2.1 Kajian Pustaka Berbicara tentang beras tentu kita akan teringat bagaimana cara meningkatkan mutu/kualitas beras, ada banyak faktor dalam meningkatkan kualitas beras salah satu faktor yang mendukung tahap pemberasan adalah penanganan pasca pengeringan terhadap gabah yang dihasilkan sehingga dapat meningkatkan produksi. Mulai dari padi seperti pada Gambar 2.1 yang dipanen menjadi gabah yang akan selanjutnya dikeringkan untuk proses penggilingan. Gambar 2.1: Padi (Untubogang, 2012) Pengeringan pada dasarnya adalah proses pemindahan/pengeluaran kandungan air bahan hingga mencapai kandungan tertentu agar kecepatan kerusakan bahan dapat diperlambat. Pengeringan dapat dilakukan dengan penjemuran yang memanfaatkan sinar matahari atau dengan cara buatan. Pengeringan buatan di samping untuk mengatasi pengaruh cuaca, kelembaban yang tinggi sepanjang tahun juga dimaksudkan untuk meningkatkan mutu hasil pengeringan. Pada proses pengeringan banyak faktor yang perlu diperhatikan, seperti iklim dan bahan baku, yang akan mempengaruhi waktu dan perolehan pengeringan. Berdasarkan prosesnya dikenal dua macam pengeringan yaitu pengeringan secara alami dan secara mekanis. Tujuan pengeringan ialah menurunkan kadar air gabah sampai 13-14% untuk penyimpanan panjang. 27 Pengeringan alami, Pengeringan di tingkat petani Indonesia sebagian besar dilakukan dengan sinar matahari dan hanya sebagian kecil petani yang melakukan pengeringan dengan mesin pengering. Pengeringan dengan sinar matahari dapat dilakukan dengan mudah terutama di daerah-daerah tropis seperti Indonesia. Akan tetapi di Indonesia panen umumnya jatuh pada musim hujan sehingga pengeringan menjadi masalah (Suparyono dan Setyono,1993). Menurut Taib dkk, (1988), pengeringan alamiah memanfaatkan radiasi surya, suhu dan kelembaban udara sekitar serta kecepatan angin untuk proses pengeringan. Pengeringan dengan cara penjemuran ini mempunyai beberapa kelemahan antara lain tergantung cuaca, sukar dikontrol, memerlukan tempat penjemuran yang luas, mudah terkontaminasi dan memerlukan waktu yang lama. Pengeringan dengan manual/alami dilakukan dengan penjemuran ketebalan tumpukan 3-6 cm dan dilakukan pada siang hari, dilakukan pembalikan sekitar 2 jam agar gabah kering merata sampai dihasilkan kadar air 14%, saat cuaca dalam keadaan tidak menentu hamparkan gabah dengan ketebalan 10 cm dalam ruangan dan dilakukan pembalikan setiap hari, jika cuaca sudah cerah kembali lakukan segera penjemuran lakukan penjemuran diatas lantai jemur yang terbuat dari semen jika menggunakan alas penjemuran (plastik, tikar, terpal) pastikan tanah dibawahnya tidak basah sehingga tidak terjadi kelembaban dibawahnya, lakukan pengadukan secara rutin agar gabah kering merata dan tidak terjadi pembasahan pada tempat- tempat tertentu. Penjemuran pada gabah kalau memungkinkan tidak boleh ditunda diusahakan dalam 2 hari gabah dalam kondisi kering dan dapat diperoleh beras dalam keadaan mutu yang baik. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengeringan gabah secara manual: a. Lokasi tidak boleh lebih rendah dan tanahnya padat agar tidak ada genangan air. b. Aman dari tikus dan saluran udaranya baik dan memiliki saluran drainase yang baik. c. Pada saat penumpukan pada karung, tinggi tumpukan karung goni maksimal 4 meter dan karung plastk 3 meter, tumpukan 28 menggunakan pelindung terpal anti air dari atap tumpukan, jarak horizontal antara tumpukan adalah 1 meter dan jarak horizontal antara tumpukan dengan atap adalah 1,5 meter, menggunakan alas kayu, tidak ada tumpukan yang menempel pada dinding. d. Pemeriksaan secara teratur. Pengeringan buatan, Pengeringan dengan buatan dapat menggunakan udara dipanaskan. Udara yang dipanaskan tersebut dialirkan ke bahan yang akan dikeringkan. Pengeringan dengan menggunakan alat mekanis ( pengeringan buatan ) memberikan beberapa keuntungan diantaranya: a. tidak tergantung cuaca, b. kapasitas pengeringan dapat dipilih sesuai dengan yang diperlukan, c. tidak memerlukan tempat yang luas, d. serta kondisi pengeringan dapat dikontrol. Pengeringan mekanis ini memerlukan energi untuk memanaskan alat pengering, Alat pengering buatan pada umumnya terdiri dari unit pemanas(heater) serta alat-alat kontrol. Untuk alat pengering dengan unit pemanas, beberapa macam sumber energi panas yang biasanya dipakai adalah gas, minyak bumi, batubara atau elemen pemanas. Sumber energi panas pengeringan buatan dapat diperoleh dari listrik, kayu, arang, minyak bumi dan gas. 2.2 Proses pengeringan padi Di dalam biji-bijian terdapat air bebas dan air terikat. Air bebas terdapat di bagian permukaan biji-bijian, di antara sel-sel dan dalam pori-pori, air ini mudah teruapkan padapengeringan. Air terikat yaitu air yang berikatan dengan protein, selulosa, zat tepung, pektin, dan sebagai zat-zat yang terkandung dalam gabah, air terikat memang sulit untuk dihilangkan, memerlukan beberapa perlakuan dan ketekunan seperti halnya terhadap beberapa faktor-faktor yang berpengaruh dalam pengeringan, antara lain temperatur, kelembaban, dengan ketekunan yaitu kegiatan membalik-balik bahan (gabah) selama dalam pengeringan. 29 Air yang di angkut dari biji berlangsung dengan proses penguapan. Perubahan air menjadi uap air terjadi di permukaan biji. Untuk itu uap harus didifusikan terlebih dahulu ke permukaan lalu diuapkan. Energi panas harus cukup untuk menguapkan air dan juga untuk mendifusikan air. Panas tersebut dapat dipancarkan ke biji-bijian baik dengan cara konveksi, radiasi, maupun secara konduksi. Panas yang dipancarkan ke dalam biji-bijian akan melalui tiap biji secara individu. Setelah menerima panas, maka penguapan pun terjadi dari permukaan sampai ke bagian dalam biji. Pengeringan merupakan langkah penting dalam penggilingan beras. Pada dasarnya dengan pengeringan bahan akan menjadi tidak mudah rusak, menghentikan kegiatan mikro-organisme tertentu dan memudahkan pengolahan lebih lanjut. Pengeringan juga dimaksudkan untuk mendapatkan bahan dengan volume yang lebih kecil, sehingga dapat lebih mudah diangkut dan biaya lebih. Keuntungan dan kerugian penjemuran dibandingkan dengan pengeringan buatan adalah sebagai berikut: a. Penjemuran sangat tergantung pada cuaca, sehingga kontinuitas pengeringan tidak teratur, misalnya kalau turun hujan terpaksa pengeringan dihentikan.Demikian pula suhu, kelembaban udara dan kecepatan udara tidak dapat diatur, sehingga kecepatan pengeringan tidak seragam. b. Mutu gabah kering hasil penjemuran umumnya lebih rendah daripada hasil pengeringan menggunakan alat. Hal ini disebabkan karena waktu pengeringan yang lama, keadaan pengeringan dan tidak dapat dijaga dan diawasi sehingga kemungkinan-kemungkinan terjadinya kerusakan selama penjemuran sangat besar. c. Keuntungan proses penjemuran adalah biayanya rendah karena memerlukan biaya dan alat-alat yang lebih murah. Saat proses pengeringan terjadi, perpindahan massa dari bahan ke udara dalam bentuk uap air berlangsung atau terjadi pengeringan pada permukaan bahan. Setelah itu tekanan uap air pada permukaan bahan akan menurun. Setelah kenaikan suhu terjadipada seluruh bagian bahan, maka terjadi proses pergerakan 30 air secara difusi dari bahan kepermukaannya dan seterusnya proses penguapan bahan diulang lagi. Akhirnya setelah air bahan berkurang, tekanan uap air bahan akan menurun sampai terjadi keseimbangan dengan udara di sekitarnya. Dengan pengeringan diharapkan kadar air gabah mula-mula sekitar 30% akan turun sedemikian hingga mencapai kadar air se kitar 12-16%. Pada kadar air 12-16%, gabah telah cukup siap untuk pengolahan lebih lanjut (penggilingan) ataupun telah cukup amandalam penyimpanan. Beberapa kendala yang berpengaruh dalam pengeringan ialah suhu dan kelembaban udara lingkungan, kecepatan aliran udara pengering, besarnya persentase kandungan air yang ingin dijangkau, power pengering, efisiensi mesin pengering, dan kapasitas pengeringnya. Kendala tersebut dapat ditanggulangi sehingga proses pengeringan dapat dilakukan secara terus menerus tanpa berhenti. Untuk menanggulangi kendala tersebut digunakan peralatan pengeringan buatan. Energi untuk proses pengeringan dapat diperoleh dari proses pembakaran, minyak, gas ataupun biomassa. Tetapi penggunaan sumber-sumber energi dapat menyebabkan biaya produksi menjadi meningkat. Pengeringan buatan adalah pengeringan dengan menggunakan alat pengering, dimana suhu, kelembaban udara, kecepatan pengaliran udara dan waktu pengeringan dapat diatur dan diawasi. Pengeringan buatan dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu pengeringan (adiabatik) dan pengeringan (isothermik). Pengeringan adiabatik adalah pengeringan dimana panas dibawa ke alat pengering. Udara panas ini akan memberikan panas pada bahan yang akan dikeringkan dan mengangkut uap air yang dikeluarkan oleh bahan. Pengeringan isothermik adalah pengeringan dimana bahan yang akan dikeringkan berhubungan langsung dengan lembaran (plat) logam yang panas. Hingga sekarang ini peralatan pengeringan buatan sudah banyak berkembang dengan berbagai tipe. Pada tiap tipe berbeda konstruksinya namun prinsipnya sama yaitu untuk mengurangi kadar air bahan. Pengeringan buatan dapat dilakukan dengan dua metode yaitu : 31 a. Pengeringan tumpukan (batch drying), di mana bahan masuk ke dalam alat pengering sampai pada pengeluaran hasil pengeringan, kemudian dimasukkan gabah berikutnya. b. Pengeringan kontinu atau berkesinambungan ( continous drying ), dimana pemasukan dan pengeluaran bahan berjalan menerus. 2.3 Tipe mesin pengering buatan Ada beberapa tipe mesin pengering buatan dimana diantaranya adalah sebagai berikut: a. Tipe batch dryer Alat pengering tipe batch dryer terdiri dari beberapa komponen, yaitu : 1) Bak pengering yang lantainya berlubang-lubang serta memisahkan bak pengering dengan ruang tempat penyebaran udara panas (plenum chamber). 2) Kipas digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya ke “plenum chamber” dan melewati tumpukan bahan di atasnya. 3) Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar kelembaban udara pengering tersebut menjadi turun, sedangkan suhunya naik. Seperti gambar dibawah Gambar 2.2, dimana pada alat pengering tipe batch dryer, udara pengering bergerak dari bawah ke atas melalui bahan dan melepaskan sebagian panasnya untuk menghasilkan proses penguapan. Dengan demikian udara pengering makin ke atas semakin turun suhunya. Berdasarkan tebal tumpukan bahan, tipe batch dryer digolongkan atas dua jenis yaitu “Deep Bed” dan “Thin Layer”.Deep Bed cocok digunakan untuk penyimpanan bahan yang telah dikeringkan. 32 Gambar 2.2 : tipe batch dryer(AVA company, 1989) b. Tipe deep bed Pengeringan sistem Deep Bed tumpukan bahan cukup tebal dan wadah pengeringan mempunyai dasar lantai yang mempunyai lubang-lubang atau kawat anyaman sehingga udara panas dapat mengalir melalui bahan. Besar kecilnya ukuran lubang wadah ditentukan berdasarkan bahan yang dikeringkan. Pengeringan dilakukan dengan suhu yang rendah dan waktu yang lama,agar kerusakan pada bahan dapat dihindari. Contoh deep bed dapat kita lihat pada gambar Gambar 2.3. Gambar 2.3 : Tipe deep bed(Taib dkk, 1988) Keterangan : A. Kipas 33 B. Plenum Chamber C. Biji kering D. Bidang pengeringan E. Biji basah F. Udara dan uap air keluar c. Sistem thin layer Prinsip kerja mesin pengering ini hampir sama dengan deep bed. Pada jenis ini pengeringan lebih luas dan ketebalan bahan dikurangi.Pergerakan bidang pengeringan tidak begitu nyata karena pengeringan ini berlangsung serentak dan merata di seluruh bagian bahan. keuntungan alat pengering jenis ini antara lain, laju pengeringan lebih cepat, kemungkinan terjadiover drying lebih kecil, tekanan udara pengering yang rendah dapat melalui lapisan bahan yang dikeringkan. Bijian yang dikeringkan didorong oleh udara pengering yang diteruskan ke lantai berpori atau sistem aliran udara yang diteruskan dari sebelah bawah Bin. Zona pengeringan berkembang dari batas lantai dan kemudian terus bergerak ke bawah bijian hingga menyentuh lapisan permukaan (dapat dilihat pada gambar 2.4). Selanjutnya dikemukakan bahwa pengeringan yang dilakukan denganmenggunakan alat mekanis (pengeringan buatan) akan mendapatkan hasil yang baik bila kondisi pengeringan ditentukan dengan tepat selama pengeringan dikontrol dengan baik. Pengeringan dengan sistem sinambung dilakukan dengan menggunakan alat jenis “tunnel dryer” maupun “drum dryer”. 34 Gambar 2.4 : Tipe thin layer(Kartasapoetra, 1994) d. Tipe continous drying Pada jenis ini bahan secara terus menerus dialirkan ke dalam silinder pengeringan sehingga mencapai ketebalan ± 60 cm dan tempatnya terletak di pusar “conditioning” bijian atau pusat penimbunan bijian. Biji basah memasuki puncak dari pengeringan, kemudian aliran bijian tersebut dialirkan ke bagian yang adanya pemanasan udara dan kebagian yang tanpa adanya pemanasan udara, kemudian pengeringan dihentikan dan setelah itu dilakukan pendinginan. Laju aliran bijian dapat diatur bervariasi dengan alat perlengkapan pengatur laju aliran, hal ini disesuaikan menurut jumlah kadar air bahan yang akan dipindahkan. Arah aliran udara berhubungan dengan arah aliran bahan bijian misalnya aliran udara melintasi bahan (cross flow), aliran udara berlawanan dengan arah aliran bahan (counter flow) atau arah aliran udara bersamaan dengan arah aliran bahan (concurrent flow). Beberapa continous dryer mempunyai struktur agak rendah, tempat tumpukan bijian mendatar (horizontal), bentuk lantai timbunan berpori dengan tujuan udara akan sampai ke bahan dengan tujuan udara akan sampai ke bahan dengan membentuk sudut. Fluidisasi (pengaliran) udara ke bahan terjadi terus menerus guna memindahkan uap air hingga sampai pengeringan terhenti. Gambar 2.5 : Tipe continous drying(AVA company, 1989) 35 e. Sistem tunnel dryer Alat ini digunakan untuk pengeringan bahan yang berbentuk/ukurannya seragam. Biasanya bahan yang dikeringkan berbentuk butiran, sayatan/irisan dan bentuk padatan lainnya. Selanjutnya dikemukakan bahwa bahan yang akan dikeringkan ditebarkandengan lapisan tertentu di atas baki atau anyaman kayu ataupun lempengan logam. Baki ini ditumpuk di atas sebuah rak/lori/truk. Jarak dibuat sedemikian rupa sehingga udarapanas dapat melewati tiap baki, sehingga pengeringan dapat seragam, sedangkan bagianatas lori harus terbuka agar uap air dapat keluar. Alat pengering terowongan (tunnel) yang arah aliran udaranya searah dengan arah pergerakan bahan dapat dilihat pada gambar Gambar 2.6. Lori yang telah dimuati dengan bahan basah dimasukkan satu persatu ke dalamlorong (tunnel) dengan interval waktu yang sesuai untuk pengeringan bahan,terowongan ini merupakan ruangan yang panjang dan dialiri dengan udara panas.Rak/lori digerakkan dengan belt (sabuk) secara perlahan, pergerakkannya bisa searahdengan aliran udara atau berlawanan dengan arah aliran udara, panjang terowongan bisabervariasi dan dapat mencapai 27 meter dengan penampang berbentuk segi empat denganukuran 2 x 2 meter. Udara digerakkan dengan blower dan bergerak secara mendatardengan kecepatan sampai 400 meter/menit. Salah satu jenis dari “tunnel dryer”adalah yang arah pergerakan raknya searah dengan arah aliran udara dalam alat. Sifat alat ini adalah : a. Kecepatan penguapan yang paling tinggi didapat pada awal terowongan. b. Ketika bahan bergerak di dalam terowongan, maka bahan tersebut bersentuhan dengan udara yang bersuhu lebih dingin. Kecepatan pengeringan turun dan bahaya suhu yang tinggi bagi bahan berkurang. 36