Pengendalian Proses Dan Automatisasi Tahap Pengeringan Pada Proses

Pengolahan Teh Hitam Sistem CTC (Crushing, Tearling, Curling) di PTPN VIII

Kebun Kertamanah

A. Pendahuluan

Pengeringan merupakan proses pengaliran udara panas pada

bubuk hasil fermentasi sehingga diperoleh bubuk yang kering.

Pengeringan pada pengolahan teh hitam dilakukan dengan alat VFBD

(Vibro Fluid Bed Dryer) untuk sistem CTC.

Udara panas yang digunakan untuk pengeringan berasal dari

udara luar yang dipanaskan dengan Heat Exchanger yang

menggunakan bahan bakar IDO. Udara segar yang nantinya dibuang

keluar, masuk melalui celah pemasukan sebelah bawah. Masuknya udara

tersebut karena ditarik oleh Mainfan. Setelah udara masuk, kemudian

melalui celah-celah pipa menuju cerobong pengeluaran. Sedangkan

untuk udara segar yang digunakan untuk pengeringan, masuk melalui

celah bagian atas yang ditarik oleh IDfan. Kemudian udara masuk

melalui celah dan melewati bagian bawah VFBD dan digunakan untuk

mengeringkan bubuk teh. Pengeringan pada pengolahan teh hitam

memiliki tujuan yaitu :

a. Menghentikan proses oksidasi enzimatis.

b. Menjaga sifat-sifat spesifik teh pada saat teh mencapai kualitas

optimum.

c. Menurunkan kadar air sampai mencapai 2,53,5% sehingga teh

hitam mempunyai daya simpan yang lama.

Selain itu, pengeringan pada pengolahan teh hitam juga dapat

membunuh adanya mikrobia. Karena pada suhu tinggi mikrobia tidak

tahan dan mati. Suhu udara masuk mesin pengering VFBD (suhu inlet)

adalah sebesar 90-98 0C dan suhu udara keluar (suhu outlet) 45-550C.

Suhu udara masuk yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya

bakey, burnt, dan overfried yaitu suatu keadaan dimana air seduhan teh

menjadi berasa seperti bahan organik yang terbakar atau gosong.

Sedangkan apabila suhu terlalu rendah dapat mengakibatkan bubuk

tidak dapat kering sempurna yang nantinya bubuk akan berkadar air

tinggi sehingga bubuk mudah ditumbuhi jamur dan dapat menyebabkan

oksidasi enzimatis berlanjut pada bubuk yang telah dikeringkan.

Setelah dilakukan fermentasi, segera bubuk dimasukkan ke alat

pengering dengan menggunakan conveyor. Bubuk teh masuk ke

plat/tray VFBD. Udara panas akan mengenai bubuk teh dari bagian

bawah VFBD dengan bantuan blower. Pada VFBD, terdapat ball breaker

yang berfungsi untuk menghancurkan bubuk teh yang masih

menggumpal.

Gerakan bubuk teh pada VFBD melalui conveyor bergerak secara

osilasi. Yaitu pada VFBD terdapat alat seperti plat segitiga yang berfungsi

untuk meratakan bubuk teh sehingga ketebalan bubuk dapat diatur.

Gerakan osilator yaitu maju mundur.

Pada VFBD terdapat tiga cyclone (dust collector). Dua cyclone

pertama berfungsi untuk menyerap uap air dari bubuk teh sehingga teh

menjadi kering. Kemudian uap air tersebut dibuang keluar melalui

cerobong. Sedangkan cyclone ketiga berfungsi untuk menyerap uap air

dari bubuk sebelum keluar dari VFBD, akibatnya ada sedikit bubuk yang

terikut masuk cyclone ketiga. Bubuk ini nantinya direfiring dan menjadi

teh mutu III. Bubuk teh yang tidak tersedot ke cyclone akan keluar dari

VFBD dan selanjutnya masuk ke sortasi kering melalui conveyor.

Gambar 1. Mesin pengering VFBD

Gambar 2. VFBD tampak samping

Gambar 3.1 Burner Heat Exchanger Gambar 3.2 Heat Exchanger

Gambar 3.3 Main fan Gambar 3.4 VFBD dan Output Tea

Gambar 3.5 Cyclone Gambar 3.6 Cold Air Blower

Gambar 3. VFBD dan kelengkapannya

Perubahan yang terjadi selama proses pengeringan baik sistem

CTC maupun Orthodoks meliputi perubahan yang bersifat fisik maupun

perubahan yang bersifat kimiawi.

a. Perubahan fisik :

Terjadi pengurangan kadar air pada bubuk teh menjadi 2,5 3,5

%.

Warna bubuk teh menjadi coklat kehitaman setelah proses

pengeringan.

b. Adapun perubahan kimiawi :

Reaksi oksidasi enzimatis terhenti karena enzim polifenol oksidase

terdenaturasi.

Lapisan gel pectin dipermukaan bubuk teh akan mengering

sehingga permukaan bubuk teh menjadi mengkilap.

Pembentukan teaflavin dan tehrubigin terhenti.

Terjadi karamelisasi karbohidrat.

B. Tujuan Pengendalian

Tujuan dari pengendalian proses secara umum adalah mencapai

atribut produk yang diinginkan dengan memanipulasi variable-variable

proses. Pada proses pengeringan pembuatan teh hitam, pengendalian

proses bertujuan untuk menjaga suhu pengeringan inlet dan outlet

untuk mendapatkan teh hitam sesuai dengan spesifikasi yang telah

ditentukan oleh pabrik atau sesuai dengan standar yang ada. Proses

pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar air bubuk teh hasil

oksidasi enzimatis hingga mencapai 2,5 3,5 %.

C. Skema Model Proses Pengeringan

Gambar 4. Skema model proses pengeringan teh hitam secara manual

Skema diatas menunjukkan konsep pengendalian pada proses

pengeringan teh hitam. Input dari pengering berupa bubuk teh basah

hasil fermentasi dan udara panas yang berasal dari heat exchanger. Pada

alat pengering VFBD terdapat indikator moisture meter, termometer

inlet dan outlet. Alat ini yang digunakan oleh operator untuk

mengontrol kadar air dari bubuk teh yang dihasilkan (output) sesuai

dengan nilai yang dikehendaki. Apabila indikator moisture meter

menunjukkan nilai lebih rendah atau lebih tinggi dari nilai yang

diinginkan (setpoint), operator akan mengurangi kecepatan aliran

bubuk teh hitam dengan mengatur (menutup membuka) main dumper

yang ada pada VFBD. Apabila indikator termometer inlet atau outlet

lebih tinggi atau rendah dari setpoint, operator akan mengatur pintu

heat exchanger sampai didapatkan suhu sesuai dengan setpoint. Model

pengaturan diatas belum otomatis karena masih menggunakan operator

(manusia) untuk mengatur penyesuaian yang diperlukan.

D. Manipulated Variable

Manipulated variable pada pengolahan teh hitam adalah suhu

inlet (100-120 0C), suhu outlet (80-105 0C), suhu bubuk teh yang masuk

ke dalam VFBD (25-27 0C), kecepatan bubuk teh dalam VFBD, laju udara

panas yang masuk ke dalam VFBD.

E. Controlled Variable

Controlled variable pada pembuatan teh hitam adalah bubuk teh

hitam kering berwarna coklat mengkilap, kadar air dari bubuk teh hitam

sudah mencapai 2,5 3,5 %.

F. Set Point

Set point pada pengolahan teh hitam adalah nilai kadar air bubuk

teh hitam (output) pada moisture meter 2,5 3,5 % dan suhu inlet

sebesar 90 98 0C dan suhu outlet sebesar 45 55 0C pada termometer.

G. Mekanisme Pengendalian

Mekanisme pengendalian yang diunakan adalah closed loop dan

feedback. Pada sistem closed loop, sinyal output memiliki pengaruh

langsung pada aksi pengendalian, berbasis pada perbedaan antara nilai

nyata dan setpoint yang dikehendaki (controlled variable). Pengendali

feedback menghitung perubahan yang perlu dilakukan pada input

(manipulated variable) untuk membawa output sistem ke setpoint,

sehingga mengurangi error. Pada pengolahan teh hitam, mekanisme

pengendalian pada proses pengeringan adalah terdapatnya indikator

moisture meter untuk menyediakan informasi ke operator besarnya nilai

kadar air outlet bubuk teh hitam kering (controlled variable) yang

sebenarnya dan termometer untuk memberikan informasi ke operator

besarnya suhu inlet dan suhu outlet. Suhu udara masuk mesin pengering

VFBD (suhu inlet) adalah sebesar 90-98 0C dan suhu udara keluar (suhu

outlet) 45-550C.

H. Aksi Controller

Apabila operator menemukan bahwa kadar air outlet bubuk teh

hitam lebih tinggi atau lebih rendah dari setpoint, operator akan

mengurangi kecepatan aliran bubuk teh hitam dengan mengatur

(menutup membuka) main dumper. Apabila operator menemukan

suhu inlet atau outlet lebih tinggi atau rendah dari set point, operator

akan mengatur pintu heat exchanger sampai didapatkan suhu sesuai

dengan setpoint.

I. Automatisasi Proses

Gambar 5. Skema model proses pengeringan teh hitam otomatis

Pada skema diatas, proses pengeringan teh hitam telah dibuat

otomatis. Peran dari operator digantikan oleh controller dan control

auger. Kadar air teh hitam yang sebenarnya diukur oleh moisture meter,

dibandingkan dengan nilai setpointnya. Kadar air output dionversikan

ke unit yang sama dengan setpoint oleh sebuah transducer. Berdasarkan

nilai acting error, controller menghitung perubahan-perubahan yang

diperlukan dalam control auger untuk membuka atau menutup main

dumper atau pintu heat exchanger dan selanjutnya menghilangkan

error tersebut. Pada skema ini, mata operator serupa dengan peralatan

acting error, otak berkaitan dengan engendali otomatis dan otot

operator serupa dengan actuator.

Tugas Mata Kuliah Pengendalian Proses dan Automasi

Tahap Pengeringan Proses Pengolahan Teh Hitam Sistem CTC

(Crushing, Tearling, Curling) Pada PTPN VIII Kebun

Kertamanah

Oleh :

Muhammad Subchi Wira P

06/196502/TP/08676

Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Universitas Gadjah Mada

Yogyakarta

2010