Pengujian Alat Pengering Sistem Pompa Kalor Untuk Mengeringkan Cabai Merah
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan
Pemanfaatan pompa kalor untuk pengering sangat menarik dan praktis.
Pengering pompa kalor memiliki koefisien kinerja yang tinggi dan berpotensi
memperbaiki kualitas produk yang dikeringkan karena kemampuan pompa kalor
untuk beroperasi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan utamanya yaitu
pengering kompatibel dan pada suhu rendah. Bagi perkembangan pengering
pompa kalor, teknologi pompa kalor digunakan untuk meningkatkan nilai
ekonomis dan efisiensi pengering udara panas konvensional. Penurunan kadar air
di alat pengering pompa kalor menerima banyak perhatian karena kemampuannya
untuk membalikkan panas laten dan mentransfernya ke pengeringan udara yang
mampu mengeringkan pada temperatur rendah, biaya rendah dan operasi bahkan
di bawah kondisi ruangan lembab dan menyebabkan pencemaran lingkungan yang
minimum [1]. Perlu diingat bahwa jika pengering bekerja secara efisien, udara
keluar harus memiliki suhu yang dekat dengan temperatur wet bulb dan juga pada
kelembaban yang tinggi. Oleh karena itu, sebagian besar entalpi gas panas laten
dalam uap air dan harus mengembalikan panas , bila memungkinkan, termasuk
kondensasi uap air dari udara pengeringan. Metode ini diterapkan dalam Penurun
kadar air di alat pengering pompa kalor [2].
Tiga keunggulan utama dari pengering pompa kalor adalah [3]:
1. Pengeringan pada suhu rendah dapat meningkatkan kualitas.
2. Efisiensi energi yang tertinggi dicapai karena keduanya sensible dan panas
laten evaporasi diperlukan.
3. Kondisi Pengering dan karena laju pengeringan tidak dipengaruhi oleh
kondisi pengeringan.
Universitas Sumatera Utara
Prinsip dari pompa kalor, sama dengan yang terlibat dalam siklus
pendinginan, telah dikenal selama lebih dari 100 tahun. Dalam tiga dekade
terakhir, aplikasi pompa kalor telah dibatasi hanya oleh kondisi ekonomi [2].
Perlu dicatat bahwa melawan keunggulan ini, menggunakan energi listrik yang
umumnya lebih mahal daripada bentuk-bentuk dari energi lain dan munculnya
krisis energi pada awal tahun 1970 menyebabkan beberapa kekhawatiran terkait
untuk menemukan sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik dalam bidang
industri, oleh karena itu, penerapan pompa kalor pengeringan terbatas.
Siklus refrigerasi tradisional digerakkan oleh listrik atau panas, yang
sangat meningkatkan konsumsi listrik dan energi fosil. The International Institute
of Refrigeration di Paris (IIF / IIR) memperkirakan bahwa sekitar 15% dari
seluruh listrik diproduksi di seluruh dunia digunakan untuk pendinginan dan AC
proses dari berbagai jenis, dan konsumsi energi untuk sistem pendingin udara
baru-baru ini diperkirakan 45% dari seluruh rumah tangga dan bangunan
komersial. Selain itu, konsumsi beban puncak listrik selama musim panas sedang
ditegakkan kembali oleh penyebaran peralatan AC [4-6].
Agar mengoptimalkan kualitas produk tanaman pangan khusus seperti
herbal, ginseng, dll, diperlukan pengeringan pada suhu rendah (30-45 0C) dan
kelembaban relatif. Ini merupakan pertimbangan penting karena tumbuhan ini
memiliki nilai komersial yang relatif tinggi serta nilai obat tersebut. Pengeringan
Suhu tinggi memperburuk struktur material dan menyebabkan tidak cocoknya
untuk digunakan lebih lanjut [7]. Pengeringan suhu rendah untuk tanaman khusus
mengurangi resiko kerugian dalam kandungan gizi dan kerusakan sifat fisik.
Sistem pengeringan menggabungkan pompa kalor di mana memanaskan baik
sensible dan laten yang diperoleh kembali dari pembuangan udara. Panas ini
kemudian didaur ulang kembali melalui pengering dengan memanaskan udara
yang masuk pengering [8]. Pompa kalor saat ini relatif sedikit dipasang di
industri. Namun, peraturan lingkungan hidup menjadi lebih ketat, pompa kalor
industri dapat menjadi teknologi penting untuk mengurangi emisi, meningkatkan
efisiensi [9], dan membatasi penggunaan air tanah untuk pendinginan. Pompa
kalor digunakan secara luas dalam pengurangan kadar uap air dan pengeringan
Universitas Sumatera Utara
pada proses industri dengan suhu rendah dan sedang (maksimum 100 0C).
Aplikasi utama mengering pulp dan kertas, berbagai produk makanan, kayu dan
potongan kayu. Karena pengeringan dijalankan dalam sistem tertutup, bau dari
pengeringan produk makanan, dll berkurang [10].
2.2. Heat Pump
Pompa kalor adalah pendingin (refrigerators) yang meningkatkan energi
yang didapat dengan mendinginkan dari energi bersuhu rendah ke tingkat suhu
yang lebih tinggi dengan bantuan eksternal (pendorong) energi dan dikirim dari
kompresor ke refrigeran [11- 13]. Pompa kalor merujuk pada fakta bahwa baik
pendinginan dan kinerja pemanasan pada refrigerator yang digunakan [17].
2.2.1 Dasar dari Pompa Kalor
Dalam pompa kalor, pendinginan dan pengurangan kadar uap air
dari udara dilakukan dalam evaporator sebagai refrigeran suhu rendah
memasuki evaporator sebagai campuran cair dan uap yang diuapkan
dengan masukan panas dari beban (Gambar 2.1). Uap refrigeran memasuki
garis hisap kompresor dalam kondisi jenuh atau sedikit superheated yang
menimbulkan tekanan dan, akibatnya, suhu pendingin. Tekanan tinggi dan
suhu
uap
refrigeran
memasuki
penukar
panas
kondensor
yang
menggunakan udara ambien atau air untuk mendinginkan refrigeran ke
suhu jenuhnya sebelum sepenuhnya kondensasi ke kondisi cair setelah
kondensor
[18].Pada
kondensor,
refrigeran
mengalami
dua
fase
kondensasi, berubah dari uap ke fase cair. Selama proses ini, panas
dibuang oleh kondensor untuk memanaskan udara atau air di sekitarnya.
Sebuah perangkat throttling seperti katup, lubang pelat, atau pipa kapiler
digunakan untuk memperluas refrigeran cair yang menyebabkan beberapa
refrigeran menguap karena suhu dan tekanan berkurang. Setelah proses
ekspansi, pendingin memasuki evaporator dalam keadaan dua fase. Siklus
berulang lagi [19].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1.Diagram siklus dasar pompa kalor dengan media
udara
2.2.2 Refrigerants
Refrigeran adalah fluida yang bekerja di siklus kompresi uap
mekanik.
Selama
beberapa
dekade
terakhir,
CFC
dan
hidro
chlorofluorocarbon (HCFC) telah banyak digunakan dalam pendingin,
panas pompa kalor dan bidang AC karena termodinamika dan kimia
karakteristik yang sangat baik mereka [20]. Molina dan Rowland [21]
pada tahun 1974, menyatakan bahwa CFC mungkin bertanggung jawab
atas kerusakan lapisan ozon stratosfer dan sejak itu banyak upaya yang
dikeluarkan untuk menguji apakah saran mereka benar.Akibatnya pada
tahun 1987 [22], banyak negara menandatangani Protokol Montreal untuk
mengatur produksi dan perdagangan bahan perusak lapisan ozon,
menyadari bahwa penipisan lapisan ozon adalah isu lingkungan global.
Sebagai hasil dari perjanjian internasional ini, CFC-benar dihapus per
Januari 1996 di negara-negara maju saat mereka diizinkan untuk
digunakan lebih lanjut selama 10 tahun di negara-negara berkembang.
Dalam rangka untuk mengisi kesenjangan yang disebabkan oleh fasekeluar dari CFC, pendingin, AC industri dan industri makanan telah
melakukan kegiatan penelitian dan pengembangan yang luas untuk
Universitas Sumatera Utara
menemukan alternatif refrigeran murni. Ada sejumlah besar refrigeran
alternatif di pasar.
Tabel 2.1 mencantumkan beberapa alternatif ini [23].Dalam
ASHRAE Standard 34 [24], refrigeran diklasifikasikan sesuai dengan
bahaya yang terlibat dalam penggunaannya. Klasifikasi toksisitas dan
mudah terbakar menghasilkan enam kelompok keamanan (A1, A2, A3,
B1, B2, dan B3) untuk pendingin. Kelompok A1 pendingin yang paling
tidak berbahaya, Grup B3 yang paling berbahaya.
Tabel 2.1 Beberapa Refrigeran Alternatif
2.2.3 Aplikasi Pompa Kalor
Ada beberapa aplikasi pemanasan dan pendinginan yang tidak bisa
mendapatkan keuntungan dari teknologi pompa kalor dan dengan
demikian memberikan efisiensi energi yang signifikan.
Pompa kalor juga bisa untuk mengklaim panas gratis atau limbah
dari sejumlah tempat seperti: udara ambien, air tanah, tanah itu sendiri,
aplikasi komersial di mana panas yang tidak diinginkan akan dibuang.
Teknologi pompa kalor dapat digunakan di dalam negeri dan
aplikasi komersial yang beragam seperti pemanas ruangan atau
pendinginan untuk manusia demi kenyamanan dalam kantor, rumah,
pemanas udara dan segala macam instalasi perumahan. Mereka juga dapat
ditemukan dalam aplikasi komersial di mana sejumlah besar air yang
tersedia untuk pengeringan, kolam renang dan produksi pabrik [25].
Universitas Sumatera Utara
2.3 Pengering Pompa Kalor
Ada berbagai cara untuk pengeringan bahan basah dan seringkali
diperlukan untuk membandingkan efisiensi dari metode yang berbeda. Parameter
yang mudah digunakan adalah 'efektivitas' yang mengacu pada jumlah air yang
diambil per masukan satuan energi, dinyatakan dalam kg H2O kW h-1 [26].
Metode pengeringan yang paling sederhana adalah untuk meniup udara panas di
atas bahan lembab dan untuk membuang udara lembab ke atmosfer [27,28].
Peningkatan dapat dilakukan dengan cara menghitung ulang sebagian dari udara
tetapi jumlah peningkatan dibatasi dan itu adalah dengan mengorbankan
peningkatan waktu pengeringan.
Salah satu cara yang paling efisien serta dapat dikendalikan untuk
mengeringkan bahan basah adalah dengan menggunakan pengeringan pompa
kalor. Selama bertahun-tahun pompa kalor telah dikenal sebagai metode yang
efisien energi. untuk pengeringan adalah perbedaan panas panas yang dihasilkan
oleh kondensor dan panas dingin evaporator akan menggunakan secara bersamaan
selama operasi. Panas dari kondensor akan diproduksi panas dan akan digunakan
untuk memanaskan material dan panas dingin dari evaporator akan digunakan
dalam proses (Gbr. 2.2).
Penerapan pompa kalor di bidang pertanian mulai dengan penggunaannya
sebagai perangkat tambahan untuk pemanas. Penelitian dan pengembangan
selanjutnya telah menghasilkan pengembangan proses pengeringan yang berjalan
hanya dengan pompa kalor. Penggunaan komersial pengering pompa kalor yang
terintegrasi telah dilaporkan di banyak bagian Eropa, Asia dan Australia di mana
teknologi telah diterapkan terutama di sektor pengolahan makanan laut [29].
2.3.1 Klasifikasi Pompa Kalor
Sumber panas yang paling umum untuk pengeringan aplikasi udara, tanah
dan sumber bahan kimia dengan pompa kalor. Di antaranya, yang bersumber dari
Universitas Sumatera Utara
pompa air panas telah banyak digunakan dalam aplikasi pengeringan. Skema
klasifikasi untuk pengering pompa kalor diberikan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.2. Skema diagram pompa kalor
Gambar 2.3 Klasifikasi Pompa Kalor
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Ulasan mengenai Pompa Kalor-Pengering tambahan (Heat PumpAssisted Dryer)
Kemampuan pompa kalor untuk mengkonversi panas laten
kondensasi uap ke dalam panas sensibel dari aliran udara yang
melewati kondensor membuat mereka menarik dalam aplikasi
pengeringan terutama bila dikombinasikan dengan kemampuan untuk
menghasilkan kondisi pengeringan yang terkendali dengan baik [30].
Untuk alasan ini pengering pompa kalor telah digunakan selama
puluhan tahun di pembakaran kayu untuk mengurangi kelembapan
udara dan meningkatkan kualitas kayu [31].
a.
Sistem pengering Pompa Kalor dengan media Udara
Mengikuti tren secara umum untuk meningkatkan kualitas
produk dan mengurangi konsumsi energi, banyak peneliti telah
mengakui fitur khusus pompa kalor, yang telah menghasilkan
pertumbuhan yang cepat dari kedua teori dan penelitian tentang
pengeringan pompa kalor dengan media
udara (Tabel 2.2)
diterapkan.
Keuntungan utama dan keterbatasan pengering pompa kalor
adalah sebagai berikut [66]:Keuntungan:
•
Efisiensi energi yang lebih tinggi dengan profil temperatur
•
terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk.
•
terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk
•
•
Kualitas produk yang lebih baik dengan profil temperatur
Beragam pengeringan kondisi biasanya dari -200C sampai
100 0C (dengan pemanasan tambahan) layak.
Output Produk yang konsiten
Kontrol yang sangat baik bagi lingkungan untuk produk
bernilai tinggi dan mengurangi konsumsi listrik untuk
produk bernilai rendah.
Universitas Sumatera Utara
•
•
Cocok untuk produk bernilai tinggi dan bernilai rendah.
•
Memungkinkan pengolahan Aseptik.
•
energi yang rendah [67,68].
Fitur lain dari pengering pompa kalor adalah sifat konsumsi
Studi awal menemukan bahwa kualitas warna dan aroma
produk pertanian kering dengan menggunakan pompa kalor
lebih baik dari produk mereka yang menggunakan
•
pengering udara panas konvensional [38,41,43,53].
Pemanas tambahan mungkin diperlukan untuk pengeringan
bersuhu tinggi
karena tingkat tekanan kritis beberapa
refrigeran.
Tabel 2.2 Beberapa Riset Pengering Pompa Kalor (Pertanian & Hasil Laut)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 (Lanjutan) Beberapa Riset Pengering Pompa Kalor (Pertanian & Hasil Laut)
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
•
Biaya modal awal mungkin tinggi karena banyak komponen
pendingin. Sistem Membutuhkan waktu steady state untuk
•
•
mencapai kondisi pengeringan yang diinginkan.
Diperlukan perawatan secara berkala untuk komponen.
Kebocoran refrigeran ke lingkungan dapat terjadi jika ada
keretakan pada pipa karena sistem bertekanan.
b.
Sistem Pompa Kalor Dengan Cairan Kimia
Pompa kalor kimia (CHP) adalah sistem manajemen energi
panas yang memiliki beberapa kegunaan memungkinkan
sejumlah fungsi simultan dan tidak memerlukan masukan
energi mekanik. Penggunaan ini termasuk penyimpanan panas
energi, pompa kalor, meningkatkan kualitas panas dan
pendinginan [69,70]. Di antara proses industri, unit usaha
tertentu
seperti
pengeringan,
distilasi,
penguapan
dan
kondensasi berurusan dengan sejumlah besar perubahan entalpi
dimana CHP dapat secara efektif dimanfaatkan [71]. Dalam
beberapa tahun terakhir beberapa penelitian telah dilakukan
dalam menggunakan panas kimia sistem pompa pengeringan.
Sebuah sistem pompa kalor kimia (CHP) memanfaatan
energi panas ramah lingkungan yang efektif dalam pengeringan
diusulkan dari sudut pandang penghematan energi dan dampak
lingkungan. CHPs dapat menyimpan energi panas dalam
bentuk
energi
kimia
dengan
reaksi
endotermik
dan
melepaskannya di berbagai tingkat suhu untuk kebutuhan panas
dengan exo / reaksi endotermik. CHPs memiliki potensi untuk
mengembalikan panas dan penurunan kadar uap air dalam
proses pengeringan dengan penyimpanan panas dan pelepasan
panas pada suhu rendah /tinggi. Dalam penelitian ini, penulis
memperkirakan
potensi
aplikasi
CHP
dengan
sistem
pengeringan untuk keperluan industri. Beberapa sistem
gabungan CHPs dan pengering yang diusulkan sebagai
Universitas Sumatera Utara
pengering pompa kalor kimia (CHPD). Potensi komersial
CHPDs dibahas [72].
Hasil dari studi eksperimental dari pompa kalor kimia
(CHP) dibantu pengering konvektif (Gbr. 4) menunjukkan
bahwa hal itu dapat digunakan untuk produksi air panas untuk
bets pengeringan menggunakan suhu udara ambien pada tahap
pelepasan
kalor.
Unit
CHP
dapat
dioperasikan
untuk
meningkatkan tingkat suhu dan juga untuk mengurangi
kelembapan udara, yang merupakan fitur yang sangat menarik
untuk pengeringan. Hasil disajikan untuk reaktor silinder
tunggal untuk mempelajari efek dari kondisi pertukaran panas
pada produksi udara panas. Hasil menunjukkan bahwa produksi
udara panas ditingkatkan dengan memperbesar alat penukar
kalor,
meningkatkan
kecepatan
transfer
kalor
dengan
menggunakan jala stainless dan meningkatkan laju aliran udara
[73].
Hasil penyelidikan eksperimental pada pengendalian
produksi udara panas menggunakan sepasang pompa kalor
kimia (CHP) disajikan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
menentukan bagaimana CHP dibantu pengering bets dapat
dioperasikan secara efektif. CHP menggunakan terkenal CaO /
H2O / Ca (OH) 2 hidrasi / dehidrasi reaksi, yang reversibel.
Suhu udara panas dapat dikendalikan dengan mengatur suhu
reaktor, dan tekanan, serta tenaga panas yang disediakan untuk
itu. Hal ini menunjukkan bahwa udara panas dapat diproduksi
baik dalam penyimpanan panas dan pelepasan panas bertahap
CHP [74].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Type standart dari Pompa kalor kimia
c.
Pengering Pompa Kalor bersumber dari Bumi (Geothermal)
Sebuah pompa kalor yang bersumber dari dalam tanah
(Bumi) (GSHP) mengubah energi bumi menjadi energi yang
berguna untuk panas dan dingin. Ini menyediakan panas suhu
rendah dengan mengekstraksi dari tanah atau reservoar air. Ini
sebenarnya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada
yang
digunakannya,
karena
memperoleh
energi
bebas
tambahan dari tanah [75]. Ada berbagai penelitian pada pompa
kalor sistem geothermal (GSHP) [76-96], sedangkan, beberapa
studi telah dilakukan mengenai pemanfaatan jenis pompa kalor
untuk aplikasi pengeringan.
Sebuah pompa kalor Geothermal (GSHP) menggunakan
tanah sebagai sumber panas dalam modus operasi memanaskan
dan heat sink dalam pendinginan. Dalam modus pemanas,
Universitas Sumatera Utara
GSHP menyerap panas dari tanah dan menggunakannya untuk
kalor fluida kerja. GSHPs merupakan alternatif yang efisien
untuk metode konvensional rumah pendingin karena mereka
menggunakan tanah sebagai sumber energi atau tenggelam
daripada menggunakan udara ambien. Tanah adalah media
pertukaran panas termal lebih stabil daripada udara, pada
dasarnya tidak terbatas dan selalu tersedia. Para GSHPs
bertukar kalor dengan tanah, dan mempertahankan tingkat
kinerja yang tinggi bahkan di iklim dingin [97].
2.4 Komoditas Hortikultura dan Pasca Panen Cabai
Komoditas hortikultura merupakan komoditas potensial yang mempunyai
nilai ekonomi tinggi dan memiliki potensi untuk terus dikembangkan. Dari sisi
penawaran atau produksi, survei Ditjen Hortikultura pada tahun 2008 menyatakan
luas wilayah Indonesia memungkinkan pengembangan berbagai jenis tanaman
hortikultura, yang mencakup 323 jenis komoditas terdiri atas 60 jenis komoditas
buah-buahan, 80 jenis komoditas sayur-sayuran, 66 jenis komoditas biofarmaka
dan 117 jenis komoditas tanaman hias.
Salah satu komoditas hortikultura potensial untuk dikembangkan adalah
komoditas Cabai Merah, terutama Cabai Merah besar dan Cabai Merah keriting.
Beberapa alasan penting pengembangan komoditas Cabai Merah adalah :
a. Komoditas bernilai ekonomi tinggi (high economic value commodity).
b. Komoditas unggulan nasional dan daerah.
c. Menduduki posisi penting dalam menu pangan.
d. Mempunyai manfaat yang cukup beragam dan bahan baku industri.
e. Memiliki beragam tujuan pasar, baik untuk pasar tradisional, pasar modern
(supermarket),maupun untuk industri pengolahan.
Tanaman cabai merah adalah tanaman perdu dengan rasa buah yang pedas
yang disebabkan oleh kandungan capsaicin. Secara umum cabai memiliki banyak
kandungan gizi dan vitamin, diantaranya kalori, protein, lemak, karbohidrat,
kalsium, vitamin A, B1 dan vitamin C [102]. Struktur Kimia capsaicin dapat
dilihat pada gambar berikut.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Struktur Kimia Capsaicin (8-metil-N-vanilil-6
nonenamida)
Umumnya buah cabai merah dipetik apabila telah masak penuh, ciricirinya seluruh bagian buah berwarna merah. Di dataran rendah massa panen
pertama adalah pada umur 75-80 hari setelah tanam dengan interval waktu panen
2-3 hari. Sedangkan di dataran tinggi agak lambat yaitu pada tanaman berumur
90-100 hari setelah tanamdengan interval panen dengan 3-4 hari. Secara umum
interval panen buah cabai merah berlangsung selama 1,5 – 2 bulan. Produksi
puncak panen adalah pada pemanenan hari ke 30 yang dapat menghasilkan 1 – 1,5
ton untuk sekali panen. Buah cabai merah yang dipanen tepat masak dan tidak
segera dipasarkan akan terus melakukan proses pemasakan, sehingga perlu adanya
penempatan khusus. Oleh karena itu hasil produk cabai merah sebaiknya
ditempatkan pada ruang sejuk, terhindar dari sinar matahari, cukup oksigen dan
tidak lembab [103]. Berbagai jenis cabai dapat dilihat pada gambar berikut.
Universitas Sumatera Utara
Cabai rawit
Paprika
Cabai merah besar
Cabai kriting
Pimento
Bhut Jolokia
Red savina papper
Habanero Papper
Thai Papper
Gambar 2.6 Berbagai Jenis Cabai
Cabai merah besar merupakan salah satu jenis sayuran yang mempunyai
kadar air yang cukup tinggi pada saat panen. Selain masih mengalami proses
respirasi, cabai merah akan mengalami proses kelayuan. Sifat fisiologis ini
menyebabkan cabai merah memiliki tingkat kerusakan yang mencapai 40%. Daya
tahan cabai merah segar yang rendah ini menyebabkan harga cabai merah di
pasaran sangat berfluktuasi. Alternatif teknologi penanganan pasca panen yang
tepat dapat menyelamatkan serta meningkatkan nilai tambahproduk cabai merah
[102].
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Kualitas Cabai Merah Besar Segar Berdasarkan Standar Nasional
Indonesia (SNI 01-4480-1998)
Sumber: Departemen Pertanian, Standar Mutu Indonesia SNI 01-4480-1998
2.5
Konsep Dasar Pengeringan Bahan Pertanian Cabai Merah
Secara garis besar pengeringan dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu
pengeringan alami dan pengeringan buatan. Pengeringan alami dapat dilakukan
dengan penyinaran matahari langsung, yaitu penjemuran di bawah sinar matahari.
Sementara pengering buatan adalah pemanfaatan panas dari suatu media tanpa
bergantung dari sinar matahari.
Pengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan pertanian
menuju kadar air keseimbangan dengan udara sekeliling atau pada tingkat kadar
air dimana mutu dari bahan pertanian dapat dicegah dari serangan jamur, enzim
aktifitas serangga [104]. Sedangkan menurut Hall (1957) and Brooker et. al.
(1981), proses pengeringan adalah proses pengambilan atau penurunan kadar air
Universitas Sumatera Utara
sampai batas tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan bahan
pertanian akibat aktivitas biologis dan kimia sebelum bahan diolah atau
dimanfaatkan [105].
Pengeringan merupakan salah satu cara dalam teknologi pangan dengan
tujuan pengawetan. Manfaat lain dari pengeringan adalah memperkecil volume
dan berat bahan dibanding kondisi awal sebelum pengeringan. Sehingga akan
menghambat ruang [106].
Pengeringan produk atau hasil pertanian dipengaruhi oleh beberapa faktor,
diantaranya adalah suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara serta kadar
air. Ukuran bahan juga mempengaruhi cepat lambatnya pengeringan. Selain itu
jenis alat pengering juga mempengaruhi proses pengeringan [107].
Kelembaban udara (RH) juga mempengaruhi proses pengeringan.
Kelembaban udara berbandingan lurus dengan waktu pengeringan. Semakin
tinggi kelembaban udara maka proses pengeringan (waktu pengeringan) akan
berlangsung lebih lama. Apabila bahan pangan dikeringkan dengan udara sebagai
media pengering, maka semakin panas udara tersebut semakin cepat pengeringan.
Berbeda dengan RH, kecepatan aliran udara berbanding terbalik dengan waktu
pengeringan. Semakin tinggi kecepatan aliran udara, proses pengeringan akan
berjalan lebih cepat [105].
Faktor lain yaitu kadar air bahan yang dikeringkan bahwa pengeringan
bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan untuk menghambat perkembangan
organisme pembusuk. Kadar air suatu bahan berpengaruh terhadap banyanya air
yang diuapkan dan lamanya proses pengeringan. Kadar air bahan pangan dapat
dinyatakan sebagai kadar air basis kering dan kadar air basis basah. Kadar air
basis kering adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat bahan
keringnya. Kadar air basis basah adalah perbandingan berat air dalam bahan
dengan berat bahan total [108].
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Tabel Standart Mutu Cabai Kering berdasarkan Standar Nasional
Indonesia (SNI 01-3389-1994)
No.
Jenis Uji
Satuan
Persyaratan
1
Bau dan Rasa
~
Mutu I
Khas
Mutu II
Khas
2
Berjamur dan Berserangga
%
Tidak Ada
Maks 3
3
Exctera
Mg/kg
Maks 2
Maks 3
4
Kadar Air
%
11
11
5
Benda Asing
%
1
3
6 Buah Cacat
%
5
5
Sumber: Departemen Pertanian, Standar Mutu Nasional SNI 01-3389-1994
Bila bahan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau dibelah maka
proses pengeringan akan berlangsung dengan lebih cepat. Hal ini dikarenakan
pembelahan atau pemotongan memperluas permukaan bahan sehingga akan lebih
banyak permukaan bahan yang berhubungan dengan udara panas dan mengurangi
jarak gerak panas untuk sampai ke bahan yang dikeringkan [109].
2.5.1 Kadar Air
Salah satu faktor yang mempengaruhi proses pengeringan adalah kadar air,
pengeringan bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan untuk menghambat
perkembangan organisme pembusuk. Kadar air suatu bahan berpengaruh terhadap
banyaknya air yang diuapkan dan lamanya proses pengeringan [107].
Kadar air suatu bahan merupakan banyaknya kandungan air per satuan
bobot bahan yang dinyatakan dalam persen basis basah (wet basis) atau dalam
persen basis kering (dry basis). Kadar air basis basah mempunyai batas
maksimum teoritis sebesar 100%, sedangkan kadar air basis kering lebih rendah
dari 100%. Kadar air basis basah (b,b) adalah perbandingan antara berat air yang
ada dalam bahan dengan berat total bahan.
Universitas Sumatera Utara
Kadar air basis basah dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
�=
�� −��
��
Dimana:
� 100% =
��
��
� 100%.................................................................(2.1)
M
= Kadar air basis basah (%bb)
Wm
= Berat air dalam bahan (g)
Wd
= Berat bahan kering (g)
Wt
= Berat total (g)
Kadar air basis kering (b,k) adalah perbandingan antara berat air yang aada
dalam bahan dengan berat padatan yang ada dalam bahan. Kadar air berat kering
dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
�=
�� −��
Dimana:
��
�100%........................................................................................(2.2)
M
= Kadar air basis kering (%bk)
Wm
= Berat akhir sampel+air (g)
Wd
= Berat bahan kering (g)
Wt
= Berat total (g)
Kadar air basis kering adalah berat bahan setelah mengalami pengeringan
dalam waktu tertentu sehingga beratnya konstan. Pada proses pengeringan, air
yang terkandung dalam bahan tidak seluruhnya diuapkan meskipun demikian
hasil yang diperoleh disebut juga sebagai berat bahan kering [10].
2.5.2
Defenisi Vitamin C
Vitamin C adlah vitamin yang berbentuk Kristal putih agak kuning, tidak
berbau, mudah larut dalam air, terasa asam,mencair pada suhu 190 - 1920C dan
merupakan suatu asam organic. Rumus molekul vitamin C adalah (C6H8O6)dan
berat molekulnya adalah 176,13 . Vitamin C mempunyai dua bentuk molekul aktif
yaitu bentuk tereduksi (asam askrobat) dan bentuk teroksidasi (asam dehidro
Universitas Sumatera Utara
askrobat). Bila asam dehidro askrobat teroksidasi lebih lanjut akan berubah
menjadi asam diketuglukonat yang tidak aktif secara biologis. Manusia lebih
banyak menggunakan asam askrobat dalam bentuk L; bentuk D asam askrobat
hanya dimetabolisme dalam jumlah sedikit. D asam askrobat banyak digunakan
sebagai bahan pengawet (daging). Manusia tidak dapat mensintesis asam askrobat
dalam tubuhnya karena tidak mempunyai enzim untuk mengubah glukosa atau
galaktosa menjadi asam askrobat, sehingga harus disuplai dari makanan.
2.5.3 Metode Penetapan Kadar Vitamin C
1. Metode Fisika
a. Metode Spektroskopis
Metode ini berdasarkan apda kemampuan vitamin C yang terlarut
dalam air menyerap ultraviolet dengan panjang maksimum 265
mm.
b. Metode Polarografik
Metode ini berdasarkan pada potensial okksidasi asam askorbat
dalam larutan asam atau pangan yang bersifat asam.
2. Metode Kimia
Metode kimmia merupakan metode yang paling banyak dan paling
sering digunakan. Sebagian bessar metode didasarkan pada kemampuan
daya reduksi yang kuat dari vitamin C.
Macam-macam penetapan metode kimmia antara lain:
a. Titrasi dengan Iodimetri
Iodimetri akan mengoksidasi senyawa-senyawa yang mempunyai
potensial reduksi yang leih kecil dibandingkan iodium dimana hal
ini potensial reduksi iodium +0,535 volt, karena vitamin C
mempunyai potensial reduksi yang lebih kecil (+0,116 volt)
dibandingkan iodium sehingga dapat dilakukan titrasi langsung
dengan iodium.
b. Titrasi dengan Metylen Blue
Universitas Sumatera Utara
Vitamin C dapat direduksi oleh metylen blue dengan bantuan
cahaya menjadi senyawa leuco (leuco-metylen blue). Reaksi ini
sering digunakan untuk menentukan vitamin C secara kuantitatif.
c. Titrasi dengan 2,6-dikhlorofenol indofenol
Metode ini adalah cara yang paling banyak digunakan untuk
menentukan vitamin C dalam bahan pangan. Disamping
mengoksidasi vitamin C, pereaksi indofenol juga mengoksidasi
senyawa lain, misalnya senyawa-senyawa sulfidhril, thiosianat,
senyawa-senyawa piridium,bentuk tereduksi dari turunan asam
nikosianat dan riboflavin. Dalam larutan vitamin C, terdapat juga
bentuk dehidro asam askrobat yang harus diubah menjadi asam
askrobat.
2.6
Jenis – Jenis Pengeringan Bahan Pertanian
Jenis-jenis pengeringan berdasarkan karakteristik umum dari beberapa
pengering konvensional dibagi atas 8 bagian[110], yaitu :
a. Baki atau wadah
Pengeringan jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan
material yang akan dikeringkan pada baki yang langsung
berhubungan dengan media pengering. Cara perpindahan panas
yang umum digunakan adalah konveksi dan perpindahan panas
secara konduksi juga dimungkinkan dengan memanaskan baki
tersebut.
b. Rotary
Pada jenis ini ruang pengering berbentuk silinder berputar
sementara material yang dikeringkan jatuh di dalam ruang
pengering.
Medium
pengering,
umumnya
udara
panas
dimasukkan ke ruang pengering dan bersentuhan dengan material
yang dikeringkan dengan arah menyilang. Alat penukar kalor
yang dipasang di dalam ruang pengering untuk memungkinkan
terjadinya konduksi.
Universitas Sumatera Utara
c. Flash
Pengering
dengan
flash
(flash
dryer)
digunakan
untuk
mengeringkan kandungan air yang ada di permukaan produk yang
akan dikeringkan. Materi yang dikeringkan dimasukkan dan
mengalir bersama medium pengering dan proses pengeringan
terjadi saat aliran medium pengering ikut membawa produk yang
dikeringkan. Setelah proses pengeringan selesai, produk yang
dikeringkan akan dipisahkan dengan menggunakan hydrocyclone.
d. Spray
Teknik
pengeringan
spray
umumnya
digunakan
untuk
mengeringkan produk yang berbentuk cair atau larutan suspense
menjadi produk padat. Contohnya, proses pengeringan susu cair
menjadi sus bubuk dan pengeringan produk-produk farmasi. Cara
kerjanya adalah cairan yang akan dikeringkan dibuat dalam
bentuk tetesan oleh atomizer dan dijatuhkan dari bagian atas.
Medium pengering (umumnya udara panas) dialirkan dengan arah
berlawanan atau searah dengan jatuhnya tetesan. Produk yang
dikeringkan akan berbentuk padatan dan terbawa bersama
medium
pengering
dan
selanjutnya
dipisahkan
dengan
hydrocyclone.
e. Fluidezed Bed
Pengeringan dengan menggunakan kecepatan aliran udara yang
relatif tinggi menjamin medium yang dikeringkan terjangkau oleh
udara. Jika dibandingkan dengan jenis wadah, jenis ini
mempunyai luas kontak yang lebih besar.
f. Vacum
Pengeringan dengan memanfaatkan ruangan bertekanan udara
rendah. Dimana pada ruangan tersebut tidak terjadi perpindahan
panas, tetapi yang terjadi adalah perpindahan massa pada suhu
rendah.
Universitas Sumatera Utara
g. Membekukan
Pengeringan dengan menggunakan suhu yang sangat rendah.
Biasanya digunakan pada produk-produk yang bernilai sangat
tinggi, seperti produk farmasi dan zat-zat kimia lainnya.
h. Batch dryer
Pengeringan jenis ini hanya baik digunakan pada jumlah material
yang sangat sedikit, seperti penggunaan pompa panas termasuk
pompa panas kimia.
Pada bagian tugas sarjana ini akan dilakukan simulasi pada pengeringan
tipe Baki (wadah) dengan menggunakan udara panas yang berasal dari
kondensor air conditioner (AC).
2.7.
Alat Pengering Sistem Pompa Kalor untuk Bahan Pertanian
Prinsip kerja pengering bahan pertanian sistem pompa kalor diilustrasikan
seperti gambar 2.6 pompa kalor memberikan panas dengan mengekstraksi energi
dari udara sekitar. Panas kering udara diproses memasuki ruang pengering dan
berinteraksi dengan bahan pertanian.
Udara lembab yang hangat dari ruang pengering digunakan kembali untuk
menaikkan temperatur udara yang keluar dari evaporator di dalam alat penukar
kalor yang nantinya akan dialirkan ke kondensor dan kembali ke ruang pengering.
Gambar 2.7 Diagram Pengering Bahan Pertanian Pompa Kalor
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar:
1. Alat pengering pompa kalor
2. Udara panas dari kondensor
3. Udara panas memenuhi ruang pengering
4. Udara lingkungan diserap evaporator
5. Udara dari ruang pengering dan evaporator di kondisikan dalam alat
penukar kalor
Melalui skema siklus refrigerasi kompresi uap, panas yang dikeluarkan
oleh kondensor dimanfaatkan untuk mengeringkan bahan pertanian. Udara panas
dari kondensor dialirkan ke ruang pengering, selanjutnya udara hasil pengeringan
menjadi lembab (basah). Udara dari ruang pengeringan kemudian dialirkan ke alat
penukar kalor untuk menaikkan udara dingin yang keluar dari evaporator, udara
tersebut selanjutnya akan menuju kondensor. Demikian seterusnya siklus udara
pengering tersebut bersirkulasi. Skema dari pengering bahan pertanian ini terlihat
pada gambar 2.7.
Gambar 2.8. Skema Pengeringan
Universitas Sumatera Utara
Kinerja alat pengering salah satunya dapat ditentukan dari efisiensi
pengeringan. Efisiensi pengeringan merupakan perbandingan antara energi yang
digunakan untuk menguapkan kandungan air bahan dengan energi untuk
memanaskan udara pengering. Efisiensi pengeringan biasanya dinyatakan dalam
persen. Semakin tinggi nilai efisiensi pengeringan maka alat pengering tersebut
semakin baik.
2.8
Perhitungan Performansi Teknis
Perhitungan
efisiensi
pengeringan
dapat
dilakukan
dengan
menggunakan persamaan:
�=
��
�
× 100% ………………………. (2.1)
Dimana:
Qp adalah energi yang digunakan untuk pengeringan (kJ)
Q adalah energi untuk memanaskan udara pengering (kJ)
Nilai laju ekstraksi air spesifik atau specific moisture extraction rate
(SMER) merupakan perbandingan jumlah air yang dapat diuapkan dari bahan
dengan energi listrik yang digunakan tiap jam atau energi yang dibutuhkan
untuk menghilangkan 1 kg air. Dinyatakan dalam kg/kWh.
Perhitungan SMER menggunakan persamaan:
Dimana :
���� =
�̇ �
� ��
………………………….
(2.2)
�� adalah jumlah air yang diuapkan (kg/h)
��� adalah energi yang digunakan untuk proses pengeringan (kW)
Energi yang dikonsumsi spesifik atau specific energy consumption
(SEC) adalah perbandingan energi yang dikonsumsi dengan kandungan air
Universitas Sumatera Utara
yang hilang, dinyatakan dalam kWh/kg dan dihitung dengan menggunakan
persamaan:
1
��� = ���� ………………………….
Dimana:
(2.3)
��� adalah specific energy consumption (kWh/kg)
Laju pengeringan (drying rate; kg/jam), dihitung dengan menggunakan
persamaan:
Dimana :
�̇� =
�� −� �
�
………………………………
(2.4)
�� adalah berat bahan pertanian sebelum pengeringan (kg)
�� adalah bahan pertanian setelah pengeringan (kg)
�
adalah waktu pengeringan (jam)
Kinerja dari pompa kalor dinyatakan dalam coefficient of performance
(COP), yang didefenisikan sebagai perbandingan antara kalor yang
dilepaskan oleh kondensor dengan kerja (energi) yang dibutuhkan untuk
menggerakkan kompresor :
Dimana :
�����,ℎ =
�̇��
�̇�
……………………………
(2.5)
�̇�� adalah kalor yang dilepaskan oleh kondensor (kW)
�̇� adalah kerja (energi) yang masuk dalam kompresor (kW)
Kalor yang dilepaskan oleh kondensor dihitung dengan persamaan:
Dimana:
�̇�� = �̇�� ��,�� ���,�� − ��,�� � ………………. (2.6)
�̇�� adalah laju aliran massa udara (kg/s)
Universitas Sumatera Utara
kJ
��,�� adalah panas spesifik udara (kg . K)
��,�� adalah suhu rata-rata udara keluar kondensor (K)
��,�� adalah suhu rata-rata udara masuk kondensor (K)
Kerja yang masuk ke dalam sistem (kerja kompresor) di hitung dengan
persamaan:
Dimana:
�̇� = �̇��� (ℎ2 − ℎ1 ) ………………………….. (2.7)
�̇��� adalah laju aliran massa refrigeran (kg/s)
h1 diperoleh dari tekanan pada saluran keluar evaporator
h2 diperoleh dari tekanan pada saluran keluar kompresor
Sebuah Sistem kompresi uap dengan memanfaatkan evaporator dan
kondensor sekaligus disebut dengan sistem kompresi uap hibrid. Kinerja dari
sebuah
sistem
kompresi
uap
hibrid
dinyatakan
dengan
Total
Performance(TP) yang menyatakan jumlah beban maksimum pada ruang
pendinginan dan ruang pengeringan dibandingkan dengan daya kompresi,
yang dirumuskan dengan:
Dimana:
�� =
�� +�̇��
�̇�
……………………………... (2.8)
�� adalah kalor yang diserap oleh evaporator (kW)
�̇�� adalah kalor yang dilepaskan oleh kondensor (kW)
�̇� adalah kerja Kompresor (kW)
Kalor yang diserap oleh evaporator dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut:
Universitas Sumatera Utara
�� = �̇��� (ℎ1 − ℎ4 )…………………………………… (2.9)
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengenalan
Pemanfaatan pompa kalor untuk pengering sangat menarik dan praktis.
Pengering pompa kalor memiliki koefisien kinerja yang tinggi dan berpotensi
memperbaiki kualitas produk yang dikeringkan karena kemampuan pompa kalor
untuk beroperasi pada suhu yang lebih rendah. Keuntungan utamanya yaitu
pengering kompatibel dan pada suhu rendah. Bagi perkembangan pengering
pompa kalor, teknologi pompa kalor digunakan untuk meningkatkan nilai
ekonomis dan efisiensi pengering udara panas konvensional. Penurunan kadar air
di alat pengering pompa kalor menerima banyak perhatian karena kemampuannya
untuk membalikkan panas laten dan mentransfernya ke pengeringan udara yang
mampu mengeringkan pada temperatur rendah, biaya rendah dan operasi bahkan
di bawah kondisi ruangan lembab dan menyebabkan pencemaran lingkungan yang
minimum [1]. Perlu diingat bahwa jika pengering bekerja secara efisien, udara
keluar harus memiliki suhu yang dekat dengan temperatur wet bulb dan juga pada
kelembaban yang tinggi. Oleh karena itu, sebagian besar entalpi gas panas laten
dalam uap air dan harus mengembalikan panas , bila memungkinkan, termasuk
kondensasi uap air dari udara pengeringan. Metode ini diterapkan dalam Penurun
kadar air di alat pengering pompa kalor [2].
Tiga keunggulan utama dari pengering pompa kalor adalah [3]:
1. Pengeringan pada suhu rendah dapat meningkatkan kualitas.
2. Efisiensi energi yang tertinggi dicapai karena keduanya sensible dan panas
laten evaporasi diperlukan.
3. Kondisi Pengering dan karena laju pengeringan tidak dipengaruhi oleh
kondisi pengeringan.
Universitas Sumatera Utara
Prinsip dari pompa kalor, sama dengan yang terlibat dalam siklus
pendinginan, telah dikenal selama lebih dari 100 tahun. Dalam tiga dekade
terakhir, aplikasi pompa kalor telah dibatasi hanya oleh kondisi ekonomi [2].
Perlu dicatat bahwa melawan keunggulan ini, menggunakan energi listrik yang
umumnya lebih mahal daripada bentuk-bentuk dari energi lain dan munculnya
krisis energi pada awal tahun 1970 menyebabkan beberapa kekhawatiran terkait
untuk menemukan sumber energi alternatif untuk pembangkit listrik dalam bidang
industri, oleh karena itu, penerapan pompa kalor pengeringan terbatas.
Siklus refrigerasi tradisional digerakkan oleh listrik atau panas, yang
sangat meningkatkan konsumsi listrik dan energi fosil. The International Institute
of Refrigeration di Paris (IIF / IIR) memperkirakan bahwa sekitar 15% dari
seluruh listrik diproduksi di seluruh dunia digunakan untuk pendinginan dan AC
proses dari berbagai jenis, dan konsumsi energi untuk sistem pendingin udara
baru-baru ini diperkirakan 45% dari seluruh rumah tangga dan bangunan
komersial. Selain itu, konsumsi beban puncak listrik selama musim panas sedang
ditegakkan kembali oleh penyebaran peralatan AC [4-6].
Agar mengoptimalkan kualitas produk tanaman pangan khusus seperti
herbal, ginseng, dll, diperlukan pengeringan pada suhu rendah (30-45 0C) dan
kelembaban relatif. Ini merupakan pertimbangan penting karena tumbuhan ini
memiliki nilai komersial yang relatif tinggi serta nilai obat tersebut. Pengeringan
Suhu tinggi memperburuk struktur material dan menyebabkan tidak cocoknya
untuk digunakan lebih lanjut [7]. Pengeringan suhu rendah untuk tanaman khusus
mengurangi resiko kerugian dalam kandungan gizi dan kerusakan sifat fisik.
Sistem pengeringan menggabungkan pompa kalor di mana memanaskan baik
sensible dan laten yang diperoleh kembali dari pembuangan udara. Panas ini
kemudian didaur ulang kembali melalui pengering dengan memanaskan udara
yang masuk pengering [8]. Pompa kalor saat ini relatif sedikit dipasang di
industri. Namun, peraturan lingkungan hidup menjadi lebih ketat, pompa kalor
industri dapat menjadi teknologi penting untuk mengurangi emisi, meningkatkan
efisiensi [9], dan membatasi penggunaan air tanah untuk pendinginan. Pompa
kalor digunakan secara luas dalam pengurangan kadar uap air dan pengeringan
Universitas Sumatera Utara
pada proses industri dengan suhu rendah dan sedang (maksimum 100 0C).
Aplikasi utama mengering pulp dan kertas, berbagai produk makanan, kayu dan
potongan kayu. Karena pengeringan dijalankan dalam sistem tertutup, bau dari
pengeringan produk makanan, dll berkurang [10].
2.2. Heat Pump
Pompa kalor adalah pendingin (refrigerators) yang meningkatkan energi
yang didapat dengan mendinginkan dari energi bersuhu rendah ke tingkat suhu
yang lebih tinggi dengan bantuan eksternal (pendorong) energi dan dikirim dari
kompresor ke refrigeran [11- 13]. Pompa kalor merujuk pada fakta bahwa baik
pendinginan dan kinerja pemanasan pada refrigerator yang digunakan [17].
2.2.1 Dasar dari Pompa Kalor
Dalam pompa kalor, pendinginan dan pengurangan kadar uap air
dari udara dilakukan dalam evaporator sebagai refrigeran suhu rendah
memasuki evaporator sebagai campuran cair dan uap yang diuapkan
dengan masukan panas dari beban (Gambar 2.1). Uap refrigeran memasuki
garis hisap kompresor dalam kondisi jenuh atau sedikit superheated yang
menimbulkan tekanan dan, akibatnya, suhu pendingin. Tekanan tinggi dan
suhu
uap
refrigeran
memasuki
penukar
panas
kondensor
yang
menggunakan udara ambien atau air untuk mendinginkan refrigeran ke
suhu jenuhnya sebelum sepenuhnya kondensasi ke kondisi cair setelah
kondensor
[18].Pada
kondensor,
refrigeran
mengalami
dua
fase
kondensasi, berubah dari uap ke fase cair. Selama proses ini, panas
dibuang oleh kondensor untuk memanaskan udara atau air di sekitarnya.
Sebuah perangkat throttling seperti katup, lubang pelat, atau pipa kapiler
digunakan untuk memperluas refrigeran cair yang menyebabkan beberapa
refrigeran menguap karena suhu dan tekanan berkurang. Setelah proses
ekspansi, pendingin memasuki evaporator dalam keadaan dua fase. Siklus
berulang lagi [19].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1.Diagram siklus dasar pompa kalor dengan media
udara
2.2.2 Refrigerants
Refrigeran adalah fluida yang bekerja di siklus kompresi uap
mekanik.
Selama
beberapa
dekade
terakhir,
CFC
dan
hidro
chlorofluorocarbon (HCFC) telah banyak digunakan dalam pendingin,
panas pompa kalor dan bidang AC karena termodinamika dan kimia
karakteristik yang sangat baik mereka [20]. Molina dan Rowland [21]
pada tahun 1974, menyatakan bahwa CFC mungkin bertanggung jawab
atas kerusakan lapisan ozon stratosfer dan sejak itu banyak upaya yang
dikeluarkan untuk menguji apakah saran mereka benar.Akibatnya pada
tahun 1987 [22], banyak negara menandatangani Protokol Montreal untuk
mengatur produksi dan perdagangan bahan perusak lapisan ozon,
menyadari bahwa penipisan lapisan ozon adalah isu lingkungan global.
Sebagai hasil dari perjanjian internasional ini, CFC-benar dihapus per
Januari 1996 di negara-negara maju saat mereka diizinkan untuk
digunakan lebih lanjut selama 10 tahun di negara-negara berkembang.
Dalam rangka untuk mengisi kesenjangan yang disebabkan oleh fasekeluar dari CFC, pendingin, AC industri dan industri makanan telah
melakukan kegiatan penelitian dan pengembangan yang luas untuk
Universitas Sumatera Utara
menemukan alternatif refrigeran murni. Ada sejumlah besar refrigeran
alternatif di pasar.
Tabel 2.1 mencantumkan beberapa alternatif ini [23].Dalam
ASHRAE Standard 34 [24], refrigeran diklasifikasikan sesuai dengan
bahaya yang terlibat dalam penggunaannya. Klasifikasi toksisitas dan
mudah terbakar menghasilkan enam kelompok keamanan (A1, A2, A3,
B1, B2, dan B3) untuk pendingin. Kelompok A1 pendingin yang paling
tidak berbahaya, Grup B3 yang paling berbahaya.
Tabel 2.1 Beberapa Refrigeran Alternatif
2.2.3 Aplikasi Pompa Kalor
Ada beberapa aplikasi pemanasan dan pendinginan yang tidak bisa
mendapatkan keuntungan dari teknologi pompa kalor dan dengan
demikian memberikan efisiensi energi yang signifikan.
Pompa kalor juga bisa untuk mengklaim panas gratis atau limbah
dari sejumlah tempat seperti: udara ambien, air tanah, tanah itu sendiri,
aplikasi komersial di mana panas yang tidak diinginkan akan dibuang.
Teknologi pompa kalor dapat digunakan di dalam negeri dan
aplikasi komersial yang beragam seperti pemanas ruangan atau
pendinginan untuk manusia demi kenyamanan dalam kantor, rumah,
pemanas udara dan segala macam instalasi perumahan. Mereka juga dapat
ditemukan dalam aplikasi komersial di mana sejumlah besar air yang
tersedia untuk pengeringan, kolam renang dan produksi pabrik [25].
Universitas Sumatera Utara
2.3 Pengering Pompa Kalor
Ada berbagai cara untuk pengeringan bahan basah dan seringkali
diperlukan untuk membandingkan efisiensi dari metode yang berbeda. Parameter
yang mudah digunakan adalah 'efektivitas' yang mengacu pada jumlah air yang
diambil per masukan satuan energi, dinyatakan dalam kg H2O kW h-1 [26].
Metode pengeringan yang paling sederhana adalah untuk meniup udara panas di
atas bahan lembab dan untuk membuang udara lembab ke atmosfer [27,28].
Peningkatan dapat dilakukan dengan cara menghitung ulang sebagian dari udara
tetapi jumlah peningkatan dibatasi dan itu adalah dengan mengorbankan
peningkatan waktu pengeringan.
Salah satu cara yang paling efisien serta dapat dikendalikan untuk
mengeringkan bahan basah adalah dengan menggunakan pengeringan pompa
kalor. Selama bertahun-tahun pompa kalor telah dikenal sebagai metode yang
efisien energi. untuk pengeringan adalah perbedaan panas panas yang dihasilkan
oleh kondensor dan panas dingin evaporator akan menggunakan secara bersamaan
selama operasi. Panas dari kondensor akan diproduksi panas dan akan digunakan
untuk memanaskan material dan panas dingin dari evaporator akan digunakan
dalam proses (Gbr. 2.2).
Penerapan pompa kalor di bidang pertanian mulai dengan penggunaannya
sebagai perangkat tambahan untuk pemanas. Penelitian dan pengembangan
selanjutnya telah menghasilkan pengembangan proses pengeringan yang berjalan
hanya dengan pompa kalor. Penggunaan komersial pengering pompa kalor yang
terintegrasi telah dilaporkan di banyak bagian Eropa, Asia dan Australia di mana
teknologi telah diterapkan terutama di sektor pengolahan makanan laut [29].
2.3.1 Klasifikasi Pompa Kalor
Sumber panas yang paling umum untuk pengeringan aplikasi udara, tanah
dan sumber bahan kimia dengan pompa kalor. Di antaranya, yang bersumber dari
Universitas Sumatera Utara
pompa air panas telah banyak digunakan dalam aplikasi pengeringan. Skema
klasifikasi untuk pengering pompa kalor diberikan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.2. Skema diagram pompa kalor
Gambar 2.3 Klasifikasi Pompa Kalor
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Ulasan mengenai Pompa Kalor-Pengering tambahan (Heat PumpAssisted Dryer)
Kemampuan pompa kalor untuk mengkonversi panas laten
kondensasi uap ke dalam panas sensibel dari aliran udara yang
melewati kondensor membuat mereka menarik dalam aplikasi
pengeringan terutama bila dikombinasikan dengan kemampuan untuk
menghasilkan kondisi pengeringan yang terkendali dengan baik [30].
Untuk alasan ini pengering pompa kalor telah digunakan selama
puluhan tahun di pembakaran kayu untuk mengurangi kelembapan
udara dan meningkatkan kualitas kayu [31].
a.
Sistem pengering Pompa Kalor dengan media Udara
Mengikuti tren secara umum untuk meningkatkan kualitas
produk dan mengurangi konsumsi energi, banyak peneliti telah
mengakui fitur khusus pompa kalor, yang telah menghasilkan
pertumbuhan yang cepat dari kedua teori dan penelitian tentang
pengeringan pompa kalor dengan media
udara (Tabel 2.2)
diterapkan.
Keuntungan utama dan keterbatasan pengering pompa kalor
adalah sebagai berikut [66]:Keuntungan:
•
Efisiensi energi yang lebih tinggi dengan profil temperatur
•
terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk.
•
terkontrol untuk memenuhi persyaratan produk
•
•
Kualitas produk yang lebih baik dengan profil temperatur
Beragam pengeringan kondisi biasanya dari -200C sampai
100 0C (dengan pemanasan tambahan) layak.
Output Produk yang konsiten
Kontrol yang sangat baik bagi lingkungan untuk produk
bernilai tinggi dan mengurangi konsumsi listrik untuk
produk bernilai rendah.
Universitas Sumatera Utara
•
•
Cocok untuk produk bernilai tinggi dan bernilai rendah.
•
Memungkinkan pengolahan Aseptik.
•
energi yang rendah [67,68].
Fitur lain dari pengering pompa kalor adalah sifat konsumsi
Studi awal menemukan bahwa kualitas warna dan aroma
produk pertanian kering dengan menggunakan pompa kalor
lebih baik dari produk mereka yang menggunakan
•
pengering udara panas konvensional [38,41,43,53].
Pemanas tambahan mungkin diperlukan untuk pengeringan
bersuhu tinggi
karena tingkat tekanan kritis beberapa
refrigeran.
Tabel 2.2 Beberapa Riset Pengering Pompa Kalor (Pertanian & Hasil Laut)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 (Lanjutan) Beberapa Riset Pengering Pompa Kalor (Pertanian & Hasil Laut)
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
•
Biaya modal awal mungkin tinggi karena banyak komponen
pendingin. Sistem Membutuhkan waktu steady state untuk
•
•
mencapai kondisi pengeringan yang diinginkan.
Diperlukan perawatan secara berkala untuk komponen.
Kebocoran refrigeran ke lingkungan dapat terjadi jika ada
keretakan pada pipa karena sistem bertekanan.
b.
Sistem Pompa Kalor Dengan Cairan Kimia
Pompa kalor kimia (CHP) adalah sistem manajemen energi
panas yang memiliki beberapa kegunaan memungkinkan
sejumlah fungsi simultan dan tidak memerlukan masukan
energi mekanik. Penggunaan ini termasuk penyimpanan panas
energi, pompa kalor, meningkatkan kualitas panas dan
pendinginan [69,70]. Di antara proses industri, unit usaha
tertentu
seperti
pengeringan,
distilasi,
penguapan
dan
kondensasi berurusan dengan sejumlah besar perubahan entalpi
dimana CHP dapat secara efektif dimanfaatkan [71]. Dalam
beberapa tahun terakhir beberapa penelitian telah dilakukan
dalam menggunakan panas kimia sistem pompa pengeringan.
Sebuah sistem pompa kalor kimia (CHP) memanfaatan
energi panas ramah lingkungan yang efektif dalam pengeringan
diusulkan dari sudut pandang penghematan energi dan dampak
lingkungan. CHPs dapat menyimpan energi panas dalam
bentuk
energi
kimia
dengan
reaksi
endotermik
dan
melepaskannya di berbagai tingkat suhu untuk kebutuhan panas
dengan exo / reaksi endotermik. CHPs memiliki potensi untuk
mengembalikan panas dan penurunan kadar uap air dalam
proses pengeringan dengan penyimpanan panas dan pelepasan
panas pada suhu rendah /tinggi. Dalam penelitian ini, penulis
memperkirakan
potensi
aplikasi
CHP
dengan
sistem
pengeringan untuk keperluan industri. Beberapa sistem
gabungan CHPs dan pengering yang diusulkan sebagai
Universitas Sumatera Utara
pengering pompa kalor kimia (CHPD). Potensi komersial
CHPDs dibahas [72].
Hasil dari studi eksperimental dari pompa kalor kimia
(CHP) dibantu pengering konvektif (Gbr. 4) menunjukkan
bahwa hal itu dapat digunakan untuk produksi air panas untuk
bets pengeringan menggunakan suhu udara ambien pada tahap
pelepasan
kalor.
Unit
CHP
dapat
dioperasikan
untuk
meningkatkan tingkat suhu dan juga untuk mengurangi
kelembapan udara, yang merupakan fitur yang sangat menarik
untuk pengeringan. Hasil disajikan untuk reaktor silinder
tunggal untuk mempelajari efek dari kondisi pertukaran panas
pada produksi udara panas. Hasil menunjukkan bahwa produksi
udara panas ditingkatkan dengan memperbesar alat penukar
kalor,
meningkatkan
kecepatan
transfer
kalor
dengan
menggunakan jala stainless dan meningkatkan laju aliran udara
[73].
Hasil penyelidikan eksperimental pada pengendalian
produksi udara panas menggunakan sepasang pompa kalor
kimia (CHP) disajikan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
menentukan bagaimana CHP dibantu pengering bets dapat
dioperasikan secara efektif. CHP menggunakan terkenal CaO /
H2O / Ca (OH) 2 hidrasi / dehidrasi reaksi, yang reversibel.
Suhu udara panas dapat dikendalikan dengan mengatur suhu
reaktor, dan tekanan, serta tenaga panas yang disediakan untuk
itu. Hal ini menunjukkan bahwa udara panas dapat diproduksi
baik dalam penyimpanan panas dan pelepasan panas bertahap
CHP [74].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Type standart dari Pompa kalor kimia
c.
Pengering Pompa Kalor bersumber dari Bumi (Geothermal)
Sebuah pompa kalor yang bersumber dari dalam tanah
(Bumi) (GSHP) mengubah energi bumi menjadi energi yang
berguna untuk panas dan dingin. Ini menyediakan panas suhu
rendah dengan mengekstraksi dari tanah atau reservoar air. Ini
sebenarnya dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada
yang
digunakannya,
karena
memperoleh
energi
bebas
tambahan dari tanah [75]. Ada berbagai penelitian pada pompa
kalor sistem geothermal (GSHP) [76-96], sedangkan, beberapa
studi telah dilakukan mengenai pemanfaatan jenis pompa kalor
untuk aplikasi pengeringan.
Sebuah pompa kalor Geothermal (GSHP) menggunakan
tanah sebagai sumber panas dalam modus operasi memanaskan
dan heat sink dalam pendinginan. Dalam modus pemanas,
Universitas Sumatera Utara
GSHP menyerap panas dari tanah dan menggunakannya untuk
kalor fluida kerja. GSHPs merupakan alternatif yang efisien
untuk metode konvensional rumah pendingin karena mereka
menggunakan tanah sebagai sumber energi atau tenggelam
daripada menggunakan udara ambien. Tanah adalah media
pertukaran panas termal lebih stabil daripada udara, pada
dasarnya tidak terbatas dan selalu tersedia. Para GSHPs
bertukar kalor dengan tanah, dan mempertahankan tingkat
kinerja yang tinggi bahkan di iklim dingin [97].
2.4 Komoditas Hortikultura dan Pasca Panen Cabai
Komoditas hortikultura merupakan komoditas potensial yang mempunyai
nilai ekonomi tinggi dan memiliki potensi untuk terus dikembangkan. Dari sisi
penawaran atau produksi, survei Ditjen Hortikultura pada tahun 2008 menyatakan
luas wilayah Indonesia memungkinkan pengembangan berbagai jenis tanaman
hortikultura, yang mencakup 323 jenis komoditas terdiri atas 60 jenis komoditas
buah-buahan, 80 jenis komoditas sayur-sayuran, 66 jenis komoditas biofarmaka
dan 117 jenis komoditas tanaman hias.
Salah satu komoditas hortikultura potensial untuk dikembangkan adalah
komoditas Cabai Merah, terutama Cabai Merah besar dan Cabai Merah keriting.
Beberapa alasan penting pengembangan komoditas Cabai Merah adalah :
a. Komoditas bernilai ekonomi tinggi (high economic value commodity).
b. Komoditas unggulan nasional dan daerah.
c. Menduduki posisi penting dalam menu pangan.
d. Mempunyai manfaat yang cukup beragam dan bahan baku industri.
e. Memiliki beragam tujuan pasar, baik untuk pasar tradisional, pasar modern
(supermarket),maupun untuk industri pengolahan.
Tanaman cabai merah adalah tanaman perdu dengan rasa buah yang pedas
yang disebabkan oleh kandungan capsaicin. Secara umum cabai memiliki banyak
kandungan gizi dan vitamin, diantaranya kalori, protein, lemak, karbohidrat,
kalsium, vitamin A, B1 dan vitamin C [102]. Struktur Kimia capsaicin dapat
dilihat pada gambar berikut.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Struktur Kimia Capsaicin (8-metil-N-vanilil-6
nonenamida)
Umumnya buah cabai merah dipetik apabila telah masak penuh, ciricirinya seluruh bagian buah berwarna merah. Di dataran rendah massa panen
pertama adalah pada umur 75-80 hari setelah tanam dengan interval waktu panen
2-3 hari. Sedangkan di dataran tinggi agak lambat yaitu pada tanaman berumur
90-100 hari setelah tanamdengan interval panen dengan 3-4 hari. Secara umum
interval panen buah cabai merah berlangsung selama 1,5 – 2 bulan. Produksi
puncak panen adalah pada pemanenan hari ke 30 yang dapat menghasilkan 1 – 1,5
ton untuk sekali panen. Buah cabai merah yang dipanen tepat masak dan tidak
segera dipasarkan akan terus melakukan proses pemasakan, sehingga perlu adanya
penempatan khusus. Oleh karena itu hasil produk cabai merah sebaiknya
ditempatkan pada ruang sejuk, terhindar dari sinar matahari, cukup oksigen dan
tidak lembab [103]. Berbagai jenis cabai dapat dilihat pada gambar berikut.
Universitas Sumatera Utara
Cabai rawit
Paprika
Cabai merah besar
Cabai kriting
Pimento
Bhut Jolokia
Red savina papper
Habanero Papper
Thai Papper
Gambar 2.6 Berbagai Jenis Cabai
Cabai merah besar merupakan salah satu jenis sayuran yang mempunyai
kadar air yang cukup tinggi pada saat panen. Selain masih mengalami proses
respirasi, cabai merah akan mengalami proses kelayuan. Sifat fisiologis ini
menyebabkan cabai merah memiliki tingkat kerusakan yang mencapai 40%. Daya
tahan cabai merah segar yang rendah ini menyebabkan harga cabai merah di
pasaran sangat berfluktuasi. Alternatif teknologi penanganan pasca panen yang
tepat dapat menyelamatkan serta meningkatkan nilai tambahproduk cabai merah
[102].
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3 Kualitas Cabai Merah Besar Segar Berdasarkan Standar Nasional
Indonesia (SNI 01-4480-1998)
Sumber: Departemen Pertanian, Standar Mutu Indonesia SNI 01-4480-1998
2.5
Konsep Dasar Pengeringan Bahan Pertanian Cabai Merah
Secara garis besar pengeringan dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu
pengeringan alami dan pengeringan buatan. Pengeringan alami dapat dilakukan
dengan penyinaran matahari langsung, yaitu penjemuran di bawah sinar matahari.
Sementara pengering buatan adalah pemanfaatan panas dari suatu media tanpa
bergantung dari sinar matahari.
Pengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan pertanian
menuju kadar air keseimbangan dengan udara sekeliling atau pada tingkat kadar
air dimana mutu dari bahan pertanian dapat dicegah dari serangan jamur, enzim
aktifitas serangga [104]. Sedangkan menurut Hall (1957) and Brooker et. al.
(1981), proses pengeringan adalah proses pengambilan atau penurunan kadar air
Universitas Sumatera Utara
sampai batas tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan bahan
pertanian akibat aktivitas biologis dan kimia sebelum bahan diolah atau
dimanfaatkan [105].
Pengeringan merupakan salah satu cara dalam teknologi pangan dengan
tujuan pengawetan. Manfaat lain dari pengeringan adalah memperkecil volume
dan berat bahan dibanding kondisi awal sebelum pengeringan. Sehingga akan
menghambat ruang [106].
Pengeringan produk atau hasil pertanian dipengaruhi oleh beberapa faktor,
diantaranya adalah suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara serta kadar
air. Ukuran bahan juga mempengaruhi cepat lambatnya pengeringan. Selain itu
jenis alat pengering juga mempengaruhi proses pengeringan [107].
Kelembaban udara (RH) juga mempengaruhi proses pengeringan.
Kelembaban udara berbandingan lurus dengan waktu pengeringan. Semakin
tinggi kelembaban udara maka proses pengeringan (waktu pengeringan) akan
berlangsung lebih lama. Apabila bahan pangan dikeringkan dengan udara sebagai
media pengering, maka semakin panas udara tersebut semakin cepat pengeringan.
Berbeda dengan RH, kecepatan aliran udara berbanding terbalik dengan waktu
pengeringan. Semakin tinggi kecepatan aliran udara, proses pengeringan akan
berjalan lebih cepat [105].
Faktor lain yaitu kadar air bahan yang dikeringkan bahwa pengeringan
bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan untuk menghambat perkembangan
organisme pembusuk. Kadar air suatu bahan berpengaruh terhadap banyanya air
yang diuapkan dan lamanya proses pengeringan. Kadar air bahan pangan dapat
dinyatakan sebagai kadar air basis kering dan kadar air basis basah. Kadar air
basis kering adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat bahan
keringnya. Kadar air basis basah adalah perbandingan berat air dalam bahan
dengan berat bahan total [108].
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Tabel Standart Mutu Cabai Kering berdasarkan Standar Nasional
Indonesia (SNI 01-3389-1994)
No.
Jenis Uji
Satuan
Persyaratan
1
Bau dan Rasa
~
Mutu I
Khas
Mutu II
Khas
2
Berjamur dan Berserangga
%
Tidak Ada
Maks 3
3
Exctera
Mg/kg
Maks 2
Maks 3
4
Kadar Air
%
11
11
5
Benda Asing
%
1
3
6 Buah Cacat
%
5
5
Sumber: Departemen Pertanian, Standar Mutu Nasional SNI 01-3389-1994
Bila bahan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau dibelah maka
proses pengeringan akan berlangsung dengan lebih cepat. Hal ini dikarenakan
pembelahan atau pemotongan memperluas permukaan bahan sehingga akan lebih
banyak permukaan bahan yang berhubungan dengan udara panas dan mengurangi
jarak gerak panas untuk sampai ke bahan yang dikeringkan [109].
2.5.1 Kadar Air
Salah satu faktor yang mempengaruhi proses pengeringan adalah kadar air,
pengeringan bertujuan untuk mengurangi kadar air bahan untuk menghambat
perkembangan organisme pembusuk. Kadar air suatu bahan berpengaruh terhadap
banyaknya air yang diuapkan dan lamanya proses pengeringan [107].
Kadar air suatu bahan merupakan banyaknya kandungan air per satuan
bobot bahan yang dinyatakan dalam persen basis basah (wet basis) atau dalam
persen basis kering (dry basis). Kadar air basis basah mempunyai batas
maksimum teoritis sebesar 100%, sedangkan kadar air basis kering lebih rendah
dari 100%. Kadar air basis basah (b,b) adalah perbandingan antara berat air yang
ada dalam bahan dengan berat total bahan.
Universitas Sumatera Utara
Kadar air basis basah dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
�=
�� −��
��
Dimana:
� 100% =
��
��
� 100%.................................................................(2.1)
M
= Kadar air basis basah (%bb)
Wm
= Berat air dalam bahan (g)
Wd
= Berat bahan kering (g)
Wt
= Berat total (g)
Kadar air basis kering (b,k) adalah perbandingan antara berat air yang aada
dalam bahan dengan berat padatan yang ada dalam bahan. Kadar air berat kering
dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
�=
�� −��
Dimana:
��
�100%........................................................................................(2.2)
M
= Kadar air basis kering (%bk)
Wm
= Berat akhir sampel+air (g)
Wd
= Berat bahan kering (g)
Wt
= Berat total (g)
Kadar air basis kering adalah berat bahan setelah mengalami pengeringan
dalam waktu tertentu sehingga beratnya konstan. Pada proses pengeringan, air
yang terkandung dalam bahan tidak seluruhnya diuapkan meskipun demikian
hasil yang diperoleh disebut juga sebagai berat bahan kering [10].
2.5.2
Defenisi Vitamin C
Vitamin C adlah vitamin yang berbentuk Kristal putih agak kuning, tidak
berbau, mudah larut dalam air, terasa asam,mencair pada suhu 190 - 1920C dan
merupakan suatu asam organic. Rumus molekul vitamin C adalah (C6H8O6)dan
berat molekulnya adalah 176,13 . Vitamin C mempunyai dua bentuk molekul aktif
yaitu bentuk tereduksi (asam askrobat) dan bentuk teroksidasi (asam dehidro
Universitas Sumatera Utara
askrobat). Bila asam dehidro askrobat teroksidasi lebih lanjut akan berubah
menjadi asam diketuglukonat yang tidak aktif secara biologis. Manusia lebih
banyak menggunakan asam askrobat dalam bentuk L; bentuk D asam askrobat
hanya dimetabolisme dalam jumlah sedikit. D asam askrobat banyak digunakan
sebagai bahan pengawet (daging). Manusia tidak dapat mensintesis asam askrobat
dalam tubuhnya karena tidak mempunyai enzim untuk mengubah glukosa atau
galaktosa menjadi asam askrobat, sehingga harus disuplai dari makanan.
2.5.3 Metode Penetapan Kadar Vitamin C
1. Metode Fisika
a. Metode Spektroskopis
Metode ini berdasarkan apda kemampuan vitamin C yang terlarut
dalam air menyerap ultraviolet dengan panjang maksimum 265
mm.
b. Metode Polarografik
Metode ini berdasarkan pada potensial okksidasi asam askorbat
dalam larutan asam atau pangan yang bersifat asam.
2. Metode Kimia
Metode kimmia merupakan metode yang paling banyak dan paling
sering digunakan. Sebagian bessar metode didasarkan pada kemampuan
daya reduksi yang kuat dari vitamin C.
Macam-macam penetapan metode kimmia antara lain:
a. Titrasi dengan Iodimetri
Iodimetri akan mengoksidasi senyawa-senyawa yang mempunyai
potensial reduksi yang leih kecil dibandingkan iodium dimana hal
ini potensial reduksi iodium +0,535 volt, karena vitamin C
mempunyai potensial reduksi yang lebih kecil (+0,116 volt)
dibandingkan iodium sehingga dapat dilakukan titrasi langsung
dengan iodium.
b. Titrasi dengan Metylen Blue
Universitas Sumatera Utara
Vitamin C dapat direduksi oleh metylen blue dengan bantuan
cahaya menjadi senyawa leuco (leuco-metylen blue). Reaksi ini
sering digunakan untuk menentukan vitamin C secara kuantitatif.
c. Titrasi dengan 2,6-dikhlorofenol indofenol
Metode ini adalah cara yang paling banyak digunakan untuk
menentukan vitamin C dalam bahan pangan. Disamping
mengoksidasi vitamin C, pereaksi indofenol juga mengoksidasi
senyawa lain, misalnya senyawa-senyawa sulfidhril, thiosianat,
senyawa-senyawa piridium,bentuk tereduksi dari turunan asam
nikosianat dan riboflavin. Dalam larutan vitamin C, terdapat juga
bentuk dehidro asam askrobat yang harus diubah menjadi asam
askrobat.
2.6
Jenis – Jenis Pengeringan Bahan Pertanian
Jenis-jenis pengeringan berdasarkan karakteristik umum dari beberapa
pengering konvensional dibagi atas 8 bagian[110], yaitu :
a. Baki atau wadah
Pengeringan jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan
material yang akan dikeringkan pada baki yang langsung
berhubungan dengan media pengering. Cara perpindahan panas
yang umum digunakan adalah konveksi dan perpindahan panas
secara konduksi juga dimungkinkan dengan memanaskan baki
tersebut.
b. Rotary
Pada jenis ini ruang pengering berbentuk silinder berputar
sementara material yang dikeringkan jatuh di dalam ruang
pengering.
Medium
pengering,
umumnya
udara
panas
dimasukkan ke ruang pengering dan bersentuhan dengan material
yang dikeringkan dengan arah menyilang. Alat penukar kalor
yang dipasang di dalam ruang pengering untuk memungkinkan
terjadinya konduksi.
Universitas Sumatera Utara
c. Flash
Pengering
dengan
flash
(flash
dryer)
digunakan
untuk
mengeringkan kandungan air yang ada di permukaan produk yang
akan dikeringkan. Materi yang dikeringkan dimasukkan dan
mengalir bersama medium pengering dan proses pengeringan
terjadi saat aliran medium pengering ikut membawa produk yang
dikeringkan. Setelah proses pengeringan selesai, produk yang
dikeringkan akan dipisahkan dengan menggunakan hydrocyclone.
d. Spray
Teknik
pengeringan
spray
umumnya
digunakan
untuk
mengeringkan produk yang berbentuk cair atau larutan suspense
menjadi produk padat. Contohnya, proses pengeringan susu cair
menjadi sus bubuk dan pengeringan produk-produk farmasi. Cara
kerjanya adalah cairan yang akan dikeringkan dibuat dalam
bentuk tetesan oleh atomizer dan dijatuhkan dari bagian atas.
Medium pengering (umumnya udara panas) dialirkan dengan arah
berlawanan atau searah dengan jatuhnya tetesan. Produk yang
dikeringkan akan berbentuk padatan dan terbawa bersama
medium
pengering
dan
selanjutnya
dipisahkan
dengan
hydrocyclone.
e. Fluidezed Bed
Pengeringan dengan menggunakan kecepatan aliran udara yang
relatif tinggi menjamin medium yang dikeringkan terjangkau oleh
udara. Jika dibandingkan dengan jenis wadah, jenis ini
mempunyai luas kontak yang lebih besar.
f. Vacum
Pengeringan dengan memanfaatkan ruangan bertekanan udara
rendah. Dimana pada ruangan tersebut tidak terjadi perpindahan
panas, tetapi yang terjadi adalah perpindahan massa pada suhu
rendah.
Universitas Sumatera Utara
g. Membekukan
Pengeringan dengan menggunakan suhu yang sangat rendah.
Biasanya digunakan pada produk-produk yang bernilai sangat
tinggi, seperti produk farmasi dan zat-zat kimia lainnya.
h. Batch dryer
Pengeringan jenis ini hanya baik digunakan pada jumlah material
yang sangat sedikit, seperti penggunaan pompa panas termasuk
pompa panas kimia.
Pada bagian tugas sarjana ini akan dilakukan simulasi pada pengeringan
tipe Baki (wadah) dengan menggunakan udara panas yang berasal dari
kondensor air conditioner (AC).
2.7.
Alat Pengering Sistem Pompa Kalor untuk Bahan Pertanian
Prinsip kerja pengering bahan pertanian sistem pompa kalor diilustrasikan
seperti gambar 2.6 pompa kalor memberikan panas dengan mengekstraksi energi
dari udara sekitar. Panas kering udara diproses memasuki ruang pengering dan
berinteraksi dengan bahan pertanian.
Udara lembab yang hangat dari ruang pengering digunakan kembali untuk
menaikkan temperatur udara yang keluar dari evaporator di dalam alat penukar
kalor yang nantinya akan dialirkan ke kondensor dan kembali ke ruang pengering.
Gambar 2.7 Diagram Pengering Bahan Pertanian Pompa Kalor
Universitas Sumatera Utara
Keterangan gambar:
1. Alat pengering pompa kalor
2. Udara panas dari kondensor
3. Udara panas memenuhi ruang pengering
4. Udara lingkungan diserap evaporator
5. Udara dari ruang pengering dan evaporator di kondisikan dalam alat
penukar kalor
Melalui skema siklus refrigerasi kompresi uap, panas yang dikeluarkan
oleh kondensor dimanfaatkan untuk mengeringkan bahan pertanian. Udara panas
dari kondensor dialirkan ke ruang pengering, selanjutnya udara hasil pengeringan
menjadi lembab (basah). Udara dari ruang pengeringan kemudian dialirkan ke alat
penukar kalor untuk menaikkan udara dingin yang keluar dari evaporator, udara
tersebut selanjutnya akan menuju kondensor. Demikian seterusnya siklus udara
pengering tersebut bersirkulasi. Skema dari pengering bahan pertanian ini terlihat
pada gambar 2.7.
Gambar 2.8. Skema Pengeringan
Universitas Sumatera Utara
Kinerja alat pengering salah satunya dapat ditentukan dari efisiensi
pengeringan. Efisiensi pengeringan merupakan perbandingan antara energi yang
digunakan untuk menguapkan kandungan air bahan dengan energi untuk
memanaskan udara pengering. Efisiensi pengeringan biasanya dinyatakan dalam
persen. Semakin tinggi nilai efisiensi pengeringan maka alat pengering tersebut
semakin baik.
2.8
Perhitungan Performansi Teknis
Perhitungan
efisiensi
pengeringan
dapat
dilakukan
dengan
menggunakan persamaan:
�=
��
�
× 100% ………………………. (2.1)
Dimana:
Qp adalah energi yang digunakan untuk pengeringan (kJ)
Q adalah energi untuk memanaskan udara pengering (kJ)
Nilai laju ekstraksi air spesifik atau specific moisture extraction rate
(SMER) merupakan perbandingan jumlah air yang dapat diuapkan dari bahan
dengan energi listrik yang digunakan tiap jam atau energi yang dibutuhkan
untuk menghilangkan 1 kg air. Dinyatakan dalam kg/kWh.
Perhitungan SMER menggunakan persamaan:
Dimana :
���� =
�̇ �
� ��
………………………….
(2.2)
�� adalah jumlah air yang diuapkan (kg/h)
��� adalah energi yang digunakan untuk proses pengeringan (kW)
Energi yang dikonsumsi spesifik atau specific energy consumption
(SEC) adalah perbandingan energi yang dikonsumsi dengan kandungan air
Universitas Sumatera Utara
yang hilang, dinyatakan dalam kWh/kg dan dihitung dengan menggunakan
persamaan:
1
��� = ���� ………………………….
Dimana:
(2.3)
��� adalah specific energy consumption (kWh/kg)
Laju pengeringan (drying rate; kg/jam), dihitung dengan menggunakan
persamaan:
Dimana :
�̇� =
�� −� �
�
………………………………
(2.4)
�� adalah berat bahan pertanian sebelum pengeringan (kg)
�� adalah bahan pertanian setelah pengeringan (kg)
�
adalah waktu pengeringan (jam)
Kinerja dari pompa kalor dinyatakan dalam coefficient of performance
(COP), yang didefenisikan sebagai perbandingan antara kalor yang
dilepaskan oleh kondensor dengan kerja (energi) yang dibutuhkan untuk
menggerakkan kompresor :
Dimana :
�����,ℎ =
�̇��
�̇�
……………………………
(2.5)
�̇�� adalah kalor yang dilepaskan oleh kondensor (kW)
�̇� adalah kerja (energi) yang masuk dalam kompresor (kW)
Kalor yang dilepaskan oleh kondensor dihitung dengan persamaan:
Dimana:
�̇�� = �̇�� ��,�� ���,�� − ��,�� � ………………. (2.6)
�̇�� adalah laju aliran massa udara (kg/s)
Universitas Sumatera Utara
kJ
��,�� adalah panas spesifik udara (kg . K)
��,�� adalah suhu rata-rata udara keluar kondensor (K)
��,�� adalah suhu rata-rata udara masuk kondensor (K)
Kerja yang masuk ke dalam sistem (kerja kompresor) di hitung dengan
persamaan:
Dimana:
�̇� = �̇��� (ℎ2 − ℎ1 ) ………………………….. (2.7)
�̇��� adalah laju aliran massa refrigeran (kg/s)
h1 diperoleh dari tekanan pada saluran keluar evaporator
h2 diperoleh dari tekanan pada saluran keluar kompresor
Sebuah Sistem kompresi uap dengan memanfaatkan evaporator dan
kondensor sekaligus disebut dengan sistem kompresi uap hibrid. Kinerja dari
sebuah
sistem
kompresi
uap
hibrid
dinyatakan
dengan
Total
Performance(TP) yang menyatakan jumlah beban maksimum pada ruang
pendinginan dan ruang pengeringan dibandingkan dengan daya kompresi,
yang dirumuskan dengan:
Dimana:
�� =
�� +�̇��
�̇�
……………………………... (2.8)
�� adalah kalor yang diserap oleh evaporator (kW)
�̇�� adalah kalor yang dilepaskan oleh kondensor (kW)
�̇� adalah kerja Kompresor (kW)
Kalor yang diserap oleh evaporator dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut:
Universitas Sumatera Utara
�� = �̇��� (ℎ1 − ℎ4 )…………………………………… (2.9)
Universitas Sumatera Utara