Karaktiristik Pengeringan Coklat dengan Mesin Pengering Energi Surya Metode Thin Layer
KARAKTERISTIK PENGERINGAN COKLAT DENGAN MESIN PENGERING ENERGI SURYA
METODE PENGERINGAN THIN LAYER
SKRIPSI
Skripsi yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh : DAVID TAMBUNAN
NIM. 05 0401 066
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
AGENDA DITERIMA TGL PARAF
: / TS / 2010 : :
TUGAS SARJANA
NAMA NIM MATA PELAJARAN
SPESIFIKASI
: DAVID TAMBUNAN : 050401066 : MESIN KONVERSI ENERGI
: Lakukan pengujian karakteristik pengeringan coklat dengan menggunakan mesin pengering energi surya dengan metode thin layer Data lain dapat diperoleh dari hasil : - Survai - Internet - Buku Literatur
DIBERIKAN TANGGAL : 01/ 09 / 2010
SELESAI TANGGAL
: 02/ 07 / 2011
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,
MEDAN, 2 juli 2011. DOSEN PEMBIMBING,
Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT NIP. 1972 0923 200012 1003
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
KARTU BIMBINGAN
TUGAS SARJANA MAHASISWA No : / TS / 2011
Sub. Program Studi Bidang Tugas Judul Tugas
: Konversi Energi : Mesin Konversi Energi : Karaktiristik Pengeringan Coklat dengan Mesin Pengering Energi Surya Metode Thin Layer
Diberikan tanggal Dosen Pembimbing
No Tanggal
: 01-09-2010
Selesai Tgl : 02– 07 -2011
: Tulus Burhanuddin
Nama Mhs : David Tambunan
Sitorus. ST, MT
NIM
:050401066
KEGIATAN ASISTENSI
Tanda Tangan
BIMBINGAN
Dosen Pembimbing
1 05-09-10 Survey alat dan bahan
2 19-10-10 Persiapan alat pengering
3 24-11-10 Ass Bab I, lanjut Bab II
4 07-12-10 Ass Bab II, lanjut Bab III
5
14-01-11
Ass Bab III, observasi karakteristik cuaca
6 20-01-11 Pengukuran dan Pengambilan data
7 20-04-11 Ass Bab IV
8 01-04-11 Perhitungan Kalor Radiasi Matahari
9
02-05-11
Neraca kalor pengeringan
dan
karakteristik
10 02-07-11 ACC untuk seminar
Diketahui, KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FT USU
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
ABSTRAK
Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%. Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering.
Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
Kata kunci : Energi surya, mesin pengering, karakteristik.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................ii SPESIFIKASI TUGAS........................................................................................................iii KATA PENGANTAR..........................................................................................................v ABSTRAK ............................................................................................................................vii DAFTAR ISI ........................................................................................................................viii DAFTAR NOTASI ..............................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR............................................................................................................x DAFTAR TABEL ................................................................................................................xi DAFTAR GRAFIK..............................................................................................................xii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................1
Latar Belakang..............................................................................................1 Tujuan ...........................................................................................................3 Manfaat Penelitian ........................................................................................3 Batasan Masalah Metode Pembahasan .....................................................................................4 Sistematika Penulisan ...................................................................................4
BAB II
BAB III BAB IV
TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................5 2.1 Pengeringan...................................................................................................5 2.2 Mesin Pengering ...........................................................................................6 2.3 Kolektor ........................................................................................................10 2.4 Coklat............................................................................................................12 2.5 Sistem Energi Matahari.................................................................................12 2.6 Pemilihan Bahan ...........................................................................................13 METODOLOGI PENELITIAN ......................................................................16 3.1 Pengujian.......................................................................................................16 3.2 Bahan dan Alat Uji........................................................................................17 3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................................27 HASIL DAN ANALISA ...................................................................................29 4.1 Karakteristik Cuaca.......................................................................................29 4.2 Karakteristik Intensitas Radiasi ....................................................................34
4.3 Analisa Pengeringan Produk.........................................................................37 4.3.1 Analisa Pengeringan Sample I ...........................................................39 4.3.2 Analisa Pengeringan Samplel II..........................................................40 4.3.3 Analisa Pengeringan Sample III ........................................................41
4.4 Neraca Kalor Harian .....................................................................................44 4.4.1 Neraca Kalor Sample I .....................................................................43 4.4.2 Neraca Kalor Sample II ....................................................................46 4.4.3 Neraca Kalor Sample III ..................................................................48
4.5 Efisiensi Pengeringan....................................................................................51 4.5.1 Efisiensi Sample I ............................................................................51 4.5.2 Efisiensi Sample II ..........................................................................51 4.5.3 Efisiensi Sample III .........................................................................52
4.6 Karakteristik Pengeringan.............................................................................53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................................65 5.1 Kesimpulan ...................................................................................................65 5.2 Saran .............................................................................................................66
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR NOTASI
SIMBOL A
I Q
T0 Tmax Cp k m
kU t
KETERANGAN
Luas Penampang Luas Penampang Rak Pengeringan Luas Penampang Rak Pengeringan Alami Luas Penampang Rak Pengeringan Buatan Intensitas radiasi Kalor Kalor Radiasi Kalor Pengeringan produk Kalor Pengeringan produk untuk sampel I Kalor Pengeringan produk untuk sampel II Kalor Pengeringan produk untuk sampel III Kalor Pengeringan produk untuk sampel IV Temperatur awal Temperatur maksimum Temperatur tengah Kalor spesifik (jenis) Konduktifitas Massa Produk Massa Awal Produk Massa Produk setelah kering Kalor Penguapan Waktu Efisiensi Pengeringan total Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen I Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen II
SATUAN
m2 m2 m2 m2 W/m2 Joule Joule Joule Joule
Joule
Joule
Joule 0C 0C 0C kJ/kg 0C W/ m2 0C kg kg kg kJ/kg s % %
%
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen III
%
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen IV MR Moisture Ratio
%
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi...................................................................14 Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas ...........................................................15 Tabel 3.1 Spesifikasi temperatur dan kelembaban relatif.................................................22 Tabel 4.1 Karakteristik cuaca pada tanggal 4 April 2011 ................................................33 Tabel 4.2 Q Radiasi Harian ..............................................................................................35 Tabel 4.3 Penurunan Massa Produk .................................................................................37 Tabel 4.4 Penurunan Massa Produk Sample I.................................................................39 Tabel 4.5 Penurunan Massa Produk Sample II.................................................................40 Tabel 4.6 Penurunan Massa Produk Sample II.................................................................41 Tabel 4.7 Temperatur Harian Sample I ............................................................................43 Tabel 4.8 Pengaruh Suhu terhadap Sample I....................................................................44 Tabel 4.9 Kalor Pengeringan Sample I.............................................................................45 Tabel 4.10 Temperatur Harian sample II............................................................................46 Tabel 4.11 Pengaruh Suhu terhadap sample II ...................................................................46 Tabel 4.12 Kalor Pengeringan Sample II ...........................................................................47 Tabel 4.13 Temperatur Harian Sample III..........................................................................48 Tabel 4.14 Pengaruh Suhu Terhadap Sample III................................................................49 Tabel 4.15 Kalor Pengeringan Sample III ..........................................................................50 Tabel 4.16 Moisture Ratio Sample I ...................................................................................54 Tabel 4.17 Moisture Ratio Sample II..................................................................................58 Tabel 4.18 Moisture Ratio Sample III ................................................................................62
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Mesin Pengering dengan bantuan penghisap udara ................................8 Gambar 2.2 Mesin pengering sederhana...................................................................................9 Gambar 2.3 Mesin Pengering sistem drum dryer .....................................................................10 Gambar 2.4 Mesin pengering dengan menggunakan energi listrik ..........................................11 Gambar 2.5 Skema mesin pengering dengan energi surya .......................................................17 Gambar 3.1 Coklat ....................................................................................................................21 Gambar 3.2 Mesin pengering....................................................................................................22 Gambar 3.3 Mesin Pengering dan Dimensi Bagian – bagiannya .............................................23 Gambar 3.4 Thermometer.........................................................................................................24 Gambar 3.5a HOBO Data Logger..............................................................................................25 Gambar 3.5b HOBO Smart Sensor.............................................................................................26 Gambar 3.6 Sensor Piranometer Silikon...................................................................................27 Gambar 3.7 Sensor Temperatur/kelembaban relatif ................................................................28 Gambar 3.8 Perisai Solar Radiasi .............................................................................................29 Gambar 3.9 Sensor Kecepatan udara ........................................................................................30 Gambar 3.10 Timbangan digital ...............................................................................................31
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011 .......................................................29 Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011 ................................................................30 Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011...................................................31 Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada hari Senin 4 April 2011 .......................................................32 Grafik 4.5 Intensitas Radiasi Rata-rata Harian ..........................................................................36 Grafik 4.6 Penurunan Massa Produk untuk Sample I.................................................................39 Grafik 4.7 Penurunan Massa Produk untuk Sample II ...............................................................40 Grafik 4.8 Penurunan Massa Produk untuk Sample III ..............................................................42 Grafik 4.9 Kalor Pengeringan Sample I......................................................................................45 Grafik 4.10 Kalor Pengeringan Sample II ..................................................................................48 Grafik 4.11 Kalor Pengeringan Sample III.................................................................................50 Grafik 4.12 Derajat kelembaban (MR) spesimen I....................................................................57 Grafik 4.13 Derajat kelembaban (MR) spesimen II ..................................................................61 Grafik 4.14 Derajat kelembaban (MR) spesimen III .................................................................64
ABSTRAK Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%. Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering. Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
Kata kunci : Energi surya, mesin pengering, karakteristik.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang. Sinar matahari adalah salah satu gelombang elektromagnetik yang memancarkan
energi yang disebut dengan energi surya, ke permukaan bumi secara terus menerus. Energi ini mempunyai sifat antara lain tidak bersifat polutan, tidak dapat habis (terbarukan) dan juga gratis. Bumi menerima daya radiasi surya sekitar 108 PW (1PW=1015W), atau dalam 1 tahun total energi surya yang sampai di permukaan bumi sekitar 3.400.000 EJ (1EJ=1018J) ( Lit.1 hal 9 ) . Hanya diperlukan 2 jam radiasi sinar surya untuk memenuhi kebutuhan energi dunia selama satu tahun sebesar 474 EJ ( Lit.1 hal 20 ). Tetapi, potensi energi yang sangat besar ini belum dimanfatkan secara optimal dan masih terbuang begitu saja. Suatu studi menyebutkan energi surya yang sudah dimanfaatkan sebesar 5 GW melalui sel surya dan 88 GW melalui pemanas air. Jumlah ini tidak ada artinya dibandingkan dengan radiasi yang diterima bumi ( lit.1 hal 20 )
Sebagai negara yang terletak di daerah katulistiwa, yaitu pada 60 LU – 110 LS dan 950 BT – 1410 BT, dan dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang berada pada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS akan mengakibatkan suhu di Indonesia cukup tinggi (antara 26º C - 35º C) dan bila saat cuaca cerah akan disinari matahari selama 6 –7 jam dalam sehari ( lit.6 ). Bagian barat Indonesia mendapat rata-rata radiasi sebesar 4,5 KWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 10% dan bagian timur 5,1 kWH/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 9% ( lit.7 ). Sifat radiasi matahari yang di peroleh di daerah ini dapat dikatakan lebih kecil perubahannya terhadap rata-rata tiap tahunnya. Dilain pihak, pancaran radiasi ini sifatnya periodik setiap hari dan setiap tahunnya secara terus menerus.
Ada dua cara memanfaatkan energi surya yang berlimpah ini, yaitu dengan sel surya dan surya termal. Teknologi dengan sel surya tergolong efisien dan bersih, tetapi memerlukan peralatan yang cukup mahal. Sementara, teknologi surya termal adalah mengumpulkan radiasi surya dalam bentuk panas. Cara ini umumnya tidak membutuhkan peralatan yang rumit dan relatif lebih mudah untuk dilakukan. Secara global pemanfaatan energi surya termal masih jauh lebih banyak dibanding sel surya. Fakta ini menunjukkan bahwa tersedia energi surya yang cukup besar dan dapat dimanfaatkan dalam bentuk energi termal.
Industri pengering, termasuk pengeringan produk pertanian adalah termasuk salah satu proses produksi yang banyak menggunakan energi. Studi di beberapa negara menunjukkan bahwa persentasi konsumsi energi nasional untuk pengeringan relatif cukup besar. Menurut studi negara-negara seperti USA, Kanada, Perancis, Inggris mengkonsumsi sekitar 10-15% dari energi nasionalnya untuk pengeringan ( lit.7 ). Jerman dan Denmark bahkan lebih besar yaitu sekitar 20-25%. Meskipun belum ada studi yang melaporkannya, diperkirakan Indonesia dan negara-negara lainnya, menggunakan konsumsi energi nasionalnya untuk pengeringan pada kisaran 5-25% ( lit.6 ). Secara global, data tahun 2007 menyatakan 86,4% konsumsi energi dunia dipasok oleh sumber energi berbasis fosil seperti minyak bumi, gas alam, dan batubara ( lit.5 ). Pembakaran sumber energi berbasis fosil ini setara dengan pelepasan 21,3 gigaton karbon dioksida ke alam, tetapi alam dengan bantuan hutan hanya mampu menyerap setengah dari jumlah ini. Oleh karena itu akan ada penambahan karbon dioksida sekitar 10,6 gigaton pertahun ( lit.7 ). Jika tidak ada langkah konkrit, ini akan meningkat terus di tahun-tahun mendatang seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi dunia. Gas inilah salah satu yang akan menyebabkan pemanasan global, dan jika lajunya tidak dikurangi akan membahayakan kelangsungan hidup bumi sebagai planet yang bisa dihuni umat manusia dan mahluk hidup lainnya. Fakta-fakta ini menunjukkan bahwa proses pengeringan termasuk salah satu penyumbang pelepasan karbon dioksida ke alam yang relatif besar.
Untuk mengurangi pemakaian energi berbasis fosil yang akan menyebabkan pemanasan global, salah satunya adalah pemanfaatan energi sinar matahari. Pemanfaatan energi sinar matahari dapat digunakan pada mesin pengering, seperti mesin pengering coklat. Pengolahan pasca panen hasil pertanian atau perkebunan mempunyai peranan penting dalam kehidupan masyarakat Indonesia, yang sekaligus juga merupakan sumber pemasukan devisa negara yang cukup besar. Dengan penerapan sistem energi sinar matahari pada teknologi ini, diharapkan akan mempercepat proses pengeringan coklat.
Selain untuk mempercepat pengeringan, juga dapat menjaga mutu dan kwalitas coklat tersebut. Hal-hal inilah yang melatarbelakangi penelitian ini.
1.2. Tujuan. Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Menentukan karakteristik pengeringan coklat yang memanfaatkan energi surya sebagai sumber energinya.
2. Membandingkan data pengujian hasil pengeringan alami dengan pengeringan buatan.
1.3. Manfaat Penelitian. Adapun manfaat dari pengujian ini adalah untuk membantu proses pengeringan
coklat agar lebih cepat, sekaligus menjaga mutu coklat tersebut.
1.4. Batasan Masalah. Dalam penulisan skripsi ini, akan dibahas tentang pengujian pengeringan dengan
mesin pengering dimana hasil dari pengujian dengan mesin pengering akan dibandingkan dengan pengujian langsung dibawah sinar matahari guna mendapatkan efisiensi mesin pengering coklat.
1.5 Metode Pembahasan Metode pembahasan yang digunakan adalah: Studi literature yaitu
mengumpulkan berbagai informasi dan data dari buku teks, internet dan makalah makalah yang berhubungan dengan mesin pengering dan coklat.
1.6 Sistematika Penulisan. Untuk mempermudah pembaca dalam memahami tulisan ini, maka dilakukan
pembagian atas bab berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dalam beberapa bab yaitu : Bab I berisi tentang Pendahuluan, Bab II Tinjauan Pustaka yang berisikan tentang mesin pengering serta spesimen yang diuji yakni coklat, Bab III Metodologi Penelitian berisikan tentang langkah – langkah pada saat pengujian, Bab V Hasil dan Analisa berisikan tentang hasil pengujian yang telah dilakukan, Bab VI Kesimpulan dan Saran.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan. Metode pengawetan dengan cara pengeringan merupakan metode paling tua dari
semua metode pengawetan yang ada. Contoh makanan yang mengalami proses pengeringan ditemukan di Jericho dan berumur sekitar 4000 tahun. Metode ini merupakan metode yang sederhana, aman dan mudah. Dan dibandingkan dengan metode lain, metode ini memiliki daya tahan yang lama dan tidak memerlukan perlakuan khusus saat penyimpanan.
Pengeringan merupakan proses mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang ada yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Semakin banyak kadar air dalam suatu bahan maka semakin cepat pembusukan oleh mikroorganisme. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu yang lebih lama dan kandungan nutrisinya masih ada. Akan tetapi misalnya pada ikan asin, dilakukan penggaraman terlebih dahulu baru pengeringan. Ini dilakukan agar spora yang meningkatkan kadar air dapat dimatikan.
Contoh makanan yang biasa diawetkan dengan menggunakan metode pengeringan adalah buah kering. Buah kering adalah buah yang akan dikeringkan baik sengaja maupun tidak sengaja. Misalnya kismis dan kurma.
Faktor – faktor yang mempengaruhi pengeringan antara lain: suhu, kecepatan aliran udara pengeringan, kelembaban udara, arah aliran udara, ukuran bahan dan kadar air ( Sumber : Lit. 13 )
2.2 Mesin pengering.
Mesin pengering adalah alat yang digunakan untuk mempercepat proses pengeringan suatu produk. Dimana proses pengeringan itu sangat penting bagi pengolahan hasil pertanian. Tujuan dari pengeringan hasil pertanian adalah agar produk dapat disimpan lebih lama, mempertahankan daya fisiologik biji-bijian/benih, agar pemanenan dapat dilakukan lebih awal dan mendapatkan kwalitas yang lebih baik.
Mesin pengering banyak bentuknya dan sumber energi yang dipakai oleh mesin pengering itu juga berbagai macam. Ada yang menggunakan sinar matahari dan panas buatan, dimana satu sama lain memiliki keunggulan dan kekurangan. Beberapa contoh mesin pengering yang telah dibuat :
1. Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
udara masuk
kolektor surya
udara keluar
produk
van hisap
udara keluar
bak pengering
blower
Gambar 2.1 Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
Mesin pengering ini mempunyai blower untuk menghisap udara yang nantinya
digunakan sebagai fluida yang akan mengeringkan. Dimana dengan menggunakan
blower, udara yang masuk dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan jumlah fluida yang
masuk kedalam kolektor dapat berjalan dengan konstan. Dibagian atas pengering di
buat van hisap yang akan membantu memperlancar sirkulasi udara dan mempercepat
pengeringan. Tetapi untuk menggerakkan blower tersebut dibutuhkan energi lain dan
perawatanya cukup rumit
( Sumber : lit. 10 )
2. Mesin pengering sederhana.
Gambar 2.2. Mesin pengering sederhana. Mesin pengering ini sangat sederhana, dimana proses aliran udara yang masuk kedalam kolektor berdasarkan kecepatan udara sekitar. Walaupun perawatan dan pembuatannya murah tetapi dapat membantu mempercepat proses pengeringan.
( Sumber : lit. 10 )
3. Mesin pengering sistim drum dryer.
CC E
B
D
\ Gambar 2.3 Mesin pengering sistim drum dryer.
Keterangan gambar : A = Pengeluaran uap. B = Pemasukan produk. C = Silinder/drum yang dipanaskan dengan uap. D = Pengeluaran produk. E = Pisau kikis.
Pengering ini biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk larutan, bubur maupu pasta. Bagian utama dari alat ini adalah silinder logam yang berputar dan bagian dalamnya berlubang. Sebagai media pemanas digunakan cairan atau uap air kemudian dialirkan kedalam silinder. Untuk proses pengeringan, bahan yang ingin di keringkan berupa larutan atau bubur disemprotkan pada silinder yang panas.
Kemudian waktu silinder berputar bahan yang akan di keringkan ikut terbawa pada permukaan silinder yang bersuhu tinggi sehingga bahan mengering. Bahan yang kering akan dikeluarkan oleh pisau kikis yang jaraknya telah diatur terhadap silinder, kemudian akan jatuh lewat saluran keluar.
( Sumber : lit. 10 ) 4. Mesin pengering memakai energi listrik.
Gambar 2.4 Mesin pengering memakai energi listrik. Keterangan gambar : a = Rangka pengering. b = Dinding penutup. c = Tempat elemen panas. d = Tempat kipas penghembus. e = Penyangga rak. f = Rak pengering. g = Pentilasi udara. h = Pintu ruang pengering.
Cara kerja dari mesin pengering ini tidak begitu rumit. Arus mengalir menuju elemen panas dan thermostat. Kemudian thermostat akan mengatur, thermostat akan berfungsi sebagai saklar otomatis bila panas melebihi temperatur yang ditentukan. Arus AC kemudian akan terhubung dengan lampu yang berfungsi sebagai indikator thermostat, jika lampu hidup maka thermostat terhubung dan begitu sebaliknya. Arus pada elemen pemanas akan mengubah energi listrik menjadi panas atau kalor. Panas ini akan dihembuskan oleh kipas menuju ruang pengering yang akan digunakan untuk menguapkan kandungan air yang ada pada produk. Apabila suhu dalam ruangan pengering sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka ventilasi dapat dibuka dengan tujuan uap air dapat keluar dan digantikan dengan udara dari ruang pemanas. Cara ini dilakukan secara terus menerus hingga produk benar-benar menjadi kering.
( Sumber : lit. 10 )
2.3 Kolektor.
Kolektor surya merupakan suatu alat yang dapat menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai aplikasi.
Kolektor surya pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu : 1) Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan. 2) Absorber, berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari. 3) Kanal, berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja. 4) Isolator, berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari absorber
menuju lingkungan. 5) Rangka, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
Terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari proses penerimaan yang dimilikinya yaitu :
1. Kolektor Plat Datar (Flat-Plate Collectors). Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur di bawah 100°C. ( Sumber : lit. 11 )
2) Kolektor terkonsentrasi (Concentrating Collectors). Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperature antara 100° – 400°C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. ( Sumber : lit. 11 )
3) Kolektor tabung terevakuasi (Evacuated Tube Collectors). Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaannya terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. ( Sumber : lit. 11 ) Kolektor yang dipilih dalam perancangan ini adalah Kolektor plat datar, karena
tingkat kesulitan pembuatan yang rendah namun memiliki efisiensi yang cukup baik dan sesuai dengan kebutuhan untuk penelitian.
2.4 Coklat Coklat dihasilkan dari kakao ( theobroma cacao ) yang diperkirakan tumbuh
didaerah Amazon utara sampai Amerika tengah. Pada awalnya coklat digunakan untuk membuat minuman saja karena sel putih pada coklat memiliki sumber gula yang tinggi untuk minuman beralkohol.
Biji coklat kaya akan alkoloid – alkoloid seperti teobromin, fenetilamina dan anandamida yang memiliki efeksiolagis yang dibutuhkan oleh tubuh guna menghasilkan kadar gula tubuh. Menurut ilmuwan coklat yang dikomsumsi secara teratur dapat menurunkan tekanan darah. Warna buah coklat sangat beragam, tetapi pada dasarnya hanya ada dua macam warna. Buah yang mudanya berwarna hijau atau hijau agak putih jika sudah masak akan berwarna kuning. Sementara itu, buah yang ketika muda berwarna merah setelah masak akan berwarna jingga (orange). Buah akan masak setelah berumur enam bulan. Standarisasi air coklat setelah pengeringan adalah 11 – 17 % ( sum: Literatur 3 )
Pengeringan dapat dilakukan dengan pengeringan alami dan pengeringan buatan. - Untuk pengeringan alami: lidah buaya langsung dijemur dibawah sinar matahari
atau penjemuran di atas lantai, tikar anyaman dan lain sebagainya. - Untuk pengeringan buatan: Dengan menggunakan mesin pengering untuk
menghemat tenaga manusia dan mempercepat proses pengeringan, terutama pada saat musim hujan.
2.5 Sistem Energi Matahari. Seperti dijelaskan sebelumnya, penerapan sistem energi matahari ini adalah
untuk mempercepat waktu proses pengeringan dari pengeringan yang biasa dilakukan yaitu dengan penjemuran langsung.
Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada percobaan ini merupakan sistem tidak langsung ( Indirect type dryer ) dimana pengumpulan energi matahari dilakukan di tempat terpisah diluar bagian pengeringan, kemudian dihubungkan ke tempat pengeringan melalui suatu fluida yang berfungsi sebagai fluida pengering yang dalam hal ini adalah udara.
Pengumpulan energi surya dan pentransferan energi panas pada fluida kerja dilakukan melalui suatu alat yang disebut kolektor matahari (solar collector).
Gambar 2.5 Skema sistem pengering dengan energi surya. Pada sistem yang dirancang hanya menggunakan udara lingkungan dan pemanasan hanya dilakukan pada siang hari oleh kolektor surya, maka tidak digunakan elemen pemanas listrik. Diharapkan dengan bantuan kolektor surya dapat diperoleh temperatur pengering diatas 40 0C dengan asumsi waktu penggunaan 7 jam/hari. 2.6 Pemilihan Bahan.
Berbagai macam material yang tersedia dapat dipilih berbagai bahan dalam proses pembuatan alat. Dalam pembuatan alat sistem pemindahan panas yang dibutuhkan tergantung dari tujuan sistem tersebut, bila panas akan ditahan dalam satu sistem maka bahan yang akan dipilih adalah material yang memiliki konduktivitas yang kecil atau isolator. Sedangkan bila sistem yang diinginkan dapat memindahkan panas dengan sebesar-besarnya maka material yang dipilih adalah material yang memiliki nilai
konduktivitas thermal yang besar.Pemilihan bahan material, juga harus ditinjau dari berbagai aspek yaitu :
1. Aspek Teknik Aspek teknik dalam pemilihan bahan material diperlukan untuk menganalisa
karakteristik bahan, konduktivitas termal dan suhu operasi serta kekuatan bahan yang digunakan. Alasan-alasan teknis dalam pemilihan bahan sangat penting digunakan dalam perancangan agar dapat dicapai kondisi kerja alat yang baik.
2. Aspek Ekonomi Pemilihan bahan harus dilakukan dengan meninjau nilai ekonominya. Pemilihan bahan yang murah sangatlah perlu agar harga peralatan yang direncanakan akan mampu dijangkau oleh daya beli para petani.
Pertimbangan antara dua aspek diatas akan memberi hasil guna yang baik dan bermanfaat dalam pertimbangan perancangan.
Nilai konduktivitas termal untuk beberapa jenis bahan yang dapat digunakan sebagai isolator panas yaitu material yang memiliki nilai konduktivitas termal yang kecil dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi.
Material
Densitas Kg / m3
Asbes
470
Gabus
10
Serat, papan isolasi
240
Kapuk
24
Serbuk gergaji
64
Serutan kayu
140
Semen
1500
Konduktivitas W/mK 0,740 0,025 0,048 0,035 0,059 0,059 0,029 (Sumber: Lit.2)
Bahan yang digunakan sebagai penghantar panas yang baik biasanya terbuat dari logam. Nilai konduktivitas termal bahan logam dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas.
Material
Densitas Kg / m3
Aluminium
2,7
Timbal
11,3
Besi 7,897
Tembaga
8,9
Perunggu
8,6
Nikel
8,9,
Perak
10,254
Seng Murni
7,14
Konduktivitas W/mK 204 35 73 386 83 90 419 112
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pengujian.
Berdasarkan ketebalan tumpukan/lapisan bahan yang dikeringkan oleh alat pengering maka jenis pengeringan dapat dibedakan atas dua jenis yakni deep bad dan thin layer. Pada pengujian ini penguji melakukan pengering dengan metode thin layer dimana spesimen dikeringkan secara serentak dan merata (tidak ditumpukkan) Tahap-tahap pengujian :
1.Tahap observasi. Pada tahap ini dilakukan peninjauan terhadap bahan uji dan beberapa parameter
pada kondisi sekitar (karakteristik cuaca), serta hal lain yang berhubungan dengan pengujian.
2.Tahap pengumpulan data. Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dikumpulkan dengan cara dilakukan
pengukuran - pengukuran. Antara lain, mengukur massa spesimen dengan neraca digital, mengukur kadar air spesimen (Lab. Kimia), mengukur temperatur udara, kecepatan angin, dan kelembapan udara dengan HOBO Microstation.
3.Tahap pengolahan data. Data yang diperoleh diolah untuk mencari efisiensi mesin pengering.
4.Tahap pengambilan kesimpulan. Dari hasil pengolahan data dapat ditarik suatu kesimpulan mengenai mesin
pengering.
3.2. Bahan Dan Alat Uji. 1. Bahan.
Bahan yang dipergunakan dalam proses pengeringan ini adalah coklat yang berkadar air 60% yang akan dikeringkan untuk mencapai kadar air 17% merupakan standar kering coklat. Adapun tujuan pengeringan untuk menghasilkan kualitas coklat yang baik.
Gambar 3.1 Coklat.
2. Alat pengujian. Dalam penelitian ini digunakan alat untuk mengambil data pengujian. Alat yang
digunakan adalah : 1.Mesin pengering. Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu. Alat pengering dibuat bertujuan untuk mempercepat pengeringan produk pertanian.
Gambar 3.2 Mesin pengering.
Gambar 3.3 Skema Mesin Pengering
Pada kolektor surya/absorber terjadi proses absorsi, dimana panas (radiasi) dari cahaya matahari di serap dan dialirkan menuju bak pengering. Di dalam bak pengering terdapat tray-tray tembus udara yang berfungsi sebagai rak tempat produk dikeringkan. Udara panas akan mengalir secara konveksi melewati tray-tray tersebut. Dengan adanya perbedaan temperatur pada chimney dengan ruang pengering, maka udara panas akan mengalir menuju chimney untuk menyesuaikan temperatur dengan udara sekitar dan otomatis aliran udara tersebut akan membawa uap-uap air dari produk, sehingga dengan metode pengeringan ini, mutu produk akan tetap terjaga.
2Thermometer Untukmelakukanpengukuran temperature yang terjadi di dalam alat
pengering dan plat absorber digunakan alat pengukur temperature, yaitu thermometer.
Gambar3.4Thermometer 3Hobo Micro Station
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat data dari 3 sensor pencatatmicroclimates multi channel (Intensitas radiasi matahari, kecepatan, angin, dan Kelembaban relatif). Mikro station ini menggunakan sebuah jaringan yang terhubung dengan beberapa sensor pintar yang berfungsi untuk melakukan pengukuran. Terdiri dari Sebuah data logger yang terhubung dengan perangkat komputer dan beberapa sensor yang dipasang pada sebuah penyangga.
Gambar 3.5aHobo Micro Station data logger.
Gambar 3.6bHobo Micro Station smart sensor
Dengan spesifikasi : - Skala Pengoperasian
: -200 – 500C dengan baterai alkalin -400 – 700C dengan baterai litium
- Input Sensor
: 3 buah sensor pintar multi channel
monitoring
- Ukuran
: 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
- Berat
: 0,36 kg
- Memori
: 512K Penyimpanan data nonvolatile flash.
- Interval Pengukuran
: 1 detik – 18 jam (tergantung pengguna)
- Akurasi waktu
: `0 sampai 2 detik untuk titik data pertama
dan ±5 detik untuk setiap minggu pada suhu 25oC.
( Sumber Lit 12 )
Keempat sensor yang dipasang pada HOBO Micro Station untuk melakukan pengukuran yaitu :
a. Sensor Piranometer Silikon Smart sensor ini didesain untuk beroperasi bersama Stasiun Pencatat Cuaca HOBO. Sensor ini berfungsi sebagai sensor cahaya yang digunakan untuk mengukur intensitas radiasi pada penelitian ini. Sensor ini memiliki penghubung modular yang membuatnya mudah untuk dipasangkan pada stasiun mikro. Seluruh parameter kalibrasi telah tersedia di dalamnya, yang mengirimkan informasi secara otomatis ke dalam pencatat (logger) tanpa perlu melakukan pemrograman, kalibrasi, atau pengesetan lebih lanjut.
Gambar 3.6. Sensor piranometersilikon
Denganspesifikasi : - Cakupanpengukuran - Ketepatan
- Ketepatan Angular
: :
:
- Resolusi - Kalibrasi - Cakupan suhu pengoperasian - Tingkat ketahananan
: : :
0 – 1280 W/m2 ±10W/m2 atau ± 5%, yang bekerja sangat baik pada kondisi terik. koreksikosinus 0 – 80 derajat dari posisi vertical, kesalahan azimut ≤ ±2% pada 45 derajat dari vertical, rotasi 360 derajat. 1,25 W/m2 tersedia kalibrasi pabrikan -40 sampai +70oC
Pada lingkungan - Ukuran - Berat
: Tahan terhadap air : tinggi 4,1 cm x 3,2 diameter : 120 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12)
b. Sensor Temperatur/KelembabanRelatif Sensor ini didesain untuk dioperasikan bersama pembaca data stasiun mikro
HOBO, yang berfungsi untuk mengukur temperature dan tingkat kelembaban relatif.
Gambar 3.7. Sensor Temperatur dan Tingkat kelembaban relatif Dengan spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 4.1. Spesifikasi sensor temperatur dan Tingkat kelembaban relatif
Spesifikasi Cakupanpengukuran Ketepatan
Resolusi
Temperatur
Kelembaban Relatif
-40 sampai +70oC
0 – 100% kelembaban
0.2oC di atas 0 sampai +/- 2,5% dari 10%
50oC
sampai 90%
0.02 oC pada 25 oC
0,1% pada suhu 25 oC
Bit per sampel
12
Cakupan suhu pengoperasian -40 sampai +70oC
10
Ketahanan Lingkungan
Tahan air
Ukuran sensor
10 x 35 mm (0,39 x 1,39 in)
c. Perisai Solar Radiasi Didesain untuk dioperasikan bersama stasiun mikro HOBO, yang berfungsi
sebagai perisai solar radiasi.
Gambar 3.8.Solar Radiation Shield
Dengan spesifikasi : - Respon waktu - Ketahanan terhadap angin
- Material
- Temperatur - Berat - Diameter
: 2,5 kali lebih cepat dibanding RS1 : Telah diuji dengan angin buatan sampai
pada 129 Km/jam : perisai : ASA styrene
Penyangga :glass-filled nylon : -40 sampai +70oC : 113 g : 102 mm
( Sumber Lit. 12 )
d. Sensor KecepatanUdara Berfungsi untuk mengukur kecepatan udara.
Gambar 3.9. Sensor kecepatan udara
Dengan spesifikasi :
- Cakupanpengukuran
: 0 – 45 m/det
- Ketepatan
: ±1,1 m/det atau ± 5% dari pembacaan.
- Resolusi
:
- Cakupan suhu pengoperasian :
0,38 m/det -40 sampai +70oC
- Tingkat ketahananan
Padalingkungan
: Tahan terhadap air
- Ukuran
: 19,0 x 8,1 cm
- Berat
: 300 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12 )
2. Timbangan Digital Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat produk yang akan
dikeringkan. Alat ini digunakan pada saat produk sebelum dikeringkan dan sesudah dikeringkan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar pengurangan berat produk setelah mengalami proses pengeringan dengan alat pengering. Timbangan Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan Kapasitas pengukuran timbangan ini adalah 5kg dengan resolusi1 gram, yang memiliki beberapa fitur sepertiAuto calibration, auto zero tracking, g/oz/ct/dwt convertion, yang dapat dioperasikan pada suhu -10 – 60 0C.
Gambar 3.10. Timbangan Digital Spesifikasi timbangan digital :
• Timbangan Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan kapasitas pengukuran timbangan 5 kg dengan resolusi 1 gram.
• Memiliki beberapa fitur seperti Auto calibration, auto zero tracking, g/oz/ct/dwtconvertion
• Beroperasi padas uhu -10-60 ºC
4.3. Prosedur Penelitian. Pengujian dilakukan untuk mengetahui laju pengeringan lidah buaya, yang
dibuat dalam konsep derajat kelembaban atau moisture ratio.
Prosedur penelitian dibagi dalam empat tahap yaitu : 1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk. 2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO
Micro Station. 3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering. 4. Pengeringan langsung di bawah sinar matahari.
Adapun langkah – langkah pengujian yang dilakukan untuk memperoleh data pengujian adalah sebagai berikut :
1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk yang akan di keringkan adalah sebagai berikut : 1. Mengukur temperatur sekitar. 2. Mengukur temperatur plat absorber pada titik yang telah ditentukan. 3. Mengukur temperatur kolektor. 4. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 1. 5. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 2. 6. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 3. 7. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 4. 8. Melakukan prosedur No 1-7 tiap 1 jam sekali, mulai dari waktu yang ditentukan hingga waktu yang ditentukan. 9. Mencatat data.
2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO Micro Stationdilakukan untuk mengukur beberapa parameter untuk melihat kondisi di sekitar tempat yang akan dipakai untuk melakukan penelitian, seperti tingkat Intensitas Radiasi, Suhu, Kelembaban Relatif, serta Kecepatan udara. Pengukuran dilakukan selama lima hari, dan dilakukan pencatatan data.
3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering. 1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan pada tray 1 untuk selanjutnya dilakukan proses pengeringan di dalam mesin pengering. 2. Memasukkan coklat kedalam bak pengering. 3. Mengukur temperatur ruang kolektor. 4. Prosedur 1-3 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan 5. Mencatat data.
4. Pengeringan di bawah sinar matahari langsung. 1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan langsung di bawah sinar matahari. 2. Mengukur temperatur daerah sekitar pengujian. 3. Prosedur 1-2 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan hingga waktu yang ditentukan.
BAB IV
Hasil dan Analisa
4.1. Karakteristik Cuaca Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada
percobaan ini, baik sistem pengeringan alami langsung di bawah sinar matahari, maupun sistem pengeringan buatan dengan menggunakan mesin pengering, sangat dipengaruhi oleh karakteristik cuaca pada saat pengambilan data. Berikut ini adalah grafik perubahan beberapa karakteristik cuaca yang di ambil pada salah satu hari pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan HOBO Micro Station.
Di bawah ini ditunjukkan beberapa karakteristik cuaca pada hari Senin 4 April 2011: a. Intensitas Radiasi (W/m2) – Waktu (t)
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011 Grafik 4.1. menunjukkan besarnya intensitas radiasi matahari mulai jam 09.00 – 15.00 Wib selama pengujian. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa besarnya intensitas matahari terjadi pada pukul 13.30 Wib mencapai angka 935 W/m2.
b. Suhu (T0 C) - Waktu (t)
Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011 Temperatur merupakan salah satu dari bagian sensor yang terdapat pada Hobo Mikrostation. Pengujian awal spesimen ini dimulai pada pukul 09.00 Wib dimana suhu awal penelitian berkisar28 o C. Pada pengujian ini temperatur pada luar mesin dibandingkan dengan temperatur dalam mesin guna mendapatkan derajat kelembaban spesimen (MR). Berdasarkan data grafik 4.2. diatas ditunjukkan bahwa temperatur tertinggi berada pada kisaran 340 C pada pukul 15.20 Wib.
c. Kelembaban Relatif (%) - Waktu (t)
Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011 Selain intensitas radiasi matahari dan temperatur udara terdapat pula sensor untuk kelembababn relatif pada Hobo Mikrostation.Kelembaban relatif udara tertinggi pada percobaan tanggal 04 April 2011 ini berada pada kisaran 83% pada pukul 09.00 Wib. Kelembaban relatif ini berbanding terbalik dengan temperatur udara. Semakin tinggi nilai kelembabab relatif udara maka semakin kecil temperatur udaranya begitu pula sebaliknya.
d. Kecepatan Udara (m/s) - Waktu (t)
Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada Hari Senin 4 April 2011 Sensor berikutnya yang terdapat pada Hobo Mikrostation adalah kecepatan udara. Kecepatan udara relatif berubah ubah setiap waktunya, pada penelitian ini kecepatan udara tertinggi berada pada kisaran 3m/s pukul 16.00 Wib. Pengukuran dilakukan dengan interfal 20 menit setiap pengukuran. Hal ini dilakukan mulai pukul 09.00 – 15.00 Wib.
Berikut ini adalah tabel pencatatan data beberapa karakterikstik cuaca dengan
menggunakan HOBO Micro Station dengan interval 20 menit pada Hari Senin 4 April
2011 :
Tabel 4.1 Karakteristik Cuaca Pada Tanggal 4 April 2011
Waktu
Kecepatan udara (m/s)
Temperatur (0C)
Kelembaban Relatif (%)
Intensitas Radiasi (W/m2)
09.00
0 27,259 81,8 319,4
09.20
0 27,407 816 341,9
09.40 10.00 10.20 10.40 11.00 11.20 11.40 12.00 12.20 12.40
13.00
13.20 13.40 14.00 14.20 14.40 15.00 15.20 15.40
16.00
0,38 27,974 79,3 378,1 0,38 28,245 76,2 441,9 0,38 29,941 75,5 511,9 0,38 29,265 71,5 641,9
0 30,142 68,8 745,6 0 30,697 65,3 799,4 0 31,816 60,2 739,4
0 31,663 59,9 409,4 0 31,765 60,5 655,5 0,38 32,33 59,8 764,4 0 32,407 57,8 478,1
0 32,665 57,7 385,6 0 32,253 57,4 358,1 0 32,417 56,4 314,4 0,76 32,047 59,8 219,4 0 33,235 57,3 751,9 0 32,646 56,2 725,6 0,38 33,105 55,8 649,4 0 21,33 56,2 223,1
3,05 31,944 57,2 171,9
Pada tabel di atas hanya di tunjukkan data yang lebih ringkas yakni dengan mengambil satu hari percobaan saja untuk ditampilkan dalam grafik, yaitu pada tanggal 04 April. Interval pengambilan data yaitu 20 menit. Pengambilan data untuk karakteristik cuaca dengan menggunakan HOBO Micro Station dilakukan selama 7 jam dalam satu hari dengan interval 30 detik, yang dapat dilihat lebih lengkap pada bagian lampiran.
4.2. Karakteristik Intensitas Radiasi Dalam sub bab ini akan di bahas lebih lanjut mengenai intensitas radiasi harian
hingga totalnya. Intensitas radiasi mendapat perhatian khusus dalam penelitian ini karena parameter inilah yang berhubungan langsung dalam memanaskan produk yang akan dikeringkan.
Intensitas Kalor Radiasi harian dapat dihitung dengan persamaan :
………………………………….(4.1)
Dengan :
I t
= Kalor Radiasi (Joule)
= Intensitas Radiasi (W/m2) = Waktu (detik)
Dengan menggunakan persamaan (4.1) di atas dan hasil pengukuran HOBO Micro Station pada hari Rabu 30 Maret, maka di dapat :
= 9806490 J/m2 = 9,8 MJ/m2
Dengan cara hitung yang sama maka didapatkan
selama 23 hari, seperti pada tabel berikut :
Tabel 4.2.
Harian
Tanggal
Hari ke
Harian (MJ/m2)
24 Maret 2011
1
12,9
25 Maret 2011
2
10,07
26 Maret 2011
3
18,26
28 Maret 2011
4
18,02
29 Maret 2011
5
9,45
30 Maret 2011
6
9,8
pada pengeringan
Suhu maksimum (oC) 34,83 33,41 34,045 34,836 31,02 32,073
31 Maret 2011
7
10,5 31,459
04 April 2011
8
13,08
34,229
05 April 2011 06 April 2011 07 April 2011
9 10 10
11,84 8,25 7,94
33,548 31,842 32,587
08 April 2011 11 April 2011 12 April 2011 14 April 2011 15 April 2011 18 April 2011 19 April 2011 20 April 2011 26 April 2011 27 April 2011 28 April 2011 29 April 2011
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
9,26 12,87 10,78 8,35 11,77 8,2 11,89 7,8 12,6 9,7 8,16 2,48
31,970 33,861 33,495 32,794 33,131 33,183 34,045 31,92 34,7 32,63 33,36 28,91
Intensitas
Harian ditunjukkan pada grafik berikut i
METODE PENGERINGAN THIN LAYER
SKRIPSI
Skripsi yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh : DAVID TAMBUNAN
NIM. 05 0401 066
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
AGENDA DITERIMA TGL PARAF
: / TS / 2010 : :
TUGAS SARJANA
NAMA NIM MATA PELAJARAN
SPESIFIKASI
: DAVID TAMBUNAN : 050401066 : MESIN KONVERSI ENERGI
: Lakukan pengujian karakteristik pengeringan coklat dengan menggunakan mesin pengering energi surya dengan metode thin layer Data lain dapat diperoleh dari hasil : - Survai - Internet - Buku Literatur
DIBERIKAN TANGGAL : 01/ 09 / 2010
SELESAI TANGGAL
: 02/ 07 / 2011
KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN,
MEDAN, 2 juli 2011. DOSEN PEMBIMBING,
Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT NIP. 1972 0923 200012 1003
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU
MEDAN
KARTU BIMBINGAN
TUGAS SARJANA MAHASISWA No : / TS / 2011
Sub. Program Studi Bidang Tugas Judul Tugas
: Konversi Energi : Mesin Konversi Energi : Karaktiristik Pengeringan Coklat dengan Mesin Pengering Energi Surya Metode Thin Layer
Diberikan tanggal Dosen Pembimbing
No Tanggal
: 01-09-2010
Selesai Tgl : 02– 07 -2011
: Tulus Burhanuddin
Nama Mhs : David Tambunan
Sitorus. ST, MT
NIM
:050401066
KEGIATAN ASISTENSI
Tanda Tangan
BIMBINGAN
Dosen Pembimbing
1 05-09-10 Survey alat dan bahan
2 19-10-10 Persiapan alat pengering
3 24-11-10 Ass Bab I, lanjut Bab II
4 07-12-10 Ass Bab II, lanjut Bab III
5
14-01-11
Ass Bab III, observasi karakteristik cuaca
6 20-01-11 Pengukuran dan Pengambilan data
7 20-04-11 Ass Bab IV
8 01-04-11 Perhitungan Kalor Radiasi Matahari
9
02-05-11
Neraca kalor pengeringan
dan
karakteristik
10 02-07-11 ACC untuk seminar
Diketahui, KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FT USU
Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001
ABSTRAK
Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%. Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering.
Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
Kata kunci : Energi surya, mesin pengering, karakteristik.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................ii SPESIFIKASI TUGAS........................................................................................................iii KATA PENGANTAR..........................................................................................................v ABSTRAK ............................................................................................................................vii DAFTAR ISI ........................................................................................................................viii DAFTAR NOTASI ..............................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR............................................................................................................x DAFTAR TABEL ................................................................................................................xi DAFTAR GRAFIK..............................................................................................................xii BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................1
Latar Belakang..............................................................................................1 Tujuan ...........................................................................................................3 Manfaat Penelitian ........................................................................................3 Batasan Masalah Metode Pembahasan .....................................................................................4 Sistematika Penulisan ...................................................................................4
BAB II
BAB III BAB IV
TINJAUAN PUSTAKA....................................................................................5 2.1 Pengeringan...................................................................................................5 2.2 Mesin Pengering ...........................................................................................6 2.3 Kolektor ........................................................................................................10 2.4 Coklat............................................................................................................12 2.5 Sistem Energi Matahari.................................................................................12 2.6 Pemilihan Bahan ...........................................................................................13 METODOLOGI PENELITIAN ......................................................................16 3.1 Pengujian.......................................................................................................16 3.2 Bahan dan Alat Uji........................................................................................17 3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................................27 HASIL DAN ANALISA ...................................................................................29 4.1 Karakteristik Cuaca.......................................................................................29 4.2 Karakteristik Intensitas Radiasi ....................................................................34
4.3 Analisa Pengeringan Produk.........................................................................37 4.3.1 Analisa Pengeringan Sample I ...........................................................39 4.3.2 Analisa Pengeringan Samplel II..........................................................40 4.3.3 Analisa Pengeringan Sample III ........................................................41
4.4 Neraca Kalor Harian .....................................................................................44 4.4.1 Neraca Kalor Sample I .....................................................................43 4.4.2 Neraca Kalor Sample II ....................................................................46 4.4.3 Neraca Kalor Sample III ..................................................................48
4.5 Efisiensi Pengeringan....................................................................................51 4.5.1 Efisiensi Sample I ............................................................................51 4.5.2 Efisiensi Sample II ..........................................................................51 4.5.3 Efisiensi Sample III .........................................................................52
4.6 Karakteristik Pengeringan.............................................................................53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................................65 5.1 Kesimpulan ...................................................................................................65 5.2 Saran .............................................................................................................66
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR NOTASI
SIMBOL A
I Q
T0 Tmax Cp k m
kU t
KETERANGAN
Luas Penampang Luas Penampang Rak Pengeringan Luas Penampang Rak Pengeringan Alami Luas Penampang Rak Pengeringan Buatan Intensitas radiasi Kalor Kalor Radiasi Kalor Pengeringan produk Kalor Pengeringan produk untuk sampel I Kalor Pengeringan produk untuk sampel II Kalor Pengeringan produk untuk sampel III Kalor Pengeringan produk untuk sampel IV Temperatur awal Temperatur maksimum Temperatur tengah Kalor spesifik (jenis) Konduktifitas Massa Produk Massa Awal Produk Massa Produk setelah kering Kalor Penguapan Waktu Efisiensi Pengeringan total Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen I Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen II
SATUAN
m2 m2 m2 m2 W/m2 Joule Joule Joule Joule
Joule
Joule
Joule 0C 0C 0C kJ/kg 0C W/ m2 0C kg kg kg kJ/kg s % %
%
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen III
%
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen IV MR Moisture Ratio
%
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi...................................................................14 Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas ...........................................................15 Tabel 3.1 Spesifikasi temperatur dan kelembaban relatif.................................................22 Tabel 4.1 Karakteristik cuaca pada tanggal 4 April 2011 ................................................33 Tabel 4.2 Q Radiasi Harian ..............................................................................................35 Tabel 4.3 Penurunan Massa Produk .................................................................................37 Tabel 4.4 Penurunan Massa Produk Sample I.................................................................39 Tabel 4.5 Penurunan Massa Produk Sample II.................................................................40 Tabel 4.6 Penurunan Massa Produk Sample II.................................................................41 Tabel 4.7 Temperatur Harian Sample I ............................................................................43 Tabel 4.8 Pengaruh Suhu terhadap Sample I....................................................................44 Tabel 4.9 Kalor Pengeringan Sample I.............................................................................45 Tabel 4.10 Temperatur Harian sample II............................................................................46 Tabel 4.11 Pengaruh Suhu terhadap sample II ...................................................................46 Tabel 4.12 Kalor Pengeringan Sample II ...........................................................................47 Tabel 4.13 Temperatur Harian Sample III..........................................................................48 Tabel 4.14 Pengaruh Suhu Terhadap Sample III................................................................49 Tabel 4.15 Kalor Pengeringan Sample III ..........................................................................50 Tabel 4.16 Moisture Ratio Sample I ...................................................................................54 Tabel 4.17 Moisture Ratio Sample II..................................................................................58 Tabel 4.18 Moisture Ratio Sample III ................................................................................62
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Mesin Pengering dengan bantuan penghisap udara ................................8 Gambar 2.2 Mesin pengering sederhana...................................................................................9 Gambar 2.3 Mesin Pengering sistem drum dryer .....................................................................10 Gambar 2.4 Mesin pengering dengan menggunakan energi listrik ..........................................11 Gambar 2.5 Skema mesin pengering dengan energi surya .......................................................17 Gambar 3.1 Coklat ....................................................................................................................21 Gambar 3.2 Mesin pengering....................................................................................................22 Gambar 3.3 Mesin Pengering dan Dimensi Bagian – bagiannya .............................................23 Gambar 3.4 Thermometer.........................................................................................................24 Gambar 3.5a HOBO Data Logger..............................................................................................25 Gambar 3.5b HOBO Smart Sensor.............................................................................................26 Gambar 3.6 Sensor Piranometer Silikon...................................................................................27 Gambar 3.7 Sensor Temperatur/kelembaban relatif ................................................................28 Gambar 3.8 Perisai Solar Radiasi .............................................................................................29 Gambar 3.9 Sensor Kecepatan udara ........................................................................................30 Gambar 3.10 Timbangan digital ...............................................................................................31
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011 .......................................................29 Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011 ................................................................30 Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011...................................................31 Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada hari Senin 4 April 2011 .......................................................32 Grafik 4.5 Intensitas Radiasi Rata-rata Harian ..........................................................................36 Grafik 4.6 Penurunan Massa Produk untuk Sample I.................................................................39 Grafik 4.7 Penurunan Massa Produk untuk Sample II ...............................................................40 Grafik 4.8 Penurunan Massa Produk untuk Sample III ..............................................................42 Grafik 4.9 Kalor Pengeringan Sample I......................................................................................45 Grafik 4.10 Kalor Pengeringan Sample II ..................................................................................48 Grafik 4.11 Kalor Pengeringan Sample III.................................................................................50 Grafik 4.12 Derajat kelembaban (MR) spesimen I....................................................................57 Grafik 4.13 Derajat kelembaban (MR) spesimen II ..................................................................61 Grafik 4.14 Derajat kelembaban (MR) spesimen III .................................................................64
ABSTRAK Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%. Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering. Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
Kata kunci : Energi surya, mesin pengering, karakteristik.
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang. Sinar matahari adalah salah satu gelombang elektromagnetik yang memancarkan
energi yang disebut dengan energi surya, ke permukaan bumi secara terus menerus. Energi ini mempunyai sifat antara lain tidak bersifat polutan, tidak dapat habis (terbarukan) dan juga gratis. Bumi menerima daya radiasi surya sekitar 108 PW (1PW=1015W), atau dalam 1 tahun total energi surya yang sampai di permukaan bumi sekitar 3.400.000 EJ (1EJ=1018J) ( Lit.1 hal 9 ) . Hanya diperlukan 2 jam radiasi sinar surya untuk memenuhi kebutuhan energi dunia selama satu tahun sebesar 474 EJ ( Lit.1 hal 20 ). Tetapi, potensi energi yang sangat besar ini belum dimanfatkan secara optimal dan masih terbuang begitu saja. Suatu studi menyebutkan energi surya yang sudah dimanfaatkan sebesar 5 GW melalui sel surya dan 88 GW melalui pemanas air. Jumlah ini tidak ada artinya dibandingkan dengan radiasi yang diterima bumi ( lit.1 hal 20 )
Sebagai negara yang terletak di daerah katulistiwa, yaitu pada 60 LU – 110 LS dan 950 BT – 1410 BT, dan dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun yang berada pada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS akan mengakibatkan suhu di Indonesia cukup tinggi (antara 26º C - 35º C) dan bila saat cuaca cerah akan disinari matahari selama 6 –7 jam dalam sehari ( lit.6 ). Bagian barat Indonesia mendapat rata-rata radiasi sebesar 4,5 KWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 10% dan bagian timur 5,1 kWH/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 9% ( lit.7 ). Sifat radiasi matahari yang di peroleh di daerah ini dapat dikatakan lebih kecil perubahannya terhadap rata-rata tiap tahunnya. Dilain pihak, pancaran radiasi ini sifatnya periodik setiap hari dan setiap tahunnya secara terus menerus.
Ada dua cara memanfaatkan energi surya yang berlimpah ini, yaitu dengan sel surya dan surya termal. Teknologi dengan sel surya tergolong efisien dan bersih, tetapi memerlukan peralatan yang cukup mahal. Sementara, teknologi surya termal adalah mengumpulkan radiasi surya dalam bentuk panas. Cara ini umumnya tidak membutuhkan peralatan yang rumit dan relatif lebih mudah untuk dilakukan. Secara global pemanfaatan energi surya termal masih jauh lebih banyak dibanding sel surya. Fakta ini menunjukkan bahwa tersedia energi surya yang cukup besar dan dapat dimanfaatkan dalam bentuk energi termal.
Industri pengering, termasuk pengeringan produk pertanian adalah termasuk salah satu proses produksi yang banyak menggunakan energi. Studi di beberapa negara menunjukkan bahwa persentasi konsumsi energi nasional untuk pengeringan relatif cukup besar. Menurut studi negara-negara seperti USA, Kanada, Perancis, Inggris mengkonsumsi sekitar 10-15% dari energi nasionalnya untuk pengeringan ( lit.7 ). Jerman dan Denmark bahkan lebih besar yaitu sekitar 20-25%. Meskipun belum ada studi yang melaporkannya, diperkirakan Indonesia dan negara-negara lainnya, menggunakan konsumsi energi nasionalnya untuk pengeringan pada kisaran 5-25% ( lit.6 ). Secara global, data tahun 2007 menyatakan 86,4% konsumsi energi dunia dipasok oleh sumber energi berbasis fosil seperti minyak bumi, gas alam, dan batubara ( lit.5 ). Pembakaran sumber energi berbasis fosil ini setara dengan pelepasan 21,3 gigaton karbon dioksida ke alam, tetapi alam dengan bantuan hutan hanya mampu menyerap setengah dari jumlah ini. Oleh karena itu akan ada penambahan karbon dioksida sekitar 10,6 gigaton pertahun ( lit.7 ). Jika tidak ada langkah konkrit, ini akan meningkat terus di tahun-tahun mendatang seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi dunia. Gas inilah salah satu yang akan menyebabkan pemanasan global, dan jika lajunya tidak dikurangi akan membahayakan kelangsungan hidup bumi sebagai planet yang bisa dihuni umat manusia dan mahluk hidup lainnya. Fakta-fakta ini menunjukkan bahwa proses pengeringan termasuk salah satu penyumbang pelepasan karbon dioksida ke alam yang relatif besar.
Untuk mengurangi pemakaian energi berbasis fosil yang akan menyebabkan pemanasan global, salah satunya adalah pemanfaatan energi sinar matahari. Pemanfaatan energi sinar matahari dapat digunakan pada mesin pengering, seperti mesin pengering coklat. Pengolahan pasca panen hasil pertanian atau perkebunan mempunyai peranan penting dalam kehidupan masyarakat Indonesia, yang sekaligus juga merupakan sumber pemasukan devisa negara yang cukup besar. Dengan penerapan sistem energi sinar matahari pada teknologi ini, diharapkan akan mempercepat proses pengeringan coklat.
Selain untuk mempercepat pengeringan, juga dapat menjaga mutu dan kwalitas coklat tersebut. Hal-hal inilah yang melatarbelakangi penelitian ini.
1.2. Tujuan. Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Menentukan karakteristik pengeringan coklat yang memanfaatkan energi surya sebagai sumber energinya.
2. Membandingkan data pengujian hasil pengeringan alami dengan pengeringan buatan.
1.3. Manfaat Penelitian. Adapun manfaat dari pengujian ini adalah untuk membantu proses pengeringan
coklat agar lebih cepat, sekaligus menjaga mutu coklat tersebut.
1.4. Batasan Masalah. Dalam penulisan skripsi ini, akan dibahas tentang pengujian pengeringan dengan
mesin pengering dimana hasil dari pengujian dengan mesin pengering akan dibandingkan dengan pengujian langsung dibawah sinar matahari guna mendapatkan efisiensi mesin pengering coklat.
1.5 Metode Pembahasan Metode pembahasan yang digunakan adalah: Studi literature yaitu
mengumpulkan berbagai informasi dan data dari buku teks, internet dan makalah makalah yang berhubungan dengan mesin pengering dan coklat.
1.6 Sistematika Penulisan. Untuk mempermudah pembaca dalam memahami tulisan ini, maka dilakukan
pembagian atas bab berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dalam beberapa bab yaitu : Bab I berisi tentang Pendahuluan, Bab II Tinjauan Pustaka yang berisikan tentang mesin pengering serta spesimen yang diuji yakni coklat, Bab III Metodologi Penelitian berisikan tentang langkah – langkah pada saat pengujian, Bab V Hasil dan Analisa berisikan tentang hasil pengujian yang telah dilakukan, Bab VI Kesimpulan dan Saran.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan. Metode pengawetan dengan cara pengeringan merupakan metode paling tua dari
semua metode pengawetan yang ada. Contoh makanan yang mengalami proses pengeringan ditemukan di Jericho dan berumur sekitar 4000 tahun. Metode ini merupakan metode yang sederhana, aman dan mudah. Dan dibandingkan dengan metode lain, metode ini memiliki daya tahan yang lama dan tidak memerlukan perlakuan khusus saat penyimpanan.
Pengeringan merupakan proses mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang ada yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Semakin banyak kadar air dalam suatu bahan maka semakin cepat pembusukan oleh mikroorganisme. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu yang lebih lama dan kandungan nutrisinya masih ada. Akan tetapi misalnya pada ikan asin, dilakukan penggaraman terlebih dahulu baru pengeringan. Ini dilakukan agar spora yang meningkatkan kadar air dapat dimatikan.
Contoh makanan yang biasa diawetkan dengan menggunakan metode pengeringan adalah buah kering. Buah kering adalah buah yang akan dikeringkan baik sengaja maupun tidak sengaja. Misalnya kismis dan kurma.
Faktor – faktor yang mempengaruhi pengeringan antara lain: suhu, kecepatan aliran udara pengeringan, kelembaban udara, arah aliran udara, ukuran bahan dan kadar air ( Sumber : Lit. 13 )
2.2 Mesin pengering.
Mesin pengering adalah alat yang digunakan untuk mempercepat proses pengeringan suatu produk. Dimana proses pengeringan itu sangat penting bagi pengolahan hasil pertanian. Tujuan dari pengeringan hasil pertanian adalah agar produk dapat disimpan lebih lama, mempertahankan daya fisiologik biji-bijian/benih, agar pemanenan dapat dilakukan lebih awal dan mendapatkan kwalitas yang lebih baik.
Mesin pengering banyak bentuknya dan sumber energi yang dipakai oleh mesin pengering itu juga berbagai macam. Ada yang menggunakan sinar matahari dan panas buatan, dimana satu sama lain memiliki keunggulan dan kekurangan. Beberapa contoh mesin pengering yang telah dibuat :
1. Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
udara masuk
kolektor surya
udara keluar
produk
van hisap
udara keluar
bak pengering
blower
Gambar 2.1 Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
Mesin pengering ini mempunyai blower untuk menghisap udara yang nantinya
digunakan sebagai fluida yang akan mengeringkan. Dimana dengan menggunakan
blower, udara yang masuk dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan jumlah fluida yang
masuk kedalam kolektor dapat berjalan dengan konstan. Dibagian atas pengering di
buat van hisap yang akan membantu memperlancar sirkulasi udara dan mempercepat
pengeringan. Tetapi untuk menggerakkan blower tersebut dibutuhkan energi lain dan
perawatanya cukup rumit
( Sumber : lit. 10 )
2. Mesin pengering sederhana.
Gambar 2.2. Mesin pengering sederhana. Mesin pengering ini sangat sederhana, dimana proses aliran udara yang masuk kedalam kolektor berdasarkan kecepatan udara sekitar. Walaupun perawatan dan pembuatannya murah tetapi dapat membantu mempercepat proses pengeringan.
( Sumber : lit. 10 )
3. Mesin pengering sistim drum dryer.
CC E
B
D
\ Gambar 2.3 Mesin pengering sistim drum dryer.
Keterangan gambar : A = Pengeluaran uap. B = Pemasukan produk. C = Silinder/drum yang dipanaskan dengan uap. D = Pengeluaran produk. E = Pisau kikis.
Pengering ini biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk larutan, bubur maupu pasta. Bagian utama dari alat ini adalah silinder logam yang berputar dan bagian dalamnya berlubang. Sebagai media pemanas digunakan cairan atau uap air kemudian dialirkan kedalam silinder. Untuk proses pengeringan, bahan yang ingin di keringkan berupa larutan atau bubur disemprotkan pada silinder yang panas.
Kemudian waktu silinder berputar bahan yang akan di keringkan ikut terbawa pada permukaan silinder yang bersuhu tinggi sehingga bahan mengering. Bahan yang kering akan dikeluarkan oleh pisau kikis yang jaraknya telah diatur terhadap silinder, kemudian akan jatuh lewat saluran keluar.
( Sumber : lit. 10 ) 4. Mesin pengering memakai energi listrik.
Gambar 2.4 Mesin pengering memakai energi listrik. Keterangan gambar : a = Rangka pengering. b = Dinding penutup. c = Tempat elemen panas. d = Tempat kipas penghembus. e = Penyangga rak. f = Rak pengering. g = Pentilasi udara. h = Pintu ruang pengering.
Cara kerja dari mesin pengering ini tidak begitu rumit. Arus mengalir menuju elemen panas dan thermostat. Kemudian thermostat akan mengatur, thermostat akan berfungsi sebagai saklar otomatis bila panas melebihi temperatur yang ditentukan. Arus AC kemudian akan terhubung dengan lampu yang berfungsi sebagai indikator thermostat, jika lampu hidup maka thermostat terhubung dan begitu sebaliknya. Arus pada elemen pemanas akan mengubah energi listrik menjadi panas atau kalor. Panas ini akan dihembuskan oleh kipas menuju ruang pengering yang akan digunakan untuk menguapkan kandungan air yang ada pada produk. Apabila suhu dalam ruangan pengering sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka ventilasi dapat dibuka dengan tujuan uap air dapat keluar dan digantikan dengan udara dari ruang pemanas. Cara ini dilakukan secara terus menerus hingga produk benar-benar menjadi kering.
( Sumber : lit. 10 )
2.3 Kolektor.
Kolektor surya merupakan suatu alat yang dapat menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai aplikasi.
Kolektor surya pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu : 1) Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan. 2) Absorber, berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari. 3) Kanal, berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja. 4) Isolator, berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari absorber
menuju lingkungan. 5) Rangka, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.
Terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian kolektor surya berdasarkan dimensi dan geometri dari proses penerimaan yang dimilikinya yaitu :
1. Kolektor Plat Datar (Flat-Plate Collectors). Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur di bawah 100°C. ( Sumber : lit. 11 )
2) Kolektor terkonsentrasi (Concentrating Collectors). Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperature antara 100° – 400°C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber. ( Sumber : lit. 11 )
3) Kolektor tabung terevakuasi (Evacuated Tube Collectors). Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaannya terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. ( Sumber : lit. 11 ) Kolektor yang dipilih dalam perancangan ini adalah Kolektor plat datar, karena
tingkat kesulitan pembuatan yang rendah namun memiliki efisiensi yang cukup baik dan sesuai dengan kebutuhan untuk penelitian.
2.4 Coklat Coklat dihasilkan dari kakao ( theobroma cacao ) yang diperkirakan tumbuh
didaerah Amazon utara sampai Amerika tengah. Pada awalnya coklat digunakan untuk membuat minuman saja karena sel putih pada coklat memiliki sumber gula yang tinggi untuk minuman beralkohol.
Biji coklat kaya akan alkoloid – alkoloid seperti teobromin, fenetilamina dan anandamida yang memiliki efeksiolagis yang dibutuhkan oleh tubuh guna menghasilkan kadar gula tubuh. Menurut ilmuwan coklat yang dikomsumsi secara teratur dapat menurunkan tekanan darah. Warna buah coklat sangat beragam, tetapi pada dasarnya hanya ada dua macam warna. Buah yang mudanya berwarna hijau atau hijau agak putih jika sudah masak akan berwarna kuning. Sementara itu, buah yang ketika muda berwarna merah setelah masak akan berwarna jingga (orange). Buah akan masak setelah berumur enam bulan. Standarisasi air coklat setelah pengeringan adalah 11 – 17 % ( sum: Literatur 3 )
Pengeringan dapat dilakukan dengan pengeringan alami dan pengeringan buatan. - Untuk pengeringan alami: lidah buaya langsung dijemur dibawah sinar matahari
atau penjemuran di atas lantai, tikar anyaman dan lain sebagainya. - Untuk pengeringan buatan: Dengan menggunakan mesin pengering untuk
menghemat tenaga manusia dan mempercepat proses pengeringan, terutama pada saat musim hujan.
2.5 Sistem Energi Matahari. Seperti dijelaskan sebelumnya, penerapan sistem energi matahari ini adalah
untuk mempercepat waktu proses pengeringan dari pengeringan yang biasa dilakukan yaitu dengan penjemuran langsung.
Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada percobaan ini merupakan sistem tidak langsung ( Indirect type dryer ) dimana pengumpulan energi matahari dilakukan di tempat terpisah diluar bagian pengeringan, kemudian dihubungkan ke tempat pengeringan melalui suatu fluida yang berfungsi sebagai fluida pengering yang dalam hal ini adalah udara.
Pengumpulan energi surya dan pentransferan energi panas pada fluida kerja dilakukan melalui suatu alat yang disebut kolektor matahari (solar collector).
Gambar 2.5 Skema sistem pengering dengan energi surya. Pada sistem yang dirancang hanya menggunakan udara lingkungan dan pemanasan hanya dilakukan pada siang hari oleh kolektor surya, maka tidak digunakan elemen pemanas listrik. Diharapkan dengan bantuan kolektor surya dapat diperoleh temperatur pengering diatas 40 0C dengan asumsi waktu penggunaan 7 jam/hari. 2.6 Pemilihan Bahan.
Berbagai macam material yang tersedia dapat dipilih berbagai bahan dalam proses pembuatan alat. Dalam pembuatan alat sistem pemindahan panas yang dibutuhkan tergantung dari tujuan sistem tersebut, bila panas akan ditahan dalam satu sistem maka bahan yang akan dipilih adalah material yang memiliki konduktivitas yang kecil atau isolator. Sedangkan bila sistem yang diinginkan dapat memindahkan panas dengan sebesar-besarnya maka material yang dipilih adalah material yang memiliki nilai
konduktivitas thermal yang besar.Pemilihan bahan material, juga harus ditinjau dari berbagai aspek yaitu :
1. Aspek Teknik Aspek teknik dalam pemilihan bahan material diperlukan untuk menganalisa
karakteristik bahan, konduktivitas termal dan suhu operasi serta kekuatan bahan yang digunakan. Alasan-alasan teknis dalam pemilihan bahan sangat penting digunakan dalam perancangan agar dapat dicapai kondisi kerja alat yang baik.
2. Aspek Ekonomi Pemilihan bahan harus dilakukan dengan meninjau nilai ekonominya. Pemilihan bahan yang murah sangatlah perlu agar harga peralatan yang direncanakan akan mampu dijangkau oleh daya beli para petani.
Pertimbangan antara dua aspek diatas akan memberi hasil guna yang baik dan bermanfaat dalam pertimbangan perancangan.
Nilai konduktivitas termal untuk beberapa jenis bahan yang dapat digunakan sebagai isolator panas yaitu material yang memiliki nilai konduktivitas termal yang kecil dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi.
Material
Densitas Kg / m3
Asbes
470
Gabus
10
Serat, papan isolasi
240
Kapuk
24
Serbuk gergaji
64
Serutan kayu
140
Semen
1500
Konduktivitas W/mK 0,740 0,025 0,048 0,035 0,059 0,059 0,029 (Sumber: Lit.2)
Bahan yang digunakan sebagai penghantar panas yang baik biasanya terbuat dari logam. Nilai konduktivitas termal bahan logam dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas.
Material
Densitas Kg / m3
Aluminium
2,7
Timbal
11,3
Besi 7,897
Tembaga
8,9
Perunggu
8,6
Nikel
8,9,
Perak
10,254
Seng Murni
7,14
Konduktivitas W/mK 204 35 73 386 83 90 419 112
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pengujian.
Berdasarkan ketebalan tumpukan/lapisan bahan yang dikeringkan oleh alat pengering maka jenis pengeringan dapat dibedakan atas dua jenis yakni deep bad dan thin layer. Pada pengujian ini penguji melakukan pengering dengan metode thin layer dimana spesimen dikeringkan secara serentak dan merata (tidak ditumpukkan) Tahap-tahap pengujian :
1.Tahap observasi. Pada tahap ini dilakukan peninjauan terhadap bahan uji dan beberapa parameter
pada kondisi sekitar (karakteristik cuaca), serta hal lain yang berhubungan dengan pengujian.
2.Tahap pengumpulan data. Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dikumpulkan dengan cara dilakukan
pengukuran - pengukuran. Antara lain, mengukur massa spesimen dengan neraca digital, mengukur kadar air spesimen (Lab. Kimia), mengukur temperatur udara, kecepatan angin, dan kelembapan udara dengan HOBO Microstation.
3.Tahap pengolahan data. Data yang diperoleh diolah untuk mencari efisiensi mesin pengering.
4.Tahap pengambilan kesimpulan. Dari hasil pengolahan data dapat ditarik suatu kesimpulan mengenai mesin
pengering.
3.2. Bahan Dan Alat Uji. 1. Bahan.
Bahan yang dipergunakan dalam proses pengeringan ini adalah coklat yang berkadar air 60% yang akan dikeringkan untuk mencapai kadar air 17% merupakan standar kering coklat. Adapun tujuan pengeringan untuk menghasilkan kualitas coklat yang baik.
Gambar 3.1 Coklat.
2. Alat pengujian. Dalam penelitian ini digunakan alat untuk mengambil data pengujian. Alat yang
digunakan adalah : 1.Mesin pengering. Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu. Alat pengering dibuat bertujuan untuk mempercepat pengeringan produk pertanian.
Gambar 3.2 Mesin pengering.
Gambar 3.3 Skema Mesin Pengering
Pada kolektor surya/absorber terjadi proses absorsi, dimana panas (radiasi) dari cahaya matahari di serap dan dialirkan menuju bak pengering. Di dalam bak pengering terdapat tray-tray tembus udara yang berfungsi sebagai rak tempat produk dikeringkan. Udara panas akan mengalir secara konveksi melewati tray-tray tersebut. Dengan adanya perbedaan temperatur pada chimney dengan ruang pengering, maka udara panas akan mengalir menuju chimney untuk menyesuaikan temperatur dengan udara sekitar dan otomatis aliran udara tersebut akan membawa uap-uap air dari produk, sehingga dengan metode pengeringan ini, mutu produk akan tetap terjaga.
2Thermometer Untukmelakukanpengukuran temperature yang terjadi di dalam alat
pengering dan plat absorber digunakan alat pengukur temperature, yaitu thermometer.
Gambar3.4Thermometer 3Hobo Micro Station
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat data dari 3 sensor pencatatmicroclimates multi channel (Intensitas radiasi matahari, kecepatan, angin, dan Kelembaban relatif). Mikro station ini menggunakan sebuah jaringan yang terhubung dengan beberapa sensor pintar yang berfungsi untuk melakukan pengukuran. Terdiri dari Sebuah data logger yang terhubung dengan perangkat komputer dan beberapa sensor yang dipasang pada sebuah penyangga.
Gambar 3.5aHobo Micro Station data logger.
Gambar 3.6bHobo Micro Station smart sensor
Dengan spesifikasi : - Skala Pengoperasian
: -200 – 500C dengan baterai alkalin -400 – 700C dengan baterai litium
- Input Sensor
: 3 buah sensor pintar multi channel
monitoring
- Ukuran
: 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
- Berat
: 0,36 kg
- Memori
: 512K Penyimpanan data nonvolatile flash.
- Interval Pengukuran
: 1 detik – 18 jam (tergantung pengguna)
- Akurasi waktu
: `0 sampai 2 detik untuk titik data pertama
dan ±5 detik untuk setiap minggu pada suhu 25oC.
( Sumber Lit 12 )
Keempat sensor yang dipasang pada HOBO Micro Station untuk melakukan pengukuran yaitu :
a. Sensor Piranometer Silikon Smart sensor ini didesain untuk beroperasi bersama Stasiun Pencatat Cuaca HOBO. Sensor ini berfungsi sebagai sensor cahaya yang digunakan untuk mengukur intensitas radiasi pada penelitian ini. Sensor ini memiliki penghubung modular yang membuatnya mudah untuk dipasangkan pada stasiun mikro. Seluruh parameter kalibrasi telah tersedia di dalamnya, yang mengirimkan informasi secara otomatis ke dalam pencatat (logger) tanpa perlu melakukan pemrograman, kalibrasi, atau pengesetan lebih lanjut.
Gambar 3.6. Sensor piranometersilikon
Denganspesifikasi : - Cakupanpengukuran - Ketepatan
- Ketepatan Angular
: :
:
- Resolusi - Kalibrasi - Cakupan suhu pengoperasian - Tingkat ketahananan
: : :
0 – 1280 W/m2 ±10W/m2 atau ± 5%, yang bekerja sangat baik pada kondisi terik. koreksikosinus 0 – 80 derajat dari posisi vertical, kesalahan azimut ≤ ±2% pada 45 derajat dari vertical, rotasi 360 derajat. 1,25 W/m2 tersedia kalibrasi pabrikan -40 sampai +70oC
Pada lingkungan - Ukuran - Berat
: Tahan terhadap air : tinggi 4,1 cm x 3,2 diameter : 120 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12)
b. Sensor Temperatur/KelembabanRelatif Sensor ini didesain untuk dioperasikan bersama pembaca data stasiun mikro
HOBO, yang berfungsi untuk mengukur temperature dan tingkat kelembaban relatif.
Gambar 3.7. Sensor Temperatur dan Tingkat kelembaban relatif Dengan spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 4.1. Spesifikasi sensor temperatur dan Tingkat kelembaban relatif
Spesifikasi Cakupanpengukuran Ketepatan
Resolusi
Temperatur
Kelembaban Relatif
-40 sampai +70oC
0 – 100% kelembaban
0.2oC di atas 0 sampai +/- 2,5% dari 10%
50oC
sampai 90%
0.02 oC pada 25 oC
0,1% pada suhu 25 oC
Bit per sampel
12
Cakupan suhu pengoperasian -40 sampai +70oC
10
Ketahanan Lingkungan
Tahan air
Ukuran sensor
10 x 35 mm (0,39 x 1,39 in)
c. Perisai Solar Radiasi Didesain untuk dioperasikan bersama stasiun mikro HOBO, yang berfungsi
sebagai perisai solar radiasi.
Gambar 3.8.Solar Radiation Shield
Dengan spesifikasi : - Respon waktu - Ketahanan terhadap angin
- Material
- Temperatur - Berat - Diameter
: 2,5 kali lebih cepat dibanding RS1 : Telah diuji dengan angin buatan sampai
pada 129 Km/jam : perisai : ASA styrene
Penyangga :glass-filled nylon : -40 sampai +70oC : 113 g : 102 mm
( Sumber Lit. 12 )
d. Sensor KecepatanUdara Berfungsi untuk mengukur kecepatan udara.
Gambar 3.9. Sensor kecepatan udara
Dengan spesifikasi :
- Cakupanpengukuran
: 0 – 45 m/det
- Ketepatan
: ±1,1 m/det atau ± 5% dari pembacaan.
- Resolusi
:
- Cakupan suhu pengoperasian :
0,38 m/det -40 sampai +70oC
- Tingkat ketahananan
Padalingkungan
: Tahan terhadap air
- Ukuran
: 19,0 x 8,1 cm
- Berat
: 300 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12 )
2. Timbangan Digital Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat produk yang akan
dikeringkan. Alat ini digunakan pada saat produk sebelum dikeringkan dan sesudah dikeringkan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar pengurangan berat produk setelah mengalami proses pengeringan dengan alat pengering. Timbangan Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan Kapasitas pengukuran timbangan ini adalah 5kg dengan resolusi1 gram, yang memiliki beberapa fitur sepertiAuto calibration, auto zero tracking, g/oz/ct/dwt convertion, yang dapat dioperasikan pada suhu -10 – 60 0C.
Gambar 3.10. Timbangan Digital Spesifikasi timbangan digital :
• Timbangan Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan kapasitas pengukuran timbangan 5 kg dengan resolusi 1 gram.
• Memiliki beberapa fitur seperti Auto calibration, auto zero tracking, g/oz/ct/dwtconvertion
• Beroperasi padas uhu -10-60 ºC
4.3. Prosedur Penelitian. Pengujian dilakukan untuk mengetahui laju pengeringan lidah buaya, yang
dibuat dalam konsep derajat kelembaban atau moisture ratio.
Prosedur penelitian dibagi dalam empat tahap yaitu : 1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk. 2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO
Micro Station. 3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering. 4. Pengeringan langsung di bawah sinar matahari.
Adapun langkah – langkah pengujian yang dilakukan untuk memperoleh data pengujian adalah sebagai berikut :
1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk yang akan di keringkan adalah sebagai berikut : 1. Mengukur temperatur sekitar. 2. Mengukur temperatur plat absorber pada titik yang telah ditentukan. 3. Mengukur temperatur kolektor. 4. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 1. 5. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 2. 6. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 3. 7. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 4. 8. Melakukan prosedur No 1-7 tiap 1 jam sekali, mulai dari waktu yang ditentukan hingga waktu yang ditentukan. 9. Mencatat data.
2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO Micro Stationdilakukan untuk mengukur beberapa parameter untuk melihat kondisi di sekitar tempat yang akan dipakai untuk melakukan penelitian, seperti tingkat Intensitas Radiasi, Suhu, Kelembaban Relatif, serta Kecepatan udara. Pengukuran dilakukan selama lima hari, dan dilakukan pencatatan data.
3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering. 1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan pada tray 1 untuk selanjutnya dilakukan proses pengeringan di dalam mesin pengering. 2. Memasukkan coklat kedalam bak pengering. 3. Mengukur temperatur ruang kolektor. 4. Prosedur 1-3 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan 5. Mencatat data.
4. Pengeringan di bawah sinar matahari langsung. 1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan langsung di bawah sinar matahari. 2. Mengukur temperatur daerah sekitar pengujian. 3. Prosedur 1-2 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan hingga waktu yang ditentukan.
BAB IV
Hasil dan Analisa
4.1. Karakteristik Cuaca Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada
percobaan ini, baik sistem pengeringan alami langsung di bawah sinar matahari, maupun sistem pengeringan buatan dengan menggunakan mesin pengering, sangat dipengaruhi oleh karakteristik cuaca pada saat pengambilan data. Berikut ini adalah grafik perubahan beberapa karakteristik cuaca yang di ambil pada salah satu hari pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan HOBO Micro Station.
Di bawah ini ditunjukkan beberapa karakteristik cuaca pada hari Senin 4 April 2011: a. Intensitas Radiasi (W/m2) – Waktu (t)
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011 Grafik 4.1. menunjukkan besarnya intensitas radiasi matahari mulai jam 09.00 – 15.00 Wib selama pengujian. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa besarnya intensitas matahari terjadi pada pukul 13.30 Wib mencapai angka 935 W/m2.
b. Suhu (T0 C) - Waktu (t)
Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011 Temperatur merupakan salah satu dari bagian sensor yang terdapat pada Hobo Mikrostation. Pengujian awal spesimen ini dimulai pada pukul 09.00 Wib dimana suhu awal penelitian berkisar28 o C. Pada pengujian ini temperatur pada luar mesin dibandingkan dengan temperatur dalam mesin guna mendapatkan derajat kelembaban spesimen (MR). Berdasarkan data grafik 4.2. diatas ditunjukkan bahwa temperatur tertinggi berada pada kisaran 340 C pada pukul 15.20 Wib.
c. Kelembaban Relatif (%) - Waktu (t)
Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011 Selain intensitas radiasi matahari dan temperatur udara terdapat pula sensor untuk kelembababn relatif pada Hobo Mikrostation.Kelembaban relatif udara tertinggi pada percobaan tanggal 04 April 2011 ini berada pada kisaran 83% pada pukul 09.00 Wib. Kelembaban relatif ini berbanding terbalik dengan temperatur udara. Semakin tinggi nilai kelembabab relatif udara maka semakin kecil temperatur udaranya begitu pula sebaliknya.
d. Kecepatan Udara (m/s) - Waktu (t)
Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada Hari Senin 4 April 2011 Sensor berikutnya yang terdapat pada Hobo Mikrostation adalah kecepatan udara. Kecepatan udara relatif berubah ubah setiap waktunya, pada penelitian ini kecepatan udara tertinggi berada pada kisaran 3m/s pukul 16.00 Wib. Pengukuran dilakukan dengan interfal 20 menit setiap pengukuran. Hal ini dilakukan mulai pukul 09.00 – 15.00 Wib.
Berikut ini adalah tabel pencatatan data beberapa karakterikstik cuaca dengan
menggunakan HOBO Micro Station dengan interval 20 menit pada Hari Senin 4 April
2011 :
Tabel 4.1 Karakteristik Cuaca Pada Tanggal 4 April 2011
Waktu
Kecepatan udara (m/s)
Temperatur (0C)
Kelembaban Relatif (%)
Intensitas Radiasi (W/m2)
09.00
0 27,259 81,8 319,4
09.20
0 27,407 816 341,9
09.40 10.00 10.20 10.40 11.00 11.20 11.40 12.00 12.20 12.40
13.00
13.20 13.40 14.00 14.20 14.40 15.00 15.20 15.40
16.00
0,38 27,974 79,3 378,1 0,38 28,245 76,2 441,9 0,38 29,941 75,5 511,9 0,38 29,265 71,5 641,9
0 30,142 68,8 745,6 0 30,697 65,3 799,4 0 31,816 60,2 739,4
0 31,663 59,9 409,4 0 31,765 60,5 655,5 0,38 32,33 59,8 764,4 0 32,407 57,8 478,1
0 32,665 57,7 385,6 0 32,253 57,4 358,1 0 32,417 56,4 314,4 0,76 32,047 59,8 219,4 0 33,235 57,3 751,9 0 32,646 56,2 725,6 0,38 33,105 55,8 649,4 0 21,33 56,2 223,1
3,05 31,944 57,2 171,9
Pada tabel di atas hanya di tunjukkan data yang lebih ringkas yakni dengan mengambil satu hari percobaan saja untuk ditampilkan dalam grafik, yaitu pada tanggal 04 April. Interval pengambilan data yaitu 20 menit. Pengambilan data untuk karakteristik cuaca dengan menggunakan HOBO Micro Station dilakukan selama 7 jam dalam satu hari dengan interval 30 detik, yang dapat dilihat lebih lengkap pada bagian lampiran.
4.2. Karakteristik Intensitas Radiasi Dalam sub bab ini akan di bahas lebih lanjut mengenai intensitas radiasi harian
hingga totalnya. Intensitas radiasi mendapat perhatian khusus dalam penelitian ini karena parameter inilah yang berhubungan langsung dalam memanaskan produk yang akan dikeringkan.
Intensitas Kalor Radiasi harian dapat dihitung dengan persamaan :
………………………………….(4.1)
Dengan :
I t
= Kalor Radiasi (Joule)
= Intensitas Radiasi (W/m2) = Waktu (detik)
Dengan menggunakan persamaan (4.1) di atas dan hasil pengukuran HOBO Micro Station pada hari Rabu 30 Maret, maka di dapat :
= 9806490 J/m2 = 9,8 MJ/m2
Dengan cara hitung yang sama maka didapatkan
selama 23 hari, seperti pada tabel berikut :
Tabel 4.2.
Harian
Tanggal
Hari ke
Harian (MJ/m2)
24 Maret 2011
1
12,9
25 Maret 2011
2
10,07
26 Maret 2011
3
18,26
28 Maret 2011
4
18,02
29 Maret 2011
5
9,45
30 Maret 2011
6
9,8
pada pengeringan
Suhu maksimum (oC) 34,83 33,41 34,045 34,836 31,02 32,073
31 Maret 2011
7
10,5 31,459
04 April 2011
8
13,08
34,229
05 April 2011 06 April 2011 07 April 2011
9 10 10
11,84 8,25 7,94
33,548 31,842 32,587
08 April 2011 11 April 2011 12 April 2011 14 April 2011 15 April 2011 18 April 2011 19 April 2011 20 April 2011 26 April 2011 27 April 2011 28 April 2011 29 April 2011
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
9,26 12,87 10,78 8,35 11,77 8,2 11,89 7,8 12,6 9,7 8,16 2,48
31,970 33,861 33,495 32,794 33,131 33,183 34,045 31,92 34,7 32,63 33,36 28,91
Intensitas
Harian ditunjukkan pada grafik berikut i