TK-40Z2 PENELITIAN Semester II 2006/2007 Judul PENGERINGAN BAHAN PANGAN Kelompok Garry Nathaniel (13003031) Meiti Pratiwi (13003056) Pembimbing Dr. Danu Ariono PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG April 2007
LEMBAR PENGESAHAN TK-40Z2 PENELITIAN Semester II 2006/2007 PENGERINGAN BAHAN PANGAN Kelompok Garry Nathaniel (13003031) Meiti Pratiwi (13003056) Catatan Bandung, April 2007 Disetujui Pembimbing Dr. Danu Ariono i
TK-40Z2 PENELITIAN Pengeringan Bahan Pangan Kelompok Garry Nathaniel (13003031) dan Meiti Pratiwi (13003056) Pembimbing Dr. Danu Ariono ABSTRAK Pengeringan vakum adalah sistem pengeringan suatu bahan dengan memanfaatkan keadaan vakum. Pada keadaan vakum, titik didih moisture lebih rendah daripada titik didih pada keadaan atmosferik sehingga mempercepat waktu pengeringan dan menurunkan jumlah kandungan nutrisi yang rusak pada bahan yang dikeringkan akibat pengeringan. Metode pengeringan ini sesuai untuk bahan yang memiliki sensitivitas terhadap temperatur, salah satunya adalah bahan pangan. Pada pengeringan temperatur tinggi, kandungan vitamin dalam bahan pangan mudah terdegradasi dan rusak. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik pengeringan bahan pangan pada kondisi vakum, serta membandingkan karakteristik tersebut dengan karakteristik pengeringan pada kondisi atmosferik. Karakteristik pengeringan ini berguna untuk menentukan waktu pengeringan pada proses pengeringan batch dan menentukan ukuran pengering pada proses pengeringan pada temperatur rendah secara kontinu. Bahan pangan yang dikeringkan adalah wortel, cabe merah, dan daun bawang. Pengeringan dilakukan pada tekanan vakum (absolut 22 cmhg) dengan variasi temperatur 50, 55, dan 60 o C serta pada tekanan atmosferik pada temperatur 60 o C. Dari penelitian ini diperoleh bahwa karakteristik pengeringan vakum sama dengan karakteristik pengeringan atmosferik. Kata kunci : pengeringan vakum, bahan pangan, dan krakteristik pengeringan ii
TK-40Z2 FINAL RESEARCH PROJECT Food Drying Group Garry Nathaniel (13003031) and Meiti Pratiwi (13003056) Advisor Dr. Danu Ariono ABSTRACT Vacuum drying is a process of drying material by using vacuum condition. In vacuum, moisture s boiling point is lower than in atmosferic condition so it will reduce drying time and preserve nutrition contents in material. This drying method is suitable for materials which have high temperature sensitivity, such as food. In high temperature drying, vitamin contents in food can be easily degraded and spoiled. This research is conducted in order to study the drying characteristics of food in vacuum condition and compare those characteristics to the characteristics in atmospheric condition. These drying characteristics are useful to determine drying time in batch drying process and to determine the size of dryer in low temperature continous drying. Carrots, chillies peppers, and scallions are the materials that will be dried. The drying operating condition pressure. Drying done in vacuum pressure (absolute 22 cmhg) with temperature variation of 50, 55, 60 o C, and at atmosferic pressure and temperature of 60 o C. This research resulting that vacuum drying has a similar characteristic with atmosferic drying. Key words: vacuum drying, food, drying characteristics iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia- Nya sehingga penulisan laporan ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah TK-40Z1 Penulisan Laporan dan Seminar. Selain itu, penulisan laporan ini merupakan prasyarat untuk mengambil mata kuliah TK-40Z2 Penelitian. Selama menyusun laporan ini, penyusun mempelajari berbagai literatur, baik buku-buku ilmiah, maupun internet (elektronik). Banyak kesulitan yang dihadapi dalam menyusun laporan ini. Namun, penyusun juga telah mendapat dorongan, bimbingan, dan masukan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penyusun hendak mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Danu Ariono selaku dosen pembimbing, atas bimbingan dan bantuan yang diberikan selama proses penelitian. 2. Dr. IDG Arsa Putrawan selaku dosen koordinator mata kuliah TK-40Z2 Penelitian, atas petunjuk dan arahan dalam proses penelitian. 3. Dr. Melia Laniwati G selaku kepala laboratorium Analis, atas izin dan pengarahan dalam peminjaman ruangan dan alat. 4. Melli selaku asisten laboratorium Analis atas bantuan peminjaman alat dan pengarahan selama pemakaian alat 5. Perpustakaan Teknik Kimia ITB, atas kesediannya meminjamkan buku-buku ilmiah yang membantu dalam penyusunan laporan ini. Penyusun menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna. Kritik dan saran bagi perbaikan laporan ini sangat diharapkan. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Bandung, Maret 2007 Penyusun iv
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ABSTRACT KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR Halaman i ii iii iv v viii ix BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan 1.4 Ruang Lingkup 1 1 2 4 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Perpindahan Panas pada Pengeringan 2.1.1 Pengeringan Konveksi 2.1.2 Pengeringan Kontak 2.1.3 Pengeringan Radiasi 2.2 Perpindahan Massa pada Pengeringan 2.2.1 Kandungan Air dalam bahan 2.2.2 Laju Pengeringan 2.3 Unjuk Kerja Pengeringan 2.4 Pengeringan Bahan Pangan 2.4.1 Tujuan Pengeringan Bahan Pangan 2.4.2 Keuntungan Pengeringan Bahan Pangan 2.4.3 Dasar-Dasar Pengeringan Bahan Pangan 5 5 6 6 7 7 8 11 14 15 15 15 16 v
2.4.4 Bahan Pangan yang Dapat Dikeringkan 2.4.5 Jenis Pengeringan Bahan Pangan 2.5 Pengeringan Beku (Freeze Drying) 2.6 Pengeringan Vakum (Vacuum Drying) 18 18 19 21 BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1 Metodologi 3.2 Pelaksanaan Percobaan 3.2.1 Bahan 3.2.2 Alat 3.2.3 Prosedur 3.2.3.1 Bagan Cara Kerja Penelitian 3.2.3.2 Cara Kerja Penelitian 3.2.4 Variabel Percobaan 3.3 Interpretasi Data 3.4 Jadwal 25 25 26 26 26 27 27 30 31 32 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 33 4.1 Penurunan Berat selama Pengeringan 33 4.1.1 Penurunan Berat Wortel selama Pengeringan 33 4.1.2 Penurunan Berat Cabe Merah selama Pengeringan 35 4.1.3 Penurunan Berat Daun Bawang selama Pengeringan 37 4.1.4 Pembahasan Penurunan Berat selama Pengeringan 39 4.2 Penentuan Laju Pengeringan Konstan dan Menurun 40 4.2.1 Penentuan Laju Pengeringan Konstan dan Menurun pada Wortel 41 4.2.2 Penentuan Laju Pengeringan Konstan dan Menurun pada Cabe Merah 43 4.2.3 Penentuan Laju Pengeringan Konstan dan Menurun pada Daun Bawang 46 4.3 Penentuan Kandungan Air Kritik (X kritik) 48 4.3.1 Penentuan Kandungan Air Kritik (X kritik) pada Wortel 48 vi
4.3.2 Penentuan Kandungan Air Kritik (X kritik) pada Cabe Merah 50 4.3.3 Penentuan Air Kritik (X kritik) pada Daun Bawang 51 4.4 Penentuan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Fasa (h c ) 53 4.4.1 Penentuan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h c ) pada Wortel 53 4.4.2 Penentuan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h c ) pada Cabe Merah 55 4.4.3 Penentuan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h c ) pada Daun Bawang 57 4.4.4 Hubungan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h c ) dengan Temperatur Pengeringan pada Pengeringan Vakum 59 4.4.5 Hubungan Koefisien Perpindahan Panas Konveksi (h c ) dengan Tekanan Pengeringan pada Temperatur Pengeringan 60 o C 60 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 62 5.1 Kesimpulan 62 5.2 Saran 62 DAFTAR PUSTAKA 63 DAFTAR SIMBOL 64 LAMPIRAN A CONTOH PERHITUNGAN 65 vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Kemampuan sayuran untuk dikeringkan 18 Tabel 3.1 Nilai tekanan dan temperatur uap air (steam table) 32 Tabel 3.2 Jadwal tentatif kegiatan penelitian 32 Tabel 4.1 Laju pengeringan konstan dan menurun pada wortel 43 Tabel 4.2 Laju pengeringan konstan dan menurun pada cabe merah 45 Tabel 4.3 Laju pengeringan konstan dan menurun pada daun bawang 48 Tabel 4.4 Nilai kandungan air kritik untuk wortel 48 Tabel 4.5 Nilai kandungan air kritik untuk cabe merah 50 Tabel 4.6 Nilai kandungan air kritik untuk daun bawang 51 Tabel 4.7 Penentuan h c untuk wortel 53 Tabel 4.8 Penentuan h c untuk cabe merah 55 Tabel 4.9 Penentuan h c untuk daun bawang 57 Tabel 4.10 Nilai h c tiap sampel pada tekanan absolut 22 cmhg 59 Tabel 4.11 Nilai a dan b tiap sampel pengeringan 60 Tabel 4.12 Nilai h c tiap sampel pada temperatur pengeringan 60 o C 60 Tabel 4.13 Nilai c dan d sampel pengeringan 61 Tabel A.1 Data waktu dan berat wortel pada pengeringan vakum dan temperatur 50 o C 65 Tabel A.2 Data tekanan, panas laten dan saturated temperature 67 viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Kandungan air dalam bahan 10 Gambar 2.2 Kurva laju pengeringan 12 Gambar 2.3 Proses rekonstitusi pada freeze drying 20 Gambar 2.4 Triple point air 21 Gambar 2.5 Diagram fasa air 22 Gambar 2.6 Proses pengeringan 23 Gambar 3.1 Skema alat pengeringan vakum 26 Gambar 4.1 Penurunan berat wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 33 Gambar 4.2 Penurunan berat wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 34 Gambar 4.3 Penurunan berat wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 34 Gambar 4.4 Penurunan berat wortel pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 35 Gambar 4.5 Penurunan berat cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 35 Gambar 4.6 Penurunan berat cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 36 Gambar 4.7 Penurunan berat cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 36 Gambar 4.8 Penurunan berat cabe merah pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 37 Gambar 4.9 Penurunan berat daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 37 Gambar 4.10 Penurunan berat daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 38 ix
Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.23 Gambar 4.24 Gambar 4.25 Penurunan berat daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 38 Penurunan berat daun bawang pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 39 Laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun untuk wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 41 Laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun untuk wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 41 Laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun untuk wortel pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 42 Laju pengeringan konstan dan laju pengeringan menurun untuk wortel pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 42 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 43 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 44 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 44 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk cabe merah pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 45 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 60 o C 46 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 55 o C 46 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 47 Laju pengeringan konstan dan menurun untuk daun bawang pada tekanan atmosferik dan temperatur 60 o C 47 Pengaruh temperatur terhadap kandungan air kritik untuk wortel pada pengeringan vakum (tekanan absolut 22 cmhg) 49 x
Gambar 4.26 Pengaruh temperatur terhadap kandungan air kritik untuk cabe merah pada pengeringan vakum (tekanan absolut 22 cmhg) 50 Gambar 4.27 Pengaruh temperatur terhadap kandungan air kritik untuk daun bawang pada pengeringan vakum (tekanan absolut 22 cmhg) 52 Gambar 4.28 Hubungan h c terhadap temperatur untuk wortel pada tekanan absolut 22 cmhg 54 Gambar 4.29 Hubungan h c terhadap tekanan untuk wortel pada temperatur 60 o C 54 Gambar 4.30 Hubungan h c terhadap temperatur untuk cabe merah pada tekanan absolut 22 cmhg 56 Gambar 4.31 Hubungan h c terhadap tekanan untuk cabe merah pada temperatur 60 o C 56 Gambar 4.32 Hubungan h c terhadap temperatur untuk daun bawang pada tekanan absolut 22 cmhg 58 Gambar 4.33 Hubungan h c terhadap tekanan untuk daun bawang pada temperatur 60 o C 58 Gambar 4.34 Pengaruh temperatur terhadap h c untuk berbagai sampel pengeringan pada pengeringan vakum (tekanan absolut 22cmHg) 59 Gambar 4.35 Pengaruh tekanan terhadap h c untuk berbagai sampel pengeringan pada temperatur pengeringan 60 o C 61 Gambar A.1 Laju pengeringan konstan pada wortel dengan kondisi tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 66 Gambar A.2 Laju pengeringan menurun pada wortel dengan kondisi tekanan absolut 22 cmhg dan temperatur 50 o C 66 Gambar A.3 Pengaruh tekanan absolut terhadap panas laten air 68 Gambar A.4 Pengaruh tekanan absolut terhadap saturated temperature 68 xi