Laporan Praktikum Pengeringan dengan bahan Singkong

BAB I
PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Di Industri kimia proses pengeringan adalah salah satu proses yang penting. Proses pengeringan ini dilakukan biasanya sebagai tahap akhir sebelum dilakukan pengepakan suatu produk ataupun proses pendahuluan agar proses selanjutnya lebih mudah, mengurangi biaya pengemasan dan transportasi suatu produk dan dapat menambah nilai guna dari suatu bahan. Dalam industri makanan, proses pengeringan ini digunakan untuk pengawetan suatu produk makanan. Mikroorganisme yang dapat mengakibatkan pembusukan makanan tidak dapat dapat tumbuh pada bahan yang tidak mengandung air, maka dari itu untuk mempertahankan aroma dan nutrisi dari makanan agar dapat disimpan dalam waktu yang lebih lama, kandungan air dalam bahan makanan itu harus dikurangi dengan cara pengeringan.

I.2. Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan pengeringan ini adalah untuk :

1.Menentukan kandungan air bebas, kandungan air kritik (Xk) dan kandungan air mutlak
2.Menentukan laju pengeringan konstan (Rk)



BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

Pengeringan adalah pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima, menggunakan panas. Pada proses pengeringan ini air diuapkan menggunakan udara tidak jenuh yang dihembuskan pada bahan yang akan dikeringkan. Air (atau cairan lain) menguap pada suhu yang lebih rendah dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada bidang antar-muka bahan padat-gas dengan kandungan uap air pada fasa gas. Gas panas disebut medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus membawa air keluar. Air juga dapat dipisahkan dari bahan padat, secara mekanik menggunakan cara pengepresan sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal, dengan penguapan termal ataupun dengan metode lainnya. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya dan lebih hemat energi dibandingkan dengan pengeringan.
Kandungan zat cair dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Kandungan air dalam suatu bahan dapat dinyatakan atas dasar basah (% berat) atau dasar kering, yaitu perbandingan jumlah air dengan jumlah bahan kering.

Metoda Umum Pengeringan

Metoda dan proses pengeringan dapat dikelompokkan dengan beberapa cara, yaitu:

1.Proses partaian (batch)
Jika bahan dimasukkan ke alat pengering dan diproses dalam rentang waktu tertentu.

2.Proses sinambung (continuous)
Jika bahan dialirkan ke alat pengering dan bahan kering dikeluarkan secara terus menerus.

Proses pengeringan dapat juga dikelompokkan berdasasrkan kondisi untuk mensuplai kalor dan memisahkan air, menjadi :

a.kalor disuplai dengan cara pengontakkan langsung dengan udara pada tekanan atmosfir, dan uap air yang terbentuk dipisahkan menggunakan udara,

b.penguapan air dilakukan lebih cepat pada tekanan rendah dan kalor disuplai dengan pengontakkan tidak langsung melalui dinding logam atau radiasi, disebut pengeringan vakum (temperatur rendah dapat juga digunakan untuk bahan yang mudah rusak pada temperatur tinggi),

c.air disublimasikan dari bahan yang dibekukan, disebut pengeringan beku (freeze drying).

Kelembaban dan Peta Kelembaban

Kelembaban mutlak (H) campuran uap-air adalah massa uap air yang terkandung dalam 1 kg udara kering. Kelembaban bergantung kepada tekanan parsial uap air (PA) dalam udara dan tekanan total (P). Jika berat molekul air 18,02 dan berat molekul udara 28,97.
Kelembaban mutlak jenuh (Hs) adalah kelembaban pada saat tekanan parsial uap air dalam udara sama dengan tekanan uap air jenuh (PAs).
Prosen kelembaban (Hp) adalah perbandingan kelembaban mutlak terhadap kelembaban mutlak jenuh dikalikan 100 .
Peta kelembaban udara-uap air adalah grafik yang memuat sifat-sifat fisik campuran udara uap-air. Pada gambar peta kelembaban di bawah ini menunjukan H terhadap suhu aktual campuran udara-uap air (suhu bola kering).
Setiap titik pada grafik menunjukkan satu campuran dengan komposisi tertentu antara udara dan air. Garis kurva bertanda 100% menunjukkan kelembaban udara
jenuh (Hs) sebagai fungsi temperatur udara. Setiap titik yang terletak pada sebelah bawah garis jenuh menunjukkan udara yang tidak jenuh,dan titik-titik pada sumbu temperatur adalah udara kering. Garis-garis lengkung antara garis jenuh dan sumbu temperatur yang ditandai dengan persen menunjukkan campuran udara-air pada persen kelembaban tertentu.

Temperatur Bola Basah

Sifat-sifat yang dibahas dan yang terlihat pada grafik kelembaban adalah besaran-besaran statik atau kesetimbangan. Disamping itu, yang terpenting adalah laju perpindahaan massa dan kalor antara gas dan zat cair yang tidak berada pada kesetimbangan. Suatu besaran yang bergantung pada kedua laju ini adalah temperatur bola basah. Temperatur penjenuhan adiabatik adalah temperatur pada keadaan tunak yang dapat dicapai jika sejumlah air dikontakkan dengan udara, sehingga temperatur dan kelembaban udara berubah.Temperatur bola basah adalah temperatur yang dapat dicapai pada keadaan tunak tak setimbang jika sejumlah air dikontakkan dengan aliran udara secara sinambung pada keadaan adiabatik. Temperatur dan kelembaban udara tidak berubah karena jumlah airnya kecil. Metoda pengukuran suhu bola basah diilustrasikan dengan sebuah termometer yang dibalut dengan kapas atau tisu yang dibasahi, lalu dialirkan udara. Air dari kapas atau tisu akan teruapkan secara tunak dan suhu tisu akan turun kemudian tetap.

Kandungan Air Kesetimbangan

Pengeringan suatu bahan umumnya dilakukan menggunakan cara pengontakkan dengan campuran udara-uap air. Udara yang digunakan berjumlah besar sehingga kondisinya dapat dianggap tetap. Pengontakkan yang lama akan menghasilkan kandungan air dalam padatan mencapai nilai tertentu, yang disebut kandungan air kesetimbangan pada H dan T udara tertentu. Kandungan air kesetimbangan untuk beberapa jenis padatan bergantung dari arah mana kesetimbangan didekati. Kandungan air kesetimbangan karena bahan penyerap air akan berbeda dengan kandungan air kesetimbangan karena bahan basah dikeringkan.


Air kesetimbangan dan Air bebas

Udara yang berfungsi sebagai fluida pengering selalu memiliki kandungan air dan mempunyai kelembaban relatif tertentu. Untuk udara dengan kelembaban relatif tertentu, kandungan air yang keluar dari pengering tidak dapat kurang dari air kesetimbangan yang berkaitan dengan kelembaban udara masuk. Ada sebagian air yang terdapat dalam zat padat yang basah tersebut tidak dapat dikeringkan oleh udara masuk karena kandungan air kesetimbangan pada udara pengering tersebut. Air bebas adalah adalah selisih kandungan air total didalam zat padat dengan kandungan air dalam equililbrium moisture. Jika XT adalah kandungan moisture total dan X* adalah kandungan air kesetimbangan, Air bebas X dapat dihitung dengan persamaan :
X = XT – X*
Dimana :
XT : kandungan air total
X* : Kandungan air kesetimbangan
Kandungan air bebas adalah air yang dapat dinpisahkan menggunakan cara pengeringan pada kelembaban relative tertentu.

Air terikat dan tidak terikat
Kandungan air kesetimbangan pada gambar 1 jika dilanjutkan sampai kelembaban 100%, air yang terkandung disebut air terikat. Air ini menghasilkan tekanan uap lebih kecil dari tekanan uap air pada suhu yang sama. Jika bahan memiliki kandungan air lebih besar dari kandungan air terikat, kelebihannya disebut kandungan air bebas, terutama yang mengisi pori-pori padatan. Bahan yang mengandung air terikat disebut bahan higroskopis.

Laju Pengeringan
Laju pengeringan diperlukan untuk merencanakan jadwal (waktu) pengeringan dan untuk memperkirakan ukuran alat yang digunakan untuk pengeringan suatu bahan tertentu. Dalam kaitan dengan ini perlu diketahui berapa lama diperlukan untuk mengeringkan suatu bahan dari suatu kandungan air tertentu sampai kandungan air yang lain dan bagaimana pula pengaruh kondisi udara pengering terhadap waktu tersebut.
Seperti halnya kandungan air kesetimbanagan, laju pengeringan suatu bahan juga tidak dapat diramalkan tetapi harus dengan diamati dan ditentukan dengan percobaan.
Percobaan pengeringan dilakukan dengan cara mengeringkan suatu bahan dengan kondisi (suhu, kelembaban dan laju alir) udara yang tetap. Berat bahan diamati pada tiap selang waktu tertentu. Dari data berat bahan pada berbagai waktu selama pengeringan dapat ditentukan laju pengeringan pada berbagai saat.
Percobaan pengeringan ini dilakukan sampai bahan tidak mengalami perubahan berat.

Kurva laju pengeringan konstan
Data yang diperoleh dari percobaan pengeringan batch biasanya berupa berat total pada berbagai waktu. Data tersebut dikonversi menjadi laju pengeringan dengan langkah berikut ini.

Xt = W – Ws / Ws kg air/kg padatan kering

Dimana :
Xt = kandungan air setiap saat
W = berat bahan setiap saat
Ws = berat bahan bebas air

Kandungan air kesetimbangan pada kondisi tertentu dapat ditentukan, misalnya X* selanjutnya dihitung kandungan air bebasnya dengan menggunakan persamaan:
X = Xt – X*
X diplot terhadap waktu,kemudian dihitung laju pengeringan R dan diplot terhadap X.

Dimana :
R : laju pengeringan, kg air/kg padatan
A : luas permukaan yang kontak padatan dengan udara pemanas.


Kandungan air pada awal pengeringan dengan titik A. Kurva (A-B) menunjukan perioda laju pengeringan awal, dimana kadar air yang berkurang sangat kecil karena masih terjadi penyesuaian suhu antara udara pengering dengan umpan. Jika umpan masuk pengering pada suhu penguapan dinyatakan titik A, maka laju pengeringan pada awal sama dengan laju pengeringan konstan. Perioda transisi ini biasanya cukup pendek, sehingga dapat diabaikan. Pengeringan selanjutnya berlangsung dengan laju tetap (B-C) dan disebut perioda laju pengeringan tetap. Air yang diuapkan pada perioda ini adalah air tak terikat yang memberikan tekanan uap air tetap.
Laju pengeringan (C-D) mulai menurun secara linier. Air yang diuapkan pada perioda ini adalah air terikat. Penguapan air terikat memerlukan udara pengering dengan kelembaban lebih rendah, jika laju pengeringan ingin tetap. Kelembaban udara pengering yang digunakan tetap maka laju pengeringan menjadi turun. Laju pengeringan selanjutnya menurun drastis atau tidak linier (D-E). Air yang diuapkan pada perioda ini juga adalah air terikat, tetapi air terikat dalam padatan dengan kondisi yang berbeda, sehingga dibutuhkan driving force yang lebih besar jika ingin laju pengeringannya tetap.

Jenis Jenis Alat Pengering

1.Pengering Baki
Pengering baki (tray dryer) disebut juga pengering rak atau pengering kabinet, dapat digunakan untuk mengeringkan padatan bergumpal atau pasta, yang ditebarkan pada baki logam dengan ketebalan 10-100 mm.

2.Vacuum-Shelf Indirect Dryers
Pengering rak vakum adalah pengering partaian (batch) dengan pemanasan tak langsung, sama dengan pengering baki. Pengering terdiri dari kabinet yang terbuat dari besi cor atau pelat baja, dengan pintu yang rapat sehingga dapat dioperasikan pada keadaan vakum.. Pengering ini digunakan untuk mengeringkan bahan yang mahal, sensitif terhadap suhu atau mudah teroksidasi. Pengeringan vakum juga sangat berguna untuk menangani bahan dengan pelarut toksik.

3.Pengering Terowongan Sinambung
a.pengering terowongan dengan gerobak dan udara berlawanan arah
b.pengering konveyer dengan sirkulasi

4.Pengering Putar
Pengering putar terdiri dari sebuah silinder yang diputar dan dipasang sedikit miring.

5.Pengering Drum
Pengering drum digunakan untuk mengeringkan bahan padat yang berupa slurry atau pasta.

6.Spray Dryer
Cairan yang akan dikeringkan disemprotkan kedalam aliran gas panas dalam pengering, membentuk tetesan yang halus. Air menguap sangat cepat dan padatan kering bergerak ke bawah. Aliran gas dan cairan dapat searah, berlawanan atau kombinasi.

7.Pengering hasil panen dan biji-bijian
Alat pengering yang digunakan yaitu pengering biji-bijian sinambung vertikal.



LAMPIRAN....

Bahan Baku berupa Singkong...

Kandungan Air Kesetimbangan
Pengeringan suatu bahan umumnya dilakukan menggunakan cara pengontakkan dengan campuran udara-uap air. Udara yang digunakan berjumlah besar sehingga kondisinya dapat dianggap tetap. Pengontakkan yang lama akan menghasilkan kandungan air dalam padatan mencapai nilai tertentu, yang disebut kandungan air kesetimbangan pada H dan T udara tertentu.Kandungan air kesetimbangan untuk beberapa jenis padatan bergantung dari arah mana kesetimbangan didekati. Kandungan air kesetimbangan karena bahan penyerap air akan berbeda dengan kandungan air kesetimbangan karena bahan basah dikeringkan. Air kesetimbangan dan Air bebas Udara yang berfungsi sebagai fluida pengering selalu memiliki kandungan air dan mempunyai kelembaban relatif tertentu. Untuk udara dengan kelembaban relatif tertentu, kandungan air yang keluar dari pengering tidak dapat kurang dari air kesetimbangan yang berkaitan dengan kelembaban udara masuk. Ada sebagian air yang terdapat dalam zat padat yang basah tersebut tidak dapat dikeringkan oleh udara masuk karena kandungan air kesetimbangan pada udara pengering tersebut. Air bebas adalah adalah selisih kandungan air total didalam zat padat dengan kandungan air dalam equililbrium moisture. Jika XT adalah kandungan moisture total dan X* adalah kandungan air kesetimbangan, Air bebas X dapat dihitung dengan persamaan :
X = XT – X*

Dimana :
XT : kandungan air total
X* : Kandungan air kesetimbangan
Kandungan air bebas adalah air yang dapat dinpisahkan menggunakan cara pengeringan pada kelembaban relative tertentu.
Air terikat dan tidak terikat
Kandungan air kesetimbangan pada gambar 1 jika dilanjutkan sampai kelembaban 100%, air yang terkandung disebut air terikat. Air ini menghasilkan tekanan uap lebih kecil dari tekanan uap air pada suhu yang sama. Jika bahan memiliki kandungan air lebih besar dari kandungan air terikat, kelebihannya disebut kandungan air bebas, terutama yang mengisi pori-pori padatan. Bahan yang mengandung air terikat disebut bahan higroskopis.

Beberapa bahan padat pada suhu 250C
Laju Pengeringan
Laju pengeringan diperlukan untuk merencanakan jadwal (waktu) pengeringan dan untuk memperkirakan ukuran alat yang digunakan untuk pengeringan suatu bahan tertentu. Dalam kaitan dengan ini perlu diketahui berapa lama diperlukan untuk mengeringkan suatu bahan dari suatu kandungan air tertentu sampai kandungan air yang lain dan bagaimana pula pengaruh kondisi udara pengering terhadap waktu tersebut.
Percobaan pengeringan dilakukan dengan cara mengeringkan suatu bahan dengan kondisi (suhu, kelembaban dan laju alir) udara yang tetap. Berat bahan diamati pada tiap selang waktu tertentu. Dari data berat bahan pada berbagai waktu selama pengeringan dapat ditentukan laju pengeringan pada berbagai saat.
Percobaan pengeringan ini dilakukan sampai bahan tidak mengalami perubahan berat.


Singkong

Singkong, yang juga dikenal sebagai ketela pohon atau ubi kayu adalah pohon tahunan tropika dan subtropika dari keluarga Euphorbiaceae. Umbinya dikenal luas sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya sebagai sayuran.
Merupakan umbi atau akar pohon yang panjang dengan fisik rata-rata bergaris tengah 2-3 cm dan panjang 50-80 cm, tergantung dari jenis singkong yang ditanam. Daging umbinya berwarna putih atau kekuning-kuningan. Umbi singkong tidak tahan simpan meskipun ditempatkan di lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida yang bersifat racun bagi manusia.Umbi singkong merupakan sumber energi yang kaya karbohidrat namun sangat miskin protein. Sumber protein yang bagus justru terdapat pada daun singkong karena mengandung asam amino metionin.

Sejarah dan pengaruh ekonomi

Jenis singkong Manihot esculenta pertama kali dikenal di Amerika Selatan kemudian dikembangkan pada masa pra-sejarah di Brasil dan Paraguay. Bentuk-bentuk modern dari spesies yang telah dibudidayakan dapat ditemukan bertumbuh liar di Brasil selatan. Meskipun spesies Manihot yang liar ada banyak, semua varitas M. esculenta dapat dibudidayakan. Produksi singkong dunia diperkirakan mencapai 184 juta ton pada tahun 2002. Sebagian besar produksi dihasilkan di Afrika 99,1 juta ton dan 33,2 juta ton di Amerika Latin dan Kepulauan Karibia. Singkong ditanam secara komersial di wilayah Indonesia (waktu itu Hindia Belanda) pada sekitar tahun 1810[1], setelah sebelumnya diperkenalkan orang Portugis pada abad ke-16 ke Nusantara dari Brasil.

Proses pembuatan

Umbi akar singkong banyak mengandung glukosa dan dapat dimakan mentah. Rasanya sedikit manis, ada pula yang pahit tergantung pada kandungan racun glukosida yang dapat membentuk asam sianida. Umbi yang rasanya manis menghasilkan paling sedikit 20 mg HCN per kilogram umbi akar yang masih segar, dan 50 kali lebih banyak pada umbi yang rasanya pahit. Pada jenis singkong yang manis, proses pemasakan sangat diperlukan untuk menurunkan kadar racunnya. Dari umbi ini dapat pula dibuat tepung tapioka
Penggunaan
Dimasak dengan berbagai cara, singkong banyak digunakan pada berbagai macam masakan. Direbus untuk menggantikan kentang dan pelengkap masakan. Tepung singkong dapat digunakan untuk mengganti tepung gandum, baik untuk pengidap alergi.
Singkong sebagai makanan ternak Biasa digunakan di negara-negara seperti di Amerika Latin, Karibia, Tiongkok, Nigeria dan Eropa. Pengembangan Singkong Menjadi Produk Makanan Keripik berbahan baku singkong organik ternyata memiliki kandungan nilai gizi yang baik. Sebagai salah satu pelopor utama produsen keripikku.com telah menjadi ikon terbaik dalam pengembangan keripik organik. Bahan baku singkong unggul untuk membuat keripik banyak macam dan jenisnya, Tetapi keripikku.com hanya menggunakan satu jenis singkong saja. Dimana pemilihan satu jenis singkong unggulan ini telah melalui proses seleksi ketat dan pembuktian selama 40 tahun. Saat ini untuk memenuhi besarnya permintaan pasar, pihak keripikku.com mengembangkan bahan baku dengan pembibitan secara kultur jaringan atau tissue culture sehingga mutu umbi singkong memiliki keseragaman kualitas.
Membuat beberapa macam produk yaitu :
•keripik singkong original
•keripik opak
•keripik alen-alen
•keripik gethuk
Siapa tak kenal singkong? Tanaman ‘rakyat’ ini bisa dikatakan sangat digemari oleh masyarakat Indonesia. Bukan hanya umbinya yang memiliki rasa yang khas, namun daun singkong pun bisa disulap menjadi sayuran yang sangat nikmat.Sebagai penganan, umbi singkong diminati hampir di semua wilayah di Tanah Air. Umbi singkong juga dikenal sebagai makanan pokok di daerah tertentu. Di beberapa daerah, singkong (Manihot utilissima) dikenal dengan berbagai nama, seperti ubi kayee (Aceh), kasapen (Sunda), tela pohong (Jawa), tela belada (Madura), lame kayu (Makassar), pangala (Papua), dan lain-lain.Tanaman singkong sangat mudah tumbuh. Tumbuhan yang berasal dari Amerika Tropis ini banyak ditanam di pekarangan, tanggul, ataupun sawah. Perbanyakan tanaman dapat dilakukan dengan stek dari batang singkong tua.Menurut pakar tanaman obat, Prof Hembing Wijayakusuma, efek farmakologis dari singkong adalah sebagai antioksidan, antikanker, antitumor, dan menambah napsu makan. Bagian yang umum dipakai pada tanaman ini adalah daun dan umbi.Umbi singkong memiliki kandungan kalori, protein, lemak, hidrat arang, kalsium, fosfor, zat besi, vitamin B dan C, dan amilum. Daun mengandung vitamin A, B1 dan C, kalsium, kalori, fosfor, protein, lemak, hidrat arang, dan zat besi. Sementara kulit batang, mengandung tannin, enzim peroksidase, glikosida, dan kalsium oksalat.Selain sebagai makanan, tanaman singkong memiliki berbagai khasiat sebagai obat. Di antaranya obat rematik, sakit kepala, demam, luka, diare, cacingan, disentri, rabun senja, beri-beri, dan bisa meningkatkan stamina.Mengatasi rematik bisa dilakukan dengan pemakaian dalam dan pemakaian luar.Pada pemakaian luar, sebanyak lima lembar daun singkong, 15 gram jahe merah, dan kapur sirih secukupnya, dihaluskan dan ditambahkan air secukupnya. Setelah diaduk, ramuan dioleskan pada bagian tubuh yang sakit.Pada pemakaian dalam, 100 gram batang singkong, satu batang sereh, dan 15 gram jahe direbus dengan 1.000 cc air hingga tersisa 400 cc. Lalu, disaring dan diminum airnya sebanyak 200 cc. Lakukan dua kali sehari.Mengatasi sakit kepala, daun singkong ditumbuk lalu digunakan untuk kompres.Sebagai obat demam, 60 gram batang pohon singkong, 30 gram jali yang telah direndam hingga lembut direbus dengan 800 cc air hingga tersisa 400 cc. Ramuan disaring dan diminum airnya sebanyak 200 cc