Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar
SISTEM PENDINGINAN NOKTURNAL HIBRIDA UNTUK
PENYIMPANAN DINGIN SAYUR-SAYURAN SEGAR
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi “Sistem Pendinginan
Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar” karya
saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2009
Ida Bagus Putu Gunadnya
NRP F126010011
ABSTRACT
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA. Hybrid Noctunal Cooling System for Cold
Storing of Fresh Vegetables. Supervised by KAMARUDDIN ABDULLAH,
ARMANSYAH H. TAMBUNAN, Y. ARIS PURWANTO, and M.A.M.
OKTAUFIK.
Nocturnal cooling is a kind of cooling that utilising a cold night clear sky as a
heat sink of a cooling load. This type of cooling has been studied and applied
successfully, especially in dry regions. However the findings reveal that this
cooling was also applicable in a humid area. This type of cooling has a potency to
be exploited in Indonesia.
In this research, nocturnal cooling application in a cooling installation was
combined with a conventional one to reach targeted room temperature suitable to
store mixed mostly sub-tropical vegetables. The objective of the research was to
study the potency of nocturnal cooling in relation to reduction of utilization of nonrenewable energy sources in cold storing of vegetables. In order to achieve this
goal, experiments were conducted. Further, simulation, optimization, and technoeconomic analysis were done on cold storing system of vegetables.
The potency of nocturnal cooling is expressed as nocturnal cooling power,
which is difficult to be accurately determined. Precision in estimating the value of
this cooling power depends upon the precision in determining convective heat
transfer coefficient and sky temperature. The coefficient of convective heat transfer
is generally determined empirically. In this research, the value of this coefficient
was estimated by employing two kind of approximation such as empirical and
analytical approximation. It was found that expressions for this coefficient based on
empirical and analytical approximation were h = 5.513V0.5 and h = 5.277V0.5.
Estimation equation resulted from analytical approximation gave better estimation
on the values of this coefficient with RMSE of about 0.75 W/m2oC.
Estimation of sky temperature was done by estimating sky apparent
emissivity using empirical and analytical models for clear sky. After making
correction to the models by introducing cloud effect, so that a,all = a,c + (1 - a,c)k,
then it was obtained that empirical model of Martin dan Berdahl (1984), Idso and
Jackson (1969), and Boldrin and Sovrano (1974) were suitable to be used as
apparent emissivity predictors at highland area, while at lowland one model of
Clark and Allen (1978), Brunt (1932), as well as Idso and Jackson (1969), and
Boldrin and Sovrano (1974) were good.
The performances of corrected models including cloud effect in linear and in
non-linear regression were good where ranges of a and b, and determination
coefficients were -0.31-0.38, 0.85-1.04, 0.88-0.90 at highland. At lowland area
these ranges were 0.31-2.91, 0.82-0.98, 0.71-0.76, respectively.
On 11-17 July 2007 average nocturnal cooling power at highland reached
43.7 W/m2, with minimum value of 36.1 W/m2 and maximum one of 65 W/m2. At
lowland on 1-12 September 2007 the average value was 17.6 W/m2 and the lowest
value was 14.83 W/m2 and the highest one was 21.83 W/m2. These conditions
caused water temperature felt 7oC under ambient temperature at highland and only
1 oC at lowland.
One of limiting factors in utilizing chilled water yielded from nocturnal
cooling was thermal parameter of heat exchanger. Effect of effectiveness of heat
exchanger on initial investment cost was studied and optimization results indicated
that initial investment cost reduced when the effectiveness of the heat exchanger
was high. Heat exchanger with effectiveness value of 0.4 needed Rp 4263133
initial investment and when its values became 0.6 and 0.8 then the initial
investment cost needed decreased by 43.8 and 65.5%.
The use of cold storage installation with nocturnal hybrid cooling system and
by covering the vegetables with wetted paper dropped weight loss by 10% in
average which was lower than bare vegetables stored in warehouse. Cold stored
film-packed vegetables reduced its weight loss by 85% lower than vegetables
without packaging.
Utilization of chilled water from nocturnal cooling also gave financial
benefit. Without nocturnal cooling, the values of net present value, internal rate of
return, benefit cost ratio, return on investment and payback period were Rp
199600000, 71.77%, 1.08, 72.32%, and 1.38 year. The financial analysis showed
that by using nocturnal cooling these values became Rp 266600000, 89.35%, 1.12,
89.64%, and 1.12 year.
The use of chilled water from nocturnal cooling in the range of 10 and 14 oC
to cool storage room reduced total electrical cost for cooling by 17.7 and 11.7%.
Chilled water within this range of temperature was obtained at highland. So, it is
recommended to build cooling installation at highland area.
Keywords: nocturnal cooling, hybrid cooling, sky apparent emissivity, sky
temperature, effectiveness, vegetables, investment cost optimization, financial
analysis.
RINGKASAN
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA. Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk
Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar. Dibimbing oleh KAMARUDDIN
ABDULLAH, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, Y. ARIS PURWANTO dan
M.A.M. OKTAUFIK.
Pendinginan nokturnal adalah pendinginan yang memanfaatkan dingin langit
cerah malam hari. Pendinginan jenis ini sudah dikaji dan dimanfaatkan dengan
sukses terutama di daerah kering. Tetapi penemuan mengungkap bahwa
pendinginan ini juga bisa diterapkan di daerah lembab. Pendinginan jenis ini
berpotensi untuk dimanfaatkan di Indonesia.
Dalam penelitian ini penggunaan pendinginan nokturnal dalam instalasi
pendinginan dipadukan dengan pendinginan konvensional untuk mencapai sasaran
suhu penyimpanan yang sesuai untuk penyimpanan kebanyakan sayur-sayuran subtropis dalam penyimpanan yang tercampur. Penelitian dilakukan dengan tujuan
mengkaji potensi pendinginan nokturnal dalam rangka mengurangi penggunaan
sumber energi tidak terbarukan dalam penyimpanan dingin sayur-sayuran. Untuk
mencapai tujuan itu dilakukan serangkaian percobaan, simulasi, dan optimisasi
serta analisis teknoekonomi sistem penyimpanan dingin sayur-sayuran.
Potensi pendinginan nokturnal dinyatakan sebagai kemampuan pendinginan
nokturnal yang sulit ditetapkan nilainya secara akurat. Ketepatan dalam menetapkan kemampuan pendinginan nokturnal ditentukan oleh ketepatan dalam menetapkan koefisien pindah panas konveksi dan suhu langit. Koefisien pindah panas
konveksi pada umumnya ditetapkan secara empiris. Dalam penelitian ini nilai
koefisien ini diduga dengan menggunakan dua pendekatan yaitu pendekatan secara
empiris dan analitis. Dengan cara pendekatan seperti ini diperoleh persamaan
penduga h = 5.513V0.5 dan h = 5.277V0.5 masing-masing untuk pendekatan empiris
dan analitis. Persamaan penduga dengan pendekatan analitis memberikan
pendugaan terbaik dengan RMSE 0.75 W/m2oC.
Pendugaan suhu langit dilakukan dengan menduga emisivitas langit menggunakan model-model empiris dan analitis penduga emisivitas efektif untuk langit
cerah. Setelah dikoreksi dengan pengaruh awan dengan persamaan a,all = a,c + (1 a,c)k maka diperoleh model empiris Martin dan Berdahl (1984), Idso dan Jackson
(1969) dan Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga emisivitas
efektif keseluruhan di dataran tinggi, sedangkan di dataran rendah model empiris
Clark dan Allen (1978), Brunt (1932), disamping Idso dan Jackson (1969) dan
Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga.
Model empiris dan analitis yang sudah dikoreksi dengan memasukkan
pengaruh awan dalam bentuk regresi linier dan non-linier memiliki performansi
pendugaan suhu langit yang baik dengan kisaran nilai a, b dan koefisien
determinasi -0.31-0.38, 0.85-1.04, 0.88-0.90 untuk dataran tinggi. Untuk dataran
rendah nilai kisaran untuk a, b dan koefisien determinasi berturut-turut 0.31-2.91,
0.82-0.98, 0.71-0.76.
Pada tanggal 11-17 Juli 2007, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata di
dataran tinggi mencapai 43.7 W/m2 dengan nilai minimum 36.1 W/m2 dan nilai
maksimum 65 W/m2. Di dataran rendah pada bulan September 2007 dari tanggal 1
sampai dengan 12, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata 17.6 W/m2 dengan
nilai terendah 14.83 W/m2 dan tertinggi 21.83 W/m2. Dengan kemampuan
pendinginan seperti ini, di daerah pegunungan air dingin yang dihasilkan dapat
mencapai suhu 7oC di bawah suhu lingkungan dan di dataran rendah hanya 1oC.
Salah satu faktor pembatas pemanfaatan air dingin yang dihasilkan pendinginan nokturnal adalah parameter termal alat penukar panas. Dikaji pengaruh
keefektivan alat penukar panas terhadap biaya investasi awal. Berdasarkan pada
hasil optimisasi terungkap bahwa biaya investasi awal dapat dikurangi dengan
membuat alat panas yang memiliki keefektivan tinggi. Alat penukar panas dengan
nilai keefektivan 0.4 membutuhkan biaya investasi awal Rp 4263133. Bila
keefektivan alat penukar panas ditingkatkan menjadi 0.6 dan 0.8 maka biaya
investasi awal turun sebesar 43.8% dan 65.5%.
Pemanfaatan instalasi penyimpanan dingin dengan sistem pendinginan nokturnal hibrida dan dengan menutup permukaan sayur dengan kertas koran yang
dibasahi, mampu menekan kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan rata-rata
10% lebih rendah daripada kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan di dalam
gudang. Pengemasan sayur juga mampu mengurangi kehilangan berat sayursayuran sebesar 85% lebih rendah daripada sayur yang tidak dikemas dan disimpan
di dalam instalasi penyimpanan dingin.
Pemanfaatan air dingin dari pendinginan nokturnal juga memberikan manfaaat secara finansial. Bila tidak menggunakan pendinginan nokturnal maka nilai
Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Benefit Cost Ratio (BCR),
Return on Investment (ROI) dan payback period (PbP) adalah Rp 199600000,
71.77%, 1.08, 72.32%, dan 1.38 tahun. Dengan memanfaatkan instalasi dingin
untuk penyimpanan sayur-sayuran maka nilai NPV, IRR, BCR, ROI, dan PbP
adalah Rp 266600000, 89.35%, 1.12, 89.64%, dan 1.12 tahun.
Dengan manfaatkan air dingin hasil pendinginan nokturnal dengan kisaran
suhu 10-14oC untuk mendinginkan suhu ruang penyimpanan maka total biaya
listrik untuk penyimpanan dingin dapat dikurangi 17.7. sampai dengan 11.7%. Air
dingin dengan kisaran suhu seperti disebutkan di atas dapat dicapai di dataran
tinggi. Jadi disarankan untuk membangun instalasi penyimpanan dingin di dataran
tinggi.
Kata kunci: Pendinginan nokturnal, pendinginan hibrida, emisivitas efektif langit,
suhu langit, sayur-sayuran, optimisasi biaya investasi, analisis finansial.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009
Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan
kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
SISTEM PENDINGINAN NOKTURNAL HIBRIDA UNTUK
PENYIMPANAN DINGIN SAYUR-SAYURAN SEGAR
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si
2. Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Idrus Al Hamid
2. Dr. Ir. Lilik Pujantoro, M.Agr
Judul Disertasi : Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan
Dingin Sayur-sayuran Segar
Nama
: Ida Bagus Putu Gunadnya
NRP
: F126010011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA
Ketua
Prof.Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Sc
Anggota
Dr.Ir. Y. Aris Purwanto
Anggota
Dr. Ir. M.A.M. Oktaufik
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Keteknikan Pertanian
Prof.Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan,M.Sc
Tanggal ujian : 21 Agustus 2009
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr.Ir. Khairil A. Notodiputro, MS
Tanggal lulus:
PRAKATA
Penulis bersyukur karena karya ilmiah ini berhasil diselesaikan atas kehendak
dan anugrah Tuhan Yang Maha Esa. Tema yang dipilih dalam penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Agustus 2006 adalah pendinginan, dengan judul “Sistem
Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar”.
Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasihnya kepada Bapak Prof.
Dr. Kamaruddin Abdullah, Bapak Prof. Dr. Armansyah H. Tambunan, Bapak Dr.
Ir. Y. Aris Purwanto dan Bapak Dr. Ir. M.A.M. Oktaufik selaku komisi
pembimbing serta kepada Ibu Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si dan Bapak Dr. Ir. I
Wayan Budiastra, M.Agr, Bapak Dr. Idrus Al Hamid dan Bapak Dr. Ir. Lilik
Pujantoro, M.Agr yang telah berkenan memberi masukan berharga dan menjadi
penguji luar komisi. Rasa terima kasih penulis juga disampaikan kepada Bapak Dr.
Ir. Leopold Oscar Nelwan, M.Si yang sudah banyak membantu penulis dalam
mempersiapkan penelitian, membantu materi dan diskusi tentang pemecahan
permasalahan, kepada Sdr. Ir. Aep Saepul Uyun, M.Agr yang banyak membantu
penulis dalam penyiapan materi tulisan, Sdr. Rudiyanto, STP., M.Si yang sudah
membantu penulis, teknisi dan staf di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi
Pertanian, Kepala Unit Sayur-mayur dan karyawan PD. Perusahaan Daerah
Provinsi Bali, Bapak/Ibu peneliti, teknisi dan staf administrasi di B2TE BPPT
Serpong atas bantuan finansial dan diskusi yang menarik selama penulis melakukan
penelitian. Bapak Drs. Binsar Nababan (almarhum), Dr. Dadi Rusadi Maspanger
dan Dr. Ir. Dedy Alharis Nasution sebagai kolega.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Rektor Institut Pertanian Bogor atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis, Rektor Universitas Udayana atas izin
yang sudah diberikan. Penghargaan tulus dan tak terhingga penulis sampaikan
kepada istri tercinta Ida Ayu Made Susilawati dan anak tersayang Ida Ayu Putu
Puspa Antari atas pengertian, dorongan dan kasih sayangnya. Ungkapan terima
kasih juga penulis sampaikan kepada handai tolan lainnya yang tidak dapat penulis
sebutkan satu per satu. Semoga segala bentuk bantuan dan dorongan akan
mendapat pahala dari Tuhan yang Maha Esa.
Penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
Ida Bagus Putu Gunadnya
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 23 Pebruari 1961 di Kabupaten Klungkung,
Bali. Penulis adalah putra bungsu dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Ida
Bagus Nyoman Kadjeng dan Ibu Ni Gusti Ketut Geriya (almarhum). Penulis
menyelesaikan pendidikan S1 pada tahun 1985 di Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, pendidikan S2 pada tahun 1993 di
Program Studi Teknologi Pascapanen, Program Pascasarjana IPB. Pada tahun 2001
penulis mendapat kesempatan mengikuti pendidikan program doktor pada Program
Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah Pascasarjana - Institut Pertanian Bogor.
Pada saat ini penulis bekerja sebagai staf edukasi pada Jurusan Teknik
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Penulis pernah
menjabat sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Pertanian, Program Studi Teknologi
Pertanian, Universitas Udayana, dan pernah juga menjabat sebagai Pembantu
Ketua I, Program Studi Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
Selama mengikuti pendidikan S3, penulis berkesempatan mengikuti dan
menyampaikan paper di beberapa kegiatan ilmiah seperti: menyampaikan karya
ilmiah berjudul Cost Optimization of Nocturnal Cooling Storage System bersama
Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, Dr. Oktaufik dan Prof. Dr. Armasyah H
Tambunan pada pertemuan ilmiah World Renewable Energy Regional Congress
and Exhibition 2005 di Jakarta. Menyampaikan karya ilmiah dengan judul
Simulation of Hybrid Nocturnal Cooling System for Temporary Storage of Fruits
and Vegetables bersama Dr. Oktaufik, Prof.Dr. Armansyah H. Tambunan dan
Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah pada pertemuan ilmiah FTEC’06 di Jakarta. Artikel
ilmiah atas arahan komisi pembimbing dengan judul Koefisien pindah panas
keseluruhan alat penukar panas dalam pendinginan nokturnal sudah diterbitkan
pada tahun 2008 dalam Jurnal Agrotekno 14(2):35-41. dan satu artikel ilmiah sudah
diterbitkan dalam Jurnal Keteknikan Pertanian tahun 2008, 22(1) berjudul
Pendekatan analitik untuk menduga koefisien pindah panas konveksi. Kedua karya
ilmiah tersebut merupakan bagian dari penelitian S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
DAFTAR SIMBOL ................................................................................
xxi
1 PENDAHULUAN ....................................................................................
Latar Belakang ....................................................................................
Tujuan Penelitian ................................................................................
Manfaat Penelitian ..............................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..................................................................
Keterkaitan antar Bab .........................................................................
1
1
4
5
5
8
2 PENDINGINAN NOKTURNAL DI DAERAH DATARAN TINGGI
DAN DI DAERAH DATARAN RENDAH ............................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
10
10
33
39
58
3 SUHU LANGIT DI DAERAH DATARAN TINGGI DAN DI
DAERAH DATARAN RENDAH ...........................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
61
61
77
79
90
4 INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DENGAN PENDINGINAN
NOKTURNAL HIBRIDA DI CANDIKUNING BALI ..........................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
92
92
107
126
146
5 PENYIMPANAN SAYUR-SAYURAN SEGAR DIDALAM
INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DI DESA CANDIKUNING
BALI .........................................................................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
149
149
161
167
191
6 OPTIMISASI BIAYA INVESTASI AWAL INSTALASI
PENYIMPANAN DINGIN DI DESA CANDIKUNING BALI .............
Pendahuluan .......................................................................................
193
193
Fungsi Tujuan dan Fungsi-fungsi Kendala .........................................
Optimisasi Biaya Investasi Awal dengan Pengganda Lagrange ........
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
200
207
209
219
7 ANALISIS FINANSIAL INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DI
DESA CANDIKUNING BALI ................................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Metode ................................................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
220
220
229
231
237
8 PEMBAHASAN UMUM ........................................................................
Instalasi Penyimpanan Dingin ............................................................
Keuntungan Ekonomi .........................................................................
Keuntungan Teknis .............................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
Saran ...................................................................................................
239
239
244
248
254
256
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
257
LAMPIRAN .................................................................................................
270
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Produksi beberapa jenis sayur-sayuran di Indonesia tahun 2002 – 2007
(ton) .........................................................................................................
1
2
Harga jual listrik rata-rata per kelompok pelanggan (Rp/kWh) tahun
1995-2006 ................................................................................................
3
3
Model-model penduga radiasi langit cerah .............................................
21
4
Nilai k dan x dari beberapa model empiris radiasi langit keseluruhan ....
29
5
Jenis dan nilai keawanan (Exell 2007) ....................................................
30
6
Klasifikasi kondisi langit berdasarkan indeks keawanan (Kidder dan
Essenwanger 1995) ..................................................................................
30
7
Jenis awan dan nilainya (Lord 1999) .......................................................
31
8
Jenis awan dan nilainya (Morgan et al. 1971) .........................................
31
9
Model penduga radiasi langit menggunakan parameter meteorologi
setempat (Golaka dan Exell 2004) ...........................................................
32
10 Perbandingan antara nilai h-ukur dengan h hasil pendekatan analitis dan
empiris .....................................................................................................
43
11 Hasil analisis regresi linier antara radiasi langit hasil penetapan dengan
hasil pendugaan model langit cerah di dua lokasi penelitian ..................
48
12 Hasil analisis regresi linier antara radiasi langit hasil penetapan dengan
hasil pendugaan model yang sudah dikoreksi dengan pengaruh awan di
dua lokasi penelitian ................................................................................
52
13 Hasil analisis regresi linier setelah model dikoreksi dengan pengaruh
keawanan sebagai fungsi linier dan polinomial pangkat dua di dua
lokasi penelitian .......................................................................................
53
14 Kemampuan pendinginan nokturnal, panas konveksi dan kondensasi di
dua lokasi penelitian ................................................................................
58
15 Emisivitas langit cerah dengan nilai tetap ...............................................
70
16 Model empiris penduga emisivitas langit cerah yang bergantung pada
suhu titik embun ......................................................................................
70
17 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari suhu lingkungan di dekat permukaan ...............................................
71
18 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari tekanan uap air di dekat permukaan .................................................
72
19 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari tekanan uap air dan suhu lingkungan di dekat permukaan ...............
73
20 Model-model empiris yang dikembangkan dari data hasil penelitian .....
74
21 Nilai koefisien regresi dan koefisien determinasi persamaan regresi
antara hasil pendugaan model emisivitas langit cerah dengan emisivitas
efektif langit di dataran tinggi dan di dataran rendah ..............................
81
22 Performansi model penduga emisivitas efektif langit dengan
memasukkan pengaruh keawanan di kedua lokasi penelitian .................
84
23 Performansi model penduga emisivitas efektif langit dengan pengaruh
linier dan non-linier keawanan di kedua lokasi penelitian ......................
85
24 Performansi model penduga untuk menduga suhu langit di dataran
tinggi dan di dataran rendah dengan menggunaan hasil pendugaan
emisivitas efektif langit keseluruhan yang sudah dikoreksi ....................
86
25 Perubahan suhu air dan udara yang masuk dan keluar alat penukar
panas pada laju aliran massa air memasuki alat penukar panas 0.0039
kg/s ........................................................................................................... 122
26 Hasil pendugaan dan perbedaannya dengan hasil pengukuran suhu
udara yang keluar dari alat penukar panas pada beberapa laju aliran
massa air .................................................................................................. 130
27 Kinerja beberapa model terhadap pendugaan intensitas radiasi surya di
Candikuning Bali ..................................................................................... 137
28 Hasil pengukuran kecepatan angin, suhu dan kelembaban udara di
beberapa lokasi dalam ruang instalasi ..................................................... 142
29 Perbandingan hasil simulasi dengan hasil percobaan terhadap
pencapaian suhu akhir udara didalam ruang penyimpanan (Tr) .............. 146
30 Kehilangan berat sayur-sayuran (%) setelah disimpan di dalam ruangan
instalasi penyimpanan dingin dan di dalam gudang ................................ 150
31 Keadaan sayur-sayuran setalah disimpan di dalam ruangan instalasi
penyimpanan dingin dan di dalam gudang .............................................. 151
32 Persentase kehilangan air yang menyebabkan bahan segar tidak dapat
dijual ........................................................................................................ 156
33 Jenis dan permeabilitas film (ml/m2/mil/hari pada 1 atm) yang tersedia
sebagai kemasan produk segar ................................................................ 159
34 Koefisien permeabilitas film hasil perhitungan dan penetapan dalam
satuan ml.mil/ m2.jam.atm (Gunadnya 1993) .......................................... 159
35 Film pengemas, suhu optimum untuk MAP untuk beberapa jenis sayursayuran ..................................................................................................... 160
36 Kehilangan berat rata-rata (%) beberapa jenis sayur-sayuran selama
penyimpanan di dalam ruang instalasi pada percobaaan penyimpanan I
169
37 Rata-rata kehilangan berat (%) beberapa jenis sayur-sayuran setelah
penyimpanan di dalam ruang instalasi pada percobaan II ....................... 174
38 Rata-rata kehilangan berat (%) beberapa jenis sayur-sayuran setelah
disimpan di dalam ruang instalasi dengan pelembaban udara ................. 176
39 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan I ................................................. 178
40 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan II ................................................ 180
41 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan III ............................................... 181
42 Kehilangan berat (%) sayur-sayuran yang dikemas dan disimpan di
dalam instalasi penympanan dingin ......................................................... 184
43 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang dikemas dan disimpan di
dalam ruang instalasi penyimpanan dingin ............................................. 186
44 Perubahan nilai variabel optimisasi menuju ke suatu nilai konvergen .... 217
45 Biaya investasi awal optimum dari beberapa skenario optimisasi .......... 218
46 Berat sayur yang dapat dijual kembali setelah disimpan ......................... 221
47 Umur ekonomi beberapa fasilitas ............................................................ 227
48 Hasil analisis finansial berdasarkan pada beberapa skenario .................. 232
49 Kontribusi sayur-sayuran terhadap penghasilan unit ............................... 233
50 Pengaruh jangka waktu kontrak kerjasama unit dengan perusahaan
rekanan tanpa mengoperasikan instalasi penyimpanan dingin terhadap
indikator kelayakan usaha unit ................................................................ 234
51 Pengaruh tingkat bunga pinjaman komersial terhadap indikator
kelayakan usaha unit ................................................................................ 235
52 Pengaruh peningkatan gaji staf terhadap indikator kelayakan usaha unit
235
53 Pengaruh penyewaan ruang instalasi penyimpanan dingin terhadap
indikator kelayakan usaha unit ................................................................ 236
54 Biaya penyimpanan dan harga sewa ruang instalasi penyimpanan dingin
(Rp/kg) ..................................................................................................... 236
55 Biaya total sistem pendinginan nokturnal untuk penyimpanan dingin
sayur-sayuran ........................................................................................... 246
56 Sumbangan pendinginan nokturnal dalam mengurangi daya listrik
untuk mencapai suhu penyimpanan 10oC ................................................ 247
57 Biaya precooling dengan dan tanpa air dingin yang diperoleh dari
pendinginan nokturnal ............................................................................. 248
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Diagram alir penelitian penyimpanan dingin dengan sistem pendinginan
nokturnal hibrida ......................................................................................
Hubungan nilai koefisien pindah panas konveksi dengan kecepatan
angin ........................................................................................................
40
3
Diagram serak dari hubungan h-ukur dengan h-analitis ..........................
42
4
Diagram serak komponen panas total air dalam pendinginan nokturnal:
panas radiasi, konveksi, dan kondensasi di dataran tinggi ......................
45
Diagram serak komponen panas total air dalam pendinginan nokturnal:
panas radiasi, konveksi, dan kondensasi di dataran rendah .....................
46
Diagram serak panas total air hasil pengukuran dengan hasil pendugaan
di dataran tinggi (DT) dan di dataran rendah (DR) .................................
47
7
Pengaruh awan terhadap radiasi langit di dataran tinggi .........................
50
8
Pengaruh awan terhadap radiasi langit di dataran rendah .......................
51
9
Diagram serak radiasi langit hasil pengukuran di dataran tinggi dengan
suhu absolut lingkungan, suhu titik embun, tekanan uap air, dan
perbandingan tekanan uap air dengan suhu absolut lingkungan .............
55
10 Diagram serak radiasi langit hasil pengukuran di dataran rendah dengan
suhu absolut lingkungan, suhu titik embun, tekanan uap air, dan
perbandingan tekanan uap air dengan suhu absolut lingkungan .............
56
11 Diagram serak antara suhu langit dengan suhu absolut lingkungan, suhu
titik embun, tekanan uap air dan perbandingan tekanan uap air dengan
suhu absolut lingkungan di dataran tinggi ...............................................
87
12 Diagram serak antara suhu langit dengan suhu absolut lingkungan, suhu
titik embun, tekanan uap air dan perbandingan tekanan uap air dengan
suhu absolut lingkungan di dataran rendah .............................................
88
13 Aliran silang pada alat penukar panas (Chapman 1974) .........................
97
2
5
6
6
14 Alat pelembab udara. (1) saluran udara, dan (2) media pindah massa
dan panas ................................................................................................. 109
15 Skema sistem saluran udara ysng dibuat dan diuji .................................. 111
16 Instalasi penyimpanan dingin di Desa Candikuning. Bangunan instalasi
(1), atap yang berupa kolam air dangkal (2), mesin pendingin kompresi
uap (3), dan menara pendingin (4) ........................................................... 111
17 Saluran udara yang berada di luar ruang instalasi(1), rumah penukar
panas (2), dan mesin pendingin kompresi uap (3) ................................... 112
18 Pindah massa dan panas yang terjadi antara udara (a) dengan air (b)
pada satu-satuan permukaan media pindah massa dan panas yang sama
di posisi baris ke-i kolom ke-j ................................................................. 114
19 Diagram alir pendugaan suhu air, suhu udara dan kelembaban absolut
udara yang keluar dari alat pelembab ...................................................... 118
20 Penampang alat penukar panas dilihat dari atas ...................................... 122
21 Pengaruh laju aliran massa air terhadap nilai U alat penukar panas ........ 127
22 Pengaruh laju aliran massa air terhadap nilai NTU alat penukar panas .. 128
23 Pengaruh laju aliran massa air terhadap
................................................ 128
24 Diagram serak dari hubungan Ue dengan Uu .......................................... 129
25 Hasil pendugaan suhu udara yang keluar dari alat pelembab .................. 132
26 Hasil pendugaan kelembaban relatif udara yang keluar dari alat
pelembab .................................................................................................. 132
27 Pengaruh perbedaan antara suhu air dengan suhu udara yang memasuki
alat pelembab terhadap efisiensi alat pelembab ....................................... 133
28 Hubungan suhu udara dengan kelembaban absolut ................................. 133
29 Pengaruh perbedaan antara suhu udara dengan suhu air yang memasuki
alat pelembab terhadap efisiensi alat pelembab ....................................... 135
30 Hasil pengukuran radiasi surya pada tanggal 25 Mei 2007 (a), 26 Mei
2007 (b), dan 27 Mei 2007 (c). di Candikuning Bali .............................. 137
31 Plot antara radiasi surya hasil pengukuran dan model-model penduga
radiasi surya dengan waktu pengamatan ................................................. 138
32 Pengaruh radiasi surya terhadap suhu udara ruang instalasi dan hasil
pendugaan model ..................................................................................... 139
33 Diagram serak dan frekuensi relatif dari perbedaaan data suhu ruang
dengan hasil pendugaan ........................................................................... 140
34 Hasil pendugaan luas dinding instalasi yang terkena radiasi surya dari
tiga kali pengamatan. (a) dinding timur, (b) dinding utara dan (c)
dinding barat ............................................................................................ 141
35 Perubahan suhu udara dalam ruang instalasi penyimpanan dan
perbandingannya dengan suhu lingkungan .............................................. 143
36 Sebaran suhu udara pendingin pada ketinggian 1/3 dari lantai ruang
instalasi penyimpanan dingin .................................................................. 144
37 Sebaran kelembaban relatif udara pendingin pada jarak 1/3 bagian
tinggi ruangan dari lantai ......................................................................... 145
38 Perubahan suhu udara didalam ruang penyimpanan berdasarkan pada
hasil simulasi dengan skenario 1, 2 dan 3 ............................................... 145
39 Diagram serak antara suhu ruang hasil pengukuran dengan hasil
pendugaan untuk percobaan I (a), percobaan II (b), dan percobaan III
(c) ............................................................................................................. 147
40 Perubahan suhu dan kelembaban relatif udara di dalam gudang ............. 168
41 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan
dalam ruang instalasi dengan dalam gudang, hasil percobaan I .............. 171
42 Keranjang sayur dengan bagian atasnya ditutup dengan kertas koran
yang dibasahi ........................................................................................... 173
43 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan di
dalam ruang instalasi dengan di dalam gudang, hasil percobaan II ........ 175
44 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan di
dalam ruang instalasi dengan di dalam gudang, hasil percobaan III ....... 177
45 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan I
179
46 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan II 181
47 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan
III ............................................................................................................. 182
48 Sayur sawi putih yang tidak dikemas dan dikemas dikemas dengan
stretch film ............................................................................................... 183
49 Perbedaan kehilangan berat rata-rata (%) antara sayur-sayuran yang
dikemas dan disimpan di dalam ruang instalasi dengan di dalam
gudang. Percobaan I (a), percobaan II(b), dan percobaan III (c) ............. 185
50 Perbedaan kehilangan mutu rata-rata (%) antara sayur-sayuran yang
dikemas dan disimpan di dalam ruang instalasi dengan di dalam
gudang. Percobaan I (a), percobaan II (b), dan percobaan III (c) ............ 187
51 Kehilangan berat sayur-sayuran dalam keranjang sayur yang ditumpuk,
sayur sawi putih (a), selada keriting (b) dan kaelan (c). Keranjang atas
(A), keranjang bawah (B), keranjang tengah (T) ..................................... 189
52 Kehilangan berat sayur-sayuran di dalam keranjang sayur yang
ditumpuk. Sayur sawi putih (a), selada keriting (b). Keranjang paling
atas (A), tengah (T) dan bawah (B) pada sawi putih. Keranjang tengah
lebih atas (Ta), tengah lebih bawah (Tb) pada sayur selada. keriting ..... 190
53 Susunan pipa didalam alat penukar panas (a) in-line dan (b) staggered
(Holman 1997; Chapman 1974) .............................................................. 199
54 Pengaruh peningkatan laju aliran massa air sebesar 1% terhadap biaya
pengadaan komponen instalasi ................................................................ 213
55 Pengaruh keefektivan alat penukar panas terhadap luas permukaan
pindah panas alat penukar panas pada beban 2000 (a), 3000 (b), 4000
(c) dan 5000 kg (a) ................................................................................... 214
56 Pengaruh keefektivan alat penukar panas terhadap luas permukaan
pindah panas alat penukar panas pada beban 4000 (a), dan 5000 (b) ...... 215
57 Sumbangan rata-rata panas radiasi, panas konveksi dan panas evaporasi
atau kondensasi terhadap panas total air rata-rata di dalam kolam atap di
dataran tinggi (a) dan di dataran rendah (b) ............................................. 241
58 Suhu langit malam hari di dataran tinggi dan di dataran rendah ............. 242
59 Hasil pendugaan dan hubungannya dengan siang hari selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin ....................................................................................................... 244
60 Besar radiasi surya yang mengenai permukaan dinding tembok dan
atap instalasi dalam satu tahun. Dinding Selatan (a), Timur (b), Utara
(c), Barat (d), dan atap (e) .....................................................................
249
61 Sayur-sayuran disimpan di dalam tong-tong sayur yang ditumpuk di
dalam instalasi penyimpanan dingin .....................................................
250
62 Perubahan panas pernapasan (Qr) dan panas sensibel (Qs) selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin tanpa pengaturan suhu penyimpanan .........................................
252
63 Perubahan panas pernapasan (Qr) dan panas sensibel (Qs) selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin dengan pengaturan suhu penyimpanan ......................................
252
64 Perubahan suhu di dalam ruang penyimpanan dengan pengaturan
logika fuzzy (kiri) dan perubahan daya kipas, mesin pendingin
kompresi uap dan daya total dengan pengaturan logika fuzzy (kanan)
253
65 Skema pengaturan otomatis laju aliran udara dan tingkat pendinginan
mesin pendingin kompresi uap .............................................................
254
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Penurunan persamaan penduga nilai h dengan pendekatan analitis ........ 270
2
Pendugaan nilai h dari data hasil percobaan ............................................ 273
3
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan dalam menduga radiasi langit ............ 274
4
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan pendugaan emisivitas ........................ 276
5
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan pendugaan suhu langit pada
pendugaan emisivitas langit terbaik ......................................................... 278
6
Skema alat ukur suhu termokopel dengan prinsip kerja cold and hot
juction ...................................................................................................... 279
7
Skema, konstruksi, cara kerja dan kalibrasi alat ukur kecepatan angin ... 281
8
Komposisi dinding tembok bangunan instalasi penyimpanan dingin ..... 284
9
Beberapa jenis sayur-sayuran, metode precooling, penyimpanan yang
disarankan, dan masa simpan .................................................................. 285
10 Gambar piktorial saluran udara yang dirancang-bangun ......................... 286
11 Gambar teknik saluran udara yang dirancang-bangun ............................ 287
12 Foto alat perlengkapan saluran udara dan saat dioperasikan ................... 288
DAFTAR SIMBOL
m
A
A
A
a, b, c
a 0, a1, k
As
atm
B
C
C
c2, c3
Ca,F
cp
cpm
d
DAB
f, e
G
g
Gon
H
h
h
hD
hfg
I
jD
jH
k
k
km
L
L
l
L0
m
n
n
N
nh
nl, nm, n n
Nu
laju aliran massa (kg/s)
intensitas radiasi surya ekstraterestrial (W/m2)
luas permukaan pindah panas (m2)
luas bidang kontak (m2)
konstanta
koefisien (persamaan 277)
luas penampang (m2)
atmosfir
koefisien ekstensi radiasi surya (1/massa udara)
koefisien tidak berdimensi
laju kapasitas panas (-)
konstanta empiris
koefisien awan
panas jenis (kJ/kgoC)
panas jenis udara lembab (J/kgK)
diameter pipa(m)
difusivitas dua jenis fluida (m2/s)
faktor gesekan (-)
radiasi normal surya (W/m2, MJ/m2-jam)
gaya gravitasi (m/s2)
radiasi normal di luar angkasa
kelembaban mutlak (kg uap air/kg udara kering)
koefisien pindah panas konveksi (W/m2oC)
ketinggian permukaan (m)
konstanta proposionalitas (kg/m2)
panas laten penguapan (kJ/kg)
radiasi surya (W/m2)
pindah massa tidak berdimensi = St.Sc2/3.
pindah panas tidak berdimensi = St.Pr2/3
ketinggian awan
koefisien pindah panas konduksi (W/moC)
koefisien pindah massa (kg-mol/s.m2.Y’ atau kg-uap air/s.m2.Y’)
dimensi panjang (akar pangkat 3 dari volume bangunan), panas radiasi
(W)
panjang (m)
panjang bidang datar (m)
panas radiasi saat langit cerah (W)
massa (kg)
ketertutupan awan (0 – 1)
hari dalam tahun (persamaan 282)
jumlah
fraksi awan rendah sedang
awan ketinggian rendah, sedang dan tinggi
bilangan Nusselt (-)
P
P0
Pr
Pt
Q
q
r
R
R2
Re
Rex
RH
S
Sc
Sh
St
T
t
U
V, u, v
V
W
X
x
y
z
z
tekanan (mbar, Pa)
tekanan di permukaan laut (mbar)
bilangan Prandtl (-)
tekanan operasi (atm)
panas (W)
jumlah lapisan, fluks panas (W/m2)
jari-jari pipa (m)
tetapan gas universal (m3.atm/kg-mol.K)
koefisien determimasi
bilangan Reynolds (-)
bilangan Reynolds lokal
kelembaban relatif (%)
radiasi gelombang pendek
bilangan Schmidt (-)
bilangan Sherwood (-)
bilangan Stanton (-)
suhu (K), atau (oC)
waktu (s), tangki (persamaan 308)
koefisien pindah panas keseluruhan (W/m2oC)
kecepatan angin (m/s)
volume tangki (m3)
daya (W)
titik koordinat kartisius
ke arah sumbu x, tebal lapisan (m, persamaan 302)
tebal grid, ke arah sumbu y (m)
panjang pipa (m)
ketinggian tempat (m)
Subskrip
∞
a
all
b
c
cl
cond
conv
d
db
DLR
DN
dp
f
fl
g
h
hx
udara
udara, efektif
keseluruhan
“bulk”, radiasi langsung
cerah, dingin
awan
kondensasi
konveksi
baur
bola kering
radiasi gelombang panjang ke bawah
tegak lurus
titik embun
“film”, kipas
fluida
udara
panas
alat penukar panas
i
in
l
m
misc
n
o
out
p
p
p
r
rad
ref
resp
s
s
sec
sur
tot
v
w
wb
wl
x
x
y
z
di dalam
masuk
besar
campuran
macam-macam
netto
di luar
keluar
kolam
titik pada bidang
produk, pompa
ruangan
radiasi
mesin pendingin kompresi uap
pernapasan
langit, penjenuhan, surya (persamaan 295-300)
lapisan awan, kecil
penampang melintang
permukaan
total
uap air
air
bola basah
dinding
lokal
ke arah sumbu x
ke arah sumbu y
zenith
Huruf Latin
difusivitas (m2/s)
sudut ketinggian surya (o)
penyerapan (-) (persamaan 301)
sudut azimut (o)
kekentalan (Pa)
kemiringan permukaan benda (o)
emisivitas, keefektivan (-)
efisiensi (-)
sudut insiden (o), waktu pendinginan (s, persamaan 353)
ρ
densitas (kg/m3)
konstanta Stefan-Boltzmann (5.67 x 10-8 W/m2K4)
transmitan atmosfir (-)
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Produksi sayur-sayuran di Indonesia dari tahun ke tahun secara umum terus
meningkat. Terlihat di dalam tabel bahwa produksi sayur-sayuran didominasi
sayur-sayuran jenis kubis, kentang dan cabe. Menurut White et al. (2007) pada
tahun 2005 Indonesia mengekspor sayur-sayuran berupa kubis, kentang dan jamur
tetapi jumlah yang diekspor hanya sebesar 0.2% dari produksi total. Sementara
itu, di saat yang sama Indonesia mengimpor banyak jenis sayur-sayuran dan
beberapa diantaranya langsung diterbangkan dari negara pengekspor untuk
konsumsi supermarket, hotel dan restoran. Sayur-sayuran utama yang diimpor
pada tahun 2005 diantaranya adalah bawang putih dan bawang merah dari China.
Tabel 1 Produksi beberapa jenis sayur-sayuran di Indonesia tahun 2002 – 2007
(ton)a
Jenis sayur
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Bawang daun 315 132 345 720 475 571 501 437 571 268 479 924
Bawang merah 766 572 762 795 757 399 732 609 794 931 802 810
Bawang putih
46 393
38 957
28 851
20 733
21 050
17 312
Bayam
71 011 109 423 107 737 123 785 149 435 155 862
Bunga kol
86 222
99 994 112 927 135 518 124 252
Cabe
635 089 1 066 722 1 100 514 1 058 023 1 185 047 676 827
Kentang
893 824 1 009 979 1 027 040 1 009 619 1 011 911 1 003 732
Kubis
1 232 843 1 348 433 1 432 814 1 292 984 1 267 745 1 288 738
Lobak cina
7 779
26 313
30 625
54 226
49 344
42 076
Mentimun
406 141 514 210 477 716 552 891 598 890 581 205
Terong
272 700 301 030 312 354 333 328 358 095 390 847
Tomat
573 517 657 459 626 872 647 020 629 744 635 475
Wortel
282 248 355 802 423 722 440 002 391 371 350 170
a
BPS (2008).
Disamping produktivitas lahan yang rendah diantara negara-negara di
Asean, China dan Australia (Batt et al. 2007), kehilangan pascapanen sayur-sayuran di Indonesia juga masih tinggi. FAO (2000) mempublikasikan data mengenai
kerusakan sayur-sayuran Indonesia yang mencapai 8.6% setiap tahun. Menurut
Kamaruddin (1998) kehilangan hasil pertanian di Indonesia diperkirakan lebih
2
besar dari angka tersebut dan mencapai 10-20%. Perkiraan tingkat kerusakan yang
lebih besar ini didasarkan pada kenyataan adanya pembusukan atau tidak dapat
dikonsumsi karena teknologi pengolahan yang kurang baik.
Berdasarkan pada data tersebut di atas, maka usaha-usaha untuk mempertahankan hasil pertanian, terutama hasil hortikultura seperti sayur-sayuran, menjadi
prioritas untuk dilakukan. Salah satu cara mengurangi kerusakan dan penurunan
mutu adalah dengan menerapkan teknologi pendinginan dalam penyimpanan
sayur-sayuran segar.
Penyimpanan dingin sayur-sayuran dengan menggunakan mesin pendingin
kompresi uap tidak dapat diterapkan di daerah-daerah sentra produksi sayur-sayuran yang belum terjangkau aliran listrik. Disamping membutuhkan daya listrik,
mesin pendingin kompresi uap saat ini masih menggunakan refrigeran yang tidak
ramah lingkungan seperti senyawa-senyawa freon. Menurut Salas (1998), sesuai
dengan Protokol Montreal yang mengatur produksi dan penggunaan senyawasenyawa freon, freon digolongkan sebagai senyawa yang dapat merusak lapisan
ozon (Ozone Depleting Substances, ODS) dan berpotensi menyebabkan
pemanasan global (Global Warming Potential, GWP).
Berdasarkan pada kesepakatan Protokol Kyoto sudah semakin banyak jenis
freon yang dibatasi atau dilarang penggunaannya. Kelemahan dari mesin
pendingin kom
PENYIMPANAN DINGIN SAYUR-SAYURAN SEGAR
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi “Sistem Pendinginan
Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar” karya
saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2009
Ida Bagus Putu Gunadnya
NRP F126010011
ABSTRACT
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA. Hybrid Noctunal Cooling System for Cold
Storing of Fresh Vegetables. Supervised by KAMARUDDIN ABDULLAH,
ARMANSYAH H. TAMBUNAN, Y. ARIS PURWANTO, and M.A.M.
OKTAUFIK.
Nocturnal cooling is a kind of cooling that utilising a cold night clear sky as a
heat sink of a cooling load. This type of cooling has been studied and applied
successfully, especially in dry regions. However the findings reveal that this
cooling was also applicable in a humid area. This type of cooling has a potency to
be exploited in Indonesia.
In this research, nocturnal cooling application in a cooling installation was
combined with a conventional one to reach targeted room temperature suitable to
store mixed mostly sub-tropical vegetables. The objective of the research was to
study the potency of nocturnal cooling in relation to reduction of utilization of nonrenewable energy sources in cold storing of vegetables. In order to achieve this
goal, experiments were conducted. Further, simulation, optimization, and technoeconomic analysis were done on cold storing system of vegetables.
The potency of nocturnal cooling is expressed as nocturnal cooling power,
which is difficult to be accurately determined. Precision in estimating the value of
this cooling power depends upon the precision in determining convective heat
transfer coefficient and sky temperature. The coefficient of convective heat transfer
is generally determined empirically. In this research, the value of this coefficient
was estimated by employing two kind of approximation such as empirical and
analytical approximation. It was found that expressions for this coefficient based on
empirical and analytical approximation were h = 5.513V0.5 and h = 5.277V0.5.
Estimation equation resulted from analytical approximation gave better estimation
on the values of this coefficient with RMSE of about 0.75 W/m2oC.
Estimation of sky temperature was done by estimating sky apparent
emissivity using empirical and analytical models for clear sky. After making
correction to the models by introducing cloud effect, so that a,all = a,c + (1 - a,c)k,
then it was obtained that empirical model of Martin dan Berdahl (1984), Idso and
Jackson (1969), and Boldrin and Sovrano (1974) were suitable to be used as
apparent emissivity predictors at highland area, while at lowland one model of
Clark and Allen (1978), Brunt (1932), as well as Idso and Jackson (1969), and
Boldrin and Sovrano (1974) were good.
The performances of corrected models including cloud effect in linear and in
non-linear regression were good where ranges of a and b, and determination
coefficients were -0.31-0.38, 0.85-1.04, 0.88-0.90 at highland. At lowland area
these ranges were 0.31-2.91, 0.82-0.98, 0.71-0.76, respectively.
On 11-17 July 2007 average nocturnal cooling power at highland reached
43.7 W/m2, with minimum value of 36.1 W/m2 and maximum one of 65 W/m2. At
lowland on 1-12 September 2007 the average value was 17.6 W/m2 and the lowest
value was 14.83 W/m2 and the highest one was 21.83 W/m2. These conditions
caused water temperature felt 7oC under ambient temperature at highland and only
1 oC at lowland.
One of limiting factors in utilizing chilled water yielded from nocturnal
cooling was thermal parameter of heat exchanger. Effect of effectiveness of heat
exchanger on initial investment cost was studied and optimization results indicated
that initial investment cost reduced when the effectiveness of the heat exchanger
was high. Heat exchanger with effectiveness value of 0.4 needed Rp 4263133
initial investment and when its values became 0.6 and 0.8 then the initial
investment cost needed decreased by 43.8 and 65.5%.
The use of cold storage installation with nocturnal hybrid cooling system and
by covering the vegetables with wetted paper dropped weight loss by 10% in
average which was lower than bare vegetables stored in warehouse. Cold stored
film-packed vegetables reduced its weight loss by 85% lower than vegetables
without packaging.
Utilization of chilled water from nocturnal cooling also gave financial
benefit. Without nocturnal cooling, the values of net present value, internal rate of
return, benefit cost ratio, return on investment and payback period were Rp
199600000, 71.77%, 1.08, 72.32%, and 1.38 year. The financial analysis showed
that by using nocturnal cooling these values became Rp 266600000, 89.35%, 1.12,
89.64%, and 1.12 year.
The use of chilled water from nocturnal cooling in the range of 10 and 14 oC
to cool storage room reduced total electrical cost for cooling by 17.7 and 11.7%.
Chilled water within this range of temperature was obtained at highland. So, it is
recommended to build cooling installation at highland area.
Keywords: nocturnal cooling, hybrid cooling, sky apparent emissivity, sky
temperature, effectiveness, vegetables, investment cost optimization, financial
analysis.
RINGKASAN
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA. Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk
Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar. Dibimbing oleh KAMARUDDIN
ABDULLAH, ARMANSYAH H. TAMBUNAN, Y. ARIS PURWANTO dan
M.A.M. OKTAUFIK.
Pendinginan nokturnal adalah pendinginan yang memanfaatkan dingin langit
cerah malam hari. Pendinginan jenis ini sudah dikaji dan dimanfaatkan dengan
sukses terutama di daerah kering. Tetapi penemuan mengungkap bahwa
pendinginan ini juga bisa diterapkan di daerah lembab. Pendinginan jenis ini
berpotensi untuk dimanfaatkan di Indonesia.
Dalam penelitian ini penggunaan pendinginan nokturnal dalam instalasi
pendinginan dipadukan dengan pendinginan konvensional untuk mencapai sasaran
suhu penyimpanan yang sesuai untuk penyimpanan kebanyakan sayur-sayuran subtropis dalam penyimpanan yang tercampur. Penelitian dilakukan dengan tujuan
mengkaji potensi pendinginan nokturnal dalam rangka mengurangi penggunaan
sumber energi tidak terbarukan dalam penyimpanan dingin sayur-sayuran. Untuk
mencapai tujuan itu dilakukan serangkaian percobaan, simulasi, dan optimisasi
serta analisis teknoekonomi sistem penyimpanan dingin sayur-sayuran.
Potensi pendinginan nokturnal dinyatakan sebagai kemampuan pendinginan
nokturnal yang sulit ditetapkan nilainya secara akurat. Ketepatan dalam menetapkan kemampuan pendinginan nokturnal ditentukan oleh ketepatan dalam menetapkan koefisien pindah panas konveksi dan suhu langit. Koefisien pindah panas
konveksi pada umumnya ditetapkan secara empiris. Dalam penelitian ini nilai
koefisien ini diduga dengan menggunakan dua pendekatan yaitu pendekatan secara
empiris dan analitis. Dengan cara pendekatan seperti ini diperoleh persamaan
penduga h = 5.513V0.5 dan h = 5.277V0.5 masing-masing untuk pendekatan empiris
dan analitis. Persamaan penduga dengan pendekatan analitis memberikan
pendugaan terbaik dengan RMSE 0.75 W/m2oC.
Pendugaan suhu langit dilakukan dengan menduga emisivitas langit menggunakan model-model empiris dan analitis penduga emisivitas efektif untuk langit
cerah. Setelah dikoreksi dengan pengaruh awan dengan persamaan a,all = a,c + (1 a,c)k maka diperoleh model empiris Martin dan Berdahl (1984), Idso dan Jackson
(1969) dan Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga emisivitas
efektif keseluruhan di dataran tinggi, sedangkan di dataran rendah model empiris
Clark dan Allen (1978), Brunt (1932), disamping Idso dan Jackson (1969) dan
Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga.
Model empiris dan analitis yang sudah dikoreksi dengan memasukkan
pengaruh awan dalam bentuk regresi linier dan non-linier memiliki performansi
pendugaan suhu langit yang baik dengan kisaran nilai a, b dan koefisien
determinasi -0.31-0.38, 0.85-1.04, 0.88-0.90 untuk dataran tinggi. Untuk dataran
rendah nilai kisaran untuk a, b dan koefisien determinasi berturut-turut 0.31-2.91,
0.82-0.98, 0.71-0.76.
Pada tanggal 11-17 Juli 2007, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata di
dataran tinggi mencapai 43.7 W/m2 dengan nilai minimum 36.1 W/m2 dan nilai
maksimum 65 W/m2. Di dataran rendah pada bulan September 2007 dari tanggal 1
sampai dengan 12, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata 17.6 W/m2 dengan
nilai terendah 14.83 W/m2 dan tertinggi 21.83 W/m2. Dengan kemampuan
pendinginan seperti ini, di daerah pegunungan air dingin yang dihasilkan dapat
mencapai suhu 7oC di bawah suhu lingkungan dan di dataran rendah hanya 1oC.
Salah satu faktor pembatas pemanfaatan air dingin yang dihasilkan pendinginan nokturnal adalah parameter termal alat penukar panas. Dikaji pengaruh
keefektivan alat penukar panas terhadap biaya investasi awal. Berdasarkan pada
hasil optimisasi terungkap bahwa biaya investasi awal dapat dikurangi dengan
membuat alat panas yang memiliki keefektivan tinggi. Alat penukar panas dengan
nilai keefektivan 0.4 membutuhkan biaya investasi awal Rp 4263133. Bila
keefektivan alat penukar panas ditingkatkan menjadi 0.6 dan 0.8 maka biaya
investasi awal turun sebesar 43.8% dan 65.5%.
Pemanfaatan instalasi penyimpanan dingin dengan sistem pendinginan nokturnal hibrida dan dengan menutup permukaan sayur dengan kertas koran yang
dibasahi, mampu menekan kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan rata-rata
10% lebih rendah daripada kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan di dalam
gudang. Pengemasan sayur juga mampu mengurangi kehilangan berat sayursayuran sebesar 85% lebih rendah daripada sayur yang tidak dikemas dan disimpan
di dalam instalasi penyimpanan dingin.
Pemanfaatan air dingin dari pendinginan nokturnal juga memberikan manfaaat secara finansial. Bila tidak menggunakan pendinginan nokturnal maka nilai
Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Benefit Cost Ratio (BCR),
Return on Investment (ROI) dan payback period (PbP) adalah Rp 199600000,
71.77%, 1.08, 72.32%, dan 1.38 tahun. Dengan memanfaatkan instalasi dingin
untuk penyimpanan sayur-sayuran maka nilai NPV, IRR, BCR, ROI, dan PbP
adalah Rp 266600000, 89.35%, 1.12, 89.64%, dan 1.12 tahun.
Dengan manfaatkan air dingin hasil pendinginan nokturnal dengan kisaran
suhu 10-14oC untuk mendinginkan suhu ruang penyimpanan maka total biaya
listrik untuk penyimpanan dingin dapat dikurangi 17.7. sampai dengan 11.7%. Air
dingin dengan kisaran suhu seperti disebutkan di atas dapat dicapai di dataran
tinggi. Jadi disarankan untuk membangun instalasi penyimpanan dingin di dataran
tinggi.
Kata kunci: Pendinginan nokturnal, pendinginan hibrida, emisivitas efektif langit,
suhu langit, sayur-sayuran, optimisasi biaya investasi, analisis finansial.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2009
Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan
kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
SISTEM PENDINGINAN NOKTURNAL HIBRIDA UNTUK
PENYIMPANAN DINGIN SAYUR-SAYURAN SEGAR
IDA BAGUS PUTU GUNADNYA
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si
2. Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Idrus Al Hamid
2. Dr. Ir. Lilik Pujantoro, M.Agr
Judul Disertasi : Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan
Dingin Sayur-sayuran Segar
Nama
: Ida Bagus Putu Gunadnya
NRP
: F126010011
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA
Ketua
Prof.Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Sc
Anggota
Dr.Ir. Y. Aris Purwanto
Anggota
Dr. Ir. M.A.M. Oktaufik
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Keteknikan Pertanian
Prof.Dr.Ir. Armansyah H. Tambunan,M.Sc
Tanggal ujian : 21 Agustus 2009
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof.Dr.Ir. Khairil A. Notodiputro, MS
Tanggal lulus:
PRAKATA
Penulis bersyukur karena karya ilmiah ini berhasil diselesaikan atas kehendak
dan anugrah Tuhan Yang Maha Esa. Tema yang dipilih dalam penelitian yang
dilaksanakan sejak bulan Agustus 2006 adalah pendinginan, dengan judul “Sistem
Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar”.
Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasihnya kepada Bapak Prof.
Dr. Kamaruddin Abdullah, Bapak Prof. Dr. Armansyah H. Tambunan, Bapak Dr.
Ir. Y. Aris Purwanto dan Bapak Dr. Ir. M.A.M. Oktaufik selaku komisi
pembimbing serta kepada Ibu Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si dan Bapak Dr. Ir. I
Wayan Budiastra, M.Agr, Bapak Dr. Idrus Al Hamid dan Bapak Dr. Ir. Lilik
Pujantoro, M.Agr yang telah berkenan memberi masukan berharga dan menjadi
penguji luar komisi. Rasa terima kasih penulis juga disampaikan kepada Bapak Dr.
Ir. Leopold Oscar Nelwan, M.Si yang sudah banyak membantu penulis dalam
mempersiapkan penelitian, membantu materi dan diskusi tentang pemecahan
permasalahan, kepada Sdr. Ir. Aep Saepul Uyun, M.Agr yang banyak membantu
penulis dalam penyiapan materi tulisan, Sdr. Rudiyanto, STP., M.Si yang sudah
membantu penulis, teknisi dan staf di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi
Pertanian, Kepala Unit Sayur-mayur dan karyawan PD. Perusahaan Daerah
Provinsi Bali, Bapak/Ibu peneliti, teknisi dan staf administrasi di B2TE BPPT
Serpong atas bantuan finansial dan diskusi yang menarik selama penulis melakukan
penelitian. Bapak Drs. Binsar Nababan (almarhum), Dr. Dadi Rusadi Maspanger
dan Dr. Ir. Dedy Alharis Nasution sebagai kolega.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Rektor Institut Pertanian Bogor atas
kesempatan yang diberikan kepada penulis, Rektor Universitas Udayana atas izin
yang sudah diberikan. Penghargaan tulus dan tak terhingga penulis sampaikan
kepada istri tercinta Ida Ayu Made Susilawati dan anak tersayang Ida Ayu Putu
Puspa Antari atas pengertian, dorongan dan kasih sayangnya. Ungkapan terima
kasih juga penulis sampaikan kepada handai tolan lainnya yang tidak dapat penulis
sebutkan satu per satu. Semoga segala bentuk bantuan dan dorongan akan
mendapat pahala dari Tuhan yang Maha Esa.
Penulis berharap semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2009
Ida Bagus Putu Gunadnya
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 23 Pebruari 1961 di Kabupaten Klungkung,
Bali. Penulis adalah putra bungsu dari empat bersaudara dari pasangan Bapak Ida
Bagus Nyoman Kadjeng dan Ibu Ni Gusti Ketut Geriya (almarhum). Penulis
menyelesaikan pendidikan S1 pada tahun 1985 di Jurusan Teknologi Pangan dan
Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian IPB, pendidikan S2 pada tahun 1993 di
Program Studi Teknologi Pascapanen, Program Pascasarjana IPB. Pada tahun 2001
penulis mendapat kesempatan mengikuti pendidikan program doktor pada Program
Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah Pascasarjana - Institut Pertanian Bogor.
Pada saat ini penulis bekerja sebagai staf edukasi pada Jurusan Teknik
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Penulis pernah
menjabat sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Pertanian, Program Studi Teknologi
Pertanian, Universitas Udayana, dan pernah juga menjabat sebagai Pembantu
Ketua I, Program Studi Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
Selama mengikuti pendidikan S3, penulis berkesempatan mengikuti dan
menyampaikan paper di beberapa kegiatan ilmiah seperti: menyampaikan karya
ilmiah berjudul Cost Optimization of Nocturnal Cooling Storage System bersama
Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, Dr. Oktaufik dan Prof. Dr. Armasyah H
Tambunan pada pertemuan ilmiah World Renewable Energy Regional Congress
and Exhibition 2005 di Jakarta. Menyampaikan karya ilmiah dengan judul
Simulation of Hybrid Nocturnal Cooling System for Temporary Storage of Fruits
and Vegetables bersama Dr. Oktaufik, Prof.Dr. Armansyah H. Tambunan dan
Prof.Dr. Kamaruddin Abdullah pada pertemuan ilmiah FTEC’06 di Jakarta. Artikel
ilmiah atas arahan komisi pembimbing dengan judul Koefisien pindah panas
keseluruhan alat penukar panas dalam pendinginan nokturnal sudah diterbitkan
pada tahun 2008 dalam Jurnal Agrotekno 14(2):35-41. dan satu artikel ilmiah sudah
diterbitkan dalam Jurnal Keteknikan Pertanian tahun 2008, 22(1) berjudul
Pendekatan analitik untuk menduga koefisien pindah panas konveksi. Kedua karya
ilmiah tersebut merupakan bagian dari penelitian S3 penulis.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ........................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
DAFTAR SIMBOL ................................................................................
xxi
1 PENDAHULUAN ....................................................................................
Latar Belakang ....................................................................................
Tujuan Penelitian ................................................................................
Manfaat Penelitian ..............................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..................................................................
Keterkaitan antar Bab .........................................................................
1
1
4
5
5
8
2 PENDINGINAN NOKTURNAL DI DAERAH DATARAN TINGGI
DAN DI DAERAH DATARAN RENDAH ............................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
10
10
33
39
58
3 SUHU LANGIT DI DAERAH DATARAN TINGGI DAN DI
DAERAH DATARAN RENDAH ...........................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
61
61
77
79
90
4 INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DENGAN PENDINGINAN
NOKTURNAL HIBRIDA DI CANDIKUNING BALI ..........................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
92
92
107
126
146
5 PENYIMPANAN SAYUR-SAYURAN SEGAR DIDALAM
INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DI DESA CANDIKUNING
BALI .........................................................................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Bahan dan Metode ..............................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
149
149
161
167
191
6 OPTIMISASI BIAYA INVESTASI AWAL INSTALASI
PENYIMPANAN DINGIN DI DESA CANDIKUNING BALI .............
Pendahuluan .......................................................................................
193
193
Fungsi Tujuan dan Fungsi-fungsi Kendala .........................................
Optimisasi Biaya Investasi Awal dengan Pengganda Lagrange ........
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
200
207
209
219
7 ANALISIS FINANSIAL INSTALASI PENYIMPANAN DINGIN DI
DESA CANDIKUNING BALI ................................................................
Pendahuluan .......................................................................................
Metode ................................................................................................
Hasil dan Pembahasan ........................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
220
220
229
231
237
8 PEMBAHASAN UMUM ........................................................................
Instalasi Penyimpanan Dingin ............................................................
Keuntungan Ekonomi .........................................................................
Keuntungan Teknis .............................................................................
Kesimpulan .........................................................................................
Saran ...................................................................................................
239
239
244
248
254
256
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
257
LAMPIRAN .................................................................................................
270
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Produksi beberapa jenis sayur-sayuran di Indonesia tahun 2002 – 2007
(ton) .........................................................................................................
1
2
Harga jual listrik rata-rata per kelompok pelanggan (Rp/kWh) tahun
1995-2006 ................................................................................................
3
3
Model-model penduga radiasi langit cerah .............................................
21
4
Nilai k dan x dari beberapa model empiris radiasi langit keseluruhan ....
29
5
Jenis dan nilai keawanan (Exell 2007) ....................................................
30
6
Klasifikasi kondisi langit berdasarkan indeks keawanan (Kidder dan
Essenwanger 1995) ..................................................................................
30
7
Jenis awan dan nilainya (Lord 1999) .......................................................
31
8
Jenis awan dan nilainya (Morgan et al. 1971) .........................................
31
9
Model penduga radiasi langit menggunakan parameter meteorologi
setempat (Golaka dan Exell 2004) ...........................................................
32
10 Perbandingan antara nilai h-ukur dengan h hasil pendekatan analitis dan
empiris .....................................................................................................
43
11 Hasil analisis regresi linier antara radiasi langit hasil penetapan dengan
hasil pendugaan model langit cerah di dua lokasi penelitian ..................
48
12 Hasil analisis regresi linier antara radiasi langit hasil penetapan dengan
hasil pendugaan model yang sudah dikoreksi dengan pengaruh awan di
dua lokasi penelitian ................................................................................
52
13 Hasil analisis regresi linier setelah model dikoreksi dengan pengaruh
keawanan sebagai fungsi linier dan polinomial pangkat dua di dua
lokasi penelitian .......................................................................................
53
14 Kemampuan pendinginan nokturnal, panas konveksi dan kondensasi di
dua lokasi penelitian ................................................................................
58
15 Emisivitas langit cerah dengan nilai tetap ...............................................
70
16 Model empiris penduga emisivitas langit cerah yang bergantung pada
suhu titik embun ......................................................................................
70
17 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari suhu lingkungan di dekat permukaan ...............................................
71
18 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari tekanan uap air di dekat permukaan .................................................
72
19 Model-model empiris penduga emisivitas langit cerah sebagai fungsi
dari tekanan uap air dan suhu lingkungan di dekat permukaan ...............
73
20 Model-model empiris yang dikembangkan dari data hasil penelitian .....
74
21 Nilai koefisien regresi dan koefisien determinasi persamaan regresi
antara hasil pendugaan model emisivitas langit cerah dengan emisivitas
efektif langit di dataran tinggi dan di dataran rendah ..............................
81
22 Performansi model penduga emisivitas efektif langit dengan
memasukkan pengaruh keawanan di kedua lokasi penelitian .................
84
23 Performansi model penduga emisivitas efektif langit dengan pengaruh
linier dan non-linier keawanan di kedua lokasi penelitian ......................
85
24 Performansi model penduga untuk menduga suhu langit di dataran
tinggi dan di dataran rendah dengan menggunaan hasil pendugaan
emisivitas efektif langit keseluruhan yang sudah dikoreksi ....................
86
25 Perubahan suhu air dan udara yang masuk dan keluar alat penukar
panas pada laju aliran massa air memasuki alat penukar panas 0.0039
kg/s ........................................................................................................... 122
26 Hasil pendugaan dan perbedaannya dengan hasil pengukuran suhu
udara yang keluar dari alat penukar panas pada beberapa laju aliran
massa air .................................................................................................. 130
27 Kinerja beberapa model terhadap pendugaan intensitas radiasi surya di
Candikuning Bali ..................................................................................... 137
28 Hasil pengukuran kecepatan angin, suhu dan kelembaban udara di
beberapa lokasi dalam ruang instalasi ..................................................... 142
29 Perbandingan hasil simulasi dengan hasil percobaan terhadap
pencapaian suhu akhir udara didalam ruang penyimpanan (Tr) .............. 146
30 Kehilangan berat sayur-sayuran (%) setelah disimpan di dalam ruangan
instalasi penyimpanan dingin dan di dalam gudang ................................ 150
31 Keadaan sayur-sayuran setalah disimpan di dalam ruangan instalasi
penyimpanan dingin dan di dalam gudang .............................................. 151
32 Persentase kehilangan air yang menyebabkan bahan segar tidak dapat
dijual ........................................................................................................ 156
33 Jenis dan permeabilitas film (ml/m2/mil/hari pada 1 atm) yang tersedia
sebagai kemasan produk segar ................................................................ 159
34 Koefisien permeabilitas film hasil perhitungan dan penetapan dalam
satuan ml.mil/ m2.jam.atm (Gunadnya 1993) .......................................... 159
35 Film pengemas, suhu optimum untuk MAP untuk beberapa jenis sayursayuran ..................................................................................................... 160
36 Kehilangan berat rata-rata (%) beberapa jenis sayur-sayuran selama
penyimpanan di dalam ruang instalasi pada percobaaan penyimpanan I
169
37 Rata-rata kehilangan berat (%) beberapa jenis sayur-sayuran setelah
penyimpanan di dalam ruang instalasi pada percobaan II ....................... 174
38 Rata-rata kehilangan berat (%) beberapa jenis sayur-sayuran setelah
disimpan di dalam ruang instalasi dengan pelembaban udara ................. 176
39 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan I ................................................. 178
40 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan II ................................................ 180
41 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang disimpan di dalam ruang
instalasi pada percobaan penyimpanan III ............................................... 181
42 Kehilangan berat (%) sayur-sayuran yang dikemas dan disimpan di
dalam instalasi penympanan dingin ......................................................... 184
43 Kehilangan mutu (%) sayur-sayuran yang dikemas dan disimpan di
dalam ruang instalasi penyimpanan dingin ............................................. 186
44 Perubahan nilai variabel optimisasi menuju ke suatu nilai konvergen .... 217
45 Biaya investasi awal optimum dari beberapa skenario optimisasi .......... 218
46 Berat sayur yang dapat dijual kembali setelah disimpan ......................... 221
47 Umur ekonomi beberapa fasilitas ............................................................ 227
48 Hasil analisis finansial berdasarkan pada beberapa skenario .................. 232
49 Kontribusi sayur-sayuran terhadap penghasilan unit ............................... 233
50 Pengaruh jangka waktu kontrak kerjasama unit dengan perusahaan
rekanan tanpa mengoperasikan instalasi penyimpanan dingin terhadap
indikator kelayakan usaha unit ................................................................ 234
51 Pengaruh tingkat bunga pinjaman komersial terhadap indikator
kelayakan usaha unit ................................................................................ 235
52 Pengaruh peningkatan gaji staf terhadap indikator kelayakan usaha unit
235
53 Pengaruh penyewaan ruang instalasi penyimpanan dingin terhadap
indikator kelayakan usaha unit ................................................................ 236
54 Biaya penyimpanan dan harga sewa ruang instalasi penyimpanan dingin
(Rp/kg) ..................................................................................................... 236
55 Biaya total sistem pendinginan nokturnal untuk penyimpanan dingin
sayur-sayuran ........................................................................................... 246
56 Sumbangan pendinginan nokturnal dalam mengurangi daya listrik
untuk mencapai suhu penyimpanan 10oC ................................................ 247
57 Biaya precooling dengan dan tanpa air dingin yang diperoleh dari
pendinginan nokturnal ............................................................................. 248
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Diagram alir penelitian penyimpanan dingin dengan sistem pendinginan
nokturnal hibrida ......................................................................................
Hubungan nilai koefisien pindah panas konveksi dengan kecepatan
angin ........................................................................................................
40
3
Diagram serak dari hubungan h-ukur dengan h-analitis ..........................
42
4
Diagram serak komponen panas total air dalam pendinginan nokturnal:
panas radiasi, konveksi, dan kondensasi di dataran tinggi ......................
45
Diagram serak komponen panas total air dalam pendinginan nokturnal:
panas radiasi, konveksi, dan kondensasi di dataran rendah .....................
46
Diagram serak panas total air hasil pengukuran dengan hasil pendugaan
di dataran tinggi (DT) dan di dataran rendah (DR) .................................
47
7
Pengaruh awan terhadap radiasi langit di dataran tinggi .........................
50
8
Pengaruh awan terhadap radiasi langit di dataran rendah .......................
51
9
Diagram serak radiasi langit hasil pengukuran di dataran tinggi dengan
suhu absolut lingkungan, suhu titik embun, tekanan uap air, dan
perbandingan tekanan uap air dengan suhu absolut lingkungan .............
55
10 Diagram serak radiasi langit hasil pengukuran di dataran rendah dengan
suhu absolut lingkungan, suhu titik embun, tekanan uap air, dan
perbandingan tekanan uap air dengan suhu absolut lingkungan .............
56
11 Diagram serak antara suhu langit dengan suhu absolut lingkungan, suhu
titik embun, tekanan uap air dan perbandingan tekanan uap air dengan
suhu absolut lingkungan di dataran tinggi ...............................................
87
12 Diagram serak antara suhu langit dengan suhu absolut lingkungan, suhu
titik embun, tekanan uap air dan perbandingan tekanan uap air dengan
suhu absolut lingkungan di dataran rendah .............................................
88
13 Aliran silang pada alat penukar panas (Chapman 1974) .........................
97
2
5
6
6
14 Alat pelembab udara. (1) saluran udara, dan (2) media pindah massa
dan panas ................................................................................................. 109
15 Skema sistem saluran udara ysng dibuat dan diuji .................................. 111
16 Instalasi penyimpanan dingin di Desa Candikuning. Bangunan instalasi
(1), atap yang berupa kolam air dangkal (2), mesin pendingin kompresi
uap (3), dan menara pendingin (4) ........................................................... 111
17 Saluran udara yang berada di luar ruang instalasi(1), rumah penukar
panas (2), dan mesin pendingin kompresi uap (3) ................................... 112
18 Pindah massa dan panas yang terjadi antara udara (a) dengan air (b)
pada satu-satuan permukaan media pindah massa dan panas yang sama
di posisi baris ke-i kolom ke-j ................................................................. 114
19 Diagram alir pendugaan suhu air, suhu udara dan kelembaban absolut
udara yang keluar dari alat pelembab ...................................................... 118
20 Penampang alat penukar panas dilihat dari atas ...................................... 122
21 Pengaruh laju aliran massa air terhadap nilai U alat penukar panas ........ 127
22 Pengaruh laju aliran massa air terhadap nilai NTU alat penukar panas .. 128
23 Pengaruh laju aliran massa air terhadap
................................................ 128
24 Diagram serak dari hubungan Ue dengan Uu .......................................... 129
25 Hasil pendugaan suhu udara yang keluar dari alat pelembab .................. 132
26 Hasil pendugaan kelembaban relatif udara yang keluar dari alat
pelembab .................................................................................................. 132
27 Pengaruh perbedaan antara suhu air dengan suhu udara yang memasuki
alat pelembab terhadap efisiensi alat pelembab ....................................... 133
28 Hubungan suhu udara dengan kelembaban absolut ................................. 133
29 Pengaruh perbedaan antara suhu udara dengan suhu air yang memasuki
alat pelembab terhadap efisiensi alat pelembab ....................................... 135
30 Hasil pengukuran radiasi surya pada tanggal 25 Mei 2007 (a), 26 Mei
2007 (b), dan 27 Mei 2007 (c). di Candikuning Bali .............................. 137
31 Plot antara radiasi surya hasil pengukuran dan model-model penduga
radiasi surya dengan waktu pengamatan ................................................. 138
32 Pengaruh radiasi surya terhadap suhu udara ruang instalasi dan hasil
pendugaan model ..................................................................................... 139
33 Diagram serak dan frekuensi relatif dari perbedaaan data suhu ruang
dengan hasil pendugaan ........................................................................... 140
34 Hasil pendugaan luas dinding instalasi yang terkena radiasi surya dari
tiga kali pengamatan. (a) dinding timur, (b) dinding utara dan (c)
dinding barat ............................................................................................ 141
35 Perubahan suhu udara dalam ruang instalasi penyimpanan dan
perbandingannya dengan suhu lingkungan .............................................. 143
36 Sebaran suhu udara pendingin pada ketinggian 1/3 dari lantai ruang
instalasi penyimpanan dingin .................................................................. 144
37 Sebaran kelembaban relatif udara pendingin pada jarak 1/3 bagian
tinggi ruangan dari lantai ......................................................................... 145
38 Perubahan suhu udara didalam ruang penyimpanan berdasarkan pada
hasil simulasi dengan skenario 1, 2 dan 3 ............................................... 145
39 Diagram serak antara suhu ruang hasil pengukuran dengan hasil
pendugaan untuk percobaan I (a), percobaan II (b), dan percobaan III
(c) ............................................................................................................. 147
40 Perubahan suhu dan kelembaban relatif udara di dalam gudang ............. 168
41 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan
dalam ruang instalasi dengan dalam gudang, hasil percobaan I .............. 171
42 Keranjang sayur dengan bagian atasnya ditutup dengan kertas koran
yang dibasahi ........................................................................................... 173
43 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan di
dalam ruang instalasi dengan di dalam gudang, hasil percobaan II ........ 175
44 Perbedaan (%) kehilangan berat antara sayur-sayuran yang disimpan di
dalam ruang instalasi dengan di dalam gudang, hasil percobaan III ....... 177
45 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan I
179
46 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan II 181
47 Perbedaan mutu (%) antara sayur-sayuran yang disimpan di dalam
ruang instalasi dengan di dalam gudang pada percobaan penyimpanan
III ............................................................................................................. 182
48 Sayur sawi putih yang tidak dikemas dan dikemas dikemas dengan
stretch film ............................................................................................... 183
49 Perbedaan kehilangan berat rata-rata (%) antara sayur-sayuran yang
dikemas dan disimpan di dalam ruang instalasi dengan di dalam
gudang. Percobaan I (a), percobaan II(b), dan percobaan III (c) ............. 185
50 Perbedaan kehilangan mutu rata-rata (%) antara sayur-sayuran yang
dikemas dan disimpan di dalam ruang instalasi dengan di dalam
gudang. Percobaan I (a), percobaan II (b), dan percobaan III (c) ............ 187
51 Kehilangan berat sayur-sayuran dalam keranjang sayur yang ditumpuk,
sayur sawi putih (a), selada keriting (b) dan kaelan (c). Keranjang atas
(A), keranjang bawah (B), keranjang tengah (T) ..................................... 189
52 Kehilangan berat sayur-sayuran di dalam keranjang sayur yang
ditumpuk. Sayur sawi putih (a), selada keriting (b). Keranjang paling
atas (A), tengah (T) dan bawah (B) pada sawi putih. Keranjang tengah
lebih atas (Ta), tengah lebih bawah (Tb) pada sayur selada. keriting ..... 190
53 Susunan pipa didalam alat penukar panas (a) in-line dan (b) staggered
(Holman 1997; Chapman 1974) .............................................................. 199
54 Pengaruh peningkatan laju aliran massa air sebesar 1% terhadap biaya
pengadaan komponen instalasi ................................................................ 213
55 Pengaruh keefektivan alat penukar panas terhadap luas permukaan
pindah panas alat penukar panas pada beban 2000 (a), 3000 (b), 4000
(c) dan 5000 kg (a) ................................................................................... 214
56 Pengaruh keefektivan alat penukar panas terhadap luas permukaan
pindah panas alat penukar panas pada beban 4000 (a), dan 5000 (b) ...... 215
57 Sumbangan rata-rata panas radiasi, panas konveksi dan panas evaporasi
atau kondensasi terhadap panas total air rata-rata di dalam kolam atap di
dataran tinggi (a) dan di dataran rendah (b) ............................................. 241
58 Suhu langit malam hari di dataran tinggi dan di dataran rendah ............. 242
59 Hasil pendugaan dan hubungannya dengan siang hari selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin ....................................................................................................... 244
60 Besar radiasi surya yang mengenai permukaan dinding tembok dan
atap instalasi dalam satu tahun. Dinding Selatan (a), Timur (b), Utara
(c), Barat (d), dan atap (e) .....................................................................
249
61 Sayur-sayuran disimpan di dalam tong-tong sayur yang ditumpuk di
dalam instalasi penyimpanan dingin .....................................................
250
62 Perubahan panas pernapasan (Qr) dan panas sensibel (Qs) selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin tanpa pengaturan suhu penyimpanan .........................................
252
63 Perubahan panas pernapasan (Qr) dan panas sensibel (Qs) selama
penyimpanan sayur-sayuran di dalam ruang instalasi penyimpanan
dingin dengan pengaturan suhu penyimpanan ......................................
252
64 Perubahan suhu di dalam ruang penyimpanan dengan pengaturan
logika fuzzy (kiri) dan perubahan daya kipas, mesin pendingin
kompresi uap dan daya total dengan pengaturan logika fuzzy (kanan)
253
65 Skema pengaturan otomatis laju aliran udara dan tingkat pendinginan
mesin pendingin kompresi uap .............................................................
254
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Penurunan persamaan penduga nilai h dengan pendekatan analitis ........ 270
2
Pendugaan nilai h dari data hasil percobaan ............................................ 273
3
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan dalam menduga radiasi langit ............ 274
4
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan pendugaan emisivitas ........................ 276
5
Nilai MBE, RMSE, % kesalahan pendugaan suhu langit pada
pendugaan emisivitas langit terbaik ......................................................... 278
6
Skema alat ukur suhu termokopel dengan prinsip kerja cold and hot
juction ...................................................................................................... 279
7
Skema, konstruksi, cara kerja dan kalibrasi alat ukur kecepatan angin ... 281
8
Komposisi dinding tembok bangunan instalasi penyimpanan dingin ..... 284
9
Beberapa jenis sayur-sayuran, metode precooling, penyimpanan yang
disarankan, dan masa simpan .................................................................. 285
10 Gambar piktorial saluran udara yang dirancang-bangun ......................... 286
11 Gambar teknik saluran udara yang dirancang-bangun ............................ 287
12 Foto alat perlengkapan saluran udara dan saat dioperasikan ................... 288
DAFTAR SIMBOL
m
A
A
A
a, b, c
a 0, a1, k
As
atm
B
C
C
c2, c3
Ca,F
cp
cpm
d
DAB
f, e
G
g
Gon
H
h
h
hD
hfg
I
jD
jH
k
k
km
L
L
l
L0
m
n
n
N
nh
nl, nm, n n
Nu
laju aliran massa (kg/s)
intensitas radiasi surya ekstraterestrial (W/m2)
luas permukaan pindah panas (m2)
luas bidang kontak (m2)
konstanta
koefisien (persamaan 277)
luas penampang (m2)
atmosfir
koefisien ekstensi radiasi surya (1/massa udara)
koefisien tidak berdimensi
laju kapasitas panas (-)
konstanta empiris
koefisien awan
panas jenis (kJ/kgoC)
panas jenis udara lembab (J/kgK)
diameter pipa(m)
difusivitas dua jenis fluida (m2/s)
faktor gesekan (-)
radiasi normal surya (W/m2, MJ/m2-jam)
gaya gravitasi (m/s2)
radiasi normal di luar angkasa
kelembaban mutlak (kg uap air/kg udara kering)
koefisien pindah panas konveksi (W/m2oC)
ketinggian permukaan (m)
konstanta proposionalitas (kg/m2)
panas laten penguapan (kJ/kg)
radiasi surya (W/m2)
pindah massa tidak berdimensi = St.Sc2/3.
pindah panas tidak berdimensi = St.Pr2/3
ketinggian awan
koefisien pindah panas konduksi (W/moC)
koefisien pindah massa (kg-mol/s.m2.Y’ atau kg-uap air/s.m2.Y’)
dimensi panjang (akar pangkat 3 dari volume bangunan), panas radiasi
(W)
panjang (m)
panjang bidang datar (m)
panas radiasi saat langit cerah (W)
massa (kg)
ketertutupan awan (0 – 1)
hari dalam tahun (persamaan 282)
jumlah
fraksi awan rendah sedang
awan ketinggian rendah, sedang dan tinggi
bilangan Nusselt (-)
P
P0
Pr
Pt
Q
q
r
R
R2
Re
Rex
RH
S
Sc
Sh
St
T
t
U
V, u, v
V
W
X
x
y
z
z
tekanan (mbar, Pa)
tekanan di permukaan laut (mbar)
bilangan Prandtl (-)
tekanan operasi (atm)
panas (W)
jumlah lapisan, fluks panas (W/m2)
jari-jari pipa (m)
tetapan gas universal (m3.atm/kg-mol.K)
koefisien determimasi
bilangan Reynolds (-)
bilangan Reynolds lokal
kelembaban relatif (%)
radiasi gelombang pendek
bilangan Schmidt (-)
bilangan Sherwood (-)
bilangan Stanton (-)
suhu (K), atau (oC)
waktu (s), tangki (persamaan 308)
koefisien pindah panas keseluruhan (W/m2oC)
kecepatan angin (m/s)
volume tangki (m3)
daya (W)
titik koordinat kartisius
ke arah sumbu x, tebal lapisan (m, persamaan 302)
tebal grid, ke arah sumbu y (m)
panjang pipa (m)
ketinggian tempat (m)
Subskrip
∞
a
all
b
c
cl
cond
conv
d
db
DLR
DN
dp
f
fl
g
h
hx
udara
udara, efektif
keseluruhan
“bulk”, radiasi langsung
cerah, dingin
awan
kondensasi
konveksi
baur
bola kering
radiasi gelombang panjang ke bawah
tegak lurus
titik embun
“film”, kipas
fluida
udara
panas
alat penukar panas
i
in
l
m
misc
n
o
out
p
p
p
r
rad
ref
resp
s
s
sec
sur
tot
v
w
wb
wl
x
x
y
z
di dalam
masuk
besar
campuran
macam-macam
netto
di luar
keluar
kolam
titik pada bidang
produk, pompa
ruangan
radiasi
mesin pendingin kompresi uap
pernapasan
langit, penjenuhan, surya (persamaan 295-300)
lapisan awan, kecil
penampang melintang
permukaan
total
uap air
air
bola basah
dinding
lokal
ke arah sumbu x
ke arah sumbu y
zenith
Huruf Latin
difusivitas (m2/s)
sudut ketinggian surya (o)
penyerapan (-) (persamaan 301)
sudut azimut (o)
kekentalan (Pa)
kemiringan permukaan benda (o)
emisivitas, keefektivan (-)
efisiensi (-)
sudut insiden (o), waktu pendinginan (s, persamaan 353)
ρ
densitas (kg/m3)
konstanta Stefan-Boltzmann (5.67 x 10-8 W/m2K4)
transmitan atmosfir (-)
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Produksi sayur-sayuran di Indonesia dari tahun ke tahun secara umum terus
meningkat. Terlihat di dalam tabel bahwa produksi sayur-sayuran didominasi
sayur-sayuran jenis kubis, kentang dan cabe. Menurut White et al. (2007) pada
tahun 2005 Indonesia mengekspor sayur-sayuran berupa kubis, kentang dan jamur
tetapi jumlah yang diekspor hanya sebesar 0.2% dari produksi total. Sementara
itu, di saat yang sama Indonesia mengimpor banyak jenis sayur-sayuran dan
beberapa diantaranya langsung diterbangkan dari negara pengekspor untuk
konsumsi supermarket, hotel dan restoran. Sayur-sayuran utama yang diimpor
pada tahun 2005 diantaranya adalah bawang putih dan bawang merah dari China.
Tabel 1 Produksi beberapa jenis sayur-sayuran di Indonesia tahun 2002 – 2007
(ton)a
Jenis sayur
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Bawang daun 315 132 345 720 475 571 501 437 571 268 479 924
Bawang merah 766 572 762 795 757 399 732 609 794 931 802 810
Bawang putih
46 393
38 957
28 851
20 733
21 050
17 312
Bayam
71 011 109 423 107 737 123 785 149 435 155 862
Bunga kol
86 222
99 994 112 927 135 518 124 252
Cabe
635 089 1 066 722 1 100 514 1 058 023 1 185 047 676 827
Kentang
893 824 1 009 979 1 027 040 1 009 619 1 011 911 1 003 732
Kubis
1 232 843 1 348 433 1 432 814 1 292 984 1 267 745 1 288 738
Lobak cina
7 779
26 313
30 625
54 226
49 344
42 076
Mentimun
406 141 514 210 477 716 552 891 598 890 581 205
Terong
272 700 301 030 312 354 333 328 358 095 390 847
Tomat
573 517 657 459 626 872 647 020 629 744 635 475
Wortel
282 248 355 802 423 722 440 002 391 371 350 170
a
BPS (2008).
Disamping produktivitas lahan yang rendah diantara negara-negara di
Asean, China dan Australia (Batt et al. 2007), kehilangan pascapanen sayur-sayuran di Indonesia juga masih tinggi. FAO (2000) mempublikasikan data mengenai
kerusakan sayur-sayuran Indonesia yang mencapai 8.6% setiap tahun. Menurut
Kamaruddin (1998) kehilangan hasil pertanian di Indonesia diperkirakan lebih
2
besar dari angka tersebut dan mencapai 10-20%. Perkiraan tingkat kerusakan yang
lebih besar ini didasarkan pada kenyataan adanya pembusukan atau tidak dapat
dikonsumsi karena teknologi pengolahan yang kurang baik.
Berdasarkan pada data tersebut di atas, maka usaha-usaha untuk mempertahankan hasil pertanian, terutama hasil hortikultura seperti sayur-sayuran, menjadi
prioritas untuk dilakukan. Salah satu cara mengurangi kerusakan dan penurunan
mutu adalah dengan menerapkan teknologi pendinginan dalam penyimpanan
sayur-sayuran segar.
Penyimpanan dingin sayur-sayuran dengan menggunakan mesin pendingin
kompresi uap tidak dapat diterapkan di daerah-daerah sentra produksi sayur-sayuran yang belum terjangkau aliran listrik. Disamping membutuhkan daya listrik,
mesin pendingin kompresi uap saat ini masih menggunakan refrigeran yang tidak
ramah lingkungan seperti senyawa-senyawa freon. Menurut Salas (1998), sesuai
dengan Protokol Montreal yang mengatur produksi dan penggunaan senyawasenyawa freon, freon digolongkan sebagai senyawa yang dapat merusak lapisan
ozon (Ozone Depleting Substances, ODS) dan berpotensi menyebabkan
pemanasan global (Global Warming Potential, GWP).
Berdasarkan pada kesepakatan Protokol Kyoto sudah semakin banyak jenis
freon yang dibatasi atau dilarang penggunaannya. Kelemahan dari mesin
pendingin kom