Pengertian Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

  Teknik Pengolahan Hasil Pertanian (PNG 327) Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

  Kuliah ke : 1 OUTLINE

• PENDAHULUAN
• – Pengertian Teknik Pengolahan Hasil Pertanian – Kegiatan-kegiatan dalam Pengolahan Hasil Pertanian

  Pengertian Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

• Teknik Pengolahan Hasil Pertanian “ Agricultural Processing Engineering &rd
• Teknik Pengolahan :

• – Suatu seni dan ilmu yang mempelajari tenaga dan sumber daya

  alam untuk meningkatkan daya karya manusia di bidang pengolahan hasil pertanian untuk meningkatkan kesejahteraan manusia
• Pengolahan :

• – Semua aktivitas yang merubah bentuk, ukuran dan sifat-sifat dari

  hasil pertanian untuk meningkatkan kualitas dan kuantitasnya.

• – Contoh cacao/ coklat dijadikan bubuk dulu baru bisa dimanfaatkan

yang terpenting adalah : hasil akhir

• Pada Teknik Pengolahan
• Kenapa??
• – Hasil akhir yang akan dijual/dipasarkan sehingga hasil akhir harus mempunyai kualitas yang baik. Untuk itu diperlukan teknik-teknik pengolahan yang :
>Dapat meningkatkan mutu
• Produktivitas yang tinggi (Hasil/satuan waktu)
• Efisiensi tinggi

• Pengolahan bisa bersifat

  home industry

• – Sederhana/
• – Maju/ industri

• Hasil-hasil pertanian dapat berupa:
• – Tanaman semusim
• – Tanaman tahunan
• – Tanaman perkebunan/ industri
• – Tanaman pangan
• – Tanaman hortikultura
• Sayuran • Buah-buahan

  Aktivitas-aktivitas dalam Teknik Pengolahan

  a) Pembersihan (Cleaning)

• – Membuang bahan-bahan asing/ kotoran seperti debu, batu, dll
• Contoh: kentang  pencucian
• Padi udara

  b) Sortasi (Sorting)

• – Pemilihan/ pemisahan bahan yang buruk, busuk dari bahan yang baik

c) Penentuan mutu/kualitas (Grading)

• Contoh: penentuan mutu kentang Grade A ukuran, mata tunas, kulit ???

  d) Perlakuan (Treating)

• Contoh : perontokan gabah : pemipilan jagung : pengupasan kacang, dll

  e) Pengeringan (Drying) k) Persiapan pembersihan (Dressing)

• Contoh: menguliti ayam

  l) Penyimpanan (Conditional Storage) m) Memecah (Crushing)

  Contoh: memecah polong-polongan seperti kemiri

  n) Penanganan (Handling) o) Pengecilan ukuran (Size Reduction)

KESETIMBANGAN MASSA DAN ENERGI

  Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si Kuliah ke : 2 OUTLINE

• KESETIMBANGAN MASSA DAN ENERGI
• – Prinsip kesetimbangan massa
• – Aplikasi kesetimbangan massa
• – Langkah-langkah dalam menentukan kesetimbangan massa
• – Perhitungan kesetimbangan massa
• – Konsep kesetimbangan energi
• – Perhitungan kesetimbangan energi

PRINSIP KESETIMBANGAN MASSA

• Hukum kekekalan massa
• – Materi tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, tetapi hanya berubah bentuk.
• Prinsip ini juga berlaku pada proses pengolahan bahan pertanian
• – Bahan yang masuk pada suatu proses pengolahan akan sama

  dengan bahan yang keluar, yang berubah hanya wujud.

• Prinsip ini dikenal dengan istilah : kesetimbangan massa/
• Prinsip kesetimbangan massa banyak diaplikasikan dalam merancang proses pengolahan hasil pertanian

• – Pengupasan – Sortasi – Ektraksi – Pengeringan – Evaporasi, dll.
• Namun dalam prakteknya , bahan input ≠bahan output
• Dalam proses apapun jika tidak ada akumulasi dalam peralatan prosesnya, maka jumlah bahan yang masuk akan sama dengan jumlah bahan yang keluar.
• Dengan demikian,

• – Jumlah bahan yang masuk dalam proses pengolahan = jumlah bahan yang keluar sebagai produk yang dikehendaki+ jumlah yang hilang atau terakumulasi dalam peralatan pengolahan
• Secara matematis dinyatakan :
• Proses pengolahan yang tidak mengalami akumulasi atau hilang disebut “ steady state process ”
• Proses pengolahan yang mengalami akumulasi atau hilang disebut

  “ unsteady state process ”

  Aplikasi Kesetimbangan Massa 1) Pada proses pengeringan

• Bahan basah dimasukkan ke dalam sistem pengeringan, kemudian air akan dibawa oleh udara pengering menjadi fase uap dan setelah proses pengeringan selesai diperoleh bahan yang sudah berkurang kadar airnya.
• Sesuai dengan prinsip kesetimbangan massa, maka berat bahan basah yang masuk ke dalam sistem pengeringan seharusnya sama dengan berat bahan kering + jumlah uap air

2) Pada proses evaporasi

• Ada bagian bahan yang dihilangkan karena proses penguapan sehingga diperoleh bahan yang lebih pekat dibandingan dengan keadaan awalnya.

3) Pada proses sortasi buah

• Dilakukan proses pemisahan buah yang rusak (busuk, memar dll) dari buah yang baik (sesuai standar mutu) dan materi lain yang tidak diinginkan (daun, ranting, kerikil, dll).
• Sesuai dengan prinsip kesetimbangan massa, maka berat bahan buah sebelum disortasi (input) akan sama jumlahnya dengan buah setelah disortasi + bahan-bahan yang tidak dikehendaki (buah yang rusak dan kotoran)

• Dengan demikian aplikasi kesetimbangan massa dapat digunakan untuk menghitung:
• – Rendemen dari proses ekstraksi atau sortasi
• – Proporsi campuran bahan dalam suatu formulasi
• – Kehilangan dalam proses
• – Komposisi bahan awal dan akhir

  Beberapa istilah

• Beberapa istilah yang diperlukan dalam menyelesaikan permasalahan dalam kesetimbangan massa
• – Kesetimbangan massa total
• – Kesetimbangan massa komponen
• – Basis – Tie material

a. Kesetimbangan massa total

• Total massa semua input dan output yang terlibat dalam proses
• Total proses yang terlibat dalam aliran bahan (tidak memperlihatkan per tahap proses)

b. Kesetimbangan massa komponen

• Komponen adalah sesuatu yang terkandung dalam bahan dan persamaan matematika dibuat berdasarkan komponen tersebut.
• Pada pengolahan bahan pertanian yang dimaksud dengan komponen adalah kadar air, kadar protein, kadar gula, kadar lemak dll.
• Pada pemecahan persoalan kesetimbangan massa, kadang-kadang perlu mempertimbangkan kesetimbangan komponen

c. Basis

  batch ), jumlah input bahan ke dalam

• Pada proses yang terputus ( proses dapat diketahui dengan mudah

• • Pada proses kontinu, kadang-kadang sulit untuk menentukan secara

  tepat jumlah input dan output sehingga dapat digunakan bilangan

  bulat tertentu sebagai perumpamaan misalnya 100 kg, 1000 kg dsb (per satuan waktu tertentu).
• Bilangan bulat yang digunakan sebagai perumpamaan disebut dengan basis .

d. Tie material

• Tie material merupakan komponen yang selama pengolahan tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga komponen ini dapat menghubungkan suatu sub proses dengan sub proses lainnya.
• Contoh
• – Pada proses pengeringan: total padatan
• – Pada proses evaporasi susu: kandungan lemak
• – Pembuatan jam/jelly : kandungan pektin

  1. Menggambar proses, lengkap dengan anak panah masukan dan keluaran pada setiap tahapan proses

  Tahapan menentukan kesetimbangan massa

2. Memasukkan variabel-variabel yang sudah diketahui.

• – Untuk variabel yang belum diketahui dapat menggunakan simbol huruf.

• – Apabila input bahan atau output bahan tidak diketahui secara pasti,

  masukan tie material pada tahap proses yang diperlukan untuk mempermudah perhitungan.
• – Ketika memasukan variabel, kadang-kadang perlu asumsi-asumsi, sehingga perlu dituliskan asumsi-asumsi yang digunakan.

  3) Membuat persamaan matematika sederhana. Jumlah persamaan tergantung dari variabel yang belum diketahui.

  

4) Memecahkan persamaan-persamaan dengan perkalian, pembagian,

penjumlahan, pengurangan dan pengolahan matematis sederhana lainnya.

5) Menyimpan kembali dari hasil pemecahan persamaan matematika.

  Misalnya bila komponen B =10% menyatakan rendemen, maka

kesimpulan akhirnya adalah rendemen dari proses tersebut 10% Contoh (1):

• 100 kg gabah basah dengan kadar air 19% dikeringkan hingga kadar air 10%. Hitung rendemen gabah kering dan air yang hilang
• Penyelesaian :

  B air Gabah kering (C) 100 kg gabah (A) Pengeringan

• Kesetimbangan massa total
• Gabah basah (A) = Air yang menguap (B) + Gabah kering (C)
• 100 kg = B+ C (1)
• Kesetimbangan komponen air
• Air di A = Air di B + Air di C 0.19A = B+ 0.1 C 0.19 (100kg) = B +0.1 C
• 100 kg = B + C • 19 kg = B + 0.10 C • 81 kg = 0.90 C • C = 81 kg /0.90 = 90 kg
• Dengan demikian :

• – Rendemen : 90 kg/ 100 kg * 100 % = 90 %

Contoh (2):

• Dalam pembuatan susu bubuk, dimasukkan susu segar ke dalam alat pengering semprot ( spray drier). Susu segar terdiri dari komponen air 90%, lemak 5%, protein 3% dan komponen lainnya 2%. Sedangkan susu bubuk mempunyai kadar air 10 %. Diasumsikan jumlah protein, lemak dan komponen lainnya tidak berubah selama proses pengolahan. Hitunglah rendemen pengolahan dan komposisi susu yang

  Pengeringan 100 kg susu segar (A) B air Susu bubuk (C)

  Penyelesaian :

• Karena belum tahu berapa jumlah masukan dan keluarannya, maka diperlukan basis perhitungan.
• Misalnya, basis yang dipilih adalah masukkan sebanyak 100 kg.
• Kesetimbangan massa total

• Susu segar (A) = Air yang menguap (B) + Susu bubuk (C)
• 100 kg = B+ C (1)
• Kesetimbangan komponen air
• Air di A = Air di B + Air di C 0.90A = B+ 0.1 C 0.90 (100kg) = B +0.1 C
• 100 kg = B + C • 90 kg = B + 0.10 C • 10 kg = 0.90 C

  

C = 10 kg /0.90 = 11.11 ≈ 11 kg

• Dengan demikian :
• – Rendemen : 11 kg/ 100 kg * 100 % = 11 %
• – Komposisi akhir :

KESETIMBANGAN ENERGI

• Kesetimbangan energi pada suati sistem berdasarkan pada prinsip Hukum Kekekalan Energi
• – Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat berubah bentuk
• Kesetimbangan energi berkesinambungan dengan kesetimbangan massa
• – sehingga prinsip perhitungan kesetimbangan energi mirip dengan kesetimbangan massa
• Prinsip dasar kesetimbangan energi dapat dinyatakan dengan persamaan

• – Energi yang masuk = energi yang keluar + akumulasi di dalam

  sistem
• Pada kondisi steady state dimana tidak terjadi akumulasi energi di dalam sistem, maka persamaan di atas dapat disederhanakan menjadi:
• – Energi yang masuk = energi yang keluar

  Tahapan dalam menyelesaikan kasus kesetimbangan energi

• • Gambarlah diagram yang mencerminkan proses, kemudian lengkapi

  dengan informasi-informasi baik input maupun output yang tersedia. Dalam hal ini, batas dari sistem dapat merupakan batas yang nyata (misalnya dinding dari mesin blansir) atau batas yang imaginer

• • Tetapkan sistem dengan titik-titik yang mengelilingi sistem tersebut

• • Gunakan simbol atau huruf tertentu untuk mengidentifikasi variabel-

  variabel yang tidak diketahui
• Buatlah persamaan energi dan massa (total dan komponen) dan

  Contoh

• • Susu akan disterilisasi dalam sistem UHT dengan menggunakan penukar panas ( heat

  exhanger). Susu dialirkan ke dalam sistem UHT dengan kecepatan 5000 kg/jam untuk melewati penukar panas pada suhu 135 C selama 6 detik. Suhu awal susu adalah

  15 C. Penukar panas memiliki tekanan uap 313.18 kPa dan 100% kualitas uap air (artinya seluruh uap air berada dalam fase gas dan digunakan sebagai media pemanas).

• – Hitunglah laju aliran dari uap air ( media pemanas)(ms, kg/jam) yang masuk ke dalam penukar panas agar kondisi proses yang diinginkan tercapai? Diketahui panas jenis susu adalah 3.894 kJ/kg

  C, panas jenis uap air adalah 4.28 kJ/kg C Susu, _{T= 15 C} ^{Uap air (ms) P= 313.18 kPa Produk susu} _{T= 135 C}

• • Laju energi yang masuk dihitung dari kandungan energi dari susu dan uap air

  a) Untuk susu yang masuk (gunakan suhu 0 C sebagai suhu referensi) Qin susu = m Cp (Tm-Tref) Qin susu = (5000 kg/jam )x (3. 894 kJ/kg C)x (15-0) C Qin susu = 292 050 kJ/jam b) Untuk uap air:

Karena diketahui 100% kualitas uap, berarti semua uap air berada dalam fase

gas. Dengan menggunakan Tabel Uap diperoleh nilai hg pada suhu 135 C adalah 2727.3 kJ/kg sehingga

• • Energi yang keluar dihitung dari kandungan energi dari susu yang keluar dan

  kondensat uap air

  a) Untuk susu yang keluar (gunakan suhu 0 C sebagai suhu referensi) Qout susu = m Cp (Tm-Tref) Qout susu = (5000 kg/jam )x (3. 894 kJ/kg C)x (135-0) C Qout susu = 2 628 450 kJ/jam b) Untuk kondensat uap air: Qout kondensat = mc x Cp x (Tsteam-Tref)

• Kesetimbangan energi:

  in out out in

  susu + Q uap air = Q susu + Q kondensat

<>

• 292 050 kJ/jam + (ms) x (2727.3 kJ/kg)= 2 628 450 kJ/jam + (mc) x (577.8) kJ/kg)

• • (ms) x (2727.3 kJ/kg) - (mc) x (577.8) kJ/kg) = 2 628 450 kJ/jam - 292 050 kJ/jam

• (2149.5 kJ/kg ) x m= 2 3336 400 kJ/jam
• m =( 2 3336 400 kJ/jam)/ (2149.5 kJ/kg )
• m = 1086.95 kg/jam

  Contoh 2

• Sebanyak 2000 kaleng yang berisi buah mangga dipanaskan di dalam retort sehingga mencapai suhu 116

  C. Diinginkan untuk mendinginkan suhu kaleng sebelum dikeluarkan dari dalam retort sehingga suhunya menjadi 35

  C. Berapa banyak air pendingin yang

diperlukan untuk mendinginkan, jika suhu pendingin yang masuk

adalah 20 C dan ketika keluar adalah 30

  C. Diketahui panas jenis uap air adalah 4.28 kJ/kg C, panas jenis mangga dalam kaleng 3.770 kJ/kg C dan panas jenis kaleng 0.46 kJ/kg C . Panas yang dikeluarkan retort selama proses pendinginana adalah 75 000 kJ.

• Energi dihitung dari energi air pendingin dan energi yang dilepaskan oleh retort, kaleng dan mangga sebagai berikut:
• Energi dari air pendingin:

  Cp (T ^out -T ⁱⁿ )

• – Q ^air = m ^air

  4.28 kJ/kg C (30-20) C

• – Q ^air = m ^air

  42.8 kJ/kg

• – Q ^air = m ^air
• Panas yang dilepaskan oleh retort, kaleng dan buah mangga

  = 75 000 kJ

• Qretort _kaleng
₂ 1<
• Qkaleng = m Cp (T -T ) _kaleng

  =(55 g/kaleng) x (2000 kaleng) x (1 kg/1000gr)= 110 kg

• – m
• Sehingga
₁

  kaleng

  Cp (T2-T )

• Qkaleng = m

  C

• = 110 kg x 0.46 kJ/kg C x (116-35)
mangga ^{2 1} mangga
• Q = m Cp (T -T ) _manga

  = (450 g/kaleng) x (2000 kaleng) x (1 kg/1000gr)= 900 kg

• – m
• – sehingga

  mangga mangga ^{2 1}

  = m Cp (T -T )

• Q

  C

• = 900 kg x 3.770 kJ/kg C x (116-35)
>= 274 833 kJ
• Q sistem = Q retort + Q kaleng + Q mangga
• Kesetimbangan energi
• Q air = Q sistem _air

  42.8 kJ/kg = 353 931.6 kJ

• m _air

  353 931.6 kJ/ (42.8 kJ/kg) =

• m _air

  = 8 269, 43 kg

• m

  Prinsip Psikometrika Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

  Kuliah ke : 3-4

  Prinsip Psikometrika

• Sifat-sifat udara dapat dipahami dengan psikometrika
• Diantaranya :
• – Kandungan uap air di dalam udara
• – Kelembaban relatif
• – Suhu bola kering
• – Suhu bola basah
• – Titik embun
• Psikometrik menggambarkan hubungan yang mendefenisikan sifat fisik dan panas dari campuran udara dan uap air
• Prinsip psikometrik banyak digunakan dalam desain dan analisis sistem pengolahan dan penyimpanan

  air conditionin g untuk pendinginan produk segar, mesin pengering biji-bijian

• – seperti peralatan
• Sifat-sifat udara kering yang penting
• Sifat-sifat campuran udara dan uap adalah:

  air adalah:

• – Suhu bola kering

  )

• – Suhu/titk embun ( dew point
• – Volume spes>– Kelembaban mutlak
• – Panas j
• – Kelembaban relatif
• – Entalpi

  ) humid heat

• – Panas jenis uap air (
• Sifat-sifat uap air adalah:
>– Suhu bola basah
• – Volume spesifik

1) Sifat-sifat Udara Kering

• Udara kering:
• – Udara yang tidak mengandung uap air dalam komposisinya
• Udara kering tersusun dari :
• – campuran gas, dimana komposisinya akan bergantung pada letak geografis dan ketinggian
• Secara umum komposisi udara kering terdiri dari:
• – Gas nitrogen, oksigen, argon, karbondioksida, neon, helium, dan gas

  Komposisi udara standar Komponen Persen (% v/v) Nitrogen

  78,084 Oksigen 20,947 Argon

  0,934 Karbondioksida 0,314 Neon

  0,018 Helium 0,000524 Gas lain (metana, sulfur oksida, hidrogen,

  0,000658

1) Sifat-sifat Udara Kering

  dry-bulb temperature )

• a) Suhu bola kering ( – Suhu bola kering : Suhu yang ditunjukkan oleh sensor termometer.

• – Suhu udara yang dinyatakan sehari-hari menyatakan suhu bola

  kering – Suhu bola kering diukur dengan meletakkan termometer di udara.

• – Suhu udara kering tidak tergantung dari jumlah uap air di udara

  _db
• – Suhu bola kering di tulis dengan simbol T

1) Sifat-sifat Udara Kering

• b) Volume spes
• Volume spesifik dari udara kering (V’a) dapat ditentukan berdasarkan hukum gas ideal

  K)

• Ta = suhu (
• Pa= tekanan parsial udara kering (kPa)

1) Sifat-sifat Udara Kering

• c) Panas j>Panas jenis udara kering pada tekanan 1 atm pada suhu -40 C sampai 60 C bervariasi dari 0,997-1,022 kJ/kg.K
• Umumnya digunakan nilai: 1,005 kJ/kg. K

1) Sifat-sifat Udara Kering

• d) Entalpi
• – Entalpi : jumlah panas yang terdapat di dalam udara kering yang dibandingkan dengan suatu referensi

• – Dalam perhitungan psikometrik, entalpi diukur pada tekanan

  atmosfer dan suhu 0

  C, dimana entalpi dapat dihitung dengan persamaan:

• To= suhu referensi (C)

2. Sifat Uap air

• Uap air terdapat di dalam udara, udara yang mengandung uap air disebut udara basah .
• Uap air yang terdapat dalam udara umumnya berada pada fase lewat jenuh ( ), tetapi pada keadaan tertentu

  superheated uap air akan mengembun yang menyebabkan terjadinya kondisi udara berkabut ( foggy ).

2. Sifat Uap air

• a) Volume spesifik

  C, uap air mengikuti sifat gas ideal dan volume spesifik

• Pada suhu di bawah 66 dapat ditentukan dengan persamaan K)
• Tw = suhu (
• Pw= tekanan parsial uap air (kPa)

₃

. Pa/
• Rw= konstanta gas uap air (461, 52 m
• b) Panas Jenis uap>Panas jenis uap air pada tekanan 1 atm dan tekanan -71 sampai 124 C relatif konstan, yaitu 1,88 kJ/k>c) Entalpi uap
• Entalpi uap air (Hw) tergantung pada suhu dan dapat ditentukan dengan persamaan

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• a) Titik e>Titik embun adalah suhu pada saat uap air menjadi embun atau mengalami kondensasi.
• Kondensasi terjadi pada kelembaban relatif ( RH 100%).
• Suhu/ titik embun ditulis Tdp.

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

  absolute humidity )

• b) Kelembaban mutl>Kelembaban menunjukkan kandungan air di udara yang dinyatakan dengan jumlah/ massa dari air dalam udara kering.
• Kelembaban mutlak ditulis dengan simbol H dan dinyatakan dalam satuan kg air/ kg udara kering.
• Kelembaban mutlak dapat dihitung dengan persamaan:

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• c) Kelembaban rel>Merupakan perbandingan parsial tekanan uap air sesungguhnya dengan tekanan uap air dalam kedaan jenuh.
• Dinyatakan dalam simbol %RH
• Dapat dinyatakan dalam persamaan:

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• d) Panas j
• Panas jenis campuran udara dan uap air adalah: jumlah panas

  (kJ) yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kg udara kering dan uap air sebesar 1 K.

• – Cs = panas jenis campuran udara dan uap air (kJ/ kg K)

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• E) suhu bola b>Suhu bola basah merupakan suhu yang dibaca pada termometer pada saat terjadi kesetimbangan antara campuran uap air diudara dengan air.
• Suhu bola basah berhubungan dengan jumlah air diudara.
• Suhu ini merupakan hasil pengukuran dengan termometer yang ujungnya dibungkus dengan kapas basah.

  Kurva psikometrik

  Kurva Psikometrik:

• Kurva psikometrik:
• Kurva yang menggambarkan sifat-sifat fisik dari udara kering, uap air dan campuran udara dan uap air.
• Sumbu x: suhu udara yang dinyatakan dalam C atau F.
• Sumbu y: kelembaban mutlak yang dinyatakan dalam kg air/ kg udara kering.

  

PENGERINGAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

  Kuliah ke : 5-6

  PENGERINGAN

• Outline :
• – Defenisi Pengeringan – Tujuan Pengeringan – Teori dasar pengeringan

• Defenisi Pengeringan >Proses pengeluaran air dari bahan pangan dengan menggunakan energi panas sehingga tingkat kadar air dari bahan tersebut menu
• Pada proses pengeringan terjadi penghilangan sebagian air dari bahan pangan
• Proses penting yang terjadi dalam pengeringan:
• – Pindah panas, yang mengakibatkan penguapan air

• – Pindah massa, yang mengakibatkan pergerakan air atau uap air

  melalui bahan yang kemudian mengakibatkannya terpisah dari bahan.
• Pergerakan air dari dalam bahan terjadi melalui proses difusi yang disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan uap air antara bagian dalam dan permukaan bahan.

  Tujuan Pengeringan

• Pengawetan bahan:
• – Mengurangi kandungan air dalam bahan sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan dan memperpanjang daya simpannya
• Peningkatan efisiensi transportasi/distribusi, pengemasan dan penyimpanan:

• – Pengurangan kandungan air dalam bahan dapat memperkecil

  Cara penghilangan air dalam proses pengeringan

• Pengeringan yang terjadi pada tekanan atmosfer
• – Panas dipindahkan dari udara kering ( air drying) atau dari permukaan benda ( seperti logam) yang dipanaskan yang kontak langsung dengan bahan sehingga mengakibatkan air dari bahan dipindahkan ke udara.
• Pengeringan yang terjadi pada tekanan vakum ( vacuum

  )

  drying

• – Pindah panas dilakukan pada tekanan rendah sehingga air lebih

• Pengeringan beku ( freeze drying )

• – Pengeringan dengan cara mensublimasi air dari fase padat (beku)

  langsung menjadi uap air dengan cara pengaturan suhu dan tekanan yang memungkinkan proses sublimasi terjadi.

  Teori Dasar Pengeringan

• Air murni berada dalam tiga fase:
• – Padat – Cair – Uap • Fase ini tergantung pada kondisi suhu dan tekanan.
• Digram fase perubahan air

• Apabila panas dialirkan pada bahan, maka bahan akan mengalami peningkatan suhu dari T1 ke T2
• Terjadi perubahan fase dari air menjadi uap pada tekanan konstan. Pada suhu T akan terjadi transisi dari cair ke uap air yang melibatkan panas laten. Penguapan air juga dapat dilakukan dengan menurunkan tekanan sehingga dibawah tekanan atmosfer pada suhu konstan. Proses sublimasi dapat terjadi apabila air dalam fase padat (es) ditempatkan pada

  Jenis air dalam bahan

• • Air bebas , yaitu air yang tidak terikat pada bahan padat dalam

  jaringan pangan. Sifat-sifat fisik dan termodinamika air ini adalah seperti air murni.

  , yaitu air yang memiliki gaya

• Air yang terikat secara mekanik

  tegangan permukaan. Air jenis ini terdapat dalam ruang antara partikel-partikel pangan atau terdapat sebagai lapisan tipis pada permukaan bahan pangan padat.

• Air yang teradsorpsi pada permukaan bahan padat karena

  adanya ikatan yang lemah antar-molekul yaitu gaya van der Waal .

  . Kekuatan ikatan kimia ini sangat

• Air terikat secara kimia

  bervariasi, misalnya air hidrasi pada garam anorganik seperti kalsium-sulfat terikat secara reversibel.

• – Air yang merupakan bagian dari struktur kimia bahan padat, misalnya air dalam karbohidrat. Kehilangan air ini bersifat
• Semakin lemah derajat keterikatannya, maka air akan semakin mudah dilepaskan dan sebaliknya.
• Air bebas mudah dihilangkan

  Contoh

  1

  2 Tbk = 30 RH = 70 % Tbk = 50

  Contoh

  1

  2 Tbk = 30 RH = 70 % Tbk = 50

  3 Contoh perhitungan pengeringan

  10 ton gabah dikeringkan dengan pengering tipe bak. Kadar air awal 28 % dikeringkan sampai 14 %. Untuk mengeringkan digunakan udara luar 30 C dan RH 70% yang dipanaskan sampai 80

  C. Udara yang keluar dari pengering mempunyai suhu 40 C. Hitung waktu pengeringan dan jumlah energi apabila

  3

  laju udara yang digunakan 600 m /menit. Bila menggunakan bahan bakar solar dengan nilai kalor 43 000 kJ/kg dan densitas

• • Kadar air merupakan ungkapan untuk menyatakan jumlah

  massa air dalam produk.
• Kadar air, KA (

  moisture content , M) dikemukakan dengan dua cara:

• – KA (basis kering, bk) = berat air/berat massa kering x 100%

• – KA (basis basah, bb) = berat air/(berat massa kering +berat air) x 100%

  Kadar air basis kering, KA (bk) = wa/wk x 100% massa air, wa Harga wa berkisar dari 0 s/d oo sehingga KA

(bk) berkisar dari 0 s/d tak terbatas.

B er at ke rin g w k s eb ag a i p em ba gi ko n stan

sehingga mudah untuk perhitungan.

Kadar air basis basah, KA (bb) = wa/(wk+wa) x 100% massa

kering, wk Harga wa berkisar dari 0 s/d (wa+wk) sehingga

  Laju Pengeringan

• Laju pengeringan suatu bahan yang dikeringkan antara lain ditentukan oleh sifat bahan tersebut seperti
• – Bulk density
• – Kadar air awal
• – Hubungannya dengan kadar air kesetimbangan pada kondisi pengeringan.
• Laju pengeringan maksimum biasanya tidak dipakai.

  Kurva laju pengeringan

• Tahap A – B, tahap ini merupakan periode pemanasan ( ), terjadi selama

  

warming up period

kondisi permukaan bahan menuju keseimbangan dengan udara pengering.

• • Pada periode ini tidak banyak terjadi perubahan

  kadar air dari bahan yang akan dikeringkan.

• Tahap B – C, tahap ini dikenal sebagai periode laju pengeringan tetap ( ).

  

constant rate period

• Selama periode ini permukaan bahan tetap jenuh dengan air karena pergerakan air dalam bahan menuju permukaan seimbang dengan penguapan air dari
• Titik C adalah titik kadar air kritis

  ( ).

  critical moisture content

• Titik kadar air terendah di mana laju pergerakan air bebas dari dalam bahan ke permukaan bahan sama dengan laju penguapan air maksimum dari permukaan bahan.
• Proses pengeringan melibatkan proses pindah panas secara
• – Konveksi: • udara sebagai medium pemanas dan berkontak langsung dengan bahan.
• Contoh: oven, fluidized bed dryer,spray dryer, flash dryer, rotary dryer
• – Konduksi:
• medium panas yang digunakan adalah uap air (steam) yang dialirkan melalui penukar panas atau permukaan logam
• Contoh: drum dryer dan cone dryer
• Pengering kabut digunakan untuk mengeringkan cairan dari kadar air 80% sampai 4 %. Kadar air kritis adalah 50%. Udara yang digunakan untuk pengeringan adalah 30 C dan RH 70% yang dipanasakan sampai 110

  C. Apabila laju bahan masuk adalah 1000 kg/jam dan jari-jari alat pengering adalah 1 m. Berapa tinggi alat pengering? Bila diameter yang dihasilkan atomizer 40-70

  μm. Udara keluar pada suhu 55

C. Suhu bahan masuk 41

  ₃ C, L =2325 kJ/kg, ₃ k= 0.032 W/m C,

  , , Cp ρ 1= 1075 kg/m ρ 2= 1440 kg/m

PENGENTALAN BAHAN

  Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si Kuliah ke : 7

PENGENTALAN BAHAN

• Outline :
• – Defenisi Pengentalan – Tujuan Pengentalan – Alat dan jenis alat pengentalan
• Pengentalan merupakan proses untuk menghilangkan sebagian air pada produk pangan cair.
• Tujuan pengentalan adalah mengurangi sejumlah air sehingga menurunkan volume produk  memudahkan transportasi dan penyimpanan.
• Pengentalan dilakukan dengan menaikkan suhu produk sampai titik didihnya dengan lama tertentu.

• – Untuk produk pangan yang sensitive terhadap panas, maka pengentalan
Alatnya: Effect atau Evaporator
• Empat komponen utama evaporator adalah
• – a) tabung evaporator
• – b) sumber panas
• – c) kondensor – d) pompa vakum.
• Jenis effect
• Untuk evaporator majemuk, maka berdasarkan aliran bahan dan pemanas dapat dibedakan menjadi :
• – Pengumpanan muka
• – Pengumpanan belakang
• – Pengumpanan sejajar
• Untuk mendisain evaporator, maka diperlukan perhitungan kesetimbangan massa dan energi.
• Untuk menggambarkan kesetimbangan massa dan energi pada evaporator tunggal dapat diilustrasikan dengan gambar berikut

  V Kekekalan massa

  V

• Kekekalan massa
• Kekekalan energi
• F= laju produk masuk, kg/jam
• P = laju produk keluar, kg/jam = fraksi padatan produk masuk,
• X

  F = fraksi padatan produk keluar,

• X

  P

• S = laju steam masuk, kg/jam
• V = laju uap air keluar, kg/jam = suhu produk masuk, C • T

  F

  Contoh

• Produk pangan dengan kadar air 90% dimasukkan ke dalam effect dengan laju 3000 kg/jam. Apabila kadar air produk keluar dari effect menjadi 40%. Berapakah laju uap yang keluar dan laju steam yang masuk, apabila suhu steam masuk 120 C dan suhu effect dijaga pada 60 C .

  Penyelesaian: Kekekalan massa

  

Kekekalan energi

Nilai Cp

  Contoh Soal Evaporator Majemuk dengan Pengumpanan Belakang

• Soal sama seperti pada effect tunggal, dengan koefisien pindah panas total pada masing-masing effect adalah sebagai berikut:

  2

  .C)

• U1=1000 (W/(m

  2

• U2=800 (W/( m .C)

  2

  .C)

• U3=600 (W/(m

  C

• Dan suhu pada effect ke tiga adalah 50

  Pengumpanan Muka

• Contoh Soal Evaporator Majemuk • Soal sama seperti pada effect tunggal, dengan koefisien pindah panas total pada masing-masing effect adalah sebagai berikut:
• U1=1000 W/(m 2 .K)
• U2=800 W(/m 2 .K)
• U3=600 W/(m 2 .K)

SORTASI DAN GRADING

  Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si Kuliah ke : 8 Sortasi dan grading merupakan proses yang penting setelah pembersihan.

  ? Sortasi ? Grading ?

• Sortasi : pemisahan produk yang sudah bersih menjadi bermacam-macam kualitas atas dasar sifat-sifat fisik.
• Grading: sortasi produk menjadi bermacam-macam fraksi kualitas sesuai dengan standar klasifikasi yang telah diakui atas dasar nilai komersial dan kegunaannya.

  Grading bergantung pada banyak faktor selain sifat fisik.

  Tujuan sortasi dan grading?

  a) Memperoleh kualitas yang lebih baik dan seragam (baik bahan mentah maupun produk akhir yang dihasilkan) b) Memberikan standarisasi dan perbaikan-perbaikan cara pengolahannya c) Menawarkan beberapa kualitas kepada konsumen dengan harga yang sesuai dengan kualitasnya.

  Siapa yang menetapkan standar grading?

a) Pemerintah

  Di Indonesia :

• Departemen perdagangan &amp; perindustrian SII (mencakup defenisi, syarat-syarat mutu, cara pengambilan contoh dan pengujiannya)
• Departemen pertanian

  Di Amerika Serikat : USDA

  _{3) Bentuk 3) Indeks Asam 2) Ukuran 2) Ketengikan} 1) Kadar air 1) Komponen Kimia _{1) Perkecambahan 5) Densitas 4) Bau 4) Berat Lemak Bebas 3) Jenis dan jumlah} 2) Pertunasan

  Cara-cara sortasi ?

• a) Cara Manual
• – Pada umumnya dikerjakan dengan tenaga manusia: : memerlukan tenaga terampil dan terlatih

  : memerlukan jumlah tenaga kerja yang banyak

• – Produk dipisahkan berdasarkan sifat-sifat visual misal : produk baik dengan produk jelek : produk ukuran besar dengan ukuran kecil : produk matang dengan mentah

b) Cara Mekanis

• Menggunakan alat / mesin sortasi
• Memerlukan tenaga kerja yang relatif sedikit
• Biaya relatif lebih murah

  Alat-alat sortasi

• 1) Ayakan • 2) Ban berjalan yang mengembang
• 3) Roller Sorter • 4) Weight Sorter • 5) Separator berat jenis
• 6) Separator Dropper

  Contoh Grading Buah Manggis berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI 0-13211-1992 Grade Jumlah buah (dalam 1 kg) Berat buah (gr) Lingkaran buah (mm)

  Super A 6-8

  20.36 ± 1.02 135.14 ±15.44 A

  10

  18.70 ± 0.96 105.81 ±12.11

  B

  13

  17.02 ± 0.61 78.07 ± 6.31

SIZE REDUCTION

  Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si Kuliah ke : 9

  Pengecilan Ukuran Pengecilan ukuran merupakan suatu proses dimana partikel yang berukuran besar dipecah/ dipotong menjadi bagian-bagian yang lebih kecil.

  Proses ini dilakukan dengan cara mekanis tanpa ada perubahan-perubahn bersifat khemis dari bahan

  Tujuan pengecilan ukuran

• • Untuk meningkatkan ratio antara luas permukaan dengan

  volume bahan sehingga akan meningkatkan laju pengeringan, pemanasan, pendinginan, dan meningkatkan effisiensi dan laju ekstraksi komponen-komponen cairan.
• Untuk memperoleh produk dengan bentuk dan ukuran seragam sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan sehingga mempermudah pengolahannya
• Untuk mempertinggi reaktivitas bahan sehingga proses pengolahannya berjalan dengan baik
• Untuk memberikan bentuk dan ukuran yang bersifat

  Gaya-gaya yang bekerja

• Jenis-jenis gaya yang bekerja pada proses pengecilan ukuran adalah:
• – Compression forces
• – Impact forces
• – Shearing forces
• Pada peralatan pengecilan ukuran ketiga gaya ini selalu ada, tapi kebanyakan salah

  Mekanisme pengecilan ukuran

1. Penggilingan

• Proses yang paling banyak dilakukan
• Proses penggilingan akan mengecilkan ukuran bahan dengan jalan pemecahan
• Misalnya: pengolahan tepung gandum, jagung, beras, gaplek, ikan, minyak dari biji-bijian, sari buah, gula tebu, dll
• Sifat bahan yang berpengaruh dalam pemecahan:
• Kekerasan
• Kecenderungan bahan untuk mudah pecah
• Proses penggilingan yang efisien : besarnya energi yang diberikan harus dalam jumlah yang minimum, ssuai dengan jumlah yang dibutuhkan

  Pin dan disc mill

  Hammer mill dan Roller mill

2. Pemotongan

• Proses ini menggunakan mekanisme penekanan dengan suatu pisau tipis dan tajam pada bahan yang akan dipotong
• Hasil pemotongan berupa produk dengan permukaan yang licin dan halus dengan sedikit kerusakan yang terjadi.
• Pemotongan digunakan untuk pengolahan

  Bowl chopper

  Dicing equipment

  Slicing equipment

  

Teori Pengecilan Ukuran

• A) Teori KICK

  Da D _a

   ln ( ) P K _k D _b

  Db

  Keterangan: P = daya untuk pengecilan ukuran (Hp) K = konstanya KICK

  K

B) Teori RITTINGER

  1

  1 P K T  (  ) _R

  D D _{b a} Keterangan: P = daya yang diperlukan (Hp) K = konstanya RITTINGER _R T = kecepatan umpan (ton/menit)

3. Teori Bond

  1

  1 P K T  (  ) _B

  K  1 .

  46 W b i

  D D _{b a} Keterangan: P = daya yang diperlukan (Hp) K = konstanya BOND _B T = kecepatan umpan (ton/menit) D = diameter (besar) yang lolos ayakan 80 % (ft) _a

KEHALUSAN HASIL GILINGAN

• Dinyatakan dalam
• – Modulus kehalusan Ф rata hasil gilingan
• – Indeks keseragaman (IK) Modulus kehalusan :jumlah berat fraksi-fraksi yang tertinggal dalam setiap ayakan (%) Indeks keseragaman : distribusi kasar, sedang, halus dari partikel-partikel hasil gilingan
• Hubungan modulus kehalusan dengan diameter rata-rata hasil gilingan

  FM

• D= 0.0041 * 2
• – D = diameter rata-rata hasil gilingan (inci)
• – FM = Fineness Modulus (Modulus kehalusan)

  Susunan ayakan yang digunakan Tertinggal diatas ayakan

• 3/8 inci

  Kasar

• 4
• 8

  INDEKS

• 14

  Sedang

  IK KESERAGAMAN

• 28
• 48

  Contoh Mesh Fraksi

• Hasil analisis dengan

  lolos (gr) Tyler size , untuk 200 gr sampel tepung 3/8 “ 200 kedelai hasil

  4 200 penggilingan dapat 8 180 dilihat pada tabel. 14 140 Tentukan Modulus kehalusan, Diameter

  28

  80 rata-rata dan indeks

  Mesh _(a) ^Fraksi _lolos(gr) (b) ^{Fraksi tertinggal (gr)} _(c) ^{Fraksi tertinggal (%)} _(d) ^{Faktor pengali (e) (d) * (e) IK} 3/8” 200

  80

  2

  30

  60

  20

  48

  5

  50

  90

  3

  30

  60

  28

  7 4 200

  80

  4

  20

  40

  50 14 140

  5

  10

  20

  1 8 180

  10

  6

  60

• FM = 287.5% = 2.875

  FM

• D = 0.0041 * 2 = 0.03 inci
• IK = 1 : 5 : 4 = Kasar : Sedang : Halus

  PENGAYAKAN Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

  Kuliah ke : 10

  Pengertian dan manfaat Pengayakan merupakan suatu cara pemisahan

partikel berdasarkan ukuran partikel, terutama

• – untuk bahan dalam keadaan kering dan bahan bahan bersifat heterogen padat. Manfaat:

  a) Meningkatkan kualitas dan nilai ekonomis produk

  Proses Pengayakan?

• Campuran bahan diletakkan diatas ayakan yang mempunyai lubang dengan ukuran yang dikehendaki
• Dalam pemisahan akan terjadi 2 fraksi atau lebih yang berbeda ukurannya, tapi masing- masing fraksi memiliki ukuran yang lebih

  seragam dibandingan dengan campuran aslinya

• Bahan yang lolos ayakan disebut undersize/

  underflow

  Karakteristik bahan padat

  Ciri-ciri partikel secara individual dibedakan berdasarkan sifat-sifat: a) Bentuk

  b) Ukuran

  c) Densitas Bentuk partikel dinyatakan dengan faktor

  Beberapa Harga λ Bentuk partikel Faktor bentuk Bola, kubus, silinder

  1 Pasir bulat

  1.2 Pasir tajam

  1.5 Debu batu bara

  1.4 Hancuran kaca

  1.5 Lempeng mika

  3.6

  Ukuran Partikel

• Ukuran partikel dalam unit yang berbeda
• – Partikel kasar ( inci, cm)
• – Partikel halus (ayakan)
• – Partikel sangat halus ( mikron, milimikron)
₂
• – Partikel ultra halus ( m

• • Menurut dimensinya, ukuran partikel dibedakan atas tiga

  golongan
• – Rentang dimensi ( &gt;0.125 inci, misal dadu buah-buahan, sayur)
• – Rentang ayakan (0.125 – 0.029 inci, misal produk gilingan, tepung, gula, garam)

  Ayakan Standar

• Cara yang umum dan mudah dalam menentukan ukuran yang termasuk rentang ayakan adalah melalui suatu seri ayakan yang disebut dengan ayakan

  Standar Tyler

• Ayakan ini sudah diakui oleh Biro Standar Amerika Serikat sejak tahun 1910. Ayakan ini digunakan sebagai dasar analisis dan
• Ayakan Tyler terbuat dari anyaman kawat dengan mesh (jumlah lubang per inci) dan dimensi yang telah ditentukan.
• Susunan seri ayakan ini didasarkan atas ukuran lubang 200 mesh (0.0029 inci) dan Setiap ukuran lubang dari ayakan

  Mesh Lubang (in) Lubang (mm) _{1.050 26.67 0.883 22.43} 0.742 ^18.55 _{0.624 15.85 0.525 13.33} 0.441 ^11.20 _{0.371 9.423 2 1/2 0.312 7.925} 3 0.263 6.680 _{3 1/2 0.221 5.613 4 0.185 4.699} 5 0.156 3.962 _{6 0.131 3.327}

  Skala ayakan Standar Tyler 16 0.0390 0.991 _{20 0.0328 0.833} 24 0.0276 0.701 _{28 0.0232 0.589} 32 0.0195 0.495 _{35 0.0164 0.417} 42 0.0138 0.351 _{48 0.0116 0.295} 60 0.097 0.246 _{65 0.082 0.208} 80 0.0069 0.175 _{100 0.0058 0.147}

  Analisis Ayakan

• • Bahan yang akan diuji diambil sebnyak 250 gram dan kemudian

  diayak dengan Ro-tap selama 5 menit.

• • Ayakan yang digunakan disusun seri dengan ukuran mesh yang