PROPOSAL PENELITIAN

KAJIAN PENGOLAHAN BERAS PRATANAK:

RANCANG BANGUN PENGUMPAN BAHAN BAKAR TUNGKU

BIOMASSA UNTUK PENGUKUSAN GABAH

MUHAMAD MIRWAN ISLAMY

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

Judul : Kajian Pengolahan Beras Pratanak : Rancang Bangun

Pengumpan Bahan Bakar Tungku Biomassa Untuk

Pengukusan Gabah

Nama : Muhamad Mirwan Islamy

NIM : F14110022

Disetujui oleh

Dr Ir Rokhani Hasbullah, MSi

Pembimbing Akademik

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-

Nya sehingga proposal ini berhasil diselesaikan. Penulisan proposal ditujukan

untuk memenuhi syarat melaksanakan penelitian pada Departemen Teknik Mesin

dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Judul yang

dipilih dalam penelitian ini adalah Kajian Pengolahan Beras Pratanak : Rancang Bangun Pengumpan Bahan Bakar Tungku Biomassa Untuk Pengukusan Gabah.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Rokhani Hasbullah, MSi

selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan masukan dan saran

dalam penulisan proposal penelitian ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan

kepada ibu, kakak, dan teman-teman serta para pihak yang telah mendoakan dan

membantu dalam penyusunan proposal penelitian ini. Penulis berharap semoga

proposal ini dapat dijadikan pedoman dalam pelaksanaan kegiatan penelitian demi

perbaikan penulisan proposal dan kegiatan penelitian ini.

Bogor, Januari 2015

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR TABEL iv

DAFTAR GAMBAR iv

DAFTAR LAMPIRAN iv

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 2

Beras Pratanak 2

Teknologi Pengolahan Beras Pratanak 2

Tungku Biomassa 3

Pengumpan Bahan Bakar 3

Biomassa sebagai Bahan Bakar 4

Teori Pembakaran Bahan Bakar 4

Pindah Panas pada Boiler 5

METODOLOGI 7

Waktu dan Tempat 7

Bahan dan Alat 8

Metode Penelitian 8

Rumusan Ide Rancangan 9

Gambar Teknik 10

Metode Pengujian 11

LUARAN YANG DIHARAPKAN 12

RENCANA ANGGARAN BIAYA 12

DAFTAR PUSTAKA 13

LAMPIRAN 14

DAFTAR TABEL

1 Nilai kalori limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai kadar air 4

2 Rencana jadwal kegiatan penelitian 7

3 Rancangan fungsional pengumpan bahan bakar 9

4 Rancangan fungsional tungku 9

5 Rancangan fungsional tangki air 10

6 Rancangan fungsional tangki pengukusan 10

7 Rencana biaya penelitian 12

DAFTAR GAMBAR

1 Diagram alir metode penelitian 8

DAFTAR LAMPIRAN

1 Anggaran biaya penelitian 14

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Beras merupakan bahan pangan pokok yang sangat penting bagi masyarakat

Indonesia bahkan termasuk bahan pangan pokok terpenting warga dunia. Hasil

olahan beras berupa nasi dikonsumsi oleh sebagian besar penduduk Asia sebagai

sumber karbohidrat utama dalam menu sehari-hari. Kebiasaan masyarakat

Indonesia yang menjadikan beras sebagai bahan pangan pokok sehari-hari

menjadikan beras ini sulit digantikan dengan bahan pangan pokok lainnya. Sebutan

beras sendiri dikhususkan untuk padi yang telah melewati beberapa proses dalam

penanganan pascapanen.

Beberapa cara dilakukan untuk menekan kehilangan kandungan penting pada

beras, salah satunya dengan pengolahan beras pratanak yaitu pengolahan gabah

dengan penambahan proses perendaman dan pengukusan sebelum dilakukan

penggilingan. Tujuan dari proses pratanak adalah untuk menghindari kehilangan

dan kerusakan beras, baik ditinjau dari nilai gizi maupun rendemen yang dihasilkan.

Menurut Widowati (2008), proses pratanak dapat meningkatkan rendemen giling

2-7%. Dalam proses pratanak terjadi pengerasan lapisan aleuron yang mengurangi

kadar sedikitnya bekatul dan nutrisi yang hilang, sehingga derajat sosohnya

menurun dan persentase beras kepala meningkat. Sebaliknya, presentasi beras patah

dan menir menurun. Selain meningkatkan nilai rendemen giling, beras pratanak

memiliki kandungan vitamin B dan mineral (terutama Na, K, Ca, Mg) yang lebih

tinggi dibandingkan beras giling biasa. Kandungan minyak dan protein sedikit lebih

rendah, sehingga beras lebih tahan lama untuk disimpan.

Beberapa peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengolahan beras

pratanak adalah tungku, tangki penghasil uap (boiler), tangki pengukusan dan

tangki perendaman. Salah satu peralatan yang sangat penting adalah tungku.

Tungku ini berperan sebagai penghasil panas untuk melakukan proses pengukusan

gabah dengan uap panas. Tungku yang digunakan sebagai sumber panas ini dapat

berupa tungku biomassa, kompor listrik ataupun kompor gas.

Berdasarkan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Negara (2013)

dijelaskan bahwa perlu dilakukan kajian kembali mengenai bentuk dan dimensi

pengumpan tungku yang dirancangnya terhadap laju volumetrik untuk pembakaran.

Pada penelitian akan dilakukan rancang bangun dan modifikasi pada pengumpan

tungku berbahan bakar biomassa dan uji kinerja pada tungku yang sama. Adanya

pengumpan biomassa ini dimaksudkan untuk memberikan bahan bakar pada tungku

sehingga diperoleh panas yang cukup dan kontinyu untuk proses pengolahan beras

pratanak. Panas dari tungku biomassa ini diharapkan dapat memberikan panas yang

optimum untuk menghasilkan uap panas untuk proses pengukusan gabah.

2

Perumusan Masalah

Pengukusan gabah dilakukan dengan beberapa tahap yaitu pemanasan air dan

dilanjutkan dengan pengukusan gabah. Pemanasan air hingga mencapai suhu

optimal untuk pengukusan membutuhkan pembakaran bahan bakar yang stabil dan

kontinyu, oleh karena itu dibutuhkan pengumpan bahan bakar biomassa yang dapat

mengalirkan bahan bakar biomassa pada tungku pembakaran secara stabil dan

kontinyu untuk pemanasannya agar panas optimal dan waktu yang digunakan

efisien.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah merancang pengumpan bahan bakar biomassa

untuk pengolahan beras pratanak, melakukan uji kinerja pengumpan bahan bakar

terhadap penyalaan tungku, serta mengetahui laju penguapan yang dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Beras Pratanak

Beras pratanak merupakan proses pemberian air dan uap panas terhadap

gabah sebelum gabah tersebut dikeringkan. Tujuan dari pratanak adalah untuk

menghindari kehilangan dan kerusakan beras, baik ditinjau dari nilai gizi maupun

rendemen yang dihasilkan (Hariyadi 2006). Kelebihan lain dari proses pratanak

Menurut Hasbullah (2011) berarti juga melakukan proses sterilisasi gabah setelah

dipanen, yang mungkin mengandung kotoran dan telur serangga yang terinvestasi

di dalamnya.

Kandungan gizi beras pratanak mencapai 80% mirip dengan beras tanpa

sosoh (brown rice). Menurut Nurhaeni (1980), peningkatan nilai gizi pada beras

pratanak disebabkan oleh proses difusi dan panas yang melekatkan vitamin-vitamin

dan nutrien lainnya dalam endosperm, serta derajat sosoh beras yang rendah akibat

mengerasnya lapisan aleuron yang mengakibatkan sedikitnya bekatul dan nutrien

yang hilang. Nutrisi yang terkandung dalam beras pratanak, utamanya seperti

tiamin meningkat sehingga menyebabkan beras pratanak ini memiliki kandungan

vitamin B yang lebih tinggi dibandingkan beras biasa.

Teknologi Pengolahan Beras Pratanak

Pengolahan beras pratanak sangat beragam, namun pada umumnya gabah

akan melalui tiga tahapan proses, yaitu perendaman (steeping), pengukusan

(steaming) dan pengeringan (drying). Gabah tersebut kemudian digiling hingga

diperoleh beras pratanak. Proses pratanak berpengaruh lebih nyata terhadap sifat

fisik butiran beras dibandingkan dengan sifat kimianya. Proses pratanak dipilih

karena cenderung menurunkan indeks glikemik beras (Widowati 2008).

Proses pratanak adalah proses gelatinisasi pati di dalam beras. Pada proses

gelatinisasi pati terjadi pengembangan granula secara irreversible dan kompaknya

3

granula pati. Kejadian tersebut membutuhkan kandungan air 30-35% dan panas

kurang lebih 26 kkal per kg gabah untuk kesempurnaan proses. Secara umum proses

pratanak akan mengubah sifat fungsional beras. Terjadi peningkatan kandungan

amilosa dan serat pangan serta penurunan daya cerna pati. Difusi dan pelekatan

komponen penyusun bekatul dan sebagian sekam berpengaruh

Tungku Biomassa

Tungku merupakan sebuah peralatan memasak yang digunakan untuk

mengkonversi energi potensial biomassa menjadi energi panas untuk digunakan

untuk keperluan memasak. Tungku-tungku yang saat ini digunakan masyarakat

sebagian besar menggunakan tungku yang tergolong dalam tungku biomassa,

terutama yang menggunakan kayu bakar. Banyak peneliti saat ini yang sudah mulai

memikirkan cara untuk memanfaatkan berbagai sumber energi potensial yang

berasal dari biomassa yang umumnya masih banyak terdapat di pedesaan. Hal ini

didasarkan pada banyaknya biomassa yang terdapat di pedesaan terbuang percuma

tanpa dimanfaatkan sebelumnya. Beberapa contoh biomassa yang dapat dijadikan

bahan bakar yang masih banyak terdapat di pedesaan antara lain, serbuk gergaji,

sekam padi, rumput kering, alang-alang, batang jagung kering, dan lain-lain.

Tungku biomassa dalam pengeringan ditujukan untuk menyediakan panas

baik ketika intensitas penyinaran surya berkurang atau tidak tersedia sama sekali.

Pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi dimaksudkan untuk memanfaatkan

bahan bakar yang tersedia secara lokal dan berpotensi sebagai limbah sehingga

biaya operasional pengeringan dapat ditekan serendah mungkin. Berbagai sumber

yang berpotensi sebagai energi biomassa adalah limbah pertanian (tongkol jagung,

sekam, dll.), limbah perkebunan (kayu, sabut & tempurung kelapa, dll), limbah

peternakan (kotoran ternak sebagai biogas, dll.) dan limbah beberapa jenis industri,

(Abdullah dkk., 1998).

Pengumpan Bahan Bakar

Pengumpan bahan bakar adalah alat yang digunakan memasukkan biomassa

seperti serbuk gergaji atau sekam padi ke dalam tungku pembakaran. Sistem ini

terdiri dari hopper sebagai tempat penyimpanan biomassa, rotary airlock valve

(katup rotari) sebagai pengontrol aliran padatan curah biomassa dari

hopper. Airlocks dapat bekerja pada tekanan dan aplikasi vakum. Airlocks

pengumpan pada bagian bawah hopper untuk mendorong bahan bakar masuk ke

tungku pembakaran melalui saluran dengan sistem konveyor pneumatik. Saluran

ini akan mentransmisikan biomassa dengan kontrol katup bukaan. Airlocks

pengumpan digerakkan dengan motor listrik 1 HP. Pengaturan kecepatan

menggunakan puli dan sabuk untuk mendapatkan laju massa bahan bakar dalam

gasifier sesuai perancangan.

Syarat-syarat bahan bakar yang dapat digunakan di sektor rumah tangga

maupun industri menurut Dutt da Ravindranath (1992) dalam Febriyantika (1998)

adalah: mudah dinyalakan, tidak mengeluarkan asap yang berlebihan dan tidak

berbau, tidak mudah pecah dalam penanganan, kedap air dan tidak berjamur atau

tidak mengalami degradasi jika disimpan dalam waktu yang relatif lama,

4

kandungan abunya randah (kurang dari 7% berat kering), harga dapat bersaing

dengan bahan bakar lain.

Biomassa Sebagai Bahan Bakar

Energi biomassa atau disebut juga bioenergi maupun energi hayati berasal

dari bahan organik dan sangat beragam jenisnya. Sumber energi biomassa dapat

berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian atau hasil hutan, perternakan, atau

bahkan sampah termasuk kotoran manusia. Energi dari biomassa dapat digunakan

untuk menghasilkan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan listrik

(Kadiman 2006). Pemanfaatan biomassa bertujuan untuk mencari pangganti 6

sumberdaya fosil seperti minyak bumi, gas alam dan batu bara dengan sumber daya

yang dapat diperbarui (renewable).

Penemuan pemanfaatan biomassa sebagai bahan baku energi secara umum

menarik perhatian dunia dalam beberapa tahun terakhir ini. Tujuan utama dari

usaha-usaha tersebut adalah untuk mencari pengganti sumber daya fosil seperti

minyak bumi, gas alam dan batubara dengan sumber-sumber yang dapat

diperbaharui (renewable). Biomassa atau limbah biomassa kini dapat dijadikan

sebagai salah satu sumber energi alternatif dengan berbagai pilihan jalur konversi

energi yang diinginkan.

Energi panas yang dilepaskan dalam proses pembakaran diukur sebagai

nilai kalori, pada kayu kering mutlak memiliki nilai kalori 18.8 mJ/kg. Nilai ini

kira-kira 2/3 dari nilai kalori batu bara dan hampir setengah dari nilai kalori minyak.

Kayu dan limbah kayu sebagai bahan bakar dilihat dari segi ekonomi mempunyai

manfaat yang sangat besar. Nilai kalori limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai

kadar air dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Nilai kalori limbah kayu dan kulit kayu dengan berbagai kadar air (Philip

1980 dalam Budiman 1990)

Produk Kadar air (%) Nilai Kalori (MJ/kg)

Bubuk kayu (papan) 8 17.9

Bubuk kayu (kayu padat) 12 16.6

Serbuk gergaji (papan) 10 17.6

Serbuk gergaji (kayu padat) 15 15.9

Serutan kayu (shaving) 15 15.9

Kepingan kayu (wood ch

ip) 15 15.9

Balak kering-udara 20 15.3

Balak basah 60 10.7

Kulit kayu 60 10.5

Teori Pembakaran Bahan Bakar

Pembakaran adalah oksidasi konstituen bahan bakar yang berlangsung

secara cepat, terutama pembakaran karbon (C) menjadi CO2 dan H2O. Sebagian

5

panas diperoleh dari hasil pembakaran belerang dan nitrogen, tetapi yang terbesar

berasal dari hasil pembakaran karbon dan hidrogen (Wiraatmadja 1988).

Menurut Pitchel (2005) dalam Hasanah, reaksi pembakaran biomassa secara

umum adalah sebagai berikut:

CaHbOcNd + (a+b/4-(c-d)/2 O2 aCO2 + b/2H2O) + dNO

Kebutuhan oksigen untuk proses pembakaran dipengaruhi oleh presentase

kandungan karbon dan hydrogen dalam bahan bakar. Volume O2 yang dibutuhkan

untuk pembakaran 1 kg karbon adalah 1.96 m3 sedangkan O2 yang dibutuhkan

untuk membakar 1 kg hidrogen adalah 5.85 m3 (Perry dan Chilton 1973).

Dalam pembakaran, oksigen biasanya didapat dari udara bebas. Oksigen

yang terkandung didalam udara adalah 21% dari total udara bebas. Kebutuhan

udara minimum untuk proses pembakaran dapat dihitung melalui persamaan

berikut:

Wmin = 100

21 x ((1.96xC) + (5.85xH)) (1)

dimana:

Wmin = Kebutuhan udara minmum (m3/kg bahan bakar)

C = Kandungan karbon dalam bahan bakar (%)

H = Kandungan hidrogen dalam bahan bakar (%)

Menurut Abdulah et al. (1998) dalam Hasanah (2013) debit udara dalam

proses perancangan untuk pembakaran perlu ditambahkan kelebihan udara sebesar

40% dari total debit udara yang dibutuhkan secara teoritis.

Q= Qu (1+40%) (2)

dimana Q= debit udara perancangan (m3/detik)

Pindah Panas Pada Boiler

Pada boiler, perpindahan panas terjadi secara konveksi, konduksi dan

radiasi. Menurut M.J. Djokosetyardjo (1989), bahwa panas yang dihasilkan karena

pembakaran bahan bakar dan udara dipindahkan kepada air, uap ataupun udara

melalui bidang yang dipanaskan atau Heating Surface pada instalasi ketel uap

dengan tiga cara, yaitu secara pancaran atau radiasi, secara aliran atau konveksi dan

secara rambatan atau konduksi. Menurut Agustina (1982), pada tungku terjadi

kehilangan panas dari system yaitu kehilangan energi panas karena radiasi dari

dinding tungku, karena aliran udara, dan karena perambatan panas ke lantai serta

tanah di bawah tungku.

Panas hilang dari radiasi dinding tungku adalah:

qr1 = E Ad ( Td4 - T4 ) (3) dimana :

E = Emisifitas (asumsi batu bata = 0.9)

= konstanta (5.672 x 10-8 Watt/m2 K4) Ad = luas dinding tungku (m2)

Td = suhu dinding tungku (oK)

T = suhu udara di sekeliling sistem (oK)

Panas yang hilang karena aliran udara adalah:

qu = Wu cp ( Tuo Tui) (4) dimana :

6

Wu = jumlah udara yang mengalir (kg/detik)

cp = koefisien panas jenis udara (0.24 kcal/kg oC)

Tuo = suhu udara yang keluar dari tungku (oC)

Tu = suhu udara yang masuk ke dalam tungku (oC)

Pada tangki dan air, energi yang dipergunakan air untuk menaikkan suhu

dan menguap adalah jumlah energi terpakai atau merupakan keluaran sistem yang

diamati, dan diberikan simbol Qo (Qo = Qi x efisiensi pembakaran panas yang hilang). Panas yang hilang dari sistem ini disebabkan oleh pindah panas sacara

radiasi dari dinding luar tangki ke udara sekelilingnya yang dinyatakan dalam qr2.

qr2= E At ( Tt4 - T4 ) (5) dimana :

E = Emisifitas (asumsi untuk galvanis = 0.3)

= konstanta (5.672 x 10-8 Watt/m2 K4) A = luas dinding luar tangki di atas dapur (m2)

Tt = suhu dinding tangki (oK)

T = suhu udara di sekeliling sistem (oK)0.5

Panas hilang karena konveksi udara di atas permukaan air di dalam tangki

yang dinyatakan sebagai qr3.

qr3 = hu (A - At) (Tw Tu) (6) dimana :

hu = koefisien konveksi udara = 0.637 Pr^0.5

(0.861+Pr)^0.25

untuk udara 100oC. maka Pr = 0.72 A = luas tangki di atas dapur tungku (m2)

At = luas tangki di atas dapur yang terendam air (m2)

Tt = suhu tangki (oC)

Tu = Suhu udara di atas permukaan air (oC)

Dengan demikian kesetimbangan energi pada sistem tangki dapat

dinyatakan sebagai berikut:

( Cp V )t dTt

d =qt- qr2 - hm At (Tt -Ta) qr3 (7)

dimana :

= kerapatan jenis bahan tangki (kg/m3) cp = koefisien panas jenis bahan tangki (kcal/kg oC)

V = volume bahan tangki (m3) dTt

d= laju kenaikan suhu tangki per satuan waktu

qt = panas terpakai oleh sistem tangki dan air (kcal/detik)

hm = koefisien konveksi air = 0.637 Pr^0.5

(0.861+Pr)^0.25

Ta = Suhu air di dalam tangki (oC)

Laju pemakaian energi panas oleh air di dalam tangki dapat dinyatakan

dengan persamaan berikut:

( Cp V )a dTa

d=hmAt (Tt -Ta) (8)

dimana :

7

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 Pembuatan proposal

2Identifikasi

permasalahan

3

Menyempurnakan ide

awal rancangan

fungsional dan

struktural

4 Gambar teknik

5 Konsultasi rancangan

6Survei dan pembelian

bahan

7 Pembuatan alat

8 Pengujian kinerja alat

9Analisis dan

pengolahan data

9Pembuatan laporan

akhir

Bulan ke-

4

Bulan ke-

1No Jenis Kegiatan

Bulan ke-

2

Bulan ke-

3

= kerapatan air (kg/m3) cp = koefisien panas jenis air (kcal/kg oC)

V = volume air (m3)

Ta = suhu air (oC)

Tt = suhu tangki (oC) dTa

d= laju kenaikan suhu air per satuan waktu

hm = koefisien konveksi air

At = luas permukaan tangki terendam air (m2)

Efisiensi keseluruhan sistem yang diamati adalah:

s = Qo

Qi=x 100% (9)

dimana :

Qo = energi terpakai oleh air (output sistem)

Qi = nilai energi bahan bakar terpakai (input sistem)

METODOLOGI PENELITIAN

Tempat dan Waktu

Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen

Teknik Mesin dan Biosistem, Siswadi Soepardjo Fakultas Teknologi Pertanian IPB,

Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian terhitung mulai Januari 2015 hingga Mei

2015. Rencana jadwal kegiatan penelitian dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Rencana Jadwal Kegiatan Penelitian

8

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam percobaan yang digunakan adalah limbah

kayu berupa serbuk gergaji sebagai bahan bakar, tungku pembakaran yang terbuat

dari batu bata, pengumpan bahan bakar yang terbuat dari plat esser dan blower 1

HP, tangki, pipa galvanis, dan air sebagai medium pengujian. Sedangkan alat yang

digunakan dalam penelitian adalah komputer/laptop, stopwatch, hybrid recorder,

timbangan, peralatan las dan elektroda, alat pemotong besi/plat, gerinda, bor listrik,

alat tulis, dan peralatan bengkel lainnya.

Metode Penelitian

Metode pelaksanaan penelitian disajikan pada Gambar 1 berikut.

Gambar 1 Diagram alir metode penelitian

9

Rumusan Ide Rancangan

Rancangan Fungsional

Rancangan fungsional pembuatan tungku dengan pengumpan berbahan

bakar biomassa harus memenuhi kriteria desain, yaitu mudah dalam perancangan

dan pengoperasian. Tungku biomassa ini terdiri atas beberapa bagian, antara lain:

pengumpan bahan bakar, tungku, tangki uap, dan tangki pengukusan.

Tabel 3 Rancangan fungsional pengumpan bahan bakar

No. Bagian Pengumpan

Bahan Bakar

Fungsi

1 Hopper Tempat bahan bakar yang akan dihembuskan

kedalam tungku.

2 Pengatur bahan bakar Mengatur banyak sedikitnya bahan bakar

yang keluar.

3

4

Blower

Rangka

Menghembuskan udara yang akan membawa

bahan bakar menuju ruang pembakaran.

Menahan beban kerja vertikal dari

konstruksi.

5 Rotary Airlock Valve Mengontrol aliran biomassa dari hopper.

Tabel 4 Rancangan fungsional tungku biomassa

No. Bagian Tungku Fungsi

1 Ruang pembakaran Tempat meletakkan bahan bakar serta

tempat terjadinya reaksi antara udara

dengan bahan bakar.

2 Dinding Penahan beban serta penyekat panas

agar heat loss pada sistem minimum.

3 Pintu bahan bakar Penyedia udara bebas untuk

pembakaran dan tempat masukknya

bahan bakar.

4 Cerobong Menyalurkan gas hasil pembakaran

ke luar.

5 Pintu pembuangan bahan bakar Tempat mengeluarkan sisa hasil

pembakaran

10

Tabel 5 Rancangan fungsional tangki air

No Bagian Tangki Air Fungsi

1 Tangki air Tempat air yang akan di panaskan.

2 Pipa pemasukan air Tempat memasukkan air ke dalam tangki

air.

3 Pipa pengeluaran air Saluran pembuangan air dari dalam

tangki.

4 Saluran uap Menyalurkan uap hasil pemanasan untuk

pengukusan gabah.

5 Level air Untuk mengetahui volume air di dalam

tangki air.

Tabel 6 Rancangan fungsional tangki pengukusan

No Bagian Tangki Pengukusan Fungsi

1 Ruang pengukusan Tempat gabah yang akan di aliri uap.

2 Pintu pemasukan Tempat memasukkan gabah ke dalam

ruang pengukusan.

3 Pintu pengeluaran Saluran pengeluaran gabah dari dalam

tangki.

Rancangan Struktural

Rancangan struktural pada kegiatan rancang bangun tungku dengan

pengumpan berbahan bakar biomassa ini akan menentukan model konstruksi sesuai

dengan kerja yang diharapkan. Pada rancangan struktural akan dilakukan pemilihan

bahan yang tepat dan dimensi yang sesuai dengan laju volumetrik udara yang

diinginkan agar proses pembakaran biomassa lebih optimum. Perancangan tungku

ini dibuat berdasarkan pada kriteria desain dan data-data yang ada. Bahan yang

digunakan meliputi besi siku, pipa, blower, bahan bangunan (batu bata, semen,

pasir, dll), tangki, kran, dan bahan pendukung lainnya. Sedangkan peralatan yang

digunakan meliputi mesin las, mesin pemotong, peralatan bangunan, serta peralatan

pendukung lainnya.

Gambar Teknik

Gambar teknik digunakan untuk memudahkan proses pabrikasi alat. Dalam

gambar teknik harus memperhatikan dimensi-dimensi pada alat yang akan dibuat.

Pembuatan gambar teknik ini dibuat berdasarkan data-data rancangan alat yang

sudah dianalisis sebelumnya sehingga dapat ditentukan dimensi dari alat yang akan

dibuat.

11

Metode Pengujian

Pengujian kinerja pengumpan berbahan bakar biomassa

Prosedur pengujian pengumpan bahan bakar meliputi pengujian tanpa

pembakaran dan pengujian dengan disertai pembakaran. yaitu:

a. Pengujian tanpa pembakaran

1. Biomassa yang akan digunakan sebagai bahan bakar tungku ditimbang sesuai

dengan kapasitas hopper pengumpan. Biomassa yang akan digunakan

sebelumnya diayak terlebih dahulu.

2. Biomassa yang sudah ditimbang dan diayak dimasukkan kedalam hopper

dengan kondisi bukaan hopper dalam keadaan tertutup.

3. Pengumpan biomassa dihidupkan dan stopwatch siap dinyalakan saat pengatur

jumlah bahan bakar yang keluar dari hopper terbuka.

4. Pengujian dilakukan untuk 4 perlakuan yaitu pengujian dengan pengatur

bukaan hopper 25%, 50%, 75% dan 100% dari total bukaan hopper dengan 3

sampai 5 kali ulangan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang akurat.

5. Setelah satu jam , bukaan pada pengumpan biomassa ditutup dan jumlah

biomassa yang keluar ditimbang.

b. Pengujian pendahuluan disertai pembakaran

1. Biomassa yang akan digunakan sebagai bahan bakar tungku ditimbang sesuai

dengan kapasitas hopper pengumpan. Biomassa yang akan digunakan

sebelumnya diayak terlebih dahulu.

2. Biomassa yang sudah ditimbang dan diayak dimasukkan kedalam hopper

dengan kondisi bukaan hopper dalam keadaan tertutup.

3. Pengumpan dengan tenaga listrik dihidupkan dan stopwatch siap dinyalakan

saat pengatur jumlah bahan bakar yang keluar dari hopper terbuka.

4. Pemicu bahan bakar berupa kayu dinyalakan dalam tungku sampai api menyala

stabil.

5. Pengumpan biomassa dihidupan dan diuji setiap perlakuan bukaan hopper

selama satu jam.

6. Nyala api dari setiap perlakuan diamati untuk menentukan bukaan mana yang

menghasilkan nyala api yang stabil.

c. Pengujian akhir pengumpan bahan bakar

Pengujian akhir menggunakan bukaan yang optimal dari hasil pengujian

pendahuluan sebelumnya. Langkah-langkah pembakaran diawali dengan

membuat pemicu bahan bakar berupa kayu bakar yang dimasukkan ke dalam

tungku dan dinyalakan sampai api menyala dengan stabil. Pengukuran waktu

pembakaran dilakukan sampai air dalam boiler mendidih (100oC) dan

dilanjutkan dengan pemanasan untuk mengetahui laju uap selama 2 jam.

Pengujian kinerja tungku biomassa

1. Persiapan alat yang terdiri dari multi point recorder, pemasangan termokopel, pengisian air, pressure gauge, safety valve, pengumpan bahan bakar, serta

serbuk gergaji yang telah dikeringkan dan diayak.

2. Tangki diisi air hingga penuh dengan volume sekitar 320 (V0) dan diukur suhunya (t0).

12

3. Api dalam tungku dinyalakan dengan menggunakan bahan bakar kayu dan minyak tanah sebagai pemantik api untuk biomassa.

4. Pengumpan biomassa dihidupkan. 5. Biomassa diumpankan kedalam tungku menggunakan pengumpan biomassa

dengan perlakuan bukaan hopper yang sudah ditentukan yaitu 25%, 50%,

75% dan 100%.

6. Saat pengujian kinerja tungku ini akan diukur sebaran panas pada dinding tungku, bagian tengah air (termokopel tercelup didalam air), pipa uap, lubang

pemasukan udara, cerobong asap, dinding tangki, dan lantai tungku.

Pengukuran sebaran panas tersebut menggunakan termokopel tipe CC yang

dihubungkan ke multi point recorder.

7. Pengukuran panas pada bara api diukur menggunakan termokopel tipe CA yang dipasang pada bara api dan dihubungkan dengan dengan multi point

recorder.

8. Suhu diukur pada masing-masing termokopel setiap selang waktu 5 menit. Setiap parameter diambil dua sampel suhu.

9. Setelah air mendidih (100oC), kran uap dibuka dan proses pembakaran dalam

tungku akan dilanjutkan selama 2 jam untuk mendapatkan hasil berupa laju

penguapan.

10. Volume air yang tersisa di dalam tangki di ukur kembali untuk mengetahui laju penguapan air.

LUARAN YANG DIHARAPKAN

Luaran yang diharapkan dengan adanya penelitian ini adalah terciptanya

tungku biomassa dengan desain pengumpan bahan bakar biomassa yang baik

sehingga diperoleh nyala api yang stabil dengan suhu optimum sehingga diperoleh

hasil pembakaran tungku yang optimal dan hasil pengukusan gabah yang

berkualitas.

RENCANA ANGGARAN BIAYA

Rencana biaya yang akan dikeluarkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel

7 berikut. Rincian rencana anggaran biaya secara lengkap untuk penelitian ini dapat

dilihat pada Lampiran 1.

Tabel 7 Rencana biaya penelitian

No Jenis Pengeluaran Biaya (Rp)

1 Peralatan penunjang 2,500,000

2 Bahan-bahan penelitian 5,781,500

3 Transportasi 600,000

4 Lain-lain 750,000

Total 9,631,500

13

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah K, Irwanto AK, Siregar N, Agustina SE, Tambunan AH, Yamin M,

Hartulistiyoso E, Purwanto YA, Wulandani D, Nelwan LO. 1998. Energi dan

Listrik Pertanian. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET:JTA-9a (132).

Agustina SE. 1982. Modifikasi disain brander minyak tanah dan disain tungku Serta

penerapannya di lapangan [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Budiman N. 1990. Mempelajari laju pembakaran bahan bakar kayu dengan

pemberian dimensi dan bentuk, analisis pindah panas, dan efisiensi tungku

masak [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Djokosetyarjo MJ. 1989. Ketel Uap. Jakarta (ID): Pradnya Paramita.

Febriyantika. 1998. Studi kelayakan kulit kakao sebagai bahan bakar alternatif pada

tungku biomassa [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Haryadi. 2006. Teknologi Pengolahan Beras. Yogyakarta (ID) : Gadjah Mada

University Press.

Hasanah N. 2013. Rancangan dan uji kinerja kiln metal tipe venturi drum untuk

pengarangan tempurung kelapa [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian

Bogor.

Hasbullah R. 2011 . Beras Pratanak adalah VHT pada Gabah [Internet]. [diunduh

23 Januari 2015] Tersedia pada http://rokhani.staff.ipb.ac.id/

Kadiman K. 2006. Sumber Energi Terbarukan. METI (ID). Ed 04/11/2006.

Negara SA. 2013. Kajian teknik pengolahan beras pratanak : rancang bangun steam

boiler berbahan bakar biomassa [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian

Bogor.

Nurhaeni S. 1980. Mempelajari kebutuhan panas dan kecepatan pengeringan

pengolahan parboiled rice [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.

Widowati S, Santosa BAS, Astawan M, Akhyar. 2009. Penurunan indeks glikemik

berbagai varietas beras melalui proses pratanak. J Pascapenen 6(1) : 1-9.

Wiraatmadja S. 1988. Boiler dan Pendingin. Bogor (ID): Agro Industri Press.

14

Lampiran 1 Anggaran biaya penelitian

Keterangan :

* Dana transportasi dibutuhkan untuk menyewa motor dan mengisi bensin serta

biaya ongkos kendaraan pada saat pembelian bahan-bahan terutama bahan utama

yaitu biomassa serbuk gergaji dan alat-alat yang dibutuhkan untuk perancangan.

No Material Kegunaan Jumlah Harga Satuan (Rp) Total (Rp)

1 Penggunaan Bengkel Perancangan alat Selama penelitian 200,000 200,000

2 Timbangan Menimbang biomassa 1 buah 100,000 100,000

3 Toolbox

Peralatan bongkar pasang

alat 1 buah 300,000 300,000

4 Alat-alat bengkel Peralatan perbengkelan 1 set 200,000 200,000

800,000

8 Serbuk gergaji Bahan bakar biomassa 1 ton 200,000 200,000

9 Minyak tanah/ biodiesel pemicu api 20 liter 15,000 300,000

10 Kayu bakar pemicu api 20 kg 15,000 300,000

11 Besi plat eser Bahan hopper 2 m2 200,000 400,000

12 Motor listrik 1 HP Sumber tenaga 1 buah 1,250,000 1,250,000

13 Rotary Airlock Valve Pengontrol aliran biomassa 1 buah 500,000 500,000

14 Besi siku Rangka alat 10 m 70,000 700,000

15 Sabuk v Transmisi daya 2 buah 72,000 144,000

16 Puli Transmisi daya 3 buah 30,000 90,000

17 Poros Transmisi daya 3 buah 70,000 210,000

18 Blower 1 hp Penghembus biomassa 1 buah 500,000 500,000

19 Baut dan mur pengencang komponen 1 dus 150,000 150,000

20 Bantalan Penopang pada transmisi 5 buah 37,500 187,500

4,931,500

Transportasi*

21 Perjalanan ke bengkel Perakitan alat Selama penelitian 100,000 100,000

22 Transportasi Pembelian Pembelian alat dan bahan Selama penelitian 300,000 300,000

400,000

Lain-lain

23

Pembuatan draft laporan

dan hasil kemajuanAdministrasi hasil kegiatan 1 kali 50,000 50,000

24 Pembuatan laporan akhir Administrasi hasil kegiatan 4 kali 50,000 200,000

25 Jasa teknisi Membantu perancangan Selama penelitian 500,000 500,000

750,000

6,881,500

Peralatan Penunjang

Subtotal

Total

Bahan-bahan penelitian

Subtotal

Subtotal

Subtotal

15

16

17

18