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