Pengeringan Biji Cokelat dengan Cabinet Dryer kapasitas 1800 kg/jam
description
Transcript of Pengeringan Biji Cokelat dengan Cabinet Dryer kapasitas 1800 kg/jam
PENGERINGAN BIJI COKELAT
DENGAN CABINET DRYER
BERKAPASITAS 1800 kg/jam
Oleh :
Vera Ernawati (6103007061)
Dosen : Ir. Rulianto Utomo, MP
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA
SURABAYA
2009
BAB 1
PENDAHULUAN
Ketersediaan buah kakao yang ada di Indonesia belum dapat
dimanfaatkan secara optimal oleh kaum petani, produsen, baik industri kecil,
menengah dan sedang, serta masyarakat yang berada pada jalur produksi cokelat.
Padahal biji cokelat di Indonesia memiliki beberapa keunggulan. Sebagian besar
jenis cokelat yang ditanam adalah Criollo. Cokelat merupakan sumber devisa
terbesar ketiga perkebunan mencapai US$701 juta pada tahun 2002 (Siregar
dkk,2005). Cita rasa cokelat setara dengan cokelat Ghana yang well-fermented.
Selain itu, cokelat tidak mudah leleh sehingga cocok untuk blending (Sunanto,
2005). Sejauh ini, pengendalian proses pengolahan biji cokelat juga masih belum
optimal. Salah satu penyebabnya adalah minimalnya pengetahuan tentang tahap-
tahap proses pengolahan biji cokelat dan pengendalian faktor-faktor proses
pengolahan bagi kaum petani, kaum produsen dan masyarakat. Pengeringan
merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan mutu cokelat, di
samping proses pemanenannya. Mutu biji cokelat ditentukan dari kadar airnya.
Biasanya kapasitas pengeringan biji cokelat adalah 1800 kg tiap jam untuk 30
karung, yang masing-masing berisi 300 kg biji kakao ( Siregar, 2005).
Biji kakao yang masuk ke dalam pengeringan adalah biji kakao yang
sudah terfermentasi. Kadar air biji kakao tersebut masih tinggi 68%, sehingga
memberikan peluang yang besar untuk cepat membusuk akibat adanya
pertumbuhan mikroorganisme. Oleh karena itu, dengan adanya pengeringan,
dapat mengurangi kadar air dalam biji. Kadar air biji yang diharapkan setelah
pengeringan adalah 6%, yang bertujuan untuk memudahkan pelepasan nibs dari
kulitnya, juga mencegah agar tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme pembusuk
sehingga dapat memperpanjang umur simpan.
Pengeringan buah kakao terbagi menjadi dua yaitu sun drying dan
artificial drying. Sun drying memerlukan sinar matahari sebagai sumber energi,
sumber panas dan sinar ultraviolet. Pengeringan ini dilakukan secara terbuka,
membutuhkan hembusan angin yang besar dari udara sehingga pengeringan
berlangsung lambat. Pengeringan ini mampu menghasilkan warna biji kakao
mengkilap, sedangkan pada artificial drying tidak. Namun, pengeringan secara
terbuka menyebabkan rawan kontaminasi dari udara, debu dan kerikil dari
lingkungan sekitar.Selain itu, pengeringan ini dilakukan hanya jika cuaca
memungkinkan. Jika tidak, menggunakan artificial drying. Pengeringan buatan
(artificial drying) menggunakan bahan bakar. Prinsip kerjanya adalah pemanasan
secara konduksi (penghantaran panas) atau konveksi (pengaliran panas) yang
bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan pangan, berbentuk solid . Salah
satunya adalah cabinet dryer. Pada cabinet dryer, pemanasan dilakukan secara
konveksi dan konduksi. Secara konveksi, digunakan aliran udara kering yang
dihembuskan. Secara konduksi, digunakan sejumlah tray (wadah penampung biji)
secara bertingkat. Cabinet dryer dengan tipe tray dryer, dilengkapi dengan fan
untuk menggerakkan arah udara kering sehingga alirannya merata dalam
chamber. Sistem pengering ini menggunakan udara pengering sebagai medium
pemanas biji kakao, ditambahkan air boiler untuk memanaskan udara yang
masuk ke dalam sistem pengering dan juga menghembuskan udara dari luar.
Bahan bakar yang digunakan adalah solar. Komponen-komponen yang menyusun
cabinet dryer tersebut, disesuaikan dengan kapasitas biji kakao yang masuk dan
juga diperhitungkan efisiensi dari sistem pengering tersebut. Oleh karena itu, juga
diperlukan perhitungan berapa bahan bakar yang diperlukan untuk menyalakan
boiler dan fan. Selain itu, juga diperlukan generator sebagai tenaga listrik
cadangan.
Rumusan Masalah
Berapa daya yang dibutuhkan pada cabinet dryer untuk mengeringkan biji kakao
dengan kapasitas 1800 kg per jam?
Berapakan solar yang dibutuhkan sebagai bahan bakar untuk mengeringkan biji
kakao tersebut?
Tujuan Masalah
Dari uraian di atas, tujuan pembuatan makalah adalah untuk mengetahui berapa
daya dan solar yang dibutuhkan pada cabinet dryer.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Buah Kakao
Menurut Benson dalam Minifie (1970), klasifikasi buah kakao
adalah sebagai berikut:
Devisio : Spermatophyta
Sub devisio : Angiospermae
Class : Dicotyledon
Ordo : Malvales
Familia : Sterculiaceae
Species : Theobroma cacao L.
Varietas biji kakao terdiri dari Criollo dan Forastero. Varietas
Criollo berasal dari Amerika Tengah, sedangkan Forastero berasal dari
Amerika Selatan. Warna buah kakao varietas Criollo adalah merah dan
kuning, sedangkan warna biji putih dan ungu muda dengan rasa lebih khas
dan aroma yang lebih baik daripada varietas Forastero. Pada Forastero,
buah berwarna kuning. Bijinya berwarna ungu tua dan aroma tidak terlalu
menyengat tetapi rasanya agak pahit. Menurut Siregar (2005), berdasarkan
mutunya, biji kakao digolongkan sebagai berikut:
Mutu Biji Ciri-ciri
A Warna biji merah cokelat merata
Biji berbentuk bulat utuh
B Warna biji merah cokelat tidak merata
Biji berbentuk bulat tidak utuh
C Warna biji merah cokelat tidak merata
Biji gepeng dan keriput
G Biji pecah dan terbelah
Z Warna biji hitam
Ada bekas serangan penyakit dan tikus
Agar layak untuk diperdagangkan, dijualbelikan dan
disebarluaskan ke masyarakat, biji kakao harus memenuhi standar mutu biji
kakao, yang ditetapkan oleh Departemen Perdagangan dalam Susanto
(1994), meliputi:
a. Syarat Umum
Karakteristik Syarat
Kadar air % (b/b) maksimum 7.50
Biji berbau asap, abnormal dan berbau asing Tidak ada
Serangga hidup Tidak ada
Kadar biji pecah dan ataupun pecahan
Biji dan atau pecaha kulit % (b/b) maksimum 3
Kadar benda-benda asing % (b/b) maksimum 0
b. Syarat Khusus
KarakteristikPersyaratan Maksimum
Mutu I Mutu II
Kadar biji berkapang (%) 3 4
Kadar biji tidak terfermentasi (%)
1. slaty/ putih kotor/ ungu muda 3 8
2. ungu 10 30
Kadar biji berserangga, pipih dan berkecambah (%) 3 6
2.2. Pengeringan
Pengeringan bertujuan untuk memperpanjang umur simpan dengan
cara mengurangi kadar air untuk mencegah tidak ditumbuhi oleh
mikroorganisme pembusuk. Dalam proses pengeringan dilakukan
pengaturan terhadap suhu, kelembaban (humidity) dan aliran udara.
Perubahan kadar air dalam bahan pangan disebabkan oleh perubahan energi
dalam sistem (Banwatt, 1981). Untuk itu, dilakukan perhitungan terhadap
neraca massa dan neraca energi untuk mencapai keseimbangan.
Menurut Banwatt (1981), alasan yang mendukung proses
pengeringan dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme adalah
untuk mempertahankan mutu produk terhadap perubahan fisik dan kimiawi
yang ditentukan oleh perubahan kadar air, mengurangi biaya penyimpanan,
pengemasan dan transportasi, untuk mempersiapkan produk kering yang
akan dilakukan pada tahap berikutnya, menghilangkan kadar air yang
ditambahkan akibat selama proses sebelumnya, memperpanjang umur
simpan dan memperbaiki kegagalan produk. Produk kering dapat
digunakan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan produk baru.
Menurut Susanto(1994) tujuan pengeringan biji kakao adalah
menurunkan kadar air dari 60% menjadi 6%-7%. Ada beberapa cara
pengringan yakni dengan sinar matahai, dengan alat pengering dan
kombinasi keduanya. Pengeringan kombinasi yaitu pengeringan dengan
panas sinar matahari dan panas buatan. Cara ini lebih baik karena tidak
tergantung cuaca dan bahan bakar lebih sedikit. Pengeringan dengan sinar
matahari menjadikan mutu biji lebih baik yaitu menjadi mengkilap.
Caranya adalah biji ditebarkan di lantai penjemuran di bawah terik
matahari. Pengeringan ini membutuhkan tenaga kerja lebih banyak dan
sangat tergantung dengan cuaca. Pada metode Cadburry, jika cuaca tidak
memungkinkan dapat diganti dengan hembusan udara pada pengeringan
buatan yaitu: Vis-dryer, Cacao dryer, Samoan dryer dan Barico dryer.Pada
tahap awal dengan suhu lingkungan selama 72-80 jam dan diteruskan
dengan suhu udara 45-60˚C sampai biji kering. Lama pengeringan ini 7-8
jam sehari. Selama penjemuran dilakukan pembalikkan hamparan biji 1-2
jam sekali. Lama penjemuran dapat lebih dari 10 hari, tergantung dengan
cuaca dan lingkungan. Sedangkan dengan pengeringan buatan, dilakukan
oleh PT Perkebunan II selama 32 jam dan pembalikkan biji setiap 3 jam.
Pengeringan ini dengan menggunakan Barico dryer. Namun, bisa
digunakan dengan alat pengering lain, misalnya cabinet dryer. Lama
pengeringan tergantung dari jenis alat pengeringnya. Prinsip
pengeringannya menggunakan udara pengering sebagai medium panas
dalam menurunkan kadar air biji hingga 6% ( Siregar, 2005).
2.3. Cabinet Dryer
Cabinet dryer merupakan alat pengering yang menggunakan udara
panas dalam ruang tertutup (chamber). Ada dua tipe yaitu tray dryer dan
vacuum dryer. Vacuum dryer menggunakan pompa dalam penghembusan
udara, sedangkan pada tray dryer tidak menggunakan pompa (Singh,
2001). Kelemahan cabinet dryer adalah kurangnya pengontrolan aliran
udara yang bergerak sehingga bila aliran udara terlalu kencang,
menyebabkan aliran turbulen dalam chamber, yang menghambat
pengeringan produk bahan pangan. Produk yang sesuai dikeringkan
dengan alat ini adalah produk yang memiliki keseragaman yang tinggi,
misalnya biji cokelat dan apel. Kelebihannya adalah harga murah, karena
membutuhkan daya yang tidak terlalu tinggi ( Fellows,1990).
Komponen cabinet dryer adalah tray, boiler dan fan. Tray
disesuaikan dengan kapasitas jumlah, berat dan ukuran produk pangan.
Tray berfungsi sebagai wadah biji dalam proses pengeringan, yang disusun
bertingkat. Sedangkan boiler berfungsi sebagai pemanas udara atau
pengering udara dan penghembus udara kering yang akan digunakan dalam
pengeringan (Severn, 1954). Boiler memiliki medium pemanas berupa
steam. Kualitas steam yang digunakan adalah 90%, agar dapat
mengeringkan udara secara optimal yang dapat memenuhi kebutuhan
panas udara kering dalam pengeringan. Suhu steam yang digunakan adalah
120˚C (Sever, 1954). Suhu tersebut mampu menghasilkan kalor untuk
mengeringkan udara secara optimal. Pada 1 HP, boiler memiliki heating
surface sebesar 10 ft2 ( Banwatt, 1981). Sedangkan fan, berfungsi sebagai
pengatur arah aliran udara. Fan dengan tipe Vaneaxial fan mampu
menghembuskan udara 400-1000 fpm / ft2. Daya yang digunakan biasanya
25 Watt dengan diameter silinder = 18 cm (Arsdell,1973).
Dalam perhitungan neraca panas, dibutuhkan data-data yaitu panas
spesifik, panas latent, RH(%) dan suhu sehingga diperoleh hubungan
antara RH(%) udara dengan kadar air dalam bahan pangan pada grafik
psychrometric charts (Singh,2001). Hubungan tersebut menentukan
berapa panas masuk dan keluar yang setimbang. Selain itu, juga
menentukan panas yang hilang dalam proses pengeringan. Selain neraca
panas, juga dibutuhkan neraca massa untuk mengetahui keseimbangan
antara berapa produk yang masuk dengan berapa yang keluar serta berapa
uap air yang dilepaskan dalam proses. Ini berpengaruh juga pada
perubahan fraksi air dalam bahan pangan (Singh, 2001).
BAB 3
ISI
NERACA MASSA
Kapasitas bahan baku biji cokelat = 1800 kg / jam
Satuan perhitungan massa = kilogram
Satuan perhitungan waktu = jam
Neraca Massa Total: F = V + P
1800 = V + P
V = 1800 – P ...............................(1)
Neraca Massa Komponen Air :
F . xf = V . xv + P . xp
1800(0,68)= V(1) + P (0,06)
1224 = V + 0,06 P
1224 = 1800 – P + 0,06 P
0,84 P = 576
P = 612,77 kg
V = 1800 – 612,77 = 1187,23 kg
Masuk:
- Biji cokelat kadar air 68% = 1800 kg
Air = 1224 kg
Padatan kering = 576 kg
1800 kg
DRYINGF=1800kg k.a. = 68%
Pk.a. = 6%
V
Keluar:- Uap air = 1187,23 kg- Biji cokelat kadar air 6% = 612 ,77 kg
Air = 36,77 kg
Padatan kering = 576 kg
1800 kg
Asumsi: ma= 0,3 kg/s (Susanto, 1994)
Jumlah uap air = 1187,23 kg
Lama pengeringan= 1187,23 / 0,3 = 1,099 jam 1 jam
Jadi, kapasitas pengering biji cokelat = 1800 kg/jam
W2 pada 60˚C , RH=10% = 0,043 kg air/kg udara kering
w1 = 0,68/0,32 = 2,125 kg air/kg solid
w2 = 0,06/0,94 = 0,0638 kg air/kg solid
Asumsi: ma= 0,3 kg/s (Susanto, 1994)
= 1080 kg/jam
Ta1= Tp2 + 5 ˚C
( ma/mp) W2 + w1 = (ma/mp) W1 + w2
1080 (0,043) + 2,125 mp=1080 W1 + 0,0638 mp
46,44 + 2,0612 mp = 1080 W1 ............................(2)
Udara :
Panas laten (HL) pada 60˚C = 2609,6 – 251,13 = 2358,47 KJ/ kg
Suhu reference (To)= 0˚C (Singh, 2001)
Ha2 = Cs2 (60-To) + W2 (HL)
= (1,005+ {1,008 x0,043}) ( 60-0) + 0,043 x 2358,47
= 1,08584 x 60 +101,41921
= 166,5646 KJ/kg udara kering
DRYING
Udara kering 60˚C, RH= 10%, W2, ma
Biji cokelat 25˚C, mp, w1, k. a. = 68%
Udara kering RH= 70%, W1, Ta1
Biji cokelat, Tp2, mp, w2, k. a. = 6%
= 166,56 KJ/kg udara kering
Dari psychrometric charts (Singh, 2001) : Tp2= 40˚C
W1 = 0,056 kg air/kg udara kering
46,44+20,612 mp = 1080 (0,056)
20,612 mp = 60,48 - 46,44
mp= 6,8116 kg / jam = 6,81 kg/ jam
Ta1= 40˚C+5˚C= 45˚C
Panas laten (HL) pada 45˚C = 2583,2 – 188,45 = 2394,75 KJ/ kg
Ha1 = Cs1 (45-To) + W1 (HL)
= (1,005+ {1,008 x0,056}) ( 45-0) + 0,056 x 2394,75
= 1,12814 x 45 +134,106
= 184,8723 KJ/kg udara kering
= 184,87 KJ/kg udara kering
Panas spesifik biji kakao = 0,53 kkal/ (kg˚C) (Severn, 1954)
= 2,218 KJ/ (kg˚C) = 2,218 KJ/ (kg K)
Panas spesifik air 25˚C = 4,178 KJ/(kg˚C)
Panas spesifik air 40˚C = 4,175 KJ/(kg˚C)
(Singh, 2001)
Produk : Hp1= Cpp (Tp1-To) + w1 Cpw1(Tp1-To)
= 2,218 ( 25-0) + 2,125 (4,178 ) (25-0)
= 55,45 + 221,96
= 277,41 KJ/ kg solid kering
Hp2= Cpp (Tp2 – To) + w2 Cpw2 ( Tp2-To)
= 2,218 (40-0) + 0,0638 ( 4,175) (40-0)
= 88,72 + 10,65
= 99,37 KJ/ kg solid kering
NERACA PANAS
Satuan perhitungan panas = kilojoule
Satuan perhitungan waktu = jam
ma x Ha2 + mp x Hp1 = ma x Ha1 + mp x Hp2 +Qloss
(1080)(166,56) + (6,81)(277,41)= 1080 (184,87) + 6,81 (99,37)+ Qloss
179884,8000 + 1889,1621 = 199659,6000 + 676,7097 + Qloss
181773,9621 = 200336,2097 + Qloss
Qloss = -18562,13476 KJ
Masuk:
Entalpi udara masuk = ma x Ha2 = 1080 x 166,56 = 179884,8000 KJ
Entalpi produk awal = mp x Hp1= 6,81 x 277,41 = 1889,1621 KJ
181773,9621 KJ
Keluar:
Entalpi udara masuk = ma x Ha1 = 1080 x 184,87 = 199659,6000 KJ
Entalpi produk awal = mp x Hp2= 6,81 x 99,37 = 676,7097 KJ
Panas hilang (Qloss ) = - 18562,13476 KJ
181773,9621 KJ
Udara Pengering :
Steam : kualitas steam = 90%
Suhu 120˚C Hc= 503,71 KJ/kg ; Hv= 2706,3 KJ/kg
Hs = 0,1 (503,71) + 0,9 (2706,3)
= 50,371 + 2435,67 = 2486,041 KJ/kg
BOILERUdara luar 30˚C, RH = 80%Asumsi: ma1= 4400 kg/ jam
Udara 60˚C, RH = 10%ma2= 1080 kg/ jam
Steam condensat, ms = 0,3 kg /jam, Kualitas steam = 90%, Ts= 120 ˚C
Air hilang= 3 kg
Suhu 60˚C (Cp)Panas spesifik air pada suhu 60˚C = 4,181 KJ/(kg˚C)
Hc= Cp (∆T)= 4,181 (60-0)= 250,86 KJ/kg
Qs = ms (Hs-Hc) = 0,3 (2486,041-250,86)= 670,5543 KJ
Udara Masuk :
W1 pada 30˚C , RH=80% = 0,024 kg air/kg udara kering
Ha1= Cs1 (30-0) + W1 (HL)
= (1,005+{1,88x0,024})(30)+ (0,024)(2556,3-125,79)
= 1,05012 (30)+58,3324
= 89,8358 KJ/ kg udara kering
Entalpi udara masuk= ma1 x Ha1 = 4400 x 89,8358 = 395277,696 KJ
Udara Keluar :
W2 pada 60˚C , RH=10% = 0,043 kg air/kg udara kering
Ha2= Cs2 (60-0) + W2 (HL)
= (1,005+{1,88x0,043})(60)+ (0,043)(2609,6-251,13)
= 65,1504 + 101,4142
= 166,5646 KJ/ kg udara kering
Entalpi udara keluar = ma2 x Ha2 = 1080 x 166,5646 = 179889,7789 KJ
Air hilang :
Panas spesifik air 60˚C = 4,181 KJ/(kg˚C) (Singh,2001)
Entalpi air hilang = m (cp x ∆T + HL)
= 3 (4,181 x (60-0)+ (2609,6-251,13))
= 7827,99 KJ
Masuk:
Entalpi udara masuk = 395277,6960 KJ
Q suplai dari steam = 670,5543 KJ
395948,2503 KJ
Keluar:
Entalpi udara keluar = 179889,7789 KJ
Entalpi air hilang = 7827,99 KJ
Panas hilang = Qloss
187717,7689 KJ + Qloss
Panas masuk = panas keluar
395948,2503 KJ = 187717,7689 KJ + Qloss
Qloss = 208230,4814 KJ
Effisiensi = Qmasuk- Qloss x 100%
Qmasuk
= 395948,2503 – 208230,4814 x 100%
395948,2503
= 47,41%
Kebutuhan Listrik = Q suplai = 670,5543 = 1414,3731 KJ/jam
Effisiensi (%) 0,4741
= 0,392,88 KW=392,88 W
Fan:
Tipe = Vaneaxial fan
Jumlah= 3 buah
Diameter silinder = 18 cm
Velositas = 400-1000 fpm / ft2
Daya = 25 W
Total kebutuhan daya : 392,88 + 3 x25 = 467,88 W
Jadi, daya yang diperlukan untuk mengeringkan biji kakao adalah 467,88 W
Kebutuhan air :
Faktor evaporasi = (Hs-Hc) Btu/lbm
970,3
= (2486,041-250,86) KJ/kg x 1 Btu/lbm
970,3 x 2,3258 KJ/kg
= 0,99
Air yang dibutuhkan = 0,3 kg/jam x 0,99 x 0,2592 m 3 /jam
0,45359 kg/lbm x 1/jam
= 0,1698 m3/jam
Dalam 1 hari = 16 jam ( Susanto, 1994)= 0,1698 kg/jam x 16 = 2,7160 m3/hari
Jadi, untuk kebutuhan steam pada boiler, dibutuhkan air sebanyak 2,7160 m3/hari
Atau 2716 liter per hari
Kebutuhan solar:
Heating value solar = 19650 Btu/lb (Severn, 1954)
= 45703,7192 KJ/kg
mf = 0,3 (2486,041-250,86) = 0,0309 kg/jam =0,01766 m3/jam = 0,2825 m3/hari
0,4741 x 45703,7192
Jadi, kebutuhan solar per hari adalah 0,2825 m3 atau 282,5 liter
Boiler:
Menurut Severn (1954), dengan daya sebesar 1 HP, menghasilkan heating surface
sebesar 10 ft2
Daya = 0,39288 KW / (0,7457 KW/HP)= 0,526 HP
(0,526 HP/1HP) x 10 ft2 = 5,26 ft2
5,26 ft2 x 0,0929 m2/ft2 = 0,4887 m2 = 4887 cm2
Heating surface= 4887 cm2
Ukuran Boiler:
Panjang = 22,37 cm
Lebar = 38,75 cm
Tinggi = 25,80 cm
Spesifikasi Boiler:
Tipe= Fire Tupe Bioler
Heating Surface = 0,4887 m2
Kapasitas = 670,5543 KJ/ jam
Bentuk = silinder
Bahan= stainless steal
Bahan bakar= minyak solar
Rate bahan bakar= 0,01766 m3/jam
Jumlah= 1 buah
Tray
Ukuran: panjang= 40 cm ; lebar = 100 cm; tebal= 3 cm
Jumlah = 6 buah
Kapasitas tray = @ 300 kg biji kakao
Bahan = kayu
boiler
100 cm
185 cm
40 cm18 cm
Ukuran Cabinet Dryer – tipe Tray dryer =
Panjang = 40 cm
Lebar = 100 cm
tinggi = 185 cm
PEMBAHASAN
Tujuan pengeringan adalah mengawetkan biji cokelat dengan cara
menurunkan kadar air dari 68% menjadi 6%. Dengan kadar air yang sedikit itu,
diharapkan mikroorganisme tidak tumbuh dalam biji cokelat, yang menyebabkan
tidak timbulnya flavor dan aroma cokelat akibat proses fermentasi berlangsung.
Umumnya jenis mikroorganisme yang tumbuh adalah kapang, dimana dapat
tumbuh dengan kadar air bahan sekitar 10%. Oleh karena itu, dilakukan
pengeringan. Pengeringan secara buatan (artificial), yakni dengan cabinet dryer,
mampu menurunkan kadar air hingga 6%-7%. Sedangkan pengeringan terbuka
dengan sinar matahari (penjemuran), mampu menurunkan kadar air hingga 20-
25%. Kedua jenis pengeringan dilakukan secara bertahap. Tujuan penjemuran
dengan sinar matahari, selain menurunkan kadar air, adalah membunuh
mikroorganisme yang masih tertinggal di dalam biji dengan sinar ultraviolet dari
sinar matahari dan mendapatkan biji cokelat yang mengkilap serta aroma yang
lebih menonjol, karena pengeringan ini juga menggunakan hembusan angin yang
kencang dari luar. Hembusan angin tersebut meratakan suhu di dalam biji dan
aerasi yang cukup sehingga diperoleh warna cokelat yang mengkilap pada biji.
Namun, pengeringan ini tergantung dengan cuaca dan lingkungan
Pada pengeringan secara buatan, digunakan dengan cabinet dryer.
Tujuannya adalah menurunkan kadar air hingga 6% sehingga mencegah
tumbuhnya kapang yang membusukkan bakteri serta memperpanjang umur
simpan. Selain itu, alat ini dilengkapi dengan penghembus udara kering dari luar,
yaitu boiler, sehingga dapat menggantikan hembusan udara dari luar.
Biji cokelat kering disimpan lebih tahan lama. Pengeringan kadar air 6%
bertujuan agar aroma dan flavor yang dihasilkan maksimal dari biji cokelat
sehingga dapat diolah lebih lanjut dalam pembuatan berbagai produk olahan
cokelat. Jika kadar air yang kurang dari 6%, biji cokelat mudah hancur karena
kekokohan biji berkurang untuk menahan adanya benturan, sehingga tidak dapat
diperoleh mutu biji yang baik. Mutu biji cokelat kering adalah biji yang rapuh
tetapi masih mampu menahan adanya tekanan fisik dari luar, untuk menjaga
bentuk fisik biji yang utuh.
Pengeringan dengan cabinet dryer. Pengeringan ini menggunakan aliran
udara panas secara tertutup. Tipe tray dryer tidak menggunakan pompa sehingga
aliran udara yang dihasilkan tidak terlalu keras. Hembusan udara terlalu keras
dapat mematahkan kulit dan memecahkan bentuk fisik biji sehingga biji cokelat
yang diperoleh setelah pengeringan tidak utuh lagi. Menurut Susanto (1994),
udara panas yang digunakan 60˚C dengan kecepatan alirnya 0,3 kg/s. Aliran
kecepatan ini konstan karena untuk mencegah timbulnya aliran yang turbulen,
dimana arah aliran udara dalam chamber tidak beraturan yang menyebabkan
pengeringan berjalan tidak maksimal. Suhu yang digunakan tidak terlalu tinggi
agar tidak terjadi penyusutan berat yang terlalu banyak, mencegah kerusakan
aroma dan flavor, mencegah biji berasap dan mencegah kehilangan banyak nutrisi
dalam biji.
Cabinet dryer terdiri dari tray, boiler dan fan. Dalam cabinet dryer
tersusun atas 6 tray yang disusun secara bertingkat. Kapasitas tray ditentukan oleh
jumlah, berat dan ukuran biji kakao. Diameter biji kakao adalah 3 cm (Severn
1954), sehingga tiap 1 tray mampu menampung sekitar 133300 biji dengan
beratnya 300 kg.
Boiler berfungsi sebagai pemanas udara yang masuk dari luar dengan
RH=80% pada suhu kamar yaitu 30˚C, sekaligus menghembuskan udara kering
yang dihasilkan. Udara kering yang dihasilkan adalah suhu 60˚C dengan RH=
10%, karena jika RH lebih tinggi, udara kering tersebut mengandung lebih banyak
air sehingga tidak mampu menguapkan air dari produk pangan secara efektif.
Selain itu, suhu yang tinggi menurunkan RH (kelembaban relatif) udara itu
sendiri. Oleh karena itu, setelah menguapkan air dari dalam biji hingga 6%,
terjadi penurunan suhu dan peningkatan RH udara mencapai 70%. Penggunaan
boiler menggunakan bahan bakar berupa solar (Severn, 1954). Bahan bakar solar
yang digunakan bergantung pada jumlah kalor yang diperlukan oleh steam
sebagai medium pemanas udara. Untuk memperoleh steam dengan suhu 120˚C,
diperlukan air yang ditentukan banyaknya panas yang disuplai oleh steam. Oleh
karena itu, diperhitungkan total kebutuhan air dan bahan bakar yang diperlukan
serta daya yang dibutuhkan oleh boiler dalam sistem pengeringan. Effisiensi
boiler ditentukan dari banyaknya kalor yang dibutuhkan dengan kalor yang lepas
dalam mengeringkan udara. Effisiensinya sebesar 47,41%, menunjukkan bahwa
boiler tersebut bekerja efisien dalam mengeringkan biji cokelat hingga kadar
airnya 6%.
Fan berfungsi untuk mengatur arah dan sirkulasi udara panas dalam
chamber. Jumlah daya yang diperlukan untuk menggerakkan fan ditentukan oleh
ukuran diameter silinder dan jumlah fan yang dibutuhkan. Total kebutuhan daya
yang diperlukan ditentukan dari fan dan boiler adalah 467,88 W. Tipe vanexial fan
mampu mengubah aliran udara dari sisi satu ke sisi lain sehingga dapat
meneruskannya ke arah yang diinginkan dalam chamber.
Mekanisme pengeringan biji kakao ditentukan oleh banyaknya kalor dari
udara pengering dengan kadar air pada biji kakao. Keseimbangan tersebut
dibutuhkan dat-data panas spesifik, panas laten, kecepatan aliran udara dan
kecepatan aliran produksi, suhu, RH (%) udara dan kadar air pada bahan pangan.
Pelepasan kalor yang disebabkan oleh penguapan kadar air bahan, ditandai dengan
negati (-) karena ketika udara yang masuk ke biji cokelat terjadi penurunan suhu
dan penambahan kelembaban udara akibat membawa uap air dari biji cokelat,
yang melepas kalor. Oleh karena itu, Dalam neraca panas, jumlah panas yang
masuk sama dengan jumlah panas yang keluar untuk mencapai keseimbangan.
Waktu yang diperlukan dalam pengeringan ditentukan oleh berapa uap air yang
dilepas dan kecepatan udara pengering. Waktu yang diperlukan untuk
mengeringkan biji cokelat dengan 1800 kg adalah 1 jam.
BAB 4
KESIMPULAN
1. Total kebutuhan daya yang diperlukan sebesar 467,88 W
2. Total bahan bakar solar yang dibutuhkan untuk boiler adalah 0,01766
m 3 /jam
3. Total kebutuhan air yang diperlukan untuk steam dalam satu hari adalah
2716 liter per hari
4. Jumlah kalor yang masuk dengan kalor yang dilepas harus sama dalam
neraca panas.
5. Dalam neraca massa, dapat diketahui berapa produk yang masuk dan
berapa produk yang dihasilkan serta berapa uap air yang dilepaskan
6. Effisiensi pengeringan biji cokelat yang berkapasitas 1800 kg jam dengan
cabinet dryer sebesar 47,41%
DAFTAR PUSTAKA
Arsdell, Wallace. 1973. Food Dehydration. Connecticut: The Avi Publishing
Company, Inc.
Banwatt, George. 1981. Basic Food Microbiology. Connecticut: The Avi
Publishing Company, Inc.
Fellows, P. 1990. Food Processing Technology Principles and Practice. New
York : Ellis Horwood.
Severn, W. 1954. Steam, Air and Gas Powder. New York: John Willey and Sons,
Inc.
Singh, Paul. 2001. Introduction to Food Enginering. New Jersey: Academic
Press.
Siregar, Tumpal. 2005. Budidaya, Pengolahan dan Pemasaran Cokelat. Jakarta:
Penebar Swadaya
Sunanto, Hatta. 2005. Cokelat : Budidaya, Pengolahan Hasil dan Aspek
Ekonominya. Yogyakarta : Kanisius.
Susanto, F. X. 1994. Tanaman Kakao. Yogyakarta: Kanisius