44
4.3.3 Konsumsi energi listrik
Besarnya konsumsi energi selama proses pengeringan yang berasal dari energi listrik. Berdasarkan perhitungan diperoleh konsumsi energi spesifik KES
untuk setiap satu kilogram air yang diuapkan pada pengujian 1 adalah 1,59 MJkg dan pengujian 2 sebesar 1,45 MJkg. Sehingga konsumsi energi spesifik rata-rata
adalah sebesar 1,52 MJkg. Nilai ini tidak jauh berbeda pada pengeringan padi dengan kadar air awal sekitar 18 menggunakan ISD yaitu sebesar 2,00 MJkg
Tirawanichakul et al. 2004. Pada pengujian 1 kadar air awal adalah 17,61b.k. dengan suhu lingkungan rata-rata 32,8
o
C dan RH 53,32 dan pengujian 2 sebesar 18,02b.k. dengan suhu lingkungan rata-rata 31,22
o
C dan RH 53,75. Selama proses pengeringan di dalam ISD kadar air akhir menjadi 12,37b.k. untuk
pengujian 1 dan 12,25b.k. untuk pengujian 2. Tabel 5 adalah konsumsi energi spesifik KES pada pengujian 1 dan pengujian 2.
Tabel 5 Konsumsi energi spesifik KES pada pengujian 1 dan pengujian 2
Pengujian Berat
jagung awal kg
Waktu kipas ON
Jam Suhu
Lingkungan rata-rata
oC RH
Lingkungan rata-rata
Energi Listrik
MJ KA
Awal KA
Akhir Air yang
diuapkan kg
Konsumsi Energi
Spesifik MJkg
Pengujian 1 1201,2 43
32,8 53,32
113,93 17,61
12,37 71,83
1,59 Pengujian 2
915 34
31,2 53,75
90,09 18,20
12,25 62,04
1,45
Berdasarkan Tabel 5 dapat diketahui bahwa ada perbedaan nilai konsumsi energi spesifik antara pengujian 1 dan pengujian 2. Pada pengujian 1 waktu
pengeringan membutuhkan waktu pengeringan yang lebih lama yaitu 50jam, sedangkan pada pengujian 2 pengeringan berlangsung selama 40jam. Walaupun
suhu udara lingkungan pada pengujian 2 lebih rendah daripada pengujian 1 dan RH lingkungan pada kedua pengujian hampir sama, waktu pengeringan pada
pengujian 2 lebih cepat. Hal ini disebabkan oleh jumlah bahan yang digunakan pada pengujian 2 lebih sedikit. Namun demikian, karena kadar air awal yang lebih
tinggi pada pengujian 2, konsumsi energi spesifik dari kedua pengujian tidak terlalu berbeda.
45
4.3.4 Simulasi pengeringan Validasi model
Persamaan matematik yang digunakan untuk menduga perubahan suhu, RH, kadar air jagung divalidasi dengan menggunakan data-data hasil pengujian 2.
Masukan data untuk validasi meliputi suhu dan RH lingkungan. Pada pengujian 2 jagung pipilan yang dikeringkan adalah 915kg dengan waktu pengeringan 40jam.
Simulasi proses pengeringan pada ISD dibuat dengan menggunakan program Visual Basic 6.0. Pada ISD dikondisikan terisi oleh jagung pipilan
dengan ketebalan tumpukan 0,5m. Sehingga terdiri atas 50 lapisan tipis dengan ketebalan 1cm per lapisan. Pada simulasi ini, secara umum yang akan diamati
adalah perubahan kadar air yang terjadi pada lapisan bawah layer 1, tengah layer 25, dan atas layer 50. Pada simulasi pengeringan ini kadar air awal
sekitar 19b.k. dengan waktu pengeringan selama 40jam. Asumsi yang digunakan dalam simulasi ini adalah: 1 suhu dan RH udara
lingkungan menggunakan data pengukuranpendugaan dengan suhu rata-rata 33
o
C dan RH rata-rata 53, 2 laju massa udara yang masuk ISD sebesar 0,211kgdetik
m
2
, 3 kadar air awal 19b.k., dan 4 waktu pengeringan selama 40jam. Selanjutnya hasil simulasi pada ketiga lapisan tersebut dibandingkan dengan nilai
hasil pengujian pengukuran menggunakan metode oven. Secara umum penurunan kadar air hasil simulasi hampir sama dengan
penurunan kadar air melalui pengujian. Pada lapisan bawah memiliki koefisien korelasi R
2
=0,967, lapisan tengah 0,979, dan lapisan atas 0,9897. Hasil perbandingan antara simulasi dengan pengujian dan perubahan kadar air selama
pengeringan di dalam ISD diperlihatkan pada Gambar 30.
46
10,00 11,00
12,00 13,00
14,00 15,00
16,00 17,00
18,00 19,00
20,00
5 10
15 20
25 30
35 40
Waktu Pengeringan Jam Ka
d a
r Ai r
b .k
.
Pengujian Lap. Bawah Hitung
Pengujian Lap. Tengah Hitung
Pengujian Lap. Atas Hitung
Gambar 30 Perbandingan penurunan KA hasil simulasi dengan pengukuran Kadar air hasil pengukuran pada lapisan bawah terjadi penurunan kadar air
dari 17,70 menjadi 11,20b.k., pada lapisan tengah dari 18,30 menjadi 11,40b.k., dan pada lapisan atas terjadi penurunan kadar air dari 19,30
menjadi 11,40b.k. Dari grafik pada Gambar 30 dapat diketahui bahwa pada lapisan bawah terjadi penurunan kadar air lebih cepat dibandingkan dengan
lapisan yang lain, karena pada lapisan ini produk langsung terkena hembusan udara dari lingkungan dengan suhu rata-rata 33
o
C. Namun pada lapisan tengah dan atas juga terjadi penurunan kadar air yang relatif lebih lambat dibandingkan
dengan lapisan bawah. Hal ini terjadi karena suhu lingkungan telah mengalami penurunan setelah melalui lapisan sebelumnya.
Berdasarkan data yang diperoleh bahwa pada permukaan lapisan atas memiliki suhu udara berkisar 27
o
C. Kadar air akhir pada lapisan bawah, tengah, dan atas hasil simulasi berturut-turut diperoleh 11,37b.k., 11,06b.k., dan
11,38b.k. Berdasarkan simulasi dengan suhu lingkungan rata-rata 33
o
C, laju massa udara 0,211kgdetik m
2
, dan lama pengeringan 40jam dapat menurunkan kadar air jagung dari 19 menjadi sekitar 11,27b.k.
47
Simulasi pengeringan dengan mengubah laju aliran massa udara
Pada simulasi ini, laju aliran massa udara diasumsikan sebesar 0,411kgdetik m
2
dengan tebal tumpukan 0,5m, suhu lingkungan rata-rata 33
o
C, RH 53, dan kadar air awal 19. Hasil pengaruh laju aliran massa udara terhadap penurunan
kadar air memperlihatkan bahwa penurunan tersebut lebih cepat bila terjadi gerakan udara di sekitar biji jagung. Gambar 31 memperlihatkan penurunan kadar
air jagung hasil simulasi dengan mengubah laju aliran massa udara. Berdasarkan simulasi diketahui bahwa untuk mencapai kadar air sekitar kurang dari 13b.k.
lapisan bawah membutuhkan waktu pengeringan sekitar 15jam, lapisan tengah 17,5jam, dan pada lapisan atas memerlukan waktu sekitar 20jam. Sehingga energi
yang dibutuhkan pada masing-masing lapisan berturut-turut adalah 39,74MJ, 46,37MJ, dan 52,99MJ. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa dengan
meningkatkan laju aliran massa udara pada pengeringan akan mempercepat proses pengeringan dan hasil pengeringan relatif merata di setiap lapisan. Namun hal ini
akan berakibat pada meningkatnya energi listrik yang dibutuhkan.
10,5 11,5
12,5 13,5
14,5 15,5
16,5 17,5
18,5 19,5
5 10
15 20
25 30
35 40
Waktu Pengeringan Jam
Ka d
a r Ai
r b
.k .
Lapisan Baw ah 1 Lapisan Tengah 2
Lapisan Atas 3
Gambar 31 Penurunan kadar air hasil simulasi dengan mengubah laju aliran massa udara
48
Simulasi pengeringan dengan mengubah tebal tumpukan
Pada simulasi ini, laju aliran massa udara diasumsikan sebesar 0,211kgdetik m
2
dengan tebal tumpukan menjadi 1m. Gambar 32 memperlihatkan penurunan kadar air hasil simulasi dengan mengubah tebal tumpukan. Hasil simulasi ini
menunjukkan bahwa terjadi perbedaan cukup besar pada penurunan kadar air di setiap lapisan. Di samping itu waktu pengeringan menjadi lebih lama, hal ini
terbukti pada durasi waktu pengeringan yang sama tidak terjadi penurunan kadar air yang seragam pada setiap lapisan. Lapisan bawah telah mencapai kadar air
12b.k. setelah pengeringan sekitar 16jam, namun lapisan atas belum mencapai 13b.k. meski waktu pengeringan lebih dari 40jam.
Berdasarkan hasil simulasi ini dapat diketahui bahwa pada pengeringan akan berlangsung lama dan penurunan kadar air yang tidak seragam pada setiap
lapisan. Dengan simulasi ini diketahui nilai kadar air akhir pada lapisan bawah sebesar 12,53b.k., lapisan tengah 14,63b.k., dan lapisan atas sekitar
16,66b.k. Selanjutnya simulasi dapat dilakukan untuk mengetahui pengaruh sistem kendali pada pengeringan ISD guna penghematan energi.
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
5 10
15 20
25 30
35 40
Waktu Pengeringan Jam Ka
d a
r Ai r
b .k
.
Lapsan Baw ah Lapisan Tengah
Lapisan Atas
Gambar 32 Penurunan kadar air hasil simulasi dengan mengubah tebal tumpukan
49
Simulasi pengeringan tanpa sistem kendali dan dengan sistem kendali
Gambar 33 memperlihatkan fluktuasi suhu lingkungan dan humidity data simulasi pengeringan tanpa dan dengan sistem kendali. Dalam simulasi ini
diasumsikan waktu pengeringan adalah 90jam. Pada simulasi ini suhu lingkungan tertinggi mencapai 35,51
o
C, suhu terendah 29,18
o
C, dan suhu rata-rata lingkungan adalah 31,62
o
C. Sedangkan humidity tertinggi pada simulasi ini tercatat 0,025kgkg, terendah 0,018kgkg, dan humidity rata-rata 0,022kgkg.
29,00 30,00
31,00 32,00
33,00 34,00
35,00 36,00
10 20
30 40
50 60
70 80
90
Waktu Pengeringan Jam
S uhu
Li ng
k ung
a n
o C
0,010 0,020
0,030
H u
m id
ity kg
kg
Suhu Lingkungan Kelembaban
Gambar 33 Data fluktuasi suhu lingkungan dan humidity yang digunakan pada simulasi
Berdasarkan simulasi dengan suhu lingkungan rata-rata 31,62
o
C dan humidity rata-rata 0,022kgkg pengeringan tanpa sistem kendali dapat berlangsung
selama 68jam dari kadar air awal 18 menjadi 15b.k. Dengan waktu pengeringan 68jam dibutuhkan energi listrik sebesar 360MJ. Gambar 34
memperlihatkan penurunan kadar air hasil simulasi pengeringan tanpa sistem kendali.
50
14 14,5
15 15,5
16 16,5
17 17,5
18
10 20
30 40
50 60
70 80
90
Waktu Pengeringan Jam
Kategori