DESAIN DAN FABRIKASI TEKNOLOGI

TEKANAN RENDAH SISTEM JET AIR/

WATER JET

(Pengolahan Komoditi Peka Panas dengan

Penggorengan Vakum)

Keterbatasan dalam rancang bangun manufaktur mesin

pengolahan hasil pertanian berbasis tekanan rendah

khususnya pada pengolahan buah-buahan dan sayuran

menjadi bentuk kripik (chip).

Mahalnya harga mesin impor dan keterbatasan infrastruktur.

Keterbatasan kemampuan Sumber Daya Manusia dari sisi

penguasaan teknologi enjinering, permodalan, dan prasarana

Penggunaan pompa vakum dengan sistem jet air (water jet),

karena berbagai kelebihannya: sederhana dalam disain,

fabrikasi, operasi dan maintenance, tidak memerlukan presisi

tinggi,

BABI Latar Belakang:

Temperature

(oC)

Absolute Vapor

Pressure

- pv -

103 (Pa, N/m2)

0 0.6105

5 0.8722

10 1.228

20 2.338

30 4.243

40 7.376

50 12.33

60 19.92

70 31.16

80 47.34

90 70.10

100 101.3

Teknologi pengolahan komoditi pertanian peka

panas di tingkat industri kecil memerlukan disain

sistem pembangkit vakum yang mengacu pada:

Keterbatasan kemampuan Sumber Daya Manusia

Mudah dan murah dalam fabrikasi, pengoperasian,

dan perawatan

Layak secara ekonomis, teknis, dan diterima di

masyarakat.

Perumusan Masalah

Merancang dan mengetahui kinerja pompa vakum sistem

jet air pada berbagai jenis fluida dan temperatur.

Menguji kinerja mesin penggoreng vakum pada berbagai

komoditi pertanian.

Mengetahui perubahan sifat fisik komoditi pertanian

yang peka panas pada penggorengan vakum.

Merancang sistem fabrikasi pompa vakum sistem jet air.

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Pompa vakum berdasarkan hukum Bernoulli

Hisap (s)

Tekan (1) Nosel(n) Diffuser (T) Keluar (2)

Gambar skema jet air

Tinjauan Pustaka

Hukum Bernoulli tentang jet air

Desain jet air mengikuti persamaan Bernoulli sbb:

g

VP

2

2

1

1

1 g

VPs n

2

2

1

=

Head operasional besarnya tergantung dari kecepatan fluida

melalui nosel ( ) dan dinyatakan:2

nV

g

VPP ns

2

2

1

1

Prinsip yang sama berlaku pada diffuser, dengan asumsi seluruh head

kecepatan diubah menjadi head statis pada diffuser dimana V2 = 0, maka

besarnya head keluaran :

g

VPP ts

2

2

2

2

……………….....................(1)

……………….....................(2)

……………….....................(3)

Perbandingan head operasional dengan head keluaran (RH) dinyatakan:

RH = 12

21

2

2

2

2

/)(

/)(

2/

2/

s

s

T

n

T

n

PP

PP

V

V

gV

gV

Berdasarkan persamaan momentum :

Tsssn VMMVMVM )( 11

dimana Vs <<< Vn, maka persamaan 5 dapat dinyatakan:

)1(1 T

n

sV

VMM

Perbandingan massa fluida pada sisi hisap (Ms) dan sisi dorong (M1)

atau Rw dinyatakan :

)1( T

n

wV

VR

……………….....................(4)

……………….....................(5)

……………….....................(6)

……………….....................(7)

Berdasarkan persamaan 4, persamaan 7 dinyatakan:

1 Hw RR

……………….....................(8)

Jadi perbandingan aliran volumetrik antara sisi hisap dan sisi dorong

)( 1

1

ws R

Q

Q ……………….....................(9)

Penggorengan

Penggorengan merupakan proses panas yang mempergunakanminyak sebagai media pindah panas.

Tujuan Penggorengan :

membentuk karakteristik warna, aroma dan cita rasa

mengawetkan produk

Meningkatkan daya cerna

Agar dapat dilakukan penggorengan pada komoditi peka panas, suhu penggorengan diturunkan dengan menurunkan tekananatau penggorengan dilakukan pada tekanan vakum.

Berbeda dengan penggorengan pada tekanan atmosfir yang dilakukan pada suhu di atas 150 oC, proses penggorenganvakum dilakukan pada tekanan maksimal 10 kPa abs., suhu80 – 90 o C, dan lama penggorengan 60 – 100 menit,

Dalam kaitannya dengan lama pemanasan () , kerusakan komponen

menurut kinetika reaksi mengikuti persamaan:

kC

CLn

o

Dalam sistem kimia dan biologi hubungan antara laju reaksi (k) dengan

suhu (T) dinyatakan:

10/)(

10

2

1 12

][TT

Qk

k

……………….....................(10)

……………….....................(11)

Berdasarkan persamaan 10 dan 11 perubahan gizi selama pemanasan ()

pada suatu suhu (T1) dibandingkan suhu yang ada pada umumnya (T2)

dapat diprediksi.

Sedangkan pengaruh tekanan terhadap titik didih air yang ada di dalam bahan

menurut persamaan Clausius-Clapeyron dinyatakan:

)(21

12

1

2

TT

TT

R

H

P

PLn v

atau

)1

(21TTR

HLnP v

……………….....................(12)

……………….....................(13)

PERSIAPAN

(Sortasi, pencucian, pengupasan, dll)

PENCEGAHAN OKSIDASI

(Blansir, penambahan anti oksidan dll)

PENGIRISAN/ PEMBELAHAN

PENAMBAHAN BAHAN MAKANAN ADITIF

(Perendaman dalam sirup, esen, tepung)

PENGGORENGAN

(Dilakukan pada tekanan 10 kPa abs., suhu 80-90 o C)

PENGATUSAN MINYAK

(Deoiling dengan sentrifug)

PENGEMASAN

(Mempergunakan bahan yang kedap cahaya dan uap air)

Bagan alir proses penggorengan hampa komoditi peka panas

Analisis neraca massa dan energi pada

penggorengan

Persamaan kebutuhan energi untuk penggorengan, beban kondensor dan

kebutuhan air pendingin untuk kondensor diuraikan sbb:

Kebutuhan panas untuk penggorengan (Qp)

Qp = m cp (T1) + m(x1 – x2) (Hg – Hfg) ………………… ……(14)

Beban kondensor (Qk)

Qk = m(x1 – x2) (Hg – Hfg) …………………………………(15)

Kebutuhan air pendingin di kondensor (mA)

MA = Qk/ 4.2 (T2) …………………………………………(16)

100

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 1012

Waktu

Atr

ibu

t k

ual

itas

se

lam

a p

rose

s p

eng

go

ren

gan

Unit pengendalian suhu

Solenoid valve

Tangki Kompor/ Pemanas

LPG/ sumber

Manual valve

Gambar perpipaan bahan bakar pemanas

Pengembangan

Disain

Manufakturing

Gambar

Rancangan

Disain

Konsep

WAKTU

PROSES / TAHAP DESAIN ENGINEERING

S

U

M

B

E

R

D

A

Y

A/

D

A

N

A

Peralatan Informasi Kelengkapan

Bahan Baku

Tenaga Kerja Produk Akhir

Purchased

Limbah

Energi Suplaier Servis

Sistem Manufaktur

SISTEM MANUFAKTUR

Diskripsi Percobaan

BAB III: MetodologiPenelitian

NO WAKTU TEMPAT KEGIATAN LUARAN

1 Semester 3 Lab. Teknik Proses Hasil

Pertanian dan Pangan,

Fak. Teknologi Pertanian,

UB

Disain dan Uji

Performa Pompa

Vakum Sistem Jet Air

Kinerja Pompa Vakum

Pada Berbagai

Temperatur dan Jenis

Fluida

2 Semester 4 Lab Pengujian Mutu Hasil

Pertanian, Fak. Teknologi

Pertanian, UB

Pengujian Sifat Fisik

Hasil Pertaniahan yang

diolah dengan

Penggorengan Vakum

Perubahan Sifat Fisik

Komoditi Pertanian Peka

Panas Selama

Penggorengan Vakum.

Parameter Disain Sistem

3 Semester 5 Lapangan Disain dan Fabrikasi

Teknologi Tekanan

Rendah Sistem Jet Air

Industri dan Jaringan

Teknologi Tekanan

Rendah Berbasis Jet Air

4 Semester 6 Jurusan Teknik Pertanian,

Fakultas Teknologi

Pertanian, UB

Seminar, Penyusunan

Disertasi

Tulisan Disertasi dan

Jurnal

Pertimbangan Perencanaan

Dasar pemikiran/ pertimbangan yang digunakan untuk merancang mesin

penggoreng vakum adalah:

•Biaya operasional dan kemungkinan diproduksi secara massal pompa vakum

menentukan keberadaan suatu rancang bangun mesin penggoreng vakum .

•Ratio minyak dengan bahan yang diproses, menentukan mutu kripik buah yang

dihasilkan.

•Luas permukaan kontak bahan dengan minyak semakin besar, kecepatan

penggorengan semakin besar.

•Rongga udara di dalam ruang penggorengan, semakin kecil rongga udara

kebutuhan daya pompa semakin rendah.

•Bahan yang berhubungan/ kontak dengan minyak dan bahan yang diproses

terbuat dari stainless steel.

•Ketergantungan proses produksi terhadap bengkel besar/ sarana produksi

diusahan sekecil mungkin, penyediaan dan pemilihan suku cadang hendaklah

memperhatikan keberadaan komponen yang ada di pasaran.

Rancangan Fungsional

Keterangan:

•Sumber panas (burner) 8. Kondensor

•Tabung penggoreng 9. Saluran hisap uap air

•Tuas pengaduk 10. Water-jet

•Pengendali suhu 11. Pompa sirkulasi/ sentrifugal

•Penampung kondensat 12. Saluran air pendingin

•Pengukur vakum 13. Bak sirkulasi air

•Keranjang penampung bahan 14. Kerangka

1

10

13

12

11

9

14

1

23

4

5

76 8

Rancangan Struktural

Pompa vakum sistem jet air

air

Udara udara

Air dan udara

a) Rangkaian pompa vakum sistem jet air b) Menakisme hisapan udara oleh jet air

Gambar skematis pembangkitan vakum dari efek jet air

Ruang penggoreng (Frying chamber)

45 cm

90 cm

Pand. Samping Pand. Depan

Bentuk ruang penggoreng dan profilnya

Air pendingin keluar Uap air panas dari ruang penggoreng

Air pendingin masuk

Uap air dingin

Konstruksi kondensor

Komponen

Perakitan

Overhead

Standar

Tambahan

Tenaga Kerja

Peralatan& Perkakas

Support

BIAYA MANUFAKTUR

Indirect Allocation

Bahan Baku

Proses

Perkakas

Elemen Biaya Manufaktur Produk

Manufaktur Engineering

Tujuan

PROSES DESAIN ENGINEERING

Konsep

Spesifikasi

Sasaran

Spesifikasi

Pemecahan

Analisis

Manufaktur

Distribusi

Model Penerapan

E V A L U A S I,

UMPAN BALIK &

TINDAK LANJUT

DESAIN LUAR NEGERI DESAIN MODIFIKASI

INFORMASI :

-BAHAN BAKU

-PASAR

-EKSPOR

-SUMBER DANA

-DLL

PELATIHAN DAN

KONSULTASI

TEKNIS/ BISNIS

PENGUSAHA

AGROINDUSTRI

PRODUKSI & JASA ALSIN P.H.P

JARINGAN

BISNISPROGRAM :

ANTAR DEPARTEMEN

LEMBAGA SWASTA

CONTOH :

-SP-3-ULP-2-IDT & PPK-MASALAH PHK-PENGENTASAN KEMISKINAN-PESANTREN

CALON PENGUSAHA :

•SARJANA BARU

•TRANSMIGRAN

•KARANG

TARUNA

•WANITA

MANDIRI

•KARYAWAN PHK

PAKET TEKNOLOGI TERPILIH

PENGUSAHA TANGGUH