
pemberian sejumlal~kecil desikan kimia (bahan pendesikasUabsorben) ke dalam
kemasan berisi bahan. Desikasi di dalam kemasan cukup aman selama suhu
penyimpanan diperhatikan, tetapi lambatnya proses pertukaran air dapat
memungkinkan terjadinya reaksi-reaksi yang merusak, sebelurn aktivitas air
mencapi batas amm. Untuk bahan pangan, desikan yang umum digunakan berupa
gel silika atau kalfiiurn oksida (CaO), karena bahan-bahan ini merupakan bahan
pengering yang mildah diperoleh dan tidak berbahaya, sehingga bila terserap ke
dalam bahan pangar1 tidak membahayakan konsumen.
Selain itu sering digunakan juga desikan CaC12 untuk mengabsorpsi air
(Labuza, 1968). Prinsip pengeringan absorbsi dengan CaC12 telah dilakukan untuk
mengurangi kelembaban air dari udara yang kontak dengan padi, dengan
mengabsorbsi air menggunakan desikan b e ~ larutan
p
CaCl2. Dengan metode ini,
waktu pengeringan dapat dikurangi sebesar 25% dari waktu pengeringan biasa.
Karena desikan be~upalarutan, absorpsi air dilakukan di ruangan yang berbeda
dengan ruang pengeringan dan berlangsung secara kontinyu.
Menurut Labuza (1968), absorben atau desikan yang digunakan untuk
pengurangan air dari udara yang kontak dengan bahan pangan harus bersifat non
korosif, tidak berbay tidak beracun, tidak mudah terbakar, secara kimiawi bersifat
inert terhadap ketidlkmurnian udara, dan mudah didaur ulang. Selain itu harganya
juga harus relatif mtuah.
Pengeringan t~bsorbsidengan kapur api atau CaO merupkan metode pengeringan
yang s e d e b dengan bahan a b s o h n yang relatif m h . Menurut Soekarto (2000),
prinsip pengeringan jdengan kapur api di dalam lemari pengering absorpsi berlangsung
melalui proses penting sebagai berikut : (1) CaO menyerap dan bereaksi dengan uap air
dalam ruangan pengering; (2) reaksi CaO dengan air melepkan energi panas dan
menurunkan RH ruang pengering, (3) energi panas diserap bahan untuk menguapkan
kandungan air meninggalkan bahan, (4) uap air dari bahan mengalir ke ruang pengering
untuk kemudian &r;erap CaO. Proses tersebut berlangsung secara tern-menern sampai
tercap kondisi equilibrium.
Karakteristik Kapur Api
Kapur api atau disebut juga kapur gamping maupun kapur tohor merupakan
padatan berwarna putih yang kbmtuk bongkahan dengan rumus kimia CaO. Menurut
Harjadi (1990), GrO merupakan bahan pengering yang telah banyak dipakai dalam
deskator d e n p kapasitas yang sedang dan meninggalkan udara yang cukup kering. CaO
mudah diperoleh selxgai kapw api dengan harga yang m
d CaO bersifit tidak mencair,
bereaksi dengan air membentuk basa, dengan menyisakan 3 x
mg air11 udara yang
dikerin*.
Fuadi (1999)telah melakukan pxcobaan penentuan kurva adsorpsi isotermi Hz0 di
udara oleh CaO psula suhu 30°C dan diketahui bahwa kurvanya termasuk t i p sigmoidal
yang dikenal juga s:bagai tipe favorable, dimana adsohm relatiftinggi daya adsorpsinya
pada konsentrasi fluids yang rendah Gaspary dan Bucher (1981) seperti dikutip Fuadi
(1999) menyatakan bahwa CaO diproduksi dengan memanaskan batu kapur pada suhu
8W°C - 12W°C, klpur api dikelaskan her- derajat panas yang diberikan waktu
pembentukannya, yritu :
1. Sop burnt lime, dihasilkan melalui pembakaran pada lasaran suhu paling rendah
dengan sifat praiuk yang sangat reaktif.
2. Hard burn! lim:, dihasilkan melalui pembakaran pada kisaran suhu yang tinggi dan
waktu yang lebih lama, sehingga terbentuk kristal dengan sifat yang reaktivitasnya
rendah.
3. Medurn bznnf lime,dihasilkan melalui proses dengan waktu dan suhu di antara kedua
proses di atas.
Komposisi Eimia kapur api dan Kabupaten Pasaman, Sumatela Barat yaitu dan
Kajai dan Kemang Udik masing-masing mengandung CaO sebesar 93.6% dan 94.2%
(Gaspary dan Bucher, 1981 di dalam Fua& 1999). Sedangkan kapw api produksi PD
Djaja Ciampea Bogor yang dianalisa oleh Sucofindo pada tahun 1998, mengandung CaO
sebanyak 88.82%.
Energi Panas darii Kapur Api
CaO disebut kapur api karena apabila material tersebut bereaksi dengan air, akan
dihasilkan
yang tinggi. Menurut Halim (1995), dibandingkan desikan atau absorben
lain yang sering digpnkan untuk meringan bahan pangan, CaO mernih kelebihan
yaitu dapt menghasilkan energi panas saat bereaksi dengan air. Fenomena pelepasan
energi dalam CaO ini dapat dimanWkan untuk m e m e proses pengeringan di dalam
Lx3h.n pangan
Umur simpan kaput api relatif smgkat (sekitar 60 hari) karena kapur api ini cepat
bereaksi secara eksotermal dengan air untuk membentuk Ca(OH)2. Reaksi yang bersifat
agak eksoterm ini n~engalabatkanadanya bahaya pada penyimpanan CaO karena panas
jenis CaO dan Ca(0H)l yang kecil (panas jenis S[Ca(OHkl= 1.197 J/g."C dm S[CaO] =
0.946 J/g."C), sehingga secara teoritis dapat menyebabkan peningkatan suhu sebesar 700°C
pada reaksi CaO dengan air (Chang dan Tkkanen, 1988).
Chang dan likkanen (1988) juga mengemukakan bahwa kapur terhidrasi atau
Ca(OH)2 dipemleh sc:bagiu hasil reaksi dm kapur api atau CaO dengan air, seperti reaksi
sebagai berikut :
CaO :,) + Hz0 0
+Ca(0H)z (,)
Ah@
=
- 64.8 kJ
Reaksi yang beeifal eksotermik tersebut menghasilkan peningkatan suhy tetapi suhu
bahan selama pengeringan berlangsung k m g lebih konstan karena energi panas yang
dilepaskan kapur (reaksi eksotermik) terus diserap bahan dan segera digunakan untuk
penguapan air yang clikandung bahan (reaksi endotermik), dengan proses endotermik dan
eksotermik yang h m g lebih seimbang (Soekam, 2000).
Kapur api yang sudah digunakan dan membentuk Ca(OH)2 masih memiliki nilai
guna yang tinggi antara lain digunakan dalam bidang metalurgi (40%), pengontrolan
polusi udara dan air limbah (15%), pemumian air minum (IOOh), bahan kimia (10%) dan
kegunaan lain (25%) termasuk untuk pupuk dan proses pemumian gula (Chang dan
Tikkanen, 1988).
Aplikasi Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api
Proses pengeringan absorpsi dengan kapur api telah dicobakan pada beberapa
produk yaitu pada pengeringan biji lada (Halim, 1995), pengeringan brem padat
(Hersasi, 1996), per~geringanfillet ikan (Asikin, 1998), pengeringan gabah sebagai
benih padi (Fuadi, 1099) dan pengeringan biji pala (Suryani, 1999).
Pada penge~ingan lada hitam, waktu pengeringan yang dibutuhkan dan
rendemen lada hiam relatif sama dengan pengeringan secara penjemuran.
Pengeringan a b s o q i dapat menghambat kehilangan minyak atsiri sebanyak 5 kali
lipat untuk lada segar dan 14 kali lipat untuk lada kering petani dibandingkan metode
oven. Hal ini menunjukkan bahwa pengeringan absorbsi dapat menghambat proses
kehilangan minyak atsiri lada selama pengeringan (Halim, 1995).
Penggunaan kapur api sebagai absorben dapat pengeringan brem padat dapat
mempersingkat waktu pengeringannya. Pengeringan brem padat untuk mencapai
kadar air 16 % pada suhu kamar yang biasanya memerlukan waktu 18 jam, dapat
dipersingkat wakt~mya menjadi 12 jam (Hersasi, 1996).
Selain lebih cepat,
pengeringan brem tlapat dilakukan di daerah yang memiliki RH udara rata-rata yang
tinggi seperti di daerah Bogor, yang sulit digunakan untuk mengeringkan brem padat.
Pengeringar. absorpsi juga dapat digunakan untuk mengeringkan bahan
hewani seperti fillct ikan dengan menurunkan kadar air ikan menjadi 9.04% basis
basah.
Tetapi laju pengeringan absorpsi masih lebih rendah dibandingan alat
pengering lain yanl: memiliki suhu yang lebih tinggi clan menggunakan aliran udara
kering yang konsta~~.
Pengeringanfillet ikan dengan alat pengering absorpsi pada RH
20% dangan suhu 29°C memiliki laju pengeringan yang lebih lambat &bandingkan
dengan menggunakan alat pengering model terowongan pada RH 40%, suhu 40°C
dan aliran udara 2.0 mldetik (Asikin, 1998).
Pada pengeringan biji pala, waktu yang dibutuhkan pengeringan absorpsi
lebih lama (8-9 hai) dibandingkan waktu pengeringan dengan penjemuran (7 hari),
selain itu rendemen minyak atsiri kedua metode tersebut tidak berbeda nyata. Tetapi
biji pala yang dikeringkan dengan pengering absorpsi memiliki penampakkan dan
wama yang paling t~aik(Suryani, 1999).
Keunggulan Pengeringan Absorpsi dengan Kapur Api
Menurut Soekarto (2000), pengeringan dengan kapur api memiliki beberapa
keunggulan yaitu : (I) bahan absorben kapur api mudah didapat dan harganya murah;
(2) daya pengeringannya kuat; (3) cocok untuk pengeringan bahan yang peka
terhadap panas dm sinar; (4) dapat mencegah kehilangan zat volatil selama
pengeringan; (5) t:.dak memerlukan bahan bakar yang mencemari lingkungan; (6)
hasil sampingnya t~erupabahan kapur (ca(0H)~)yang banyak manfaatnya; dan (7)
laju pengeringanny a dapat dikendalikan.
Pengeringat~ absorpsi juga memiliki rendemen yang baik karena dapat
menekan kehilangi~nbahan akibat tercecer (Halim, 1995).
Selain itu pengering
absorpsi mudah dalam proses pengeringannya dan peralatan yang digunakan relatif
sederhana.
METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian irli dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Proses Pangan Pusat
Studi Pangan dan CIizi (PSPG) Institut Pertanian Bogor, dari bulan Juni sampai bulan
November 200 1.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kapur api (CaO)
yang diperoleh dari pabrik kapur PD Djaja Ciampea di Desa Cibadak Kecamatan
Ciampea Kabupateil Bogor. Kapur api yang digunakan adalah kapur api yang baru
keluar dari tungku pembakarannya, clan langsung dimasukkan ke dalam desikator
bertutup rapat agar ..idak menyerap air sebelum digunakan.
Bahan utmla lainnya adalah ikan patin yang dapat diperoleh dari Balai
Budidaya Ikan Air Tawar di Sukabumi, dengan berat ikan yang akan dijadikan
sampel sebesar 750-1500 gram per ekor. Untuk mempermudah pengangkutan, ikan
dianastesi dingin tt:rlebih dahulu lalu dikemas kering menggunakan pelepah daun
pisang lalu &masulkan ke dalam wld box dan diberi hancuran es pada suhu sedikit
di atas suhu anastesi.
Selanjutnya ikan diangkut ke Pilot Plant PSPG dengan
menggunakan tranrportasi darat lebih kurang selama 2 jam, setelah itu ikan
disadarkan kembali dan dipelihara dalam bak penampungan sebelum digunakan.
Dalam penelitian ini diperlukan pula beberapa jenis garam jenuh untuk
mengatur RH desikator dalam penentuan keseimbangan isotermi sorpsi filler ikan.
Untuk mengukur kadar airfillet ikan dan mengukur kadar CaO aktif di dalam kapur
api digunakan bah;m-bahan kimia yang dapat diperoleh dan toko bahan kimia Setia
Guna di Pasar Ivterdeka Bogor dan ruang persediaan di laboratorium Jurusan
Teknologi Pangan (ianGizi, Fateta, IPB.
Peralatan li.tama yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah lemari
pengering absorbsi (Gambar 6). Alat-alat lain yang juga diperlukan antara lain
adalah: oven, timbangan, desikator, thermometer, mikrometer, mistar, thermokopel
dan sensor untuk RH.
Dinding dan pintu lemari pengering absorbsi yang akan digunakan dalam
penelitian ini terbuat dan lapisan berturut-turut berupa multipfek setebal 2 cm,
styrofoam setebal 3 cm dan fibre gIms setebal 0.5 cm.
Lemari pengering ini
mempunyai ukurar, ruang 50 cm x 50 cm x 60 cm dengan pintu tambahan di bagian
dalam terbuat h i fibre glass untuk memudahkan pengamatan selama proses
pengeringan. Pintu tambahan ini dilengkapi dengan rubber seal yang rapat untuk
mencegah keluar n~asuknyaudara, uap air dan panas dari luar secara bebas agar tidak
mempengaruhi berl angsungnya proses pengeringan (modifikasi Halim, 1995).
Timbangan
Rak Absorben
S i h Penyangga
A. Tampak Depan
Dinding kayu
50 cm
/
Pintu Lapisan
v
B. Lemari pengering dengan dua pintu
Gambar 6. Kons1:dsi lemari pengering absorbsi (modifikasi Halim, 1995)
Lemari pengering mempunyai 3 buah rak yang terdiri dari dua buah rak untuk
menampung absorben kapur api yang diletakkan di bagian atas dan bawah lemari,
dan satu buah rak lainnya di bagian tengah untuk meletakkan fillet ikan yang akan
dikeringkan. kak absorben terbuat dari bahan lembamn aluminium berbentuk wadah
kotak, sedangkan cik untuk meletakkanfillet ikan dibuat dari bahan kassa aluminium
yang juga berbentuk wadah kotak.
Lemari pengering dirancang sedemikian rupa agar perubahan berat bahan
yang dikeringkan tian kapur dapat diketahui melalui penimbangan di dalam, tanpa
h a m membuka lernari pengering. Untuk itu rak bahan dan rak absorben dilengkapi
dengan tali-tali penggantung dari benang nylon sebagai penghubung rak tersebut
dengan neraca analitik di atas lemari. Agar udara luar tidak dapat masuk melalui
lubang tali penghubung, lubang tersebut ditutup rapat dengan lilin mainan (malam)
dan dibuka hanya pada saat akan dilakukan penimbangan.
Pendekatan Teoritis
Pengaruh Luas Permukaan Bongkahan Kapur Terhadap Mekanisme
Reaksinya Dengr~nUap Air dalam Lemari Pengering Absorbsi
Syarat agar reaksi absorbsi secara kunia dapat berlangsung adalah zat-zat
absorbat harus bert:ampur atau bersentuhan dengan absorben. Pada absorbsi untuk
a t - a t yang heterogen (berbeda fase), reaksi hanya terjadi pada bidang batas
campuran. Bidang batas campuran inilah yang dimaksud dengan bidang sentuh, yaitu
tempat terjadinya proses tumbukan (collisions) antara absorbat dengan absorben.
Proses ini merupakan syarat utama untuk tejadinya reaksi absorbsi secara kimia.
Adamson (1982) nienyebutkan bahwa untuk dapat tejadinya reaksi absorbsi secara
kimia (chemisorption), diperlukan adanya tumbukan, molekul-molekul zat absorbat
dengan permukaan absorben.
Pemyataan serupa disampaikan pula oleh Gasser (1985), yaitu bahwa proses
absorbsi secara kimia sebenarnya terjadi pada bagan permukaan dari zat padat
(absorben). Dan clleh karena itu Gasser (1985) mengemukakan syarat atau asumsi
yang harus dipendii, diantaranya: (1) secara intrinsik pexmukaan zat padat (absorben)
hams bersifat homogen; (2) permukaan tersebut mempunyai jumlah sisi (site) yang
spesifik yang setiap sisi tersebut dapat mengabsorbsi satu molekul dan pada saat
semua sisi ini tertempati, tidak mungkin tejad