Rancang Bangun Pengering Gabah Dengan Bahan Bakar Biomassa

LAMPIRAN 1

Tanggal pengujian 24 juni sampai 3 juli 2014

Bahan Bakar Arang

Total Massa Bahan Bakar 68 [kg]

Massa Gabah 10 [kg]

Waktu pembakaran 65 [jam] 30 [menit] Tanpa Mengunakan Blower

Waktu [WIB] Massa gabah [kg]

Suhu dalam drum

[oC] Hari pengujian

9.00 10 34 I

9.30 10 38 I

10.30 9,976 38 I

11.30 9,961 38 I

12.30 9,943 38 I

13.30 9,931 38 I

14.30 9,923 37 I

9.00 9,904 34 II

9.30 9,904 38 II

10.30 9,883 38 II

11.30 9,861 38 II

12.30 9,845 38 II

13.30 9,831 38 II

14.30 9,817 38 II

15.30 9,702 38 II

16.30 9,786 37 II

9.00 9,743 34 III

9.30 9,743 38 _III

10.30 9,725 38 _III

11.30 9,709 38 _III

12.30 9,687 38 _III

14.30 9,646 38 _III

15.30 9,623 38 _III

16.30 9,609 37 _III

9.00 9,561 34 IV

9.30 9,561 38 _IV

10.30 9,545 38 _IV

11.30 9,527 38 _IV

12.30 9,501 38 _IV

13.30 9,485 38 _IV

14.30 9,471 38 _IV

15.30 9,452 38 _IV

16.30 9,437 37 _IV

9.00 9,393 34 V

9.30 9,393 38 V

10.30 9,378 38 V

11.30 9,355 38 V

12.30 9,336 38 V

13.30 9,312 38 V

14.30 9,294 38 V

15.30 9,273 38 V

16.30 9,258 37 V

9.00 9,203 38 VI

9.30 9,203 38 VI

10.30 9,187 38 VI

11.30 9,164 38 _VI

12.30 9,142 38 _VI

13.30 9,126 38 _VI

14.30 9,105 38 _VI

15.30 9,087 38 _VI

16.30 9,069 37 _VI

9.30 9,021 38 _VII

10.30 9,003 38 _VII

11.30 8,987 38 _VII

12.30 8,961 38 _VII

13.30 8,943 38 _VII

14.30 8,926 38 _VII

15.30 8,903 38 _VII

16.30 8,889 37 _VII

9.00 8,843 34 _VIII

9.30 8,843 38 _VIII

10.30 8,825 38 _VIII

11.30 8,804 38 _VIII

12.30 8,786 38 _VIII

13.30 8,765 38 _VIII

14.30 8,741 38 _VIII

15.30 8,727 38 _VIII

16.30 8,711 37 _VIII

9.00 8,655 34 _IX

9.30 8,655 38 _IX

10.30 8,634 38 _IX

11.30 8,616 38 _IX

12.30 8,594 38 _IX

13.30 8,471 38 _IX

14.30 8,553 38 _IX

15.30 8,531 38 _IX

Tanggal pengujian 4 juli 2014

Bahan Bakar Arang

Total Massa Bahan Bakar 5 [kg]

Massa Gabah 10 [kg]

Waktu pembakaran 55 [menit] Mengunakan Blower

Putaran Blower 13.0000/min

Waktu [WIB] Massa gabah [kg]

Suhu dalam drum

[oC] Hari pengujian

9.00 10 34 _I

9.30 10 83 _I

9.35 9,543 85 _I

9.40 9,006 85 _I

9,45 8,617 85 _I

9,50 8,605 85 _I

LAMPIRAN 2

DAFTAR TABEL PERPINDAHAN

PANAS

LAMPIRAN 3

GAMBAR PROSES PEMBUATAN

DAN PENGUJIAN

Gambar Proses pengelasan

Gambar Reaktor Bagian Luar

LAMPIRAN 4

DAFTAR PUSTAKA

Agus susanto. M. Amin. 2001. Pertanian Terapan. UPPM Bandar Lampung. Belonio. T. Alexis , 2005. Rice Husk Gas Stove Handbook. Philippines: College

of Agriculture Central Philippine University Iloilo City. Daryanto, Drs. 1997. Fisika terapan. Malang. Rhineka Cipta.

D.H.Bacon, B.Sc.,R.C. Stephencus, M.Sc (Eng). 1982. Thermodinamics For Thechnician. TEC Butter Worth.

Frank M. White, Like Wilarjo Ph. D. 1986. Mekanika Zalir. Jakarta . Erlangga Frank Kreith, Arko Prijono, M, Sc. 1958. Prinsip Prinsip Perpindahan Panas 2nd

ed. Jakarta. Erlangga.

Gunarif taib, dkk. 1988. Operasi pengeringan pada pengolahan hasil pertanian. Jakarta. Msp

Holman. J.P. 1995. Perpindahan kalor. Diterjemahkan Jafisi,E. Jakarta. Erlangga Kartasapoetra. 1994. Teknologi penyuluhan pertanian. Jakarta . Bina aksara Mark W Zemansky, Richar H Daiman. 1986. Kalor dan thermodinamika 6th ed.

Bandung. ITB.

Murjito, 2009. Alat Penangkap Gas Metana pada TPA dari Plastik Polyethilene untuk Sekala Kecil, Universitas Sumatra Utara, Medan.

Nugraha, 2010. Mengolah Sampah Organik Menjadi Biogas dengan Cara Anaerobic Gasification, Universitas Sumatra Utara, Medan.

Norman W.Desrosier. 2008. Teknologi Pengawetan Pangan terjemahan Muchji Miljohardjo. Depok . Universitas Indonesia

Raldi Artono Koestor, Dr.Ir. 2002. Perpindahan Kalor. Depok. Salemba Teknika. Reynolds, W.C., & Perkins, H.C. 1983.Termodinamika Teknik. Jakarta Pusat:

Erlangga.

S. Ibnu, 2011.Rancang Bangun dan Pengujian Alat Produksi Gas Metana dari Sampah Organik dengan Variasi Bahan Sekam Padi, Tempurung Kelapa dan Serbuk Gergaji Kayu. Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Tarzi, Thariq. 2011. Rancang Bangun Pengering Ikan Kapasitas 12 Kg. Medan. Politeknik Negeri Medan.

Http://memetmulyadi.blogspot.com/2013/03/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-radiasi.html

Http://www.share.pdf.com/c655ff97298b4856a8a30b9e088bd7a6/perpindahanpan as.htm

Http://sekolahmandiri.blogspot.com/2012/06/mengetahui-perpindahan-energi-panas.html

http://www.gomuda.com/2013/04/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-dan.html http://lontar.ui.ac.id/file?file=digital/20303024-s1972guswendar%20rinoviant.pdf http://s3.amazonaws.com/academia.edu.documents/31375200/daftar_isi.docx?aws

accesskeyid=akiaj56tqjrtwsmtnpea&expires=1404800460&signature=qr bymfhw9maxfi4ds5qz%2bgfvops%3d

http://tekim.undip.ac.id/images/download/perpindahan_panas.pdf

http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19761-2109105039-Presentation.pdf http://digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-19765-2109105001-Presentation.pdf www.google.co.id

www.pln.co.id www.scribd.com www.wikipedia.co.id

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1.Keterangan Mesin

3.1.1. Keseluruhan alat pengering gabah

Gambar 3.2 Penampang mesin gasifikasi

Keterangan gambar 1. Ruang pembakaran 2. Pipa saluran gas panas 3. Rumah filter

4. Saluran masuk udara untuk pembakaran

5. Ruang gasifikasi

6. Saluran masuk udara untuk pembakaran dari luar

1

2

3

4

5

3.1.2. Reaktor luar

Gambar 3.3 Reaktor bagian luar

Ukuran dari reaktor bagian luar adalah 40 cm untuk diameter, lebar tempat peletakan untuk reaktor dalam adalah diameter 50 cm, 1 meter untuk tinggi reaktor dihitung dari bagian bawah dan 20 cm tinggi kaki dihitung dari tanah hinggi bagian bawah reaktor

Saluran ke blower Ruang gasifikasi

3.1.3. Reaktor dalam

Gambar 3.4 Reaktor bagian dalam

Ukuran reaktor bagian dalam adalah 30 cm untuk diameter reaktor, 50 cm untuk tempat peletakan untuk reaktor luar, 1 meter tinggi reaktor bagian dalam dihitung dari bagian atas hingga bagian bawah reaktor, dan 20 cm tinggi bagian atas reaktor yang keluar dihitung dari bagian atas reaktor hingga tempat peletakan reaktor luar

Ruang pembakaran arang Saluran pembuangan panas

3.1.4. Drum pengering gabah

Gambar 3.5 Drum pengering gabah

Keteranagn gambar

1. Lubang saluran masukan gabah kedalam drum 2. Ruang pengering gabah

3. Pipa saluran gas panas dari blower 4. Lubang keluaran gabah dari dalam drum

Untuk ukuran drum pengering adalah diameter 60 cm, tinggi drum adalah 120 cm, tinggi kerucut dari bawah drum hingga bagian bawah kerucut adalah 40cm, dan diameter keluaran bawah kerucut adalah diameter 15 cm

1

2

3

3.2. Alat dan Bahan yang digunakan

Adapun alat alat dan bahan yang digunakan untuk proses pembuatan alat pengering gabah adalah :

a) Blower

Gambar 3.6 Blower

Blower adalah perangkat mekanik untuk memindahkan udara atau gas lainnya, perangkat ini meningkatkan kecepatan aliran udara dengan impeler berputar.

b) Saringan udara ( air filter )

Gambar 3.7 Saringan Udara (Air Filter)

Saringan udara ( air filter ) berfungsi untuk menahan kotoran misalnya debu yang tercampur dalam udara, dalam kasus ini saringan udara digunakan untuk menahan debu dari hasil pembakaran arang dari dalam ruang pembakaran gasifikasi untuk dialirkan kedalam drum pengeringan gabah

c) Rockwoll

Gambar 3.8 Rockwoll

Rockwoll adalah bahan isolasi atau pembungkus, termasuk isolasi termal dan akustik yang terbuat dari bahan tambang fiber ringan dengan inti berupa batu alam yang dipadukan dengan damar panas.

Keunggulan dari rockwoll:

- Memiliki daya konduksi termal yang rendah - Dapat digunakan pada susu100oC – 820oC - Tidak mudah terbakar

- Kedap suara

d) Plat alumunium

Gambar 3.9 Plat Alumunium

Plat alumunium adalah bahan logam berbentuk lembaran yang ringan dan kuat serta mudah dalam pengerjaan dan perawatan, plat alumunium sangat cocok digunakan pada didaerah tropis karena memiliki sifat yang tahan terhadap segala cuaca serta tidak mudah terbakar, plat alumunium memiliki daya tahan terhadap karat dan lebih baik dibandingkan dengan besi.

e) Baut dan mur

Baut dan mur adalah suatu barang atau tabung dengan laur heliks pada permukaannya yang berfungsi sebagai pengikat atau penahan dua objek secara bersamaan dan sebagai pesawat sederhana untuk merubah torsi menjadi gaya linier.

f) Kunci pas & ring

Gambar 3.11 Kunci Pas & ring

Kunci pas & ring digunakan untuk mengencangkan dan melepaskan baut dan mur.

g) Kawat

Kawat adalah benda yang terbuat dari logam yang kuat dan lentur. Kawat merupakan benda penghantar listrik dan kawat mempunyai banyak bentuk dan ukuran.

h) Selotip alumunium foil

Gambar 3.13 Selotip Alumunium Foil

Selotip alumunium foil adalah salah satu alat perekat yang terbuat dari bahan alumunium yang tipis.

i) Gergaji besi

Gergaji adalah perkakas berupa besi tipis bergigi tajam yang digunakan untuk memodrum atau membelah kayu atau benda lainnya tergantung jenis gergaji itu sendiri, dalam jenis gergaji yang digunakan adalah jenis gergaji besi yang digunaka untuk memodrum pipa pipa besi tempat aliran udara panas.

j) Palu atau martil

Gambar 3.15 Palu atau Martil

Palu atau martil adalah alat yang digunakan untuk membuka atau memasang suku cadang dengan cara pemukulan/dipukul, kepala palu dipasang dengan pegangannya pada dua arah untuk mempermudah pemegangan. Bahan standart palu biasanya baja keras tetapi banyak juga palu yang terbuat dari bahan lainnya seperti plastik karet dan lain lain.

k) Tang

Gambar 3.16 Tang

Tang adalah alat yang digunakan untuk mencengkram atau memegang komponen yang akan dibuka dengan cara diputarkan bagiannya. Tang ini juga dapat digunakan untuk mengancangkan atau melonggarkan mur dan baut tetapi tidak dianjurkan untuk penggunaaan tersebut karena kekuatan cengkram tang tidak sekuat cengkraman kunci pas dan kunci kunci yang lainnya.

l) Gunting plat

Gambar 3.17 Gunting Plat

Gunting plat adalah perkakas tangan yang berfungsi untuk memodrum benda kerja atau logam tipis yang berupa seng, plat dan lain lain, biasanya gunting ini terbuat dari baja bertujuan agar konstruksinya kuat dan juga gunting ini sering digunakan untuk memodrum benda benda yang permukaannya keras.

m) Termokople

Gambar 3.18 Termokople

Termokople adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokople yang sederhana dapat dipasang , dan memiliki konektor standart yang sama, serta dapat mengukur temperaturdalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1oC.

3.3. Proses Pembuatan ( Manufacturing Proses )

Dalam proses pembuatan alat gasifikasi ini perlu diperhatikan beberapa hal yang meliputi ketelitian ukuran, pemotongan bahan, penyambungan, dan proses pemasangan, hal ini perlu diperhatikan agar hasilnya sesuai dengan yang diharapkan.

Dalam proses pembuatan alat ini ada beberapa tahapan diantaranya:

3.3.1. Proses pemotongan

Proses pemotongan dilakukan dengan menggunakan beberapa alat podrum diantaranya: gergaji besi, alat podrum plat, las listrik dan beberapa alat tambahan seperti tang, pisau, martil.

1) Pemotongan bahan untuk ruang gasifikasi

Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm, adapun ukuran yang dipodrum adalah 1000 mm x 1250 mm untuk bagian luar dan 1000 mm x 940 mm untuk bagian luar lalu kedua plat di roll menjadi bentuk silinder, lalu dengan ukuran ᴓ 300 mm untuk penutup alat gasifikasi

2) Pemotongan bahan untuk dudukan alat gasifikasi

Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 3 mm, adapun ukuran nya adalah lingkaran dengan ᴓ 500 mm dan dilubangi dengan ᴓ 400 mm untuk alat bagian luar dan ukuran ᴓ 500mm dengan lubang 300 mm untuk alat bagian dalam dan masing masing plat di beri lubang untuk masukan baut ukuran ½ “ dengan ukuran dan posisiyang sama sebanyak 8 lubang

3) Pemotongan bahan untuk kaki alat

Bahan yang digunakan alat profil siku ukuran 30 mm x 30 mm dengan panjang 300 mm

4) Pemotongan pipa untuk lubang masukan udara kedalam ruang bakar

Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran 1½ “ sepanjang 200 mm

5) Pemotongan plat untuk bagian bawah alat gasifikasi

Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm dengan ukuran ᴓ 400 mm yang dilubangi ukuran pipa 1½ “ dibagian tengan untuk alat bagian luar dan plat dengan ᴓ 300 mm dengan lubang ᴓ 100 mm untuk bagian dalam alat gasifikasi

6) Pemotongan pipa pemanas udara

Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran ½ “ sepanjang 1000 mm sebanyak 5 batang

7) Pemotongan pipa aliran udara panas

Bahan yang digunakan adalah pipa besi dengan ukuran 1½ “ dengan ukuran panjang dari ruang gasifikasi sampai drum adalah 380mm, 230mm, 200mm, 800mm, 50mm, 150mm, 2 x 450mm, 2 x 350mm, 2 x 200 mm.

8) Pemotongan bahan untuk rumah filter

Bahan yang digunakan adalah plat setebal 2mm dengan persegi panjang berukuran 722 mm x 1300 mm lalu di roll menjadi bentuk silinder, dan bentuk lingkaran dengan ᴓ 120 mm untuk tutup bagian bawah dan lingkaran ᴓ 120 mm dengan lubang ukuran pipa 1½ “ untuk bagian atas

9) Pemotongan pipa untuk kaki drum

Bahan yang digunakan adalah pipa dengan ukuran 1 “ sepanjang 850mm sebanyak 4 batang.

10)Pemotongan bagian bawah drum dan atas

Drum pengering gabah dilubangi dengan ukuran ᴓ 300 mm pada bagian atas dan ᴓ 600 mm pada bagian bawah, dan sisa pada bagian bawah di podrum dengan ukuran ᴓ 400 mm untuk menjadi penutup drum bagian atas.

11)Pemotongan plat untuk bagian bawah drum

Bahan yang digunakan adalah plat besi setebal 2 mm dengan bentuk jajar genjang dengan ukuran atas 1885mm, bawah 500mm dan tinggi 450mm lalu di roll.

3.3.2. Penyambungan dan pemasangan

Proses penyambugan alat ini adalah dengan menggunakan las busur listrik

1) Penyambungan ruang gasifikasi

Plat untuk ruang gasifikasi yang telah di bentuk dan di roll disambungkan dengan bagian bawahnya menggunakan las dengan ukuran masing masing masing dan dudukan yang berbentuk silinder dengan lubang dilas pada masing masing alat gasifikasi yaitu pada bagian luar dan bagian dalan, dimana pada bagian luar diletakkan tepat pada bagian atas silinder sedangkan bagian dalam diletakkan lebih kebawah sejauh 100 mm dari atas silinder .

2) Pemasangan kaki alat gasifikasi

Kaki yang telah di podrum dan dibentuk dilas diposisia bawah alat gasifikasi bagian luar dengan susunan secara simetris sebanyak 4 batang dengan jarak dari bagian bawah alat ketanah sejauh 150 mm.

3) Penyambungan pipa saluran udara panas

Penyambungan menggunakan las listrik dari alat gasifikasi bagian luar ke rumah filter lalu di sambungkan dengan blower yang posisinya di bagian bawah, dari blower pipa aliran udara panas di bagi menjadi dua saluran ke bagian bawah drum pengering gabah

4) Penyambungan drum

Bagian bawah drum disambung dengan plat yang telah di bentuk menggunakan las listrik dengan posisi bagian bawah drum makin tirus, dan pada bagian atas drum di pasang engsel untuk memudahkan membuka dan menutup bagian atas drum

5) Pemasangan kaki drum

Pipa yang telah dipodrum untuk kaki drum di pasang secara simetris pada bagian bawah drum sebanyak 4 batang dengan jarang dari bagian bawah keluaran drum sejauh 400 mm

6) Pembungkusan mesin gasifikasi

Lalu balut bagian alat gasifikasi mengggunakan rockwoll dan ditutup dengan plat aluminum, pastikan tidak ada bagian samping alat gasifikasi yang tidak tertutup oleh rockwoll, dan balut pula pipa saluran udara panas menggunakan rockwoll dan ditutup menggunakan palt aluminum, pada bagian yang sukar ditutup dengan plat tutup rockwoll dengan menggunakan selotip alumunium foil, dan pastikan tidak ada saluran pipa yang tidak tertutup rockwoll mulai keluar dari ruang gasifikasi hingga sampai pada bagian saluran masuk kedalam drum.

3.4. Diagram alir penelitian

Gambar 3.9. Gambar diagram alir penelitian

mulai

Akhir

Pembuatan laporan Tahap persiapan survei alat, survei

bahan

Pembuatan desain alat

Proses pembuatan alat

BAB IV

ANALISA DATA

4.1. DATA HASIL PERANCANGAN

Data - data yang dibutuhkan dalam melakukan perancangan dan perhitungan alat ini dilakukan di laboratorium foundry FAKULTAS TEKNIK USU, Perancangan dilakukan mulai pada april 2014.

Adapun lama perancangan adalah sebagai berikut:

 Pengerjaan reaktor bagian luar mulai dari pengerolan sampai pengelasan bagian bawah kurang lebih dibutuhkan waktu selama 1 minggu/6 hari (hari minggu tidak diperhitungkan).

 Pengerjaan reaktor bagian dalam mulai dari pengerolan sampai pengelasan pipa kurang lebih dibutuhkan waktu selama 1 minggu/6 hari (hari minggu tidak diperhitungkan).

 Perakitan pipa pipa saluran dan dari reaktor, rumah filter sampai keblower dibutuhkan waktu sekitar 4 hari.

 Perakitan drum pengering mulai dari pelubangan, pembentukan kerucut bawah, pengelasan pemasangan pipa saluran masuk di butuhkan waktu sekitar 1 minggu/6hari (hari minggu tidak diperhitungkan).

 Pemasangan bahan pelapis seperti rockwool dan plat alumunium dibutuhkan waktu sekitar 2 hari.

 Finishing/ pengecatan dibutuhkan waktu sekitar 1 hari. Jadi total lama pengerjaan sekitar 25 hari.

4.2. Menghitung laju pindahan panas 1. Pada alat pengering gabah

Menhitung qr yang terjadi pada alat pengering gabah menggunakan rumus:

qr =

∆ 1

ℎ1 2� 1 + 2

1 2� +

1 ℎ2 2� 2 +

3 2 2� +

ln 4 3 2� + ln 5

4 2� +

1 ℎ52� 5 Dimana :

r : diameter [ m ]

∆ : suhu [ K ]

K untuk plat besi = 14,9 .� (diasumsikan stainless steels AISI 304)

K untuk glasswool = 0.046 .�

K untuk plat aluminium = 177 .� (disumsikan alumunium alloy 2024-T6

Tabel 4.1 Perhitungan h1 untuk qr1 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

800 57,3

813 x

850 59,6

Untuk mencari nilai h1 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 800−813 800−850=

57,3− 57,3−59,6 −13

−50=

57,3 − −2,3 0,26 =57,3−x

−2,3 x = 57,898

Tabel 4.2 Perhitungan h2 untuk qr1 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

350 30,0

368 X

400 33,8

Untuk mencari nilai h2 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 350−368 350−400=

30,0− 30,0−33,8 −18

−50=

30,0 − −3,8 0,36 =57,3−x

−2,3 x = 31,368

h2 = 31,368 W/m.K

Tabel 4.3 Perhitungan h5 untuk qr1 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

300 26,3

307 X

350 30,0

Untuk mencari nilai h5 untuk qr1 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 300−307 300−350=

26,3− 26,3−30,0 −7

−50=

26,3 − −3,7 0,14 =26,3−x

−3,7 x = 26,818

qr =

(813−307) � 1

57,89 2�0,15 0.8 +

0,152 0,15 2�14,9 0,8 +

1

33,68 2�0,165 1+

0,203

0,152 2�14,9 1

+

ln 0,228 0,203 2�0,046 1 +

ln 0,285 0,228 2�177 1 +

1

26,73 2�0,285 1 qr =

506 1

43,648 +

0,013 74,896+

1 34,917 +

0,289 93,619+ 0,116 0,280+ 0,223 1.112,124+ 1 47,866

qr =

506

0,023 + 1,736 10−4_{+ 0,029 + 3,087 10}−3_{+ 0,414 +} 2,005 10−4_{+ 0,021}

q_r = 506 0,482

qr = 1.048,37 ……….. (qr1)

2. Menghitung laju pindahan panas pada pipa  Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter

Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 38 cm = 0.38m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m di balut plat alumunium setebal 0,5mm = 0,0005 m

Gambar 4.1 Lapisan Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter r1

r2 r3 r4

Tabel 4.4 Perhitungan h1 untuk qr2 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

350 30,0

368 X

400 33,8

Untuk mencari nilai h1 untuk qr2 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 350−368 350−400=

30,0− 30,0−33,8 −18

−50=

30,0 − −3,8 0,36 =57,3−x

−2,3 x = 31,368

h1 = 31,368 W/m.K

Tabel 4.5 Perhitungan h4 untuk qr2 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

300 26,3

307 X

350 30,0

Untuk mencari nilai h4 untuk qr2 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 300−307 300−350=

26,3− 26,3−30,0 −7

−50=

26,3 − −3,7 0,14 =26,3−x

−3,7 x = 26,818

qr =

∆ 1

ℎ1 2� 1 + 2

1 2� +

3 2 2� +

ln 4 3 2� +

1 ℎ4 2� 4 qr =

(368−307) � 1

31,368 2�0,018 0.38 +

0,019

0,018 2�14,9 0,38 +

ln 0,044 0,019 2�0,046 0,38 + ln 0,0445 0,044

2�177 0,38 +

1

26,72 2�0,0445 0.38

q_r = 61

1 1,348+ 0,054 35,575+ 0,839 0,110+ 0,011 422,607+ 1 2,839

qr =

61

0,742 + 1,521 10−3_{+ 7,650 + 2,675 10}−5_{+ 0,351}

qr = 61 8,745

qr = 6,976 ……….. (qr2)  Rumah filter

Rumah filter berbentuk silinder dengan ukuran diameter 13 cm = 0,13 m dan tinggi 20 cm = 0,2 m dan tebal 2 mm = 0,002 m, dengan bahan besi dan dilapisi oleh glasswoll/rockwoll dengan tebal 2,5 cm = 0,025 m, dan di tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.

Gambar 4.2 Lapisan Rumah Filter r1

r2

r3 r4

Tabel 4.6 Perhitungan h1 untuk qr3 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

350 30,0

368 X

400 33,8

Untuk mencari nilai h1 untuk qr3 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 350−368 350−400=

30,0− 30,0−33,8 −18

−50=

30,0 − −3,8 0,36 =57,3−x

−2,3 x = 31,368

h1 = 31,368 W/m.K

Tabel 4.7 Perhitungan h4 untuk qr3 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

300 26,3

307 X

350 30,0

Untuk mencari nilai h4 untuk qr3 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 300−307 300−350=

26,3− 26,3−30,0 −7

−50=

26,3 − −3,7 0,14 =26,3−x

−3,7 x = 26,818

qr =

∆ 1

ℎ1 2� 1 + 2

1 2� +

3 2 2� +

ln 4 3 2� +

1 ℎ4 2� 4 qr =

(368−307) � 1

31,368 2�0,061 0,2+

0,065

0,061 2�14,9 0,2 +

ln 0,09 0,061 2�0,046 0,2 + ln 0,091 0,09

2�177 0,2 +

1

26,72 2�0,091 0.2 qr =

61 1 2,405+ 0,064 18,724+ 0,389 0,058+ 0,011 222,425+ 1 3,056

qr =

61

0,416 + 3,394 10−3_{+ 5,632 + 4,970 10}−5_{+ 0,326}

q_r = 61 6,378

qr = 9,564 ………. (qr3)  Pipa dari rumah filter ke blower

Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 128 cm = 1.28m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m dan di tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.

Gambar 4.3 Lapisan Pipa dari rumah filter ke blower r1

r2 r3 r4

Tabel 4.8 Perhitungan h1 untuk qr4 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

350 30,0

368 X

400 33,8

Untuk mencari nilai h1 untuk qr4 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 350−368 350−400=

30,0− 30,0−33,8 −18

−50=

30,0 − −3,8 0,36 =57,3−x

−2,3 x = 31,368

h1 = 31,368 W/m.K

Tabel 4.9 Perhitungan h4 untuk qr4 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

300 26,3

307 X

350 30,0

Untuk mencari nilai h4 untuk qr4 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 300−307 300−350=

26,3− 26,3−30,0 −7

−50=

26,3 − −3,7 0,14 =26,3−x

−3,7 x = 26,818

qr =

∆ 1

ℎ1 2� 1 + 2

1 2� +

3 2 2� +

ln 4 3 2� +

1 ℎ4 2� 4 qr =

(368−307) � 1

31,368 2�0,018 1,28+

0,019

0,018 2�14,9 1,28 +

ln 0,044 0,019 2�0,046 1,28 + ln 0,0445 0,044

2�177 1,28 +

1

26,72 2�0,0445 1,28

q_r = 61

1 4,541+ 0,054 119,833+ 0,839 0,369+ 0,011 1.423,518+ 1 9,563

qr =

61

0,220 + 4,514 10−4_{+ 2,271 + 7,942 10}−6_{+ 0,104}

q_r = 61 2,596

qr = 23,497 ……….. (qr4)  Pipa dari blower ke drum

Pipa yang digunakan berukuran 1½” dengan panjang 223 cm = 2,23 m setebal 1 mm = 0.001 m, dilapisi glasswool setebal 2,5 cm = 0,025 m dan di tutup dengan plat alumunium setebal 0,5 mm = 0,0005 m.

Gambar 4.4 Lapisan Pipa dari blower ke drum r1

r2 r3

Tabel 4.10 Perhitungan h1 untuk qr5 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

350 30,0

368 X

400 33,8

Untuk mencari nilai h1 untuk qr5 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 350−368 350−400=

30,0− 30,0−33,8 −18

−50=

30,0 − −3,8 0,36 =57,3−x

−2,3 x = 31,368

h1 = 31,368 W/m.K

Tabel 4.11 Perhitungan h4 untuk qr5 dari tabel lampiran 2

Temp. K W/m.K

300 26,3

307 X

350 30,0

Untuk mencari nilai h4 untuk qr5 berdasarkan tabel lampiran 2 maka dilakukan interpolasi

Mencari nilai x : 300−307 300−350=

26,3− 26,3−30,0 −7

−50=

26,3 − −3,7 0,14 =26,3−x

−3,7 x = 26,818

qr =

∆ 1

ℎ1 2� 1 + 2

1 2� +

3 2 2� +

ln 4 3 2� +

1 ℎ4 2� 4 qr =

(368−307) � 1

31,368 2�0,018 2,23 +

0,019

0,018 2�14,9 2,23 +

ln 0,044 0,019 2�0,046 2,23 + ln 0,0445 0,044

2�177 2,23 +

1

26,72 2�0,0445 2,23

q_r = 61

1 7,911 +

0,054 208,771+ 0,839 0,645+ 0,011 2.480,036+ 1 16,660

qr =

61

0,126 + 2,591 10−4_{+ 1,304 + 4,559 10}−6_{+ 0,060}

qr = 61 1,490

qr = 40,936 ………(qr5) qr total = qr1 + qr2 + qr3 + qr4 + qr5

= 1.048,370 + 6,976 + 9,564 + 23,497 + 40,936 = 1.129,343

4.3. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu produk

Q1 = mo . Cpd . (TR – TB) (D.H Bacon dan R.C.Sthepencus,1982) Dimana :

Q1 : Panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk [kJ] M0 : Massa produk awal [Kg]

TR : suhu ruang pengering TB : suhu awal gabah

Cpd : panas jenis produk [ kJ/KgoC ] Diketahui :

M0 : 10 Kg TR : 95OC TB : 34OC

Nilai cp untuk gabah didapatdari tabel Specific Heat of the Dry Mass of Agricultural Seeds .

Tabel 4.12 Nilai cp untuk berbagai jenis bijian

Q1 = mo . Cpd . ( TR - TB )

= 10 Kg x 1,637 kJ/Kg.K x ( 368 – 307 )K = 998,57 kJ

4.4. Panas yang digunakan untuk menguapkan suhu produk Q2 = mu . hfg ( D.H bacon dan R.C.sthepencus, 1982 )

Dimana :

mu = massa air yang diuapkan

hfg = panas laten penguapan produk pada suhu produk [ 2258 kJ/Kg ] ……..tabel saturated steam

Q2 = 1,469 x 2258 = 3317 kJ ( tanpa menggunakan blower ) Q2 = 1,395 x 2258 = 3149,9 kJ ( menggunakan blower )

4.5. Besarnya energi listrik yang digunakan Penggunaan listrik =

Blower = 500 Watt

Massa pemakaian = 0,45 Jam

= 0,45 jam x 500 watt = 225 Wh = 0,225 Kwh = 0,225 x 3600 = 810 kJ Total energi yang terpakai = 810 kJ

4.6. Besarnya energi untuk menaikkan suhu produk dan energi penguapan air

Qu = Q1 + Q2 Dimana :

Q1 = panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk [ kJ ] Q2 = panas yang digunakan untuk menguapkan air produk [ kJ ] Tanpa menggunakan blower

Qu = Q1 + Q2

= 998,57 kJ + 3.317 kJ = 4.315,57 kJ

Menggunakan blower Qu = Q1 + Q2

= 998,57 kJ + 3149,9 kJ

= 4.148,48 kJ Sehingga efisiensi alat

ε = 4.148,48

810 x 100%

4.7. Biaya pembuatan alat Daftar biaya pembelian bahan

Tabel 4.13 Daftar Perincian harga bahan

No Nama bahan Jumlah Harga satuan

@(Rp) Jumlah (Rp) 1 Pembuatan reaktor

pembakaran 1 unit 2.500.000 2.500.000

2 Pembuatan drum

pengering 1 unit 1.700.000 1.700.000

3 Blower hisap 1 unit 160.000 160.000

4 Filter 1 unit 65.000 65.000

5 Thermometer 1 unit 18.000 18.000

6 Rockwoll/glasswoll 1 gulung 175.000 175.000 7 Plat alumunium 2 lembar 50.000 100.000

8 Gunting plat 1 unit 40.000 40.000

9 Kawat gulungan 2 gulung 14.000 28.000

10 Kawat las 1 kg 30.000 30.000

11 Elbow pip alas 1½” 4 unit 10.000 40.000

12 Baut dan mur 16 buah 1.000 16.000

13 Ring 8 buah 250 2.000

14 Doff pipa besi ½” 5 buah 5.000 25.000

15 Minyak tanah 3 liter 9.500 28.500

16 Arang kayu 28 kg 9.500 266.000

17 Pipa 1½” ( 3 meter ) 1 batang 60.000 60.000

18 Sambungan T pipa besi

1½” 1 buah 15.000 15.000

19 Penyewaan alat las 2 kali 50.000 100.000 20 Selotip aluminium foil 3 gulung 15.00 45.000 20 Biaya pemindahan alat 2 kali 40.000 80.000

Penulis mengasumsikan biaya pemakaian listrik selama proses penyambungan sebesar Rp. 150.000.

Biaya operasional mesin diasumsikan sebesar 10% dari harga bahan. 10% x Rp.5.493.500 = Rp.549.350

Total biaya pembuatan adalah = biaya pembelian bahan + biaya listrik + biaya operasional

Total = Rp.5.493.500 + Rp.150.000 + Rp.549.350 = Rp.6.192.850

Tabel 4.14 Total Biaya Pembuatan

No Uraian Jumlah (Rp)

1 Biaya pembelian bahan 5.493.500

2 Biaya listrik 150.000

3 Biaya operasional 549.350

Total biaya pembuatan 6.192.850

4.8.Harga jual mesin pengering gabah

Untuk harga jual alat ini diambil dari total biaya pembuatan dan keuntungan sebesar 20%.

Biaya total pembuatan alat = Rp.6.192.850

Keuntungan yang diambil = 20 % x Rp.6.192.850 = 1.238.570

Jadi harga jual alat pengering gabah dengan system gasifikasi adalah total biaya pembuatan ditambah keuntungan

= Rp. 6.192.850 + Rp. 1.238.570 = Rp. 7.431.420

4.9.Analisa titik impas

Titik impas (break event point) merupakan titik pertemuan antara dua metode proses produksi yang dikaitkan dengan biaya - volume produksi – laba. Break event point = [� ]

ℎ � � −_�� � _��

a) Biaya tetap ( B.T )

Biaya tetap adalah biaya untuk membei alat pengering gabah dengan system gasifikasi

B.T = Rp. 7.431.420 b) Harga jual ( H.J )

Harga jual adalah harga penjualan gabah yang sudah dikeringkan H.J = Rp. 8.000 / Kg

c) Biaya variable ( B.V )

1) Biaya pemakaian listrik ( BPL )

Diperkirakan alat bekerja efektif dengan menggunakan blower selama 0,45 jam / hari

Dimana daya listrik yang dipakai alat pengering gabah dengan system gasifikasi selama 0,45 jam adalah = 0,45 jam x 500 watt = 225 Wh

= 0,225 Kwh Tarif dasar listrik PLN = Rp. 1.528,9 /Kwh

Tabel 4.15 Tarif dasar listrik bulan juni 2014

(sumber www.pln.co.id)

BPL = 0,225 Kwh x Rp.1528,9 /Kwh BPL = Rp.344,0025 /hari

Rp.10.320,075 /bulan

2) Biaya tenaga kerja ( BTK )

Diperkirakan alat in dapat beroperasi dengan 2 orang operator Maka BTK = Rp. 1.600.000/bulan

3) Biaya bahan baku ( BBB )

Biaya bahan baku adalah biaya pembelian gabah basah oleh petani, yaitu Rp. 5.000/Kg

BBB = kapasitas alat x waktu kerja alat x harga bahan baku = 200 Kg x 1 Hari x Rp.5.000/Kg

= Rp. 1.000.000/hari Maka :

B.V = BPL + BTK + BBB

= Rp.344,0025 + Rp. 53.333,33 + Rp.1.000.000 = Rp.1.053.677,34

Jika dalam Rp/Kg maka:

B.V = BPL +BTK +BBB

KAPASITAS ALAT

= Rp .344,0025 +Rp .53.333,33+Rp .1.000.000

200 kg /hari

= Rp .1.053.677,34

200 Kg /hari

= Rp.5.268,387/kg

Dari data diatas maka titik impas akan diperoleh : BEP = B.T

H.J−B.V =

Rp .7.431.420

Rp .8.000 Kg− Rp .5.268,387 Kg

= Rp .7.431.420 Rp .2.731,613/Kg

= 2.720,524 Kg = 2.721 Kg

Gambar 4.5 Grafik BEP

1 = Perhitungan biaya total menggunakan alat pengering dengan system Gasifikasi

= biaya tetap menggunakan alat gasifikasi BEP ( X ) = 2.721Kg

Hasil Penjualan ( Y ) = 2.721Kg x Rp.8.000 = Rp.21.768.000

Berdasarkan hasil grafik dapat diketahui bahwa setelah volume produksi diatas 2.721 Kg maka penggunaan alat pengering dengan sistem gasifikasi ini lebih ekonomis.

Perhitungan BEP diatas adalah perhitunan untuk operasi alat pengering gabah dengan system gasifikasi selama sekali pengeringan , untuk menjadikan kadar air gabah < 14%. Sedangkan untuk komoditas perdagangan kadar air gabah harus < 14 % agar gabah dapat digiling atau dijual langsung sebagai pakan hewan.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

B iaya teta p da n ha sil pe n juala n [ Juta R upiah ]

Volume produksi gabah [ Kg ]

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan

Setelah penulis melakukan perhitungan terhadap perencanaan alat gasifikasi ini, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Kapasitas alat pengering dengan menggunakan bahan bakar biomassa ini adalah sebesar ± 200 Kg dengan percobaan pengeringan sebesar ± 10 Kg. 2. Pada proses pengujian didapat hasil bahwa proses pengering menggunakan

blower jauh lebih ekonomis dan lebih cepat dibandingkan dengan proses pengeringan tanpa menggunakan blower, sedangkan bila dibandingkan dengan proses pengeringan secara tradisional proses pengeringan menggunakan blower lebih cepat kering, dan proses pengeringan tanpa menggunakan blower jauh lebih lama dari proses pengeringan secara tradisional.

3. Pada lubang saluran masukan udara pembakaran yang berada dibawah reaktor tidak terdapat penampung abu atau serpihan bara yang jatuh dari dalam reaktor.

4. Pada awal pembakaran bahan bakar akan mengeluarkan banyak asap sehingga proses pembakaran harus digunakan di luar ruangan atau didalam ruangan yang memiliki ventilasi udara yang cukup.

5. Panas pada ruang pembakaran bahan bakar adalah sebesar ± 540oC, dan panas yang sampai pada drum pengeringan sekitar ± 95oC setelah dialirkan secara konveksi paksaan menggunakan blower.

5.2. Saran

Berdasarkan pengujian dan percobaan yang telah dilakukan, maka penulis menyarankan kepada semua pihak yang ingin menggunakan dan mengembangkan alat ini, ada beberapa hal yang harus diperhatikan:

1. Untuk memastikan alat ini dapat beroperasi ditempat yang sulit terdapat listrik dari PLN atau listrik terputus, maka disarankan untuk menggunakan baterai + inverter sebagai arus cadangan ketika sulit terdapat listrik dari PLN atau listrik terputus

2. Untuk menjaga keselamatan pada saat akan mengoperasikan alat ini, hendaknya dilakukan pemeriksaan komponen – komponen dan pastika dalam kondisi yang layak pakai, serta selalu berhati – hati ketika akan mendekati reaktor pembakaran pada saat kondisi api sedang menyala. 3. Untuk menjaga kebersihan dan mendapat kualitas gabah kering yang baik,

maka sebaiknya pastikan bagian – bagian pada alat ini dalam kondisi yang terawat dan benar – benar bersih sehingga siap pakai, seperti drum pengering

4. Penulis mengakui adanya kekurangan pada sistem pembuangan abu sisa pembakaran dalam reaktor yang harus diangkat baik pada kondisi dingin maupun dalam kondisi panas.

5. Setelah pemakaian alat bersihkan bagian – bagian yang terdapat sisa – sisa hasil pengeringan maupun reaktor pembakaran bahan bakar.

6. Bagi mahasiswa yang nantinya akan merevisi alat ini diharapkan bisa merancang sebuah alat pengering gabah dengan proses pengeringan yang lebih baik dan sistem pembuangan sisa bahan bakar yang lebih praktis dan aman.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kajian Pustaka

Menurut hukum Thermodinamika II dinyatakan bahwa perpindahan energi panas berlangsung jika terdapat perbedaan temperatur (Holman,1995). Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi kepada benda yang bertemperatur rendah. Panas yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur suatu benda dan dapat diukur disebut panas sensibel. Panas sensibel ini merupakan teori dasar dari mesin pengering gabah sederhana.

Perpindahan panas yang terjadi dapat melalui berbagai cara yaitu : secara konduksi, secara konveksi dan secara radiasi (Jordan and Priester, 1985). Perpindahan secara konduksi yaitu perpindahan panas diantara molekul-molekul dari suatu benda yang saling bersinggungan. Perpindahan panas secara konduksi terjadi antara bulir-bulir gabah yang dipanaskan sehingga akan terjadi pemerataan panas pada permukaan gabah. Perpindahan secara konveksi yaitu perpindahan panas melalui media gas atau cairan. Perpindahan panas secara radiasi yaitu perpindahan panas melalui sinar atau gelombang suara. Panas radiasi dengan mudah dapt diserap oleh benda/materi yang berwarna gelap, sedangkan untuk benda berwarna terang sebagian akan dipantulkan kembali.

Berdasarkan teori di atas, perpindahan panas dalam mesin pengering digunakan dua prinsip yaitu perpindahan secara konduksi dan konveksi (Holman,1995). Perpindahan secara konduksi terjadi diantara bulir- bulir gabah yang telah mendapatkan panas akan berpindah melalui gesekan atau bersinggungan dengan bulir yang masih belum mendapat panas. Akibat dari perpindahan panas tersebut maka akan terjadi perpindahan panas ke setiap bulir gabah sehingga akan terjadi pemerataan panas. Proses tersebut akan mempercepat waktu pengeringan gabah dan terjadi secara merata.

Sedangkan prinsip perpindahan panas dengan cara konveksi pada konstruksi mesin pengering gabah ini yaitu udara panas dihembuskan oleh kipas ke dalam ruangan yang menyimpan gabah sehingga media yang digunakan

dalam perpindahan panas adalah udara (Jordan and Priester,1985). Udara panas yang dihembuskan akan masuk ke celah-celah gabah sehingga panas akan cepat masuk dan membuang kadar air dari gabah. Keadaan ini akan menye-babkan terjadinya perpindahan panas secara konveksi dengan media udara yang dipaksakan (Forced Convection). Pengeringan dengan metoda seperti ini dapat dikatakan sebagai sistem konduksi-konveksi. Sistem dengan meng-gunakan perpindahan dua macam secara teori akan mempercepat proses pengeringan (membuang kandungan air) dan akan terjadi pemerataan pengeringan.

Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan (Sumber : Holman,1995 )

Hidrogen diakui sebagai salah satu pembawa energi yang paling menjanjikan. Saat ini, lebih dari 96% hidrogen dihasilkan dari pembentukan kembali uap dari bahan bakar fosil pada suhu tinggi, dengan gas alam sebagai bahan baku yang paling dominan. Namun, menipisnya persediaan bahan bakar fosil, polusi dan emisi gas rumah kaca menyebabkan krisis energi yang serius dan masalah lingkungan mendorong eksplorasi sumber daya yang bersih dan terbarukan. Salah satu sumber daya terbarukan terbanyak adalah biomassa. Biomassa rata-rata hanya memiliki 6 wt% hidrogen, pada prinsipnya tidak terlalu menarik untuk produksi hidrogen. Namun, selama beberapa dekade terakhir ini banyak penelitian dalam berbagai metode produksi hidrogen telah dilakukan dan

gasifikasi biomassa kini menjadi teknologi terapan yang banyak diminati karena dianggap ekonomis dan kompetitif dengan metode pembentukan kembali gas alam konvensional.

Sintesis gas yang dihasilkan dari gasifikasi biomassa mengandung hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), air (H2O), nitrogen (N2), metana (CH4), dan melacak sejumlah hidrokarbon lainnya. Proporsi relatif dari masing-masing komponen dalam syngas tergantung pada kondisi operasi gasifikasi, yaitu temperatur, tekanan, jenis biomassa, dll, dan di antara mereka, agen gasifikasi disebutkan dalam literatur sebagai yang paling berpengaru. Theknologi gasifikasi biomassa yang berbeda termasuk yang menggunakan udara., uap atau campuran uap-O2 merupakan bahan paling utama dalam proses gasifikasi biomassa.

Salah satu fasilitas yang paling maju untuk menunjukkan kelayakan teknologi gasifikasi biomassa adalah Pusat Gasifikasi Biomassa Vaxjo Varnamo (WBGC) di Swedia yang memiliki tekanan IGCC (gasifikasi terpadu siklus terpadu) berbahan bakar biomassa pilot plant CHP (gabungan panas dan listrik) sebesar 18MWth. Plant ini dibangun kembali di bawah lingkup proyek CHRISGAS Eropa untuk menunjukkan produksi gas sintesis bersih dengan hydrogen yang berlebih berdasarkan tekanan uap/gasifikasi biomassa dengan pelepasan oksigen, diikuti dengan pembersihan dan upgrade. Dalam kondisi tersebut kandungan hidrogen di syngas dapat mencapai nilai berkisar dari 35% hingga 45% vol. Selanjutnya peningkatan kadar hidrogen dalam gas produk diperlukan penyesuaian rasio H2/CO dan proses yang paling banyak digunakan adalah reaksi Water Gas Shift (WGS) yang memungkinkan konversi CO menjadi CO2 dan H7 dalam uap: CO + H2O = H2 + CO2.

Pada temperatur tinggi reaksi kesetimbangan terbatas pada temperatur rendah, secara kinetik memerlukan penggunaan katalis. Proses WGS di industri biasanya dilakukan dalam dua proses sehingg perlu panambahan katalitik: satu pada temperatur tinggi, dalam kisaran 350-450oC, menggunakan katalis Fe-Cr dan yang kedua berbasis pada temperatur rendah, misalnya 250oC, dengan berbasis katalis Cu-Zn. Banyak referensi untuk pendekatan ini dapat ditemukan dalam

literatur karena telah diikuti oleh banyak penulis yang menyelidiki gasifikasi biomassa dipadu dengan WGS untuk menghasilkan gas yang kaya hidrogen dari biomassa, dengan menggunakan katalis yang tersedia secara komersial. Juga sering digunakan untuk referensi pendekatan alternatif proses dua tahap WGS konvensional seperti yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya.

Penggunaan katalis WGS dilakukan pada suhu ultra-tinggi yang dapat digabungkan dengan gasifikasi biomassa atau penggunaan reaktor membran untuk meningkatkan konversi CO tanpa menggunakan katalis. Pendekatan teknologi dengan menggabungkan

Reaktor membran dengan WGS satu tahap juga dapat ditemukan dalam literatur meskipun tidak terkait dengan aplikasi khusus untuk teknologi gasifikasi biomassa. Kombinasi antara membran pemisahan H2 dengan reaksi WGS telah diakui secara luas keuntungannya. Salah satunya adalah menggunakan WGS tahap kedua pada suhu yang lebih rendah. Hal ini karena pemisahan in-situ dari salah satu produk (dalam hal ini H2) dengan membran akan mengakibatkan hasil H2 yang tinggi pada suhu tinggi sehingga reaksi WGS akan dilakukan dalam satu tahap yang beroperasi di rentang suhu katalis yang dipilih. Secara khusus keuntungan menggunakan paladium dan membran paduan Pd untuk pemisahan H2 dijelaskan dalam literatur, keuntungan lain adalah bahwa kelebihan uap tidak akan diperlukan untuk mendukung konversi CO yang lebih tinggi meskipun masih mungkin diperlukan untuk mencegah karbon dan/atau pembentukan metana. Oleh karena itu, selektivitas katalis digunakan dalam reaktor membran WGS bila dioperasikan pada uap rendah untuk rasio CO adalah sangat penting. Kebanyakan industri menggunakan katalis WGS suhu tinggi yang berbasis pada besi dan kromium oksida yang dilaporkan sangat selektif untuk reaksi water gas shift pada temperatur di atas 300oC yang menjaga stabilitas dan ketahanan terhadap sintering. Fase aktif secara katalitik adalah magnetit (Fe3O4) yang biasanya berasal dari oksidasi parsial hematit (Fe2O3). Namun, katalis magnetit murni mengalami sintering yang mengurangi aktivitas mereka. Suatu penstabil, Cr2O3, biasanya ditambahkan dan kombinasi dari Fe3O4 dan Cr2O3 memberikan katalis

yang stabil secara komersial yang dapat beroperasi selama beberapa tahun sebelum membutuhkan penggantian

Water Gas Shift (WGS) merupakan proses yang dikaji dalam peneliotian ini maka tidak dapat diasumsikan bahwa katalis yang digunakan dalam proses komersial akan cocok bila digunakan dalam teknologi seperti gasifikasi atau reaktor membran. Sangat sedikit referensi yang dapat ditemukan dalam literatur tentang kinerja katalis WGS suhu tinggi bila digunakan untuk upgrade syngas yang diperoleh dari gasifikasi biomassa oksigen bertekanan. Jadi, studi ad hoc perlu dilakukan.

Belonio (2005), merancang tungku bahan bakar sekam gabah dengan konsep energi alternatif, dimana sekam gabah tersebut dibuat gas terlebih dulu didalam reaktor sederhana selanjutnya setelah terbentuk gas baru dibakar. Untuk membuat gas dari sekam gabah digunakan teknologi gasifikasi. Proses gasifikasi dilakukan dengan cara mengalirkan oksigen pada sekam gabah kering sehingga menghasilkan gas yang mudah terbakar. Oksigen yang diberikan pada bahan bakar dengan cara mengalirkan udara dengan bantuan fan. Gas yang dihasilkan proses gasifikasi tersebut mengandung gas metana sebesar 0.5%-7% volume. Ibnu (2011), membuat alat produksi gas metana dengan bahan bakar sampah organik. Sampah organik yang digunakan adalah sekam gabah, tempurung kelapa dan serbuk gergaji. Untuk membuat gas dari sampah ini, digunakan teknologi gasifikasi. Dengan cara membakar sampah kering di dalam reaktor, sehingga menghasilkan gas yang bertekanan dengan bantuan blower. Selanjutnya gas dialirkan menuju pipa ke tabung absorsi, kemudian langsung disalurkan ke pipa menuju kompor. Murjito (2009), membuat alat penangkap gas metana pada sampah menjadi biogas yang terbuat dari plastik polyethylene. Penelitian ini menghasilkan rancangan alat penangkap gas metana yang berbahan dasar plastik polyethylene dengan spesifikasi sebagai berikut: biodigester dengan volume total 11 m3 , volume basah 8,8 m3, waktu proses 40 hari, isian bahan 220 kg/hari, luas lahan 18 m2, dan memiliki penampung gas dengan dimensi tinggi 4,6m, diameter 0,954 m, volume efektif 2,5 m3. Nugraha (2010), mengolah sampah organic menjadi biogas dengan cara Anaerobic gasification yaitu mengolah sampah organik menjadi gas dengan cara fermentasi. Proses gasifikasi dilakukan dengan

menimbun sampah organik di dalam tanah selama beberapa hari minimal 7 hari. Gas hasil fermentasi ini kemudian dialirkan ke alat purifikasi untuk membersihkan gas metana dari impurities (kotoran). Setelah didapatkan kadar gas metana di atas 70% digunakan sebagai bahan bakar kompor pengganti LPG.

2.2 Air

Kadar air sangat berpengaruh terhadap suhu bahan pangan, dan hal ini merupakan salah satu sebab mengapa didalam pengolahan panganair tersebut sering di keluarkan atau dikurangi dengan cara penguapan atau pengentalan dan pengeringan. Pengurangan air disamping bertujuan mengawetkan juga juga untuk mengurangi besar dan berat bahan pangan sehingga memudahkan dan menghemat pengepakan.

Kandungan air sangat berpengaruh terhadap konsisten bahan pangan dimana sebagian besar bahan pangan segar mempunyai kadar air 70 % atau lebih. Sebagi contoh sayur sayuran dan buah buahan segar mempunyai kadar air 90 – 95 %, susu 85 – 90 %, ikan 70 – 80 %, telur 70 – 75 % dan daging 60 – 70 %.

Pada umumnya keawetan bahan pangan mempuyai hubungan erat dengan kadar air yang dikandungnya. Beberapa jenis biji – bijian yang diperdagangkan dipsar mempunyai kadar air tertentu, misalnya beras dengan kadar air sekitar 14 % atau kacang kedelai dengan kadar air sekitar 8 %, pada kadar air tersebut beras dan kacang kedelai mempunyai keawetan dan daya simpan lebih lama dibandingkan dengan keadaan segarnya pada kadar air yang lebih tinggi.

Didalam bahan pangan air terdapat dalam bentuk air bebas dan air terikat. Air bebas mudah dikeluarkan dengan cara penguapan atau cara pengeringan, sedangkan air terikat sukar dihilangkan dari bahan tersebut meskipun dengan cara pengeringan.

2.3Kadar air

Kadar air pada permukaan bahan dipengaruhi oleh kelembaban nisbi (RH) udara disekitarnya. Bila kadar air bahan rendah sedangkan RH disekitarnya tinggi, maka akan terjadi penyerapan uap dari udara sehingga bahan menjadi lembabatau kadar airnya menjadi lebih tinggi. Bila suhu bahan lebih rendah ( dingin ) dari pada sekitarnya akan terjadi kondensasi uap air udara pada permukaan bahan dan dapat merupakan media yang baik bagi pertumbuhan kapang atau perkembangbiakan bakteri.

Terjadinya kondensasi ini tidak selalu berasal dari luar bahan. Didalam pengepakan, beberapa bahan pangan seperti sayur sayuran dan buah buahan dapat menghasilkan air dari repirasi dan transpirasi. Air inilah yang dapat membantu pertumbuhan mikroba.

Bahan pangan kering juga dapat menghasilkan air misalnya jika suhu naik selama pengepakan akibatnya kelembaban nisbi pada permukaan akan berubah. Uap air ini kemudian dapat berkondensasi pada permukaan bahan pangan terutama jika suhu penyimpanan turun. Kadar air dapat dilakukan dua cara yaitu kadar iar basis basah dan kadar air basis kering.

Kadar air basis basah (MCwb) dinyatakan dengan persamaan :

MCwb =

ℎ

Sedangkan kadar air basis kering (MCdb) dinyatakan dengan persamaan :

MCwb =

ℎ �

Hubungan antara MCwb dengan MCdb dapat ditentukan dengan persamaan :

MCwb=

MCwb = � � + 1

MCdb = � 1−�

2.3.1 Diagram Psikometrik dan Sifat Udara Basah

Sifat termal dari udara basah pada umumnya ditunjukkan dengan menggunakan diagram psikometrik. Diagram psikometrik merupakan tampilan secara grafikal termodinamik udara antara lain suhu, kelembaban, entalpi, kandungan uap air dan volume spesifik. Dalam diagram psikometrik dapat diketahui hubungan antara bola basah dengan bola kering, suhu titik embun, kelembaban relative, panas total, volume spesifik, kelembaban spesifik, panas sensible dan panas laten. Diagram psikometrik dapat dilihat berdasarkan pada gambar

Gambar 2.2 Diagram psikometrik. (Sumber : Holman,1995 )

Beberapa istilah (sifat-sifat udara) yang sering dipakai dan berkaitan dengan diagram psikometrik ini diantaranya adalah :

Temperatur bola kering (Tdb)

Temperatur bola kering adalah temperatur udara yang diukur dengan termometer biasa dengan sensor kering dan terbuka.

Temperatur bola basah (Twb)

Temperatur bola basah adalah temperatur udara yang diukur dengan termometer biasa dengan sensor yang dibalut kain basah.

Temperatur jenuh (Tdp)

Temperatur jenuh adalah temperatur ketika uap air yang terkandung dalam udara mulai mengembun jika udara didinginkan pada temperatur konstan.

Rasio kelembaban/Humidity Ratio (ω)

Rasio kelembaban adalah berat atau massa air yang terkandung dalam setiap kilogram udara kering. Dalam teknik pengkondisian udara, untuk menghitung perbandingan (ratio) kelembaban dapat digunakan persamaan gas ideal, sehingga mengikuti persamaan Pv = RT, serta mempunyai kalor spesifik yang tetap. Udara dianggap gas ideal karena, suhunya cukup tinggi dibandingkan dengan suhu jenuhnya, dan uap air dianggap ideal karena tekanannya cukup rendah dibandingkan dengan tekanan jenuhnya.

Kelembaban relatif (Rh), φ

Kelembaban relatif adalah perbandingan tekanan parsiil uap air di dalam udara dengan tekanan uap jika udara dalam keadaan jenuh pada temperatur yang sama. Kelembaban relatif sering dinyatakan dalam bentuk persen (%).

2.4 Prinsip prinsip pengawetan pangan

Setelah dipanen bahan pangan secara fisiologik masih hidup. Proses hidup

ini berlangsung dengan menggunakan persediaan “bahan bakar” yang ada. Proses

hidup ini perlu dipertahankan, tetapi sebaiknya jangan dibiarkan berlangsung cepat. Kalau proses hidup ini berlangsung cepat , maka akan cepat pula bahan

pangan tersebut mati karena kehabisan “ bahan bakar” dan dapat terjadi

kebusukan. Cara memperlambat pernafasan bahan pangan tersebut dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya dengan pendinginan dan control atmosfer (CAS). Misalnya hewan yang baru disembelih harus segera dikuliti, dibersihkan dan didinginkan. Pembersihan pengulitan dan pendinginan ini hanya dapat menghambat kerusakan dalam waktu yang singkat yaitu untuk beberapa jam atau paling lama beberapa hari. Dengan cara ini mikroba atau enzim tidak seluruhnya rusak atau inaktif sehingga dapat aktif kembali secara cepat.

Perlakuan - perlakuan selanjutnya yang penting utuk mengawetkan bahan pangan diantaranya adalah pemanasan, pendinginan, pengeringan, pengasapan radiasi atau pembubuhan bahan kimia, asam, gula atau garam. Beberapa diantaranya dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan, oleh karena itu harus digunakan dalam batas batas tertentu. Misalnya panas yang digunakan harus dapat membunuh mikroba tetapi tidak boleh menurunkan nilai gizi dan cita rasa bahan pangan.

 Pemanasan

Sebagian besar bakteri dalam bentuk vegetatifnya akan mati pada suhu 82 – 94oC, tetapi banyak spora bakteri yang masih tahan terhadap suhu air mendidik 100oC selama 30 menit. Untuk sterilisasi yaitu supaya mikroba beserta sporanya matidiperluka pemanasan pada suhu yang lebih tinggi misalnya 121oC selama 15 menit atau lebih, tergantung dari jumlah dan mutu subtratnya. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggunakan uap panas misalnya didalam autoklaf atau retor.

Didalam industri pengalengan sterilisasi bahan biasanya dilakukan pada suhu dan dalam waktu tertentu yang telah diperhitungkan lebih dahulu untuk memunahkan spora bakteri yang paling tahan panas yang mungkin ada pada makanan tersebut disamping memeperhatikan adanya kemungkinan pencernaan oleh Clostridium botulinium. Dengan cara sterilisasi yang baik, makanan didalam kaleng dapat disimpan selama setengah tahun atau lebih. Pada dasarnya tidak semua makanan membutuhkan suhu dan waktu yang sama untuk sterilisasi.

Makanan yang mempunyai pH rendah seperti sari buah jeruk atau tomat tidak memerlukan panas yang tinggi karena adanya asam yang bersifat sebagai pengawet. Misalnya jika kadar asam cukup tinggi sterilisasi cukup dilakukan pada suhu 93,5oC (200oF) selama 15 menit. Penggunaan panas tidak hanya ditujukan untuk membunuh semua mikroba dan menghasilkan bahan yang steril, tetapi panas juga sering digunakan hanya untuk membunuh mikroba yang dapat menyebabkan penyakit (pathogen), misalnya pasteurisasi pada susu. Sebagian besar bakteri dan semua mikroba patogen yang terdapat didalam susu akan mati dengan pasteurisasi pada suhu 63oC selama 30 menit, tetapi susunya sendiri tidak steril. Cara ini biasa dilakukan jika susu akan didinginkan atau langsung diminum, sedangkan sterilisasi susu biasanya dilakukan pada suhu yang diuapkan dan akan disimpan di dalam kaleng selama beberapa bulan.

 Pengeringan

Pengeringan adalah suatu metode untuk mengeluarkan atau menghilangkan sabagian air dari suatu bahan dengan cara menguapkan air tersebut dengan menggunakan energy panas. Biasanya kandungan air bahan tersebut dikurangi sampai suatu batas agar mikroba tidak dapat tumbuh lagi didalamnya.

Keuntungan dari pengeringan adalah bahan menjadi lebih awet dengan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan. Berat bahan

juga menjadi berkurang sehingga memudahkan pengangkutan, dengan demikian diharapkan biaya produksi menjadi lebih mudah. Kecuali itu bahan bahan yang hanya dapat digunakan apabila telah dikeringkan misalnya tembakau, kopi, teh, biji bijian dan lainnya.

Disamping keuntungan keuntungan tersebut diatas, pengeringan juga mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal dari bahan yang dikeringkan dapat berubah misalnya bentuknya, sifat sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan lain lainnya. Kerugian yang lainnya juga disebabkan karena beberapa bahan kering perlu pekerjaan tambahan sebelum digunakan, misanya harus dibasahkan kembali. Proses pengembalian air kedalam bahan tersebut disebut rehidrasi.

Proses pengeringan selain dapat dilakukan dengan pemanasan langsung, juga dapat dilakukan dengan cara lain yaitu dengan

“dehydro freezing” yang mempunyai daya pengawetan lebih baik, dan

“freeze drying”. “Dehydro freezing” adalah pengeringan disusul

dengan pembekuan, sedangkan “freeze drying” adalah pembekuan

yang disusul dengan pengeringan. Pada proses freeze drying terjadi sublimasi yaitu perubahan dari bentuk es dalam bahan yang beku langsung menjadi uap air tanpa mengalami proses pencarian terlebih dahulu. Cara ini biasanya dilakukan terhadap bahan bahan yang sensitif terhadap panas misalnya vaksin vaksin, mormon, enzim, anti biotika dan lainnya. Freeze drying mempunyai keuntungan karena volume bahan tidak berubah, dan daya rehidrasi tinggi sehingga mendekati bahan asalnya.

Agar pengeringan berlangsung dengan cepat, maka perlu diberikan energi panas pada bahan yang akan dikeringkan dan aliran udara untuk mengalirkan uap air yang terbentuk keluar dari daerah pengeringan. Pengeluaran uap air dapat juga dilakukan secara vakum.

Pengeringan dapat berlangsung dengan baik jika pemenasan terjadi pada setiap tempat dari bahan tersebut, dan uap air dikeluarkan dari seluruh permukaan bahan tersebut. Factor factor yang mempengaruhi

pengeringan terutama adalah luas permukaan bahan, suhu pengeringan, aliran udara dan tekanan uap di udara.

Mikroba pada keadaan normal mengandung air kira kira 80 %. Air ini diperoleh dari makanan tempat mereka tumbuh. Jika air dikeluarkan dari bahan pangan, maka air dari dalam sel bakteri juga akan keluar dan bakteri tidak dapat berkembang biak.

Bakteri dan ragi umumnya membutuhkan kadar air yang lebih tinggi dari pada kapang, oleh karena itu kapang sering dijumpai tumbuh pada makan setengah kering dimana bakteri dan ragi tidak dapat tumbuh, misalnya kapang dapat tumbuh pada roti yang sudah basi, ikan asap, dendeng dan lainnya.

Perbedaan yang kecil dari kelembaban nisbi udara (RH) didalam ruangan tempat penyimpanan bahan pangan atau didalam peti pengepakan dapat menyebakkan perbedan yang besar dalam perkembang biakan bakteri. Pada suhu ruang pendingin, kelembaban yang lebih tinggi akan makin memperbanyak jumlah populasi mikroba.

Kebutuhan mikroba akan air biasanya dinyatakan dalam istilah aw (water activity), yang mempuyai hubungan dengan kelembaban nisbi udara. Kelembaban nisbi adalah perbandingan antara tekanan uap air diudara dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama. Kelembaban nisbi menunjukkan keadan atmosfer di sekeliling bahan atau larutan. Nilai aw menunjukan keadaan dari suatu larutan, yaitu perbandingan antara tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air murni pada suhu yang sama. Jadi air murni mempunyai aw 1,0. Pada keadaan keseimbangan, aw akan sehimbang dengan RH atau aw sama dengan RH/100. Sebagian besar bakteri membutuhkan nilai aw 0,75 – 1,00 untuk tumbuh. Beberapa ragi dan kapang tumbuh lambat pada nilai aw 0,62.

Pengeringan bahan pangan ditujukan untuk melawan kebusukan oleh mikroba, tetapi tidak dapat membunuh semua mikroba, oleh karena itu bahan pangan yang kering biasanya tidak steril. Meskipun

bakteri tidak dapat tumbuh pada bahan pangan kering, tetapi jika bahan pangan tersebut dibasahkan kembali misalnya dengan perendaman, maka bakteri akan cepat tumbuh kecuali jika bahan pangan tersebut langsung dimakan atau didinginkan.

2.5 Macam macam pengeringan

Pengeringan dapat dilakukan dengan menggunakan suatu alat pengering (artificial drier), atau dengan cara penjemuran (sun drying) yaitu pengeringan dengan menggunakan energi langsung dari sinar matahari.

Ada bermacam macam alat pengering tergantung dari bahan yang akan

dikeringkan dan tujuan pengeringannya, misalnya :”kiln drier”, “cabinet drier”, “continuous belt drier”, “ar lift drier”, “spray drier”, “drum drier”, “vacuum drier”, dan lain lainya.

Pengeringan buatan (artificial drying) mempunyai keuntungan karena suhu dan aliran udara dapat diatur sehingga waktu pengeringan dapat ditentukan dengan tepat dan kebersihan dapat diawasi sebaik baiknya.

Penjemuran mempunyai keuntungan karena energi panas yang digunakan murah dan bersifat murah serta berlimpah, tetapi kerugiannya adalah jumlah panas sinar matahari yang tidak tetap sepanjang hari, dan kenaikan suhu tidak dapat diatur sehingga waktu penjemuran sukar untuk ditentukan dengan tepat. Selain dari pada itu, karena penjemuran dilakukan ditempat terbuka yang langsung berhubungan dengan sinar matahari, maka untuk kebersihannya sukar untuk diawasi. Energi panas yang diterima oleh bahan selama penjemuran merupakan kombinasi panas yang berasal dari radiasi langsung dari matahari dan dari konversi dengan pertolongan udara disekitarnya. Energi panas dari sinar matahari yang jatuh kepermukaan bumi besarnya tergantung dari sudut jatuh sinar tersebut ke permukaan bumi dan adanya halangan halangan yang mempengaruhi intensitasnya, misalnya karena adanya awan.

2.6 Peranan udara dalam proses pengeringan

Udara dapat dibedakan dalam 2 macam yaitu udara kering atau udara tanpa kandungan uap didalamnya dan udara basah yaitu udara dengan kandungan uap air yang tinggi. Udara merupakan campuran dari beberapa gas dengan perbandingan yang kira kira tetap, misalnya H2O, O2, N2, CO2 yang kadang kadang mengandung senyawa berbentuk gas (pencemar).

Gas gas murni dapat dibagi menurut jumlahnya didalam udara, yaitu:  Gas yang jumlahnya tetap diudara misalnya N2, O2 dan gas gas mulia

yaitu Ne, Ar, He, dan Xe

 Gas yang jumlahnya tidak tetap diudara yaitu CO2 dan H2O

 Gas gas pengotor misalnya NH3 dan H2S yang berasal dari hasil pemecahan zat zat organic atau CO yang berasal dari hasil pembakaran yang tidak sempurna dipertambangan minyak bumi.

Jumlah gas mulia di udara sangat sedikit sehingga didalam perhitungan biasanya diabaikan. Komposisi udara kering terdiri dari 76,8 % N2, 32,2 % O2 dan CO2 sebanyak 0,03 % berdasarkan volume.

Tekanan H2O didalam udara, atau besarnya tekanan atmosfer setelah dikurangi dengan tekanan udara kering disebut tekanan uap. Tekanan uap jenuh adalah tekanan tertinggi yang dapat dicapai oleh suatu ruangan pada suhu tertentu. Kelembaban udara dapat dinyatakan dalam 2 cara yaitu kelembaban nisbi dan kelembaban mutlak. Perbandingan antara tekanan uap didalam suatu ruangan dengan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama disebut kelembaban nisbi atau RH (relative humidity) yang dinyatakan dalam persen. Kelembapan mutlak (absolute humidity) adalah perbandingan antara berat uap air di udara dengan berat udara kering pada suhu yang sama, dan dinyatakan dengan berat udara kering pada suhu yang sama, dan dinyatakan dalam kg uap/kg udara kerung atau Lb uap/lb udara kering, atau grain/lb udara kering ( 1 lb uap = 7000 grain).

Peranan udara di dalam proses pengeringan adalah sebagai tempat pepapasan dan penampungan uap air yang keluar dari bahan, dan juga bertindak sebagai penghantar panas kebahan yang dikeringkan.

2.7Proses Pengeringan Gabah

Didalam biji-bijian terdapat air bebas dan air terikat. Air bebas terdapat pada permukaan biji-bijian, diantara sel-sel dan dalam pori-pori,air ini mudah teruapkan pada pengeringan. Air terikat yaitu air yang berikatan dengan protein, selulosa, pectin, zat tepung dan sebagai zat-zat yang terkandung dalam gabah. Air terikat memang sulit untuk diuapkan, memerlukan beberapa perlakukan dan ketekunan seperti halnya terhadap beberapa faktor yang berpengaruh dalam pengeringan antara lain temperature, kelembaban, kecepatan udara serta kegiatan membolak-balik gabah selama pengeringan (kartasapoetra, 1994).

Air yang diangkut dari bijian berlangsung dengan proses penguapan. Perubahan air menjadi uap air terjadi pada permukaan gabah untuk itu air harus didifusikan terlebih dahulu kepermukaan lalu diuapkan. Energi panas harus cukup untuk menguapkan air dan juga untuk mendifusikan air. Panas yang dipancarkan kedalam bijian akan melalui tiap biji secara individu. Setelah menerima panas, maka penguapanpun terjadi dari permukaan biji sampai kedalam biji.

Pada saat proses pengeringan terjadi, perpindahan massa dari bahan ke udara dalam bentuk uap air terjadi pengeringan pada permukaan bahan. Setelah itu tekanan uap air pada permukaan bahan akan menurun. Setelah kenaikan suhu terjadi pada setiap bahan, maka terjadi proses pergerakan air secara difusi dari bahan ke permukaannya dan seterusnya proses penguapan bahan terjadi. Akhirnya setelah air berkurang, tekanan uap air bahan akan menurun sampai terjadi keseimbangan dengan udara sekitarnya (Taib dkk, 1998). Dengan pengeringan kadar air gabah diharapkan menurun mula-mula dari 25% sampai 15-13%, pada kadar air tersebut gabah siap untuk pengolahan lebih lanjut.

Menurut Taib dkk, 1994 pengeringan buatan dapat dilakukan dengan dua metode yaitu :

1) Pengeringan tumpukan (batch drying), dimana bahan masuk dalam ruang pengering sampai pada pengeluaran hasil pengering, kemudian dimasukan bahan berikutnya.

2) Pengeringan kontinyu atau berkesinambungan (continous drying), dimana pemasukan dan pengeluaran bahan berjalan terus.

2.8 Pengaruh pengeringan terhadap aw bahan pangan

Kadar air suatu bahan yang dikeringkan mempengaruhi beberapa hal yaitu seberapa jauh penguapan dapat berlangsung, lamanya proses pengeringan dan jalan nya proses pengeringan.

Air didalam bahan pangan terdapat dalam 3 bentuk yaitu:

 Air bebas (free water) yang terdapat dipermukaan benda padat dan mudah diuapkan,

 Air terikat (bound water) secara fisik yaitu air yang terikat menurut system kapiler atau air absorpsi karena tenaga penyerapan,

 Air terikat secara kimia misalnya air Kristal dan air yang terikat dalam suatu sistem disperse.

Kadar air suatu bahan pangan dapat dinyatakan dalam 2 cara yaitu bedasarkan bahan kering (dry basis) dan berdasrkan bahan basah (wet basis). Kadar air secara dry basis adalah perbandingan antara berat air didalam bahan tersebut dengan berat bahan keringnya. Berat bahan kering adalah berat bahan asal setelah dikurangi dengan berat airnya. Kadar air secara wet basis adalah perbandingan antara berat air didalam bahan tersebut dengan berat bahan mentah.

Kadar air dry basis = � 100 %……….(1)

Kadar air wet basis = �

�+ 100 %…………(2) Dimana :

W = kandungan air D = sisa bahan kering

2.9Alat Pengering Buatan

2.9.1 Tipe Batch Dryer

Alat pengering tipe batch dryer terdiri dari beberapa komponen diantaranya: 1) Bak pengering dengan lubang-lubang pada lantainya.

2) Kipas, digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya. 3) Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar

kelembaban nisbi udara pengering tersebut menurun dan meningkatkan suhunya.

Pada mesin pengering tipe batch dryer udara bergerak dari bawah bahan menuju atas dan melepaskan sebagian panasnya untuk menghasilkan proses penguapan, dengan demikian suhu akan semakin berkurang.

Berdasarkan tebal tumpukan bahan, tipe batch dryer digolongkan atas dua jenis, yaitu deep bed dan thin layer.

2.9.2 Sistem Deep Bed

Pada jenis pengeringan ini tumpukan bahan cukup tebal dan wadah lantai mempunyai lubang-lubang sehingga udara panas bisa melewati bahan. Besar kecilnya ukuran lubang wadah ditentukan berdasarkan bahan yang dikeringkan. Pengeringan dilakukan dengan suhu rendah dan waktu lama agar kerusakan pada bahan dapat dihindari.

Gambar 2.3 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed (Sumber : Taib dkk, 1988)

Keterangan :

A . Kipas D. Bidang pengeringan B. Plenum Chamber E. Biji basah

C. Biji kering F. Udara keluar

2.9.3 Sistem Thin Layer

Prinsip kerja mesin pengeringan ini hampir sama dengan deep bed. Pada jenis ini ketebalan bahan dikurangi sedangkan luasannya diperlebar. Pergerakan bidang pengeringan tidak begitu nyata karena pengeringan ini berlangsung serentak dan merata diseluruh bagian bahan.

Jenis ini mempunyai laju pengeringan lebih cepat dan kemungkinan terjadinya over drying lebih kecil, tekanan udara yang rendah mampu melalui lapisan bahan.

Gambar 2.4 Alat pengering jenis Thin Layer (Sumber : Kartasapoetra, 1994)

2.10 BIOMASSA

Biomassa merupakan limbah dan residu pertanian, kehutanan yang dapat didegradasi secara biologis dari produk. Biomassa dalam industri merupakan produksi energi yang merujuk pada bahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar . Energi biomassa menjadi penting bila dibandingkan dengan energi terbarukan karena proses konversi menjadi energi listrik memiliki investasi yang lebih murah bila di bandingkan dengan jenis sumber energi terbarukan lainnya. Hal inilah yang menjadi kelebihan biomassa dibandingkan dengan energi lainnya.

2.11 Katalis

Katalis yang dipelajari dalam penelitian telah disediakan oleh mitra dalam proyek penelitian nasional. Ini adalah katalis WGS suhu tinggi, secara industri digunakan dalam plant untuk produksi H2 dan amoniak standar yang pada dasarnya terdiri dari campuran besi dan kromium oksida dengan komposisi 92% berat Fe2O3 dan 8% berat Cr2O3.

2.12 Gas metana

Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tidak berwarna dan mudah terbakar.

1) Reaksi pembakaran gas metana dengan oksigen murni. Reaksi: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

2) Reaksi pembakaran gas metana dengan udara di alam. Reaksi: CH4 + 2O2 + 7.52N2 CO2 + 2H2O + 7.52N2 + heat

Pembentukan gas metana dapat terbentuk melalui reaksi antara hidrogen dengan karbon monoksida. Reaksi : CO + 3H2 CH4 + H2O Pemurnian gas metana Pemurnian gas metana dari proses gasifikasi dapat dilakukan dengan metode absorbsi. Metode ini menggunakan air sebagai absorben karena air mampu mengikat TAR yang sifatnya sebagai pengotor gas CH4. Hal ini dilakukan karena semakin tinggi kandungan gas pengotor akan mengurangi nilai kalor dari pembakaran gas metana.

2.13 Gasifikasi

Gasifikasi adalah konversi bahan bakar padat menjadi gas dengan oksigen terbatas yang menghasilkan gas yang bisa dibakar, seperti CH4, H2, CO dan senyawa yang sifatnya impuritas seperti H2S, CO2 dan TAR. Berdasarkan proses pembentukan gas gasifikasi dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:

1. Landfill gasification yaitu mengambil gas metana yang terdapat pada tumpukan sampah.

2. Thermal process gasification yaitu proses konversi termal bahan bakar padat menjadi gas.

3. Anaerobic gasification yaitu mengolah sampah organik menjadi gas dengan cara fermentasi.

Reaktor merupakan ruang pembakaran. Hasil penelitian gasifikasi biomassa sebelumnya menunjukkan bentuk dan ukuran reaktor sangatlah bervariasi. Penampang reaktor dapat berbentuk segiempat, bujursangkar atau silindris. Sedangkan diameter dalam berada pada rentang 150 mm – 400 mm dan tinggi reaktor dapat mencapai 4,8 m.

2.14 Distributor Udara

Untuk mendistribusikan udara ke dalam reaktor digunakan Lubang untuk saluran keluar udara (orifice) ditempatkan disisi nosel bawah agar terdistribusi secara seragam kedalam reaktor

5 Teori Tentang Kalor

Ketika sejumlah kalor diterima atau dilepas oleh suatu zat, maka ada dua kemungkinan yang terjadi pada suatu benda yaitu mengalami perubahan suhu atau perubahan wujud. Kenaikan suhu pada benda dapat ditentukan menggunakan persamaan yang mengaitkan dengan kalor jenis atau kapasitas kalor.

Satuan umun untuk kalor, yang masih digunakan sampai sekarang dinamakan joule. Satuan ini disebut Joule (J) dan didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1 derajat celcius. Jika kalor diberikan pada suatu benda maka temperaturnya naik. Nilai kalor dapat dinyatakan dalam persamaan

Q = m.c. ΔT ……….. (3)

Dimana :

Q = kalor, (Kj) M = massa, (Kg)

ΔT = Perubahan temperatur, (°C) c = Kalor jenis, (Kj/kg °C)

Sedangkan ketika benda mengalami perubahan wujud, maka tidak terjadi perubahan temperatur, namun semua kalor pada saat itu digunakan untuk merubah wujud zat yang dapat ditentukan dengan persamaan yang mengandung kalor laten

Q = m.L ………(4)

Keterangan :

Q = kalor yang diterima atau dilepas (J) m = massa benda (kg)

L = kalor laten (J/kg)

Untuk proses punguapan dapat menggunakan persamaan berikut :

Q = m.hfg ……….(5)

Keterangan :

Q = kalor yang diterima atau dilepas (kJ) m = massa benda (kg)

hfg = enthalpy penguapan (kJ/kg)  didapat dari tabel thermodinamika lampiran

2.15 Tinjauan Perpindahan Panas

Definisi dari perpindahan kalor adalah berpindahnya energi dari suatu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat perbedaan suhu antara daerah-daerah tersebut. Secara umum terdapat tiga cara proses perpindahan panas yaitu : konduksi, konveksi, dan radiasi.

2.15.1 Perpindahan panas konduksi

Perpindahan panas konduksi merupakan perpindahan energi yang terjadi pada media padat atau fluida yang diam akibat dari perbedaan temperatur. Hal ini merupakan perpindahan dari energi yang lebih energik ke

partikel energi yang kurang energik pada suatu benda akibat interaksi antar partikel-partikel. Energi ini dapat dihubungkan dengan cara tranlasi, sembarang, rotasi dan getaran dari molekul- molekul. Apabila temperatur lebih tinggi berarti molekul dengan enrgi yang lebih tinggi memindahkan energi ke molekul yang memiliki energi yang lebih rendah (kurang energi). untuk perpindahan panas secara konduksi, persamaan yang digunakan adalah Hukum Fourier.

Jika kondisi pada dinding datar dengan perpindahan panas pada satu dimensi, maka persamaannya dapat ditulis sebagai berikut :

Dasar: hokum fourier qk = kA − � atau

� = −

� _………(6)

Dimana :

q = Laju perpindahan panas (w) K = Konduktivitas termal (W/(m.k))

A = Luas penampang yang terletak pada aliran panas (m2) dT/dx = Gradien temperature dalam arah aliran panas

(sumber: http://memetmulyadi.blogspot.com/2013/03/perpindahan-kalor-konduksi-konveksi-radiasi.html)

(sumber:http://www.sharepdf.com/c655ff97298b4856a8a30b9e088bd7a6/PERPINDAHA N_PANAS.htm)

Gambar 2.6 Perpindahan panas konduksi pada bahan dengan suhu berbeda

2.15.2 Perpindahan panas konveksi

Perpindahan panas secara konveksi merupakan suatu perpindahan panas yang terjadi antara suatu permukaan padat dan fluida yang bergerak atau mengalir yang diakibatkan oleh adanya perbedaan temperatur. Pada proses perpindahan panas konveksi dapat terjadi dengan beberapa metode, antara lain :

a. Konveksi bebas ( free convection )

Merupakan suatu proses perpindahan penas konveksi dimana aliran fluida terjadi bukan karena dipaksa oleh suatu peralatan akan tetapi disebabkan oleh adanya gaya apung.

b. Konveksi paksa ( force convection )

Pada system konveksi paksa proses perpindahan panas konveksi terjadi dimana aliran fluida disebabkan oleh adanya peralatan bantu. Adapun peralatan yang biasa digunakan adalah fan, blower, dan pompa.

vii

l) Gunting Plat ... 44

m) Termokople ... 45

3.3. Proses Pembuatan (manufacturing Proses) ... 46

3.3.1. Proses Pemotongan ... 46

1) Pemotongan bahan untuk ruang ... 46

2) Pemotongan bahan untuk dudukan alat ... 46

3) Pemotongan bahan untuk kaki mesin ... 46

4) Pemotongan pipa untuk lubang masukan udara kedalan ruang bakar. ... 47

5) Pemotongan plat untuk bagian bawah mesin ... 47

6) Pemotongan pipa pemanas udara ... 47

7) Pemotongan pipa aliran udara panas ... 47

8) Pemotongan bahan untuk rumah filter ... 47

9) Pemotongan pipa untuk kaki drum ... 47

10)Pemotongan bagian bawah drum dan atas ... 48

11)Pemotongan plat untuk bagian bawah drum ... 48

3.3.2. Penyambungan dan pemasangan ... 48

1) Penyambungan ruang ... 48

2) Pemasangan kaki mesin ... 48

3) Penyambungan pipa saluran udara panas ... 49

4) Penyambungan drum ... 49

5) Pemasangan kaki drum ... 49

6) Pembungkusan mesin ... 49

3.4. Diagram Alir Penelitian ... 50

BAB IV ANALISA DATA ... 51

4.1. Data hasil perancangan ... 51

4.2. Menghitung laju pindahan panas ... 52

1) Pada malat pengering gabah ... 52

2) Menghitung laju pindahan panas pada pipa ... 54

4.3. Panas yang digunakan untuk menaikan suhu produk ... 63

4.4. Panas yang digunakan untuk menguapkan suhu produk ... 64

4.5. Besarnya energi listrik yang digunakan ... 64 4.6. Besarnya energi untuk menguapkan suhu produk dan energi penguapan

... 64

4.7. Biaya pembuatan alat ... 66

4.8. Harga jual mesin pengering gabah ... 67

4.9. Analisa titik impas ... 68

a) Biaya tetap (B.T) ... 68

b) Harga jual (H.J) ... 68

c) Biaya variable (B.V) ... 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 72

5.1. Kesimpulan ... 72

5.2. Saran ... 73

DAFTAR PUSTAKA ... 74 LAMPIRAN

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Analogi dari proses penguapan ... 6

Gambar 2.2 Diagram psikometrik ... 12

Gambar 2.3 Alat pengering tipe bak jenis Deep Bed ... 23

Gambar 2.4 Alat pengering jenis Thin Layer ... 24

Gambar 2.5 Perpindahan panas konduksi pada sebuah batang tembaga dingin ... 28

Gambar 2.6 Perpindahan panas konduksi pada bahan dengan suhu berbeda ... 29

Gambar 2.7 contoh peristiwa perpindahan panas secara konveksi ... 30

Gambar 3.1 Keseluruhan alat pengering gabah ... 33

Gambar 3.2 Penampang reaktor ... 34

Gambar 3.3 Reaktor bagian luar ... 35

Gambar 3.4 Reaktor bagian dalam ... 36

Gambar 3.5 Drum pengering gabah ... 37

Gambar 3.6 Blower ... 38

Gambar 3.7 Saringan Udara (Air Filter) ... 38

Gambar 3.8 Rockwoll ... 39

Gambar 3.9 Plat Alumunium ... 40

Gambar 3.10 Baut dan Mur ... 40

Gambar 3.11 Kunci Pas & ring ... 41

Gambar 3.12 Kawat ... 41

Gambar 3.13 Selotip Alumunium Foil ... 42

Gambar 3.14 Gergaji Besi ... 42

Gambar 3.15 Palu atau Martil ... 43

Gambar 3.16 Tang ... 44

Gambar 3.17 Gunting Plat ... 44

Gambar 3.18 Termokople ... 45

Gambar 3.19 Gambar Diagram alir penelitian ... 50

Gambar 4.1 Lapisan Pipa dari mesin gasifikasi kerumah filter ... 54

Gambar 4.3 Lapisan Pipa dari rumah filter ke blower ... 58 Gambar 4.4 Lapisan Pipa dari blower ke drum... 60 Gambar 4.5 Grafik BEP ... 71

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perhitungan h1 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ... 52

Tabel 4.2 Perhitungan h2 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ... 53

Tabel 4.3 Perhitungan h5 untuk qr1 dari tabel lampiran 2 ... 53

Tabel 4.4 Perhitungan h1 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ... 55

Tabel 4.5 Perhitungan h4 untuk qr2 dari tabel lampiran 2 ... 55

Tabel 4.6 Perhitungan h1 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ... 57

Tabel 4.7 Perhitungan h4 untuk qr3 dari tabel lampiran 2 ... 57

Tabel 4.8 Perhitungan h1 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ... 59

Tabel 4.9 Perhitungan h4 untuk qr4 dari tabel lampiran 2 ... 59

Tabel 4.10 Perhitungan h1 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ... 61

Tabel 4.11 Perhitungan h4 untuk qr5 dari tabel lampiran 2 ... 61

Tabel 4.12 Nilai cp untuk berbagai jenis bijian ... 63

Tabel 4.13 Daftar Perincian harga bahan ... 66

Tabel 4.14 Total Biaya Pembuatan ... 67

DAFTAR SIMBOL

Simbol Arti Satuan

Cp Kalor spesifik tekanan tetap J/kg.K

QL Kalor laten J

Le Kapasitas kalor spesifik laten J/kg

m Massa zat kg

Qs Kalor sensibel J

∆T Beda temperatur K

∆x Panjang/tebal pelat m

h koefisien konveksi W(m2K)

A Luas penampang m2

k Koefisien konduksi W/m.K

t Interval waktu s

Tgl Temperatur gelas ukur K

Ts Temperatur permukaan adsorber K

Tb Temperatur bawah adsorber K

Tf Temperatur film K

TG Temperatur gelas ukur K

Qc Laju perpindahan panas konduksi W Qh laju perpindahan panas konveksi W

Qr laju perpindahan panas radiasi W

P Tekanan Vakum cmHg

ε emisitas dari pelat penyerap

ρ Massa jenis kg/cm3