PENGERING TEROWONG EFEK RUMAH KACA TERIN

PENGERING TEROWONG EFEK RUMAH KACA TERINTEGRASI DENGAN TUNGKU BIOMASSA UNTUK MENGERINGKAN KERUPUK UBI KAYU TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Syarat - syarat dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin S1

Oleh :

Robi Candra 2012110089

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI PADANG 2016

PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama

: ROBI CANDRA NIM

: 2012110089 Program Studi : TEKNIK MESIN S1 Judul TA

: PENGERING TEROWONG EFEK RUMAH KACA

TERINTEGRASI DENGAN TUNGKU BIOMASSA UNTUK .. MENGERINGKAN KERUPUK UBI KAYU

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Tugas Akhir (TA) ini merupakan hasil karya sendiri dan bukan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau keseluruhannya pada orang lain kecuali yang telah disebutkan sumbernya.

Padang, 1 Oktober 2016

Robi Candra

HALAMAN PENGESAHAN

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI

PENGERING TEROWONG EFEK RUMAH KACA TERINTEGRASI DENGAN TUNGKU BIOMASSA UNTUK MENGERINGKAN KERUPUK UBI KAYU

TUNNEL DRYER GREENHOUSE EF FECT INTEGRATED WITH

F URNACES BIOMASS F OR DRYING CASSAVA CRACKERS

Disusun Oleh : ROBI CANDRA

NIM: 2012110089

Telah Dipertahankan Di Depan Dewan Penguji Pada Sabtu, 1 Oktober 2016

Dewan Penguji Ketua,

Drs. Syafrul Hadi, M.Eng NIDN: 1025125402

Anggota,

Arfidian Rachman, Ph.D Asmara Yanto, MT. NIDN: 101110720 NIDN: 1018087804

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN

Hai orang-orang beriman apabila kamu dikatakan kepadamu: "Berlapang-lapanglah dalam majlis" maka lapangkanlah niscaya Allah akan memberi kelapangan untukmu. Dan apabila dikatakan: "Berdirilah kamu" maka berdirilah, niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan. (QS.Al-Mujaadilah, Ayat 11)

Hari ini, Setitik kebahagiaan telah ku nikmati Sekeping cita-cita telah kuraih

Pencapaian ini adalah awal perjalanan yang sebenarnya,

Awal perjuangan yang lebih besar Semoga rahmat dan karunia ini Merupakan titik awal dari sebuah karya, Untuk orang tuaku, keluargaku dan sahabat-sahabatku

Special present…….

Untuk ayahanda Kamsudin, ibunda Azizah dan adik-adikku tercinta

Dedi Putra, Prengki dan Andika Saputra Yang telah memberi doa dan motivasi yang tak terhingga Karya ini dipersembahkan sebagai awal bakti ananda, Demi keberhasilan keluarga yang diridhoi Allah SWT

Amiiin…………. 

ABSTRAK

Ubi kayu atau singkong ( manihot eculenta crants ) merupakan produk hasil pangan terbesar kedua di Indonesia setelah padi. Ubi kayu juga sumber kalori yang mengandung karbohidrat 85,86 % dan pati sebanyak 74,81 % dalam keadaan segar. Selain dapat dikonsumsi secara langsung, ubi kayu dapat dijadikan bahan baku kerupuk ubi kayu. Selama ini proses pengeringan kerupuk dilakukan dengan cara menjemur langsung di bawah sinar matahari sehingga produk yang dihasilkan kurang baik. Untuk meningkatkan kualitas kerupuk maka dibuatlah alat pengering terowong terintegrasi dengan tungku biomassa. Alat ini dibuat untuk mengetahui perbedaan waktu pengeringan dengan cara tradisional dan untuk menentukan efisiensi alat pengering dibantu dengan tungku biomassa sebagai sumber panas. Alat pengering ini terdiri dari tungku biomassa, terowong pengering, turbin ventilator, exhaust fan dan blower . Pengeringan 20.7 kg dilakukan terhadap kerupuk ubi kayu yang memiliki kadar air awal 55 % hingga berkurang menjadi 17 % dengan cara pemanasan udara dari tungku biomassa selama 90 menit. Untuk mengetahui kadar air setelah pengeringan terlebih dahulu ditentukan kadar air awal dengan cara mengeringkan bahan menggunakan oven sampai bahannya kering. Kemudian pengeringan dilakukan pada alat pengering, dengan menimbang bahan setiap 15 menit untuk mengetahui penurunan kadar air bahan. Biomassa yang digunakan arang tempurung sebanyak 3 kg, dimasukkan secara bertahap sebanyak 1 kg setiap 30 menit. Temperatur rata-rata keluar dari tungku biomassa sebesar 60.1 °C dan masuk ke ruang pengering sebesar 52 °C. Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh efisiensi alat pengering maksimum dan rata-rata masing-masing 53.58 % dan 31.2 %. Spesific moisture evaporation rate (SMER) rata-rata 0.47 kg/kWh, laju pengeringan rata-rata 5.42 kg/h. Dari hasil penelitian alat ini dapat mengeringkan kerupuk dengan cepat dan bisa dilakukan secara terus menerus saat cuaca mendung.

Kata kunci : ubi kayu, kerupuk, biomassa, alat pengering terowong, efisiensi alat pengering

ABSTRACT

Manioc or cassava (manihot eculenta crants) is a product of Indonesia's second largest food after rice. Cassava is also the source of the calories of carbohydrate- containing starch as much as 85.86% and 74.81% in a fresh state. Besides being able to be consumed directly, cassava can be used as raw material cassava crackers. During the drying process by drying crackers done directly in the sun so that the resulting product is less good. To improve the quality of crackers then made a tunnel dryer with integra ted biomass furnace. The device is made to determine differences in drying time in the traditional way and to determine the efficiency of the dryer assisted with biomass furnace as the heat source. Drier consists of a biomass furnace, tunnel dryers, turbine ventilators, exhaust fans and blowers. Drying 20.7 kg do against cassava crackers that have initial moisture content of 55% to be reduced to 17% by means of air heating of biomass furnace for 90 minutes. To determine the moisture content after the first drying the initial moisture content is determined by drying the material using the oven until dry ingredients. Then drying is done at the dryer, by weighing the ingredients every

15 minutes to determine the moisture content of materials decline. Biomass used charcoal as much as 3 kg, gradually put as much as 1 kg every 30 minutes. The average temperature of the furnace out of the biomass of 60.1 ° C and into the drying chamber at 52 ° C. From the testing that has been done, gained maximum dryer efficiency and average respectively 53.58% and 31.2%. Specific moisture evaporation rate (SMER) averaging 0.47 kg / kWh, the average drying rate 5.42 kg/h. From the results of this tool can dry crackers quickly and can be carried out continuously . during . cloudy . weather.

Keywords: Cassava, chips, biomass, tunnel dryer, the dryer efficiency

KATA PENGANTAR

Assalamu alaikum, wr.wb

Bersyukur kita ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul

”Pengering Terowong Efek Rumah Kaca Terintegrasi dengan Tungku

Biomassa untuk Mengeringkan Kerupuk Ubi Kayu ”. Salawat dan salam kita tujukan kepada junjungan kita nabi Muhammad SAW. yang telah melakukan perubahan umat dari zaman jahilliah hingga zaman ilmu pengetahuan yang berteknologi sekarang ini. Selama kurang lebih empat bulan dari pembuatan alat hingga penyelesaian laporan. Dalam pengerjaan alat maupun dalam penulisan laporan, penulis banyak mendapatkan bantuan, motivasi dan bimbingan baik moril maupun materil hingga tersusunnya laporan ini. Terima kasih tak terhingga kepada seluruh keluarga tercinta terutama Ayahanda Kamsudin, Ibunda Azizah, adinda Dedi Putra, Prengki dan Andika Saputra, selanjutnya penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada;

1. Ir. Hendri Nofrianto, MT. selaku Rektor Institut Teknologi Padang.

2. Arfita Yuana Dewi R., MT. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri.

3. Arfidian Rachman, Ph.D selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Padang sekaligus narasumber.

4. Drs. Syafrul Hadi, M.Eng, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir.

5. Dr. M. Yahya atas bimbingan dalam tugas akhir.

6. Ir. Sulaiman, MT. selaku narasumber.

7. Asmara Yanto, MT. selaku narasumber.

8. Ade Indra, MT. selaku Penasehat Akademik.

9. Dosen Institut Teknologi Padang, khususnya Program Studi Teknik Mesin.

10. Karyawan dan karyawati Institut Teknologi Padang.

11. Kawan-kawan mahasiswa Institut Teknologi Padang terutama Program Studi Teknik Mesin.

12. Kawan-kawan Asisten Laboratorium Teknik Mesin Institut Teknologi Padang

13. Kawan-kawan Taekwondo Institut Teknologi Padang.

14. Kawan-kawan Mahasiswa Pencinta Alam PAKSI ARGA Institut Teknologi

Padang.

15. Kawan-kawan HMI Komisariat Institut Teknologi Padang.

16. Kawan-kawan Mahasiswa Kab. Kerinci dan Kota Sungai Penuh.

Dalam penyelesaian laporan ini penulis sudah berusaha untuk menyempurnakannya, meskipun pada hakikatnya manusia tak luput dari kekhilafan seperti kata pepatah, tak ada gading yang tak retak. Semoga laporan ini bermanfaat dan bisa menjadi referensi untuk laporan yang berhubungan dengan judul laporan ini.

Akhir kata saya ucapkan banyak terima kasih.

Wassalamu alaikum, wr.wb

Padang, 1 Oktober 2016

Robi Candra

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi yang tak tergantikan dan tak pernah habis bersumber dari radiasi sinar matahari merupakan salah satu bentuk pemanfaatan energi dalam berbagai kepentingan untuk menggantikan energi tak terbarukan. Secara tak sadar energi sinar matahari sudah dimanfaatkan sejak adanya kehidupan di bumi ini dan energi sinar matahari juga merupakan sumber dari segala energi. Suatu karunia yang indah bahwa Indonesia yang terletak pada garis katulistiwa bumi sehingga mendapatkan sinar matahari sepanjang tahun. Namun energi sinar matahari yang dikonsumsi oleh dunia hanya sekitar 1% dari seluruh energi yang ada (Sukandarrumudi, Kotta, H.Z. dan Wintolo, D. 324, 2013). Energi sinar matahari dimanfaatkan untuk menaikkan temperatur salah satunya pada pengeringan bahan baku. Ubi kayu merupakan bahan baku yang banyak digunakan di Indonesia khususnya di Sumatera Barat. Dimasa mendatang, potensi pengembangan sumber energi terbarukan mempunyai peluang besar dan bersifat strategis mengingat sumber energi terbarukan merupakan sumber energi ramah lingkungan dan berkelanjutan. Pemanfaatan energi terbarukan saat ini mulai diketahui dan dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, baik di kota maupun di tempat-tempat terpencil. Pengolahan ubi kayu atau singkong ( Manihot esculenta Crantz) di Indonesia merupakan produk hasil pertanian pangan ke dua terbesar setelah padi, sehingga singkong mempunyai potensi sebagai bahan baku yang penting bagi berbagai produk pangan dan industri (Sutisno Koswara, 2009).

Badan Pusat Statistik Indonesia (2015) hasil produksi ubi kayu basah berkisar 21.790.956 ton . Sedangkan produksi tanaman ubi kayu di Sumatera Barat berkisar 211.190 ton (Badan Pusat Statistik Sumatera Barat, 2015). Mengingat kondisi sebagian besar produsen hasil pertanian memerlukan proses pengeringan produk oleh petani-petani kecil, maka Perlunya pengering energi kalor berupa penjemuran dan bukan dalam bentuk sistem permesinan yang merupakan suatu upaya untuk meningkatkan kualitas hasil pengeringan dengan kualitas yang lebih baik. Ubi kayu merupakan salah satu komoditas tanaman pangan yang memiliki Badan Pusat Statistik Indonesia (2015) hasil produksi ubi kayu basah berkisar 21.790.956 ton . Sedangkan produksi tanaman ubi kayu di Sumatera Barat berkisar 211.190 ton (Badan Pusat Statistik Sumatera Barat, 2015). Mengingat kondisi sebagian besar produsen hasil pertanian memerlukan proses pengeringan produk oleh petani-petani kecil, maka Perlunya pengering energi kalor berupa penjemuran dan bukan dalam bentuk sistem permesinan yang merupakan suatu upaya untuk meningkatkan kualitas hasil pengeringan dengan kualitas yang lebih baik. Ubi kayu merupakan salah satu komoditas tanaman pangan yang memiliki

Selama ini pengeringan kerupuk ubi/singkong dilakukan dengan cara tradisional yaitu menjemur langsung di bawah sinar matahari. Cara ini sangat bergantung kepada cuaca, ketika cuaca mendung dan hujan kerupuk ubi tidak bisa dikeringkan, ini akan mengakibatkan perubahan warna produk, kerupuk menjadi kuning sehingga kualitas tidak bagus, harga jual menjadi rendah dan waktu pengeringannya juga lama. Supaya kualitas produksi kerupuk ubi lebih baik, Maka dirancang dan dibuat suatu alat pengering kerupuk ubi dimana bisa digunakan bahkan saat cuaca mendung yaitu Alat pengering terowong efek rumah kaca terintegrasi dengan tungku biomassa.

Alat pengering tipe terowong lebih efektif dan efisien karena panas yang digunakan bersumber dari sinar matahari dan panas dari tungku biomassa. alat pengering surya terintegrasi dengan tungku biomassa bisa digunakan secara terus menerus yang dapat mengeringkan bahan dengan cepat (M. Yahya, 2015). Secara keseluruhan energi bersumber dari tungku biomassa, kolektor surya dan sinar matahari. Dimana sinar matahari langsung menembus ruang pengering, sehingga waktu pengeringan lebih cepat dan kualitas pengeringan akan lebih baik karena bahan yang dikeringkan berada dalam ruang tertutup. Pada proses pengeringan alat ini bukan hanya untuk pengeringan kerupuk ubi kayu saja, tetapi juga bisa digunakan untuk semua produk hasil pertanian. Alat pengering tipe terowong menggunakan energi biomassa, energi surya dan secara langsung energi angin juga berguna untuk memutar turbin ventilator. Dimana alat ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: terowong pengering, tungku biomassa, sistem kolektor surya dan sistem cerobong udara basah (turbin ventilator). Terowong Alat pengering tipe terowong lebih efektif dan efisien karena panas yang digunakan bersumber dari sinar matahari dan panas dari tungku biomassa. alat pengering surya terintegrasi dengan tungku biomassa bisa digunakan secara terus menerus yang dapat mengeringkan bahan dengan cepat (M. Yahya, 2015). Secara keseluruhan energi bersumber dari tungku biomassa, kolektor surya dan sinar matahari. Dimana sinar matahari langsung menembus ruang pengering, sehingga waktu pengeringan lebih cepat dan kualitas pengeringan akan lebih baik karena bahan yang dikeringkan berada dalam ruang tertutup. Pada proses pengeringan alat ini bukan hanya untuk pengeringan kerupuk ubi kayu saja, tetapi juga bisa digunakan untuk semua produk hasil pertanian. Alat pengering tipe terowong menggunakan energi biomassa, energi surya dan secara langsung energi angin juga berguna untuk memutar turbin ventilator. Dimana alat ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: terowong pengering, tungku biomassa, sistem kolektor surya dan sistem cerobong udara basah (turbin ventilator). Terowong

lebar 2 m, dan tinggi 0,5m. Kolektor surya yang digunakan jenis plat datar bersirip, mempunyai dimensi; lebar 1,2 m, panjang 1,5 m sedangkan tutup ( cover ) kolektor surya digunakan kaca bening. Tungku biomassa terdiri dari: ruang bakar biomassa, pipa pemindah panas, cerobong asap, blower peniup bahan bakar dan exhaust fan sebagai peniup udara panas di dalam pipa ke ruang pengering. Cerobong udara basah terdiri dari: turbin ventilator, saluran udara dan fan penghisap udara.

Cara kerja alat pengering ini secara keseluruhan adalah udara lingkungan dialirkan ke terowong pengering melalui tungku biomassa kemudian melewati saluran kolektor surya, kemudian udara panas tersebut mengalir ke ruang pengering untuk proses pengeringan. Untuk mempercepat udara basah keluar terowong pengering dan melewati turbin ventilator, udara dialirkan menggunakan fan dan energi angin memutar turbin ventilator. Ketika cuaca mendung atau hujan, udara lingkungan dipanaskan menggunakan energi panas dari tungku biomassa. Bahan bakar yang dipanaskan pada tungku biomassa yaitu arang tempurung kelapa, dimana nyala bahan bakar ditiup dengan menggunakan blower. Di dalam tungku biomassa terdapat pipa saluran udara dan exhaust fan yang akan mengalirkan udara panas ke ruang pengering untuk proses pengeringan, kemudian keluar melalui turbin ventilator. Energi yang digunakan untuk menggerakkan fan dan blower adalah energi listrik.

Berdasarkan penjelasan di atas, penyusunan Tugas Akhir ini menjadi landasan penulis dengan ju dul “Pengering Terowong Efek Rumah Kaca Terintegrasi dengan Tungku Biomassa untuk Mengeringkan Kerupuk Ubi Kayu ”.

1.2 Perumusan Masalah

Penelitian ini dilakukan dengan menyesuaikan kerja alat pengering. Maka masalah yang akan dibahas yaitu menganalisa efisiensi alat pengering terowong efek rumah kaca terintegrasi dengan tungku biomassa untuk mengeringkan kerupuk ubi kayu.

1.3 Tujuan dan Manfaat

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui persentase kadar air dan massa air pada kerupuk ubi sebelum dan sesudah dikeringkan.

2. Mengetahui panas yang dihasilkan tungku biomassa dan digunakan untuk pengeringan yang dialirkan secara paksa.

3. Untuk mengetahui efisiensi alat pengering surya terintegrasi dengan tungku biomassa.

4. Untuk mengetahui perbedaan waktu pengeringan kerupuk ubi yang dikeringkan secara langsung di bawah sinar matahari dengan pengeringan mengunakan alat pengering terowong surya terintegrasi dengan tungku biomassa.

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1. Meningkatkan kualitas dan kuantitas pengeringan kerupuk ubi.

2. Mempercepat waktu pengeringan kerupuk ubi.

3. Dapat memenuhi kebutuhan masyarakat terutama pada kelompok tani yang menginginkan adanya alat pengering untuk meningkatkan hasil produksi mereka.

4. Memberikan pengetahuan tentang pemanfaatan energi biomassa untuk alat pengering.

1.4 Batasan Masalah

Pada penelitian ini pembahasan mengenai alat pengering cukup luas. Agar penelitian yang dilakukan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan penelitian maka peneliti membatasinya, yaitu:

1. Menghitung panas yang digunakan pada alat pengering terowong, dimana panas utama bersumber dari tungku biomassa dibantu dengan sinar matahari langsung yang menembus ruang pengering, dimana tutup ruang pengering terbuat dari polycarbonate bening.

2. Pengeringan menggunakan tungku biomassa dan alat pengering terowong surya.

3. Menggunakan satu exhaust fan pada tungku biomassa yang terletak di bagian udara masuk untuk mengalirkan udara panas ke ruang pengering.

4. Menggunakan satu blower sebagai peniup bahan bakar dalam tungku biomassa

5. Bahan bakar yang digunakan adalah arang tempurung kelapa sebanyak 3 kg.

6. Bahan yang dikeringkan adalah kerupuk ubi kayu sebanyak 20 kg (1680 keping), dimana ukuran satu kerupuk Ø 9 cm.

7. Bahan dikeringkan dalam satu ruang pengering, yang terdiri dari 3 bagian dengan dua tingkat tray pengering, dimana total luas tray pengering 20 m 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penjelasan Umum Kerupuk Ubi Kayu

Kerupuk ubi kayu merupakan salah satu produk hasil pertanian dari bahan baku ubi kayu/singkong. Kerupuk ubi adalah makanan ringan yang dibuat dari adonan ubi kayu atau singkong dicampur dengan bahan perasa. Kerupuk dibuat dengan merebus ubi segar kemudian dihaluskan hingga menjadi adonan untuk bisa dicetak, kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari dan digoreng dengan minyak goreng. Kerupuk sering dijadikan pelengkap untuk berbagai makanan khas Indonesia seperti; nasi goreng dan gado-gado. Kerupuk ubi merupakan jenis kerupuk yang sering dijumpai di Indonesia. Daun bawang, bawang putih, bawang merah, dan garam merupakan bumbu utama dari pembuatan kerupuk ini. Pengeringan dengan cara konvensional selama ini dianggap paling mudah dan ptraktis karena sudah biasa dilakukan, biaya operasional murah, namun memiliki beberapa kelemahan yaitu terjadinya kontaminasi produk oleh debu, kotoran dan polusi kendaraan, sehingga kurang higienis, pecah-pecah dan tidak menarik yang menyebabkan kualitas menjadi rendah. Kerupuk yang kering memiliki kadar air yang rendah 10 % dari kadar air semula (sebelum pengeringan), hasil pengeringan kerupuk ubi mentah tandanya kerupuk berbunyi bila dipatahkan (Burlian, F. dan Firdaus, A., oktober 2011). Gambar kerupuk ubi kayu dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1Kerupuk ubi kayu

2.2 Pemanfaatan Energi Sinar Matahari

Sinar matahari mempunyai peranan sangat penting di bumi ini. Pada manusia sinar matahari dapat mengubah pro vitamin D yang ada di bawah lapisan kulit menjadi vitamin D, yang fungsinya untuk memperkuat tulang rangka dan membantu pertumbuhan bayi hingga dewasa.

Pada tumbuhan Energi sinar matahari mutlak diperlukan untuk proses fotosintesa, reaksi fotositesis yaitu :

6H 2 O + 6CO2 + (sinar matahari) + (keberadaan klorofil) →C 6 H 12 O6 + 6O 2

(Sumber : Sukandarrumudi, Kotta, H.Z. dan Wintolo, D. 324, 2013) Energi sinar matahari disebut juga dengan energi surya yang telah dimanfaatkan untuk mengeringkan pakaian, hasil panen dan produk pertanian ataupun perkebunan, seperti Coklat, buah kopi, ubi, kerupuk ubi, kerupuk kentang, temulawak yang dikeringkan secara alami. Energi surya juga merupakan sumber dari energi lain seperti energi angin yaitu memanfaatkan kecepatan angin untuk memutar turbin angin dan energi air yaitu memanfaatkan energi potensial air. Proses terjadinya angin yaitu dari paparan sinar matahari yang menyinari tanah dan air laut, tanah lebih cepat melepaskan panas dibandingkan dengan air. Akibat dari paparan sinar matahari tekanan di atas permukaan tanah menjadi lebih rendah dibandingkan tekanan di atas permukaan air laut. Sehingga dari perbedaan tekanan tersebut terjadilah aliran udara (angin). Sedangkan energi air dimanfaatkan untuk PLTA dan pertanian, dimana air tersebut bersumber dari air hujan hasil penguapan air laut akibat dari paparan sinar matahari.

2.3 Perpindahan Panas

Perpindahan panas merupakan ilmu untuk mengetahui perpindahan energi dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur diantara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Maka ilmu perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk meramalkan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai suatu proses Perpindahan panas merupakan ilmu untuk mengetahui perpindahan energi dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur diantara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas. Maka ilmu perpindahan panas juga merupakan ilmu untuk meramalkan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai suatu proses

2.3.1 Perpindahan Kalor secara Konduksi

Perpindahan kalor secara konduksi adalah proses perpindahan kalor dimana kalor mengalir dari daerah yang bertemperatur tinggi ke daerah yang bertemperatur rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran energi dan momentum. Perpindahan panas konduksi dapat dilihat pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Perpindahan panas konduksi pada dinding (Sumber: J.P. Holman, hal: 33)

Laju perpindahan panas yang terjadi pada perpindahan panas konduksi adalah berbanding dengan gradien temperatur normal sesuai dengan persamaan (2.1) Persamaan Dasar Konduksi :

q k = – kA

dt

… (2.1) dx

Keterangan : q = Laju perpindahan panas < W> k = Konduktifitas termal <W/m ∙°C>

A = Luas penampang < m²> dt = Perbedaan temperatur <°C> dx = Tebal permukaan <m> A = Luas penampang < m²> dt = Perbedaan temperatur <°C> dx = Tebal permukaan <m>

Konduktivitas Termal

Tetapan kesebandingan (k) adalah sifat fisik bahan atau material yang disebut konduktivitas termal. Persamaan (2.1) merupakan persamaan dasar tentang konduktivitas termal. Berdasarkan rumusan itu maka dapatlah dilaksanakan pengukuran dalam percobaan untuk menentukan konduktifitas termal berbagai bahan. Pada umumnya konduktivitas termal itu sangat tergantung pada temperatur, Konduktivitas Termal Berbagai Bahan dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Konduktivitas Termal Beberapa Bahan

Bahan

<W/m ∙°K>

Baja 1 % karbon

(Sumber: Jensen, Ted J. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Terjemahan oleh Prof.

Wiranto Arismunandar)

2.3.2 Perpindahan Kalor secara Konveksi

Perpindahan panas secara konveksi bergantung pada nilai koefisien konveksi fluidanya. Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan massa medianya, dan media konveksi adalah fluida. Konveksi terjadi karena adanya perbedaan kecepatan fluida bila temperaturnya berbeda, yang tentunya akan berakibat pada perbedaan berat jenis (berat tiap satuan volume). Fluida yang bertemperatur tinggi akan mempunyai berat jenis yang lebih kecil

bila dibandingkan dengan fluida sejenisnya yang bertemperatur lebih rendah. Karena itu, maka fluida yang bertemperatur tinggi akan naik sambil membawa energi. Hal inilah yang berakibat pada terjadinya perpindahan kalor konveksi.

Konveksi adalah proses transfer energi dengan kerja gabungan dari konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat dan cairan atau gas. Konveksi dapat terjadi secara alami dan secara paksa. Beberapa tahap perpindahan energi dengan cara konveksi. Pertama, panas akan mengalir dengan cara konduksi dari permukaan ke partikel – partikel fluida yang berbatasan. Energi yang berpindah dengan cara demikian akan menaikkan temperatur dan energi dalam partikel fluida ini. Kemudian partikel fluida tersebut akan bergerak ke daerah yang bertemperatur lebih rendah di dalam fluida dimana partikel tersebut akan bercampur dan memindahkan sebagian energinya pada partikel fluida lainnya. Dalam hal ini alirannya adalah aliran fluida maupun energi. Energi disimpan di dalam partikel – partikel fluida dan diangkut sebagai akibat gerakan massa partikel tersebut.

Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi bebas/alami ( free convection) dan konveksi paksa ( forced convection ) menurut cara alirannya. Bila gerakan mencampur berlangsung semata-mata sebagai akibat dari perbedaaan kerapatan yang disebabkan oleh gradient temperatur, maka proses ini yang disebut dengan konveksi bebas atau alamiah (natural). Bila gerakan mencampur disebabkan oleh suatu alat dari luar, seperti pompa atau kipas, maka prosesnya disebut konveksi paksa. berikut ini pada Tabel 2.2 menyajikan data berupa

koefisien perpindahan panas secara konveksi dan gambar Perpindahan kalor secara konveksi dapat dilihat pada Gambar 2.3

Tabel 2.2 perpindahan panas secara konveksi

No. Proses

2 H< o W/m ∙ K > 1 Konveksi alami

2 Konveksi alami

3 Konveksi dengan perubahan fasa (mendidih dan mengembun) 2500 – 100.000

(Sumber : Suryanto, Ari dkk. 2012. Modifikasi plat penyerap kalor matahari. )

Gambar 2.3 Perpindahan kalor secara konveksi (Sumber: J.P. Holman, hal, 252)

Proses pemanasan atau pendinginan fluida yang mengalir didalam saluran tertutup seperti pada gambar 2.2 merupakan contoh proses perpindahan panas. Laju perpindahan panas pada beda temperatur tertentu dapat dihitung dengan Persamaan (2.2). � = −ℎ� ( Tw – T∞ )

Keterangan : Q = Laju Perpindahan Panas < W >

2 h o = Koefisien perpindahan Panas Konveksi < W / m ∙ C>

A = Luas Bidang Permukaan Perpindahaan Panas < m 2 > Tw = Temperatur Dinding < o

T o ∞ = Temperatur lingkungan <

Tanda minus ( – ) digunakan untuk memenuhi hukum II thermodinamika, sedangkan panas yang dipindahkan selalu mempunyai tanda positif (+). Persamaan (2.4) mendefinisikan tahanan panas terhadap konveksi. Koefisien pindah panas permukaan h, bukanlah suatu sifat zat, akan tetapi menyatakan besarnya laju pindah panas didaerah dekat pada permukaan itu. Perpindahan Panas secara konveksi paksa dan alami dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Perpindahan Panas Konveksi paksa dan alami (Sumber: J.P.Holman).

Perpindahan konveksi paksa dalam kenyataanya sering dijumpai, karena dapat meningkatkan efisiensi pemanasan maupun pendinginan satu fluida dengan fluida yang lain.

2.3.3 Perpindahan Kalor secara Radiasi

Proses dengan perpindahan panas radiasi terjadi berdasarkan temperaturnya tanpa bantuan dari suatu zat antara (medium) disebut radiasi termal. Defenisi lain dari

radiasi termal ialah radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh suatu benda karena temperaturnya. Radiasi adalah proses perpindahan panas melalui gelombang elektromagnetik atau paket-paket energi ( photon ) yang dapat dibawa

sampai pada jatray yang sangat jauh tanpa memerlukan intetraysi dengan medium (ini yang menyebabkan mengapa perpindahan panas radiasi sangat penting pada ruang vakum), disamping itu jumlah energi yang dipancarkan sebanding dengan temperatur benda tersebut. Tidak seluruh energi yang disebutkan dalam konstanta surya mencapai permukaan bumi, karena terdapat absorpsi yang kuat dari karbondioksida dan uap air di atmosfer. Perpindahan panas secara radiasi dapat

dirumuskan sebagai berikut pada Persamaan (2.3).

rad = ��(� 1 −� 2 )

Dimana 2 � adalah konstanta Stefan-Boltzman dengan nilai 5,669 x 10 W/m , � adalah emisivitas benda dan T adalah beda temperatur. Perpindahan panas radiasi

dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Perpindahan panas radiasi (Sumber: J.P.Holman, hal: 343).

Energi radiasi dikeluarkan oleh benda karena temperatur, yang dipindahkan melalui ruang antara, dalam bentuk gelombang elektromagnetik Bila energi radiasi menimpa suatu bahan, maka sebagian radiasi dipantulkan, sebagian diserap dan sebagian diteruskan seperti Gambar 2.5.

2.4 Proses Pengeringan

Proses pengeringan adalah suatu proses pemindahan panas dan massa secara simultan atau mengurangi kandungan air dari suatu bahan yang dikeringkan dengan menguapkan air tersebut dengan memerlukan energi panas. Pada pengeringan ada beberapa peristiwa yang terjadi (Burlian, F. dan Firdaus, A., oktober 2011) yaitu :

a) Proses pemindaham panas, yaitu proses yang terjadi karena perbedaan temperatur, panas yang dialirkan akan meningkatkan temperatur bahan yang lebih rendah, menyebabkan tekan uap air di dalam bahan lebih tinggi dari tekan uap air di udara.

b) Proses pemindahan massa, yaitu suatu proses yang terjadi karena kelembapan relatif udara pengering lebih rendah dari kelembaban relatif bahan, panas yang dialirkan di atas permukaan bahan akan meningkatkan uap air bahan sehingga tekenan uap air akan lebih tinggi dari tekanan uap udara ke pengering. Proses pengeringan dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Proses pengeringan

2.4.1 Tujuan Pengeringan

Pengeringan zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai mendapatkan rendahnya kadar air. Pengeringan biasanya merupakan Pengeringan zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai mendapatkan rendahnya kadar air. Pengeringan biasanya merupakan

1. Agar produk dapat disimpan lebih lama.

2. Mempertahankan daya fisiologik bahan

3. Mendapatkan kualitas yang lebih baik,

4. Menghemat biaya pengangkutan.

2.4.2 Jenis Pengeringan

Dalam proses pengeringan ada 3 jenis pengeringan yang dilakukan yaitu pengeringan secara alamiah, pengeringan menggunakan bahan bakar atau mekanis dan pengeringan gabungan.

1. Pengeringan Secara Alamiah Pengeringan secara alamiah adalah pengeringan yang dilakukan secara tradisional atau yang tidak menggunakan alat pengering yaitu dengan menjemur bahan yang dikeringkan di atas penjemur langsung ditempat yang ada paparan sinar matahari. Pengeringan dengan cara ini tentu sangat bergantung terhadap cuaca dan intensitas sinar matahari.

2. Pengeringan Mekanis Pengeringan secara mekanis adalah pengeringan yang dilakukan dengan menggunakan alat pengering dimana panas yang digunakan bersumber dari panas bahan bakar yang berupa tungku biomassa. Pengeringan dengan cara ini merupakan alternatif jika cuaca mendung ataupun intensitas sinar matahari yang rendah. Adapun jenis pengeringan mekanis adalah Tray Dryer (pengering berbentuk tray) , Rotary Dryer (pengering berputar) , Spray Dryer (pengering

semprot) dan Freeze Dryer (pengering beku).

3. Pengeringan Gabungan Pengeringan gabungan adalah pengeringan dengan menggunakan energi sinar matahari yang berupa kolektor surya dan tungku biomassa yang menggunakan konveksi paksa (udara dikumpulkan dalam kolektor dan dipanaskan dalam tungku 3. Pengeringan Gabungan Pengeringan gabungan adalah pengeringan dengan menggunakan energi sinar matahari yang berupa kolektor surya dan tungku biomassa yang menggunakan konveksi paksa (udara dikumpulkan dalam kolektor dan dipanaskan dalam tungku

2.4.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada dua macam yaitu :

1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering adalah temperatur, kecepatan volumetrik, aliran udara pengering dan kelembaban udara.

2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan adalah ukuran bahan, kadar air awal dan tekanan parsial dalam bahan. Kelembaban udara berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air. Apabila kelembaban udara tinggi, maka perbedaan tekanan uap air di dalam dan di luar bahan menjadi kecil sehingga menghambat pemindahan uap air dari dalam bahan keluar. Pengaturan temperatur dan waktu pengeringan dilakukan dengan mengatur bahan bakar pada alat pengering, seperti udara panas yang dialirkan dan temperatur dalam tungku biomassa. Temperatur pengeringan akan mempengaruhi kelembaban udara di dalam alat pengering dan laju pengeringan untuk bahan tersebut. Pada kelembaban udara yang tinggi, laju penguapan air bahan akan lebih lambat dibandingkan dengan pengeringan pada kelembaban yang rendah (Taufiq, 2004).

2.5 Laju energi masuk tunnel dryer ( � in )

Kemampuan tunnel dryer menyerap energi radiasi matahari kemudian dirubah menjadi energi panas yang dipengaruhi oleh luas permukaan polikarbonat. Besarnya laju energi yang diserap oleh polikarbonat dapat ditentukan dengan Persamaan (2.4).

Q in =I t ·A t …(2.4)

Dimana ;

I t = intensitas matahari <W/m²

A t = luas permukaan tunnel <m²>

2.6 Laju energi bahan bakar (� bb )

Laju energi bahan bakar merupakan rentang daya biomassa yaitu perbandingan jumlah konsumsi bahan bakar dengan waktu yang dibutuhkan selama pembakaran dikali nilai kalor bahan bakar (NKB). Tungku bahan bakar lulus uji konsumsi spesifik bahan bakar maksimum 1 kg/h (SNI, Kinerja tungku biomassa. 2012).

2.7 Laju energi berguna biomassa (� u )

Energi berguna atau yang bermanfaat tungku biomassa yaitu energi dihasilkan tungku biomassa yang dipengaruhi oleh laju aliran udara, temperatur udara masuk dan keluar tungku biomassa serta panas spesifik. Besarnya energi bermanfaat dapat dihitung dengan persamaan (2.5).

Q u = ṁ·C p · ∆T …(2.5)

Dimana ; ṁ = Laju aliran massa fluida kerja <kg/s>

C p = Panas spesifik fluida <J/kg·°K> (Teknologi Rekayasa Surya. 215) ∆T = Beda temperatur fluida kerja <°C>

2.8 Laju penguapan air bahan spesifik (SMER)

Laju penguapan air bahan spesifik ( Specific Moisture Evaporation Rate ) merupakan perbandingan air yang disingkirkan dari bahan dalam kg/h dengan energi input dalam kW, SMER dapat ditentukan dengan persamaan (2.6).

ṁ ab

SMER = …(2.6)

E total

E total = E bb + E blw total + Q in

Dimana; ṁ ab = Laju aliran massa air bahan <kg/s>

E total = Laju energi input untuk pengeringan <kW> SMER = Laju penguapan air bahan spesifik <kg/kwh>

E blw total = Daya listrik blower total <W> Q in = Laju energi masuk tunnel dryer (kW)

2.9 Efisiensi Termal

Efisiensi termal dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara kalor yang diserap oleh bahan yang dikeringkan terhadap energi input. Tungku Biomassa dinyatakan lulus uji atau layak pakai memenuhi nilai efisiensi termal minimal 20% (SNI, kinerja tungku biomassa, 2012). Efisiensi termal dapat hitung dengan persamaan (2.7).

ṁ ab ·h fg

η th =

E total

Dimana :

h fg = panas laten < kJ/kg > ṁ ab = Laju pengeringan bahan < kg/h >

E total = Laju energi input < kW > η th = Efisiensi thermal < % >

2.10 Turbin Ventilator

Turbin Ventilator atau sering disebut Turbo Air adalah sejenis exhaust fan atau roof fan, dimana fungsi alat tersebut adalah menghisap udara panas, debu, dan juga berfungsi sebagai alat ventilasi / sirkulasi udara. Turbin Ventilator tidak memakai tenaga listrik, bebas perawatan, dan dapat bekerja selama 24 jam, sehingga jauh lebih efisien dibandingkan dengan exhaust fan dan roof fan . Turbin Ventilator dapat dilihat pada Gambar 2.7

Gambar 2.7 Turbin Ventilator

1. Cara Kerja Turbin Ventilator

Turbin Ventilator akan berputar hanya dengan hembusan angin yang lemah sekalipun, tetapi juga mampu menahan angin berkecepatan tinggi. Berputarnya Turbin Ventilator juga disebabkan karena adanya perbedaan tekanan udara di dalam dengan di luar ruangan, dimana secara alamiah udara panas di dalam ruangan akan mengalir dan menekan keluar melalui sirip-sirip turbin sehingga membuat Turbin Ventilator berputar. Dengan demikian ada atau tidak ada angin, Turbin Ventilator akan selalu berputar akibat dari perbedaan tekanan.

2. Kelebihan Turbin Ventilator

Beberapa kelebihan dari Turbin Ventilator adalah:

1. Bebas biaya listrik ( operational free )

2. Bebas biaya perawatan ( maintenance free )

3. Kuat dan ringan

4. Tahan terhadap korosi dan tidak berisik

2.11 Tungku Biomassa

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis ,biasanya biomassa berumur relatif muda yang berasal dari tumbuhan maupun hewan, dimana ia terkumpul dalam jangka waktu tidak terlalu lama atau tidak termasuk sumber fosil. Biomassa dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu biomassa basah dan biomassa kering. Bentuk dari biomassa basah yaitu sisa sayuran, sampah organik rumah tangga, sampah pasar tradisional,kotoran hewan, dan kotoran manusia. Sedangkan biomassa kering adalah jerami, sekam, tempurung, kayu, dan limbah pertanian lainnya. Tungku biomassa merupakan alat pemanas yang memanfaatkan kalor dari hasil pembakaran biomassa di dalam ruang bakar. Panas dari ruang bakar akan mengalir ke pipa-pipa yang berada di atas ruang bakar, akibatnya temperatur udara akan naik karena adanya perpindahan panas secara konveksi, yang mana udara panas dapat dijaga dengan menggunakan blower agar nyala bahan bakar tetap stabil. Tungku biomassa dapat dilihat pada Gambar 2.8

Gambar 2.8 Tungku Biomassa

2.11.1 Bagian-bagian Tungku Biomassa

Beberapa bagian dari tungku biomassa yaitu :

1. Merupakan saluran masuk, udara lingkungan dimana udara lingkungan dihisap menggunakan exhaust fan melewati pipa pemindah panas.

2. Pipa pemindah panas, berfungsi untuk memanaskan udara lingkungan.

3. Merupakan saluran udara masuk ke ruang pengering.

4. Ruang pembakaran, merupakan tempat pembakaran yang menggunakan arang tempurung sebagai bahan bakar tungku biomassa.

5. Blower, digunakan untuk membantu proses pembakaran arang tempurung.

6. Merupakan cerobong asap, tempat keluarnya asap dan abu hasil dari pembakaran arang tempurung pada ruang pembakaran. Biomassa (arang tempurung) merupakan sumber energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis yang bersal dari organisme yang belum lama mati (dibandingkan dengan bahan bakar fosil). Sumber-sumber biomassa yang paling umum adalah bahan bakar kayu, arang tempurung dan limbah. Ada tiga jenis proses yang digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk energi yang berguna yaitu: konversi termal dari biomassa, konversi kimia dari biomassa, dan konversi biokimia dari biomassa.

2.11.2 Kelebihan dan Kekurangan Energi Biomassa

1. Kelebihan Biomassa

 Sumber Energi Terbarukan Biomassa berasal dari sumber-sumber seperti tanaman dan hewan, singkatnya,

merupakan sumber yang bisa diganti.Tanaman dapat tumbuh berulang-ulang pada lahan yang sama tanpa harus mengeluarkan biaya yang relatif tinggi. Bahannya selalu tersedia, selama ini penggunaan lebih banyak untuk keperluan memasak seperti membakar ikan, ayam. Sedangkan dalam pendidikan pengunaannya diarahkan untuk penelitian yang lebih diarahkan sebagai sumber panas untuk proses perngeringan.

 Mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil Bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batubara dan lain-lain terdapat dalam

jumlah terbatas.Dibutuhkan jutaan tahun bagi pembentukan bahan bakar fosil sehingga tidak bisa digantikan dalam waktu singkat.Bahan bakar biomassa hadir sebagai sumber energi alternatif untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil.

 Mengurangi limbah Dimana tungku biomassa menggunakan arang tempurung sebagai bahan bakar.

Karena Penyebaran tanaman kelapa dihampir seluruh wilayah indonesia, karena itu banyaknya industri kecil dan rumah tangga yang menggunakan bahan dasar kelapa mengakibatkan limbah tempurung kelapa semakin meningkat. Oleh sebab itu dengan penggunaan tempurung kelapa sebagai bahan bakar Tungku biomassa dapat mengatasi permasalahan limbah.

2. Kekurangan Biomassa

 Tungku Biomassa memiliki sedikit gas buang yang bersifat kotor seperti campuran asap dan abu sisa pembakaran arang tempurung.

 Secara ekonomisnya proses pembuatan tungku biomassa, membutuhkan tenaga dan biaya relatif besar. Yang sangat tergantung pada kontruksi yang di inginkan.

 Kandungan kelembaban yang tinggi. Dalam kandungan biomassa, terdapat kandungan air yang cukup tinggi. Hal ini

dapat dilihat pada proses fotosintesis, dimana pada hasil reaksinya terdapat air.

2.11.3 Arang Tempurung

Penyebaran tanaman kelapa dihampir seluruh wilayah indonesia, karena itu banyaknya industri kecil dan rumah tangga yang menggunakan bahan dasar kelapa yang mengakibatkan limbah tempurung kelapa semakin meningkat. Oleh sebab itu dengan penggunaan tempurung kelapa sebagai bahan bakar tungku biomassa dapat mengatasi permasalahan limbah. Pemanfaatan tempurung kelapa sebagai energi bahan bakar tungku biomassa dapat memperbaiki mutu tempurung sehingga akan meningkatkan nilai ekonomis tempurung kelapa tersebut. Arang tempurung kelapa dapat dilihat pada Gambar

Gambar 2.9 Arang Tempurung.

Adapun energi bahan bakar (arang tempurung) tungku biomassa dapat ditentukan dengan persamaan (2.8).

Ebb = ṁbb × NKB …(2.8) Dimana; Ebb = Energi bahan bakar ṁbb = Laju pembakaran massa bahan bakar <kg/s> NKB = Nilai Kalor Bahan bakar <kJ/kg>

Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, abu, dan selulosa, komposisi kimia tempurung kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tempurung kelapa biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif. Hal ini dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan nilai kalor bahan bakar (NKB) yang Tempurung kelapa memiliki komposisi kimia mirip dengan kayu, mengandung lignin, abu, dan selulosa, komposisi kimia tempurung kelapa dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tempurung kelapa biasanya digunakan sebagai bahan pokok pembuatan arang dan arang aktif. Hal ini dikarenakan tempurung kelapa merupakan bahan yang dapat menghasilkan nilai kalor bahan bakar (NKB) yang

Tabel 2.3 Komposisi Tempurung Kelapa

Komponen Persentase (%)

Komponen ekstraktif

(Sumber: Jurnal V. Kirubakaran dkk,

A review gasification of biomass , juli 2007)

Tabel 2.4 analisis ultimasi dari biomassa.

% No.

SI. Biomassa

Ultimate Analysis (wt %) HHVa Density

(MJ/kg) (kg/m³) X Y Z conversion

of carbon 1 Ampas tebu

3.65 5.8 2.94 81 2 Sabut kelapa

3.97 5.7 2.85 72 3 Tempurung kelapa 50.2 5.7

4.18 5.7 2.71 65 4 Sabut empulur

18.07 94 3.67 4.7 2.71 74 5 Bonggol jagung

3.97 5.0 2.79 70 6 Tangkai jagung

3.49 5.3 2.88 82.3 7 Limbah kapas

3.56 6.0 3.10 87 8 Kulit kacang

4.03 5.7 2.46 61.2 9 Jerami padi

3.56 6.0 2.063 58 10 Sekam padi

3.24 5.1 2.0 62 11 Tangkai padi

3.08 5.0 2.37 82.4 12 Serbuk kayu

4.02 5.9 2.82 70.2 13 Jerami gandum

3.96 5.4 2.24 56.5 Average

2.12 Pengering Terowong ( Tunnel Dryer )

Alat Pengering terowong merupakan alat yang digunakan untuk mempercepat proses pengeringan bahan dengan bentuk dan ukuran seragam. Biasanya bahan yang dikeringkan berbentuk biji-bijian, sayatan/irisan, dan bentuk padatan lainnya. Bahan yang akan dikeringkan ditebarkan dengan tebal lapisan tertentu di atas dulang atau anyaman bambu. Dulang tersebut diletakkan di atas tray – tray yang berada dalam ruang pegering. Jarak antara dulang diatur sedemikian rupa sehingga memungkinkan udara panas dengan bebas dapat melewati tiap dulang, sehingga pengeringan dapat seragam. Gambar tunnel dryer dapat dilihat pada Gambar 2.10

Gambar 2.10 Ruang Pengering Terowong

2.13 Kadar Air Bahan

Kadar air menunjukkan banyaknya kandungan air persatuan bobot bahan (Surachman.dkk, 2008). K eragaman kadar air awal bahan sering dijumpai pada proses pengeringan dan hal ini juga menjadi suatu masalah. Beberapa hal yang dapat dilakukan untuk mengurangi masalah ini adalah dengan mengurangi ketebalan tumpukan bahan yang dikeringkan, mempercepat aliran udara pengering, menurunkan temperatur udara pengering dan dilakukan pengadukan bahan. Kadar air akhir bahan merupakan tujuan akhir proses pengeringan, besarnya kadar air akhir akan menentukan lamanya proses pengeringan berlangsung (Rosdaneli Hasibuan, 2005).

Kadar air di dalam bahan dapat diketahui dengan dua cara yaitu sebagai berikut :

1. Metode Basis Basah.

Kadar air basis basah didefinisikan sebagai perbandingan massa air di dalam bahan dengan massa bahan basah. Untuk menghitung kadar air basis basah, bisa menggunakan Persamaan (2.9).

w w Mc  x 100 % ...(2.9) ( w w  w d )

Dimana : M c = kadar air basis basah (%) w w = massa air (kg) w d = massa padatan (kg)

2. Metode Basis Kering

Kadar air kering didefinisikan sebagai perbandingan massa air di dalam bahan dengan massa padatan. untuk menghitung kadar air basis kering, bisa menggunakan Persamaan (2.10).

W w M d  x 100 % ...(2.10)

Dimana : M d = kadar air basis kering (%).

W W = massa air (kg). W d = massa padatan (kg).

2.14 Psikrometrik dalam Pengeringan

2.14.1 Tekanan Uap air dan Kelembaban relatif

Tekanan uap air adalah tekanan parsial dari molekul-molekul uap air dalam udara lembap. Apabila udara sepenuhnya dijenuhi oleh uap air, maka tekanan uap tersebut dinamakan tekanan uap jenuh (Sherwin, 1996). Kelembaban relatif adalah perbandingan fraksi mol (tekanan uap) uap air dalam udara dengan fraksi mol (tekanan uap) uap air dalam udara jenuh dengan temperatur yang sama pada tekanan atmosfir. Kelembaban relatif ditunjukkan dalam desimal atau bila dikalikan seratus dalam persen.

2.14.2 Pemanasan Udara dan Entalpi

Terjadinya pemanasan udara ditandai dengan naiknya temperatur udara. Pada keadaan ini kelembapan mutlak udara konstan. Akan tetapi bila dilihat pada diagram psikrometrik ( psychrometric chart ), temperatur udara bergerak ke kanan yang menyebabkan turunnya kelembaban relatif. Diagram psikrometrik dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Diagram psikrometrik

psychrometric chart adalah diagram hubungan termodinamika antara campuran uap air dan udara. Hubungan ini perlu dimengerti untuk memahami proses pengeringan karena bertalian dengan peran usaha pengambilan air dari produk yang dikeringkan.