JURNAL

Analisa Proses Pengentalan Susu Evaporasi Pada Berbagai Perlakuan Suhu Dengan Menggunakan Evaporator Vakum Tipe Water Jet. JURNAL Oleh : SYAMSUL HUDA 0211020059 JURUSAN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2008 Analisa Proses Pengentalan Susu Evaporasi Pada Berbagai Perlakuan Suhu Dengan Menggunakan Evaporator Vakum Tipe Water Jet. Oleh : Syamsul Huda Abstrak Susu kental merupakan susu yang diolah melalui proses penguapan hampa. Prosesnya dilakukan dengan pemanasan terlebih dahulu untuk menjaga kestabilan selama proses pengentalan dan penyimpanan. Pemanasan ini penting karena dapat menghancurkan bakteri patogen, sehingga susu kental yang dihasilkan akan steril dan aman bagi konsumen. Mesin evaporator vakum merupakan mesin yang beroperasi pada tekanan vakum atau tekanan di bawah 1 atm, tujuan dari kondisi operasi ini adalah agar proses penguapan dapat berlangsung pada kondisi suhu rendah, sehingga kerusakan yang disebabkan oleh suhu dapat dikurangi. Tujuan penelitian ini adalah : Mengetahui pengaruh perbedaan suhu pengolahan terhadap laju penguapan susu evaporasi dan perubahan sifat fisik susu evaporasi, mengetahui kebutuhan energi mesin penguap vakum pada proses pengentalan susu evaporasi, mengetahui effisiensi dari mesin penguap vakum tipe water jet dengan sistem double jacket. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental atau percobaan dengan menggunakan faktor perlakuan suhu yang terdiri dari 3 level perlakuan masing-masing 50, 55, 60°C. Pada masing-masing perlakuan dilakukan 3 kali ulangan. Hasil penelitian menunjukkan antara lain nilai kadar air susu evaporasi yang dihasilkan berkisar antara 55,35 % - 64,89 % bb. Kadar air tertinggi diperoleh pada perlakuan dengan suhu 50°C sebesar 67,81 % dan rerata kadar air terendah adalah pada suhu 60°C yaitu sebesar 58,06 %. Rerata berat jenis tertinggi dicapai pada perlakuan suhu 60°C yaitu 1,09 dan yang terendah dicapai pada perlakuan 50 °C yaitu 1,07. Rerata viskositas terbesar didapatkan pada suhu 60 °C yaitu sebesar 36 cP. Sedangkan viskositas terendah didapatkan pada suhu 50°C yaitu sebesar 12 cP. Rerata rendemen yang terrendah didapatkan pada suhu 60 °C yaitu sebesar 22,3 % dan rerata rendemen yang paling tinggi didapatkan pada suhu 50°C yaitu sebesar 36,91 %. Laju penguapan yang didapatkan dari penelitian ini nilai tertinggi didapatkan pada perlakuan suhu 60°C dan yang terendah adalah pada perlakuan suhu 50°C. Jumlah energi total yang terkecil didapatkan pada perlakun suhu 60 °C yaitu sebesar 10269,595 kJ dan nilai terbesar didapatkan pada suhu 50 °C yaitu sebesar 16384,484 kJ. Nilai effisiensi terendah terdapat pada suhu 50 °C sebesar 23,26 % sedangkan nilai tertinggi terletak pada suhu 60 °C sebesar 31,62 %. Kata kunci : Susu Evaporasi, Suhu, Evaporator Vakum, water jet 1 Coagulation Process Analysisof Evaporation Milk at Various Treatment of Temperature by using Vacuum Evaporator type Water Jet by : Syamsul Huda Abstract Heavy cream is milk that processed through evaporation process of vacuum condition. The process is done with warm-up beforehand to take care of stability during coagulation process and storage. Warm-up is important because can break pathogenic bacteria, so that heavy cream yielded to be sterile safe and for consumer. Evaporator vacuum machine is machine that operated under vacuum condition (1 atm). The porpose from this condition is evaporation process happened on reduced temperature, so deterioration of food cause by temperature could be reduced. The aims of this research are : To know the effect of different temperature on rate of milk evaporation and physic change evaporated milk, to know the energy required by vacuum evaporator machine, to know the efficiency vacuum evaporation machine type water jet with double jacket system. Method applied in this research is method experiment or attempt by using treatment factor of temperature consisted of 3 level, each treatment 50, 55, 60°C. At each treatment is done 3 times restating. Result of research shows that evaporation milk water content value yielded ranges from 55,35 % - 64,89 % wb. Highest water content average obtained at treatment with temperature 50°C is 67,81 % wb and low water content average is at temperature 60°C that is 58,06 % wb. Highest specific gravity average reached at treatment of temperature 60°C that is 1,09 and low reached at treatment 50 ° C that is 1,07. The biggest viscosity average got at temperature 60 ° C that is 36 cP. While low viscosity got at temperature 50°C that is 12 cP. Lowest rendement average got at temperature 60 ° C that is 22,3 % and highest rendement average got at temperature 50°C that is 36,91 %. Rate evaporation got from this research highest value got at treatment of temperature 60°C and lowest is at treatment of temperature 50°C. The smallest total energies got at treatment temperature 60°C that is 10269,595 kJ and the biggest value got at temperature 50°C that is 16384,484 kJ. Low efficiency value there is at temperature 50 ° C 23,26 % while highest value lay in temperature 60 ° C 31,62 %. Keyword : Evaporation Milk, Temperature, Vacuum Evaporator, Water Jet 2 PENDAHULUAN Susu merupakan sumber gizi terbaik bagi mamalia yang baru dilahirkan. Susu disebut sebagai makanan yang hampir sempurna karena kandungan zat gizinya yang lengkap. Selain air, susu mengandung protein, karbohidrat, lemak, mineral, enzimenzim, gas serta vitamin A, C dan D dalam jumlah memadai. (Astawan, 2006). Susu kental merupakan susu yang diolah melalui proses penguapan hampa. Prosesnya dilakukan dengan pemanasan terlebih dahulu untuk menjaga kestabilan selama proses pengentalan dan penyimpanan. Pemanasan ini sangat penting karena dapat menghancurkan bakteri patogen, sehingga susu kental yang dihasilkan akan steril dan aman bagi konsumen (Shiddieqy, 2006). Mesin evaporator vakum merupakan mesin yang beroperasi pada tekanan vakum atau tekanan di bawah 1 atm, tujuan dari kondisi operasi ini adalah agar proses penguapan dapat berlangsung pada kondisi suhu rendah, sehingga kerusakan yang disebabkan oleh suhu dapat dikurangi. Tujuan penelitian ini adalah : Mengetahui pengaruh perbedaan suhu pengolahan terhadap laju penguapan susu evaporasi dan perubahan sifat fisik susu evaporasi, mengetahui kebutuhan energi mesin penguap vakum pada proses pengentalan susu evaporasi, mengetahui effisiensi dari mesin penguap vakum tipe water jet dengan sistem double jacket. Susu merupakan salah satu bahan makanan yang banyak mengandung zat gizi, diantaranya protein dengan kandungan yang tinggi, karbohidrat, lemak, vitamin, dan beberapa mineral. Warna susu yang normal bervariasi dari putih keabuabuan sampai kuning kecoklatan tergantung dari jumlah lemak dan bahan padat bukan lemak (Lampert, 1970). Tabel l. Kompisisi Gizi Rata-rata Air Susu* KANDUNGAN SATUAN JUMLAH Air Lemak Protein Laktosa Ca P Fe Vitamin A Vitamin B Vitamin C % % % % (mg/100 gr ) (mg/100 gr ) (mg/1.00 gr ) (N) (mg/100 g r) (mg/100 g r) 88 88 3.5 3.2 4.3 143 60 60 1.7 130 0.03 1 * Sumber : Judkins and Keener, 1996 Susu kental merupakan susu yang diolah melalui proses penguapan hampa. Prosesnya dilakukan dengan pemanasan terlebih dahulu untuk menjaga kestabilan selama proses pengentalan dan penyimpanan. Pemanasan ini penting karena dapat menghancurkan bakteri patogen, sehingga susu kental yang dihasilkan akan steril dan aman bagi konsumen. Penguapan susu dilakukan pada ruang hampa dengan suhu 77°C. Pada suhu 49°C, fase cair dari produk yang dikentalkan menjadi jenuh dengan laktosa, dan pada waktu susu kental itu didinginkan terjadi larutan jenuh dan kristalisasi (Buckle, et al. 1987). Evaporasi adalah pemindahan sebagian air dari bahan pangan cair dengan mendidihkan uap air. Hal ini meningkatkan kepadatan bahan pangan dan juga mengawetkan dengan berkurangnya water activity. Selama evaporasi berlangsung, panas sensibel dipindahkan dari uap panas ke bahan pangan untuk mencapai suhu titik didih. Panas laten penguapan kemudian di suplai dengan uap panas, untuk membentuk gelembung-gelembung uap. Laju penguapan ditentukan oleh laju pindah panas ke dalam bahan dan laju pindah massa uap dari bahan (Fellow,2000). Evaporasi mengacu pada penguapan larutan melalui titik didihnya sehingga penguapan hanya sampai pada titik didih pelarut dan zat 3 yang terlarut. Pada penguapan susu segar suhu yang tinggi dapat menyebabkan perubahan sifat yang merugikan, seperti hilangnya flavor, warna, rasa maupun nilai nutrisinya. Menurut Toledo (1981) besarnya laju penguapan dinyatakan dengan persamaan di bawah ini : W= mw t Dimana mw adalah massa uapan air (kg) dan t adalah waktu (jam) Menurut Suyitno (1988) evaporator adalah alat yang digunakan untuk operasi pemekatan larutan yang dapat mengalami kerusakan oleh pengaruh suhu tinggi dengan jalan menguapkan sebagian cairan yang ada. Proses penguapan dengan evaporator vakum digunakan pada tekanan rendah atau vakum agar titik didihnya rendah. Cairan akan mendidih jika tekanan dari cairan mencapai tekanan sebesar tekanan disekelilingnya. Kondisi vakum diperlukan untuk mendidihkan cairan pada suhu lebih rendah dan diperoleh dengan cara mekanis yaitu hisapan uap (Steam Jet Ejector), pompa vakum biasanya dikombinasikan dengan kondensor bagi penguap air yang keluar dari evaporator. Teknologi jet air sudah umum digunakan untuk menghisap air pada sumur dalam, pada penggorengan vakum, prinsip tersebut digunakan untuk menghisap gas/udara. Efek kevakuman pada water jet ditimbulkan oleh efek dari perubahan energi tekan fluida menjadi kecepatan melalui sebuah nozzle yang diteruskan ke dalam saluran konvergen divergen (Lastriyanto,1999). Keunggulan dari teknologi water jet adalah : tidak menggunakan seal, oli bantalan serta elemen gerak lainnya. Kemampuan menghisap tekanan stagnasi minimum yang ditimbulkan mencapai 10 kPa absolut, tekanan ini dipengaruhi oleh debit dan suhu air, head tekanan dan rancangan jet itu sendiri (Lastriyanto, 1999). Alat penguap vakum (vacuum evaporator) digunakan untuk menguapkan bahan-bahan yang peka terhadap suhu tinggi seperti santan atau susu. Alat ini dipakai bila menginginkan penguapan secara tepat dan tekanan pada bahan tetap dipertahankan lebih rendah dari 1 atmosfer. Kevakuman ini menyebabkan perbedaan suhu antara uap dan bahan akan meningkat sehingga bahan pelarut pada bahan dapat mendidih dengan suhu relatif lebih rendah, sehingga akan meminimalkan kerusakan akibat pemanasan (Fellow,1995). Pada penguap vakum, proses penguapan akan dilakukan pada ruang tertutup dengan kondisi tekanan yang rendah sehingga suhu penguapan menjadi rendah pula. Untuk itu diperlukan pula pemvakuman dari Water Jet. Agar beban pompa vakum dapat dikurangi, uap air yang dibebaskan dari penguapan diembunkan dengan kondensor pendingin air (Lastriyanto,1998). METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2007 sampai dengan Januari 2008 bertempat di Laboratorium Teknik Prosesing Hasil Pertanian Jurusan Teknik Pertanian Universitas Brawijaya Malang. Alat yang digunakan antara lain adalah : Mesin penguap vakum tipe water jet, Penampung kondensat, Gelas ukur, Termokontrol,Termometer air raksa Timbangan digital, Stopwatch, Viscometer, Kulkas, kWh meter, Moisture Tester. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Susu segar yang diambil dari Koperasi Unit Desa Dau, Air, LPG. Gambar 1. Skema pompa vakum sistem water jet 4 Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dengan menggunakan faktor perlakuan suhu yang terdiri dari 3 level perlakuan masing-masing 50, 55, 60°C. Pada masing-masing perlakuan dilakukan 3 kali ulangan. Data hasil penelitian dianalisa secara matematis dan disajikan dalam bentuk grafik kemudian. Analisa yang dilakukan meliputi analisa sifat fisik susu hasil evaporasi dan analisa teknik yang terdiri dari laju penguapan dan effisiensi energi. Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap yaitu Penelitian Pendahuluan dan Penelitian Lanjutan. Penelitian pendahuluan bertujuan untuk melakukan percobaan dalam menentukan tahapan proses, suhu yang digunakan dan untuk mengetahui kinerja keseluruhan alat. Dari penelitian pendahuluan kemudian digunakan untuk penelitian lanjutan. Penelitian lanjutan dilakukan untuk mempelajari pengaruh perlakuan penggunaan suhu operasi terhadap hasil dari susu evaporasi, rendemen dan perubahan kadar air susu dan laju evaporasi susu serta kebutuhan energi evaporator vakum. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Kadar Air Nilai kadar air susu evaporasi yang dihasilkan akibat perlakuan suhu evaporasi berkisar antara 55.35 % 64.89 % bb. Sedangkan nilai rerata kadar air awal bahan baku susu segar sebesar 88.52 % - 89.34 %). Rerata kadar air tertinggi diperoleh pada perlakuan dengan suhu 50°C sebesar 67.81 % dan rerata kadar air terendah adalah pada suhu 60°C yaitu sebesar 58.06 %. Menurut Buckle, (1987) kadar air susu evaporasi adalah 74.5 %. Kadar air cenderung menurun dengan bertambahnya suhu perlakuan, karena selama proses penguapan suhu yang lebih tinggi akan mempengaruhi kecepatan evaporasi sehingga kandungan air yang terdapat pada susu teruapkan lebih banyak. Fellow, (1995) menyatakan bahwa pemanasan pada bahan pangan menyebabkan penurunan kadar air bahan pangan sebagai akibat dari terjadinya proses penguapan selama pemanasan berlangsung. 2. Berat Jenis Berat jenis susu evaporasi susu yang dihasilkan dari penilitian ini berkisar antara 1.07-1.10, sedangkan rerata berat jenis bahan baku susu segar adalah antara 1.01-1.02. Dari hasil penelitian, rerata berat jenis tertinggi dicapai pada perlakuan suhu 60°C yaitu 1.09 dan yang terendah dicapai pada perlakuan 50 °C yaitu 1.07. Berat jenis akan meningkat dengan bertambahnya suhu karena kadar air menurun dengan semakin meningkatnya suhu penguapan. Hal ini dikarenakan selama proses evaporasi jumlah padatan pada bahan akan meningkat seiring dengan berkurangnya jumlah air bahan. Dengan meningkatnya jumlah padatan ini, maka densitas bahan akan semakin meningkat sehingga berat jenis bahan akan bertambah. Berat jenis adalah rasio dari densitas suatu bahan terhadap densitas standar (aquadest) pada suhu dan tekanan yang standar (pada suhu 25 °C dan tekanan atmosfer). Menurut Wijaya dkk, (1997). Berat jenis ditentukan oleh berat molekul dan komponen-komponen penyusun bahan baku atau produk. Semakin tinggi berat molekul dan komponen penyusunnya maka akan semakin tinggi pula berat jenisnya. 3. Viskositas Viskositas adalah merupakan parameter penting pada proses evaporasi, viskositas akan meningkat proporsional dengan kandungan bahan kering (Walstra, et al, 1999). Dengan menurunnya kadar air susu evaporasi mengakibatkan viskositas susu evaporasi semakin tinggi. Viskositas yang dihasilkan dalam penelitian ini memiliki kisaran antara 12-36 cP, sedangkan rerata viskositas bahan baku susu segar adalah sebesar 5 Laju Penguapan (kg/jam) 6.3 cP. Rerata viskositas terbesar didapatkan pada suhu 60 °C yaitu sebesar 28.6 cP. Sedangkan viskositas terendah didapatkan pada suhu 50°C yaitu sebesar 13.3 cP. Peningkatan viskositas susu evaporasi disebabkan karena pengurangan kadar air oleh penguapan pada susu segar sehingga susu segar semakin pekat dan daya perlawanan atau geseran semakin besar yang akan merubah viskositas bahan menjadi kental. Viskositas akan meningkat dengan bertambahnya suhu penguapan karena kadar air menurun dengan meningkatnya suhu penguapan. Meningkatnya viskositas disebabkan karena adanya penguapan kandungan air pada susu selama proses (terjadinya proses pengentalan). Pengentalan adalah proses dimana terjadi kenaikan viskositas suatu cairan, viskositas adalah ukuran sifat cair dari zat cair. 5. Laju Penguapan Laju penguapan yang didapatkan dari penelitian ini nilai tertinggi didapatkan pada perlakuan suhu 60°C dan yang terendah adalah pada perlakuan suhu 50°C, atau dapat dikatakan pada perlakuan 60°C lebih cepat menguapkan bahan dibandingkan pada perlakuan 50°C. Hal ini disebabkan karena kandungan air pada suatu bahan akan cepat menguap dengan bertambahnya suhu. Dengan pemakaian suhu yang lebih tinggi maka akan meningkatkan kecepatan penguapannya. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 50°C 55°C 60°C Waktu (menit) 28 Viskositas (cP) 25 22 19 16 13 10 50 55 Suhu ( C) 60 13,3 17,11 28,6 Gambar 3. Grafik hubungan antara rerata Laju Penguapan dengan Waktu pada masing-masing Suhu Perlakuan Laju penguapan air bahan merupakan jumlah air yang dapat diuapkan secara simultan oleh mesin penguap vakum dalam satu satuan waktu. Laju penguapan akan menunjukkan kemampuan mesin untuk menguapkan air dengan menggunakan energi panas yang berasal dari energi panas LPG dan laju penguapan ditentukan baik oleh laju perpindahan panas ke dalam bahan dan laju pidah massa uap air dari bahan pangan. Sedangkan menurut Wirakartakusumah, (1989) penguapan terjadi pada titik didih cairan. Apabila perbedaan suhu antara medium pemanas dengan cairan yang dipanaskan kecil, maka kecepatan pindah panas akan menurun sehingga waktu yang diperlukan untuk mencapai titik didih cairan menjadi lebih lama, yang menyebabkan penguapan (pindah massa) berlangsung lebih lama jika dibandingkan dengan perbedaan suhu Gambar 2. Grafik Hubungan Rerata Viskositas Susu Evaporasi Terhadap Suhu Penguapan. 4. Rendemen Rerata rendemen yang paling rendah didapatkan pada suhu 60 °C yaitu sebesar 22.3 % dan rerata rendemen yang paling tinggi didapatkan pada suhu 50°C yaitu sebesar 36.91 %. Hal ini dikarenakan semakin tinggi suhu penguapan maka akan meningkatkan laju penguapan sehingga prosentase bahan yang tertinggal menjadi lebih sedikit, sebaliknya apabila suhu semakin rendah maka laju penguapan akan turun sehingga prosentase bahan yang tertinggal akan menjadi lebih besar. 6 yang lebih besar pada tekanan yang sama. 6. Suhu Bahan Pada mesin penguap vakum ini suhu yang digunakan selama proses penguapan dapat dikendalikan dengan pengatur panas yang terletak di dalam kontrol panel, dimana cara kerja dari alat tersebut adalah, dengan mengatur besar kecilnya suplai gas yang digunakan. Suhu dikendalikan dengan mengatur aliran bahan bakar sistem bypass melalui solenoid yang dioperasikan secara otomatis oleh suhu kontroller elektris dengan sensor Termokopel (Lastriyanto, 1998). Pada penelitian ini proses penguapan susu menggunakan cara Batch Evaporator, dengan menggunakan sistem Double Jacket, dimana pada ruang penguapan susu segar yang dimasukkan tidak bersentuhan langsung dengan media pemanas, akan tetapi melalui perantara fluida yaitu berupa air. Hal ini ditujukan agar susu tidak mengalami over heat atau terlalu panas yang akan menyebabkan penurunan kualitas pada produk jadi dan juga untuk meratakan panas ke seluruh permukaan bahan. Pada penelitian ini semakin rendah suhu yang digunakan maka akan semakin lama waktu yang digunakan. Pada suhu 50 °C rerata waktu yang diperlukan adalah 203 menit, suhu 55°C adalah 176 menit dan pada suhu 60°C adalah 123 menit Besarnya suhu juga sangat dipengaruhi oleh besarnya tekanan, dimana pada peneltitian ini tekanan yang digunakan adalah tekanan vakum, semakin tinggi tekanan maka titik didih air semakin tinggi sebaliknya semakin rendah tekanan maka titik didih air akan semakin rendah. 7. Suhu Kondensat Pada saat proses penguapan, uap panas dihisap dan didinginkan melalui kondensor, dimana di dalam kondensor uap panas akan didinginkan dengan mekanisme kondensor tipe konsentrik yang terdapat dua lapisan, lapisan dalam berupa stainless stell dan lapisan luar berupa pipa tembaga diantara dua lapisan tersebut terdapat media pendingin berupa air. Sehingga uap panas akan kembali menjadi air yang bersuhu 26°C-31°C.Proses pendinginan ini ditujukan untuk mengurangi beban pompa selama proses penguapan, apabila uap panas langsung dihisap tanpa didinginkan maka akan mengakibatkan pompa vakum cepat rusak. Peristiwa yang terjadi didalam kondensor adalah proses kondensasi, dimana uap panas dirubah wujudnya menjadi air. Dimana pada penelitian ini kondensat yang dihasilkan dijadikan ukuran kapan proses penguapan akan selesai dilaksanakan. Kondensor yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari : unit pendingin uap panas dan penampung kondensat. Pendingin uap panas terdiri dari media pendingin yaitu air yang disirkulasikan oleh pompa dan pipa tembaga sebagai tempat saluran uap air panas. Pemilihan bahan tembaga adalah untuk mendapatkan koefisien pindah panas konduksi yang relatif besar. Dengan demikian proses pertukaran antara uap panas dengan media air pendingin bisa berlangsung dengan baik (Dwi Argo dkk, 2002). Dari hail penelitian semakin lama proses maka suhu kondensat akan mengalami kenaikan. Hal ini berhubungan dengan beban kondensasi yang ditanggung oleh air kondensasi yang bersirkulasi. Dengan bertambahnya waktu proses yang diikuti oleh kenaikan suhu kondensat, maka akan berakibat pada penurunan densitas dan kelembaban air pendingin, sehingga akan menurunkan effisiensi dari mesin penguap vakum. 8. Tekanan Tekanan yang diperoleh pada penelitian ini relatif konstan yaitu berkisar antara 6.33 kPa-8 kPa Absolut (70-71.5 cmHg). Selama penguapan terjadi perubahan tekanan yang disebabkan oleh perubahan suhu. Sehingga dapat disimpulkan bahwa 7 perubahan tekanan merupakan fungsi dari kenaikan suhu. Tekanan dari suatu sistem adalah gaya yang dihasilkan oleh sistem tersebut pada satuan luas dari batas-batasnya. Unit yang digunakan untuk membangkitkan tekanan vakum adalah berasal dari unit ejektor yang berupa saluran konvergen divergen. Pemanfaatan ejektor sebagai komponen pembangkit ruang vakum sangat cocok untuk mesin penguap vakum, karena sistem pemvakuman dengan ejektor tersebut tidak memerlukan elemen penggerak seperti pada pompa vakum mekanis. Berdasarkan penelitian sebelumnya debit aliran udara dan uap air yang terhisap oleh efek dari ejektor mempunyai hubungan yang signifikan pada kombinasi jumlah ejektor dan suhu (Dwi Argo dkk. 2002). 9. Energi Energi yang diperlukan untuk menguapkan bahan pada penelitian ini adalah berasal dari energi panas kompor LPG dan energi mekanis yang berasal dari pompa air yang merupakan energi listrik, kebutuhan energi panas dan mekanis dihitung dengan cara mengukur konsumsi gas persatuan waktu dan menghitung jumlah putaran pada kWh meter. Berdasarkan Gambar 4 dapat dilihat bahwa semakin rendah suhu penguapan maka jumlah energi yang dibutuhkan akan meningkat. Hal ini dikarenakan dengan semakin rendahnya suhu maka waktu yang diperlukan untuk proses penguapan akan semakin lama. Pada penelitian ini waktu yang dibutuhkan untuk proses evaporasi pada masing-masing perlakuan adalah berbeda karena paremeter yang digunakan adalah jumlah kondensat yang dikeluarkan dari bahan. Jumlah energi yang dibutuhkan berkaitan erat dengan suhu penguapan, karena suhu sangat berperan penting dalam proses pindah panas dan massa pada saat penguapan, dimana semakin rendah suhu maka proses penguapan akan berjalan lebih lambat, sehingga energi yang dibutuhkan akan lebih besar. 1300 1200 Energi Total (kJ/kg) 1100 1000 900 800 700 600 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 50°C 55°C 60°C Waktu (menit) Gambar 4. Grafik Hubungan antara Rerata Energi Total dengan Waktu pada masing-masing perlakuan Output energi yang berupa Energi Penguapan diperoleh dengan mengalikan jumlah uapan air bahan pada setiap proses penguapan per satuan waktu dengan Entalphi fase uap (Hfg) pada suhu proses. Dimana paremeter yang digunakan untuk mengitung entalphi adalah tekanan. Entalphi fase uap (Hfg) pada masingmasing tekanan adalah tekanan 8 kPa Absolut 2403.3 kJ/kg dan tekanan 6.33 kPa Absolut 2413.7 kJ/kg. 400 En ergi Pen g u apan (kJ) 350 300 250 200 150 100 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 Waktu (menit) 50°C 55°C 60°C Gambar 5. Grafik Hubungan antara rerata Energi Penguapan dengan Waktu pada masing-masing perlakuan Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu penguapan maka energi penguapan akan semakin besar, ini disebabkan karena dengan bertambahnya suhu maka jumlah uapan air yang dilkeluarkan dari bahan juga akan meningkat. Pada saat proses penguapan dikenal ada dua jenis panas 8 yang pertama adalah panas sensibel yaitu panas yang dipindahkan dari medium pemanas ke bahan pangan, panas ini digunakan untuk menaikkan suhu bahan sampai pada titik didihnya. Panas sensibel merupakan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu air menjadi suhu penguapannya.Yang kedua adalah panas laten yaitu panas yang timbul setelah bahan mencapi titik didihnya sehingga tekanan uap akan meningkat dan akan membentuk gelembung cairan. 10. Effisiensi Mesin Penguap Vakum Pada penelitian ini effisiensi dibagi menjadi dua macam yaitu effisiensi energi panas yang didapatkan dengan membandingkan antara energi uapan air yang diperoleh dengan energi panas yang berasal dari LPG, yang kedua adalah effisiensi energi total yang didapatkan dengan membandingkan energi uapan yang diperoleh dengan energi total (energi panas dan mekanis) yang diperlukan. kaitannya dengan waktu yang digunakan untuk melakukan proses. Dimana semakin lama waktu maka nilai effisiensinya akan semakin kecil karena jumlah energi yang dibutuhkan akan semakin besar. Salah satu faktor yang menentukan besar kecilnya effisiensi adalah keadaan bahan yang diproses dalam hal ini adalah kadar air, dimana semakin tinggi nilai kadar air maka jumlah energi untuk menguapkan bahan persatuan waktu akan semakin besar sehingga akan menurunkan effisiensi. Data penelitian selengkapnya dapat diilihat pada lampiran. KESIMPULAN Nilai laju penguapan tertinggi pada penelitian ini didapatkan pada suhu 60°C dan menghasilkan nilai kadar air 58 % bb, sedangkan laju penguapan terendah didapatkan pada suhu 50 °C menghasilkan kadar air 67.81 % bb. Dapat dinyatakan bahwa dengan bertambahnya suhu penguapan maka akan meningkatkan laju penguapan diikuti oleh perubahan nilai kadar air. Rerata viskositas terendah didapatkan pada suhu 50 °C yaitu 13.3 cP dan nilai tertinggi didapatkan pada suhu 60°C yaitu 28.6 cP. Maka dapat dikatakan bahwa semakin tinggi suhu penguapan akan diikuti oleh perubahan viskositas susu evaporasi. Nilai rerata berat jenis tertinggi adalah 1.09 pada suhu 60°C, sedangkan rerata berat jenis terendah adalah 1.07 pada suhu 50 °C. Dapat dikatakan bahwa peningkatan suhu penguapan akan diikuti peningkatan berat jenis. Dimana peningkatan nilai berat jenis menunjukkan peningkatan jumlah padatan terlarut dalam susu evaporasi. Nilai rerata rendemen tertinggi diperoleh pada suhu 60°C sebesar 34 Effisiensi Total (% ) 32 30 28 26 24 22 50 55 Suhu (°C) 60 24,51 23,26 31,62 Gambar 6. Grafik nilai rerata Effisiensi Energi Total pada masing-masing perlakuan. Berdasarkan Gambar 6 dapat dilihat bahwa nilai effisiensi terendah terdapat pada suhu 50 °C sebesar 23.26 % sedangkan nilai tertinggi terletak pada suhu 60 °C sebesar 31.62 %. Dimana waktu rata-rata yang dibutuhkan pada masing-masing suhu adalah T 50°C selama 203 menit dan T 60°C selama 123 menit, besarnya nilai efisiensi suatu mesin sangat erat 9 32 % dan nilai rerata rendemen terendah adalah pada suhu 50°C sebesar 25.5 %. Dari nilai tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa peningkatan suhu penguapan akan mempengaruhi nilai rendemen suatu produk. Hubungan antara peningkatan suhu penguapan dan rendemen adalah berbanding terbalik. Rerata nilai energi total pada masing-masing suhu adalah suhu 50 °C sebesar 44736.8 kJ, suhu 55°C sebesar 43871.1 kJ, dan suhu 60 °C sebesar 33546.9 kJ. Dari nilai tersebut dapat kita lihat bahwa peningkatan suhu penguapan cenderung diikuti oleh penurunan kebutuhan total energi untuk menguapkan bahan. Nilai effisiensi energi total tertinggi pada penelitian ini adalah pada suhu 60 °C sebesar 31.26 %, sedangkan effisiensi terendah adalah pada suhu 50 °C sebesar 23.25 %. Dari nilai tersebut dapat dikatakan bahwa mesin penguap vakum pada penelitian ini sudah cukup baik apabila digunakan untuk proses pengolahan untuk jenis bahan yang lain. SARAN Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk jenis komoditi yang lain, terutama bahan makanan yang sensitif terhadap suhu pengolahan Perlu dilakukan analisa terhadap kandungan susu evaporasi. Science Typesed Etching. Pty. Ltd Brishbane. Australia Dwi Argo, B. Sudarminto. Lastriyanto A. 2002. Rekayasa Mesin Penggoreng Hampa Semi Kontinyu dan Penerapannya Pada Industri Keripik Buah. Jurnal Ilmu-Ilmu Teknik Volume 14 April 2002. Universitas Brawijaya. Malang Earle, R. L. 1982. Unit Operatioin in Food Processing. Ellis Howard Limited, England Fellow, P. J.1995. Food Processing Technology. Ellis Howard Limited. England Lampert, L. M., 1970. Modern Dairy Product. Chemical Publishing Company, Inc. New York. Lastriyanto, A. 1999. Peralatan Pasca Panen dan Industri Pengolahan Hortikultura (Kajian Khusus : Peralatan Industri Pengolahan Hortikultura dengan Tekanan Rendah Berbasis Teknologi Jet Air/Water Jet). Makalah Seminar Nasional Pengembangan Usaha Agroindustri Peluang dan Tantangan. BPPT. Jakarta Shiddieqy M. Ikhsan. 2006. Teknologi Pengolahan Susu. http://www.pikiran- rakyat.com/ Suyitno. 1998. Satuan Operasi. PAU Pangan dan Gizi Universitas Gajahmada. Yogyakarta Toledo, R.T. 1981. Fundamental of Food Process Engineering. AVI Publishing Co. New York DAFTAR PUSTAKA Astawan Made, Prof Dr Ir MS. 2006. Proses UHT: Upaya Penyelamatan Gizi Pada Susu. WASPADA Online http://groups.google.co.id/ Buckle, K. A; R. A. Edward G H. Fleet and M Wootan. 1987. Food Walstra, P. and Jones. R. 1983. Dairy Chemistry and Physics. John Wiley and Sons. New York 10 Kadar Air (%bb) Winarno, F. G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT Gramedia. Jakarta Winarno, F. G. S. Fardiaz, D. 1980. Pengantar Teknologi Pangan. PT Gramedia. Jakarta. LAMPIRAN 1. Sifat fisik susu Evaporasi A. Data penurunan kadar air (%bb) No Suhu Ulangan Rerata 2. Grafik 69 67 65 63 61 59 58,006 63,752 67,81 57 55 50 55 Suhu Penguapan ( C) 60 1 ( C) 2 69,89 64,04 55,35 3 65,35 60,51 58,032 67,81 63,752 58,006 1 2 3 50 55 60 68,212 66,706 60,637 Gambar 7. Grafik Hubungan Antara Rerata Kadar Air dengan Suhu Penguapan Berat jenis 1,095 1,09 1,085 1,08 1,075 1,07 1,065 1,06 50 55 Suhu ( C) 60 B. Data viskositas susu evaporasi (cP) Berat Jenis No Suhu 1 ( C) Ulangan 2 Rerata 3 1 2 3 50 55 60 16 12 20 12 17,33 36 12 22 30 13,3 17,11 28,6 C. Data berat jenis susu evaporasi No Suhu ( C) 1 2 3 50 55 60 1 1,08 1,08 1,08 Ulangan 2 1,07 1,08 1,09 Rerata 3 1,08 1,10 1,10 1,07 1,08 1,09 Gambar 8. Grafik Hubungan antara Rerata Berat Jenis dengan Perubahan Kadar Air Susu Evaporasi akibat perlakuan suhu penguapan. 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 50 32,9 Rendemen (%) 28,4 ] 25,5 55 Suhu ( C) 60 Gambar 9. Grafik Hubungan antara rerata Prosentase Rendemen dengan Suhu Perlakuan 11 62 60 65 Effisiensi Panas (%) 60 55 50 45 40 50 55 Suhu (°C) 60 50,43 46,64 63,61 Suhu Bahan (°C) 58 56 54 52 50 48 0 30 60 90 120 150 180 210 50°C 55°C 60°C Waktu( menit) Gambar 10. Grafik Hubungan antara rerata Suhu Bahan dengan Waktu pada masing-masing perlakuan 31 Gambar 13. Grafik nilai rerata Effisiensi Energi Panas pada masingmasing perlakuan. Gambar. 14 Gambar Mesin Penguap Vakum Tipe Water Jet Suhu K ondensat (°C ) 30 29 28 27 26 25 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 50°C 55°C 60°C Waktu (menit) Gambar 11. Grafik Hubungan antara rerata Suhu kondensat dengan waktu pada masing-masing Perlakuan. 8,0 7,8 Tekanan Absolut (kP a) 7,6 7,4 7,2 7,0 6,8 6,6 6,4 6,2 6,0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Waktu (menit) 50°C 55°C 60°C Gambar 12. Grafik hubungan antara rerata Tekanan Absolut dengan Waktu pada masing-masing perlakuan. 12