Penghematan Energi Pada Proses Pengeringan dengan Gelombang Mikro
BIIIIII PlioticlinB
IBMINA. NAIIONAL PB.'B'A
"Peran Keteknikan Pertanian dalam Mendukung Ketahanan
Pangan dan Energi yang Berwawasan Lingkungan"
Malang, 30 November - 2 Desember 2012
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Malang, fmua Ti11lur, 30 November - 2 Dese11lber 2012
AMP-07
Penghematan Energi Pada Proses Pengeringan
dengan Gelombang Mikro
Energy Saving on Drying Process using Microwave
Edy Hartulistiyoso'
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem - Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Kampus IPB Darmaga, POBOX 220 Bogar 16002
'Penulis Korespondensi, Email: edyhartulistiyoso@gmx.com
ABSTRAK
Berbeda dengan proses pemanasan konvensional, proses pemanasan dengan
gelombang mikro (microwaves) terjadi melalui Inekanisme rotasi dipolar antara ion
plus dan minus dalam bahan yang dipanaskan. Rotasi dipolar akibat gelombang
elektromagnetik yang terjadi sesuai frekuensi wnumnya efektif terjadi pada material
yang mengandung air seperti produk pertanian. Dengan mekanisme tersebut, maka
pengeringan prod uk pertanian dengan menggunakan microwave perkirakan dapat
berIangsung lebih cepat dari pengeringan konvensional, sehingga dapat menghemat
penggunaan energi. Pada makalah ini akan didiskusikan penghematan energi pada
pengeringan wortel, karet lateks dan lada. Dibandingkan dengan pengeringan
konvensional menggunakan oven, pengeringan menggunakan microwave dapat
menghemat energy hingga 80 %.
Kata Kunci: microwave, pengeringan, penghematan energi
ABSTRACT
Unlike conventional heating process, the henting by microwaves takes place through tile
mechanism of dipolar rotation between plus and lIIinns ions in the heated uwterial. Genemlly,
dipolar rotation dne to electrolllagnetic waves that occn l' correspond to the freqnency occllrs
effectively ill water-containing JIlnlerial such as agricultllml prodncts. With this lIIechanislll, the
drying of agricultu ml products using microwave is expected to take faster than convelltiollal
drying, which conseqnently will save energy nse.Tn tltis paper it will be disCllssed energy savings
in drying of carrots, rubber latex and pepper. COlllpared nsing a conventional drying oven,
microwave drying can save energy up to 80%.
Ke1jwords: microwave, drying, ellergy savings
PENDAHULUAN
Pengeringan udara panas atau dikenal dengan pengeringan konveksi 11l.erupakan
metode pengeringan yang banyak digunakan unluk pengolahan produk pertanian.
Metode ini secara umum memerlukan waktu yang lama dengan efisiensi energi yang
rendah, terutama selama laju pengeringan 111enurun. Pengeringan prod uk pertanian
yang mudah rusak dengan udara panas juga dapat merusak kandungan gizi dari
produk yang dikeringkan. Selain itu pengeringan konveksi kurang efektif untuk dapat
11lenurunkan kandungan mikroba pada bahan.
292
Penghelllatan Energi pada Proses Pengeringan - Hartulistiyoso
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Malal1g, Jawa Timur, 30 November - 2 Desember 2012
Penerapan pengeringan dielekh'ik, dengan menggunakan gelombang eleklTomagnetik
langsung ke posisi molekul air dalam bahan dapat mengurangi kerusakan produk.
Gelombang mikro yang merupakan spekh'um dari gelombang elekh'omagnetik dapat
langsung mempengaruhi air bahan yang merupakan zat bersifat polar. Proses
pengeringan menjadi lebih cepat dan cara tersebut mengurangi kemungkinan kerusakan
atau penguapan zat lain yang bersifat non-polar. Oven gelombang mikro sebagai
penerapan salah satu spektrum dari gelombang elektromagnetik dapat menjadi
alternatif untuk proses pengeringan produk pertanian.
Gelombang mikro (Microwave), sebagaimana juga cahaya, adalah sualu bentuk
gelombang elekb·omagnet. Dalam spekb'um frekuensi, microwave terletak antara 300
MHz dan 300 GHz, atau antara gelombang radio dan inframerah. Karena letak spektrum
frekuensinya yang mendekati gelombang radio, maka agar tidak mengganggu frekuensi
gelombang lainnya, hanya frekuensi tertentu yang diizinkan oleh Industrial, Science and
Medical Frequences (ISM) untuk keperluan industri. Frekuensi 2450 MHz secara umum
digunakan secara luas di seluruh dunia, di Amerika digunakan pula frekuensi 915 MHz
dan di Inggris digunakan frekuensi 896 MHz. Panjang gelombang dari frekuensifrekuensi tersebut masing-masing 12.24 em, 32.77 em, dan 33.46 em.
Gelombang elekh-omagnetik bergerak di udara setara dengan kecepatan cahaya c
(c=2.9979x108 m/ s). Antara frekuensi f panjang gelombang A, dan kecepatan cahaya c
terdapat hubungan :
c
A, = -
.f
(1)
Dari persamaan di atas, dengan frekuensi sebesar 2450 MHz panjang gelombang
microwave di dalam vakum adalah 12.25 em
Besarnya energi W dapat diketahui dari hubungannya dengan frekuensi f dan angka
kuantum Planck h (h=6.625x10- 34 Ws 2).
w = h.j
(2)
Dari persamaan di atas, maka pada kisaran frekuensi microwave mempunyai energi
sebesar 10-6 sampai 10-5 eV dan tidak termasuk merupakan radiasi ion (ionizing radiation,
sekitar 34 eV).
Microwave sebagaimana juga gelombang elekb'omagnetik yang lain dipancarkan dari
sahl sumber ke segala arah dan dapat dipantulkan atau diserap oleh benda. Untuk
penggunaan prakhs perlu diperhatikan bahwa microwave direfleksikan oleh bahan
metal, menembus bahan-bahan seperti udara, pOl-selin, plastik, dan dapat diserap oleh
air, bahan pangan dan pertanian yang kemudian melepaskan panas.
Oven gelombang mikro merupakan salah satu pil-anh dalam proses pengolahan pangan.
Aplikasi penggunaan energi oven gelombang mikro ini telah dikenal pada awal tahun
1969-an (Huxsoll, 1966). Energi panas yang dihasilkan memiliki beberapa keuntungan
diantaranya daya peneb-asi yang dihasilkan relatif hnggi, molekul-molekul air pada
bahan makanan dapal berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang dihasilkan
lebih efektif (Rockwell, 1967)
Pada makalah ini akan didiskusikan penghematan energi pada pengeringan
menggunakan gelombang mikro dari beberapa produk pertanian, yaitu lada, wortel dan
karet. Penghematan energi ini dapat dilihat dengan membandingkan penegringan
produk yang sama menggunakan pengeringan konveksi menggunakan pengering oven.
Hasil diskusi diharapkan dapat memberi gambaran tentang penggunaan energi pada
pengeringan gelombang mikro dan menjadi informasi penting bagi pemanfaatan dan
pengembangan energi gelombang mikro untuk pengeringan produk pertanian.
Penghenwtall Ellergi pnda Proses PellgerillgnlL - Hartulistiyoso
293
r
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Mnlnng, fnwn Timur, 30 November - 2 Desember 2012
BAHAN DAN METODE
Penghematan energi pada proses pengeringan dengan microwave dilihat pada tiga
percobaan pengeringan dengan produk sebagai berikut:
1. Wortel segar yang dipotong setebal 1.5 mm, di-blanching dengan uap selama 10
menit kemudian ditiriskan dalam suhu ruang selama 15 menit (D.A. Nasution,
2001).
2. Karet busa alam berdimensi q) = 8.5 cm dengan tebal1.5 cm, dibuat dari lateks pekat
berkadar karet = 60%. Dua perlakuan dilakukan pada karet busa yang akan
dikeringkan yaitu pengukusan dan tanpa pengukusan. Karet busa dikeringkan di
dalam oven microwave 1.2 kW dan di dalam oven udara panas pada suhu tetap 70
oC (kontrol). Mutu hasil karet busa kering diuji dan dibandingkan dengan standar
mutu karet busa menurut SNI 1241.85 (D. Maspanger, 2001).
3. Lada putih yang diproses dari lada petik dengan perendaman selama 9 hari
(K. Sudarmaji, 2003). Pemanasan dengan oven berlangsung pada 40 oC sedangkan
microwave diatur pada daya 80 Watt. Berat bahan yang dikeringkan adalah 150
gram.
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Oven gelombang mikro (microwave oven) merk Elektrolux tipe EMC 1920 dengan
kisaran daya 80-800 Watt, dan input Voltase 220-230 V.
2. Oven pengering merk II
IBMINA. NAIIONAL PB.'B'A
"Peran Keteknikan Pertanian dalam Mendukung Ketahanan
Pangan dan Energi yang Berwawasan Lingkungan"
Malang, 30 November - 2 Desember 2012
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Malang, fmua Ti11lur, 30 November - 2 Dese11lber 2012
AMP-07
Penghematan Energi Pada Proses Pengeringan
dengan Gelombang Mikro
Energy Saving on Drying Process using Microwave
Edy Hartulistiyoso'
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem - Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Kampus IPB Darmaga, POBOX 220 Bogar 16002
'Penulis Korespondensi, Email: edyhartulistiyoso@gmx.com
ABSTRAK
Berbeda dengan proses pemanasan konvensional, proses pemanasan dengan
gelombang mikro (microwaves) terjadi melalui Inekanisme rotasi dipolar antara ion
plus dan minus dalam bahan yang dipanaskan. Rotasi dipolar akibat gelombang
elektromagnetik yang terjadi sesuai frekuensi wnumnya efektif terjadi pada material
yang mengandung air seperti produk pertanian. Dengan mekanisme tersebut, maka
pengeringan prod uk pertanian dengan menggunakan microwave perkirakan dapat
berIangsung lebih cepat dari pengeringan konvensional, sehingga dapat menghemat
penggunaan energi. Pada makalah ini akan didiskusikan penghematan energi pada
pengeringan wortel, karet lateks dan lada. Dibandingkan dengan pengeringan
konvensional menggunakan oven, pengeringan menggunakan microwave dapat
menghemat energy hingga 80 %.
Kata Kunci: microwave, pengeringan, penghematan energi
ABSTRACT
Unlike conventional heating process, the henting by microwaves takes place through tile
mechanism of dipolar rotation between plus and lIIinns ions in the heated uwterial. Genemlly,
dipolar rotation dne to electrolllagnetic waves that occn l' correspond to the freqnency occllrs
effectively ill water-containing JIlnlerial such as agricultllml prodncts. With this lIIechanislll, the
drying of agricultu ml products using microwave is expected to take faster than convelltiollal
drying, which conseqnently will save energy nse.Tn tltis paper it will be disCllssed energy savings
in drying of carrots, rubber latex and pepper. COlllpared nsing a conventional drying oven,
microwave drying can save energy up to 80%.
Ke1jwords: microwave, drying, ellergy savings
PENDAHULUAN
Pengeringan udara panas atau dikenal dengan pengeringan konveksi 11l.erupakan
metode pengeringan yang banyak digunakan unluk pengolahan produk pertanian.
Metode ini secara umum memerlukan waktu yang lama dengan efisiensi energi yang
rendah, terutama selama laju pengeringan 111enurun. Pengeringan prod uk pertanian
yang mudah rusak dengan udara panas juga dapat merusak kandungan gizi dari
produk yang dikeringkan. Selain itu pengeringan konveksi kurang efektif untuk dapat
11lenurunkan kandungan mikroba pada bahan.
292
Penghelllatan Energi pada Proses Pengeringan - Hartulistiyoso
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Malal1g, Jawa Timur, 30 November - 2 Desember 2012
Penerapan pengeringan dielekh'ik, dengan menggunakan gelombang eleklTomagnetik
langsung ke posisi molekul air dalam bahan dapat mengurangi kerusakan produk.
Gelombang mikro yang merupakan spekh'um dari gelombang elekh'omagnetik dapat
langsung mempengaruhi air bahan yang merupakan zat bersifat polar. Proses
pengeringan menjadi lebih cepat dan cara tersebut mengurangi kemungkinan kerusakan
atau penguapan zat lain yang bersifat non-polar. Oven gelombang mikro sebagai
penerapan salah satu spektrum dari gelombang elektromagnetik dapat menjadi
alternatif untuk proses pengeringan produk pertanian.
Gelombang mikro (Microwave), sebagaimana juga cahaya, adalah sualu bentuk
gelombang elekb·omagnet. Dalam spekb'um frekuensi, microwave terletak antara 300
MHz dan 300 GHz, atau antara gelombang radio dan inframerah. Karena letak spektrum
frekuensinya yang mendekati gelombang radio, maka agar tidak mengganggu frekuensi
gelombang lainnya, hanya frekuensi tertentu yang diizinkan oleh Industrial, Science and
Medical Frequences (ISM) untuk keperluan industri. Frekuensi 2450 MHz secara umum
digunakan secara luas di seluruh dunia, di Amerika digunakan pula frekuensi 915 MHz
dan di Inggris digunakan frekuensi 896 MHz. Panjang gelombang dari frekuensifrekuensi tersebut masing-masing 12.24 em, 32.77 em, dan 33.46 em.
Gelombang elekh-omagnetik bergerak di udara setara dengan kecepatan cahaya c
(c=2.9979x108 m/ s). Antara frekuensi f panjang gelombang A, dan kecepatan cahaya c
terdapat hubungan :
c
A, = -
.f
(1)
Dari persamaan di atas, dengan frekuensi sebesar 2450 MHz panjang gelombang
microwave di dalam vakum adalah 12.25 em
Besarnya energi W dapat diketahui dari hubungannya dengan frekuensi f dan angka
kuantum Planck h (h=6.625x10- 34 Ws 2).
w = h.j
(2)
Dari persamaan di atas, maka pada kisaran frekuensi microwave mempunyai energi
sebesar 10-6 sampai 10-5 eV dan tidak termasuk merupakan radiasi ion (ionizing radiation,
sekitar 34 eV).
Microwave sebagaimana juga gelombang elekb'omagnetik yang lain dipancarkan dari
sahl sumber ke segala arah dan dapat dipantulkan atau diserap oleh benda. Untuk
penggunaan prakhs perlu diperhatikan bahwa microwave direfleksikan oleh bahan
metal, menembus bahan-bahan seperti udara, pOl-selin, plastik, dan dapat diserap oleh
air, bahan pangan dan pertanian yang kemudian melepaskan panas.
Oven gelombang mikro merupakan salah satu pil-anh dalam proses pengolahan pangan.
Aplikasi penggunaan energi oven gelombang mikro ini telah dikenal pada awal tahun
1969-an (Huxsoll, 1966). Energi panas yang dihasilkan memiliki beberapa keuntungan
diantaranya daya peneb-asi yang dihasilkan relatif hnggi, molekul-molekul air pada
bahan makanan dapal berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang dihasilkan
lebih efektif (Rockwell, 1967)
Pada makalah ini akan didiskusikan penghematan energi pada pengeringan
menggunakan gelombang mikro dari beberapa produk pertanian, yaitu lada, wortel dan
karet. Penghematan energi ini dapat dilihat dengan membandingkan penegringan
produk yang sama menggunakan pengeringan konveksi menggunakan pengering oven.
Hasil diskusi diharapkan dapat memberi gambaran tentang penggunaan energi pada
pengeringan gelombang mikro dan menjadi informasi penting bagi pemanfaatan dan
pengembangan energi gelombang mikro untuk pengeringan produk pertanian.
Penghenwtall Ellergi pnda Proses PellgerillgnlL - Hartulistiyoso
293
r
Prosiding Seminar Nasional PERTETA 2012
Mnlnng, fnwn Timur, 30 November - 2 Desember 2012
BAHAN DAN METODE
Penghematan energi pada proses pengeringan dengan microwave dilihat pada tiga
percobaan pengeringan dengan produk sebagai berikut:
1. Wortel segar yang dipotong setebal 1.5 mm, di-blanching dengan uap selama 10
menit kemudian ditiriskan dalam suhu ruang selama 15 menit (D.A. Nasution,
2001).
2. Karet busa alam berdimensi q) = 8.5 cm dengan tebal1.5 cm, dibuat dari lateks pekat
berkadar karet = 60%. Dua perlakuan dilakukan pada karet busa yang akan
dikeringkan yaitu pengukusan dan tanpa pengukusan. Karet busa dikeringkan di
dalam oven microwave 1.2 kW dan di dalam oven udara panas pada suhu tetap 70
oC (kontrol). Mutu hasil karet busa kering diuji dan dibandingkan dengan standar
mutu karet busa menurut SNI 1241.85 (D. Maspanger, 2001).
3. Lada putih yang diproses dari lada petik dengan perendaman selama 9 hari
(K. Sudarmaji, 2003). Pemanasan dengan oven berlangsung pada 40 oC sedangkan
microwave diatur pada daya 80 Watt. Berat bahan yang dikeringkan adalah 150
gram.
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain:
1. Oven gelombang mikro (microwave oven) merk Elektrolux tipe EMC 1920 dengan
kisaran daya 80-800 Watt, dan input Voltase 220-230 V.
2. Oven pengering merk II