A. KARAKTERISTIK PENGERINGAN LAPISAN TIPIS. pengeringan

Transkripsi

1 V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KARAKTERISTIK PENGERINGAN LAPISAN TIPIS A. 1. Hubungan perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan Hasil pengamatan perubahan kadar air dan laju pengeringan daun tembakau rdjangan terhadap waktu pengeringan untuk daun bawah dan daun atas seperti pada Lamp. 5-1 sampai dengan Lamp Jika digambarkan dalam bentuk kurva seperti Gambar 5-1 dan Gambar 5-2. Makin tinggi suhu udara pengering makin pendek waktu pengeringan yang dibutuhkan dan kadar air keseimbangannya makin rendah. Hasil penelitian ini sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya (Brooker et al., 1974; Geankoplis, 1978). Pada awal pengeringan nampak bahwa kadar air daun tembakau rajangan menurun dengan cepat karena pada saat itu kadar air masih tinggi, sehingga difusifitas air ke permukaan daun ber-langsung cepat. Kecepatan penurunan kadar air makin lambat setelah menit pengeringan pertama. Makin rendah suhu udara pengering, bentuk kurva relatip menjadi lebih landai, berarti untuk membebaskan jumlah air yang sama diperlukan waktu lebih lama. Pada suhu udara pengering lebih rendah kecepatan pembebasan air lebih rendah sehingga air lebih lama tertahan didalam daun.

2 MUW BAWAH : Gambar 5-1. Perubahan kadar air terhadap waktu peng,eringan untuk daun bawah sehingga bentuk kurva menjadi lebih landai. Daun bawah dan daun atas mempunyai pola penurunan kadar air yang sama tetapi berbeda kecepatannya untuk mencapai kadar air seimbang. Sebagai penyebab terjadinya

3 Gambar 5-2. Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas perbedaan kecepatan pengeringan tersebut adalah perbedaan. kadar air awal dan sifat fisik daun tembakau. Daun atas mempunyai kadar air awal sedikit lebih rendah (Lamp. 5-1 sampai dengan Lamp. 5-8). Jika perbedaan yang kecil ini

4 diabaikan, maka sebagai penyebab perbedaan adalah tekstur daun atas yang relatip lebih lunak dapat mempercepat pengeringan, meskipun daun atas lebih tebal dibanding daun bawah. Daun atas mengalami pemeraman lebih lama yaitu enam hari dibanding daun bawah yang hanya memerlukan waktu dua hari. Akibat pemeraman yang lebih lama struktur sel menjadi lebih longgar sehingga lebih mudah membebaskan air. A. 2. Hubungan Laju pengeringan terhadap waktu pengeringan f Hasil analisis laju pengeringan daun tembakau rajangan terhadap waktu pengeringan untuk daun bawah dan daun atas juga tercantum pada Lamp. 5-1 sampai dengan 5-8. Jika hubungan laju pengeringan terhadap waktu pengeringan digambarkan dalam bentuk kurva seperti Gambar 5-3 dan 5-4. Nampak bahwa pengeringan dengan suhu udara pengering yang makin tinggi, laju pengeringan juga makin tinggi. Selain itu bentuk laju pengeringan daun bawah dan daun atas mempunyai pola yang Sama. Hubungan laju pengeringan terhadap waktu pengeringan untuk daun bawah dan daun atas (Gambar 5-3 dan Gambar 5-4) diawali dengan laju pengeringan yang tinggi tetapi dengan cepat menurun tajam dan setelah menit pengeringan pertama, mempunyai bentuk yang landai. Suhu udara pengering makin tinggi laju pengeringan juga makin tinggi dan diikuti penurunan laju pengeringan yang makin cepat. Menurut Geankoplis (1978) pada pengeringan dengan laju pengeringar

5 wun mvnn : Gambar 5-3. Kurva laju pengeringan terhadap waktu pengeringan daun bawah

6 Gambar 5-4. Kurva laju pengeringan terhadap waktu pengeringan daun atas

7 menurun difusi air ke permukaan makin lama makin menurun, sehingga jumlah air yang diuapkan makin lama juga makin rendah atau laju penguapan makin lama makin menurun seperti ditunjukkan pada Gambar 5-3 dan Gambar 5-4. Ukuran daun tembakau yang tipis dan dalam keadaan telah dirajang, memungkinkan daun cepat kering karena. difusi air dari dalam ke permukaan hanya memerlukan waktu yang singkat. Selain itu pemeraman mengakibatkan struktur sel yang lebih longgar karena degradasi senyawa senyawa I pektin yang membentuk ikatan antar sel (Eskin et al., 1971). A. 3. Hubungan laju pengeringan terhadap kadar air Karakteristik laju pengeringan terhadap kadar air untuk daun bawah dan daun atas seperti pada Gambar 5-5 dan 5-6. Pada suhu udara pengering C dan kadar air % bb. tidak menunjukkan periode laju pengeringan konstan. Nampak pada Gambar 5-5 dan Gambar 5-6, sejak awal pengeringan langsung mengikuti laju pengeringan menurun. Pada pengeringan gabah laju pengeringan terhadap kadar air dapat dibagi menjadi tiga periode laju pengeringan menurun yang lebih spesif ik (Thahir, 1986). Pada *setiap periode dibatasi oleh titik kritis yang merupakan perpindphan kecepatan laju pengeringan, sehingga terjadi perubahan bentuk kurva yang makin landai. Pada pengeringan daun

8 UMR hir (x BK) Gambar 5-5. Kurva laju pengeringan terhadap kadar air pada pengegingan daun bawah hanya mempunyai satu periode pengbringan. * Karakteristik laju pengeringan suatu 'bahan,yang dikeringkan sangat penting sekali untuk diketahui karena sangat erat kaitannya dengan model analisis pengeringan

9 MWR AIR tx Bn) Gambar 5-6. Kurva laju pengeringan terhadap kadar air pada pengeringan daun atas yang akan digunakan. Jika laju pengeringan hanya terdiri * * atas satu periode laju pengeringan berarti bentuk kurva cenderung mempunyai bentuk lurus. Nampaknya bentuk daun yang tipis dan dalam keadaan sudah dirajang tidak memungkinkan terjadinya perubahan periode pengeringan.

10 B. KADAR AIR KESEIMBANGAN Kadar air keseimbangan daun tembakau rajangan yang berasal dari daun daun yang terletak pada batang bagian bawah dan bagian atas berdasar hasil perhitungan dan pengamatan seperti pada Lamp. 5-9 dan Lamp Besarnya konstanta C dan N dari persamaan Henderson untuk setiap perlakuan suhu udara pengering seperti pada Tabel 5-1. I Tabel 5-1. Konstanta C dan N persamaan Henderson - C T M,N Persamaan Henderson : 1-RH = e a. Daun bawah Suhu (C) RH (%I C N R~ b. Daun atas Suhu (C) RH (%I c. * N ~ x x x x

11 Berdasar bentuk kurva kadar air keseimbangan untuk daun bawah (Gambar 5-7) dan daun atas (Gambar 5-8) memberi gambaran bahwa suhu udara pengering makin tinggi kadar air keseimbangan makin rendah dan sebaliknya jika pengeringan Gambar 5-7. Kurva kadar air keseimbangan daun bawah 96

12 menggunakan suhu lebih rendah akan diperoleh kadar air keseimbangan lebih tinggi. Pada pengeringan dengan kelembaban yang tinggi akan menghasilkan kadar air keseimbangan yang tinggi dan sebaliknya jika pengeringan Gambar 5-8. Kurva kadar air keseimbangan daun atas

13 pada suhu yang sama tetapi dengan kelembaban yang lebih rendah akan diperoleh kadar air keseimbangan yang lebih rendah pula. Hasil pegujian ini sesuai dengan hasil penelitian sebelumnya (Geankoplis, 1978; Henderson dan Perry, 1982). Jika kadar air keseimbangan berdasar hasil pengamatan dan perhitungan diuji dengan metode Uji T, ternyata pada taraf nyata 95 persen masih belum menunjukkan perbedaan yang nyata (Tabel 5-2). Hasil pengujian ini membuktikan bahwa bentuk persamaan Hendersoh dapat digunakan untuk menghitung kadar air keseimbangan pada pengeringan daun tembakau rajangan dengan suhu dan kelembaban udara pengering tertentu. Tabel 5-2. Hasil uji T kadar air keseimbangan hasil percobaan dan perhitungan Posisi daun Me (% BK) T hitung T tabel Bawah Daun atas C. KONSTANTA PEHGERINGAN * Konstanta pengeringan dihitung sebagai koefisien persamaan penurunan kadar air 3-6. Hasil analisis konstanta pengeringan untuk daun bawah dan daun atas seperti pada

14 ! Lamp Jika data hasil perhitungan tersebut digambarkan dalam bentuk persamaan regresi sebagai fungsi suhu udara pengering (3-32) diperoleh hasil sebagai berikut : a. Daun bawah, K = e ( /T) R~ = 0.94 b. Daun atas, K = e ( ) Berdasar bentuk kurva persamaan konstanta pengeringan (Gambar 5-9) daun bawah dan daun atas mempunyai kecenderungan yang sama. Suhu udara pengering makin tinggi konstanta pengeringan makin tinggi dan sebaliknya, suhu udara pengering makin rendah konstanta pengeringan makin rendah. Konstanta pengeringan makin tinggi berarti kemampuan daun tembakau mempertahankan kandungan air makin rendah atau daun makin cepat kehilangan air. Dalam percobaan ini pemeraman daun atas lebih lama dibanding daun bawah. Cara ini dilakukan sesuai kebiasaan petani untuk memperoleh mutu yang baik. Perbedaan cara pemeraman ini nampaknya mengakiiatkan daua atas mempunyai struktur sel lebih longgar dibanding daun bawah, akibatnya konstanta pengeringan daun atas tidak jauh berbeda dengan daun bawah meskipun daun atas lebih tebal (Gambar 5-9).

15 68, 1 55, I.. 1 I I! A MUM MMH : Cl=5.999 C2= I 40. A MUM AT~S : ci=3.493 a=23a0841 t I 35. I i / I j! A 28. i b I m 15. L I \ I v 5 0,. 0 h d0 3b 4b 5b do 7b 8b bo lee S U H U (C) Gambar 5-9. Konstanta pengeringan daun tembakau rajangan D. PENGUJIAN MODEL PENURUNAN KADAR AIR w & I Untuk mengetahui keabsahan model penurunan kadar air yang digunakan perlu dilakukan pengujian. Untuk menguji

16 model tersebut, perubahan kadar air pada waktu 8 dihitung dengan persamaan penurunan kadar air 3-6, yang dapat diubah menjadi persamaan 3-30 yang dapat ditulis dalam Bahasa Basic. Besarnya nilai Me dan nilai K dihitung dengan persamaan persamaan 5-1, 5-2 dan 5-3. Perubahan kadar air yang diperoleh berdasar hasil perhitungan seperti pada Lamp dan Selisih perubahan kadar air berdasar perhitungan (Lamp dan Lamp. 5-13) dan berdasar pengamatan (Lamp. 5-1 sampai dengan Lamp. 5-8), seperti pada Tabel 5-3. Selisih kadar air daun tembakau rajangan hasil perhitungan dan pengamatan selama pengeringan lapisan tipis masih menunjukkan selisih yang cukup besar. Terjadinya selisih kadar air yang cukup besar ini menurut Brooker et al., (1974) karena belum dijelaskannya nilai batas untuk pemecahan persamaan 3-3 dan perhitungan konstanta pengeringan tanpa mempertimbangkan kadar air bahan. Berdasar alasan yang kedua berarti pada setiap periode laju pengeringan (Gambar '5-5 dan Gambar 5-6) terdapat nilai K yang berbeda. Namun demikian pendapat ini tidak dapat dibuktikan jika dilakukan perhitungan nilai K dengan metode grafik dari (Henderson dan Perry, 1982), karena hanya terdapat satu nilai K untuk setiap suhu pengeringan (Gambar I..c 5-10 dan Gambar 5-11). Hasil perhitungan nisbah kadar air (~-M,/M,-M,) seperti pada Lamp dan Kemungkinan yang lain penyebab perbedaan yang masih cukup besar ini karena pada pemecahan persamaan eksponensial 3-6 untuk I

17 Waktu pengeringan (menit) Gambar Kurva nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan untuk daun bawah I

18 Waktu pengeringan (menit)? % Gambar Kurva nisbah kadar air terhadap waktu pengeringan untuk daun atas

19 Tabel 5-3. Selisih kadar air berdasar hasil pengamatan dan perhitungan pada pengeringan lapisan tipis a. Daun bawah Udara pengering Suhu (OC) RH (%I Selisih kadar air (% bk) b. Daun atas Udara pengering Suhu (OC) RH (%) Selisih kadar air (% bk) - untuk memperbleh nilai Me, K dan A (Lamp. 3-2) diawali dengan prinsip deret Taylor sehingga ada bagian yang diabaikan meskipun jumlahnya kecil. Henson et al., (1965) menambahkan n positip sebagai pangkat dari waktu (8) seperti pada persamaan 2-4 agar diperoleh basil perhitungan yang lebih saksama. Jika hasil pengu j ian penurunan kadar air daun bawah dan daun atas. tersebut digambarkan dalam

20 bentuk kurva nampak seperti Gambar 5-12 dan 5-13 serta 5-14 dan Berdasar bentuk kurva tersebut nampak bahwa persamaan eksponensial 3-6 belum sepenuhnya dapat menerangkan Gambar Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun bawah, ~=35Oc, RH=70 %

21 Gambar Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun bawah, pada ~=65Oc, RH=30 % - perubahan kadar air selama pengeringan. ~amun demj.kian model tersebut dapat menerangkan berapa waktu yang diperlukan untuk mencapai kadar air keseimbangan. Sehingga

22 Gambar Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas, pada T-~~OC, RH=70 % kapan daun tembakau telah kering dan berapa kadar airnya I pada saat telah kering tersebut dapat diterangkan oleh model tersebut. Namun demikian model tersebut belum dapat

23 Gambar Perubahan kadar air terhadap waktu pengeringan daun atas, T=6Ei0c, RH=28 %. 1%.I menjawab dengan baik berapa kadar air yang tercapai pada lama pengeringan tertentu, sebelum mencapai kadar air keseimbangan.

24 E. PANAS LATEN PENGUAPAN Nisbah panas laten penguapan daun tembakau (Hfg, b) terhadap panas laten penguapan air (Higta) yang dihitung berdasar kadar air keseimbangan untuk daun bawah dan daun atas seperti pada Lamp dan Selanjutnya berdasar nisbah panas laten tersebut dapat dihitung besarnya panas laten penguapan daun tembakau yarg berasal dari daun bawah dan daun atas seperti Lamp dan Lamp Jika panas laten penguapan daun bawah dan daun atas tersebut dibuat persamaan regresi berdasar persamaan Gallaher (Hall, 1971) diperoleh persamaan 5-4 dan 5-5. Jika kedua persamaan tersebut digambarkan dalam bent~k kurva seperti Gambar 5-14 dan Berdasar bentuk kurva tersebut nampak pada pengeringan dengan suhu tinggi panas laten penguapan makin rendah dan sebaliknya. Pada suhu yang sudah tinggi hanya diperlukan panas yang lebih kecil untuk penguapan air. Pada pengeringan dengan kelembaban udara pengering yang makin tinggi, panas laten penguapan makin rendah Hfg,b=( T) (1 + 0:943 e Me 5-3 (Daun bawah) I Hfgtb=( T)( e Me 5-4 (Daun atas)

25 MMR AIR KESEIIIBIIMN ('/; DB) Gambar Panas laten penguapan untuk daun bawah d karena pada suhu udara pengering dengan kelembaban makin I tinggi jumlah air yang dapat diuapkan makin rendah. Sehingga jumlah panas laten penguapan yang diperlukan untuk setiap satuan berat air yang sama juga makin rendah. Bentuk

26 - SUHU 35 C A!I - SUHU 65 C Gambar 5-17 Panas laten penguapan untuk daun atas setiap satuan berat air yang sama juga makin rendah. yentuk kurva nampak makin menurun pada pengeringan dengan kelembaban udara yang makin tinggi.

27 F. PENGERING ENERGI GANDA F. 1. Karakteristik daun tembakau dan lokasi percobaan Sebagai bahan percobaan pengeringan daun tembakau rajangan dengan pengering energi ganda adalah daun tembakau Temanggung varietas Kemloko yang ditanam di daerah Malang. Tanaman tumbuh normal dan tidak ada gangguan iklim selama pertumbuhan. Daun dipetik seeelah masak optimal dan dilakukan pengolahan awal sehingga diperoleh daun tembakau rajangan sebagai bahan percobaan. Pengolahan awal terdiri atas sortasi, pemeraman, penggulungan dan perajangan. Daun cacat karena hama, ~en~akit, memar dan mempunyai ukuran terlalu kecil atau terlalu besar dipisahkan dan dibuang. Pengambilan contoh untuk daun bawah dan daun atas sesuai ketentuan seperti skema Gambar 4-2. Cara pengolahan awal mengikuti kebiasaan petani setempat. Pembraman dilakukan didalam ruang tertutup dan lama pemeraman disesuaikan dengan letak daun pada batang. Daun atas memerlukan waktu pemeraman lebih lama dibanding daun bawah. Beberapa karakteristik daun tembakau untuk bahan percobaan seperti Tabel % Percobaan dilaksanakan di lokasi P. T. Gudang Garam, Kediri, Jawa Timur pada bulan Agustus ~elakganaan percobaan dilakukan pada pagi hari ( ) dan selesai sore hari ( ). Perajangan daun tembakau

28 Tabel 5-4. Beberapa karakteristik daun tembakau bahan percobaan dengan pengering energi ganda Karakteristik Daun Bawah Daun atas Warna daun segar Hijau agak kuning Hijau kekuningan Ratarata kadar air : - Setelah dipetik persen persen - Setelah dirajang persen persen Warna setelah diperam Hijau kekuningan Kuning Lama pemeraman 2 hari t 5 hari dilakukan malam hari sehingga percobaan pengeringan segera dapat dimulai pada pagi hari. Selama percobaan perlangsung cuaca cukup cerah, tidak ada gangguan hujan atau awan yang mengurangi intensitas sinar surya. Tingginya intensitas sinar surya pada saat saat percobaan berlangsung seperti Gambar Jumlah percobaan yang dilakukan sebanyak empat kali masing masing dua kali untuk daun bawah dan dua kali untuk daun atas. F, 2, Kebutuhan bahan bakar LPG Kebutuhan bahan bakar LPG untuk percobaan banyak dipengaruhi oleh saat percobaa~ dimulai, kadar air awal,% daun tembakau rajangan, kondisi cuaca dan efisiensi kompor d LPG yang digunakan. Pada pagi hari atau malam hari kebutuhan LPG lebih besar dibanding siang hari jika

29 Gambar Intensitas sinar surya selama percobaan pengeringan dilakukan dengan suhu udara pengering yang 4 sama. Karena pada pagi hari atau malam hari, suhu udara luar lebih rendah sehingga untuk memanaskan udara tersebut diperlukan energi lebih besar. Percobaan yang dilaksanakan. %

30 siang hari dan berlangsung pada kondisi sinar surya yang cerah akan mengurangi kebutuhan bahan bakar. Lama pengeringan dipengaruhi oleh tingginya suhu udara pengering yang masuk ruang pengering, besarnya sumbangan energi surya yang terserap oleh daun tembakau dan tingginya kadar air awal daun tembakau rajangan. Kebutuhan bahan bakar dan lama pengeringan yang akan digunakan sebagai bahan analisis pengeringan seperti Tabel 5-5. Tabel 5-5. Waktu pengeringan dav kebutuhan bahan bakar pada percobaan pengering energi ganda Percobaan Posisi Waktu Kebutuhan ke : Daun Pengeringan LPG I Bawah 11 jam 10.6 kg I1 Bawah 10 jam 10.2 kg I11 Atas 8 jam 11.5 kg IV Atas 9 jam 11.7 kg F. 3. Perubahan suhu udara ruang pengering Untuk mengetahui perubahan suhu ruang pengering, perubahan suhu dan perubahan kadar air daun tembakau rajangan selama pengeringan digunakan data hasil pengamatan percobaan ke I11 yaitu pengqringan untuk daun atas. 4 Perubahan suhu ruang ruang pengering seperti.skema Gambar I 3-4, antara selubung plastik dan rak pertama (Rl), antara rak rak pengering (R2, R3, R4) dan antara rak keempat dan

31 lantai pengering (R5), berdasar perhitungan dan pengamatan, seperti Lamp dan Lamp Jika hasil analisis Gambar Perubahan suhu ryang pengering berdasar >% hasil perhitungan perubahan suhu tersebut digambarkan dalam bentuk kurva seperti Gambar 5-19 dan

32 Ruang atas mempunyai suhu paling tinggi kemudian letak ruang makin kebawah suhu makin rendah. Hal ini akibat udara Gambar 5-20 Perubahan suhu ruang pengering berdasar e \ hasil pengamatan pengering masuk pertama kali melewati rak aling atas, kemudian masuk ruang ruang antar rak berikutnya (R2, R3,

33 R4 dan R5) dan selanjutnya keluar melewati cerobong. Pada saat udara pengering melewati hamparan daun tembakau rajangan rak pertama dan rak berikutnya akan mengalami pengurangan panas secara berturut-turut karena terjadi pindgh panas dari udara pengering ke masing-masing hamparan daun tembakau rajangan tersebut. Sehingga suhu udara pengering makin ke bawah makin rendah (Gambar 19 dan 5-20). Bentuk kurva perubahan suhu ruang pengering untuk ruang satu (Rl) dan ruang lima (R5) berdasar hasil perhitungan mempunyai kecenderunean yang sama dengan kurva perubahan suhu ruang pengering hasil pengamatan seperti Gambar 5-21 dan Gambar Perbedaan suhu terendah dan tertinggi untuk masing-masing ruang pengering seperti Tabel 5-6. Perbedaan suhu yang masih cukup besar tersebut belum tepatnya parameter-parameter yang digunakan, selaln model Tabel 5-6. Selisih suhu udara pengering berdasar hasil perhitungan dan pengamatan Ruang pengering Selisih suhu (OC)

34 Gambar Perubahan suhu udara ruang pengering untuk ruang satu (Rl) disusun berdasa asumsi-asumsi yang dengan sendirinya dapat I mengurangi ketepatan eprhitungan. Faktor lain yang rnenyebabkan hasil perhitungan masih cukup besar karena perubahan kadar air berdasar persamaan 3-30, yang digunakan. 3% 119

35 Gambar Perubahan suhu udara ruang pengering untuk ruang lima (R5) untuk menyusun model pengering energi qanda ini, belum dapat menerangkan seluruh perubahan kadar air daun tembakau Z rajangan selama pengeringan kadar air daun tembakau rajangan selama pengeringan berlangsung seperti telah

36 diuraikan dimuka. Hal ini menunjukkan belum dapat menerangkan secara lebih saksama jumlah panas yang diserap dari udara pengering untuk menguhpkan kandungan air daun tembakau rajangan yang dikeringkan. Jumlah panas.yang diserap daun tembakau selama pengeringan berlangsung akan mempengaruhi tingginya suhu udara pengering. F. 4. Perubahan suhu daun tembakau rajangan 1 Perubahan suhu daun tembakau rajangan berdasar perhitungan yang mewakili suhu gagang dan suhu lamina daun sekaligus, seperti pada Lamp Sedang hasil pengamatan suhu yang meliputi suhu lamina dan suhu gagang daun secara terpisah, seperti Lamp.5-23 dan Lamp Kurva perubahan suhu daun tembakau rajangan terhadap waktu pengeringan berdasar hasil perhitungan dan pengamatan seperti pada Gambar 5-23 dan Gambar Pada awal pengeringan, letak rak makin ke atas, atau makin dekat dengan masuknya udara pengering, perbedaan suhunya dengan suhu tembakau di rak-rak di bawahnya makin tinggi. Tetapi makin lama perbedaan tersebut makin mengecil dan akhirnya makin berimpit, atau tidak menunjukkan * perbedaan. 3 Daun tembakau rajangan di rak paling atas paling awal menerima suhu udara pengering yang suhunya masih tinggi. Karena daun tembakau suhunya masih rendah dan kadar airnya

37 Gambar Perubahan suhu daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan masih tinggi, pada awal pengeringan banyak. panas yang I digunakan untuk menaikkan suhu daun tembakau dan untuk. penguapan. Sehingga udara pengering setelah mengalir ke rak-rak berikutnya suhunya makin rendah.. 'r

38 Gambar Perubahan suhu lamina dan gagang daun tembakau rajangan berdasar hasil pengamatan Perubahan suhu daun tembakau rajangan di rak paling atas mempunyai kecenderungan yang berbeda dengan suhu daun tembakau rajangan yang berada di tiga rak berikutnya. Hal ini disebabkan daun tembakau rajangan di rak pertama

39 panas dari surya yang tidak dapat diterima oleh daun tembakau rajangan di tiga rak berikutnya. Selain itu daun tembakau rajangan di rak pertama juga menerima panas dari udara pengering. Seperti halnya pada perhitungan perubahan suhu udara pengering, perhitungan perubahan suhu daun tembakau belum sepenuhnya dapat menerangkan perubahan suhu yang sebenarnya. Hal ini akibat kurang tepatnya parameter, pemakaian beberapa asumsi penyusunan model dan kemungkinan I karena kurang saksamanya pemasangan termokopel. Pemasangan termokopel dengan menusuk lamina daun (Gambar 4-13) masih memberi peluang sensor termokopel terpengaruh oleh perubahan suhu udara pengering. Pada saat daun tembakau mulai mengering akan terjadi kerenggangan antara tembakau dan sensor termokopel. Akibat selanjutnya dapat ' ter jadi perpindahan udara di sela ruang yang terbentuk antara sensor dan daun tembakau. Namun demikian perubahan suhu daun tembakau rajangan hasil perhitungan clan pengamatan masih mempunyai kecenderungan yang sama (Gambar 5-25 dan Gambar 5-26). Suhu hamparan daun tembakau rajangan hasil perhitungan lebih mewakili suhu rata rata gagang dan lamina hasil pengamatan. Hal ini ditunjukkan oleh seyisih suhu yang lebih kecil dibanding suhu gagang dan lamina sendiri I sendiri (Tabel 5-7). Hal ini antara lain disebabkan oleh hasil perhitungan konstanta pengeringan dan kadar air keseimbangan yang didasarkan pada daun tembakau rajangan

40 secara keseluruhan tidak dalam keadaan terpisah antara lamina dan gagang daun. Tabel 5-7. Selisih suhu tembakau berdasar hasil perhitungan dan pengamatan - -- Tembakau di : Selisih suhu tembakau hasil perhitungan dan pengamatan (lamina, gagang dan rata rata lamina dan gagang (OC) : Lamina gagang gagang+lamina i Rak satu Rak dua Rak tiga Rak empat F. 5. Perubahan kadar air daun tembakau rajangan Perubahan kadar air daun tembakau rajangan di masing masing rak pengering berdasar hasil perhitungan seperti pada Lamp dan berdasar penurunan berat yang dianggap sebagai penurunan kadar air seperti Lamp, Jika perubahan kadar air tersebut digambarkan dalam bentuk kurva seperti Gambar 5-27 dan Gambar Daun tembakau rajangan di rak paling atas mempunyai. suhu lebih tinggi dibanding yang terlekak di rak rak berikutnya. Hal ini mengakibatkan daun tembakau rajangan di rak paling atas lebih cepat mengalami penurunan berat atau cepat mencapai kadar air keseimbangan dibanding yang

41 Gambar Perubahan suhu daun tembakau rajangan di rak satu terletak di rak rak berikutnya..i Selisih kadar air berdasar hasil perhitungan rnasih cukup besar jika dibanding hasil pengamatan (Tabel 5-8), seperti yang terjadi pada perubahan suhu ruang pengering

42 Gambar Perubahan suhu daun tembakau rajangan di rak empat dan suhu daun tembakau rajangan. Model pengering energi i ganda yang telah tersusun seperti diatas, belum dapat menerangkan secara keseluruhan perubahan kadar air daun tembakau rajangan.

43 Gambar Perubahan kadar air daun tembakau rajangan berdasar hasil perhitungan daun tembakau ra jangan yang ter ja'di. C Namun demikian berdasar bentuk kurva perubahan kadar daun tembakau rajangan di rak satu dan rak empat seperti nampak pada Gambar 5-29 dan Gambar 5-30 menunjukkan bahwa

44 Gambar Perubahan kadar air daun tembakau rajangan berdasar hasil pengamatan. + model dapat menerangkan kapan pengeringan selesai dan berapa kadar air keseimbangannya. Namun demikian s&erti telah diuraikan dimuka pada hasil penelitian pengeringan lapisan tipis model pengering energi ganda tidak dapat

45 Tabel 5-8. Selisih kadar air berdasar hasil - perhitungan dan pengamatan Tembakau di : Selisih suhu (OC) Rak satu Rak dua Rak tiga Rak empat menerangkan dengan saksama perubahan kadar air sebelum mencapai kadar air keseimbangan. Sehingga model pengering energi ganda tersebut meskipun belum dapat menduga perubahan kadar air secara saksama tetapi telah dapat menduga tingginya kadar air keseimbangan dan wartu yang diperlukan untuk mencapai kadar air keseimbangan tersebut. F. 6. Kebutuhan Energi Hasil perhitungan sumbangan energi surya terhadap energi keseluruhan dengan menggunakan persamaan 3-57 seperti pada Lamp Besarnya sumbangan energi surya seperti pada Gambar 5-31 dengan rata rata selama * pengeringan sebesar persen..i Besarnya sumbangan energi surya makin kecil jika konsumsi energi dari LPG makin besar. Sedang besarnya energi surya sendiri, seperti telah diuraikan dimuka,

46 Gambar Perubahan kadar air daun tembakau rajangan di rak satu merupakan fungsi intensitas sinar shrya, koefisien transmisi selubung plastik dan absorbsi daun te~bakau rajangan selain luas permukaan rak pengering. Sedang besarnya konsumsi energi LPG ditentukan oleh tingginya

47 Gambar Perubahan kadar air daun tembakau rajangan di rak empat 1 ic suhu udara pengering yang keluar plenum pemanas 2dara. Makin tinggi kecepatan aliran udara pengering, untuk mendapatkan ketinggian suhu udara pengering yang sama, diperlukan LPG lebih besar.

48 Gambar Sumbangan energi surya terhadap kebutuhan energi untuk pengeringan Dengan mengatur keeepatan aliran udara tepat sesuai I kebutuhan saja dan meningkatkan luas permukaan rak pengering akan diperoleh nisbah energi surya terhadap total energi pengeringan yang lebih besar. Dalam perhitungan

49 simulasi akan dapat diketahui kebutuhan energi yang sesuai dengan keperluan sehingga diperoleh sumbangan energi surya yang maksimal. Efisiensi sistem pemanas udara pengering yang terdiri atas kompor LPG dan pemanas udara pengering, yahg dihitung sebagai nisbah panas yang digunakan untuk meningkatkan suhu udara pengering terhadap total energi yang dihasilkan LPG. Hasil perhitungan efisiensi sistem pemanas selama pengeringan seperti Lamp dan rata rata efisiensi sistem pemanas sebesar 0.57k. Efisiensi pengering menunjukkan hasil yang relatip kecil dan berkisar antara persen (Lamp. 5-29). Efisiensi pengering yang kecil ini akibat belumoptimalnya kondisi pengeringan. Jika kecepatan alirak udara pengering dibatasi sesuai kebutuhan dan kapasitas pengering ditingkatkan maka efisiensi pengering akan meningkat. E. 7. Mutu Tembakau Ra jangan Hasil analisis sifat kimia (Tabel 5-9) menunjukkan bahwa pengeringan dengan udara panas buatan tidak berpengaruh terhadap sisa pati, dan kadar nikotin tetapi? berpengaruh terhadap kadar gula tembakau rajangan. Tembakau I yang berasal dari rak pertama mempunyai kadar gula lebih tinggi dan letak rak makin kebawah kadar gula makin menurun.

50 Daun tembakau rajangan pada setiap rak sebelum dikeringkan menjadi tembakau rajangan, mempunyai kadar gula Tabel 5-9. Hasil analisis kadar gula, kadar nikotin dan kadar pati tembakau rajangan Tembakau di : Kadar gula Kadar nikotin Kadar pati... (% bk)... Rak satu 6.20 a 4.31 a 1.37 a Rak dua 6.13 a 4.19 a 1.40 a Rak tiga b 4.26 a 1.44.a Rak empat 5.39 c 4.13 a 1.55 a Pen j emuran 5.39 c 4.52 a 1.55 a BNT Keterangan : Angka yang disertai huruf yang sama pada tiap tiap'kolom, tidak berbeda nyata pada taraf nyata 0.05 Daun tembakau rajangan pada setiap rak sebelum dikeringkan menjadi tembakau rajangan mempunyai komponen kornponen kimia dalam jumlah yang sama. Jika contoh terletak pada rak pertama, akan menerima suhu awal yang relatip lebih tinggi dibanding contoh yang terletak pada rak rak * berikutnya. Akibatnya enzirn yang berkaitan dengan pemecahan gula menjadi cepat tidak aktif sehingga contoh" daun tembakau rajangan di rak pertama tidak banyak mengalami

51 penurunan. Kemungkinan yang lain letak rak makin kebawah timbulnya reaksi pencoklatan non enzimatik ' yang menghasilkan warna coklat menjadi lebih leluasa. Pendapat yang kedua ini diperkuat oleh kenampakan tembakau rajangan yang makin coklat jika letak rak makin kebawah (Gambar 5-32 dan Garnbar 5-33). Tembakau rajangan yang berasal dari daun bawah (Gambar 5-32) terlihat lebih hijau dibanding yang berasal dari daun atas (Gambar 5-33). Hal ini akibat daun bawah hanya diperam selama dua hari, sehingga warda daun masih hijau agak kekuningan pada saat dirajang, sehingga setelah kering masih nampak sisa sisa khlorofil. Sedang tembakau rajangan yang berasal dari daun atas berwarna coklat kekuningan, tidak terlihat kesan warna hijau dari sisa khlorofil. Selain itu tembakau rajangan yang dikeringkan dengan pengering energi ganda nampak mempunyai warna dan kecerahan yang tidak jauh berbeda dengan cara penjemuran pada kondisi cuaca yang normal meskipun letak rak makin kebawah terdapat sedikit kecenderungan warnanya semakin coklat. Kadar pati dan kadar nikotin tidak mengalami perubahan selama pengeringan (Tabel 5-9). Pati merupakan senyawa rantai panjang yang pemecahannya memerlukan reaksi enzirnatis yang cukup panjang. Fondisi pengeringan dengan A pengering energi ganda belum memungkinkan reaksi tersebut I dapat berlangsung. Hasil penelitian sebelumnya (Bacon et al., 1951) pada pengolahan daun tembakau Virginia dengan suhu C, tidak mengakibatkan perubahan kadar nikotin. 136

52 ~ i ' *'..~ r;, , : *....,>wbag~$-) ~QaQbh,bbakau raj anpan yanp... : -. C :...&un ba~ah haail p ~np~~ing~n 4-q pagering energi ganda.. Peagujian sensorik asnggunakan sombilqn panelis masing - masing lima panelis dari Balai Penelitian Tembakau dan 1 Tanaman Serat dan empat panelis dari konsumen. Pdnelis dari Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat adalah para Peneliti atau Teknisi Tanaman Tembakau dan sudah lebih

53 ~ E- e, RAK SANI ~-.= - a::.'>-- ;::; :i'3--.,-.-+-g* -.. * earnbar 5-33r,Cantah tembakau.raj%ngan yaw herasal, dari '..- ~- W n atas hasil pengeringan denga..~ i.:..=' -. :;;2,..$enger ing energi ganda.,.*,::" :- s *. :SGSs,.c. <.--,:.,.<..7:-::...; _ -.., I. :, =..;$25F;>&i=,;*;:+ii;2:;=i.-gi,$;;.., :;._ <. > -.~. ~., -.,.?.. -,. ;.?\. :.;. :;.\;;..-.,.~c. CC ;.; ----, p I.~ ,.,.! -* dari inrra tc In menangani penelitian tembskau rajangan *.. -masuk grading tamhakau tkrsebut. Sedang -.-; panelis dari konsumen adalah grader yang begtugas menetapkan mutu tembakau rajangan untuk menentukan harga pernbelian ',.,.,g ;. > *,=q..:...$g::>:?-- --.===x<-c--. :-$ %-* -3%;:

54 Hasil uji sensori (Tabel 5-10) dengan metode pembedaan perbandingan jamak (multiple comparison difference analysis) untuk aroma, warna dan elastisitas menunjukkan tidak terdapat perbedaan yang nyata dengan tembakau yang sama tetapi dikeringkan dengan penjemuran Tabel Hasil analisis sensori, aroma, warna dan elastisitas tembakau rajanqan Tembakau di : Aroma Warna Elastisitas (Skor) (Skor ) (Skor) Rak satu 3.89 a 3.63 a 3.93 a Rak dua 3.78 a 3.89 a 4.19 a Rak tiga 3.74 a 3.96 a 4.11 a Rak empat 3.78 a 4.03 a 4.07 a BNT Keterangan :- Angka yang disertai huruf yang sama pada tiap kolom, tidak berbeda nyata pada taraf nyata Skor : l=sangat jelek sekali, 2=Jelek sekali 3=jelek, 4=Cukup, 5=Baik, 6=Baik sekali dan 7=Sangat baik sekali biasa. Berarti pengeringan daun tembakau rajangan Temanggung menggunakan pengering energi ganda, dengan kondisi pengeringan seperti pada Lamp menghasilkan tembakau rajangan yang mutunya teidak dapat,dibedakan dengan tembakau yang sama yang dikeringkan dengan penjemuran. Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa suhu udara pengering yang sesuai untuk pengeringan daun tembakau #

55 rajangan antara 35O C sampai dengan 45O C dengan lama pengeringan jam (Tirtosastro, 1988). Berdasar hasil penelitian ini suhu udara pengering dapat ditingkatkan sampai 51.46O C dengan suhu terendah C, suhu tertinggi 66.36O C serta kelembaban relatip rata rata persen, terendah 23 persen dan tertinggi 72 persen (Lamp. 25). Daun tembakau ra jangan menjadi kering setelah 4.5 jam pengeringan (Lamp. 5-23). ~elanjutnya kondisi pengeringan masing masing suhu dan kelembaban udara pengering, lama pengeringan dan kadar air akhir ini digunakan sebagai pedoman usaha perbaikan pengering energi ganda. F. SIMULASI Sebagai batasan apakah hasil perhitungan simulasi dapat dimanfaatkan adalah beberapa ketentuan sebagai berikut : a. Waktu pengeringan tidak lebih dari 10 jam. Batasan ini mengikuti pedoman bahwa daun tembakau ra j angan harus kering setelah satu hari penjemuran agar diperoleh warna sesuai permintaan konsumen, tidak terbentuk warna coklat gelap atau noda noda bekas serangan jamur. b. Kadar air daun tembakau telah mencapai 10 % bk. atau # atau lebih rendah. Produk produk pertanian pada kadar air dibawah 10 % kerusakan biologis. bk. dapat mengurangi serangan hama dan

56 c. Suhu udara pengering antara C. Suhu makin tinggi daun tembakau rajangan makin cepat kering. Tetapi suhu terlalu tinggi pada saat kadar air daun tembakau masih tinggi dapat merusak mutu tembakau karena mempercepat reaksi enzimatis yang menghasilkan warna coklat gelap. Suhu lebih rendah masih memungkinkan asal diikuti kelembaban lebih rendah sehingga daun tembakau rajangan dapat kering setelah 10 jam pengeringan atau kurang. I d. Mutu tembakau rajangan hasil percobaan (Tabel 9 dan Tabel 10) menunjukkan bahwa berdasar evaluasi mutu sensori tidak menunjukan perbedaan dibanding cara penjemuran biasa. Suhu udara pengering dan kadar air untuk perhitungan simulasi hanya didasarkan pada suhu udara pengering ruang empat dan rak empat yaitu ruang dan rak yang paling akhir dilewati udara pengering. Jika tembakau rajangan diatas rak terakhir tersebut telah kering, berarti tembakau rajangan diatas rak terakhir telah kering. Demikian juga jika suhu udara pengering ' diatas rak terakhir telah memenuhi syarat berarti yang terletak diatasnya juga sudah sesuai dengan yang diinginkan., Hasil simulasi dengan meningkatkan luas rak menjadi tiga kali lipat dan mengurangi kecepatan aliran udard dari 5 m/detik menjadi 2 mldetik, ternyata masih belum berpengaruh terhadap suhu ruang pengering. Demikian juga

57 kadar air tembakau rajangan yang dihasilkan setelah lima jam pengeringan (Tabel 5-11, Simulasi No. 1). Jika energi surya tidak tersedia selama pengeringan ternyata pengering masih dapat bekerja dan tidak banyak mengalami perubahan suhu udara pengering (Tabel 5-11, simulasi No. 2). Hal ini dapat dimengerti karena energi surya hanya berperan 6.84 persen dari total energi yang disediakan sehingga pengaruhnya sangat kecil. Jika pada saat pengeringan berlangsung tersedia energi surya dengan intensitas rata rata' w/m2 atau lebih, pengering energi ganda dapat bekerja tanpa energi LPG atau dapat juga diganti dengan sumber energi yang lain (Tabel 5-11, Simulasi No. 3). Meskipun suhu udara pengering hanya mencapai 33.23OC tetapi daun tembakau rajangan telah kering setelah 6.28 jam. Jika pengering energi ganda terpaksa bekerja tanpa energi surya, misalnya karena gangguan awan atau harus bekerja malam hari, pengering dapat bekerja dengan energi LPG. Kalau suhu rata rata udara luar 25O C dan kelembaban 50 persen kemudian dipanaskan sampai 40 C sebelum masuk pengering, diperoleh hasil simulasi No. 4 (Tabel 11) dan daun tembakau rajangan kering setelah 5.63 jam, kebutuhan bahan bakar LPG untuk skenario ini 3.52 kg. * Jika hasil simulasi tersebut digambarkan dalam bentuk # kurva seperti Gambar Nampak bahwa skenario No. 1 dan skenario No. 2 tidak menunjukkan perbedaan waktu untuk mencapai kadar air daun tembakau rajangan sebesar 10 % bk.

58 Tabel Hasil simulasi pengering energi ganda Uraian Percobaan Skenario No : Kapasitas (kg) *) Luas rak (m2) 2.88 Suhu udara (OC) : - udara luar masuk pengering Aliran udara 5 (mldetik) Intensitas surya (w/m2) Sumbangan energi 6.84 surya (%) Kebutuhan LPG 6.00 (kg) Suhu udara pengering (OC) * *) Kadar air tembakau (% bk) ***) Lama pengeringan 4.12 ( j am) Keterangan : *) Dalam bentuk daun tembakau rajangan **) Rata rata suhu ruang empat (R4) ***) Daun tembakau 2ajangan di+rak empat (G4) I Sedang pada skenario No. 4 menunjukkan waktu pengeringan lebih pendek tetapi diperlukan 3.52 kg LPG. Untuk skenario No. 3 meskipun waktu pengeringan 0.65 jam lebih lama

59 Q - SlnuLlrSI NO, 1 - SINIMSI NO, 2 A 0 - s1nuus1 NO. 3 I - SInuLlrSI no. 4 Gambar Kurva penurunan kadar air terhadap waktu pengeringan untuk mencapai kadar air 10 persen pada perhitungan simulasi dibanding skenario No. 4, tetapi tidak memerlukan tambahan bahan bakar dan waktu pengeringan tidak lebih dari 10 jam.

60 G. PERHITUNGAN TITIK IMPAS Analisis titik impas (break even point) bertujuan mengetahui batas harga jual atau produksi yang menunjukkan usaha pada titik impas artinya keuntungan baru dapat diperoleh jika produksi atau harga jualnya diatas titik tersebut. Perhitungan titik impas pengering energi ganda dianggap sebagai titik impas usahatani tembakau rajangan '. Temanggung dengan menggunakan pengering energi ganda sebagai salah satu faktor produksi. Berdasar hasil simulasi (Tabel 5-11) terdapat dua kondisi pengeringan yang dapat berhasil baik dan kebutuhan energi paling rendah. Pertama, jika intensitas surya tersedia cukup, pengering dapat bekerja hanya dengan energi surya, udara pengering dialirkan dengan kecepatan 2 m/detik dan tidak perlu dipanaskan. Kedua, jika energi surya sama sekali tidak tersedia, misalnya bekerja malam hari atau karena gangguan cuaca, pengering dapat menggunakan energi LPG untuk memanaskan udara pengering menjadi 40 C, kecepatan aliran udara cukup 2 mldetik. Jika udara luar mempunyai suhu rata rata 25O C, kelembaban relatip 50 persen, pengering meherlukan 1:8 kq LPG untuk pengeringan sampai batas kadar air yang aman (Tabel 5711). Besarnya biaya produksi, biaya pengeringan dengan penjemuran dan pengeringan dengan pengering energi ganda

61 untuk keperluan analisis titik impas seperti pada Lamp Harga bahan dan upah tercatat untuk tahun 1991 dan diperoleh dari Balai Penelitian Tembakau dan Tanaman Serat Malang serta P. T. Gudang Garam, Kediri. Hasil analisis dengan beberapa harga jual seperti pada Tabel Kurva titik impas jika menggunakan energi LPG dan energi surya Tabel Hasil analisis titik impas pengering energi ganda dengan sumber energi surya dan energi LPG. Harga tembakau Energi (rupiah /kg) (rupiah) (Hektar) (kg daun) (operasi) (PEG) Surya LPG Surya LPG Surya LPG Surya LPG kali kali ka.1 i kali kali kali kali kali 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah seperti Gambar 5-35 dan Gambar Jika harga tembakau rajafigan Rp ,-Jkg dan pengering energi ganda hanya bekerja dengan energi surya titik impas tercapai pada penjualan senilai Rp ,- atau telah mengeringkan sebanyak 822 kg daun hijau yang

62 setara dengan kg tembakau rajangan (Tabel 5-12). Jika hanya menggunakan energi LPG titik impas tercapai pada harga jual Rp ,- atau telah mengolah 832 kg daun PROWKSI (KC RAJANCIIN DAUN TMBAKRU) Gambar Titik impas usahatani tembakau rajangah Temanggung menggunakan pengering energi ganda dengan energi surya

63 daun hijau yang setara dengan kg tembakau rajangan. Selama satu musim panen, waktu pengolahan daun tembakau rajangan antara 30 hari sampai dengan 45 hari. PROWKSl (KC RIJINCAN MUN TMBRWIU) 4 Gambar Titik impas usahatani tembakau raj ang& Temanggung menggunakan pengering energi ganda dengan sumber energi LPG,

64 Jika pengering energi ganda bekerja dengan ketentuan sebagai berikut : 1). Pengering bekerja paling lama 30 hari untuk setiap musim panen, 2). Sehari melakukan operasi pengeringan sebanyak dua kali masing masing 6.5 jam dan 3). Harga jual tembakau rajangan Rp ,-/kg. Selama musim panen pengering energi ganda dapat melayani pengeringan daerah tembakau yang berasal dari produksi areal seluas Ha atau lebih dari 5.5 kali diatas titik impas untuk pengeringan dengan energi surya atau energi LPG. Analisis titik impas didasarkan harga tembakau rajangan yang berbeda atas dasar pertimbangan harga tembakau sering berfluktuasi. Perhitungan dengan harga berbeda memberi kemungkinan lain sebagai pilihan sesuai perkembangan harga jual. Faktor penyebab fluktuasi harga antara lain pengaruh iklim dan cuaca saat panefi, belum adanya standar mutu untuk dasar penetapan harga dan sistim perdagangan yang belum menjamin stabilitas harga.