43 Gambar 4.10 Kesesuaian Nilai MR Moisture Ratio Model Page, Newton, Logaritma
dan Handerson - Pabis dengan MR Observasi Pada Perbandingan 1:3 Menurut gambar 4.10, 4.11 dan 4.12 di atas tampak bahwa kecenderungan nilai
prediksi model Page paling sesuai dengan MR eksperiman. Grafik ini semakin menunjukkan bahwa model pengeringan yang sesuai dengan karakteristik pengeringan
kakao dalam penelitian ini adalah model Page. Dan diperoleh rumus MR baru untuk perbandingan kakao dan adsorben 1:1, MR = exp-0,047.t
1,128
, untuk perbandingan 1:2 diperoleh MR = exp-0,061.t
1,089
, dan untuk perbandingan massa 1:3 diperoleh MR = exp-0,063.t
1,144
.
4.6 Diffusifitas Efektif D
eff
Diffusivitas efektif adalah suatu sifat perpindahan massa air secara keseluruhan pada pengeringan bahan, didalamnya termasuk diffusi larutan, diffusi uap, aliran
hidrodinamik dan kemungkinan mekanisme perpindahan massa lainnya[41]. Diffusivitas efektif D
eff
ditentukan dengan menggunakan penyelesaian analitik dari hukum Fick’s kedua.Penyelesaian umum untuk diffusi keadaan tidak tunak satu-dimensi menggunakan
beberapa asumsi yang wajar, maka penyelesaian analitik dapat diturunkan terhadap beberapa bentuk geometri yang standar seperti lempeng, silinder dan bola. Untuk
pengeringan biji kakao diselesaikan dengan asumsi bahwa objek adalah berbentuk bola [34-35].
0,00 0,20
0,40 0,60
0,80 1,00
1,20 1,40
1,60
5 10
15 20
25 30
M R
Waktu MR Exp
MR Log MR Page
MR Newton MR Handerson-Pabis
Universitas Sumatera Utara
44 Diffusivitas efektif diperoleh dengan mem-plot data Ln MR dan t waktu [42].
Berdasarkan hasil linierisasi logaritma natural kadar air Ln MR terhadap waktu, maka nilai D
eff
dapat diselesaikan.
Gambar 4.11 Perbandingan Nilai Difusivitas Efektif Hasil pengukuran terhadap 10 sepuluh sampel biji kakao hasil pengeringan pada
surya + adsorben 1:1, surya + adsorben 1:2, dan surya + adsorben 1:3 berturut – turut adalah, r = 0,00613 m, 0,00596 m, dan 0,00534 m. Dari gambar 4.6 diatas dapat dilihat
bahwa diffusivitas efektif pengeringan kakao pada perbandingan 1:3 adalah 1,38x10
-10
m
2
detik sedangkan pada perbandingan 1:1 dan 1:2 adalah 1,1x10
-10
dan 1,19x10
-10
m
2
detik. Nilai diffusivitas efektif pengeringan kakao dengan integrasi adsorben molecular sieve Na
2
O.Al
2
O
3
.2,45 SiO
2
.6H
2
O yang diperoleh telah sesuai dengan nilai diffusivitas efektif yang diperoleh oleh Hii, C. L., dimana rentang nilai diffusivitas efektif
untuk kakao adalah 7,46x10
-11
m
2
detik – 1,87x10
10
m
2
detik.
4.7 Konsumsi Energi Spesifik KES
Konsumsi energi spesifik digunakan sebagai parameter untuk mengukur efisiensi penggunaan energi. Untuk melihat performansi metode pengeringan secara menyeluruh,
dilakukan penghitungan konsumsi energi total terhadap jumlah total air teruapkan. Besarnya nilai KES untuk masing-masing metode pengeringan disajikan dalam Gambar
4.11 berikut ini.
7,46E-11 1,11E-10
1,19E-10 1,38E-10
1,87E-10
Hii et al min Surya +
Adsorben 1:1 Surya +
Adsorben 1:2 Surya +
Adsorben 1:3 Hii et al max
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 4.12 Hubungan Moistrure Ratio Terhadap Waktu
Pada masing-masing metode pengeringan, khususnya pengeringan dengan energi surya dimana konsumsi energi pada hari pertama digunakan untuk menguapkan air
terserap sedangkan konsumsi energi pada pengeringan surya hari kedua lebih cenderung untuk menguapkan air terikat. Jumlah air teruapkan pada pengeringan hari pertama lebih
besar dibanding hari kedua karena air terserap lebih mudah dilepaskan daripada air terikat.
Tinggi rendahnya nilai KES sangat dipengaruhi oleh peran intensitas radiasi matahari. Energi yang diterima untuk proses pengeringan paling besar diterima dari
pengeringan siang hari dibandingkan malam hari. Dimana untuk proses pengeringan dengan perbandingan massa kakao dan adsorben pada siang hari, air yang diuapkan dari
bahan sebesar 37 - 41 . Sedangkan pada malamnya menguapkan air sebanyak 17 - 22 dari berat bahan basah. Demikian juga untuk sampel lainnya, pengeringan pada
siang hari memiliki persentase peranan yang lebih tinggi dibandingkan pada malam hari. KES terendah diperoleh dari metode pengeringan kakao pada perbandingan 1:3 dengan
nilai KES 18,58 MJkg air yang diuapkan dan KES tertinggi dimiliki oleh metode pengeringan kakao pada perbandingan 1:1 dengan nilai KES 19,64 MJkg air.
Performansi pengeringan kakao pada perbandingan 1:3 ditinjau dari konsumsi energi spesifiknya lebih baik dibanding pada perbandingan 1:1 dan 1:2. Hal ini disebabkan
karena daya serap molecular sieve Na
2
O.Al
2
O
3
.2,45 SiO
2
.6H
2
O pada perbandingan 1:3 yang lebih baik dan peran intensitas radiasi yang lebih tinggi.
19,64 19,31
18,58
18 18
18 19
19 19
19 19
20 20
Surya + Adsorben 1:1
Surya + Adsorben 1:2
Surya + Adsorben 1:3
K ons
um si
E ne
rg i
S pe
si fi
k M
J
kg a
ir y
ang di
ua pka
n
Universitas Sumatera Utara
46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Hasil penelitian dari optimasi penggunaan adsorben molecular sieve 13X pada pengering surya sistem integrasi matahari dan desikan, dapat diambil
kesimpulan antara lain : 1. Efektivitas pengeringan siang hari dipengaruhi oleh besarnya intensitas radiasi
matahari yang diterima kolektor sehingga mempengaruhi kenaikan temperatur udara yang masuk ke box pengering. Kondisi optimum dicapai pada proses
pengeringan kakao dengan perbandingan massa bahan dan adsorben 1:3 yakni mencapai 50
° C – 57,5
° C pukul 10:40 sd 12:20 WIB. Kondisi ini memberikan
efek termal yang menyebabkan pada pengeringan siang hari pertama menguapkan air dari biji kakao lebih banyak, yaitu 157 gram.
2. Semakin besar massa adsorben yang digunakan maka efektivitas pengeringan pada malam hari meningkat. Kondisi optimum dicapai pada proses pengeringan
kakao dengan perbandingan massa bahan dan adsorben 1:3 dimana diperoleh kadar air akhir 5,89 , jumlah air yang diuapkan pada malam hari sebesar 109
gram, dan waktu pengeringan 27,3 jam. 3. Proses pengeringan dengan perbandingan kakao dan molecular sieve
menunjukkan waktu penurunan kadar air dan laju pengeringan yang relatif lebih cepat dengan semakin bertambahnya jumlah molecular sieve yang
digunakan. 4. Dari hasil perhitungan desikan, maka didapat bahwa proses adsorpsi
menggunakan molecular sieve Na
2
O.Al
2
O
3
.2,45 SiO
2
.6H
2
O memiliki daya adsorpsi uap air yang relatif sama yakni 20 – 21.
5. Model kinetika yang paling sesuai untuk pengeringan kakao dengan variasi massa desikan ini adalah Model Page yaitu, untuk surya + adsorben dengan
perbandingan massa 1:1 diperoleh MR = exp-0,047.t
1,128
, untuk perbandingan massa 1:2 diperoleh MR = exp-0,061.t
1,089
, dan untuk perbandingan massa 1:3 diperoleh MR = exp-0,063.t
1,144
.
Universitas Sumatera Utara
