UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK RUMAH KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA (Myristica sp.) DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN, BOGOR
Oleh :
AJI WIJAYA F01400047
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK RUMAH KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA (Myristica sp.) DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN, BOGOR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh :
AJI WIJAYA F01400047 Tanggal Lulus : Bogor,
November 2007 November 2007
Disetujui oleh:
Ir. Sri Endah Agustina, MS Pembimbing Akademik
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya bagi Allah yang telah berfirman: ∩∉∪ #Zô£ç„ Îô£ãèø9$# yìtΒ ¨βÎ) ∩∈∪ #·ô£ç„ Îô£ãèø9$# yìtΒ ¨βÎ*sù “Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.” (QS. Alam Nasyrah [94]: 5-6)
Shalawat dan salam disampaikan kepada Rasulullah Muhammad , kepada keluarganya, para shahabatnya, dan orang-orang yang beriman, mengikuti serta istiqomah terhadap risalahnya. Beliau bersabda:
«bflèÛŽlbflvflnžŽíüđñflìžÇfl…žåßč ëfl ŽÉjflž’mflüÐãflžåčßflëŽÉ’ fl ž‚íflüđkÜÓ žåčßflëŽÉÐ žäíflüáÜčÇžåčßÙčiŽ‡ìŽÇcóğãgŞáŽèÜÛa» “Ya Allah, aku berlindung dari: ilmu yang tidak bermanfaat, hati yang tidak khusyu’, jiwa yang tidak pernah puas, dan doa yang tidak terkabulkan.” (HR. Muslim)
Skripsi hasil penelitian berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya Dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala (Myristica sp.) Di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor ini merupakan tugas akhir untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Perjuangan yang cukup panjang, memakan waktu maksimal pendidikan sarjana (7 tahun) di IPB. Memang tidak seluruh waktu itu optimal untuk fokus menyelesaikan kuliah. Tapi, penulis bersyukur bisa memetik hikmah dan ibrah dari lika-liku perjalanan hidup selama menempuh kuliah ini. Semoga bisa menjadi bagian yang memperkaya khasanah pengetahuan dan kematangan berpikir, kedewasaan bertindak, dan kebijaksanaan dalam menapaki kehidupan bagi penulis. Sehingga kelulusan yang sempat tertunda ini bisa membukakan pintu-pintu amal shalih yang bermanfaat bagi kehidupan diri penulis di dunia dan akhirat. Serta, bisa membukakan pintu-pintu dakwah di tengah umat agar mereka bisa menikmati manfaat ilmu tersebut. Penulis
teringat
dengan
perkataan
Syaikh
Taqiyuddin
an-Nabahani
(rähimahullah), yang mengatakan: “Pemikiran akan tetap menjadi informasi mati selama belum diterapkan. Jika demikian halnya, maka berbagai informasi itu tidak ada bedanya dengan catatan-catatan yang ada di dalam buku-buku dan otak manusia”. Akhirnya, penulis patut menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar–besarnya kepada : 1. Kedua orang tua penulis, khususnya ibunda yang telah melahirkan penulis ke dunia ini. Penulis hanya bisa berterima kasih seraya berdoa kepada Allah semoga seluruh pengorbanan mereka diterima di sisi-Nya dengan sebaik-baik penerimaan. 2. Ibu Ir. Sri Endah Agustina, MS sebagai pihak yang memiliki andil besar bagi kelulusan penulis. Jazâkillah khoiron katsîron, Ibu.
3. Bapak Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr dan Bapak Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si sebagai dosen penguji yang memberikan perbaikan skripsi ini. 4. Ibu Dr. Ir. Diah Wulandani, M.Si atas konsultasi dan masukan yang turut diberikan. 5. Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA selaku Kepala Laboratorium Energi & Elektrifikasi Pertanian atas bantuan sebagian dana hibah untuk penelitian penulis. 6. Keluarga Mbak Muf dan Mas Tris, yang telah turut andil berkorban dan menjadi rumah kedua bagi penulis. Untuk kedua adikku, Ipung dan Zami, atas sokongan kepercayaannya. Serta kedua keponakanku, Mas Mukti dan “Si Cantik” Zakiyah. 7. Istriku tercinta, Yulida ‘Fairuz’ Hasanah dan keluarga di Jember: Bapak Baidlowi & Ibu Sumarni, Mas Yus – Mbak Mer & Hanna, Mbak Yuni dan De’ Imah. 8. Pak Dullah sekeluarga, serta ‘ujang-ujang’ di UD. Sari Awi yang menyediakan tempat dan membantu penelitian penulis. 9. Bapak Ir. Drajat, MS atas kesempatan berdiskusi tentang pala, dan redaksi AgroMedia Pustaka yang memberikan arsip foto-foto tentang pala dari buku “Meraup Laba Dari Pala”. 10. Staf di lingkungan Fateta yang membantu administrasi – akademik penulis: Staf administrasi akademik dekanat Fateta (Bu Ratna, dkk.), Staf UPT AK Dept. TEP (Bu Mar, Bu Ros, Mas Nandang, dkk.), Staf Lab. Energi & Elektrifikasi (Pak Harto, Mas Firman & Mas Darma), Staf Lab. Bangunan Pertanian (Pak Chusnul Arif, S.Tp & Pak Ahmad), staf UPT Pusat Informasi Teknologi Pertanian (Pak Agus, dkk.), dan “juru kunci” Fateta Pak Kasman & Pak Hendi. 11. Seluruh ikhwah fil Islam wa da’wah li isti’nafil hayatil Islamiyyah (HTI, Gema Pembebasan, BKLDK, dan seluruh jaringannya), khususnya DPC HTI Darmaga Kampus. Doakan semoga penulis istiqomah & semakin giat berjuang, Allahu Akbar!!!! 12. Pihak-pihak yang telah meminjamkan fasilitas dan membantu untuk kelulusan penulis: Mas Elvin Gunawan, S.Hut; De’ Hafinnudin; De’ Slamet W., S.Tp; Budina Eka, S.Kh; De’ Fanani; De’ Tri P., S.P; De’ Dwi C., S.Tp; ‘Ajo’ Suharjo; Mas Aris; Lucki M., S.Pi; Ust. Setyanto, S.Pi; “My Best Frends”: Harun K. – Amir M. – Casdimin Abu Nafidz, S.P; Ust. Ir. H. Syamsuddin Abu Faqih, M.Si; Ust. Taufik, NT; Uda Hendri Abu Syifa; Crew Melati/Yasmin (Fotokopi & Computer-Internet Rental) dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Jazâkumullah khoiron katsîron. Cukuplah Allah yang tahu, mencatat dan membalas kebaikan kalian. Bogor,
November 2007
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Brebes pada hari Sabtu, 5 Desember 1981 sebagai anak kedua dari empat bersaudara pasangan H. Kasmuri Santoso dan Hj. Nurdjannah. Saat masih kecil, penulis mengenyam pendidikan anak-anak di TK Pertiwi (1987 – 1988) dan SD Negeri 3 (1988 – 1994) di desa kelahiran penulis, Pakijangan, Bulakamba, Brebes. Kemudian, penulis melanjutkan pendidikan menengahnya ke SMP Negeri 2 Brebes (1994 – 1997), lalu SMU Negeri 1 Brebes. Setelah lulus SMU pada tahun 2000, penulis berkesempatan melanjutkan studi di IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) dan diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Di Departemen Teknik Pertanian, penulis mengambil sub-program studi Teknik Biosistem dan memilih masuk bagian (Laboratorium) Energi dan Elektrifikasi Pertanian (EEP) di bawah bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS. Untuk memenuhi syarat kelulusan dan memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian (S.Tp) penulis melaksanakan Praktik Lapang (PL) di PTPN VIII Kebun Gunung Mas, Cisarua, Bogor dengan judul Proses Produksi Teh di Perkebunan Gunung Mas (PTPN VIII) Bogor (tahun 2004) dan melaksanakan Tugas Akhir (TA) penelitian dan penulisan skripsi berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor (tahun 2007). Penulis aktif di organisasi kemahasiswaan dan sempat menjadi pengurus LDK BKIM IPB (2002 - 2004) dan Gerakan Mahasiswa (GEMA) Pembebasan (2004 – 2006). Di luar kegiatan akademik dan kemahasiswaan, penulis pernah menjadi sekretaris redaksi Majalah Remaja Islam (MRI) PermatA, Bogor (2004 – 2005). Kemudian, sejak akhir tahun 2004 penulis terlibat aktif sebagai anggota Hizbut Tahrir Indonesia (HTI) dalam usaha “melanjutkan kehidupan Islam”.
Aji Wijaya. F01400047. Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala (Myristica Sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Dibawah bimbingan: Ir. Sri Endah Agustina, MS. 2007.
RINGKASAN
Pala (Myristica sp) merupakan salah satu jenis rempah dan komoditas perkebunan Indonesia yang cukup penting. Dalam perdagangan internasional, yang disebut pala (nutmeg) umumnya adalah biji dari tanaman pala yang telah dikeringkan dan dibuka tempurungnya (nutmeg shelled). Paling tidak, ada 4 (empat) ragam komoditas perdagangan pala yang bernilai jual tinggi, yaitu gelondong pala (nutmeg in shell), biji pala (nutmeg shelled), fuli (mace), dan minyak pala/fuli (essential oils of nutmegs). Produksi pala Indonesia telah memasok lebih dari 60 % pangsa pasar dunia. Prospek peningkatan produksi pala masih sangat baik karena industri pangan, kimia dan kosmetik membutuhkan pasokan minyak atsiri dan oleoresin yang dapat diperoleh dari biji pala. Kualitas buah pala ditentukan oleh perlakuan selama masa budidaya hingga pemanenan. Sedangkan penjagaan kualitas pala hingga siap dimanfaatkan ditentukan oleh proses pasca-panen pala. Salah satu proses pasca-panen yang kritis dalam menentukan biji pala adalah pengeringan (drying). Selama ini, pengeringan biji pala yang biasa dilakukan di Indonesia adalah pengeringan tradisional dengan cara penjemuran atau pengasapan. Pengeringan dengan penjemuran tergantung pada keadaan cuaca yang cerah, sehingga mudah rusak, berjamur, terkontaminasi kotoran atau debu, serta dapat dirusak serangga. Sedangkan pengasapan, membutuhkan waktu yang lebih lama dan beresiko terjadi kebakaran. Oleh karena itu, diperlukan cara lain yang lebih baik untuk mengeringkan biji pala yaitu dengan menggunakan mesin pengering. Salah satu mesin pengering yang dapat digunakan untuk pengeringan berbagai komoditas, khususnya hasil-hasil pertanian, adalah mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang dikembangkan oleh Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Pemanfaatan mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa ini digunakan untuk mengeringkan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk pengeringan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Kriteria kinerja yang diuji meliputi suhu ruang pengeringan dan sebarannya, laju pengeringan, kapasitas pengeringan, efisiensi penggunaan energi dan kualitas produk yang dikeringkan. Sistem mesin pengering yang diuji terdiri atas unit bangunan mesin pengering dan unit pemanas tambahan (hibrid). Komponen lain yang mendukung kinerja sistem mesin pengering ini adalah penukar panas (heat exchanger/HE), kipas/pompa/motor listrik dan photovoltaic (PV). Pada penelitian ini, penilaian keefektifan dan nilai tambah fungsi mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk mengeringkan biji tanaman Pala (Myristica sp.) hanya didasarkan pada nilai analisa faktor unjuk kerja mesin yang menjadi tujuan penelitian saja. Pada penelitian ini dilakukan 3 kali percobaan. P0 dilakukan untuk mengetahui profil sebaran suhu pada siang hari tanpa beban pengeringan. Sedangkan P1 dan P2 dilakukan dengan memakai beban pengeringan dan menggunakan input energi tambahan sampai kadar air produk mencapai yang diinginkan. Tiap percobaan dilakukan selama 3 (tiga) hari/siang,
vi
yaitu H1, H2, dan H3. Untuk P1 dan P2, waktunya ditambah 2 malam karena menggunakan pemanas tambahan. Secara umum, hasil uji unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) adalah lebih baik daripada pengeringan dengan penjemuran (sun drying). Hal ini berdasarkan parameter-parameter unjuk kerja mesin pengering yang menjadi tujuan penelitian, yaitu: Suhu udara rata-rata siang hari yang dapat dicapai mesin pada P1 adalah 43,45 oC o (29,91 C – 58,56 oC) dan P2 sebesar 43,06 oC (32,22 oC – 55,82 oC). Sedangkan pada malam hari 30,5 oC (27,51 oC – 35,67 oC). Nilai rata-rata suhu udara pada mesin pengering tersebut memenuhi syarat suhu untuk pengeringan biji pala yang berkisar antara 40 oC hingga 55 oC. Laju pengeringan rata-rata bahan selama 6 jam pertama untuk jenis biji pala besar (a), kecil (b), dan kontrol/jemur berturut-turut pada P1: 5,73 %bk/jam, 25,71 %bk/jam, dan 46,64 %bk/jam; dan P2: 6,71 %bk/jam, 33,75 %bk/jam, dan 34,49 %bk/jam. Sedangkan untuk jam ke-21 – ke-30, P1: 3,96 %bk/jam, 20,18 %bk/jam, dan 17,85 %bk/jam; P2: 4,17 %bk/jam, 21,48 %bk/jam, dan 12,30 %bk/jam. Jadi, penggunaan mesin pengering dapat mempertahankan laju pengeringan bahan lebih baik dibandingkan penjemuran langsung. Mesin pengering dirancang untuk memuat beban pengeringan bahan sebanyak 300 kg biji pala. Kapasitas pengeringan mesin pengering tersebut secara teknis sesuai kebutuhan UD. Sari Awi sebagai usaha dagang skala kecil/pedagang pengumpul. Untuk pengeringan pala, kapasitas penguapan mesin mencapai 3,46 kg air/jam. Hampir sama dengan penjemuran, 3,65 kg air/jam. Efisiensi penggunaan energi pada mesin pengering (sistem) berdasarkan perhitungan lebih kecil dari 10 %, yakni 6,73 % (P1) dan 8,06 % (P2). Input energi tiap komponen sumber energi pada mesin pengering dari yang terbesar hingga terkecil adalah sumber energi biomassa (93,34 – 93,69 %), energi surya (5,36 – 5,74 %), dan energi listrik (0,92 – 0,95 %). Kualitas bahan yang dikeringkan dengan mesin secara visual, warna bahan lebih seragam dibandingkan hasil penjemuran. Namun untuk kondisi biji pala kecil (b) dan sedang (c), hasil penjemuran lebih baik dari pengeringan dengan mesin pengering. Sedangkan kadar air akhir untuk jenis biji pala besar (a), masih besar karena kandungan air di dalam tempurung (daging biji) sukar dikeluarkan. Pengeringan dengan mesin pengering, memungkinkan pengeringan dapat dilakukan dengan energi/panas besar, tanpa memecah tempurung, dan dapat dijaga agar tidak sampai mengakibatkan case hardening atau menguapkan kandungan minyak di dalamnya. Saran-saran dari penelitian ini adalah: 1) Pengoperasian kipas pengaduk/perata panas secara intensif dilakukan pada awal pengeringan dan setelah mencapai suhu 40 oC. Pada malam hari tidak disarankan menyalakan kipas pengaduk/perata panas. 2) Frekuensi bukatutup mesin pengering dikurangi dan tingkat insulasi mesin ditingkatkan. 3) Perbaikan alas nampan/wadah pengeringan (berupa jaring plastik) yang rusak. 4) Intensitas penggunaan tungku pada siang hari dikurangi. Sedangkan penambahan atau pengumpanan bahan bakar biomassa dilakukan secara teratur. 5) Desain dan kontruksi pipa udara panas dipasang secara menyilang (cross flow) dengan arah sumber panas, pilihan bahan pipa harus yang kuat dan tahan terhadap panas/suhu tinggi. 6) Biji pala disortir lebih dulu sebelum dikeringkan. 7) Reposisi rak dan pembalikan bahan lebih awal sebelum jam ke-30 masa pengeringan. 8) Perlu penelitian lebih lanjut untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) pada saat musim penghujan untuk membandingkan hasil pengujian penelitian ini.
vii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI.................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
xi
DAFTAR TABEL.......................................................................................... xiii DAFTAR RUMUS ........................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. I.
xv
PENDAHULUAN ..................................................................................
1
A. Latar Belakang ...................................................................................
1
B. Tujuan Penelitian................................................................................
3
II. TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................
4
A. Botani Tanaman Pala (Myristica sp.).................................................
4
B. Komposisi Fisik dan Kimia Biji Pala.................................................
6
C. Pengolahan Biji Pala ..........................................................................
7
D. Pengeringan........................................................................................
10
D.1. Teori Pengeringan.....................................................................
10
1. Kadar air (ka) .......................................................................
11
2. Laju pengeringan (LP) .........................................................
12
3. Kadar air kesetimbangan (Me) ............................................
12
4. Kurva psikometrik pada proses pengeringan.......................
13
D.2. Proses Pengeringan Konvensional Menggunakan Energi Surya dan Kendalanya ..............................................................
14
E. Mesin Pengering Berenergi Surya .....................................................
15
E.1. Penelitian, Pemanfaatan Dan Pengembangan Pengering Surya Tipe Efek Rumah Kaca (ERK).......................................
17
III. METODE PENELITIAN........................................................................
23
A. Batasan Sistem dan Pendekatan Permasalahan..................................
23
A.1. Batasan Sistem..........................................................................
23
1. Bangunan Mesin pengering .................................................
25
a. Pengumpul (kolektor) dan penyerap (absorber) panas....
25
b. Ruang pengering..............................................................
25
viii
2. Pemanas tambahan...............................................................
26
3. Penukar panas (heat exchanger/HE)....................................
26
4. Kipas pendorong (blower), kipas pengaduk/perata panas dan pompa HE air ................................................................
27
5. Photovoltaic (PV) ................................................................
27
A.2. Pendekatan Permasalahan.........................................................
27
B. Parameter Pengukuran .......................................................................
29
1. Suhu ruang pengeringan dan sebarannya.............................
29
2. Laju pengeringan .................................................................
29
3. Kapasitas pengeringan .........................................................
30
4. Efisiensi penggunaan energi ................................................
30
5. Kualitas produk yang dikeringkan .......................................
30
C. Metode Pengambilan Data .................................................................
31
1. Suhu ruang pengering dan sebarannya ................................
31
2. Kadar air bahan....................................................................
32
3. Waktu pengeringan ..............................................................
34
4. Laju aliran udara pengering .................................................
34
5. Kelembaban udara relatif (RH)............................................
35
6. Iradiasi surya global.............................................................
35
7. Kebutuhan energi biomassa .................................................
36
8. Kebutuhan energi listrik.......................................................
36
D. Alat dan Bahan...................................................................................
39
E. Waktu dan Tempat .............................................................................
40
F. Perhitungan Parameter dan Analisis ..................................................
42
F.1. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya ...............................
42
F.2. Laju Pengeringan ......................................................................
42
F.3. Kapasitas Pengeringan..............................................................
42
F.4. Efisiensi Penggunaan Energi ....................................................
42
F.5. Kualitas Produk yang Dikeringkan...........................................
44
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...............................................................
46
A. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya.........................................
46
B. Laju Pengeringan ...............................................................................
51
ix
1. Kadar air bahan....................................................................
51
2. Laju aliran udara ..................................................................
59
3. Kelembaban udara ...............................................................
60
C. Kapasitas Pengeringan .......................................................................
63
D. Efisiensi Penggunaan Energi .............................................................
65
1. Iradiasi surya........................................................................
66
2. Biomassa..............................................................................
67
3. Listrik...................................................................................
69
E. Kualitas Produk yang Dikeringkan ....................................................
70
V. KESIMPULAN DAN SARAN...............................................................
74
A. Kesimpulan ........................................................................................
74
B. Saran...................................................................................................
76
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
78
LAMPIRAN...................................................................................................
83
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Pengolahan pala terpadu...........................................................
1
Gambar 2.
Buah Pala (Myristica sp.). ........................................................
4
Gambar 3.
Alat pembungaan dan pembuahan Pala (Myristica sp.) ...........
5
Gambar 4.
Bagian-bagian buah Pala (Myristica sp.).. ...............................
6
Gambar 5.
Skema pengolahan pala ekspor Indonesia................................
9
Gambar 6.
Kondisi dan sifat fisika pemanasan udara dan pengeringan suatu bahan pada kurva Psikometrik........................................
13
Gambar 7.
Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe kolektor datar ..... 16
Gambar 8.
Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe ERK dengan absorber atas.............................................................................
16
Gambar 9.
Pengering energi surya tipe lorong...........................................
20
Gambar 10. Mesin pengering tipe ERK yang dilengkapi dengan sistem pemanas tambahan dan kincir angin untuk sistem penggerak rak pengering a. Tampak isometri.................................................................
22
b. Tampak depan ....................................................................
22
Gambar 11. Foto mesin pengering tipe ERK yang diuji (tampak depan)....
23
Gambar 12. Sketsa gambar mesin pengering tipe ERK yang diuji..............
24
Gambar 13. Persebaran titik-titik ukur pada mesin pengering.....................
31
Gambar 14. Diagram alir prosedur penelitian..............................................
37
Gambar 15. Persebaran suhu H1 pada P1 dan P2. .......................................
47
Gambar 16. Persebaran suhu H2 pada P1 dan P2. .......................................
47
Gambar 17. Persebaran suhu H3 pada P1 dan P2. .......................................
48
Gambar 18. Persebaran suhu malam hari H1 pada P2. ................................
49
Gambar 19. Perubahan kadar air biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ....................................
53
Gambar 20. Fluktuasi laju pengeringan biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ............................................
53
Gambar 21. Perubahan kadar air biji besar kabinet D saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ....................................
54
Gambar 22. Fluktuasi laju pengeringan biji besar kabinet D saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ............................................
54
Gambar 23. Perubahan kadar air biji kecil kabinet B saat 6 jam pertama
xi
dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ....................................
54
Gambar 24. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet B saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ............................................
55
Gambar 25. Perubahan kadar air biji kecil kabinet C saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ....................................
55
Gambar 26. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet C saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ............................................
55
Gambar 27. Perubahan kadar air sampel kontrol saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ....................................
56
Gambar 28. Fluktuasi laju pengeringan sampel kontrol saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ..........................................................
56
Gambar 29. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan pada P0 dan H1 pada P1 dan P2 ............................................................
61
Gambar 30. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan H2 pada P1 dan P2 ...................................................................
61
Gambar 31. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan H3 pada P1 dan P2 ...................................................................
62
Gambar 32. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan malam hari H1 pada P1 ...............................................................................
62
Gambar 33. Intensitas radiasi surya selama penelitian ................................
67
Gambar 34. Biji pala ukuran sedang hasil pengeringan dengan mesin........
71
Gambar 35. Biji pala ukuran besar hasil pengeringan dengan mesin .........
71
Gambar 36. Biji pala ukuran besar hasil pengeringan dengan dijemur ......
72
Gambar 37. Salah satu contoh dapur penyulingan minyak biji pala............
73
Gambar 38. Sebuah produk kemasan dan hasil penyulingan biji pala.........
73
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Volume dan nilai ekspor-impor pala Indonesia tahun 1994-2004..........................................................................
2
Tabel 2.
Komposisi kimia rata-rata biji pala yang berasal dari buah pala masak per 100 gram bahan .........................................
7
Tabel 3.
Standar mutu biji pala kering (tanpa tempurung, dengan atau tanpa lapisan tipis kapur tohor, CaO) yang ditetapkan oleh pemerintah Amerika Serikat........................................................
8
Perbandingan unjuk kerja antara mesin pengering ERK dengan mesin pengering konvensional untuk beberapa produk pertanian .........................................................
19
Tabel 5.
Unjuk kerja alat pengering tipe lorong terhadap beberapa produk pertanian di Indonesia .....................................................
20
Tabel 6.
Nilai kalor beberapa bahan bakar ................................................
21
Tabel 7.
Metoda pengambilan data ...........................................................
41
Tabel 8.
Nilai unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.)..........
46
Tabel 9.
Profil sebaran suhu udara siang hari di dalam mesin pengering dan lingkungan selama percobaan...............................................
47
Tabel 10. Profil sebaran suhu udara malam hari di dalam mesin pengering dan lingkungan berdasarkan H1 pada P1 dan P2 .......
48
Tabel 11. Kadar air awal dan kadar air akhir bahan tiap sampel/rak ..........
52
Tabel 12. Harga komoditas pala di UD. Sari Awi.......................................
57
Tabel 13. Intensitas radiasi surya selama percobaan (P0, P1, P2) ..............
66
Tabel 4.
xiii
DAFTAR RUMUS
Rumus 1. Kadar Air Basis Basah ................................................................
11
Rumus 2. Kadar Air Basis Kering ...............................................................
11
Rumus 3. Laju Pengeringan.........................................................................
12
Rumus 4. Kadar Air Kesetimbangan ...........................................................
12
Rumus 5. Iradiasi Surya Pyranometer.........................................................
35
Rumus 6. Iradiasi Surya Global...................................................................
35
Rumus 7. Panas yang Diterima Udara Pengering........................................
43
Rumus 8. Panas yang Digunakan Untuk Menaikkan Suhu Produk.............
43
Rumus 9. Panas Jenis Produk ......................................................................
43
Rumus 10. Panas yang Digunakan Untuk Menguapkan Air Produk ............
44
Rumus 11. Besarnya Energi Untuk Memanaskan dan Menaikkan Suhu Produk serta Energi Penguapan Produk ......................................
44
Rumus 12. Energi Surya yang Diterima Mesin Pengering............................
44
Rumus 13. Energi Biomassa yang Diterima Mesin Pengering......................
44
Rumus 14. Energi Listrik yang Digunakan Kipas dan Pompa......................
44
Rumus 15. Energi Total yang Masuk ke Sistem ...........................................
45
Rumus 16. Efisiensi Total Sistem .................................................................
45
Rumus 17. Energi Spesifik Bahan ................................................................
45
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Data performansi mesin pengering berdasarkan kedua percobaan....................................................................
84
Lampiran 2.
Gambar teknik model bangunan mesin pengering tipe ERK................................................................................
85
Lampiran 3.
Gambar foto mesin pengering dan komponenkomponennya ........................................................................
86
Lampiran 4.
Kalibrasi termometer (alkohol) dan termokopel (tipe CC) ...
89
Lampiran 5.
Data pengukuran sebaran suhu dan iradiasi surya pada percobaan pertama (kondisi mesin tanpa beban pengeringan)..........................................................................
90
Data pengukuran sebaran suhu, iradiasi surya, dan laju udara pada percobaan kedua/P1 & ketiga/P2 (kondisi mesin dengan beban pengeringan)..........................
92
Lampiran 7.
Data pengukuran kadar air sampel pala dengan metode oven (oven drying)....................................................
94
Lampiran 8.
Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin pada pada percobaan kedua (P1) ...................................................
95
Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin pada pada percobaan ketiga (P2)...........................................
96
Lampiran 10. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin pada pada percobaan kedua (P1)...........................................
97
Lampiran 11. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin pada percobaan ketiga (P2) ...................................................
98
Lampiran 12. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel kontrol (penjemuran langsung) pada percobaan kedua (P1) dan ketiga (P2)..........................
99
Lampiran 6.
Lampiran 9.
Lampiran 13. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering tanpa beban pengeringan (Percobaan pertama, P0) ....................................................... 100 Lampiran 14. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering dengan beban pengeringan (Percobaan kedua, P1)........................................................... 101
xv
Lampiran 15. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering dengan beban pengeringan (Percobaan ketiga, P2) .......................................................... 102 Lampiran 16. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi pada P1 .................................................................................. 103 Lampiran 17. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi pada P2 .................................................................................. 105 Lampiran 18. Tabel Steam (Udara jenuh).................................................... 107 Lampiran 19. Psychrometric Chart ............................................................. 108
xvi
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Tanaman Pala (Myristica sp.) termasuk salah satu jenis rempah-rempah komoditas ekspor hasil perkebunan yang mempunyai arti yang cukup penting bagi Indonesia. Dalam dunia perdagangan, yang dikenal dengan sebutan pala (nutmeg) umumnya adalah biji dari tanaman pala yang telah dikeringkan dan dibuka tempurungnya (nutmeg shelled). Dari biji tanaman pala sendiri, dapat dihasilkan sedikitnya 4 (empat) ragam komoditas perdagangan yang bernilai jual tinggi, yaitu gelondong pala (nutmeg in shell), biji pala (nutmeg shelled), fuli (mace), dan minyak pala/fuli (essential oils of nutmegs). Hasil pengolahan biji pala menghasilkan minyak atsiri dan oleoresin. Minyaknya diambil dengan cara penyulingan, sedangkan oleoresin didapat dengan cara ekstraksi. Minyak atsiri dan oleoresin ini dibutuhkan oleh industri makanan maupun industri obat-obatan sebagai bahan pencampur. Pala, selain bijinya yang dimanfaatkan untuk diambil minyak dan oleoresinnya, daging buahnya juga dapat dikonsumsi langsung sebagai rempahrempah (penyedap) dan produk makanan olahan, seperti manisan pala, asinan pala, dodol pala, selai pala dan sirup pala.
Gambar 1. Pengolahan pala terpadu (Somaatmadja, 1984).
Kontribusi ekspor pala Indonesia di pasaran dunia mencapai 60 persen (atau 75 persen versi Wikipedia.com), dan sisanya dipenuhi dari negara lainnya
1
seperti Grenada, India, Srilangka dan Papua New Guinea. Kelebihan pala dari Indonesia adalah aromanya yang kuat dan mutu minyaknya baik. Namun demikian, penilaian harga pala dari Indonesia lebih rendah daripada harga pala dari Grenada, negara pengekspor pala terbesar kedua. Ini karena kualitas pala Indonesia fluktuatif, walaupun secara kuantitas banyak. Indonesia juga merupakan penghasil fuli/puli (pembungkus biji/mace) buah pala terbesar di dunia (Suara Merdeka, 10 Mei 2005). Produksi pala relatif stabil dan cenderung meningkat sejak tahun 1994 yang berkisar antara 19,00 - 19,95 ribu ton per tahun. Produksi pala sebesar 19,95 ribu ton terjadi pada tahun 2000. Persentase rata-rata peningkatan produksi pala yang mencapai 22 % per tahun ini disebabkan lahan pala mengalami penambahan. Sembilan puluh persen (90 %) lahan tanaman pala di Indonesia merupakan perkebunan rakyat. Adapun volume ekspor dan impor komoditas pala Indonesia, dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 1. Volume dan nilai ekspor-impor pala Indonesia tahun 1994-2004 Tahun
Ekspor Volume (ton)
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
8169 8559 9536 7618 9680 9625 10808 8465 10411 11377 15194
Nilai
Impor Volume
Nilai
(US$ x 1000)
(ton)
(US$ x 1000)
34246 14165 19303 19808 38767 49124 58749 36151 39528 41038 50831
29 1 13 31 44 44 104 41 23 56 79
32 2 87 75 80 80 152 100 77 152 827
Sumber: Biro Pusat Statistik (BPS) dalam Direktorat Jendral Perkebunan, 2006.
Pemerintah juga telah menetapkan minyak atsiri dari pala merupakan salah satu kontributor terbesar dari 12 jenis minyak atsiri unggulan dan dari 40 jenis komoditas minyak atsiri yang diperdagangkan di tingkat dunia. Oleh karena itu, produksinya terus digalakkan untuk menghasilkan devisa. Karena sekitar 90 % dari produksi minyak atsiri diekspor ke berbagai negara seperti negara-negara Eropa, AS, Australia, Afrika, Kanada, dan negara-negara ASEAN. Statistik perdagangan minyak atsiri Indonesia menunjukkan ekspor tahun 2004 mencapai
2
US$ 90 juta. Namun nilai tersebut diperoleh dari ekspor 20 jenis minyak atsiri kasar (setengah jadi). Pada tahun yang sama, Indonesia masih mengimpor produk turunan minyak atsiri senilai US$ 13,17 juta (www.sinarharapan.co.id). Pengeringan merupakan salah satu tahap penanganan pasca panen yang cukup kritis dalam menentukan mutu biji pala. Selama ini, pengeringan yang biasa dilakukan di Indonesia adalah pengeringan tradisional dengan cara penjemuran atau pengasapan. Pengeringan dengan penjemuran tergantung pada keadaan cuaca yang cerah, sehingga mudah rusak, berjamur, terkontaminasi kotoran atau debu, serta dapat dirusak serangga. Sedangkan pengasapan, membutuhkan waktu yang lebih lama dan beresiko terjadi kebakaran. Dengan demikian diperlukan cara lain yang lebih baik untuk mengeringkan biji pala yaitu dengan menggunakan pengering buatan atau mesin pengering. Mesin pengering yang dibuat untuk pengeringan berbagai komoditas, khususnya hasil-hasil pertanian, antara lain adalah mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang dikembangkan oleh Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Salah satu dari mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa tersebut digunakan untuk mengeringkan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Agar mesin pengering bisa bekerja optimal, perlu pengujian karakteristik dan kinerja mesin tersebut. B. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Kriteria kinerja yang diuji meliputi suhu ruang pengeringan dan sebarannya, laju pengeringan, kapasitas pengeringan, efisiensi penggunaan energi dan kualitas produk yang dikeringkan.
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Botani Tanaman Pala (Myristica sp.) Tanaman Pala (Myristica sp.) dalam taksonomi, termasuk dalam klasifikasi sebagai berikut:
warintek.ristek.go.id
Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophita
Kelas
: Angiospermae
Sub-Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Ranales
Famili
: Myristicaceae
Genus
: Myristica
Spesies
: Myristica fragrans HOUTT (pala Banda), Myristica argentea
Gambar 2. Buah Pala (Myristica sp.).
WARB (pala Papua), Myristica malabarica LAM (pala Malabar), Myristica succedena BLUM (pala Halmahera), dll. Tercatat lebih kurang terdapat 250 – 300 spesies tanaman pala di seluruh dunia (Rismunandar, 1990 dan Purseglove et al., 1981). Tanaman pala adalah tanaman tahunan yang memerlukan iklim tropis yang panas dengan curah hujan yang tinggi tanpa adanya periode kering yang nyata seperti iklim di Indonesia, Malaysia, Grenada, Trinidad, Brazilia, Guatemala dan Srilanka. Syarat tumbuh tanaman pala adalah sebagai berikut: 1. Tanah dengan struktur gembur dan penuh humus. 2. Curah hujan antara 2000 – 3500 mm per tahun. 3. Derajat keasaman tanah yang terbaik adalah 5,5 – 6,5. 4. Pegunungan yang rendah, 500 – 700 m dpl. Tanaman pala juga merupakan tanaman berumah dua (dioecus) yang berarti bunga jantan dan bunga betinanya tidak terletak pada satu pohon. Tapi biasanya, pohon pala juga berkelamin ganda (hermafrodit). Perbedaan pohon jantan dan pohon betina dapat diketahui dari percabangan dan ukuran daun. Pohon betina memiliki cabang horizontal sedangkan pohon jantan bercabang tegak keatas dan daunnya lebih kecil. Tanaman pala mulai berbunga setelah berumur 6 – 10 tahun tergantung dari keadaan tanah dan iklim. Bunganya berwarna kuning
4
pucat, kecil, lunak dan berbau harum. Batang tanaman pala berzat kayu, berakar tunggang. Daunnya tipis dan kaku, berbentuk lonjong, bagian atas berwarna hijau dan bagian bawah berwarna abu-abu pucat. id.wikipedia.org
Gambar 3. Alat pembungaan dan pembuahan Pala (Myristica sp.).
Buah pala masak berwarna kuning kehijauan dengan tekstur yang keras, dapat diperoleh dalam waktu sekitar 6 bulan setelah penyerbukan. Diameter buah bervariasi antara 3 – 9 cm. Berdasarkan bentuk buahnya, pala Indonesia dibedakan atas 2 (dua) macam, yaitu pala udang dan pala bebek. Buah pala udang berbentuk bulat, daging buahnya berwarna putih dapat dimanfaatkan untuk dibuat manisan. Sedangkan buah pala bebek berbentuk lonjong, daging buahnya cepat mengalami "browning", oleh karena itu kurang baik jika dibuat sebagai manisan. Diantara daging buah dan biji terdapat selaput seperti jala yang di dalam dunia perdagangan disebut fuli/puli atau mace. Fuli yang dikeringkan dapat pula digunakan sebagai rempah-rempah.
5
Biji pala berkeping dua berbentuk bulat telur. Panjang biji pala berkisar antara 1,5 – 4,5 cm dan tebal 1 – 2,5 cm. Biji pala yang baik untuk dikeringkan adalah biji yang berasal dari buah pala masak yang bagian luarnya telah dilapisi dengan tempurung berwarna coklat tua kehitaman. B. Komposisi Fisik dan Kimia Biji Pala Komposisi fisik buah pala terdiri dari daging buah (77,8 %), fuli (4 %), tempurung (5,1 %) dan biji (13,1 %). Sedangkan di dalam bijinya, mengandung zat kimia yang sangat bervariasi, yaitu: minyak atsiri/essential oils yang bersifat folatil/mudah menguap (myristin, pinen, kamfen/zat membius, dipenten, pinen safrol, eugenol, iso-eugenol, alkohol), gliseda (asam-miristinat, asam-oleat, borneol, giraniol), protein, lemak, pati gula, vitamin A, B1 dan C. id.wikipedia.org & asiamaya.com
b”’ a
b’
b” c b Keterangan: a. Daging buah (pericarp) b. Gelondong biji pala (nutmeg in shell) c. Fuli (mace)
b’. Tempurung biji pala b”. Biji pala (nutmeg shelled) b”’. Penampang datar biji pala
Gambar 4. Bagian-bagian buah Pala (Myristica sp.).
Variasi komposisi kimianya tergantung pada varietas, kondisi pertumbuhan, derajat kemasakan dan cara pengolahan. Komposisi kimia rata-rata biji pala yang berasal dari buah pala masak untuk setiap 100 gram bahan dari bagian yang dapat dimakan sebagaimana tercantum pada Tabel 2 berikut.
6
Tabel 2. Komposisi kimia rata-rata biji pala yang berasal dari buah pala masak per 100 gram bahan Komponen Kalori (kal) Protein (g) Lemak (g) Hidrat Arang (g) Kalsium (g)
Jumlah 494,0 7,5 36,4 40,1 120,0
Komponen Fosfor (mg) Besi (mg) Vitamin A Vitamin B1 (mg) Air (g)
Jumlah 240,0 4,6 Sedikit 0,2 14,0
Sumber: Sucofindo (1983) dalam Indira, 1990 dan Rismunandar, 1990.
C. Pengolahan Biji Pala Di pulau Banda (Maluku) pengeringan biji pala dilakukan melalui proses pengasapan dengan api
yang
dijaga temperaturnya. Biji pala yang sudah
dipisahkan dari daging buah dan fuli-nya dikumpulkan di dalam para-para yang terbuat dari anyaman belahan bambu. Di bawah para-para dipasang api kecil dengan suhu tidak lebih dari 45 oC, untuk mencegah cairnya zat lemak yang justru sangat menentukan mutu hasil pengeringan. Proses pengeringan dengan menggunakan panas api sekitar 35 – 45 °C ini berlangsung dalam waktu sekitar 4 – 6 minggu, setelah itu baru dilakukan pemecahan tempurung (Winarno dan Budiatman (1983) dalam Indira, 1990). Gaw (1979) dalam Risfaheni dan Mulyono (1992) juga menyarankan agar proses pengeringan pala dilakukan pada suhu 40 °C selama 8 – 9 hari. Ini dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan biji pecah dan kehilangan kandungan minyak atsiri di dalamnya. Sementara itu di Sulawesi Utara biji pala dikeringkan dengan cara penjemuran yang dapat mencapai suhu sekitar 50 – 55 oC. Pangeringan seperti ini berlangsung selama 1 minggu jika dijemur sekitar 4 jam sehari (Winarno dan Budiatman (1983) dalam Indira, 1990). Selanjutnya Purseglove et al. (1981) menyebutkan bahwa di Grenada biji pala dikeringkan dengan menggunakan aliran udara alami. Biji-biji pala ini ditempatkan dalam sebuah bangunan khusus. Lama pengeringan yang biasa dilakukan hingga mencapai kadar air penyimpanan membutuhkan waktu sekitar 8 minggu. Selain faktor cara pengeringan, faktor waktu/masa pemanenan juga mempengaruhi mutu akhir biji pala kering. Di Sulawesi Utara pada umumnya biji berasal dari buah yang jatuh akibat terlalu masak dan telah beberapa hari tertinggal di tanah. Keadaan ini mengakibatkan fuli menjadi busuk merata atau
7
sebagian, sementara itu biji ditumbuhi cendawan atau dirusak oleh serangga pada bagian ujungnya sehingga menyebabkan biji menjadi berlubang setelah kering (Muhammad (1983) dalam Indira, 1990). Dalam dunia perdagangan rempah-rempah, dikenal dua macam mutu pala berdasarkan letak geografi daerah penghasil: 1.
"East Indian Nutmeg", berarti pala yang berasal dari kepulauan Maluku, Sulawesi Utara, pulau Sangiher, Sumatera Barat, Sumatera Utara, pulau Nias, pulau Irian dan pulau Penang (Malaysia).
2.
"West Indian Nutmeg", berarti pala yang berasal dari Grenada. Amerika Serikat adalah negara yang paling banyak mengimpor biji pala
kering. Oleh karena itu, pemerintah Amerika Serikat telah menetapkan persyaratan mutu biji pala kering bagi negara-negara pengekspor seperti tercantum pada Tabel 3. Untuk biji pala kering tanpa tempurung yang memenuhi kualitas ekspor dikemas dengan karung goni yang kuat dan bersih dengan berat netto 50 sampai 90 kg. Pada karung-karung goni yang berisi biji pala kering ini dilakukan fumigasi sebelum dikapalkan (Sucofindo (1983) dalam Indira, 1990). Badan Standardisasi Nasional (BSN) juga mengeluarkan standardisasi persyaratan mutu biji pala kering dalam dokumen SNI 01-0006-1993 dan diperbarui pada SNI 01-0006-1998. Tabel 3.
Standar mutu biji pala kering (tanpa tempurung, dengan atau tanpa lapisan tipis kapur tohor, CaO) yang ditetapkan oleh pemerintah Amerika Serikat
Komposisi Kadar air (%), maksimum Kadar abu (%), maksimum Kadar abu tak larut dalam asam (%), maksimum Kadar minyak atsiri (ml/100 g), minimum Kadar ekstrak eter tak menguap (ml/100 g), maksimum
Syarat 8.0 3.0 0.5 7.5 25.O
Sumber: Purseglove et al., 1981.
8
Sumber: www.pustaka-deptan.go.id (23/02/2007).
Gambar 5. Skema pengolahan pala ekspor Indonesia.
9
D. Pengeringan D.1. Teori Pengeringan Pengeringan merupakan usaha mengurangi kandungan air pada suatu produk yang akan dikeringkan berdasarkan perbedaan tekanan potensial air dengan medium yang digunakan untuk pengeringan hingga tercapai kesetimbangan agar produk setelah dikeringkan tahan untuk masa simpan yang lama. Pengeringan pada rangkaian proses pasca panen pertanian adalah salah satu proses yang umum dilakukan pada berbagai produk pertanian yang ditujukan untuk menurunkan kadar air sampai pada tingkat yang aman untuk penyimpanan atau proses lainnya. Hampir seluruh pengeringan pada produk pertanian saat ini dilakukan dengan proses termal (Abdullah et al., 1998). Pada proses pengeringan, udara panas diperlukan untuk menguapkan air dari bahan/produk pertanian serta aliran udara untuk membawa udara jenuh (kandungan air tinggi) keluar sistem. Oleh karena itu pengeringan adalah pengguna intensif energi sebagai akibat dari panas laten penguapan yang tinggi dan ketidakefisienan penggunaan udara panas sebagai media pengering. Hasil audit energi dari beberapa negara mendapatkan bahwa 12 – 25 persen konsumsi energi nasional digunakan untuk pengeringan (Devahastin, 2000). Henderson and Perry (1976), menyatakan bahwa pengeringan terdiri dari dua periode utama, yaitu periode pengeringan laju tetap/konstan dan periode laju menurun. Periode pengeringan pada laju tetap berlangsung hingga air bebas pada permukaan telah hilang. Kadar air kritis tercapai pada kondisi perubahan dari laju pengeringan tetap ke laju pengeringan menurun. Selanjutnya pada pengeringan laju menurun terjadi perpindahan air dari dalam ke permukaan bahan serta air dari permukaan bahan ke udara (Steffe et al. (1980) dalam Alam, 1999). Pengeringan laju menurun akan berhenti hingga tercapai kadar air kesetimbangan. Kadar air kesetimbangan merupakan batas kadar air terendah yang dapat dicapai pada suhu dan kelembaban tertentu. Kadar air kesetimbangan berperan penting dalam menentukan kondisi penyimpanan dan laju pengambilan uap air dari lapisan air bahan pada proses pengeringan.
10
Buckle et al. (1987), menyatakan bahwa laju pengeringan suatu bahan pangan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: •
Sifat fisik dan kimia bahan (bentuk, ukuran, komposisi, kadar air)
•
Pengaturan geometris produk sehubungan dengan permukaan alat atau media perantara media pindah panas
•
Sifat-sifat dari lingkungan alat pengering (suhu, kelembaban, dan laju udara pengering)
•
Karakteristik alat pengering (efisiensi pindah panas) Sedangkan menurut Hall (1980) dan juga Brooker et al. (1974), faktor-
faktor yang mempengaruhi proses pengeringan terbagi menjadi dua golongan, yaitu faktor yang berhubungan dengan udara pengering dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering adalah suhu udara, debit aliran, dan kelembaban udara pengering. Sedangkan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan adalah bentuk, ukuran, kadar air, ketebalan bahan yang dikeringkan, serta tekanan parsialnya. Berikut adalah beberapa rumus perhitungan dan penjelasan yang terkait dengan proses pengeringan. 1. Kadar Air (ka) Kadar air suatu bahan merupakan prosentase kandungan air dengan kandungan bahan keringnya (padatan) pada suatu bahan. Heldman dan Singh (1981) menyatakan bahwa kadar air pangan (bahan) terdiri dari dua bagian, yaitu kadar air basis kering dan kadar air basis basah. Kadar air basis kering adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat bahan keringnya (padatan). Kadar air basis basah adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat bahan total. Kadar Air Basis Basah (%bb) =
mair x100% .................. (1) mair + m padatan
Kadar Air Basis Kering (%bk) =
mair x100% ........................... (2) m padatan
11
2. Laju pengeringan (LP) Laju pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan per satuan waktu atau perubahan kadar air bahan dalam satu satuan waktu. Penurunan kadar air produk selama berlangsung proses pengeringan dinyatakan dengan:
dW wt − wt ' .................................................................................. (3) = dt Δt dW/dt = laju pengeringan (%bk/jam) wt
= kadar air awal suatu waktu (%bk)
wt’
= kadar air akhir suatu waktu (%bk)
∆t
= t’ – t = selang waktu (jam)
3. Kadar air kesetimbangan (Me) Kadar air kesetimbangan adalah kadar air dimana laju perpindahan air dari bahan ke udara sama dengan laju perpindahan air dari udara ke bahan.
Beberapa
faktor
yang
berpengaruh
terhadap
kadar
air
kesetimbangan adalah kecepatan udara pengering, suhu udara, kelembaban relatif udara, dan kematangan bahan. Kadar air kesetimbangan berperan penting dalam menentukan kondisi penyimpanan dan laju pengambilan uap air dari lapisan air bahan pada proses pengeringan. Kadar air kesetimbangan diperlukan dalam proses pengeringan untuk menentukan perubahan kadar air bahan pada kondisi suhu dan kelembaban relatif udara tertentu (Hall, 1957). Jadi, kadar air kesetimbangan merupakan batas air terendah yang dapat dicapai pada suhu dan kelembaban tertentu. Kadar air kesetimbangan merupakan fungsi dari kelembaban relatif (RH) dan suhu mutlak (T), di mana hubungan antara Me, RH, dan T dinyatakan sebagai berikut (Henderson dan Perry, 1976) : 1 − RH = e −
CTMe n
.................................................................... (4)
dimana : RH
= kelembaban udara pada keadaan setimbang (%)
T
= suhu udara pada keadaan setimbang (oK)
Me
= kadar air kesetimbangan (%bk)
C, n
= konstanta
12
4. Kurva Psikometrik pada Proses Pengeringan Kurva Psikometrik adalah sebuah kurva yang menyajikan sifat-sifat fisika dan panas udara atmosfer. Udara pada kondisi normal (tekanan atmosfer 101,325 kPa) tidak pernah benar-benar kering, melainkan merupakan campuran udara kering dan uap air. Sifat-sifat fisika dan panas udara itu adalah kelembaban relatif (RH) dan kelembaban mutlak, panas total/enthalpi, volume spesifik, dan suhu titik pengembunan. Kurva psikometrik ini dapat menjelaskan kondisi udara pada suatu proses dan memberikan data untuk perhitungan kebutuhan energi pada proses itu. Gambar 6 menjelaskan proses pemanasan dan pengeringan udara pada suatu bahan.
Psychrometric Chart
Keterangan :
En th a lpi
ho
hi
(3) (1)
( RH
Tk
(2)
%)
Ti
To
Tp
H, Kelembaban mutlak (kg air/k u.k.)
(k J/ k gu .k. )
Barometric Pressure: 101.36 kPa © Psycho Tool '06
Volume spesifik (m3/kg u.k.)
(1)-(2) = Proses pemanasan udara (2)-(3) = Proses pengeringan = Suhu udara masuk/ Ti inlet = Suhu udara keluar/ To outlet Tp = Suhu udara pengeringan Tb = Suhu bola basah = Suhu bola kering Tk u.k. = Udara kering hi – ho = Perubahan panas sensibel Ho – Hp = Perubahan panas laten
Gambar 6. Kondisi dan sifat fisika pemanasan dan pengeringan udara suatu bahan pada kurva Psikometrik.
Selama proses pengeringan, udara pengering yang melewati bahan akan mengalami kenaikan kelembaban mutlak (H), kelembaban relatif (RH), tekanan uap, dan suhu pengembunan udara pengering, serta penurunan suhu bola kering (Tk). Sedangkan entalphi (h) dan suhu bola basah (Tb) tetap. Untuk pengeringan dengan udara terpanaskan, pemanasan udara terjadi pada kelembaban mutlak yang sama. Sedangkan pada pengeringan alami, proses pemanasan udara (1) – (2) ditiadakan. Adapun kenaikan suhu
13
udara alami karena gesekan atau turbulensi udara dapat dianggap sebagai proses pemanasan udara sebelum masuk ruang pengering (Taib et al., 1984). Pengeringan diasumsikan sebagai proses yang terjadi secara adiabatik. Hal ini berarti bahwa proses yang dibutuhkan untuk penguapan air dari bahan hanya diberikan oleh udara pengering tanpa tambahan energi dari luar. Uap air dalam udara bertambah, yang berasal dari bahan. Oleh karena itu, rasio perubahan panas sensibel dan panas laten dalam udara dianggap tetap.
Uap air dalam udara yang semakin bertambah
diambil dari panas sensibel sehingga suhu udara turun, sedangkan rasio kelembaban bertambah. Suhu dan kelembaban dan udara yang keluar tergantung dari kandungan/kadar air bahan yang dikeringkan hingga pada kadar air keseimbangan (Loewer et al., 1994). D.2. Proses Pengeringan Konvensional Menggunakan Energi Surya dan Kendalanya Metode pengeringan produk pertanian yang sangat umum dilakukan di negara-negara berkembang (termasuk Indonesia) adalah penjemuran (sun drying), karena metode ini relatif sederhana dan murah. Walau demikian, ada beberapa kerugian dari metode tersebut. Penjemuran dapat dilakukan di atas berbagai alas. Di Indonesia, alas penjemuran sangat bervariasi seperti lantai semen, tikar atau seng, atap, bahkan di pinggir jalan raya. Umumnya penjemuran di atas lantai jemur semen yang telah dipersiapkan dapat menghindarkan tercampurnya produk yang dijemur dengan benda-benda asing. Sedangkan penjemuran yang dilakukan di pinggir jalan raya sangat mungkin terkontaminasi oleh debu, atau partikel-partikel sisa pembakaran kendaraan. Selain itu, ketidakpastian cuaca membuat produk yang dijemur harus dipindah-pindah apabila kondisi hujan dan cerah berganti-ganti. Cukup sulit dan memakan waktu untuk memindahkan produk dalam jumlah yang sangat besar. Kerusakan produk dapat terjadi apabila sinar matahari tidak diperoleh untuk jangka waktu yang panjang tergantung dari produk yang dikeringkan. Juga akibat gangguan dari serangga, tikus, burung ataupun hewan lain pada produk yang dibiarkan pada udara terbuka dapat
14
menurun kualitas dan kuantitasnya. Dibutuhkan pula pembolak-balikan bahan agar kadar air yang diinginkan dapat dicapai secara merata. Untuk mengatasi hal-hal tersebut itu, maka ide penggunaan pengeringan buatan (artificial
drying) terus mendapatkan perhatian dan terus dikembangkan penggunaanya. E. Mesin Pengering Berenergi Surya Energi surya merupakan energi terbarukan yang cukup potensial untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk proses pengeringan buatan. Walaupun iradiasi surya berfluktuasi, proses pengeringan dapat berlangsung secara kontinyu dengan mendisain alat pengering tersebut sedemikian rupa sehingga dapat dioperasikan dengan sumber energi lainnya (sistem hibrid). Selain manfaat utama yaitu mengurangi penggunaan energi konvensional (bahan bakar fosil), terdapat beberapa keuntungan lain dari penggunaan pengering surya. Pada sebagian daerah pedesaan, bahan bakar fosil masih cukup langka dan mahal akibat sulitnya transportasi dari pusat-pusat distribusi. Ketersediaan energi surya di kebanyakan daerah di wilayah tropis merupakan potensi yang sangat baik untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk mensubstitusi sumber energi tersebut. Diperkirakan jumlah energi surya yang tersedia di Indonesia mencapai angka 0,9 x 1018 kJ/tahun atau setara 28,35 x 1018 MWe dengan rata-rata pemanenan 4,8 kW/m2/hari (Abdullah et al., 1998 dan Abdullah, 2007). Selain itu, pada umumnya, pengeringan produk pertanian tidak membutuhkan suhu yang tinggi, sehingga penggunaan energi surya cukup potensial untuk menyediakan kondisi tersebut. Pengering surya memanfaatkan energi termal surya untuk memanaskan media (fluida) yang akan digunakan pada proses pengeringan. Berbagai tipe pengering surya telah dikembangkan untuk pengeringan produk pertanian, akan tetapi secara umum pengering tersebut dapat dibedakan menjadi dua yakni tipe pengering dengan kolektor plat/datar dan tipe pengering dengan kolektor efek rumah kaca (ERK). Pada pengering dengan kolektor datar, selain pembuatannya yang cukup rumit, komponen kolektor suryanya merupakan komponen yang memerlukan satuan biaya tertinggi dari ketiga komponen utama (ruang pengering, kipas, dan
15
kolektor). Untuk meminimalkan biaya konstruksi, maka didisain suatu pengering surya tipe efek rumah kaca (ERK) dengan bahan transparan sebagai bahan konstruksi utama. Pada tipe pengering ini, ruang pengering (tempat dimana proses pengeringan produk berlangsung) menjadi satu dengan kolektor. Sedangkan konstruksi kolektor pada pengering tipe kolektor datar biasanya dibuat sebagai atap bangunan, seperti rumah pengering kopi dan kakao (Abdullah, 2007 dan Mulato et al., 1999) Sketsa konstruksi kedua bentuk mesin pengering surya ditunjukkan pada Gambar 7 dan Gambar 8 berikut: lubang udara horisontal
kolektor
lubang udara vertikal udara masuk penukar panas
kipas pendorong/ blower
pintu pengumpanan bahan bakar (kayu) tungku bak pengeringan
plenum
Gambar 7. Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe kolektor datar.
Gambar 8. Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe ERK dengan absorber atas.
16
Berdasarkan metode pengganda Lagrange untuk optimasi pengering surya tipe kolektor datar dan tipe ERK, hasil konfigurasi optimum untuk sistem pengering kolektor datar membutuhkan biaya US$ 3300 untuk beban 600 – 750 kg dengan komponen kolektor menjadi komponen dengan biaya paling mahal. Sedangkan untuk beban yang sama, sistem pengering ERK (kolektor datar telah disubtitusi) memberikan biaya hanya seperempat kalinya, US$ 850. Sehingga kini mesin/alat pengering surya tipe efek rumah kaca (ERK) banyak digunakan sebagai alternatif pengganti pengeringan surya kolektor plat datar karena biayanya relatif murah (Abdullah et al., 1993 dan Abdullah, 2007). Prinsip alat pengering surya tipe ERK yaitu penggunaan bangunan transparan yang berfungsi sebagai penyekat sehingga iradiasi surya terperangkap dan menaikkan suhu dalam ruang pengeringan. Contoh bahan transparan yang digunakan adalah fiberglass, polikarbonat, dan plastik UV Stabilizer (Abdullah et
al., 1999). E.1. Penelitian, Pemanfaatan Dan Pengembangan Pengering Berenergi Surya Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Pemanfaatan energi surya untuk proses pengeringan telah banyak dilakukan oleh banyak peneliti dan sebagian hasilnya telah diaplikasikan oleh petani di beberapa daerah dan masih memungkinkan untuk dikembangkan lebih jauh. Diseminasi teknologi pengering surya tipe ERK ini dimulai tahun 1994 yang digunakan untuk pengeringan benih. Kemudian pada tahun 1998, bekerjasama dengan LIPI dimulai untuk menerapkan pengering ini untuk daging, ikan dan kopi. Tujuan utama dari proyek tersebut adalah untuk menerapkan teknologi yang sesuai untuk membantu masyarakat di pedesaan untuk
meningkatkan
nilai
tambah
pada
produk
mereka
sehingga
menghasilkan perbaikan kondisi ekonomi mereka. Mulai tahun 1999, melalui proyek grassroot yang dihibahkan oleh pemerintah Jepang telah dipasang empat pengering ERK di Jawa Timur, Bali dan Sumbawa. Tahun 2004 – 2007, Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral, Direktorat Jendral Listrik dan Pengembangan Energi bekerjasama dengan bagian/Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian telah menempatkan beberapa pengering tipe ERK dengan berbagai konfigurasi di daerah-daerah
17
DKI Jakarta, Jawa Barat, Jawa Tengah, Jambi, Sulawesi Selatan untuk berbagai produk pertanian dan laut (Abdullah, 2007). Termasuk diantaranya adalah mesin pengering yang diuji kinerjanya pada penelitian ini. Selama hampir 15 tahun terakhir, pengering surya tipe ERK terus dikembangkan melalui penelitian dan aplikasi di lapangan untuk mendapatkan umpan balik dari masyarakat. Rancangan-rancangan baru dilahirkan melalui proses untuk memperbaiki kelemahan-kelemahan pada rancangan sebelumnya. Konfigurasi pengering ERK yang telah dikembangkan selama ini mencakup beberapa tipe, yaitu tipe rumah, limas heksagonal/kerucut terpancung, rak berputar, dan kabinet. Pengembangan juga dilakukan berdasarkan jenis produk yang dikeringkan; penyediaan pilihan dalam teknik pengoperasian; suplai energi yang disesuaikan pada kebiasaan, kemampuan pengguna, dan penggunaan sumber energi terbarukan untuk memenuhi seluruh kebutuhan energi (termal & mekanik) agar peluang keberhasilan untuk penempatan sistem ini pada daerah-daerah remote akan lebih bertambah; serta usaha konservasi energi agar efisien dalam biaya pengoperasian (Abdullah, 2007). Beberapa contoh pemanfaatan energi surya untuk proses pengeringan telah dikembangkan oleh para peneliti di Institut Pertanian Bogor. Nelwan (1997) telah menguji alat pengering ERK tipe rak untuk pengeringan kakao dengan motor penggetar rak. Penggetaran berlangsung selama 7 jam cukup efektif untuk memisahkan kelengketan antar-biji kakao. Manalu et al. (1998) melakukan pengujian terhadap alat pengering ERK tipe bak silinder dengan penggetar berupa pengaduk mekanis yang digerakan oleh motor listrik. Pemakaian pengaduk mekanis mampu mengatasi kelengketan biji kakao serta menyingkat proses pengeringan dengan pola pengadukan kontinyu. Konsumsi energi untuk pengadukan sebesar 3 % energi total serta efisiensi sistem pengeringan yang dicapai sebesar 46 %. Prasetyo (2000) melakukan pengujian banding antara alat pengering ERK tipe rak untuk mengeringkan kakao dengan penggetar dan tanpa penggetar. Efisiensi sistem pengeringan dengan penggetar berkisar antara 8,61 % – 14,53 % sedangkan efisiensi sistem pengeringan tanpa penggetar
18
diperoleh 5 % – 9 %. Simpangan getaran (amplitudo) maksimum yang dihasilkan sebesar 0,62 mm dengan frekuensi getaran 23,3 Hz. Beberapa hasil pengeringan produk pertanian dengan pengering tipe ERK untuk berbagai jenis produk pertanian dikompilasi oleh Abdullah et al. (1999) disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Perbandingan unjuk kerja antara mesin pengering ERK dengan mesin pengering konvensional untuk beberapa produk pertanian (Abdullah et al., 1999 & Abdullah, 2007) Suhu pengeringan (oC)
Komoditas
Waktu pengeringan (jam)
Beban (kg)
KES (MJ/kg air)
Sumber pemanas tambahan
Sumber:
A. Sistem ERK 1. Kakao a. Uji lab 1 b. Uji lab 2 c. Uji lapang 2. Kopi Robusta 3 Panili 4. Benih a. Cabai b. Ketimun 5. Buah a. Pepaya b. Pisang sale 1 c. Pisang sale 2 d. Dendeng jantung pisang 6. Kayu a. Bayur b. Kemiri 7. Cengkeh 8. Ikan a. Tembang b. Teri 1. Kopi 2. Kakao 3. Pisang
50 49,2 45,8 37 51
40 32 43 60 52
228 400 190 1114 52
12,9 5,2 14,4 5,5 -
40 40
4 9,5
1,6 5,4
-
39 40,6 n.a. 41,3
33 11 57
40 18 25 46,8
19,2 20,6
tidak ada tidak ada tidak ada Hibrid batok kelapa
Tahir (1998) Mirza (1997) Somchart (1997) Dias A. (2006)
39,3 48,5 48,4
158 96 41
728 780 80
25,8
Hibrid arang Tidak ada Tidak ada
Suhdi (1996) Efrida (1995) Dyah (2006)
44 37,2
40 11
Hibrid arang Tidak ada
Binsar N. (2006) Eko (2003)
44 38 n.a.
70 108 44
Kayu bakar Kayu bakar LPG
Triyono (1996) Utomo et al. (1996) Soponronnarit (1997)
16
2,2 95 26 B. Sistem konvensional 773 11,6 5000 16,9 360 14,9
Hibrid minyak tanah Hibrid minyak tanah Hibrid arang tidak ada Hibrid arang
Nelwan (1997) Manalu (1998) Kamaruddin (1998) Dyah (1997) Mursalim (1994) Kamaruddin (1995)
tidak ada tidak ada
Dari Tabel 4 terlihat bahwa suhu rata-rata pengeringan produk pertanian dengan menggunakan pengering tipe ERK ini berkisar antara 37 oC – 51 oC. Rata-rata suhu tersebut adalah memadai untuk pengeringan produkproduk pertanian. Waktu pengeringan yang dibutuhkan berkisar antara 4 – 51 jam.
Sedangkan konsumsi energi spesifik berkisar antara 5,2 MJ/kg – 14,2
MJ/kg. Sedangkan Rizal et al. (1999) menguji pengering tipe lorong (STD) yang merupakan rancangan dari Hohenheim University. STD merupakan salah satu tipe pengering surya yang berbentuk lorong untuk mengeringkan berbagai produk pertanian, dan dilengkapi dengan kipas untuk mengalirkan
19
udara panas sampai keluar dari pengering. Pada satu sisi, dibawah dinding transparan hanya terdiri dari absorber, sedangkan produk yang dikeringkan diletakkan pada sisi yang lain (Gambar 9). Hasil pengujian alat ini untuk berbagai produk dapat dilihat pada Tabel 5.
Gambar 9. Pengering energi surya tipe lorong (Rizal et al., 1999). Tabel 5. Unjuk kerja alat pengering tipe lorong terhadap beberapa produk pertanian di Indonesia (Rizal et al., 1999) Komoditas Kayu manis Cabai Bawang merah Bawang putih Gambir
Kadar air Awal 20 - 24 80 75 75 80
Akhir 12 - 24 11 11 11 16
Waktu pengeringan STD Tradisional 2,5 - 3 6 13 40 35 * 23,5 * 18 36
*) berjamur setelah 3 hari
Pada dasarnya, energi surya merupakan sumber energi yang sifatnya fluktuatif terhadap waktu tergantung dari kondisi cuaca. Bahkan pada jamjam tertentu, energi surya tidak dapat digunakan untuk berbagai proses termasuk proses pengeringan. Penggunaan pemanasan tambahan pada pengering energi surya merupakan hal yang seharusnya dilakukan untuk mencegah perubahan cuaca yang tiba-tiba sehingga kerusakan produk dapat dicegah atau target kuantitas yang harus dikeringkan dapat dipenuhi. Untuk
20
itu melakukan hibrid dengan sumber energi lain merupakan suatu usaha untuk membuat proses pengeringan dengan sistem ini berjalan secara kontinyu. Selain itu, sumber energi tersebut juga digunakan untuk meningkatkan suhu untuk mencapai kondisi pengeringan yang optimum (Abdullah et al., 1997). Salah satu sumber energi yang dihibrid dan digunakan pada mesin pengering tipe ERK adalah biomassa. Biomassa sebagai sumber energi terbarukan mudah diperoleh di berbagai lokasi dan cukup murah. Bahan bakar ini sesungguhnya telah digunakan secara luas oleh masyarakat khususnya di pedesaan, sebagai bahan bakar langsung dalam bentuk kayu/arang bakar (Abdullah et al., 1998). Berdasarkan perhitungan, Indonesia diperkirakan menghasilkan sekitar 146,7 juta ton biomassa per tahun berupa residu dari sektor pertanian (termasuk residu industri kayu). Nilai ini setara dengan energi sebesar 470 GJ/tahun (Prastowo, 2007). Potensi biomassa sebagai sumber energi tambahan, dapat dilihat dari komposisi karbon di dalamnya atau dari nilai kalor bakarnya. Berikut ini disajikan tabel nilai kalor beberapa jenis bahan bakar. Tabel 6. Nilai kalor beberapa bahan bakar Bahan bakar Kayu kering Arang kayu BBM Minyak bumi mentah Gas alam Batubara Batubara muda
Nilai kalor (kJ/kg) 18799,10 29498,59 25938,00 42797,96 42200,00 40836,20 29298,59 7900,00
Referensi Wegener (1998) dalam Isriyanto, 1992. Gandasasmita (1987) dalam Yusuf, 2003. Wegener (1998) dalam Isriyanto, 1992. Wegener (1998) dalam Nuryadin, 1990. Wegener (1998) dalam Isriyanto, 1992. Wegener (1998) dalam Nuryadin, 1990.
Di bawah ini adalah gambar salah satu rancangan mesin pengering hibrid, yakni pengembangan mesin pengering berenergi surya tipe ERK yang dipadu dengan energi biomassa untuk pemanas tambahan dan energi angin untuk energi (torsi) pengaduk.
21
5 6
4 17
7 3
8
13
9 10 11 2 14
12
1
Gambar 10.a. Tampak isometri: Mesin pengering tipe ERK yang dilengkapi dengan sistem pemanas tambahan dan kincir angin untuk sistem penggerak rak pengering (Rachman, 2003).
15
16
18
Gambar 10.b. Tampak depan: Mesin pengering tipe ERK yang dilengkapi dengan sistem pemanas tambahan dan kincir angin untuk sistem penggerak rak pengering (Rachman, 2003). Keterangan : 1. Tungku pemanas air 4. Kipas 7. Poros (Propeller) 10. Pipa air 13. Tanki air 16. Camshaft (poros nok)
2. Tanki Air 5. Kincir Savonius 8. Bangunan Pengering 11. Plat seng 15. Cam (nok pada rak pengering) 17. Cerobong asap
3. Pemanas tambahan 6. Rak pengering 9. Pegas I 12. Tungku pemanas 14. Motor listrik arus DC 18. Motor listrik arus DC
22
III. METODE PENELITIAN
A. Batasan Sistem dan Pendekatan Permasalahan A.1. Batasan Sistem Mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebuah mesin pengering yang didesain oleh Prof. Kamaruddin Abdullah, MSA. Mesin yang dimanfaatkan UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor ini digunakan untuk mengeringkan berbagai komoditas perkebunan yang diperdagangkannya dan khususnya biji Pala (Myristica sp.). Gambar mesin dan bagian-bagiannya dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 11. Foto mesin pengering tipe ERK yang diuji (tampak depan).
23
4
10
2 6 1
12
11
16
9
5
3.a
3.b
17 7
8
13
14
15
Tampak depan: Sketsa mesin pengering
18
19
20 Tampak belakang: Sketsa mesin pengering Keterangan: (1) Kipas pendorong media pemindah panas udara; (2) Cerobong asap tungku biomassa; (3) a. Pipa pemindah panas udara (tertutup tungku); b. Tungku biomassa; (4) Pipa air penukar panas suhu tinggi (masuk ruang pengering); (5) Tangki air, media pemindah panas; (6) Kipas inlet (samping kiri, 2 buah, ukuran kecil); (7) Pipa air penukar panas suhu rendah (masuk tangki air); (8) Plat besi tipis dicat hitam (absorber kiri); (9) Sirip-sirip pengarah aliran udara panas; (10) Atap bangunan transparan dari polikarbonat; (11) Susunan nampan pada rak-rak pengering (kabinet); (12) Rangka bangunan ruang pengering dicat hitam; (13) Kipas perata/pengaduk panas udara (dalam ruang pengering, 2 buah); (14) Per, penerus getaran dinamis kipas perata/pengaduk udara; (15) Plat besi tipis dicat hitam (absorber kanan); (16) Cerobong outlet (udara mengandung uap air pengeringan bahan); (17) Pyranometer & tempat untuk meletakkan sampel kendali; (18) Motor listrik penggerak kipas perata/pengaduk udara; (19) Kran & pipa indikator tangki; (20) Pompa listrik pendorong media pemindah panas air.
Gambar 12. Sketsa gambar mesin pengering tipe ERK yang diuji.
24
Prinsip kerja mesin pengering ini adalah menyerap dan mengumpulkan panas dari gelombang pendek sinar matahari yang masuk ke dalam bangunan transparan ruang pengering pada siang hari. Sedangkan pada malam hari atau ketika cuaca hujan, mesin mengumpulkan panas dari tungku biomassa sebagai pemanas tambahan. Jadi, sistem yang diamati dari mesin pengering ini secara garis besar terbagi menjadi 2 sub-unit sistem utama, yaitu unit bangunan mesin pengering dan unit pemanas tambahan (hibrid). Komponen lain yang mendukung kinerja sistem mesin pengering ini adalah penggunaan penukar panas (heat exchanger/HE), kipas/pompa/motor listrik dan photovoltaic (PV). 1. Bangunan mesin pengering Bangunan mesin pengering berfungsi sebagai penyerap (absorber) dan pengumpul (kolektor) panas sekaligus ruang pengering. a. Pengumpul (kolektor) dan penyerap (absorber) panas Mesin pengering dibuat dengan dinding penutup (pada bagian depan, atas, dan belakang) dari bahan tembus cahaya/transparan (plastik polikarbonat dengan nilai transmisivitas 0,92 - 0,95) agar dapat melewatkan radiasi matahari dan menginsulasi panas yang dihasilkannya. Sedangkan dinding penutup pada bagian samping kanan dan kiri serta alas, dibuat dari plat seng tipis 2 mm yang dicat hitam sebagai absorber. Begitu juga rangka utama dan bagian-bagian lain bangunan mesin dicat hitam agar berfungsi sebagai absorber yang menyerap panas sebesar-besarnya. b. Ruang pengering Ruang pengering adalah ruang meletakkan produk ketika proses pengeringan berlangsung. Ruang pengering juga berfungsi melindungi produk dari hujan dan hama/binatang perusak. Bangunan pengering ini mempunyai alas berbentuk segi-4 berukuran 6 x 1,5 x 2,3 m. Rangka bangunan terbuat dari besi pipa berdiameter luar 4,5 cm dan tebal 2 mm. Di dalam ruang pengering ini terdapat 64 nampan berbentuk persegi ukuran (0,6 x 0,6) m sebagai wadah/tempat produk yang akan dikeringkan. Rangka nampan dibuat dari kayu dengan alas penadah dari jaring plastik. Nampan kemudian disusun bertingkat pada rak-rak yang terbuat dari besi
25
siku ukuran (4 x 4) cm dan tebal 2 mm. Ada 4 susun-bertingkat rak (kabinet) dengan 8 lapis rak tiap susun yang diberi jarak 20 cm. Dan setiap lapis rak memuat 2 nampan. Kemudian, rangka pada bagian bawah tiap susun rak bertingkat dihubungkan satu dengan lainnya dan dipancangkan pada rangka bawah (alas) bangunan pengering dengan per.
Penggunaan per adalah untuk
meneruskan getaran yang dihasilkan oleh kipas pengaduk/perata panas agar kontak bahan dengan udara berlangsung dinamis. 2. Pemanas tambahan Mesin pengering ini ditambahkan pemanas tambahan berupa sebuah tungku biomassa (hibrid biomassa). Tungku biomassa sebagai tempat pembakaran biomassa (kayu bakar/tempurung kelapa/ limbah pertanian) akan menghasilkan panas yang dapat meningkatkan suhu mesin pengering mencapai kondisi pengeringan yang optimum dan membuat proses pengeringan berjalan secara kontinu. Tungku biomassa terbuat dari besi plat esser tebal 0,5 mm berbentuk balok persegi ukuran (0,5 x 0,6 x 0,5) m. Pada bagian depan, terdapat lubang berukuran (0,35 x 0,55) m yang dapat diatur bukaannya untuk pengumpan bahan bakar dan volume udara pembakaran. 3. Penukar panas (heat exchanger/HE) Penukar panas digunakan untuk mengambil panas yang dihasilkan tungku biomassa tanpa memasukkan udara hasil pembakaran ke dalam mesin pengering. Ada 2 (dua) jenis penukar panas yang digunakan pada mesin pengering ini, yakni penukar panas menggunakan media udara (HE udara) dan penukar panas menggunakan air (HE air). HE udara terbuat dari beberapa besi pipa dengan diameter 3 cm yang dipasang melewati tungku pembakaran. Sedangkan HE air terbuat dari besi pipa dengan diameter 4,5 cm. Pada bagian dalam ruang pengering, pipa HE air dipasang menyambung dengan rangka utama bangunan mesin pengering. Sambungan penukar panas ini sekaligus menguatkan rangka utama, khususnya pada sisi samping kanan dan kiri,
26
serta atas dan bawah. Sedangkan pada bagian luar, pipa HE air menghubungkan tangki air. 4. Kipas pendorong (blower), kipas pengaduk/perata panas dan pompa HE air Alat pengering dilengkapi dengan 3 blower, yang diletakkan di bagian sisi/samping kiri mesin: 1 buah kipas ukuran besar berdiameter 31 cm dan berdaya 1 HP untuk mendorong udara HE, dan 2 buah kipas inlet ukuran kecil berdiameter 18 cm dengan daya 30 W yang disuplai dari daya photovoltaic (PV). Blower ini berfungsi untuk memberikan tekanan udara yang akan memindahkan uap air bahan yang dikeringkan. Selain kipas pendorong, mesin pengering juga ditambahkan 2 kipas pengaduk/perata panas masing-masing berupa 2 pasang sudu dan digerakkan oleh motor listrik berdaya 180 W. Sedangkan pompa berdaya 0,25 HP digunakan untuk mendorong air HE dari tangki air ke ruang pengering. 5. Photovoltaic (PV) Alat pengering efek rumah kaca ini juga dilengkapi photovoltaic (PV) sebagai komponen yang mengubah energi matahari menjadi energi listrik arus DC. Dimensi PV dengan panjang 98 cm, lebar 50 cm, dan tebal 5 cm dengan daya maksimum (Pmax) 50 W. Energi listriknya sebagian dipakai 2 buah blower kecil, dan sebagian disimpan dalam baterai (akumulator). Secara visual, foto bentuk dan komponen serta gambar teknik mesin pengering dapat dilihat pada Lampiran 2 dan 3. A.2. Pendekatan Permasalahan Pada penelitian ini, penilaian keefektifan dan nilai tambah fungsi mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk mengeringkan biji tanaman Pala (Myristica sp.) hanya disandarkan pada nilai analisa faktor unjuk kerja mesin yang menjadi tujuan penelitian saja. Walaupun pada beberapa parameter nilai unjuk kerja mesin diperbandingkan pada aspek ekonomis yang bisa diperoleh dengan pengeringan konvesional/penjemuran yang biasa dilakukan di tempat penelitian. Tidak sampai pada analisis biaya investasi dan biaya operasi. Dan
27
kenyataannya, faktor ekonomis seperti ini atau dan faktor sosial juga memberian andil dalam penilaian suatu mesin. Kemudian, pelaksanaan penelitian ini idealnya dilakukan pada kondisi cuaca/musim yang berbeda, yakni musim penghujan dan musim kemarau. Sehingga tampak perbedaan kinerja mesin pengering pada aspek-aspek yang diperbandingkan. Namun pada penelitian kali ini, waktu pengambilan data dilakukan pada kondisi cuaca/musim kemarau. Walaupun ada masa-masa cuaca mendung, bahkan gerimis/hujan pada saat pengambilan data. Namun, hal ini tidak secara signifikan terhadap pengurangan input utama energi mesin, yakni sinar matahari/surya. Oleh karena itu, parameter-parameter kinerja mesin yang menjadi tujuan penelitian ini lebih tepat merupakan kinerja mesin pada musim kemarau. Pada penelitian ini dilakukan 3 kali percobaan. Pada percobaan pertama/pendahuluan (P0) dilakukan untuk mengetahui profil sebaran suhu pada siang hari tanpa beban pengeringan. Sedangkan percobaan kedua (P1) dan percobaan ketiga (P2) dilakukan dengan memakai beban pengeringan dan menggunakan input energi tambahan sampai kadar air produk mencapai yang diinginkan. Tiap percobaan dilakukan selama 3 (tiga) hari/siang, yaitu hari ke-1 (H1), hari ke-2 (H2), dan hari ke-3 (H3). Untuk percobaan kedua dan ketiga, waktunya ditambah 2 malam karena menggunakan pemanas tambahan. Waktu 3 hari 2 malam ini setara dengan asumsi kebiasaan di tempat penelitian, bahwa pengeringan biji pala yang secara konvensional/dijemur memerlukan waktu sekitar 5 hari. Hal ini juga sejalan dengan apa yang pernah dilakukan Indira (1990), bahwa pengeringan biji pala skala laboratorium dengan perlakuan tanpa memecah batok biji pala hingga kadar air 23,54 %bk pada suhu 50 oC dilakukan selama 40 jam. Maka dengan waktu pengeringan selama 3 hari 2 malam atau setara 55 jam, diharapkan bisa mencapai kadar air aman. Untuk jumlah beban yang diberikan pada setiap ulangan/percobaan (kedua dan ketiga) semula akan disamakan, yakni 300 kg (beban maksimal). Namun
kondisi
ketersediaan
bahan
yang
akan
dikeringkan
tidak
28
memungkinkan karena bukan masa panen buah pala, maka hanya diisi masing-masing percobaan adalah 247,5 kg dan 215,8 kg yang dibagi ke 32 kabinet pengering. Beban ini hanya mengisi 72,5 - 82,5 persen dari kapasitas beban mesin yang diperkenankan. Kemudian, beberapa bentuk perlakuan percobaan, seperti waktu pengeringan, beban pengeringan, pendugaan kadar air akhir produk, dll., mengikuti prosedur yang dipahami dan biasa dilakukan pihak perusahaan. Sedangkan yang lainnya dilaksanakan seperti yang terdapat pada prosedur penelitian penulis. B. Parameter Pengukuran Parameter-parameter kinerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.), meliputi suhu ruang pengeringan dan sebarannya, laju pengeringan, kapasitas pengeringan, efisiensi penggunaan energi dan kualitas produk yang dikeringkan. Pengertian masing-masing parameter tersebut dan data-data yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: 1. Suhu ruang pengeringan dan sebarannya Suhu ruang pengeringan adalah suhu udara rata-rata yang dapat dicapai mesin selama pengeringan. Sedangkan sebaran suhu adalah suhu udara rata-rata dari beberapa titik setingkat/se-level yang tersebar di dalam pengering. Data yang dibutuhkan adalah suhu udara (bola kering dan bola basah) pada beberapa titik pengukuran, yaitu pada level atas (I)–tengah (II)-bawah (III) tiap unit kabinet dari samping kiri ke sampiang kanan (AB-C-D) seperti pada Gambar 13 (tercantum dalam sub bab C, Metode Pengambilan Data). 2. Laju pengeringan Laju pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan per satuan waktu atau perubahan kadar air bahan dalam satu satuan waktu. Oleh karena itu data yang diperlukan adalah bobot dan kadar air awal produk sebelum dikeringkan, bobot dan kadar air akhir produk yang telah
29
dikeringkan serta waktu pengeringannya. Juga faktor-faktor udara pengeringan, yakni laju dan kelembaban udara. 3. Kapasitas pengeringan Kapasitas pengeringan adalah kemampuan mesin mengeringkan beban/produk hingga kadar air tertentu atau selang waktu tertentu. Oleh karena itu data yang diperlukan adalah jumlah berat (load) bahan yang dapat ditampung dalam ruang pengeringan pada mesin tersebut, total berat produk sebelum dikeringkan, total berat produk setelah dikeringkan, waktu pengeringannya, luasan wadah (rak) pengering, dan tebal lapisan distribusi bahan dalam wadah pengering. 4. Efisiensi penggunaan energi Efisiensi penggunaan energi pada proses pengeringan adalah perbandingan antara total input energi pada sistem pengering ERK tersebut dengan output energi yang terpakai oleh produk yang dikeringkan selama pengeringan berlangsung. Data-data input energi yang digunakan meliputi jumlah energi iradiasi surya yang diterima oleh pengering ERK, massa biomassa yang terbakar, dan jumlah energi listrik yang digunakan. Sedangkan data-data output energi berupa massa air yang diuapkan dari bahan (didapatkan dari selisih total berat produk sebelum dikeringkan dan total berat produk setelah dikeringkan), suhu bahan, dan karakteristik termal bahan serta suhu, RH dan kecepatan volumetrik udara pengering. 5. Kualitas produk yang dikeringkan Kualitas produk yang dikeringkan dengan mesin pengering diharapkan lebih baik dari kualitas produk yang dihasilkan dengan cara konvensional/dijemur. Kualitas produk dapat dilihat dari penampakan fisik (keseragaman warna, dan berjamur-tidak), dan kadar air produk pengeringan mesin dengan konvensional. Adapun kandungan zat kimia yang akan dimanfaatkan (rendemen minyak atsiri) tidak dilakukan pengujian. Karena kandungan kimia banyak ditentukan oleh perlakuan sebelum dikeringkan (umur pemanenan dan jenis/varietas bahan baku) dan proses penyulingan (pengambilan zat kimia/minyak).
30
C. Metode Pengambilan Data Metode pengambilan data untuk masing-masing parameter kinerja mesin adalah sebagai berikut: 1. Suhu ruang pengering dan sebarannya Suhu pada ruang pengering diukur dengan termometer alkohol dan termokopel CC yang ditempatkan pada pertengahan antara 2 set kabinet di depan dan belakang. Nilai suhu ruang pengering merupakan rata-rata dari nilai suhu yang tercatat secara periodik selama pengeringan. Karena keterbatasan termokopel CC untuk pengukuran suhu, maka data sebaran suhunya diambil pada rak atas (unit rak B dan C, sensor Tk) dan di bawah rak paling bawah (lantai) pada unit rak B dan C. Sedangkan suhu pada rak tengah diambil dengan 4 buah termometer alkohol yang dipasang di antara unit rak A-B dan C-D, pada bagian depan dan dan belakang. Letak titiktitik pengukuran dapat dilihat pada Gambar 13. Nilai suhu dinyatakan dalam satuan oC.
1
I
I
A II
6
III
5
5
B
C II
II
III
III
7
7
I
I
D 6
II
III
4
3
2
Keterangan: 1 3
: Laju aliran udara campuran masuk (inlet) : Iradiasi surya pada Pyranometer
2 4
: Laju aliran udara campuran keluar (outlet) : Suhu (Tk-Tb termometer & Tk termokopel CC), laju aliran udara lingkungan & sampel kendali (dijemur)
5 : Suhu (Tk termokopel CC) rak atas 6 : Suhu (Tk termometer) rak tengah 7 : Suhu (Tk-Tb termokopel CC) di bawah rak paling bawah A,B,C,D : Unit rak/kabinet pengering samping kiri-samping kanan Tb-Tk : Termometer bola basah/Termometer bola kering I, II, III : Sampel rak atas, tengah, dan bawah
Gambar 13. Persebaran titik-titik ukur pada mesin pengering.
31
Pengukuran suhu dilakukan untuk mengetahui profil suhu saat mesin pengering tanpa beban dan dengan beban pengeringan. Waktu pengukurannya secara periodik mengikuti selang berikut: 30 menit sekali untuk jam ke-1 s.d. jam ke-6 (hari ke-1, H1), dan 1 jam sekali untuk jam ke-7 s.d. jam ke-30 (hari ke-2, H2), 2 jam sekali untuk jam ke-31 s.d. selesai (hari ke-3, H3). 2. Kadar air bahan Kadar air bahan yang diukur meliputi kadar air awal, kadar air pada suatu waktu selama proses pengeringan, dan kadar air akhir. Untuk memperoleh kadar air suatu bahan, diambil sejumlah sampel bahan secara acak dan merata. Kemudian ditimbang beratnya. Berat sampel itu menunjukkan kandungan air dan padatan pada sampel bahan. Lalu dari sampel itu diambil sampel yang lebih kecil, sekitar 3 gram (disebut sebagai berat awal sampel) untuk dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 103 – 108 oC guna mendapatkan nilai massa padatannya. Prosedur langsung seperti ini sangat tepat jika digunakan pada bahan berbentuk tepung, serbuk atau biji-bijian kecil. Untuk bahan yang lebih besar seperti biji pala, maka biji pala dipecah menjadi ukuran yang lebih kecil dan halus. Setelah 24 jam di-oven, sampel hasil pengeringan ditimbang kembali sebagai berat akhir sampel (padatan). Kadar air produk ditentukan dengan cara membandingkan kandungan air yang menguap dengan berat awal sampel produk sebelum pengeringan. Nilai kadar airnya masih dinyatakan sebagai kadar air basis basah (%bb). Untuk menyatakan kadar air dalam basis kering (%bk), air yang menguap dibagi dengan berat akhir sampel produk (padatan). Kadar Air Basis Basah (%bb)
=
Kadar Air Basis Kering (%bk)
=
mair x100% mair + m padatan mair x100% m padatan
Pada penelitian ini, besar cuplikan sampel yang dikeringkan dengan oven untuk penentuan kadar air bervariasi nilainya. Tergantung jenis biji pala yang dikeringkan. Penulis mengelompokkan sampel yang diukur
32
menjadi 3 jenis, yakni pala besar/tua (a), pala kecil/”bejo” (b) dan pala sedang/”polong” (c) (Sitorus, 2004). Karena tiap jenis ukuran pala
berbeda komposisi air dan zat organiknya. Semakin besar dan tua, semakin banyak zat organiknya dan sedikit kadar airnya. Oleh karena itu harus ada penyortiran jenis pala agar dapat diketahui kadar air awal dan profil laju pengeringannya. Biji pala (a) merupakan biji buah pala yang sudah tua/masak yang
bagian luarnya telah dilapisi tempurung (keras) berwarna coklat tua kehitaman, mengkilat, fuli telah berwarna merah, berdiameter 1,7 – 2,2 cm, berumur sekitar 6 bulan setelah penyerbukan. Adapun biji pala (c) diambil dari buah pala yang masih muda, bagian luarnya belum bertempurung (sel-sel aktif yang masih bisa berkembang), berwarna putih dan masih melekat kuat dengan fuli-nya, berdiameter 0,8 – 1,4 cm, baru berumur 2,5 – 4 bulan setelah penyerbukan. Sedangkan biji pala (b) diambil dari buah pala ‘tanggung’ yang menunggu tua dan masak. Biji luarnya telah bertempurung, tetapi masih rawan/muda. Bijinya masih berwarna putih kusam dan sudah terlihat terpisah perkembangan bagian tempurung dengan fuli-nya (berwarna putih), berdiameter 1,2 – 2,0 cm, dan baru berumur 3,5 – 5,5 bulan setelah penyerbukan. Untuk ukuran biji pala kecil (b), diambil 4-5 buah biji dengan berat berkisar 8 – 15 gram. Sedangkan untuk ukuran biji pala besar (a), diambil 2 buah biji dengan berat berkisar 17 – 24 gram. Penggunaan sampel lebih dari satu buah biji dimaksudkan agar nilai sampel mendekati nilai sebenarnya. Adapun pengambilan data kadar air bahan secara periodik, mengikuti selang waktu berikut: 30 menit sekali untuk jam ke-1 s.d jam ke-6 (hari ke-1, H1), dan 1 jam sekali untuk jam ke-7 s.d. jam ke-30 (hari ke-2, H2), 2 jam sekali untuk jam ke-31 s.d. selesai (hari ke-3, H3).
Data yang diambil adalah kondisi penurunan berat sampel produk. Kadar air bahan (%bb) diperoleh dari selisih antara berat awal dan akhir sampel, dibagi dengan berat awal sampel. Sedangkan kadar air bahan
33
(%bk) diperoleh dari selisih antara berat awal dan akhir sampel, dibagi dengan berat akhir sampel. Perubahan kadar air pada 3 jam pertama pengeringan terjadi secara cepat. Untuk mengetahui tingkat perubahan kadar air selama 3 jam pertama, maka selang pengambilan data berat sampel untuk 3 jam pertama harus diperpendek. Bukan lagi dilakukan setiap 30 menit sekali, tetapi 15 menit atau 10 menit sekali. Namun berhubung pada penelitian kali ini hanya penulis sendirian yang mengambil data dan agar mengurangi frekuensi buka-tutup mesin pengering, maka selang pengambilan datanya dilakukan 30 menit sekali. 3. Waktu pengeringan
Waktu
pengeringan
adalah
waktu
yang
diperlukan
untuk
mengeringkan biji pala dari kadar air awal hingga kadar air aman penyimpanan. Atau merupakan total waktu yang dibutuhkan sejak biji pala dikeringkan pada kadar air tertentu hingga pada kadar air yang dikehendaki. Oleh karena itu, perhitungannya adalah selisih waktu selesai dengan waktu memulai, dinyatakan dalam jam. Pada penelitian kali ini, waktu pengeringan mencapai lebih dari 50 jam. 4. Laju aliran udara pengering
Ada 2 macam udara yang masuk ke ruang pengering, udara panas dan udara dingin. Udara panas dihasilkan dari dorongan udara yang masuk melalui pipa pemindah panas tungku biomassa. Sedangkan udara dingin dihembuskan langsung dari udara luar. Karena aliran udara masuk didorong oleh kipas pendorong, maka terjadi proses konveksi paksa. Daya kipas pendorong (blower) akan memberikan tekanan dalam udara untuk memindahkan massa air yang diuapkan dari produk. Pengukurannya dilakukan secara periodik 1 jam sekali dengan anemometer Kanomax pada inlet-outlet
dan
lingkungan.
Hasilnya
dinyatakan
dengan
satuan
meter/detik (m/dt). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 13, gambar titik-titik pengambilan data.
34
5. Kelembaban udara relatif (RH)
Pengukuran kelembaban udara relatif (RH) dilakukan secara periodik mengikuti pengukuran suhu. Nilai RH diperoleh dari perhitungan perbandingan profil udara pada suhu yang tercatat pada termometer bola kering (Tk) dan bola basah (Tb) atau secara grafis dengan menggunakan psychrometric chart (dilampirkan pada Lampiran 19). RH yang diukur meliputi RH lingkungan dan RH di bawah rak terbawah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 13, gambar titik-titik pengambilan data. Kelembaban udara dinyatakan dalam persen (%). 6. Iradiasi surya global
Iradiasi surya global yang diukur berdasarkan pendekatan iradiasi surya sesaat secara periodik mengikuti pengukuran suhu. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan pyranometer. Pyranometer diletakkan di samping/tempat terdekat alat pengering yang tidak terhalang sinar matahari. Data keluarannya masih berupa tegangan (mV) yang terlihat pada multimeter tester. Nilai 1 mV keluaran pyranometer setara dengan 1000/7 watt/m2. Sehingga untuk mengetahui iradiasi surya dapat didekati dengan persamaan berikut ini. I=
1000 I pm ............................................................................. (5) 7
I
= iradiasi surya (W/m2)
Ipm
= iradiasi surya pyranometer (mV) Sedangkan total iradiasi surya harian (Ih) dihitung secara matematis
dengan mengunakan metode Simpson. Ih =
Δt [ I i + I f + (4ΣIt gl ) + (2ΣIt gp )] ...................................... (6) 3
Ih
= total iradiasi surya harian (W.h/m2 atau W.jam/m2)
∆t
= selang pengukuran (h, hour atau jam)
Ii
= iradiasi awal (W/m2)
If
= iradiasi akhir (W/m2)
Itgl
= iradiasi jam ganjil (W/m2)
Itgp
= iradiasi jam genap (W/m2)
35
Besarnya iradiasi surya yang diterima dan fluktuasinya merupakan ciri khas surya. Hal ini juga menentukan besar-kecilnya kinerja alat pengering. Pada mesin pengering yang diuji juga terdapat fotovoltaik sebagai komponen yang mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Dimensi fotovoltaik-nya adalah (940 x 500 x 50) mm dengan daya 50 W serta digunakan untuk menjalankan 2 unit kipas pendorong udara dingin. 7. Kebutuhan energi biomassa
Jumlah energi biomassa yang digunakan merupakan penggunaan biomassa yang terbakar untuk memanaskan air dalam tangki dan udara pemanas. Pengukurannya dengan menghitung selisih berat biomassa sebelum dipakai pembakaran dengan berat biomassa yang tersisa. Biomassa yang digunakan adalah sisa-sisa kayu gelondong. Satuan pengukurannya adalah kilogram (kg). 8. Kebutuhan energi listrik
Energi listrik digunakan sebagai daya penggerak motor untuk memutar kipas pendorong (udara HE melewati tungku biomassa), pompa HE air dan kipas penyebar rata panas. Kebutuhannya diukur berdasarkan daya (tercantum pada spesifikasi alat) dan lamanya alat bekerja. Jumlah energi listrik yang digunakan adalah besarnya daya listrik dikalikan dengan lama waktu operasi alat yang bersangkutan. Nilai hasil perhitungannya dinyatakan dalam satuan kW.h atau kW.jam.
36
Prosedur yang dilakukan dalam percobaan/pengujian mesin pengering dijelaskan dalam gambar diagram alir berikut ini:
Gambar 14. Diagram alir prosedur penelitian.
1.
Persiapan bahan uji.
Bahan uji adalah biji pala segar dengan kadar air
tertentu. Untuk mengumpulkan biji pala hingga memenuhi jumlah yang dibutuhkan, biji pala yang telah terkumpul direndam dalam bak. Ini dilakukan untuk mencegah kerusakan dan busuk. Biji pala yang telah terkumpul melalui pembelian dari petani umumnya masih terbungkus fuli dan ukurannya tidak seragam. Fuli dipisah dari biji pala dengan menggosokkan pada tampi beralas saringan kawat ukuran 14 mesh
37
untuk dikeringkan tersendiri. Pada biji
pala muda/kecil sangat rawan
rusak/hancur jika langsung digosok. Karena fuli menempel kuat pada permukaan bakal tempurung biji pala muda. Oleh karena itu, proses perendaman akan memudahkan pemisahan fuli dan biji. Perendaman juga dimaksudkan untuk menyeragamkan kadar air biji yang akan dikeringkan. Setelah terpisah biji dan fuli-nya, penulis mengambil bahan sampel biji pala yang akan dikeringkan dan mengelompokkan sampel yang diukur menjadi 3 jenis, yakni pala besar (a), pala kecil (b) dan pala sedang (c). Kemudian biji dan fuli diangin-anginkan/ditiriskan selama semalam. Esok harinya, biji pala dan fuli siap dikeringkan 2.
Bahan
bakar
biomassa
(kayu)
yang
akan
digunakan
ditimbang
jumlah/bobotnya dan dicatat. Kemudian membuat pengapian hingga menjamin bahwa pengapian tidak padam dan memanaskan ruang pengering. 3.
Pengambilan data kondisi awal bahan sebelum dikeringkan, meliputi penimbangan bobot keseluruhan dan bobot sampel untuk tiap rak yang diukur/kontrol.
4.
Bahan disebar merata 1 lapis pada 64 nampan yang tersedia. Kondisi alas nampan (penadah) banyak yang sudah rusak di tepi-tepinya. Sehingga pada saat diisi, penadah melendut.penadah jaring plastik 36 mesh.
5.
Pengambilan data kondisi awal mesin pengering dan lingkungan sebelum memulai pengeringan, meliputi suhu dan iradiasi matahari.
6.
Memasukkan bahan ke dalam mesin pengering dan memulai proses pengeringan bahan.
7.
Pengaturan jalannya kipas pendorong, pengaduk, pompa dan kipas inlet (secara intermitten 2 jam sekali atau kontinu).
8.
Pengambilan data secara periodik selama proses pengeringan pada titik-titik sampel pengambilan data dan kontrol serta lingkungan sesuai metode penelitian hingga mencapai kadar air akhir bahan yang dikehendaki atau sesuai waktu yang ditentukan.
9.
Pada jam ke-30, dilakukan reposisi nampan. Nampan-nampan yang sebelumnya di rak atas, dipindah ke rak bawah. Sebaliknya, yang di bawah
38
dipindah ke atas. Sementara, posisi sampel tetap pada rak sebelumnya agar diketahui profil laju pengeringannya. 10. Menghentikan proses pengeringan, jika seluruh bahan telah dinilai kering sesuai yang dikehendaki. Penilaian kering yang dikehendaki sesuai pendugaan dan kebiasaan yang dilakukan di tempat penelitian (pendugaan kering oleh pengawai UD. Sari Awi). 11. Mengeluarkan bahan dari mesin pengering ke tempat penyimpanan. 12. Mengambil data kondisi akhir bahan setelah pengeringan, meliputi penimbangan bobot kering keseluruhan dan berat tiap sampel/kontrol. 13. Pengambilan data jumlah/bobot bahan bakar biomassa (kayu) setelah proses pengeringan. 14. Membawa contoh tiap sampel rak/kontrol ke laboratorium untuk dicek kadar airnya. 15. Entri data pengeringan ke komputer. 16. Mempersiapkan kembali proses pengeringan selanjutnya hingga sebanyak ulangan yang telah ditentukan. D. Alat dan Bahan
Bahan uji yang digunakan pada penelitian ini adalah biji pala yang terkumpul melalui pembelian dari masyarakat di sekitar Desa Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Adapun peralatan yang digunakan terdiri dari : • 1 unit mesin pengering hibrid berenergi surya tipe ERK kabinet dengan
sistem pemanas tambahan biomassa yang telah ada di lokasi penelitian hasil hibah dari laboratorium Energi Listrik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian IPB. • Pyranometer model MS-401 • Digital multimeter model 2506 A merek YEW • Termokopel tipe CC (telah dikalibrasi, tercantum di Lampiran 4) • Chino Recorder Yokogawa HR-2500 E • Termometer alkohol (telah dikalibrasi, tercantum di Lampiran 4) • Anemometer Kanomax Model 6011
39
• Timbangan digital model EK-1200 A, ketelitian 0.1 g • Timbangan duduk maks. 100 kg • Drying Oven SS-204 D Ikeda Scientific • Kassa-kapas, plester, gelas plastik kecil, kassa-parabola, dan obeng • Alat ukur panjang, kalkulator, komputer, dan alat tulis E. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai 1 s.d. 24 Mei 2007 bertempat di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor.
40
41
Alat ukur
Titik pengukuran
Metode pengukuran
Waktu pengukuran
Satuan pengukuran Keterangan
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Data Pengukuran
No
Alat ukur telah dikalibrasi Profil suhu: Tanpa beban dan dengan beban pengeringan
oC
Periodik: - tiap 30 menit (H1) - tiap 1 jam (H2) - tiap 2 jam (H3)
Mengamati & mencatat nilai yang ditunjukkan alat ukur pada waktu/periode pengukuran sebagai sensor suhu bola kering
13 titik (atas-tengahbawah & lingkungan)
Termometer alcohol & termocouple tipe CC
Suhu
Tabel 7. Metode pengambilan data
Rumus: Kadar air basis basah (Rumus 2), Kadar air basis basah (Rumus 3) Lakukan penyortiran biji pala: besar-kecilsedang
Menimbang berat awal-periodik-akhir bahan/sampel, kemudian mengeringkan bahan/sample hasil pengeringan dengan oven Setelah akhir pengeringan, Perubahan kadar air: - tiap 30 menit (H1) - tiap 1 jam (H2) - tiap 2 jam (H3) %bb atau %bk
Timbangan digital & Drying Oven SS-204 D Ikeda Scientific Sampel pada rak atas, tengah, bawah dan jemur
Kadar air
Definisi: total waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji pala
jam
Awal dan akhir pengeringan
Mencatat waktu awal dan akhir pengeringan
---
Waktu Pengeringan Arloji/jam dinding
m/dt ---
Periodik: Tiap 1 jam
Alat bantu: Tabel steam & kurva psychrometrik
%
Periodik: - tiap 30 menit (H1) - tiap 1 jam (H2) - tiap 2 jam (H3)
Parameter Laju aliran RH udara udara Anemometer Termometer alcohol Kanomax & termocouple tipe Model 6011 CC (sebagai bola basah) Lubang inlet 2 titik (dalam mesin(udara masuk), bagian bawah dan outlet (udara lingkungan) kelar) dan lingkungan Sensor alat ukur Sensor alat ukur yang diletakkan pada dilindungi kassa titik ukur, lalu basah sebagai lihat hasil yang sensor suhu bola ditampilkan basah kemudian layar (saat diplotkan pada kurva kondisi stabil) psycrometrik
Rumus: Nilai dikonversi ke iradiasi surya (Rumus 5)
mV
Merupakan penggunaan biomassa yang terbakar selama pengeringan
kg
Awal dan akhir pengeringan
Mencatat berat awal dan akhir pengeringan
---
Kebutuhan Energi Biomassa Timbangan duduk
Mengamati & mencatat nilai yang ditunjukkan alat ukur pada waktu/periode. Nilai yang tercatat masih sebagai tegangan listrik Siang hari Periodik: - tiap 30 menit (H1) - tiap 1 jam (H2) - tiap 2 jam (H3)
tempat yang tidak ada penghalang sinar matahari
Iradiasi surya Pyranometer Model MS-401
Merupakan penggunaan listrik PLN selama pengeringan
kW.h
Waktu-waktu pengoperasian alat selama pengeringan
Mencatat spesifikasi alat & waktu pengoperasian (awal dan akhir pengoperasian)
---
Listrik Tercantum pada spesifikasi alat listrik
F. Perhitungan Parameter dan Analisis F.1. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya
Ada 13 data pengukuran suhu yang diperoleh pada setiap percobaan mewakili titik-titik sebaran suhu di dalam ruang pengering dan lingkungan. Ke-13 data itu adalah 2 titik level atas (T1 & T2; bola kering), 4 titik level tengah (Tdi, Tda, Tbi, dan Tba; bola kering), 4 titik level bawah (bola kering: T3i & T3a; bola basah: T4i & T4a), dan 3 titik lingkungan (bola kering: TL & TK; bola basah: TB). Data pengukuran lalu dikoreksi berdasarkan nilai koreksi kalibrasi instrumen (Lampiran 4). Kemudian, untuk beberapa titik yang selevel dirata-ratakan nilainya. F.2. Laju Pengeringan
Kadar air bahan pada suatu saat menjadi data pendahuluan perhitungan laju pengeringan. Penentuan kadar air suatu bahan diperoleh dari pengukuran metode pengeringan oven, dan penggunaan Rumus (1) dan atau Rumus (2). Sehingga laju pengeringan dapat dihitung berdasarkan Rumus (3). Kadar Air Basis Basah (%bb)
=
Kadar Air Basis Kering (%bk)
=
Laju Pengeringan (%bk)
=
mair x100% mair + m padatan
mair x100% m padatan dW wt − wt ' = dt Δt
F.3. Kapasitas Pengeringan
Kapasitas pengeringan mesin dihitung berdasarkan banyaknya air yang diuapkan tiap jam, yaitu selisih berat awal dan berat akhir dan dibagi waktu/lama pengeringan. Kemudian perlu dianalisis lapisan distribusi penyebaran bahan dalam rak maupun nampan, pola laju udara pengering, dan kelembaban udara pengering. F.4. Efisiensi Penggunaan Energi
Data-data pendahuluan yang dapat digunakan untuk menganalisis penggunaan energi sebagian diperoleh dari pengukuran. Sedangkan sebagian data lainnya, yakni karakteristik termal bahan serta suhu, RH dan kecepatan
42
volumetrik udara pengering diperoleh dari tabel karakteristik bahan (jika ada secara khusus atau diasumsikan dengan bahan yang mendekati karakteristik bahan sebenarnya), tabel steam dan kurva psichrometrik (Lampiran 18 dan 19). Kemudian data-data itu digunakan dalam menganalisis kebutuhan dan penggunaan energi pada mesin pengering selama pengeringan. Perhitungan penulis tentang analisis parameter efisiensi pada mesin pengering ini tercantum pada Lampiran 16 dan 17. Analisis parameter efisiensi penggunaan energi dihitung berdasarkan persamaan-persamaan berikut: 1.
Panas yang Diterima Udara Pengering (Q1), kJ
Q1 = mud Cpud (TR − TL ) ............................................................ (7) mud
= massa aliran udara (kg) = q x ρud x t
Cpud
= kalor jenis udara (kJ/kgoC)
TR
= suhu ruang sebelum dipanaskan (oC)
TL
= suhu lingkungan sebelum dipanaskan (oC)
q
= laju aliran udara (jenuh) pengering (m3/jam) = w x (vs / (Ha - Ho))
ρud
= massa jenis udara (kg/m3)
t
= waktu pengeringan (jam)
w
= laju penguapan air (kg uap air/jam) = mu / t
2.
Ha
= kelembaban mutlak udara pengering pada TR (kg/kg uk)
Ho
= kelembaban mutlak udara lingkungan pada TL (kg/kg uk)
mu
= massa air yang diuapkan (kg)
Panas yang Digunakan Untuk Menaikkan Suhu Produk (Q2), kJ
Q2 = m0 Cpb (TR − Tb ) .............................................................. (8) Cpb = 0.837 + 0.034( M 0 ) ...................................................... (9) (Siebel (1892) dalam Heldman and Singh, 1981) m0
= massa produk awal (kg)
Cpb
= panas jenis produk (kJ/kgoC)
43
TR
= suhu produk pada saat pengeringan ~ TR (oC)
Tb
= suhu produk awal sebelum dikeringkan ~ TL (oC)
M0
= kadar air awal produk (%bb)
3. Panas yang Digunakan Untuk Menguapkan Air Produk (Q3), kJ
Q3 = mu h fg ............................................................................. (10) mu
= massa air yang diuapkan (kg)
hfg
= panas laten penguapan air produk pada suhu Tb (kJ/kg) = 2502 – 2.3775 Tr
(Yusuf, 2003)
4. Besarnya Energi Untuk Memanaskan dan Menaikkan Suhu Produk serta Energi Penguapan Produk (Qu), kJ
QU = Q1 + Q2 + Q3 ............................................................... (11) 5. Energi Surya (Q4) dan Energi Biomassa (Q5) yang Diterima Mesin Pengering, kJ
Q4 = 3.6 I R A p (τα ) p t ............................................................. (12) IR
= iradiasi surya (Watt.jam/m2)
Ap
= luas permukaan pengering (m2)
(τα)p
= perkalian transmitifitas-absorbsivitas bahan transparan Untuk fiberglass bening (τα)p = 0,61
t
= lama penyinaran iradiasi surya (jam)
Q5 = mb N kb ............................................................................ (13) mb
= massa biomassa (kg)
Nkb
= nilai kalor bahan (kJ/kg) Untuk kayu gelondong (Nkb) = 18 799,10 kJ/kg
6. Energi Listrik yang Digunakan Kipas dan Pompa (Q6), kJ
Q6 = 3.6 Pk t ......................................................................... (14) Pk
= daya listrik (watt)
t
= lama penggunaan alat (jam)
44
7. Energi Total yang Masuk ke Sistem (QT), kJ
QT = Q4 + Q5 + Q6 ............................................................. (15) 8. Efisiensi Total Sistem (ηT), %
Merupakan perbandingan antara total energi yang digunakan untuk mengeringkan produk (Qu) dengan total energi yang masuk ke dalam sistem (QT).
ηT =
Qu x100% ..................................................................... (16) QT
9. Energi Spesifik Bahan (Es), kJ/kg
Merupakan jumlah energi total yang diterima oleh sistem pengeringan untuk tiap kilogram bahan yang dikeringkan. ES =
QT mu
.......................................................................................................
(17)
F.5. Kualitas Produk yang Dikeringkan
Kulitas produk yang dikeringkan dinilai berdasarkan tampilan fisik bahan, yakni keseragaman ukuran dan warna, kontaminasi jamur, kadar pecah, kadar keriput, kadar berlubang dan rasio jumlah biji tiap 1 kg. Untuk pala destilasi kualitas produk dinilai dari kadar air (maksimum), kadar minyak atsiri (minimum), kadar ekstrak minyak non-atsiri (minimum), dan benda asing (maksimum).
45
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil uji unjuk kerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor secara garis besar disajikan pada tabel berikut: Tabel 8. Nilai unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) No. 1
2
3
4
5
Parameter Suhu Pengeringan • Maksimum (oC) • Minimum (oC) • Rata-rata siang hari (oC) • Rata-rata malam hari (oC) Laju Pengeringan Bahan • Kadar air awal biji pala besar (%bb) Kadar air awal biji pala kecil (%bb) • Kadar air akhir biji pala besar (%bb) Kadar air akhir biji pala kecil (%bb) • Laju pengeringan rata-rata (%/jam) Kapasitas Pengeringan • Waktu pengeringan (jam) • Beban pengeringan (kg) Efisiensi Penggunaan Energi • Energi spesifik bahan (MJ/kg uap air) • Komposisi input energi: Energi surya (%) Energi biomassa (%) Energi listrik (%) Kualitas Produk yang Dikeringkan • Keseragaman warna (%) • Berjamur (%) • Minyak atsiri (%)
P1
P2
58,56 29,91 43,45 30,76
55,82 32,22 43,06 34,79
67,11 86,29 30,07 18,05
66,63 86,17 24,67 13,73
0,70 - 2,00
0,78 - 2,12
52,75 215,8
54 247,5
45,641
41,348
5,74 93,34 0,92
5,36 93,69 0,95
80 – 85 7-9 6 - 14
85 - 90 8 -9 6 - 14
Keterangan: P1: Percobaan kedua , P2: Percobaan ketiga
Hasil pengujian untuk masing-masing parameter diuraikan sebagai berikut: A. Suhu Ruang Pengering dan Sebarannya Profil suhu udara pengeringan rata-rata siang hari (pukul 09:00 - 17:00 WIB) pada ruang pengering dan lingkungan selama percobaan disajikan pada tabel dan grafik berikut:
46
Tabel 9. Profil sebaran suhu udara siang hari di dalam mesin pengering dan lingkungan selama percobaan Posisi Sensor
Min
HH1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3
Rak Atas (A) Rak Tengah (T) Rak Bawah (B) Lingkungan (L)
Max
Rata2
P0
P1
P2
P0
P1
P2
P0
P1
P2
27,71 24,73 24,73 28,61 25,41 24,08 27,95 25,27 24,54 26,03 24,15 23,20
38,16 39,65 45,13 29,91 38,03 42,14 31,14 33,83 38,72 26,12 26,85 24,92
42,39 40,16 37,91 37,37 35,11 32,22 32,65 35,38 35,52 30,00 25,88 26,61
57,56 53,58 59,80 50,44 48,44 53,50 49,24 46,79 52,65 31,69 32,63 33,10
58,56 50,85 54,82 42,83 45,74 52,41 39,94 43,61 50,95 33,87 31,45 32,17
55,06 52,09 55,82 41,34 43,50 53,29 39,59 41,82 51,72 33,14 32,90 34,59
43,34 41,27 46,13 40,39 38,60 42,25 37,73 36,04 39,51 29,76 28,48 29,16
46,88 45,71 50,20 36,97 41,39 48,17 36,14 39,07 46,50 30,15 29,59 29,71
46,77 45,57 48,51 39,49 40,14 45,24 37,66 39,54 44,62 31,59 30,07 30,58
Keterangan: P0: Percobaan pertama (tanpa beban pengeringan), P1: Percobaan kedua , P2: Percobaan ketiga H1: Hari ke-1 percobaan, H2: Hari ke-2 percobaan, H3: Hari ke-3 percobaan 60,00 55,00 50,00
Suhu, oC
45,00 40,00 35,00 30,00 25,00
9: 00 9: 30 10 :0 0 10 :3 0 11 :0 0 11 :3 0 12 :0 0 12 :3 0 13 :0 0 13 :3 0 14 :0 0 14 :3 0 15 :0 0 15 :3 0 16 :0 0 17 :0 0
20,00
Waktu, WIB
P1-A
P2-A
P1-B
P2-B
P1-L
P2-L
P1-T
P2-T
Gambar 15. Persebaran suhu H1 pada P1 dan P2. 55,00 50,00
Suhu, oC
45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
Waktu, WIB
P1-A
P2-A
P1-B
P2-B
P1-L
P2-L
P1-T
P2-T
Gambar 16. Persebaran suhu H2 pada P1 dan P2.
47
60,00 55,00 50,00
Suhu, oC
45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 8:00
10:00
12:00
14:00
15:00
Wak tu, WIB P1-A
P2-A
P1-B
P2-B
P1-L
P2-L
P1-T
P2-T
Gambar 17. Persebaran suhu H3 pada P1 dan P2.
Dari tabel dan grafik persebaran suhu udara rata-rata siang hari di atas, terlihat bahwa profil suhu udara di ruang pengering berflutuatif. Fluktuasi ini tentu mengikuti pola fluktuasi intensitas radiasi surya sesaat pada masing-masing percobaan. Tetapi terlihat bahwa besarnya suhu udara rata-rata di dalam ruang pengering lebih tinggi daripada suhu udara rata-rata lingkungan. Suhu udara rata-rata di dalam ruang pengering pada malam hari juga lebih tinggi dari suhu udara rata-rata lingkungan. Ini karena penggunaan tungku biomassa sebagai pemanas tambahan. Profil suhu udara pengeringan rata-rata malam hari (pukul 18:00 - 06:00 WIB) pada ruang pengering dan lingkungan selama percobaan disajikan pada tabel dan grafik berikut: Tabel 10.
Profil sebaran suhu udara malam hari di dalam mesin pengering dan lingkungan berdasarkan H1 pada P1 dan P2
Posisi sensor Rak Atas (A) Rak Tengah (T) Rak Bawah (B) Lingkungan (L)
Min P1 29,96 27,51 28,70 22,01
Max P2 34,68 33,38 33,65 23,46
P1 35,67 32,71 30,65 25,40
Rate P2 37,42 34,85 33,89 25,64
P1 32,44 30,00 29,83 23,09
P2 36,42 34,12 33,81 24,27
Keterangan: P1: Percobaan kedua , P2: Percobaan ketiga
48
40,00 38,00 36,00 34,00
Suhu, oC
32,00 30,00 28,00 26,00 24,00 22,00 20,00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
Waktu, WIB P1-A
P1-B
P1-L
P1-T
Gambar 18. Persebaran suhu malam hari H1 pada P1.
Suhu rata-rata udara mesin pengering yang dicapai seluruh percobaan pada penelitian ini adalah 43,25 0C pada siang hari dan 30,50 0C pada malam hari. Sementara suhu rata-rata udara lingkungan adalah 30,28 0C pada siang hari dan 23,68 0C pada malam hari. Suhu rata-rata udara mesin pengering itu masih memenuhi kisaran syarat suhu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan biji pala antara 40 – 50 0C. Artinya, selama suhu udara pengering masih berada pada kisaran tersebut maka tidak akan terjadi pengeringan yang terlalu cepat, yang dapat mengakibatkan case hardening pada produk hasil pengeringan. Sebagai perbandingan, Rusli (1988) dalam Yuliani, et al. (1992) juga pernah meneliti pengeringan dengan pengering berenergi surya. Hasilnya, suhu dalam alat pengering surya berkisar pada 36,3 oC – 45,6 oC. Sedangkan pada pengeringan dengan penjemuran langsung di bawah terik matahari adalah 29,9 oC – 40,1 oC. Pada produk-produk yang mengandung minyak atsiri, harus dihindari proses polimerisasi dan penguapan yang bisa diakibatkan oleh suhu yang tinggi. Suhu udara pengering memegang peranan penting dalam menentukan cepat-lambat tercapainya kadar air yang diinginkan. Semakin tinggi suhu udara atau semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan suhu bahan yang dikeringkan, semakin besar pula perbedaan tekanan uap jenuh antara permukaan bahan dengan lingkungan, sehingga penguapan air akan lebih banyak dan lebih cepat. Semakin tinggi rata-rata suhu udara pengering, maka waktu yang
49
dibutuhkan untuk pengeringan semakin singkat (Harsono (1997) dalam Wahyuni, 2002). Sedangkan keseragaman sebaran suhu udara di dalam ruang pengering dibutuhkan agar produk yang dikeringkan mencapai kadar air kering sesuai yang dikehendaki secara bersamaan. Sekilas berdasarkan tabel dan grafik sebaran suhu di atas, sebaran suhu udara di dalam ruang pengering pada saat siang hari berbeda dengan kondisi pada malam hari. Sebaran suhu ruang pada pengeringan malam hari mempunyai kecenderungan lebih seragam dibandingkan pada siang hari, yakni fluktuasi nilai dan selang suhu yang mampu dicapai tidak mencolok. Hal ini karena pada siang hari panas suhu udara dipengaruhi fluktuasi intensitas radiasi surya. Sedangkan fluktuasi intensitas radiasi surya dipengaruhi oleh sudut datangnya sinar dan kondisi cuaca yang setiap waktu bisa berubah. Sukarmanto (1995) dalam Wahyuni (2002) menyebutkan bahwa pola sebaran suhu udara masing-masing rak pada pengering ERK mengikuti pola sebaran udara di dalam ruang pengering. Suhu udara pada wadah yang terletak di bagian atas memiliki nilai yang paling besar (suhu tinggi). Ketimpangan nilai sebaran suhu pada siang hari, antara rak atas-tengahbawah dan samping kiri-samping kanan akan mencolok jika tidak dikontrol oleh kipas pengaduk/perata udara. Oleh karena itu, secara intermitten, kipas dinyalakan selang 1 atau 2 jam, kemudian selang 1 atau 2 jam berikutnya dimatikan. Demikian, kipas dinyalakan-dimatikan secara bergantian. Adapun pada percobaan penelitian ini, kipas dinyalakan pada siang hari setelah indikator suhu yang ada di dalam ruang pengering mencapai suhu 45 0C. Biasanya, dicapai pada sekitar pukul 10.00 WIB. Kemudian kipas dimatikan setelah suhu dalam mesin pengering turun dan kurang dari kisaran suhu 38 oC, yakni sekitar pukul 16.00 WIB. Atau ketika cuaca mendung dan bahkan hujan. Termasuk malam hari, dengan tujuan mempertahankan agar suhu di dalam pengering tetap tinggi. Data lengkap pengambilan data suhu dan sebarannya selama penelitian terdapat pada Lampiran 5 dan 6.
50
B. Laju Pengeringan Bahan Laju pengeringan bahan adalah banyaknya air yang diuapkan per satuan waktu atau perubahan kadar air bahan dalam satu satuan waktu.
Sebelum
membahas laju pengeringan bahan, maka akan dibahas lebih dahulu mengenai kadar air awal bahan sebelum dikeringkan dan kadar air bahan setelah dikeringkan. Kemudian akan dibahas pula faktor luar (udara pengering) yang berpengaruh terhadap laju pengeringan bahan, yaitu laju aliran udara dan kelembaban udara. 1. Kadar air bahan Biji pala yang akan dikeringkan dalam mesin pengering tidak diukur kadar air awalnya dengan metode oven. Karena ketiadaan oven di tempat sehingga pengukuran kadar air sampel ditunda hingga proses pengeringan selesai. Setelah selesai, sampel hasil pengeringan dibawa ke laboratorium untuk diukur kadar airnya. Hasil rata-rata pengukuran kadar air dengan metode oven untuk tiap jenis biji pala dari kedua percobaan adalah 54,96 % untuk biji pala (a), 85,78 % untuk biji pala (b), dan 73,58 % untuk biji pala (c). Pengukuran kadar air bahan dengan metode oven terdapat pada Lampiran 7. Pada percobaan ini bahan yang dikeringkan dalam ruang pengering dibedakan menjadi 2 jenis sampel, sampel biji (a) dan biji (b). Unit rak A dan rak D diisi sampel biji (a), sedangkan unit rak B dan rak C diisi sampel biji (b). Sementara, pada sampel kontrol tidak dibedakan/dipisah berdasarkan jenisnya tetapi merupakan campuran berbagai jenis ukuran biji pala secara acak. Ini dilakukan karena pada kebiasaan pengeringan pala di tempat penelitian tidak dilakukan penyortiran ukuran/umur biji yang akan dikeringkan. Nilai kadar airnya berkisar antara nilai rataan kadar air jenis pala kecil (b) dan pala besar (a), tergantung jumlah komposisi jenis pala yang ada pada sampel. Namun biasanya jenis pala kecil (b) mendominasi sampel, sehingga kadar air sampel mencapai di atas 70 %bb. Hasil pengukuran dan perhitungan kadar air rata-rata biji pala pengeringan pada tiap rak secara ringkas disajikan pada tabel berikut:
51
Tabel 11. Kadar air awal dan kadar air akhir bahan tiap sampel/rak Unit Rak/Posisi Rak Rak A Rak D
A1/a A2/a A3/a D1/a D2/a D3/a
Rata2 Rak B Rak C Rata2 Kontrol
B1/b B2/b B3/b C1/b C2/b C3/b K/(a+b)
P1 Kadar Air (%bb) Awal Akhir 67,98 26,17 66,67 24,37 66,89 32,82 67,19 23,31 65,79 34,15 68,12 39,59 67,11 30,07 86,07 14,10 86,20 14,78 85,59 21,42 85,29 11,17 85,07 16,67 89,52 30,20 86,29 18,05 86,83 27,06
P2 Kadar Air (%bb) Awal Akhir 67,11* 13,84 63,65 27,48 60,13 31,58 66,92 20,36 64,54 32,19 66,63 36,42 64,83 26,99 87,44 9,25 84,24 11,60 85,80 20,48 86,17 7,42 87,10 11,56 86,28 22,08 86,17 13,73 78,49 24,89
Keterangan: P1: Percobaan kedua , P2: Percobaan ketiga, a: biji pala ukuran besar, b: biji pala ukuran kecil 1, 2, 3: rak bagian atas, tengah, dan bawah * sampel hasil pengeringan hilang saat dibawa ke laboratorium
Berdasarkan tabel kadar air di atas, maka rataan nilai kadar air awal - kadar air akhir kedua percobaan untuk sampel biji (a) dan biji (b) diperoleh secara berturut-turut adalah 65,97 % - 28,53 % dan 86,23 % 15,89 %. Sedangkan untuk sampel kontrol masih tinggi, yakni 82,66 % 25,98 %. Bobot awal bahan keseluruhan yang dikeringkan pada P1 sebanyak 215,8 kg dan 247,5 kg pada P2. Setelah 52,75 jam dikeringkan, berat biji pala kering menjadi 41,5 kg untuk P1 dan 51,4 kg pada P2 setelah dikeringkan selama 54 jam. Berarti 174,3 kg dan 196,1 kg air telah diuapkan selama kedua percobaan ini. Dan jika dirata-ratakan laju pengeringan bahan sebesar sebesar 3,30 kg air/jam pada P1 dan 3,36 kg air/jam pada P2. Namun, penguapan air dari bahan sebanyak itu tidak berlangsung secara konstan. Dengan kata lain, laju pengeringan bahan berbeda-beda tiap waktu. Berdasarkan pengukuran, laju pengeringan rata-rata bahan untuk 6 jam pertama (selang pengukuran pukul 10.00 – 17.00 WIB) diperoleh data untuk jenis biji pala (a), (b), dan kontrol berturut-turut adalah 5,73 %bk/jam, 25,71 %bk/jam, dan 46,64 %bk/jam untuk P1 dan 6,71 %bk/jam, 33,75 %bk/jam, dan 34,49 %bk/jam untuk P2. Sedangkan untuk
52
jam ke-21 sampai jam ke-30 (selang pengukuran pukul 07.00 – 17.00 WIB) diperoleh data 3,96 %bk/jam, 20,18 %bk/jam, dan 17,85 %bk/jam untuk P1 dan 4,17 %bk/jam, 21,48 %bk/jam, dan 12,30 %bk/jam untuk P2. Grafik laju pengeringan dapat dipresentasikan berdasarkan waktu dan perubahan kadar air. Berikut ini adalah grafik laju pengeringan untuk biji pala (a): rak A dan rak D; biji pala (b): rak C dan rak D, dan kontrol pada 6 jam pertama dan jam ke-21 – ke-30 untuk P1 dan P2. 70,00
65,00
Kadar air (%bb)
60,00
55,00
50,00
P1-A1
P1-A2
P1-A3
P2-A1
P2-A2
P2-A3
45,00
40,00
35,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 19. Perubahan kadar air biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 . 30,00
Laju pengeringan (%bk/jam)
25,00
P1-A1
P1-A2
P1-A3
P2-A1
P2-A2
P2-A3
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 20. Fluktuasi laju pengeringan biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30.
Dari grafik perubahan kadar air di atas, tampak bahwa kadar air awal biji pala besar kabinet A pada P2 beragam antara 60 % hingga 68 %. Hal ini karena waktu perendaman biji beragam, lantaran berbeda waktu memperoleh/pengumpulannya. Kemungkinan, biji besar yang berada di sampel-sampel kabinet A diperoleh pagi hari. Yakni sehari sebelum
53
pengeringan. Sehingga masa perendaman relatif lebih cepat atau kurang dari 24 jam. Hal ini berbeda dengan kadar air awal biji pala besar yang ada di kabinet D pada P2. Kadar air awal biji pala besar di kabinet D relatif seragam. Begitu juga untuk kadar air awal biji pala kecil yang ada di kabinet B dan kabinet C. 70,00
65,00
Kadar air (%bb)
60,00
55,00
50,00
P1-D1
P1-D2
P1-D3
P2-D1
P2-D2
P2-D3
45,00
40,00
35,00 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 21. Perubahan kadar air biji besar kabinet D saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1– P2 . 30,00
Laju pengeringan (%bk/jam)
25,00
P1-D1
P1-D2
P1-D3
P2-D1
P2-D2
P2-D3
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00 0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 22. Fluktuasi laju pengeringan biji besar kabinet D saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30. 90,00
80,00
Kadar air (%bb)
70,00
60,00
P1-B1
P1-B2
P1-B3
P2-B1
P2-B2
P2-B3
50,00
40,00
30,00
20,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 23. Perubahan kadar air biji kecil kabinet B saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1– P2 .
54
90,00
80,00
P1-B1
P1-B2
P1-B3
P2-B1
P2-B2
P2-B3
Laju pengeringan (%bk/jam)
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 24. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet B saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30. 90,00
80,00
Kadar air (%bb)
70,00
60,00
50,00
40,00
P1-C1
P1-C2
P1-C3
P2-C1
P2-C2
P2-C3
30,00
20,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 25. Perubahan kadar air biji kecil kabinet C saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1– P2 . 90,00 80,00
P1-C1
P1-C2
P1-C3
P2-C1
P2-C2
P2-C3
Laju pengeringan (%bk/jam)
70,00 60,00 50,00
40,00 30,00 20,00 10,00 0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Jam ke-
Gambar 26. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet C saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30.
Terlihat dari grafik-grafik laju pengeringan di atas, bahwa fluktuasi laju pengeringan bahan di dalam pengering pada awal-awal masa pengeringan cukup tinggi kemudian akan menurun. Karakteristik ini tidak nampak secara nyata pada sampel kontrol (penjemuran).
55
90,00
80,00
Kadar air (%bb)
70,00
60,00
50,00
P1-K1
P2-K2
40,00
30,00
20,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Jam ke-
Gambar 27. Perubahan kadar air sampel kontrol saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1– P2 . 120,00 110,00
Laju pengeringan (%bk/jam)
100,00 90,00
P1-K1
P2-K2
80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
21
22 23 24 25 26 27 28 29 30
Jam ke-
Gambar 28. Fluktuasi laju pengeringan sampel kontrol saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30.
Laju pengeringan yang tinggi pada awal-awal pengeringan adalah karena kandungan air bebas pada permukaan bahan masih tinggi. Air bebas pada bahan merupakan air mula-mula dan yang mudah diuapkan pada proses pengeringan. Sedangkan dengan bertambahnya waktu dan semakin keringnya bahan, yang tersisa adalah air terikat pada sel-sel bahan sehingga penurunan kadar air bahan semakin kecil dan akhirnya konstan (Mursalim, 2002). Menurut Hall (1975) dan Henderson and Perry (1976), pada periode ini akan terjadi migrasi uap air dari bagian dalam ke permukaan secara difusi, karena adanya perbedaan konsentrasi atau tekanan uap bagian dalam dengan luar. Periode yang sama, kecepatan difusi dari dalam bahan ke permukaan sama dengan penyerapan uap air maksimum bahan (Heldman and Singh, 1981). Periode ini terjadi bila selisih tekanan uap
56
bahan dengan tekanan uap udara semakin kecil sehingga laju difusi dan laju penguapan semakin kecil. Profil laju pengeringan untuk kedua percobaan selengkapnya disajikan pada Lampiran 8, 9, 10, dan 11. Penentuan kadar air pengeringan pala di tempat penelitian biasanya hanya menggunakan dugaan, tidak menggunakan metode oven. Kadar air akhir yang dicapai juga tidak ditujukan untuk keperluan ekspor (kualitas ekpor) yang mencapai 10 % hingga 8 %. Skala usaha perusahaan dimana tempat penelitian ini berlangsung dalam tata niaga agribisnis pala merupakan pedagang pengumpul/pedagang tingkat kecamatan (Drajat, 2007). Sedangkan mata rantai usahanya lebih pendek, yakni produsen (petani/tengkulak) – pedagang pengumpul – pedagang besar/eksportir. Oleh karena itu kadar airkomoditas (pala dan fuli) dagangannya beragam, mulai yang basah/segar hingga yang telah kering. Untuk komoditas yang basah, dikeringkan lebih dulu untuk mendapatkan nilai tambah penjualan di tingkat pedagang besar/eksportir. Atau disuling sendiri untuk menaikkan nilai jual yang lebih tinggi, yakni minyak atsiri. Untuk biji pala basah yang dikeringkan, hasil pendugaan kadar air akhir biji pala melalui 5 hari penjemuran (sekitar 8 jam/hari), kadar air akhirnya masih sekitar 16 % hingga 12 %. Kadar air ini masih diterima oleh pedagang besar/eksportir. Namun karena penentuan kadar air pala kering yang masih spekulatif, harga yang diperoleh di tingkat pedagang besar pun spekulatif berdasarkan kadar air faktual. Sebagai gambaran perkiraan harga komoditas pala di tingkat pedagang pengumpul, berikut tabel harga komoditas pala yang diperoleh dari wawancara dengan pihak perusahaan: Tabel 12. Harga komoditas pala di UD. Sari Awi Bagian buah pala Buah pala segar Biji pala basah Biji pala kering Fuli basah Fuli kering
Harga (Rp/kg) 1000 7000 - 7500 25000 - 27000 12500 - 13000 50000 - 58000
57
Harga ini relatif stabil seperti pada tahun 2002 seperti yang pernah dipublikasikan dari Survey Pengembangan Produk Pangan Khas Bogor Sistem Klaster, IPB dalam Oryzanti, 2003. Adapun masih tingginya kadar air akhir dan laju pengeringan sampel kontrol di atas terjadi karena perbedaan perhitungan waktu pengeringan antara pengeringan dengan mesin pengering dan penjemuran. Perhitungan waktu pengeringan dengan mesin pengering dapat dianggap kontinu, siang-malam. Sedangkan pengeringan dengan penjemuran hanya selama siang saja. Oleh karena itu, hasil pengukuran kadar air akhir dengan mesin pengering (3 hari dan 2 malam) tidak sepadan dengan kadar air akhir dengan penjemuran (3 hari, siang saja). Begitu juga laju pengeringan pada H2 (jam ke-21 hingga jam ke-30) dengan mesin pengering tidak sepadan dengan laju pengeringan H2 dengan penjemuran. Namun sepadan dengan laju pengeringan pada jam ke-7 hingga jam ke-14. Sedangkan kadar air akhir yang masih tinggi pada pengeringan dengan mesin pengering terjadi karena waktu pengeringan kurang dari waktu minimal. Karena dengan asumsi pengeringan biji pala besar dari kadar air 75 % dikeringkan hingga 10 %, serta laju pengeringan rata-rata 4,6 %bk/jam, maka dibutuhkan waktu pengeringan sekitar 56,5 jam. Atau pada P1 masih perlu penambahan waktu pengeringan 3,75 jam dan P2 kurang 2,5 jam lagi. Hal ini sebenarnya wajar, karena seperti yang disampaikan Ramadlon (2005), pengeringan biji pala secara alami hingga kadar air standard (10 %) dengan penjemuran membutuhkan waktu 7 hari pada suhu 30 – 35 oC. Atau dengan oven pada suhu 40 – 45 oC selama 3 hari. Pada tingkat pedagang besar/eksportir, biji pala yang akan diekspor dikeringkan kembali hingga kadar air standard dalam negeri atau standard negara pengekspor.
Mereka mengeringkannya kembali dengan mesin
pengering/oven atau dengan bubuk kapur tohor (CaO). Untuk biji pala bertempurung, biasanya dengan oven. Sedangkan untuk biji tanpa tempurung dikeringkan dengan kapur tohor (CaO). Ini pula yang disarankan oleh Suryani (1999).
58
2. Laju aliran udara Data laju aliran udara hanya diperoleh dari P2. Untuk P1 tidak dilakukan karena kesalahan membawa instrumen. Yakni interval instrumen terlalu besar dan sensor kurang renponsif, serta tidak melakukan pengukuran pada tiap rak. Maka berdasarkan pengukuran laju aliran udara selama P2 didapatkan nilai kisaran (min-max) laju udara masuk (inlet), keluar (outlet) dan lingkungan pada percobaan ini adalah 0,09 - 2,39 m/dt, 0,06 - 0,77 m/dt, dan 0,10 - 0,85 m/dt. Sedangkan rata-rata laju aliran udara masuk (inlet), keluar (outlet) dan lingkungan berturut-turut adalah 1,05 m/dt, 0,23 m/dt, dan 0,31 m/dt. Nilai laju udara masuk (inlet) ini diperoleh dari tekanan kipas pendorong (diameter 12 inch/30,48 cm) dan 2 kipas fotovoltaik (diameter sekitar 18 cm). Sedangkan sistem pengeluaran udara yang ada pada mesin pengering berupa cerobong tunggal berdiameter 15 cm dan panjang 1 meter. Dengan laju aliran itu, terutama untuk laju aliran udara masuk (inlet) sudah cukup. Laju aliran udara merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadap laju pengeringan. Laju udara tinggi akan berpengaruh nyata dan memang dibutuhkan apabila digunakan untuk mengeringkan produk-produk pertanian berkadar air tinggi, termasuk biji pala ini. Kebutuhan laju udara pada awal pengeringan produk berkadar air tinggi setidaknya 0,5 m/dt. Sedangkan untuk produk-produk pertanian berkadar air rendah, laju pengeringan lebih banyak dipengaruhi oleh suhu udara yang tinggi dan kelembaban udara yang rendah. Oleh karena itu, penggunaan kipas secara intensif pada pengeringan pala perlu dilakukan pada awal-awal pengeringan. Setelah itu, menjalankan kipas untuk meningkatkan laju aliran udara dilakukan secara intermitten. Namun yang patut diperhatikan terkait aliran udara pengering adalah tingkat distribusi pola aliran udara di dalam ruang pengering. Jika tidak, maka aliran udara akan kehilangan tekanan dan udara akan mengalir melewati ruang kosong dalam sistem. Dengan pendistribusian yang baik,
59
pengeringan juga bisa berlangsung lebih baik yakni kering dengan cepat dan seragam. Ini yang sering masih menjadi kendala dalam meningkatkan kinerja mesin pengering. Sejak beberapa tahun terakhir, optimalisasi pendistribusian laju aliran udara terus dikembangkan. Hal ini ditujukan untuk meningkatan kualitas proses pengeringan pada parameter keseragaman kadar air produk. Karena secara umum, permasalahan dalam proses pengeringan produk pertanian adalah pemerataan kadar air akhir (produk kering). Untuk optimalisasi pendistribusian aliran udara digunakan analisis CFD. Abdullah et al. (2007) telah melakukan analisis CFD untuk penelitian optimasi suhu, distribusi laju aliran udara, dan kelembaban pada pengering tipe ERK. 3. Kelembaban udara Pengukuran RH pada percobaan ini dilakukan pada siang hari dan malam hari untuk mengetahui rataan RH di dalam ruang pengering dan lingkungan. Pengukuran RH siang hari diambil dari P0, P1 dan P2. Sedangkan untuk RH malam hari diambil hanya dari P1, sebagaimana pengukuran suhu. Keterbatasan lain dalam pengukuran RH adalah letak titik pengambilan data suhu di dalam ruang pengering hanya pada bagian bawah pengering. Sehingga tidak dapat diketahui sebaran RH udara di atas produk dalam ruang pengering (level atas-tengah-bawah dan samping kanan – samping kiri). Nilai rataan RH udara siang hari dalam ruang pengering selama 3 hari pada P1 dan P2 masing-masing adalah 73,62 % dan 64,61 %. Pada saat itu, nilai rataan RH pada lingkungan adalah 75,48 % dan 78,02 %. Sedangkan nilai rataan RH udara malam hari dalam ruang pengering selama 3 hari pada P1 adalah 85,97 %. Sementara nilai rataan RH pada lingkungan adalah 93,86 %. Terlihat bahwa RH udara di dalam ruang pengering lebih kecil daripada RH udara lingkungan, baik siang hari maupun malam hari. Sehingga potensi udara dalam pengering untuk mengeringkan bahan lebih besar dibandingkan potensi udara lingkungan.
60
Dengan kata lain, ini adalah salah satu parameter kelebihan dari penggunaan mesin pengering buatan. Walaupun tingkat RH yang dicapai masih belum optimal, khususnya malam hari yakni masih di atas 70 %. Memang, kondisi cuaca di tempat penelitian pada saat pengambilan data termasuk basah, terlebih pada dini hari dan pagi hari. Bagian luar mesin pengering basah oleh air embun (RH lingkungan rata-rata lebih dari 90 %) dan suhu udara dingin. 100
90
RH, %
80
70
60
50
40
15 :3 0 16 :0 0 17 :0 0
13 :0 0 13 :3 0 14 :0 0 14 :3 0 15 :0 0
11 :0 0 11 :3 0 12 :0 0 12 :3 0
9: 30 10 :0 0 10 :3 0
9: 00
30
Wak tu, WIB P0-BH1
P0-BH2
P0-BH3
P1-BH1
P1-LH1
P2-BH1
P2-LH1
Gambar 29. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan pada P0 dan H1 pada P1 – P2. 100
RH, %
90
80
70
60
50 9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
Wak tu, WIB P1-BH2
P1-LH2
P2-BH2
P2-LH2
Gambar 30. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan H2 pada P1 – P2. Keterangan: P0: Percobaan pertama (tanpa beban), P1: Percobaan kedua, P2: Percobaan ketiga H1, H2, H3: hari ke-1, hari ke-2, hari ke-3 B: bagian bawah rak bagian bawah, L: lingkungan
61
100
90
RH, %
80
70
60
50
40
30 8:00
10:00
12:00
14:00
15:00
Wak tu, WIB P1-BH3
P1-LH3
P2-BH3
P2-LH3
Gambar 31. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan H3 pada P2 – P1. 100
RH, %
95
90
85
80 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
Wak tu, WIB P1-BH1
P1-LH1
Gambar 32. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan malam hari H1 pada P1. Keterangan: P1: Percobaan kedua, P2: Percobaan ketiga H1, H2, H3: hari ke-1, hari ke-2, hari ke-3 B: bagian bawah rak bagian bawah, L: lingkungan
Oleh karena itu, pada malam hari diusahakan isolasi sistem (ruang pengering) secara optimal dari masuknya udara luar (lingkungan). Hal ini bisa dilakukan dengan mengurangi kebocoran-kebocoran pada dinding ruang pengering dan mengurangi frekuensi buka-tutup ruang pengering. Kelembaban udara berpengaruh terhadap pemindahan cairan atau uap air dari dalam ke permukaan bahan, serta menentukan besarnya tingkat kemampuan udara pengering dalam menampung uap air di sekitar permukaan bahan. Semakin rendah RH udara pengering maka semakin
62
besar kemampuannya dalam menyerap uap air dari permukaan bahan, sehingga laju pengeringannya akan semakin cepat. Terlebih jika yang dikeringkan adalah produk-produk berkadar air rendah. C. Kapasitas Pengeringan Kapasitas pengeringan suatu mesin pengering ditentukan oleh jenis dan karakteristik bahan yang akan dikeringkan. Karena dalam mendesain sebuah mesin pengering telah diperhitungkan jenis dan karakteristik bahan yang akan dikeringkan sehingga mesin pengering dapat berjalan secara optimal. Ini erat kaitannya dengan desain kebutuhan massa (berat) bahan yang akan dikeringkan, kebutuhan ruang pengeringan, dan pilihan wadah yang sesuai (bak, rak, rak berputar) dengan karakteristik pengeringan bahan. Pada bahan-bahan yang peka terhadap pengadukan tetapi membutuhkan kontak permukaan bahan dengan udara pengering yang intensif maka mesin pengering tipe rak sesuai untuk itu. Hanya dibutuhkan pengaturan suhu, RH, dan laju aliran udara pengering sehingga proses pengeringan berjalan baik. Faktor lain yang patut diperhatikan adalah ketebalan irisan bahan dan ketebalan distribusi lapisan bahan yang akan dikeringkan pada wadah pengering. Wadah dan ketebalan lapisan dipertimbangkan berdasarkan bentuk geometri dan karakteristik bahan. Untuk wadah nampan, bentuk geometri yang cocok adalah bentuk datar (contoh: daging iris, ikan utuh/belah, irisan ketela, dan panili) atau irisan dan beberapa biji-bijian (contoh: biji kopi dan kakao). Sedangkan wadah kotak/bak cocok untuk biji-bijian, seperti gabah, lada dan jagung (biji dan tongkol). Pada bahan berkadar air tinggi dan kadar susut besar, lapisan distribusinya ditambah (lebih tebal) agar ketika kadar air bahan telah berkurang, wadah tidak kosong. Pada aplikasi pengeringan pala, hendaknya bahan disortir lebih dulu agar tebal lapisan diatur berdasarkan kadar airnya. Untuk pala kecil, lapisannya lebih tebal dan diletakkan pada rak yang laju aliran udaranya tinggi (kabinet B/C, rak/laci bagian atas/tengah). Kemudian, pada banyak penerapan di lapangan, kapasitas pengeringan ditentukan berdasarkan berat bahan maksimal yang mungkin masih dapat ditampung dalam ruang pengering. Masyarakat cepat paham dan lebih memilih
63
jenis mesin pengering berkapasitas besar berdasarkan beban (load) maksimal mesin. Sehingga kadang terjadi kecerobohan dimana seluruh bentuk bahan dimasukkan ke dalam mesin untuk dikeringkan. Termasuk pada mesin pengering di tempat penelitian, dimana mesin pengering yang dirancang untuk menampung beban maksimal bahan (hasil perkebunan, perikanan dan kerupuk) 300 kg itu akan diisi segala bahan apapun dari komoditas rempah/hasil kebun dagangannya. Ini dilakukan apabila bahan inti yang akan dikeringkan kurang sehingga masih tersisa ruang. Maka tidak aneh jika biji pinang pun dikeringkan di dalam mesin. Dengan kapasitas beban pengeringan itu, mesin pengering ini memang cocok
untuk
keperluan
pengeringan
produk-produk
perkebunan
dikumpulkan oleh usaha dagang tempat penelitian ini dilaksanakan.
yang Karena
mesin pengering ini didesain untuk keperluan proses pengolahan hasil pertanian (termasuk perkebunan dan perikanan) skala kecil, dimana produksinya berkisar antara 200 kg hingga 1 ton. Untuk penelitian ini, total berat bahan awal sebelum dikeringkan dibagi dan diratakan pada 64 wadah pengering berupa nampan-nampan yang tersusun pada 4 unit rak-rak bertingkat (kabinet). Tiap unit rak terdapat 8 laci. Sehingga tiap unit rak/kabinet menyangga beban sebesar 55 kg sampai 60 kg dan tiap nampan berisi sekitar 3,5 kg hingga 4 kg bahan dengan ketebalan 1 lapis (sekitar 3 cm). Ketebalan lapisan pengeringan akan optimal jika nampan rata dan kuat menerima beban dan tidak melendut yang dapat menyebabkan bahan terkosentrasi di tengah. Oleh karena itu, kerusakan nampan-nampan pengeringan harus diperbaiki agar nampan (0,6 x 0,6) m2 dapat mendistribusikan biji pala secara optimal, sebesar 9,72 kg/m2. Kemudian, jarak antar-laci sekitar 20 cm yang memungkinkan udara bisa mengalir optimal. Kemudian jika nilai kapasitas pengeringan mesin bisa dinilai dari rata-rata laju penguapan air bahan selama pengeringan, maka berdasarkan perhitungan dari data penelitian diperoleh nilai laju penguapan air bahan pada P1 sebesar 3,30 kg air/jam dan 3,36 kg air/jam pada P2 dan dirata-ratakan menjadi 3,3 kg/jam. Jika ini berlangsung konstan, maka dengan laju penguapan air bahan ini cukup dibutuhkan waktu 43 – 49 jam. Sedangkan rata-rata pengeringan dengan penjemuran bisa mencapai 4,13 kg air/jam dan 3,17 kg air/jam, lebih baik dari
64
menggunakan mesin. Alasannya, penguapan air dengan penjemuran pada awal pengeringan didukung oleh kecepatan aliran dan volumetrik udara pengeringan dari lingkungan yang jumlahnya melimpah. Sebagai perbandingan Nelwan (1997) melakukan penelitian dengan mesin pengering ERK tipe rak ditambah penggetar untuk mengeringkan kakao. Hasilnya, 228 kg kakao dapat dikeringkan hingga kadar air 6,7 %bb selama 40 jam.
Sedangkan Fasirun (2003) dan Suherman (2005) melakukan penelitian
dengan mesin pengering ERK bentuk limas heksagonal untuk mengeringkan ikan pelagis dan rumput laut. Pada pengeringan 70 kg dan 95 kg ikan pelagis berhasil dikeringkan hingga kadar air 29,2 – 33,5 %bb selama 36,5 jam dan 30,1 – 32,8 %bb selama 40 jam. Sedangkan pada pengeringan 108 kg rumput laut (91,77 %bb) dapat dikeringkan hingga 9,9 kg (34,2 %bb) selama 30,4 jam setara 3 hari. D. Efisiensi Penggunaan Energi Efisiensi penggunaan energi pada proses pengeringan adalah perbandingan penggunaan seluruh input energi dengan hasil output energi selama pengeringan. Semakin tinggi efisiensi sistem pengering maka akan semakin kecil energi yang dibutuhkan untuk mengeringkan tiap kilogram bahan. Efisiensi ini menunjukkan baik tidaknya performansi alat untuk pengeringan atau efektif tidaknya energi panas yang termanfaatkan. Informasi parameter ini penting karena berhubungan dengan biaya operasional, penggunaan sumber daya yang ada, serta berkaitan isu lingkungan. Sebagaimana diketahui bahwa operasi pengeringan adalah pengguna intensif energi akibat panas laten yang tinggi dan ketidakefisienan penggunaan udara sebagai media pengering. Ini pula yang melatarbelakangi penelitian dan pengembangan topik pengeringan agar operasi pengeringan berlangsung lebih efisien. Termasuk penelitian terhadap penggunaan mesin pengering ERK untuk pengeringan berbagai produk/hasil pertanian. Secara umum bentuk energi yang dikonsumsi pada pengeringan dapat digolongkan menjadi energi termal dan energi mekanis. Porsi penggunaan energi termal biasanya jauh lebih besar dibandingkan dengan energi mekanik. Sehingga
65
kedua bentuk energi harus tersedia dalam jumlah yang memadai agar pengeringan dapat berlangsung dengan baik (Abdullah, 2007). Sumber energi yang digunakan pada pengering ERK pada umumnya mencakup 3 (tiga) tipe, yaitu surya, biomassa dan energi listrik. Kedua jenis energi yang pertama digunakan sebagai sumber energi termal. Sedangkan energi listrik sebagai energi mekanik untuk menggerakkan aliran udara atau menyeragamkan kontak udara-produk melalui pengadukan. Berikut adalah rincian input energi mesin pengering ERK yang digunakan untuk pengeringan pala selama penelitian: 1. Iradiasi surya Intensitas radiasi (iradiasi) surya diukur dengan menggunakan Pyranometer, dengan keluaran berupa nilai tegangan (dalam mili-Volt, mV). Nilai ini kemudian dikonversi menjadi Watt/m2, W/m2. Berdasarkan hasil pengukuran, diperoleh data iradiasi surya seperti berikut: Tabel 13. Intensitas radiasi surya selama percobaan (P0, P1, P2) Waktu
H1
6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00
597,14 511,43 192,86 208,57 67,14 244,29 451,43 211,43 67,14 51,43 101,43 85,71 45,71 21,43
Lama Rata2
6,5 204,08
P0 H2
H3
178,57 228,57 308,57 375,71 432,86 508,57 300,00 148,57 77,14
38,57 120,00 135,71 298,57 381,43 457,14 541,43 568,57 562,86 637,14 507,14 45,71
140,00 272,86 61,43 28,57
5,5 235,49
251,43 135,71 32,86
6,5 314,29
H1
P1 H2 11,43
H3 15,71
H1
P2 H2
H3 35,71
47,14 82,86
301,43
352,86
337,14 172,86 404,29 652,86 655,71 670,00 648,57 575,71 515,71 521,43 505,71 121,43 91,43 47,14 22,86
258,57
82,86
40,00
11,43
18,57
14,29
7,5 372,14
11 251,31
500,00
192,86 590,00
505,71 248,57
542,86
690,00 322,86
377,14
247,14
100,00
580,00 555,71 591,43 592,86 597,14 554,29 555,71 494,29 388,57
502,86
415,71
524,29 502,86
607,14
560,00 494,29
611,43
67,14
115,71
104,29
9 321,19
4,5 501,43
8 322,06
9 356,43
Keterangan: P0: Percobaan pertama (tanpa beban), P1: Percobaan kedua, P2: Percobaan ketiga H1, H2, H3: hari ke-1, hari ke-2, hari ke-3
66
Berdasarkan tabel di atas, nilai intensitas radiasi surya tertinggi yang tercatat selama penelitian adalah 637,14 W/m2 (P0-H3), 690,00 W/m2 (P1-H2), dan 611,43 W/m2 (P2-H3). Berikut di bawah ini adalah grafik yang menunjukkan fluktuasi intensitas radiasi surya yang diplotkan berdasarkan waktu, yaitu mulai pukul 06.00 WIB sampai dengan pukul 17.00 WIB. 700 650 600 550 500
Iradiasi, W/m2
450 400 350 300 250 200 150 100 50
6: 00 6: 30 7: 00 7: 30 8: 00 8: 30 9: 00 9: 30 10 :0 0 10 :3 0 11 :0 0 11 :3 0 12 :0 0 12 :3 0 13 :0 0 13 :3 0 14 :0 0 14 :3 0 15 :0 0 15 :3 0 16 :0 0 16 :3 0 17 :0 0
0
Waktu, WIB P0-H1
P0-H2
P0-H3
P1-H1
P1-H2
P1-H3
P2-H1
P2-H2
P2-H3
Gambar 33. Intensitas radiasi surya selama penelitian.
Ketersediaan iradiasi surya sebagai salah satu sumber energi yang ada di sebuah lokasi selalu berfluktuatif sepanjang waktu. Untuk itu, sumber energi tambahan dibutuhkan untuk mengantisipasinya. Dalam kondisi cuaca tertentu, kebutuhan energi tambahan dapat meningkat atau bahkan konsumsinya dapat lebih besar dari energi surya. 2. Biomassa Pada mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) ini ditambahkan tungku untuk menghasilkan energi dari pembakaran biomassa. Biomassa yang digunakan pada penelitian ini adalah kayu-kayu potongan sisa industri ukiran/mebel-furniture maupun kayu gelondong sisa penebangan. Kayu gelondongan itu kemudian dipotong-potong lagi sesuai ukuran lubang pengumpanan tungku. Panas yang dihasilkan pembakaran kayu bakar itu digunakan untuk memanaskan fluida media pemindah panas, baik berupa air maupun udara. Selebihnya, panas tidak termanfaatkan oleh sistem pengeringan karena
67
terbuang (secara konveksi) bersama gas hasil pembakaran melalui cerobong, pembakaran tidak sempurna, atau keluar melalui dinding tungku dan ruang pengering (secara konduksi), serta faktor absorpsi dan transmisi dari sistem pengering terhadap iradiasi surya. Oleh karena itu, desain tungku biomassa harus memiliki efisiensi tinggi. Selain itu, pengumpanan dan pembakaran kayu harus dikendalikan secara kontinu agar tidak terjadi fluktuasi suhu pada media pemanas (udara), serta dijaga agar tidak mati. Berdasarkan 2 kali percobaan pengeringan, kebutuhan biomassa untuk mendukung sistem pengering hingga selesai pengeringan adalah 395 kg untuk P1 dan 404,1 kg untuk P2 dengan waktu pengeringan masingmasing adalah 52,75 jam dan 54 jam. Sehingga rata-rata laju pembakaran kayu selama proses pengeringan berlangsung adalah sama-sama 7,49 kg/jam. Kayu sebanyak itu dengan nilai kalor 18799,10 kJ/kg menghasilkan energi cukup besar untuk menyuplai energi pengeringan terutama pada malam hari. Penggunaan biomassa yang cukup besar pada penelitian ini seharusnya bisa dikurangi dengan pola penghematan penggunaan siang hari. Pada siang hari cukup disuplai dengan energi surya. Penggunaan tungku siang hari sekedar untuk permulaan pengeringan, yakni membantu energi surya agar suhu di dalam pengering cepat naik. Atau dimaksudkan untuk berjaga-jaga apabila tiba-tiba cuaca mendung dan hujan. Namun, ada sesuatu hal yang awalnya di luar perkiraan penulis maupun pihak perusahaan, yakni penyebab suhu ruang pengering pada malam hari tidak bisa melampaui 40 oC. Setelah diperiksa pada akhir penelitian, ternyata ada kebocoran pada pipa HE udara panas. Jadi, udara yang didorong kipas pendorong masuk ke ruang pembakaran di dalam tungku. Sedangkan asap pembakaran, turut masuk ke ruang pengering. Namun, karena kualitas bahan yang dikeringkan tidak berpengaruh terhadap asap, maka tidak sampai merusak produk. Yang menjadi masalah adalah konsumsi bahan bakar yang lebih banyak. Sebagai informasi sekaligus tambahan atas pendekatan permasalahan yakni usia pemakaian mesin ketika dilakukan uji unjuk kerja ini
68
telah mencapai 6 bulan sejak pembuatan. Untuk hal ini, penulis menyarankan dalam desain HE udara kontruksi pipa-pipa HE dipilih dari bahan yang kuat dan tahan panas tinggi. 3. Listrik Untuk mendukung sistem aliran udara dan aliran media pemindah panas pada mesin pengering, maka ditambahkan komponen kipas dan pompa yang digerakkan oleh energi listrik. Energi listrik yang dihitung adalah energi listrik yang disuplai dari PLN. Untuk energi listrik dari PV tidak diperhitungkan sebagai energi listrik, tetapi dianggap energi surya. Ada 3 (tiga) alat listrik yang digunakan pada mesin pengering ini yang menggunakan energi listrik, yaitu kipas pendorong (200 W), motor listrik sebagai penggerak kipas pengaduk/perata panas (180 W), dan pompa heat exchanger air (125 W). Penggunaan ketiganya yang paling intensif adalah kipas pendorong, lalu pompa HE, baru kemudian kipas pengaduk/perata panas. Berdasarkan kalkulasi input energi tiap komponen sumber energi pada mesin pengering, maka tipikal input energi dari yang terbesar hingga terkecil adalah sumber energi biomassa (93,34 dan 93,69 %), energi surya (5,74 dan 5,36 %), dan energi listrik (0,92 dan 0,95 %). Jadi porsi input energi listrik (energi mekanik) terhadap total sangat rendah. Hasil serupa juga ditunjukkan pada penelitian-penelitian lain yang menggunakan mesin pengering ERK. Kemudian, efisiensi energi pada pengeringan dapat didefinisikan dari bebagai cara. Akan tetapi pada umumnya efisiensi dinyatakan sebagai efisiensi termal (TE) dan konsumsi energi spesifik (SEC atau ES). Efisiensi termal (TE) adalah rasio antara jumlah uap air yang diuapkan. Sedangkan konsumsi energi spesifik (SEC/ES) adalah energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air dari produk terhadap input energi. Penulis menuliskan persamaan TE dan SEC/ES seperti yang tercantum pada Rumus (10) dan Rumus (17). Pada penelitian ini, nilai TE adalah 5,63 % dan 5,80 %, sedangkan SEC adalah 41,641 MJ/kg dan 41,348 MJ/kg. Nilai SEC pada P1 lebih besar daripada SEC-P2, padahal saat P2 terjadi hujan yang relatif lama. Ini karena selama hujan, praktis input energi hanya dari
69
pemanas tambahan (tungku biomassa) dan energi listrik. Sehingga rasio pembanding total energi menjadi kecil. Penggunaan energi listrik relatif tetap terhadap waktu, baik hujan maupun tidak. Bahkan pada kondisi itu penggunaannya dikurangi agar menjaga suhu tetap panas. Sedangkan penggunaan tungku juga terbatas dengan kapasitas pengumpanan dan laju pembakaran. Dari kasus ini bisa diduga bahwa pada musim hujan, penggunaan mesin pengering akan menunjukkan unjuk kerja yang lebih baik dari penggunaan selama musim kemarau. Sehingga disarankan perlu penelitian lebih lanjut tentang uji unjuk kerja mesin pengering ini untuk masa/musim penghujan. Pada pengering surya tipe ERK adalah sulit untuk memisahkan proses pengeringan dan pemanasan. Oleh karena itu, perbedaan entalpi antara udara masuk dan udara keluar digunakan sebagai acuan perhitungan penggunaan energi untuk pemanasan. Energi untuk pemanasan dinyatakan sebagai hasil kali antara perbedaan entalpi tersebut (keluar-masuk) dengan laju aliran massa yang masuk dan keluar sistem. Selanjutnya, efisiensi pemanasan merupakan rasio antara energi untuk pemanasan dibandingkan dengan energi input. E. Kualitas Produk yang Dikeringkan Kualitas produk yang dikeringkan dengan mesin pengering diharapkan lebih baik dari kualitas produk yang dihasilkan dengan cara konvensional/ dijemur. Kualitas produk dapat dilihat dari penampakan fisik (keseragaman warna, dan berjamur-tidak), kandungan zat kimia pada bahan (zat arang/karbon, air, mineral) dan kandungan zat kimia yang akan dimanfaatkan (rendemen minyak atsiri). Namun pada penelitian ini, kualitas (mutu) produk hanya dinilai berdasarkan: keseragaman warna, berjamur-tidak, kadar air, dan kadar minyak atsiri di dalamnya. Berdasarkan pengamatan, warna biji pala hasil pengeringan secara umum lebih seragam dibandingkan hasil penjemuran, walaupun pucat. Ini karena biji pala mendapatkan kontak udara panas pengering yang relatif kontinu. Sedangkan untuk ada-tidaknya jamur pada bahan, untuk kondisi biji pala kecil (b) dan sedang (c) hasil pengeringan dengan penjemuran lebih baik dari pengeringan dengan
70
mesin. Pada biji pala yang dikeringkan melalui penjemuran lebih awal mendapatkan perlakuan reposisi (pengbolak-balikan permukaan). Sehingga lebih cepat meminimalkan kandungan air pada permukaan bahan, khususnya permukaan
bagian
bawah,
sehingga
tidak
mengundang
datangnya
jamur/cendawan Sedangkan bahan yang dikeringkan melalui mesin pengering, baru mendapatkan perlakuan reposisi setelah jam ke-30 pengeringan. Sehingga pada permukaan biji bagian bawah yang tidak intensif terkena panas ditutupi jamur. Oleh karena itu perlakuan reposisi rak dan pembalikan bahan dilakukan lebih awal sebelum jam ke-30 masa pengeringan bahkan jika perlu ditambahkan agar tingkat kekeringan merata. Misalnya, dilakukan pada pagi hari ke-2 (H2) dan berikutnya pagi hari ke-3 (H3) agar setelah reposisi bahan mendapatkan panas optimal selama siang hari. Berikut penampakan tampilan biji pala hasil pengeringan mesin dengan penjemuran. Hanya saja, gambar tidak dibuat pada skala/proporsi yang sama.
Gambar 34. Biji pala ukuran sedang hasil pengeringan dengan mesin.
Gambar 35. Biji pala ukuran besar hasil pengeringan dengan mesin.
71
Gambar 36. Biji pala ukuran besar hasil pengeringan dengan dijemur.
Untuk kadar air akhir, apabila diperbandingkan berdasarkan jenis bahan biji pala besar (a), maka perbedaan kadar air akhir bahan tidak signifikan (27,38 % dan 25,98 %). Pada pala besar, kandungan air masih banyak di dalam tempurung (daging biji) yang sukar dikeluarkan. Bahkan diperlukan energi/panas besar dan kontinu agar bisa mengeluarkan seluruh air dalam bahan, tanpa memecahkan tempurung, tidak sampai mengakibatkan case hardening dan kerusakan kandungan kimia di dalamnya. Ini sangat mungkin jika dilakukan menggunakan mesin pengering. Minyak atsiri merupakan kandungan di dalam biji pala yang berharga. Oleh karena itu, perusahaan di tempat penelitian memilih menyuling sendiri bijibiji pala hasil pengeringan daripada langsung dijual. Kecuali untuk biji pala besar yang kadar minyaknya telah berkurang dan perlu tenaga tambahan untuk memecahkan tempurungnya sebelum disuling. Biji pala besar juga lebih menguntungkan jika dijual langsung ke pasar sebagai rempah/bumbu. Atau langsung dijual jika sudah ada kontrak/pesanan dari rekanan bisnis, tentunya dengan mengambil untung dari margin pembelian dan biaya pengeringan. Berdasarkan hasil penyulingan internal di tempat penelitian, rendemen minyak atsiri (kasar/crude) untuk biji pala besar (6 %), sedang (10 %), kecil (14 %), dan fuli (28-30 %).
72
Gambar 37. Salah satu contoh dapur penyulingan minyak biji pala.
Gambar 38. Sebuah produk kemasan dan hasil penyulingan biji pala.
Sedangkan untuk pengujian mutu biji pala pada skala laboratorium terakreditasi dan menggunakan standard nasional belum diujikan. Karena skala usaha di tempat penelitian adalah usaha dagang kecil/pedagang pengumpul, yang berorientasi mengambil keuntungan dari margin pembelian walaupun sedikit. Jadi tidak ada uji mutu berstandard dalam operasionalnya. Apalagi jika pengujian mutu berstandard memerlukan biaya mahal. Prosedur dan parameter uji mutu biji pala standard dapat dilihat pada SNI 01-0006-1993 atau yang telah direvisi tahun 1998 yang dikeluarkan Badan Standardisasi Nasional (BSN).
73
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Beberapa hal yang dapat disimpulkan dan disarankan dari penelitian uji unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor adalah sebagai berikut: A. Kesimpulan Secara umum, hasil uji unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) adalah lebih baik daripada pengeringan dengan penjemuran (sun drying). Hal ini berdasarkan parameter-parameter unjuk kerja mesin pengering yang menjadi tujuan penelitian, yaitu: 1.
Suhu udara rata-rata siang hari yang dapat dicapai mesin pada P1 adalah 43,45 oC dari kisaran suhu 29,91 oC – 58,56 oC dan P2 sebesar 43,06 oC dari kisaran suhu 32,22 oC – 55,82 oC. Kedua nilai rata-rata suhu udara pada mesin pengering itu telah memenuhi syarat suhu untuk pengeringan biji pala yang berkisar antara 40 oC hingga 55 oC. Sedangkan suhu udara rata-rata
di dalam mesin pengering pada malam hari dengan
sumber energi panas dari tungku biomassa adalah 30,5 oC dari kisaran suhu 27,51 oC – 35,67 oC. 2.
Besarnya laju pengeringan rata-rata bahan selama 6 jam pertama (selang pengukuran pukul 10.00 – 17.00 WIB) untuk jenis biji pala besar (a), kecil (b), dan kontrol/jemur berturut-turut adalah 5,73 %bk/jam, 25,71 %bk/jam, dan 46,64 %bk/jam untuk P1 dan 6,71 %bk/jam, 33,75 %bk/jam, dan 34,49 %bk/jam untuk P2. Sedangkan untuk jam ke-21 sampai jam ke-30 (selang pengukuran pukul 07.00 – 17.00 WIB) diperoleh data untuk P1 sebesar 3,96 %bk/jam, 20,18 %bk/jam, dan 17,85 %bk/jam dan pada P2 sebesar 4,17 %bk/jam, 21,48 %bk/jam, dan 12,30
%bk/jam.
Jadi,
penggunaan
mesin
pengering
dapat
mempertahankan laju pengeringan bahan lebih baik dibandingkan penjemuran langsung.
74
3.
Mesin pengering pada penelitian ini dirancang untuk memuat beban pengeringan bahan sebanyak 300 kg biji pala.
Namun pada 2 kali
percobaan, beban yang diberikan hanya sebesar 215,8 kg atau 71,93 % beban maksimal untuk P1, dan 247,5 kg atau 82,5 % beban maksimal untuk P2. Kapasitas pengeringan mesin pengering tersebut secara teknis sesuai kebutuhan UD. Sari Awi sebagai usaha dagang skala kecil/pedagang pengumpul. Dengan kondisi ini, mesin mampu mengeringkan bahan hingga berat akhir P1 sebesar 41, 5 kg selama 52,75 jam; dan 52,4 kg pada P2 selama 54 jam. Maka rata-rata pengeringannya adalah 3,30 kg air/jam untuk P1 dan 3,63 kg air/jam pada P2. Sedangkan rata-rata pengeringan dengan penjemuran bisa mencapai 4,13 kg air/jam dan 3,17 kg air/jam, lebih baik dari menggunakan mesin. Alasannya, penguapan air dengan penjemuran pada awal pengeringan didukung oleh kecepatan aliran dan volumetrik udara pengeringan dari lingkungan yang jumlahnya melimpah. 4.
Efisiensi penggunaan energi pada mesin pengering (sistem) berdasarkan perhitungan lebih kecil dari 10 %, yakni 6,73 % (P1) dan 8,06 % (P2). Karena penggunaan tungku/pemanas tambahan secara intensif pada siang hari. Selain itu, terdapat banyak kehilangan energi panas karena kebocoran HE udara pemanas, serta kondisi cuaca malam yang basah sehingga butuh energi lebih banyak. Sedangkan kalkulasi input energi tiap komponen sumber energi pada mesin pengering, maka tipikal input energi dari yang terbesar hingga terkecil adalah sumber energi biomassa (93,34 dan 93,69 %), energi surya (5,74 dan 5,36 %), dan energi listrik (0,92 dan 0,95 %).
5.
Kualitas bahan yang dikeringkan dengan mesin secara visual, warna bahan
lebih
seragam
dibandingkan
hasil
penjemuran.
Karena
mendapatkan kontak udara panas pengering yang relatif kontinu. Namun untuk kondisi biji pala kecil (b) dan sedang (c), hasil penjemuran lebih baik dari pengeringan dengan mesin pengering. Bahan yang dikeringkan melalui penjemuran lebih awal mendapatkan perlakuan reposisi (pemindahan/ pengbolak-balikan permukaan). Sehingga kandungan air
75
pada
permukaan
bahan
khususnya
permukaan
bagian
bawah
meminimumkan tumbuhnya jamur/cendawan. Ini berbeda dengan bahan yang dikeringkan melalui mesin pengering, yang baru mendapatkan perlakuan reposisi setelah jam ke-30 pengeringan. Untuk kadar air akhir, kandungan air di dalam tempurung (daging biji) jenis biji pala besar (a) masih tinggi dan sukar dikeluarkan. Pengeringan dengan mesin pengering, sangat memungkinkan pengeringan dapat dilakukan dengan energi/panas besar dan kontinu, tanpa memecah tempurung, dan dapat dijaga agar tidak sampai mengakibatkan case hardening atau menguapkan kandungan minyak di dalamnya. B. Saran Dari analisis parameter hasil pengujian terhadap mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa ini, ada beberapa hal yang disarankan oleh penulis yaitu: 1. Pengoperasian kipas pengaduk/perata panas pada siang hari dilakukan setelah suhu di dalam ruang pengering sudah mencapai 40 oC. Kipas dinyalakan secara intermitten selang 2 jam atau bisa juga secara kontinu berdasarkan pencapaian suhu di dalam ruang yang mencapai 40 oC. Pengoperasian kipas pengaduk ini dan kipas-kipas yang lain (pendorong udara) juga disarankan pada awal-awal pengeringan, terutama pada bahan (biji pala muda). Sedangkan pada malam hari, cukup penggunaan kipas pendorong saja agar suhu dalam ruang pengering tetap tinggi. 2. Pada kondisi cuaca basah/lembab, maka frekuensi buka-tutup mesin pengering dikurangi dan tingkat insulasi mesin ditingkatkan dengan menutup lubang-lubang kebocoran pada dinding bangunan tembus cahaya. 3. Perbaikan alas nampan/wadah pengeringan (berupa jaring plastik) yang rusak. Sebagian jaring plastik nampan rak berlubang atau sobek pada sisi yang seharusnya menempel pada rangka. Jaring juga sudah melendut sehingga tidak optimal meratakan biji pala menjadi 1 lapis pengeringan. Hal ini bahkan menyebabkan bahan terkosentrasi di tengah wadah ketika terkena getaran kipas perata panas.
76
4. Intensitas penggunaan tungku pada siang hari bisa dikurangi agar penggunaan energi biomassa lebih hemat. Penggunaan tungku hanya dimaksudkan untuk berjaga-jaga jika sewaktu-waktu cuaca hujan. 5. Pada saat menambahan atau pengumpanan bahan bakar biomassa dilakukan secara teratur dengan memperhatikan laju pembakaran untuk menjaga kestabilan panas dan suhu ruang, khususnya pada malam hari. Ini karena cuaca di tempat penelitian dingin dan basah/lembab sehingga cepat menurunkan suhu. 6. Untuk kasus pipa udara panas masuk yang bocor, maka perlu perbaikan pipa udara panas yang bocor itu. Maka disarankan dalam desain dan kontruksi pipa udara panas yang dipasang secara menyilang (cross flow) dengan arah sumber panas, pilihan bahan pipa harus yang kuat dan tahan terhadap panas/suhu tinggi. 7. Penyortiran biji pala mutlak dilakukan sebagai bagian proses pengolahan pascapanen pala. Dengan penyortiran, dapat dibedakan ketebalan lapisan bahan dalam nampan antara biji tua dengan biji muda. Juga untuk menentukan posisi bahan di dalam pengering terhadap kipas ataupun pemanas. Artinya, ketebalan lapisan jenis biji pala (a) lebih tebal dan diprioritaskan untuk mendapatkan panas terlebih dahulu, yakni pada rakrak atas dan unit rak/kabinet depan. Ini dimaksudkan agar bahan tidak berjamur, kering secara merata, dan menghemat masukan energi. 8. Perlakuan reposisi rak dan pembalikan bahan lebih awal sebelum jam ke30 masa pengeringan bahkan jika perlu ditambahkan agar tingkat kekeringan merata. Misalnya, dilakukan pada pagi hari ke-2 (H2) dan berikutnya pagi hari ke-3 (H3) agar setelah reposisi bahan mendapatkan panas optimal selama siang hari. 9. Perlu penelitian lebih lanjut untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) pada saat musim penghujan untuk membandingkan hasil pengujian penelitian ini.
77
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, K. 1993. System Optimization in Solar Drying. Abstract. Paper Presented in the 5th International Energy Conference (ENERGEX ’93), October 18 – 22, 1993, Seoul, South Korea. Abdullah, K., L. O. Nelwan and D. Wulandani. 1997. Performance of a Multipurpose Greenhouse Effect Solar Dryer for Tropical Crops. International Solar Energy Society World Congress. Taejon. South Korea August 24 – 30, 1997. Abdullah, K., A. K. Irwanto, N. Siregar, E. Agustina, A. H. Tambunan, M. Yamin, E. Hartulistoyoso, Y. A. Purwanto, D. Wulandani dan L. O. Nelwan. 1998. Energi dan Listrik Pertanian. JICA-DGHE IPB Project. Bogor. Abdullah, K., D. Wulandani, L. O. Nelwan and L. P. Manalu. 1999. Recent Development of GHE Solar Drying in Indonesia Grass Root Project. Proc. of The 1st Asian Australian Drying Conference. Bali. Indonesia Oktober 24 - 27, 1999. p. 425 – 434. Abdullah, K. 2000. Establishment of Small-Scale Product Processing Unit Utilizing Environmentally Friendly Renewable Energy and Local Resources. Japanese ODA Grassroots Project Final Report. CREATA-LP, IPB. Bogor. Abdullah, K., D. Wulandani, L. O. Nelwan and L. P. Manalu. 2001. Recent Development Of GHE Solar Drying In Indonesia. Abstract. Journal of Drying Technology, Volume 19, Issue 2 February 2001, p. 245 – 256. www.informaworld.com. Abdullah, K. 2002. Renewable Energy for Sustainable Rural Development. Journal of ISSAAS Vol. 8 No. 1 Juni 2002, p.20 – 30. Abdullah, K. 2003. Biomass Energy Potentials And Utilization In Indonesia. Proc. The 1st International Symposium on Sustainable Energy System. Kyoto. Japan March 13 – 14, 2003. Abdullah, K. 2007. Energi Terbarukan Untuk Mendukung Pembangunan Pertanian dan Perdesaan. IPB Press. Bogor. Abdullah, K. 2007. Teknologi Berbasis Sumber Energi Terbarukan Untuk Pertanian. CREATA, LPPM-IPB. Bogor. Alam, S. 1999. Uji Performansi Alat Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) dengan Menggunakan Panas Tambahan Untuk Mengeringkan Biji Kakao. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Anonimous. 1982. Spices: A Survey of The World Market ,Vol.1. International Trade Centre UNCTAD/GATT. Geneva. Brooker, D. B., F. W. Bakker – Arkema and C. W. Hall. 1974. Drying Cereal Grains. The AVI Publishing Co.Inc., Westport. Connecticut.
78
Brooker, D. B., F. W. Bakker – Arkema and C. W. Hall. 1993. Drying and Storage of Grains and Oilseeds. The AVI Publishing Co.Inc., Westport. Connecticut. Buckle, K. A., R. A. Edwards, E. H. Fleets and M. Wooton. 1987. Ilmu Pangan. Diterjemahkan Purnomo, H. dan Adiono. UI Press. Jakarta. Darmawan, D. 2003. Uji Kinerja Alat Pengering Tipe Efek Rumah Kaca dan Tungku Biomassa Sebagai Sistem Pemanas Tambahan Untuk Proses Pengeringan. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Devahastin, S. 2000. Mujumdar's Practical Guide to Industrial Drying. Exergex Corporation. Brossard, Quebec. Diterjemahkan Tambunan, A.H., dkk. 2002. IPB Press. Bogor. Direktorat Bina Perbenihan. 1995. Pedoman Penetapan Blok Penghasil Tinggi Pala. Direktorat Jendral Perkebunan. Jakarta. Direktorat Jendral Perkebunan. 2006. Statistik Perkebunan Indonesia 2003-2005: Pala. Departemen Pertanian. Jakarta. Dradjat. 2007. Meraup Laba Dari Pala. AgroMedia Pustaka. Jakarta. Ferdiansyah, H. 2003. Kinerja Sistem Pengering Tipe Efek Rumah Kaca dengan Mekanisme Penggetaran. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Firdous, N. T. A. 2001. Analisis Nilai Tambah, Titik Impas, dan Kemampuan Memperoleh Laba Kegiatan Produksi Minyak Pala (Studi Kasus pada PT. Prima Miristica Utama, Kabupaten Bogor, Jawa Barat). Skripsi. Fakultas Pertanian. IPB. Bogor. Galloway, T. 2004. Solar House: A Guide for the Solar Designer. Architectural Press (An Imprint of Elsevier Limited), Burlington. Massachusetts. Hall, C. W. 1957. Drying Farm Crops. The AVI Publishing Co.Inc., Westport, Connecticut. Hall, C. W. 1980. Drying and Storage of Agricultural Crops. The AVI Publishing Co.Inc., Westport. Connecticut. Heldman, D. R. and R. P. Singh. 1981. Food Process Engineering 2nd ed. The AVI Publishing Co.Inc., Westport, Connecticut. Henderson, S. M. and R. L. Perry. 1976. Agricultural Process Engineering. The AVI Publishing Co.Inc., Westport, Connecticut. Holman, J. P. 1981. Heat Transfer 6th ed. Erlangga, Jakarta.
Diterjemahkan Jasjfi, E.
1997.
Indira, F. 1990. Mempelajari Karakteristik Pengeringan Biji Pala. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Isriyanto. 1992. Modifikasi dan Uji Unjuk Kerja Alat Pengerangan (Kiln Metal) Sederhana. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Jansen, T. J. 1995. Solar Engineering Technology. Diterjemahkan Arismunandar, W. Pradnya Paramita, Jakarta.
79
Loewer, Otto J., T. C. Brigdys and R. A. Bucklin. 1994. On-Farm Drying and Storage System. ASAE. Lolita, F. F. 2001. Uji Perfomansi Pengering Tipe Efek Rumah Kaca Berenergi Surya Untuk Pengeringan Teri Nasi (Stolephorus sp). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Madani, S. 2002. Uji Kinerja Alat Pengering Efek Rumah Kaca (ERK) Tipe Rak dengan Energi Surya Untuk Pengeringan Kerupuk Udang. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Manalu, L., K. Abdullah, M. Sumarsono dan B.I. Setiawan. 1998. Pengeringan Kakao Memakai Pengering Surya Dengan Pengaduk Mekanis. Buletin Teknik Pertanian No.13 Vol.12. Jurusan Teknik Pertanian IPB. Bogor. Mohsenin, N. N. 1980. Thermal property of Food and Agricultural Materials. Gordon and Breach, Science Publisher, Inc. New York. Mulato, S., O. Atmawinata, H. K. Purwadaria and Mühlbauer. 1999. Performance of Solar Collector Dryer Combined With Biomass Furnace for Coffee Processing. Proc. of The 1st Asian Australian Drying Conference. Bali. Indonesia Oktober 24 - 27, 1999. p. 479 – 491. Mursalim. 1995. Uji Penampilan Sistem Pengeringan Kombinasi Energi Surya dan Tungku Batu Bara dengan Bangunan Tembus Cahaya sebagai Pembangkit Panas untuk Pengeringan Vanili (Vanilla Planifora). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Nelwan, L. O. 1997. Pengeringan Kakao dengan Energi Surya Menggunakan Rak Pengering dengan Kolektor Tipe Efek Rumah Kaca. Tesis. Program Studi Keteknikan Pertanian. Sekolah Paska Sarjana IPB. Bogor. Nugraha, A. 2003. Studi Pengembangan Agroindustri Minyak Pala (Nutmeg oil) di Kabupaten Bogor. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Oryzanti, P. 2003. Sistem Penunjang Keputusan Kelayakan Investasi Agroindustri Minyak Pala (Myristica fragrans) di Bogor Jawa Barat. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Prasetyo, E. T. A. 2000. Dampak Penggunaan Penggetar Terhadap Performansi Alat Pengering Tipe Efek Rumah Kaca. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Prastowo, B. 2007. Pertanian Sebagai Penghasil dan Pengguna Energi Terbarukan. Makalah Seminar Energi Terbarukan untuk Mendukung Pembangunan Pertanian dan Perdesaan. Jakarta 10 September 2007. Prijadi. 1981. Disain dan Studi Performansi Alat Pengering Cabe dengan Energi Surya. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Purseglove, J. W., E. G. Brown, C. L. Green and S. R. J. Robbins. 1981. Spices, Vol 1. Longman Inc. New York. Rakhman, E. A. 2003. Kinerja Sistem Pengering Kombinasi Tipe Efek Rumah Kaca Berenergi Surya, Angin, dan Biomassa Pada Pengeringan Biji Pala Teri (Stolephorus sp.). Skripsi. Fakultas teknologi Pertanian IPB. Bogor.
80
Ramadlon, D. 2005. Kajian Pengaruh Umur Panen Buah dan Cara Pengeringan Terhadap Rendemen dan Mutu Oleoresin Pala (Myristica fragrans Houtt). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Risfaheni, dan E. Mulyono. 1992. Pasca Panen Pala. Jurnal Penelitian Tanaman Rempah dan Obat, vol. VIII no. 1 hal. 31-42. Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. Bogor. Rismunandar. 1990. Budidaya dan Tata Niaga Pala, cet. II. PT. Penebar Swadaya. Jakarta. Rismunandar. 1998. Rempah-Rempah, Cetakan I. Sinar Baru, CV. Bandung. Rizal, S., M. Felesia and M. Gummert. 1999. Solar Drying of High Value Commodities in Indonesia – Value Adding Through Agroprocessing. Proc. of The 1st Asian Australian Drying Conference. Bali. Indonesia Oktober 24 - 27, 1999. p. 449 – 459. Rokhani. 1989. Uji Performansi Pengering Tipe Rak Pada Pengeringan Jahe dan Kunyit serta Pengeruh Perlakuan Bahan Terhadap Mutu yang Dihasilkan. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Setiawan, M. K. 1996. Studi Karakteristik Pengeringan Fuli dan Biji Pala (Myristica fragrans HOUTT). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Sitorus, H. F. 2004. Mempelajari Penyulingan Biji Pala Kering dari Bergagai Kelas Mutu dan Ukuran Rajangan Terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Pala. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Suherman. 2005. Kinerja Pengering Efek Rumah Kaca Bentuk Kerucut untuk Pengeringan Rumput laut. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Somaatmadja, D. 1984. Penelitian dan Pengembangan Pala dan Fuli. Komunikasi No. 215. Balai Besar Industri Hasil Pertanian. Bogor. Sunanto,H. 1993. Budidaya Pala Komoditas Ekspor. Kanisius. Yogyakarta. Suryani, I. G. 1999. Pengeringan Biji Pala (Myristica fragrans HOUTT) Secara Adsorpsi dengan Menggunakan Batu Kapur Tohor/Lime (CaO). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Sutijahartini, S. 1985. Pengeringan. Agroindustri Press, Jurusan Teknologi Industri Pertanian IPB. Bogor. Taftazani, A. M. 2003. Uji Performansi Alat Pengering Tipe Efek Rumah Kaca Berenergi Hibrid Pada Pengeringan Ikan Pepetek (Leiognathus equulus). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Taib, G., E. G. Sa’id dan S. Wiraatmadja. 1987. Operasi Pengeringan pada Pengolahan Hasil Pertanian. Mediyatama Sarana Perkasa, PT. Jakarta. Tarigans, D. D., Emmyzar, Rosihan R., Chandra I. dan Ma’mun. 1990. Budidaya dan Prospek Pengembangan Pala dan Panili. Proc. Temu Tugas Perkebunan/ Tanaman Industri. Bukittinggi, 15-17 Januari 1990. Perpustakaan Balittro. Bogor.
81
Van Wylen, G. J., and Sonntag, R. E. 1986. Fundamentals of Classical Thermodynamics. Wiley, New York. Wachyuni, D. 2002. Analisis Suhu dan Kecepatan Udara Pada Model Pengering Tipe Efek Rumah Kaca Berenergi Surya Untuk Pengeringan Cabai Merah. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. Wulandani, D. 1997. Analisis Pengeringan pada Alat Pengering Kopi (Coffea sp) Efek Rumah Kaca Berenergi Surya. Tesis. Fateta IPB, Bogor. Yuliani, S., Hernani dan Risfaheni. 1992. Teknik Pengeringan dan Penyimpanan Simplisia. Proseding Forum Komunikasi Ilmiah Hasil Penelitian Plasma Nutfah dan Budidaya Tanaman Obat. Balittro. Bogor, 2 – 3 Maret 1992, hal. 189 – 195. Yusuf, M. 2003. Rancangan dan Kinerja Sistem Pengeringan Berenergi Surya, Biomassa dan Angin. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor. http://id.wikipedia.org/wiki/Pala (23/02/2007) http://www.asiamaya.com/jamu/isi/pala_myristicafragrans.htm (23/02/2007) http://www.pustaka-deptan.go.id/agritech/ppua0158.pdf (23/02/2007) http://warintek.ristek.go.id/pertanian/pala.pdf (23/02/2007) http://www.bi.go.id/sipuk/id/lm/pala/pendahuluan.asp (23/02/2007) http://agribisnis.deptan.go.id/index.php?files=Berita_Detail&id=253 (23/02/2007) http://www.sinarharapan.co.id/berita/0609/23/eko07.html (23/02/2007)
82
Lampiran 1. Data performansi mesin pengering berdasarkan kedua percobaan
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59
Keterangan Massa awal biji pala Massa akhir biji pala Rendemen Massa air yang diuapkan Kadar air awal biji pala (besar, a) Kadar air awal biji pala (kecil, b) Kadar air akhir biji pala (besar, a) Kadar air akhir biji pala (kecil, b) Lama pengeringan Laju pengeringan 6 jam pertama (besar, a) Laju pengeringan 6 jam pertama (kecil, b) Laju pengeringan 6 jam pertama (kontrol) Laju pengeringan jam ke-21 s.d. ke-30 (besar, a) Laju pengeringan jam ke-21 s.d. ke-30 (kecil, b) Laju pengeringan jam ke-21 s.d. ke-30 (kontrol) Panas jenis pala (besar, a) Panas jenis pala (kecil, b) Panas laten penguapan (siang) Panas laten penguapan (malam) Panas jenis udara (pada suhu 30-50 oC) Tebal tumpukan (1 tumpukan: 2-3 cm) Suhu ruang pengering (siang) Suhu ruang pengering (malam) Suhu lingkungan (siang) Suhu lingkungan (malam) RH ruang pengering bagian bawah (siang) RH ruang pengering bagian bawah (malam) RH lingkungan (siang) RH lingkungan (malam) Laju udara (inlet) Laju udara (outlet) Laju udara lingkungan Iradiasi surya harian (maks) Iradiasi surya harian (rata-rata) Iradiasi surya global Lama penyinaran Energi surya yang diterima mesin pengering Luas permukaan mesin pengering Transmisifitas bahan tembus cahaya mesin pengering (cahaya/panas) Energi biomassa (kayu) yang digunakan Massa biomassa (kayu) yang digunakan Nilai kalor biomassa (kayu) yang digunakan Laju pembakaran biomassa (kayu) Energi listrik yang digunakan (total) Lama pemakaian: a. Kipas pendorong (200 W) b. Kipas pengaduk udara (180 W) c. Pompa HE air (125 W) Energi surya yang diterima PV (Fotofoltaik) Daya Maksimal PV Ukuran PV (p x l) Daya kipas-PV (2 kipas inlet) Lama pemakaian kipas-PV Energi yang terpakai kipas-PV Efisiensi PV Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu bahan Panas yang digunakan untuk menguapkan air bahan Panas yang diterima udara pengering Energi selama proses pengeringan Energi total masuk sistem pengering Efisiensi total sistem Energi spesifik bahan
Simbol
Satuan
M0 Mt
kg kg % kg %bb %bb %bb %bb jam %bk/jam %bk/jam %bk/jam %bk/jam %bk/jam %bk/jam kJ/kg oC kJ/kg oC kJ/kg kJ/kg kJ/kg oC tumpuk oC oC oC oC % % % % m/dt m/dt m/dt W/m2 W/m2 W.jam/m2 Jam kJ m2
mu ka0-a ka0-b kat-a kat-b t LP LP LP LP LP LP Cp-b Cp-b Hfg Hfg Cp-u h Tr-s Tr-m Tl-s Tl-m RHr-s RHr-m RHl-s RHl-m vi v0 vl Imaks Ir Ig ts Es Ap δ Eb mb Nkb LB El tP tM tPm SPV Pi tk-PV Ek-PV ΦPV Q3 Q4 Q5 QU QT η ES
Percobaan ke1 2 215,8 41,5 18,54 174,3 67,11 86,29 30,07 18,05 52,75 5,29 23,73 43,33 3,96 20,18 17,85 3,12 3,77 2398,70 2433,43 1,0072 1 43,45 28,84 29,82 23,09 73,62 85,97 75,48 93,86 690 (H2) 320,5 9631,43 27,5 456276,72 24,6
247,5 51,4 20,77 196,1 66,63 86,17 24,67 13,73 54 6,33 30,37 31,04 3,77 18,80 10,76 3,10 3,77 2399,62 2425,55 1,0072 1 43,06 32,16 30,75 24,27 64,61 78,02 0,09 - 2,39 0,06 - 0,77 0,10 - 0,85 611,43 (H3) 402,06 9210,24 21,5 434376,54 24,6
%
92-95
92-95
kJ kg kJ/kg kg/jam kj/jam
7425643,52 395 18799,10 7,488 73336,50
7596716,31 404,1 18799,10 7,483 77251,32
53,75 19,25 49,25 33286,22 50 0,98 x 0,5 60 38,25 8262 24,82 11088,91 418056,63 106497,93 535643,47 7955256,74 6,73 45641,17
54 24,84 49,5 31830,58 50 0,98 x 0,5 60 34,84 7525,44 23,64 11486,15 470525,67 171399,20 653411,02 8108344,17 8,06 41348,01
jam kJ W m W jam kJ % kJ kJ kJ kJ kJ % kJ/kg
84
Lampiran 2. Gambar teknik model bangunan mesin pengering tipe ERK
85
Lampiran 3. Gambar foto mesin pengering dan komponen-komponennya
Tampak depan: Foto mesin pengering dari beberapa sudut 86
Lanjutan Lampiran 3. Gambar foto mesin pengering dan komponen-komponennya
87
Lanjutan Lampiran 3. Gambar foto mesin pengering dan komponen-komponennya
88
Lampiran 4. Kalibrasi termometer (alkohol) dan termokopel (tipe CC) Data pengukuran (Tix), persamaan regresi (TS(Ti)), dan koefisien determinasi (R2(Ti)) kalibrasi termometer dan termokopel CC Reg
50 55
Sta
56
Termometer 1 56
2 56
60,5
60,5
60,5
60
65
64,5
65
70,5
70,5
Termokopel
3 4 5 Panel Chino Recorder no55,5
56
55
T1 1 50
T2 2 50
T3a 5 50
T4a 6 50
T3i 7 50
T4i 8 50
K 11 50
L 12
Ti
Persamaan, TS(Ti)
R2 (Ti)
1
TS = 0,9429(T1) + 1,5167
0,9983
50
2
TS = 1,0409(T2) - 2,5119
0,9974
TS = 1,0749(T3) - 3,7666
0,9965
55
55,5
55,5
3
60,5
60
60,8
60,8
4
TS = 1,0643(T4) - 4,4467
0,9978
64,5
64,5
65
65
5
TS = 1,0827(T5) - 4,1458
0,9970
TS = 0,99(T6) - 0,2911
0,9943 1,0000
60,5
60,5
60
56
56
56
55,5
56
64,5
65
64,5
64,5
60,5
60,5
60,5
60,5
69,5
69,5
69,5
69
65
64,5
64,5
65
69
69,5
70,5
6
75
74
74,5
75
7
TS = (T7)
80
79,5
80
80
8
TS = (T8)
1,0000
TS = 0,9884(T9) + 0,0099
0,9963
70
74,5
74,5
74,5
74,5
75
74
70,5
70,5
69,5
69,5
69,5
75
80
80
80
80
80
79,5
74,5
74,5
74,5
74,5
80
84
84
84
84
84
83,5
80
80
80
80
85
89
89
88,5
88,5
88,5
89
84
84
84
84
84
83,5
83,5
84
9
90
93
93
93
93
93
93,5
89
89
88,5
88,5
88,5
89
89
88,5
10
TS = 0,9808(T10) + 0,4402
0,9957
95
96
96
96
96
97
96
93
93
93
93
93
93,5
93
93,5
11
TS = 0,9752(T11) + 1,2077
0,9964
100
50
50
50
50
50
50
96
96
96
96
97
96
98
98,5
12
TS = 0,9709(T12) + 1,1019
0,9966
Sbg
TS
T1
T2
T3
T4
T5
T6
T7
T8
T9
T10
T11
T12
T13
13
TS = 0,9654(T13) + 1,2891
0,9967
Keterangan: 1. Kalibrasi termometer (alkohol) dan termokopel (tipe CC) adalah membandingkan nilai suatu temometer/termokopel dengan suatu termometer yang sudah diketahui keakuratan nilainya atau jenis thermometer standard (thermometer air raksa); 2. Kalibrasi dilakukan menggunakan alat ukur Oil Bath Regulator pada penyetelan Heat Adjustment: 4; 3. Data yang diperoleh diplotkan pada grafik persamaan linear sehingga diperoleh nilai persamaan regresi (untuk memperoleh kedekatan nilai termometer standard) dan koefisien determinasinya (nilai toleransi penyimpangan); 4. Berdasarkan koefisien determinasi hasil pengukuran yang masih mendekati 1, maka thermometer & termokopel masih layak/baik.
89
Lampiran 5. Data pengukuran sebaran suhu dan iradiasi surya pada percobaan pertama (kondisi mesin tanpa beban pengeringan) Rak Bawah
Rak Atas
Jam H1
H2
H1 H3
Tk
H2 Tb
Tk
Rak Tengah
H3 Tb
Tk
Tb
H1
H2
Lingkungan H3
H1
H2
Iradiasi Surya H3
H1
H2
H3
6:45
24,73
24,54
23,12
24,08
23,20
38,57
7:00
28,21
25,76
24,24
26,34
23,20
120,00
7:15
31,20
28,21
25,48
28,74
24,62
137,14
7:30
34,43
30,41
27,10
31,40
26,03
135,71
7:45
32,12
27,47
8:00
34,93
41,40
38,66 30,65
27,47
35,54
29,08
31,56
38,98
34,99 25,09
26,03
26,03 178,57
298,57
250,00
8:15
35,18
47,12
30,90
27,22
39,22
31,45
32,89
42,04
25,09
27,45
161,43
342,86
8:30
39,16
48,37
33,59
28,84
40,92
32,07
35,83
43,77
26,03
27,92
228,57
381,43
8:45
39,90
49,36
34,32
29,46
40,43
32,94
37,70
44,83
26,03
29,80
231,43
398,57
9:00
43,88
53,09
37,01
30,45
43,37
33,31
40,36
47,24
26,98
30,75
308,57
457,14
9:15
44,63
55,33
37,50
31,45
43,37
36,54
41,52
49,37
28,86
30,75
340,00
507,14
9:30
48,61
56,07
38,48
31,45
43,86
35,05
44,18
50,03
29,80
32,16
375,71
541,43
9:45
51,34
57,07
41,41
33,06
46,06
36,04
46,31
50,57
29,80
33,10
508,57
547,14
10:00
51,59
56,32
41,90
33,56
46,06
34,80
47,24
50,97
30,28
33,10
432,86
568,57
10:15
48,61
56,07
41,41
33,31
46,79
35,42
44,62
51,36
29,33
32,16
440,00
522,86
10:30
90
51,84
54,58
43,86
34,05
47,27
34,67
47,11
50,43
31,69
32,63
508,57
562,86
10:45
53,08
53,58
57,07
48,26
36,45
46,79
35,30
51,19
36,16
49,10
48,44
51,09
29,80
31,69
33,10
597,14
574,29
600,00
11:00
55,57
49,60
59,80
47,28
36,45
41,90
33,93
52,65
39,03
50,44
45,52
53,50
31,69
29,80
32,63
511,43
300,00
637,14
11:15
57,56
46,62
58,81
49,24
38,16
39,94
33,06
50,69
36,54
50,44
44,45
52,57
31,69
28,86
33,10
585,71
128,57
631,43
11:30
53,58
43,88
57,56
44,78
34,73
38,96
32,07
50,45
36,41
49,77
41,12
52,84
30,75
29,80
32,16
192,86
148,57
507,14
11:45
57,32
39,65
46,62
47,51
38,16
36,27
30,83
40,43
33,06
49,77
38,32
44,85
31,69
28,86
29,80
580,00
82,86
92,86
12:00
53,58
37,66
38,41
44,78
34,98
34,07
29,83
34,81
29,95
48,05
35,93
38,19
30,75
26,98
28,39
208,57
77,14
45,71
12:15
45,62
38,84
32,52
12:30
41,15
33,36
30,56
36,67
43,46 33,10
29,83
39,13
29,80 34,33
29,80
70,00 26,98
67,14
12:45
39,65
35,62
30,43
13:00
38,66
13:15
46,62
13:30
49,60
13:45
46,62
14:00
37,80
29,80
95,71
40,90
34,38
29,58
35,79
30,95
36,27
37,53
28,86
28,86
244,29
251,43
42,39
37,85
30,80
36,03
30,95
41,60
38,06
29,80
28,86
507,14
240,00
40,65
39,33
31,79
35,05
29,95
43,12
37,79
30,75
27,92
451,43
40,15
37,66
38,84
31,54
35,05
30,08
33,58
29,83
42,72
36,60
35,93
30,75
31,69
26,98
172,86
414,29
104,29
44,63
40,65
33,68
37,85
30,80
35,54
30,08
32,12
29,33
40,72
37,93
33,27
29,80
30,75
26,50
211,43
140,00
32,86
40,90
42,14
35,86
30,56
36,27
30,95
39,39
38,49
29,80
32,63
67,14
272,86
34,68
39,65
32,40
28,59
35,54
30,08
34,47
37,66
28,86
30,28
51,43
61,43
36,67
32,69
33,14
28,59
30,90
28,34
35,00
32,47
29,80
27,92
101,43
28,57
35,67
28,71
32,40
28,59
29,19
26,85
34,47
29,54
29,80
26,03
85,71
33,68
26,97
31,66
27,86
27,23
25,85
33,67
27,95
28,86
25,09
45,71
31,69
24,73
30,18
27,73
25,27
24,36
31,53
25,41
27,92
24,15
21,43
135,71
14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30
29,20
28,44
26,26
29,01
27,92
17:45
27,71
27,95
26,14
28,61
26,03
2,86
Keterangan: 1)
91
H1, H2, H3 : Pengukuran pada hari ke-1, ke-2, dan ke-3 Tk : Suhu bola kering (sensor termokopel CC) Tb : Suhu bola basah (sensor termokopel CC, dilingkupi kassa basah) 2) Data awal hasil pengukuran setiap hari menunjukkan waktu memulai pengukuran 3) Pengukuran dilakukan setiap 15 menit sekali, kecuali setelah pukul 14.00 WIB yang dilakukan setiap 30 menit. 4) Ketidakadaan data kontinu pada hari kedua (H2) karena cuaca sempat gerimis sebentar. Sedangkan pada hari ketiga (H3), setelah cuaca gerimis sebentar, terjadi hujan pada waktu berikutnya.
Lampiran 6. Data pengukuran sebaran suhu, iradiasi surya, dan laju udara pada percobaan kedua/P1 & ketiga/P2 (kondisi mesin dengan beban pengeringan)
Jam
Rak Bawah
Rak Atas P1
P2
P1 Tk
Lingkungan P2
Tb
Tk
P1 Tb
Tk
Rak Tengah
P2 Tb
Tk
Tb
P1
P2
Iradiasi P1
Vi P2
P1
P2
Laju Udara Vo P1 P2
Vl P1
P2
Hari ke-1 (H1) 9:00
41,65
35,54
30,83
26,12
25,09
36,15
9:30
46,37
37,99
32,07
26,61
25,09
41,35
10:00
48,11
51,10
37,74
31,82
32,65
30,31
28,06
25,56
30,00
26,98
42,83
38,27
404,29
580,00
10:30
51,09
55,06
37,01
32,07
35,37
31,54
30,48
27,45
30,72
28,39
36,15
41,34
652,86
555,71
11:00
53,34
45,87
34,32
31,83
38,85
34,72
31,45
27,92
30,72
27,92
38,29
40,43
655,71
591,43
11:30
47,11
45,62
39,21
34,80
39,34
34,97
31,93
26,98
32,17
28,39
39,62
40,03
670,00
592,86
12:00
46,86
44,63
39,70
34,80
38,35
33,99
32,41
26,98
32,41
28,86
39,49
38,70
648,57
597,14
12:30
47,11
42,39
39,94
35,05
37,11
33,01
32,18
26,98
31,45
27,92
39,76
37,37
575,71
554,29
13:00
57,57
45,87
35,54
31,82
38,60
33,50
32,17
26,50
33,14
29,33
37,74
39,50
515,71
555,71
13:30
58,06
47,61
34,81
31,33
39,59
33,99
32,90
26,98
32,18
28,86
37,34
40,70
521,43
494,29
14:00
58,56
45,63
34,81
30,58
39,10
33,99
33,87
27,92
33,14
29,33
37,48
39,63
505,71
14:30
39,65
37,99
33,31
30,00
24,15
15:00
39,15
15:30
38,16
16:00
35,05
32,57
34,08
31,82
38,41
33,34
17:00
38,91
18:00
30,95
19:00
337,14 172,86
35,37
29,27
24,15 24,15
32,57
28,79
23,67
32,71
22,86
31,14
27,85
26,85
23,20
29,91
11,43
30,65
28,09
25,40
23,20
29,24
0,00
29,96
30,16
29,83
24,43
22,73
27,91
0,00
20:00
30,95
29,19
27,35
23,94
22,26
27,51
21:00
35,18
37,42
30,16
27,84
33,89
29,32
23,70
22,73
25,64
24,15
30,45
33,38
0,00
22:00
30,21
34,68
30,16
27,84
33,65
29,58
22,98
22,26
23,70
22,73
28,71
34,15
0,00
23:00
30,20
29,67
28,09
22,25
21,32
0:00
31,45
28,94
27,34
22,01
21,79
37,17
37,61
33,89
33,26
29,82
34,04 30,00
26,50
33,24
29,91
47,14
0,00
0,00
28,18 Hari ke-2 (H2) 23,20
0,3
0.15
0.12
0.35
0.68
0.25
0.32
1.37
0.35
0.19
388,57
1.47
0.18
0.18
104,29
1,38
0,15
0,17
91,43 38,97
28,97
23,46
0,13
121,43
29,27
43,88
0,32
0,00
1:00
32,19
28,70
27,10
22,25
21,79
2:00
33,44
29,43
27,59
23,22
23,20
31,37
34,85
0,00 0,00
3:00
33,44
30,16
27,84
22,73
22,26
31,51
0,00
4:00
35,18
30,16
27,84
22,25
22,26
32,71
0,00
92
5:00
32,94
30,16
27,59
22,49
22,26
31,51
0,00
6:00
35,67
30,16
27,59
22,49
22,26
32,03
11,43
7:00
37,66
31,39
28,59
23,46
22,73
33,90
47,14
8:00
41,40
33,83
29,58
25,64
24,15
38,66
9:00
46,87
41,14
35,54
31,08
35,38
31,78
27,34
26,50
25,88
24,15
41,34
35,11
258,57
192,86
0.09
0.27
0.1
10:00
50,85
48,85
38,23
33,31
40,83
34,97
30,00
26,98
28,55
26,98
45,74
42,96
500,00
502,86
0,24
0,28
0,15
11:00
49,36
45,13
43,61
36,04
39,59
33,50
30,48
27,45
29,51
26,98
42,94
40,35
505,71
524,29
0.87
0.24
0.17
12:00
44,39
46,12
41,16
35,79
40,09
34,47
30,96
26,98
30,96
26,98
42,44
40,49
248,57
502,86
0.85
0.12
0.32
13:00
50,85
52,09
37,50
34,55
41,82
33,99
31,21
26,98
31,93
28,39
42,42
43,50
690,00
560,00
2.12
0.66
0.32
14:00
45,63
50,10
41,65
35,29
41,58
33,75
31,45
27,45
32,90
29,33
41,23
42,22
322,86
494,29
1.02
0.12
0.47
15:00
43,39
45,62
41,16
35,29
39,84
32,03
30,24
26,98
32,66
27,45
39,90
39,85
247,14
67,14
1.05
0.08
0.85
16:00
40,41
40,90
38,96
35,04
38,61
31,78
27,82
26,03
30,00
26,98
38,03
38,79
82,86
40,00
0.88
0.1
0.24
17:00
39,65
40,16
33,83
32,06
38,11
31,54
26,85
25,09
28,21
25,56
38,44
38,04
18,57
14,29
1.26
0.08
0.15
18:00
40,40
37,67
32,61
30,82
36,87
29,81
26,36
25,09
27,34
24,62 38,71 36,97 Hari ke-3 (H3)
0,00
7,14
1,05
0,15
0,71
6:00
44,38
32,94
26,74
25,11
31,42
27,61
21,53
21,79
23,95
23,67
27,88
31,58
15,71
35,71
1.21
0.09
0.03
8:00
45,13
37,91
38,72
33,30
35,52
14,75
24,92
24,62
26,61
25,56
42,14
32,22
301,43
352,86
1,23
0,17
0,41
10:00
52,34
47,37
48,50
41,24
41,07
32,52
30,24
27,45
28,30
26,50
49,88
43,20
590,00
415,71
0.28
0.28
0.26
12:00
54,82
51,84
50,95
43,46
47,76
34,72
31,93
27,92
31,21
27,92
52,41
50,28
542,86
607,14
2.39
0.06
0.22
14:00
53,59
55,82
50,46
43,71
51,72
34,97
32,17
28,39
34,59
27,92
51,88
53,29
377,14
611,43
1.37
0.20
0.34
15:00 15:45
45,13
49,61
43,85
38,50
47,02
32,51
29,27
26,03
32,17
27,45
44,56 47,22 Selesai (P1)
100,00
115,71
1.89
0.77
0.77
16:00
82,86
Selesai (P2)
Keterangan: 1)
93
P1, P2 : Pengukuran pada percobaan ke-2 dan ke-3 Tk : Suhu bola kering (sensor termokopel CC) Tb : Suhu bola basah (sensor termokopel CC, dilingkupi kassa basah) Vi, Vo, Vl : Laju aliran udara pada inlet (i), outlet (o), dan lingkungan (l) 2) Data awal hasil pengukuran setiap hari menunjukkan waktu memulai pengukuran 3) Pengukuran dilakukan setiap 30 menit sekali (H1), 1 jam sekali (H2), dan 2 jam sekali (H3) 4) Ketidakadaan data suhu secara kontinu pada percobaan ketiga (P2) karena cuaca sempat gerimis sesaat, bahkan hujan besar. Sedangkan ketiadaan data laju udara pada percobaan kedua (P1) terdapat persoalan teknis, membawa instrument ukur yang tidak responsible/rusak.
Lampiran 7. Data pengukuran kadar air sampel pala dengan metode oven (oven drying) Data pengukuran kadar air tiap jenis ukuran biji pala (biji segar, tanpa perendaman) Berat (g) Ukuran biji pala
Kadar Air (x 100%) bb
Ulangan I
Ulangan II Wi
W0
W0
Wi
Ulangan I
Ulangan II
RataRata
Besar (a)
16,6
7,66
23,9
10,50
0,5386
0,5607
0,5497
Kecil (b)
7,9
1,11
13,2
1,90
0,8595
0,8561
0,8578
13,4
3,67
22,4
5,70
0,7261
0,7455
0,7358
Sedang (c)
Data pengukuran kadar air akhir tiap sampel pada percobaan kedua (P1) dan percobaan ketiga (P2)
Letak rak/ Jenis sampel
A1/a Rak A
A2/a
Berat (g)
Kadar Air (x 100%) bb
Ulangan I Ulangan II Ulangan Ulangan II I W0 Wi W0 Wi Data pengukuran kadar air tiap sampel pada percobaan kedua (P1) 7,5 5,54 7,9 5,83 0,2613 0,2620
RataRata 0,2617
Rak B Rak C Rak D Kontrol
Akhir
7,1
5,34
9,1
6,92
0,2479
0,2396
0,2437
A3/a
7,9
5,05
9,1
6,41
0,3608
0,2956
0,3282
B1/b
1,5
1,33
1,6
1,33
0,1133
0,1688
0,1410
B2/b
2,9
2,42
2
1,74
0,1655
0,1300
0,1478
B3/b
1,5
1,22
1,2
0,91
0,1867
0,2417
0,2142
C1/b
1,4
1,24
1,1
0,98
0,1143
0,1091
0,1117
C2/b
1,6
1,32
1,2
1,01
0,1750
0,1583
0,1667
C3/b
1,7
1,07
1,5
1,15
0,3706
0,2333
0,3020
D1/a
7,9
6,04
3,9
3,00
0,2354
0,2308
0,2331
D2/a
12,8
8,23
12,3
8,29
0,3570
0,3260
0,3415
D3/a
12,7
7,59
11,3
6,90
0,4024
0,3894
0,3959
4,1
2,73
2,5
1,74
0,3341
0,3040
0,3191
1,3 1,02 1,4 1,08 0,2154 0,2286 Data pengukuran kadar air tiap sampel pada percobaan ketiga (P2) 0 0,00 0 0,00 0,0000 0,0000
0,2220
K/a K/b A1/a*
0,0000
Rak A Rak B Rak C Rak D
A2/a
23,5
16,80
12,1
8,90
0,2851
0,2645
0,2748
A3/a
27,3
19,40
18,7
12,30
0,2894
0,3422
0,3158
B1/b
5,9
5,30
3,6
3,30
0,1017
0,0833
0,0925
B2/b
5,1
4,50
3,5
3,10
0,1176
0,1143
0,1160
B3/b
6
4,70
5,7
4,60
0,2167
0,1930
0,2048
C1/b
6,3
5,80
5,8
5,40
0,0794
0,0690
0,0742
C2/b
9
8,00
7,5
6,60
0,1111
0,1200
0,1156
C3/b
9,5
7,40
6,8
5,30
0,2211
0,2206
0,2208
D1/a
23
17,80
12,7
10,40
0,2261
0,1811
0,2036
D2/a
30,8
20,00
17,4
12,30
0,3506
0,2931
0,3219
D3/a
Kontrol
30,1
19,30
18,4
11,60
0,3588
0,3696
0,3642
K/a
19
13,50
14,2
9,30
0,2895
0,3451
0,3173
K/b
7,9
6,40
7,6
6,30
0,1899
0,1711
0,1805
Keterangan: W0 : Berat awal sampel sebelum di-oven Wi : Berat akhir setelah di-oven A,B,C,D : Unit rak/kabinet pada mesin pengering 1,2,3 : Posisi pada unit rak: atas-tengah-bawah K : Dijemur langsung di bawah terik matahari a,b,c : ukuran biji pala: besar-kecil-sedang * : Sampel hasil pengeringan hilang terjatuh saat perjalanan dari tempat penelitian ke laboratorium
94
Lampiran 8. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin pada pada percobaan kedua (P1)
Waktu
Jam ke-
Rak A Tengah
Atas Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Rak D Tengah
Atas
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 18:00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7
391,3 379,8 373,4 360 353,6 345,4 339,8 335,1 331,4 329,5 327,9 325,2 322,7 319,4
67,98 67,01 66,45 65,20 64,57 63,73 63,13 62,61 62,19 61,98 61,79 61,47 61,17 60,77
212,32 203,14 198,03 187,33 182,23 175,68 171,21 167,46 164,51 162,99 161,71 159,56 157,56 154,93
0,00 18,36 10,22 21,39 10,22 13,09 8,94 7,50 5,91 3,03 2,55 4,31 3,99 2,63
405,2 397,0 391,7 385,3 381,2 378,9 374,9 372,1 369,4 368,6 367,1 365,8 364,8 361,9
66,67 65,98 65,52 64,95 64,57 64,36 63,98 63,70 63,44 63,36 63,21 63,08 62,98 62,68
200,02 193,95 190,03 185,29 182,25 180,55 177,59 175,51 173,51 172,92 171,81 170,85 170,11 167,96
0,00 12,14 7,85 9,48 6,07 3,41 5,92 4,15 4,00 1,18 2,22 1,93 1,48 2,15
427,9 419,1 411,3 406,1 401,4 398,7 394,6 392,1 389,6 387,2 386,9 384,7 383,3 382,3
66,89 66,19 65,55 65,11 64,70 64,46 64,09 63,87 63,63 63,41 63,38 63,17 63,04 62,94
202,01 195,80 190,30 186,63 183,31 181,40 178,51 176,75 174,98 173,29 173,08 171,52 170,53 169,83
0,00 12,42 11,01 7,34 6,63 3,81 5,79 3,53 3,53 3,39 0,42 3,11 1,98 0,71
365,8 355,9 344,2 340,6 335 329,7 324 320,3 317,6 316,6 315,3 313,4 310,5 309,3
67,19 66,28 65,14 64,77 64,18 63,60 62,96 62,53 62,22 62,10 61,94 61,71 61,35 61,20
204,82 196,57 186,82 183,82 179,16 174,74 169,99 166,91 164,66 163,82 162,74 161,16 158,74 157,74
0,00 16,50 19,50 6,00 9,33 8,83 9,50 6,17 4,50 1,67 2,17 3,17 4,83 1,00
377,2 372,8 368,7 365,7 363,4 361,6 360,2 357,4 355 353,4 352,7 351,5 350,2 349,1
65,79 65,38 65,00 64,71 64,49 64,31 64,17 63,89 63,65 63,48 63,41 63,29 63,15 63,03
192,30 188,89 185,71 183,39 181,60 180,21 179,12 176,95 175,09 173,85 173,31 172,38 171,38 170,52
0,00 6,82 6,35 4,65 3,56 2,79 2,17 4,34 3,72 2,48 1,08 1,86 2,01 0,85
394,7 389,4 384,6 381,5 378,3 376,4 374,1 372,4 370,2 369,4 368,3 366,7 365,5 364,4
68,12 67,69 67,28 67,02 66,74 66,57 66,36 66,21 66,01 65,94 65,83 65,68 65,57 65,47
213,67 209,46 205,64 203,18 200,63 199,12 197,30 195,95 194,20 193,56 192,69 191,42 190,46 189,59
0,00 8,42 7,63 4,93 5,09 3,02 3,66 2,70 3,50 1,27 1,75 2,54 1,91 0,87
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
284,8 281,8 276,5 272,3 264,5 257,1 250,1 244,6 238,6 234,9 231,6 228,2 225,9
56,01 55,54 54,69 53,99 52,63 51,27 49,90 48,78 47,49 46,66 45,90 45,10 44,54
127,31 124,92 120,69 117,34 111,11 105,20 99,62 95,23 90,44 87,49 84,85 82,14 80,30
0,00 2,39 4,23 3,35 6,23 5,91 5,59 4,39 4,79 2,95 2,63 2,71 1,84
301,2 296,7 289,6 284,7 275,9 268,5 261,1 255,5 250,0 247,3 242,7 238,2 235,1
55,16 54,48 53,36 52,56 51,05 49,70 48,27 47,14 45,98 45,39 44,35 43,30 42,55
123,02 119,68 114,43 110,80 104,28 98,80 93,33 89,18 85,11 83,11 79,70 76,37 74,07
0,00 3,33 5,26 3,63 6,52 5,48 5,48 4,15 4,07 2,00 3,41 3,33 2,30
350,5 348 343,3 338,6 329,5 320,6 312,6 307,4 301,1 298,2 292,7 289,1 286,4
59,58 59,29 58,73 58,16 57,00 55,81 54,68 53,91 52,94 52,49 51,59 50,99 50,53
147,38 145,62 142,30 138,98 132,56 126,28 120,63 116,96 112,52 110,47 106,59 104,05 102,14
0,00 1,76 3,32 3,32 6,42 6,28 5,65 3,67 4,45 2,05 3,88 2,54 1,91
282,9 280,5 276,7 273,4 266,5 259 252,6 247,8 241,4 237,6 234,9 231,9 230
57,58 57,22 56,63 56,11 54,97 53,67 52,49 51,57 50,29 49,49 48,91 48,25 47,82
135,74 133,74 130,58 127,83 122,08 115,83 110,49 106,49 101,16 97,99 95,74 93,24 91,66
0,00 2,00 3,17 2,75 5,75 6,25 5,33 4,00 5,33 3,17 2,25 2,50 1,58
321,7 319,3 315,3 311,4 304,6 298 292,2 288,3 283,2 279,8 276,3 273,1 270,9
59,89 59,58 59,07 58,56 57,63 56,70 55,84 55,24 54,43 53,88 53,29 52,75 52,36
149,29 147,43 144,33 141,31 136,04 130,92 126,43 123,41 119,46 116,82 114,11 111,63 109,92
0,00 1,86 3,10 3,02 5,27 5,11 4,49 3,02 3,95 2,63 2,71 2,48 1,70
330 328,2 324,2 321,6 315 308,7 303,1 300,2 295,4 291,3 288,8 286,2 284,5
61,87 61,66 61,19 60,87 60,05 59,24 58,48 58,08 57,40 56,80 56,43 56,03 55,77
162,25 160,82 157,64 155,57 150,33 145,32 140,87 138,57 134,75 131,50 129,51 127,44 126,09
0,00 1,43 3,18 2,07 5,25 5,01 4,45 2,30 3,81 3,26 1,99 2,07 1,35
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 15:45 16:00 18:00
43 45 47 49 51
200,4 196,1 182,1 176,7 172,2 169,7
37,48 36,11 31,20 29,09 27,24 26,17
59,95 56,52 45,34 41,03 37,44 35,45
0,00 1,72 5,59 2,16 1,80 2,66
215,8 211,1 193,6 188,1 182,2 178,6
37,42 36,02 30,24 28,20 25,87 24,38
59,78 56,30 43,35 39,27 34,91 32,24
0,00 1,74 6,48 2,04 2,18 3,55
264,5 260,1 234,1 225,4 216,7 210,9
46,43 45,53 39,48 37,14 34,62 32,82
86,68 83,58 65,23 59,09 52,95 48,85
0,00 1,55 9,18 3,07 3,07 5,46
198,8 194,3 175,5 167,6 160 156,5
39,64 38,24 31,62 28,40 25,00 23,32
65,66 61,91 46,24 39,66 33,33 30,41
0,00 1,87 7,83 3,29 3,17 3,89
247,4 242,4 218,6 209,2 201,6 196
47,84 46,76 40,97 38,31 35,99 34,16
91,71 87,84 69,40 62,11 56,22 51,88
0,00 1,94 9,22 3,64 2,94 5,79
261,1 257,6 231,8 222,4 213,8 208,3
51,81 51,15 45,71 43,42 41,14 39,59
107,50 104,71 84,21 76,74 69,91 65,54
0,00 1,39 10,25 3,74 3,42 5,83
53 55
Keterangan: Ka (Kadar air: dalam basis basah, %bb dan basis kering, %bk), LP (Laju pengeringan: dalam basis kering per jam, %bk/jam) Sampel pada Rak A dan Rak D berisi biji pala ukuran besar/tua, bertempurung keras, berdiameter sekitar 1.7-2.2 cm
95
Lampiran 9. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin pada pada percobaan ketiga (P2)
Waktu
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 17:00 18:00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7 8
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
Rak A Tengah
Atas
Jam ke-
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
Rak D Tengah
Atas
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
340,8 326,8 321 316,8 312,3 308,2 304 298,4 291,2
67,11 65,70 65,08 64,62 64,11 63,63 63,13 62,44 61,51
204,04 191,55 186,38 182,63 178,62 174,96 171,21 166,22 159,79
0,00 24,98 10,35 7,49 8,03 7,32 7,49 9,99 12,85
339,8 328,7 324,5 321,3 318,7 315,4 312,8 309,7 305
63,65 62,43 61,94 61,56 61,25 60,84 60,52 60,12 59,51
175,14 166,15 162,75 160,16 158,05 155,38 153,28 150,77 146,96
0,00 17,98 6,80 5,18 4,21 5,34 4,21 5,02 7,61
409,2 400,9 397,6 395 393,2 390,1 387,6 385,1 381,7
60,13 59,30 58,96 58,69 58,51 58,18 57,91 57,63 57,25
150,80 145,71 143,69 142,10 140,99 139,09 137,56 136,03 133,95
0,00 10,17 4,05 3,19 2,21 3,80 3,06 3,06 4,17
365,5 351,9 346,3 341,3 336,7 331,2 327,3 324 320,4
66,92 65,65 65,09 64,58 64,09 63,50 63,06 62,69 62,27
202,33 191,08 186,45 182,31 178,51 173,96 170,73 168,00 165,03
0,00 22,50 9,26 8,27 7,61 9,10 6,45 5,46 5,96
367,5 358,8 355,3 352,5 349,2 346,9 344,7 343 339,2
64,54 63,68 63,32 63,03 62,68 62,43 62,19 62,00 61,58
181,97 175,30 172,61 170,47 167,93 166,17 164,48 163,18 160,26
0,00 13,35 5,37 4,30 5,06 3,53 3,38 2,61 5,83
359,2 351,2 348,7 346 344,2 341 339,1 337,4 333,6
66,63 65,87 65,63 65,36 65,18 64,85 64,66 64,48 64,07
199,71 193,04 190,95 188,70 187,20 184,53 182,94 181,52 178,35
0,00 13,35 4,17 4,51 3,00 5,34 3,17 2,84 6,34
280
59,97
149,80
6,66
297,9
58,54
141,21
3,83
376,3
56,64
130,64
2,21
308,4
60,80
155,10
6,62
333,9
60,97
156,19
2,71
328,8
63,55
174,35
2,67
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
223 217,3 210,8 206,1 198,8 191,9 187,5 183,6 181 177,6
49,74 48,42 46,83 45,61 43,62 41,59 40,22 38,95 38,07 36,89
98,95 93,86 88,06 83,87 77,36 71,20 67,28 63,80 61,48 58,45
0,00 5,09 5,80 4,19 6,51 6,16 3,93 3,48 2,32 3,03
278,2 272,1 264,9 260,1 254,3 248,3 244,1 240,4 237,2 234,4
55,61 54,61 53,38 52,52 51,43 50,26 49,41 48,63 47,93 47,31
125,26 120,32 114,49 110,60 105,91 101,05 97,65 94,65 92,06 89,80
0,00 4,94 5,83 3,89 4,70 4,86 3,40 3,00 2,59 2,27
353,9 347,7 341,3 337,1 331,2 325,7 321,9 318,2 315,1 313,6
53,90 53,08 52,20 51,60 50,74 49,91 49,31 48,72 48,22 47,97
116,91 113,11 109,18 106,61 102,99 99,62 97,29 95,03 93,13 92,21
0,00 3,80 3,92 2,57 3,62 3,37 2,33 2,27 1,90 0,92
243 238,4 232 227,2 219,9 213,5 209,6 206,4 204,2 202,8
50,25 49,29 47,89 46,79 45,02 43,38 42,32 41,43 40,80 40,39
101,00 97,20 91,90 87,93 81,90 76,60 73,38 70,73 68,91 67,75
0,00 3,81 5,29 3,97 6,04 5,29 3,23 2,65 1,82 1,16
320,2 315,5 308,5 304 298,8 292,7 288,6 284,7 282,1 280,9
59,30 58,69 57,75 57,13 56,38 55,47 54,84 54,22 53,80 53,60
145,68 142,08 136,71 133,25 129,26 124,58 121,44 118,44 116,45 115,53
0,00 3,61 5,37 3,45 3,99 4,68 3,15 2,99 1,99 0,92
308,3 303,5 296,4 292 286,3 280,5 276,3 272,3 269,1 267,8
61,13 60,51 59,57 58,96 58,14 57,27 56,62 55,99 55,46 55,25
157,24 153,24 147,31 143,64 138,89 134,05 130,54 127,20 124,53 123,45
0,00 4,01 5,92 3,67 4,76 4,84 3,50 3,34 2,67 1,08
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00
44 46 48 50 52 54
159,6 155,2 144,9 137,5 131 130,1
29,77 27,78 22,64 18,48 14,44 13,84
42,39 38,46 29,27 22,67 16,87 16,07
0,00 1,96 4,59 3,30 2,90 0,40
206,6 200,5 187,4 179,2 172,3 170,3
40,22 38,40 34,10 31,08 28,32 27,48
67,29 62,35 51,74 45,10 39,51 37,89
0,00 2,47 5,30 3,32 2,79 0,81
285,9 278,8 262,8 252,3 242,4 238,5
42,93 41,48 37,92 35,33 32,69 31,59
75,23 70,88 61,07 54,64 48,57 46,18
0,00 2,18 4,90 3,22 3,03 1,20
187,7 182,4 169,5 160,3 153,4 151,8
35,59 33,72 28,68 24,58 21,19 20,36
55,26 50,88 40,21 32,60 26,89 25,57
0,00 2,19 5,34 3,81 2,85 0,66
248,3 240,4 219,7 207,2 195,9 192,2
47,51 45,79 40,68 37,10 33,47 32,19
90,52 84,45 68,57 58,98 50,31 47,47
0,00 3,03 7,94 4,80 4,34 1,42
239,2 232 214,2 201,8 191,8 188,5
49,90 48,34 44,05 40,61 37,51 36,42
99,59 93,58 78,73 68,38 60,04 57,28
0,00 3,00 7,43 5,17 4,17 1,38
18:00
56
Keterangan: Ka (Kadar air: dalam basis basah, %bb dan basis kering, %bk), LP (Laju pengeringan: dalam basis kering per jam, %bk/jam) Sampel pada Rak A dan Rak D berisi biji pala ukuran besar/tua, bertempurung keras, berdiameter sekitar 1.7-2.2 cm
96
Lampiran 10. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin pada pada percobaan kedua (P1)
Waktu
Jam ke-
Rak B Tengah
Atas Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Rak C Tengah
Atas
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
LP
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
(%bk/ jam)
11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 18:00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7
259,6 245,4 234,4 220,2 212,2 208,4 195,4 187,3 181,1 178,4 174,3 171,8 167,5 163,6
86,07 85,27 84,57 83,58 82,96 82,65 81,49 80,69 80,03 79,73 79,25 78,95 78,41 77,90
617,93 578,66 548,24 508,97 486,84 476,33 440,38 417,98 400,83 393,37 382,03 375,11 363,22 352,44
0,00 78,54 60,84 78,54 44,25 21,02 71,90 44,80 34,29 14,93 22,68 13,83 23,78 10,79
250,7 243,7 237,1 231,1 227,9 225,7 224,3 219,3 215,6 213,1 211,8 210,5 209,7 207,8
86,20 85,80 85,41 85,03 84,82 84,67 84,57 84,22 83,95 83,76 83,66 83,56 83,50 83,35
624,58 604,35 585,27 567,93 558,68 552,32 548,28 533,83 523,13 515,91 512,15 508,39 506,08 500,59
0,00 40,46 38,15 34,68 18,50 12,72 8,09 28,90 21,39 14,45 7,51 7,51 4,62 5,49
246 238,6 230,6 224,4 220,5 218,6 215,2 211,8 208,4 205,6 205,2 203,7 202,9 201,8
85,59 85,15 84,63 84,21 83,93 83,79 83,53 83,27 82,99 82,76 82,73 82,60 82,53 82,44
594,14 573,26 550,68 533,19 522,19 516,82 507,23 497,64 488,04 480,14 479,01 474,78 472,52 469,42
0,00 41,76 45,15 34,99 22,01 10,72 19,19 19,19 19,19 15,80 2,26 8,47 4,51 3,10
298,4 283,7 274,9 261,8 254 244,8 237,5 230,8 225,7 222,9 220,6 217,7 213,3 210,6
85,29 84,53 84,04 83,24 82,72 82,07 81,52 80,99 80,56 80,31 80,11 79,84 79,43 79,16
580,01 546,51 526,45 496,60 478,82 457,86 441,22 425,96 414,33 407,95 402,71 396,10 386,08 379,92
0,00 67,00 40,11 59,71 35,55 41,93 33,27 30,54 23,24 12,76 10,48 13,22 20,05 6,15
294,6 287 278,8 273 270 268,8 267,7 262,6 258,2 256,1 253,7 252,5 251,4 250,2
85,07 84,67 84,22 83,88 83,70 83,63 83,56 83,25 82,96 82,82 82,66 82,57 82,50 82,41
569,57 552,30 533,66 520,48 513,66 510,93 508,43 496,84 486,84 482,07 476,61 473,89 471,39 468,66
0,00 34,55 37,27 26,36 13,64 5,45 5,00 23,18 20,00 9,55 10,91 5,45 5,00 2,73
282,5 277 270,4 265,4 261,9 259,1 257,4 254,6 251,7 248,5 244,6 242,8 241,5 239,7
89,52 89,32 89,06 88,85 88,70 88,58 88,50 88,38 88,24 88,09 87,90 87,81 87,75 87,65
854,55 835,96 813,66 796,77 784,94 775,48 769,74 760,27 750,48 739,66 726,49 720,40 716,01 709,93
0,00 37,17 44,60 33,79 23,65 18,92 11,49 18,92 19,60 21,63 26,36 12,16 8,79 6,08
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
121,2 117,4 110,8 106 97,6 90,3 81,5 76,2 69,1 65,6 62,6 60,3 58,9
70,17 69,20 67,36 65,89 62,95 59,96 55,63 52,55 47,67 44,88 42,24 40,03 38,61
235,18 224,67 206,42 193,14 169,91 149,73 125,39 110,73 91,10 81,42 73,12 66,76 62,89
0,00 10,51 18,25 13,27 23,23 20,19 24,34 14,66 19,64 9,68 8,30 6,36 3,87
140,1 133,8 125,2 118,0 105,6 93,3 82,3 75,9 68,9 63,5 60,0 56,8 54,7
75,30 74,14 72,36 70,68 67,24 62,92 57,96 54,41 49,78 45,51 42,33 39,09 36,75
304,92 286,71 261,86 241,05 205,21 169,66 137,87 119,37 99,14 83,53 73,41 64,17 58,10
0,00 18,21 24,86 20,81 35,84 35,55 31,79 18,50 20,23 15,61 10,12 9,25 6,07
169,6 164,3 160,6 156 148,3 136,9 124,7 119,3 109,5 101,7 96,9 93,8 91,6
79,10 78,43 77,93 77,28 76,10 74,11 71,58 70,29 67,64 65,15 63,43 62,22 61,31
378,56 363,61 353,17 340,19 318,46 286,29 251,87 236,63 208,98 186,97 173,42 164,68 158,47
0,00 14,96 10,44 12,98 21,73 32,17 34,42 15,24 27,65 22,01 13,54 8,75 6,21
177,3 173,2 166,7 160,3 148 133,2 119,7 111,5 99,5 93,4 88,6 84,9 82,8
75,25 74,66 73,68 72,63 70,35 67,06 63,34 60,64 55,90 53,02 50,47 48,31 47,00
304,04 294,69 279,88 265,30 237,27 203,54 172,78 154,09 126,74 112,84 101,91 93,47 88,69
0,00 9,34 14,81 14,58 28,03 33,73 30,76 18,69 27,35 13,90 10,94 8,43 4,79
219,2 216,1 211,9 206,1 196,8 178,6 160,8 155,1 140,1 129,6 120,9 116,4 113,2
79,93 79,64 79,24 78,65 77,64 75,36 72,64 71,63 68,60 66,05 63,61 62,20 61,13
398,20 391,16 381,61 368,43 347,29 305,93 265,47 252,51 218,42 194,56 174,78 164,56 157,28
0,00 7,05 9,55 13,18 21,14 41,37 40,46 12,96 34,09 23,86 19,77 10,23 7,27
180,4 177,6 173,3 169,2 161,4 152,3 143,6 140,2 132,3 127,3 121,2 117,3 114,3
83,59 83,34 82,92 82,51 81,66 80,57 79,39 78,89 77,63 76,75 75,58 74,77 74,11
509,56 500,10 485,57 471,71 445,36 414,61 385,21 373,73 347,03 330,14 309,53 296,35 286,21
0,00 9,46 14,53 13,85 26,36 30,75 29,40 11,49 26,69 16,89 20,61 13,18 10,14
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 15:45 16:00 18:00
43 45 47 49 51
48,1 47 44 43,7 42,4 42,1
24,82 23,06 17,82 17,25 14,72 14,11
33,02 29,98 21,68 20,85 17,26 16,43
0,00 1,52 4,15 0,41 1,80 1,11
47,4 46,0 42,4 41,5 40,8 40,6
27,01 24,78 18,40 16,63 15,20 14,78
37,00 32,95 22,55 19,94 17,92 17,34
0,00 2,02 5,20 1,30 1,01 0,77
77,4 73,9 53,5 49,2 46,2 45,1
54,21 52,04 33,76 27,97 23,29 21,42
118,40 108,52 50,96 38,83 30,36 27,26
0,00 4,94 28,78 6,07 4,23 4,14
58,4 56,1 51,4 50,3 49,6 49,4
24,86 21,78 14,63 12,76 11,53 11,17
33,08 27,84 17,13 14,63 13,03 12,57
0,00 2,62 5,36 1,25 0,80 0,61
85,1 79,3 59,8 56,6 53,9 52,8
48,30 44,52 26,42 22,26 18,37 16,67
93,42 80,23 35,91 28,64 22,50 20,00
0,00 6,59 22,16 3,64 3,07 3,33
92 86,9 55,6 50,6 44,1 42,4
67,83 65,94 46,77 41,51 32,89 30,20
210,86 193,63 87,87 70,97 49,01 43,27
0,00 8,62 52,88 8,45 10,98 7,66
53 55
Keterangan: Ka (Kadar air: dalam basis basah, %bb dan basis kering, %bk), LP (Laju pengeringan: dalam basis kering per jam, %bk/jam) Sampel pada Rak B dan Rak C berisi biji pala ukuran kecil/muda, belum bertempurung/masih lunak, berdiameter sekitar 0.8-1.4 cm
97
Lampiran 11. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin pada percobaan ketiga (P2)
Waktu
Jam ke-
10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 17:00 18:00
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7 8
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00
44 46 48 50 52 54 56
Rak B Tengah
Atas Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Rak C Tengah
Atas
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
Bawah
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
LP (%bk/ jam)
LP
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
(%bk/ jam)
275,9 261,2 253,1 247 241,4 236,7 231,1 224,4 214,2
87,44 86,73 86,30 85,97 85,64 85,36 85,00 84,55 83,82
695,96 653,55 630,18 612,58 596,43 582,87 566,71 547,38 517,96
0,00 84,82 46,74 35,20 32,31 27,12 32,31 38,66 58,85
255,2 244,7 238,5 233,6 227,8 224 218,8 212,6 204,2
84,24 83,56 83,14 82,78 82,34 82,04 81,62 81,08 80,30
534,48 508,37 492,96 480,78 466,36 456,91 443,98 428,57 407,68
0,00 52,21 30,83 24,36 28,84 18,90 25,86 30,83 41,77
225,7 216 211,2 207,2 203,7 199,7 196,2 192,2 186,5
85,80 85,17 84,83 84,54 84,27 83,95 83,67 83,33 82,82
604,38 574,10 559,12 546,64 535,72 523,23 512,31 499,83 482,04
0,00 60,54 29,96 24,97 21,85 24,97 21,85 24,97 35,58
287,9 271,1 263,3 256,2 248,4 241,7 234,9 228,7 223,1
86,17 85,32 84,88 84,46 83,97 83,53 83,05 82,59 82,16
623,20 580,99 561,40 543,57 523,97 507,14 490,06 474,49 460,42
0,00 84,40 39,19 35,67 39,19 33,66 34,16 31,15 28,13
264,6 253,8 247,7 242,1 236,8 229,6 224,4 219,8 216,5
87,10 86,55 86,22 85,90 85,58 85,13 84,79 84,47 84,23
675,09 643,46 625,59 609,18 593,66 572,57 557,34 543,86 534,19
0,00 63,27 35,74 32,81 31,05 42,18 30,46 26,95 19,33
239,7 231,5 228 224,7 221,3 217,5 214,5 211,9 208,7
86,28 85,80 85,58 85,37 85,14 84,88 84,67 84,48 84,25
629,06 604,12 593,47 583,44 573,09 561,54 552,41 544,50 534,77
0,00 49,88 21,29 20,07 20,68 23,12 18,25 15,82 19,47
198,5
82,54
472,66
30,20
189,2
78,74
370,39
24,86
177,4
81,94
453,64
18,93
199
80,00
399,88
40,36
196,2
82,60
474,73
39,64
199,8
83,54
507,70
18,05
109,4 101,1 93,8 88,4 80,6 72,8 68,2 64,3 61,7 59,1
68,32 65,71 63,05 60,79 56,99 52,39 49,17 46,09 43,82 41,35
215,61 191,67 170,61 155,03 132,53 110,02 96,75 85,50 78,00 70,50
0,00 23,95 21,06 15,58 22,50 22,50 13,27 11,25 7,50 7,50
158,4 147,3 134,9 126,1 115 104,4 97,8 91,2 86,2 83,5
74,61 72,69 70,18 68,10 65,02 61,47 58,87 55,90 53,34 51,83
293,81 266,22 235,39 213,51 185,91 159,56 143,15 126,74 114,31 107,60
0,00 27,60 30,83 21,88 27,60 26,35 16,41 16,41 12,43 6,71
154,2 146,6 137,7 131,3 121,5 113,2 107,5 102 97,6 93,8
79,22 78,14 76,73 75,60 73,63 71,69 70,19 68,59 67,17 65,84
381,24 357,52 329,74 309,77 279,18 253,28 235,49 218,33 204,60 192,74
0,00 23,72 27,78 19,97 30,58 25,90 17,79 17,16 13,73 11,86
90,6 84 77,6 73,3 67,7 63,1 60,5 58,4 56,9 54,4
56,06 52,61 48,70 45,69 41,20 36,91 34,20 31,83 30,04 26,82
127,58 111,01 94,93 84,13 70,06 58,51 51,97 46,70 42,93 36,65
0,00 16,58 16,08 10,80 14,07 11,56 6,53 5,28 3,77 6,28
161,8 152 138,9 129,7 117,5 106,2 98,7 91,4 86 82,6
78,90 77,54 75,42 73,68 70,95 67,86 65,41 62,65 60,30 58,67
373,96 345,25 306,88 279,93 244,19 211,09 189,12 167,74 151,92 141,96
0,00 28,71 38,37 26,95 35,74 33,10 21,97 21,38 15,82 9,96
174,1 167,4 158,7 152,7 144 135,6 129,3 123,1 118,2 114,6
81,12 80,36 79,28 78,47 77,17 75,75 74,57 73,29 72,18 71,31
429,53 409,15 382,69 364,44 337,98 312,43 293,27 274,41 259,51 248,56
0,00 20,38 26,46 18,25 26,46 25,55 19,16 18,86 14,90 10,95
44,9 42,9 40,2 38,8 38,4 38,2
22,80 19,20 13,77 10,66 9,73 9,26
29,53 23,76 15,97 11,94 10,78 10,20
0,00 2,88 3,89 2,02 0,58 0,29
63,2 59,2 52,1 49,5 46,2 45,5
36,36 32,06 22,80 18,74 12,94 11,60
57,13 47,18 29,53 23,07 14,86 13,12
0,00 4,97 8,83 3,23 4,10 0,87
68,1 63 51 45,2 41,4 40,3
52,95 49,14 37,17 29,11 22,60 20,49
112,53 96,61 59,16 41,06 29,20 25,77
0,00 7,96 18,73 9,05 5,93 1,72
49,8 47,8 45,1 43,7 43,1 43
20,06 16,72 11,73 8,90 7,63 7,42
25,10 20,07 13,29 9,77 8,27 8,01
0,00 2,51 3,39 1,76 0,75 0,13
55,9 51,2 46 43,4 41,4 38,6
38,93 33,32 25,79 21,34 17,54 11,56
63,75 49,98 34,75 27,13 21,27 13,07
0,00 6,88 7,62 3,81 2,93 4,10
79,7 70,9 54,8 48,7 43,8 42,2
58,75 53,63 40,00 32,49 24,94 22,09
142,41 115,65 66,68 48,12 33,22 28,35
0,00 13,38 24,48 9,28 7,45 2,43
Keterangan: Ka (Kadar air: dalam basis basah, %bb dan basis kering, %bk), LP (Laju pengeringan: dalam basis kering per jam, %bk/jam) Sampel pada Rak B dan Rak C berisi biji pala ukuran kecil/muda, belum bertempurung/masih lunak, berdiameter sekitar 0.8-1.4 cm
98
Lampiran 12. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan sampel kontrol (penjemuran langsung) pada percobaan kedua (P1) dan ketiga (P2) Waktu
Jam ke-
Percobaan kedua (P1) Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
Percobaan ketiga (P2) LP (%bk/ jam)
Jam ke‐
10:00
0
10:30
0,5
11:00
0
265,8
86,83
659,19
0,00
11:30
0,5
247,2
85,84
606,06
106,25
12:00
1
234,9
85,10
570,93
70,26
2
12:30
1,5
221,9
84,22
533,80
74,26
2,5
13:00
2
209,5
83,29
498,38
70,83
3
13:30
2,5
200,8
82,56
473,53
49,70
3,5
LP
Berat
Ka
Ka
(g)
(%bb)
(%bk)
240,2
78,49
364,82
0,00
211
75,51
308,32
113,01
(%bk/ jam)
1
202,6
74,49
292,06
32,51
1,5
195,8
73,61
278,90
26,32
190,8
72,92
269,23
19,35
185,5
72,14
258,97
20,51
179,5
71,21
247,36
23,22
172,7
70,08
234,20
26,32
164,1
68,51
217,56
33,28
151,8
65,96
193,76
15,87
14:00
3
193
81,86
451,25
44,56
4
14:30
3,5
186,9
81,27
433,83
34,85
4,5
15:00
4
180,2
80,57
414,69
38,27
5
15:30
4,5
178,9
80,43
410,98
7,43
5,5
16:00
5
174,4
79,92
398,13
25,71
6
16:30
5,5
171,8
79,62
390,70
14,85
17:00
6
167,2
79,06
377,56
26,28
7
18:00
7
165,6
78,86
372,99
4,57
8
6:00
19
145,9
76,00
316,72
0,00
20
7:00
20
145
75,85
314,15
2,57
21
8:00
21
140,7
75,12
301,87
12,28
22
9:00
22
138,2
74,67
294,73
7,14
23
138,9
62,80
168,79
0,00
10:00
23
127
72,43
262,74
31,99
24
130,6
60,43
152,73
16,06
11:00
24
117,2
70,13
234,75
27,99
25
122,5
57,82
137,06
15,67
12:00
25
109,5
68,03
212,76
21,99
26
116,8
55,76
126,03
11,03
13:00
26
103,2
66,07
194,76
17,99
27
108,6
52,42
110,16
15,87
14:00
27
93,6
62,59
167,34
27,42
28
101,7
49,19
96,80
13,35
15:00
28
87,4
59,94
149,63
17,71
29
97,5
47,00
88,68
8,13
16:00
29
83,8
58,22
139,35
10,28
30
94,4
45,26
82,68
6,00
17:00
30
82,5
57,56
135,64
3,71
31
92,5
44,13
79,00
3,68
18:00
31
81,6
57,09
133,07
2,57
32
90,7
43,03
75,52
3,48
6:00
43
75
53,32
114,22
0,00
44
87,6
41,01
69,52
0,00
8:00
45
70,2
50,13
100,51
6,85
46
83,5
38,11
61,58
3,97
10:00
47
55,1
36,46
57,38
21,56
48
77
32,89
49,01
6,29
12:00
49
51,9
32,54
48,24
4,57
50
72,7
28,92
40,69
4,16
14:00
51
49,1
28,69
40,24
4,00
52
69,6
25,75
34,69
3,00
48
27,06
37,10
4,19 68,8
24,89
33,14
0,77
15:45 16:00
53
54
18:00
55
56
Keterangan:
• •
Ka (Kadar air: dalam basis basah, %bb dan basis kering, %bk), LP (Laju pengeringan: dalam basis kering per jam, %bk/jam) Sampel Kontrol berisi campuran biji pala ukuran besar/tua dan kecil/muda, sehingga kadar airnya merupakan rata-rata kadar air kedua ukuran/jenis
99
Lampiran 13. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering tanpa beban pengeringan (Percobaan pertama, P0) Jam
H1 Tb (oC)
Tk (oC) 6:45 7:00 7:15 7:30 7:45 8:00 8:15 8:30 8:45 9:00 9:15 9:30 9:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 17:45
RH (%)
48,26 47,28 49,24 44,78 47,51 44,78 38,84 33,36 35,62 34,38 37,85 39,33 38,84 37,85
36,45 36,45 38,16 34,73 38,16 34,98 32,52 30,56 30,43 29,58 30,80 31,79 31,54 30,80
46,56 49,56 49,76 51,10 55,37 52,08 64,33 81,54 68,57 70,08 60,20 58,68 59,55 60,20
35,86
30,56
32,40
Rak Bawah H2 Tk (oC) Tb (oC)
RH (%)
30,65 30,90 33,59 34,32 37,01 37,50 38,48 41,41 41,90 41,41 43,86 46,79 41,90 39,94 38,96 36,27 34,07
27,47 27,22 28,84 29,46 30,45 31,45 31,45 33,06 33,56 33,31 34,05 35,30 33,93 33,06 32,07 30,83 29,83
78,21 75,17 70,02 69,74 62,11 64,96 60,62 56,20 56,53 57,31 51,52 46,81 58,18 62,14 61,55 67,50 73,18
33,10
29,83
78,63
35,05 35,54
30,08 30,08
69,49 67,05
68,05
36,27
30,95
68,17
28,59
75,03
35,54
30,08
67,05
33,14
28,59
70,96
30,90
28,34
82,37
32,40
28,59
75,03
29,19
26,85
83,30
31,66
27,86
74,72
27,23
25,85
89,60
30,18
27,73
82,88
25,27
24,36
92,77
28,44 27,95
26,26 26,14
84,13 86,58
Tk (oC) 24,54 25,76 28,21 30,41 32,12 35,54 39,22 40,92 40,43 43,37 43,37 43,86 46,06 46,06 46,79 47,27 51,19 52,65 50,69 50,45 40,43 34,81
H3 Tb (oC) 23,12 24,24 25,48 27,10 27,47 29,08 31,45 32,07 32,94 33,31 36,54 35,05 36,04 34,80 35,42 34,67 36,16 39,03 36,54 36,41 33,06 29,95
RH (%) 88,65 88,15 80,29 77,29 69,87 61,78 57,54 53,68 59,51 50,17 64,09 55,63 51,97 47,23 47,28 43,16 37,82 43,03 40,20 40,42 60,11 70,04
35,79 36,03 35,05 33,58 32,12
30,95 30,95 29,95 29,83 29,33
70,59 69,37 68,80 75,86 81,29
Keterangan: H1, H2, H3 Tk Tb RH
: : : :
Pengukuran pada hari ke-1, ke-2, dan ke-3 Suhu bola kering (sensor termokopel CC) Suhu bola basah (sensor termokopel CC, dilingkupi kassa basah) Kelembaban relatif udara
100
Lampiran 14. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering dengan beban pengeringan (Percobaan kedua, P1) Tk (oC)
Rak Bawah Tb (oC)
Tk (oC)
Lingkungan Tb (oC)
RH (%)
9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00
35,54 37,99 37,74 37,01 34,32 39,21 39,70 39,94 35,54 34,81 34,81 37,99 35,05 34,08 33,34 31,14 30,65 30,16 29,19 30,16 30,16 29,67 28,94
30,83 32,07 31,82 32,07 31,83 34,80 34,80 35,05 31,82 31,33 30,58 33,31 32,57 31,82 32,57 27,85 28,09 29,83 27,35 27,84 27,84 28,09 27,34
26,12 26,61 28,06 30,48 31,45 31,93 32,41 32,18 32,17 32,90 33,87 30,00 29,27 29,27 28,79 26,85 25,40 24,43 23,94 23,70 22,98 22,25 22,01
25,09 25,09 25,56 27,45 27,92 26,98 26,98 26,98 26,50 26,98 27,92 24,15 24,15 24,15 23,67 23,20 23,20 22,73 22,26 22,73 22,26 21,32 21,79
91,94 88,41 81,81 79,11 76,34 67,95 65,44 66,67 63,98 63,01 63,47 61,49 65,34 65,34 65,09 73,40 83,05 86,49 86,44 92,03 93,99 92,08 98,09
1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
28,70 29,43 30,16 30,16 30,16 30,16 31,39 33,83 35,54 38,23 43,61 41,16 37,50 41,65 41,16 38,96 33,83 32,61
27,10 27,59 27,84 27,84 27,59 27,59 28,59 29,58 31,08 33,31 36,04 35,79 34,55 35,29 35,29 35,04 32,06 30,82
22,25 23,22 22,73 22,25 22,49 22,49 23,46 25,64 27,34 30,00 30,48 30,96 31,21 31,45 30,24 27,82 26,85 26,36
21,79 23,20 22,26 22,26 22,26 22,26 22,73 24,15 26,50 26,98 27,45 26,98 26,98 27,45 26,98 26,03 25,09 25,09
96,06 99,87 95,99 100,08 98,02 98,02 93,96 88,36 93,66 79,01 79,11 73,29 71,91 73,43 77,53 86,76 86,69 90,17
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 15:00
26,74 38,72 48,50 50,95 50,46 43,85
25,11 33,30 41,24 43,46 43,71 38,50
21,53 24,92 30,24 31,93 32,17 29,27
21,79 24,62 27,45 27,92 28,39 26,03
102,33 97,59 80,60 73,59 75,08 77,30
Jam
RH (%) Hari ke-1 71,13 65,90 65,77 70,59 83,75 74,32 71,93 72,05 76,80 77,92 73,57 72,42 83,99 85,18 94,68 77,71 82,28 97,57 86,72 83,71 83,71 88,61 88,35 Hari ke-2 88,31 86,81 83,71 83,71 82,04 82,04 80,96 73,04 72,54 71,21 60,87 70,07 81,90 65,47 67,61 76,83 88,22 87,85 Hari ke-3 87,58 68,80 64,35 64,39 67,28 71,21 Selesai (15:45)
Keterangan: Tk (Suhu bola kering), Tb (Suhu bola basah), RH (Kelembaban relatif udara)
101
Lampiran 15. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering dengan beban pengeringan (Percobaan ketiga, P2) RH (%) Hari ke-1
Tk (oC)
Lingkungan Tb (oC)
RH (%)
30,31 31,54 34,72 34,97 33,99 33,01 33,50 33,99 33,99
84,27 76,05 75,73 74,57 74,26 75,19 70,41 68,28 70,60
30,00 30,72 30,72 32,17 32,41 31,45 33,14 32,18 33,14
26,98 28,39 27,92 28,39 28,86 27,92 29,33 28,86 29,33
79,01 83,79 80,69 75,09 76,59 76,34 75,34 77,97 75,33
37,61
33,26
74,00
30,00
26,50
75,95
33,89 33,65
29,32 29,58
71,21 73,99
25,64 23,70
24,15 22,73
88,38 92,04
1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
33,89
29,82
Hari ke-2 74,06
23,46
23,20
97,85
35,38 40,83 39,59 40,09 41,82 41,58 39,84 38,61 38,11 36,87
31,78 34,97 33,50 34,47 33,99 33,75 32,03 31,78 31,54 29,81
25,88 28,55 29,51 30,96 31,93 32,90 32,66 30,00 28,21 27,34
24,15 26,98 26,98 26,98 28,39 29,33 27,45 26,98 25,56 24,62
86,62 88,47 82,06 73,28 76,46 76,69 66,89 79,01 80,85 80,02
6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 15:00
31,42 35,52 41,07 47,76 51,72 47,02
27,61 29,08 32,52 34,72 34,97 32,51
23,95 26,61 28,30 31,21 34,59 32,17
23,67 25,56 26,50 27,92 27,92 27,45
97,76 91,93 86,80 77,77 60,05 69,42
Jam 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00
Tk (oC)
Rak Bawah Tb (oC)
32,65 35,37 38,85 39,34 38,35 37,11 38,60 39,59 39,10
77,43 67,54 65,82 68,44 58,77 58,62 57,70 61,69 62,66 59,52 Hari ke-3 74,60 61,86 55,12 41,98 33,11 36,59 Selesai (16:00)
Keterangan: Tk (Suhu bola kering), Tb (Suhu bola basah), RH (Kelembaban relatif udara)
102
Lampiran 16. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi pada P1
A.
Data hasil pengukuran dan kurva psikrometrik No. 1. 2. 3. 4. 5.
6.
B.
Keterangan
P1
Massa awal biji pala (M0) Massa akhir biji pala (Mi) Massa air yang diuapkan (mu), kg Lama pengeringan (t), jam Udara lingkungan: • Suhu rata-rata-bola kering (TlTk), oC • Kelembaban relatif (RHl), % • Entalpi (ho), kJ/kg uk. • Kelembaban mutlak (Ho), kg/kg uk. • Volume spesifik (vsl), m3/kg uk. • Massa jenis udara (ρu), kg/m3 Udara pengering: • Suhu rata-rata-bola kering (TrTk), oC • Kelembaban relatif (RHr), % • Entalpi (ha), kJ/kg uk. • Kelembaban mutlak (Ha), kg/kg uk. • Panas laten penguapan (hfg), kJ/kg uk. • Panas jenis udara (Cpu), kJ/kg oC
215,8 41,5 174,3 52,75 29,82 75,48 82,86 0,0199 0,885 1,128 43,45 73,62 154,46 0,0423 2398,489 1,00717
Perhitungan efisiensi penggunaan energi 1.
Laju penguapan air (w), kg air/jam: w
2.
mu / t
=
174,3 / 52,75
Laju aliran udara (jenuh) pengering (q), q
3.
= =
w * (vs / (Ha - Ho) )
=
3,30 * (0,885) / (0,0423 - 0,0199))
=
130,38 m3/jam
...................................................................................................(7)
(1,128 * 130,38 * 52,75) * 1,00717 * (43,45 - 29,82)
=
106 497,93 kJ
Panas yang Digunakan Untuk Menaikkan Suhu Produk (Q4), kJ .......................................................................................................(8)
=
215,8 * 3,77 * (43,45 - 29,82)
=
11 088,91 kJ
Panas yang Digunakan Untuk Menguapkan Air Produk (Q3), kJ
Q3 = mu .h fg = 6.
kg uap air/jam
=
Q2 = m0 C pb (TR − Tb )
5.
3,30
Panas yang Diterima Udara Pengering (Q5), kJ
Q1 = mud Cp ud (TR − TL )
4.
=
m3/jam
........................................................................................................................ (10)
174,3 * 2398,489
=
418 056,63 kJ
Besarnya Energi Untuk Memanaskan dan Menaikkan Suhu Produk dan Energi Penguapan Produk (Qu), kJ
QU = Q1 + Q2 + Q3 ....................................................................................................... (11) =
106 497,93 + 11 088,91 + 418 056,63
=
535 643,47 kJ
103
7.
Energi Surya yang Diterima Alat Pengering (Q4), kJ
Q4 = 3.6 I R A p (τα ) p t
.................................................................................................... (12)
Luas permukaan mesin yang menerima sinar matahari langsung: - Depan : (6 m x 2 m) = 12 m2 - Atas : (6 m x 2,3 m) = 12,6 m2 Total = 24,6 m2 Perkalian transmisifitas (cahaya & panas) bahan tembus cahaya mesin pengering, (τα) = 0,61
1 337,14 11,43 0,5 7,5 2847,14 150778,14
Iradiasi surya awal Iradiasi surya akhir Selang pengukuran Lama penyinaran Iradiasi global Energi surya Total energi surya 8.
Hari ke2 11,4 18,57 1 11 3166,19 149337,57
Satuan
3 15,71 100 2 9 3618,10 156161,01 456276,72
W/m2 W/m2 jam jam W.jam/m2 kJ kJ
Energi Biomassa yang Diterima Alat Pengering( Q5), kJ
Q5 = (mb )( N kb ) ................................................................................................................ (13) = 9.
395 * 18 799,10 =
7 425 643,52 kJ
Energi Listrik yang Digunakan Kipas (Q6), kJ
Q6 = 3.6 Pk t
.................................................................................................................... (14)
Alat listrik Kipas pendorong Kipas pengaduk Pompa HE air Total energi listrik
Daya 200 180 125
Lama pemakaian pada hari ke- (jam) 1 2 3 14 24 15,45 8 4,5 6,75 9,5 24 15,75
fk
Energi
Satua n
3,6 3,6 3,6
38700,00 12474,00 22162,50 73336,50
kJ kJ kJ kJ
fk : faktor koreksi 1 HP : 735,4988 W 10. Energi Total yang Masuk ke Sistem (QT), kJ
QT = Q4 + Q5 + Q6 =
..................................................................................................... (15)
456 276,72 + 7 425 643,52 + 73 336,50
=
7 955 256,74 kJ
11. Efisiensi Total Sistem (ηT)
Qu x100% ............................................................................................................... (16) QT
ηT =
=
(535 643,47 / 7 955 256,74) * 100 %
=
6,73 %
12. Energi Spesifik Bahan (Es)
ES = =
QT mu
........................................................................................................................... (15)
7 955 256,74 / 174,3
=
45 641,17 kJ/kg
104
Lampiran 17. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi pada P2
A.
Data hasil pengukuran dan kurva psikrometrik No. 1. 2. 3. 4. 5.
6.
B.
Keterangan
P2
Massa awal biji pala (M0) Massa akhir biji pala (Mi) Massa air yang diuapkan (mu), kg Lama pengeringan (t), jam Udara lingkungan: • Suhu rata-rata-bola kering (TlTk), oC • Kelembaban relatif (RHl), % • Entalpi (ho), kJ/kg uk. • Kelembaban mutlak (Ho), kg/kg uk. • Volume spesifik (vsl), m3/kg uk. • Massa jenis udara (ρu), kg/m3 Udara pengering: • Suhu rata-rata-bola kering (TrTk), oC • Kelembaban relatif (RHr), % • Entalpi (ha), kJ/kg uk. • Kelembaban mutlak (Ha), kg/kg uk. • Panas laten penguapan (Hfg), kJ/kg uk. • Panas jenis udara (Cpu), kJ/kg oC
247,5 51,4 196,1 54 30,75 78,02 87,72 0,0218 0,891 1,124 43,06 64,61 138.20 0,0360 2399,417 1,00715
Perhitungan efisiensi penggunaan energi 1.
Laju penguapan air (w), kg air/jam: w
2.
mu / t
=
196,1 / 54
Laju aliran udara (jenuh) pengering (q), q
3.
= =
w * (vs / (Ha - Ho) )
=
3,63 * (0,891 / (0,0360 - 0,0218))
=
227,77 m3/jam
(1,124 * 227,77 * 54) * 1,00715 * (43,06 - 30,75)
=
171 399,20 kJ
Panas yang Digunakan Untuk Menaikkan Suhu Produk (Q4), kJ .......................................................................................................(8)
=
247,5 * 3,77 * (43,06 - 30,75)
=
11 486,15 kJ
Panas yang Digunakan Untuk Menguapkan Air Produk (Q3), kJ
Q3 = mu .h fg = 6.
kg uap air/jam
...................................................................................................(7)
=
Q2 = m0 C pb (TR − Tb )
5.
3,63
Panas yang Diterima Udara Pengering (Q5), kJ
Q1 = mud Cp ud (TR − TL )
4.
=
m3/jam
........................................................................................................................ (10)
196,1 * 2399,417
=
470 525,67 kJ
Besarnya Energi Untuk Memanaskan dan Menaikkan Suhu Produk dan Energi Penguapan Produk (Qu), kJ
QU = Q1 + Q2 + Q3 ....................................................................................................... (11) =
171 399,20 + 11 486,15 + 470 525,67
=
653 411,02 kJ
105
7.
Energi Surya yang Diterima Alat Pengering (Q4), kJ
Q4 = 3.6 I R A p (τα ) p t
.................................................................................................... (12)
Luas permukaan mesin yang menerima sinar matahari langsung: - Depan : (6 m x 2 m) = 12 m2 - Atas : (6 m x 2,3 m) = 12,6 m2 Total = 24,6 m2 Perkalian transmisifitas (cahaya & panas) bahan tembus cahaya mesin pengering, (τα) = 0,61
1 Iradiasi surya awal Iradiasi surya akhir Selang pengukuran Lama penyinaran Iradiasi global Energi surya Total energi surya 8.
580 104,29 0,5 4,5 2289,76 121895,88
Hari ke2 192,86 14,29 1 8 2890,00 139187,08
Satuan
3 35,71 115,71 2 9 4030,48 173293,58 434376,54
W/m2 W/m2 jam jam W.jam/m2 kJ kJ
Energi Biomassa yang Diterima Alat Pengering ( Q5), kJ
Q5 = (mb )( N kb ) ................................................................................................................ (13) = 9.
404,1 * 18 799,10=
7 596 716,31 kJ
Energi Listrik yang Digunakan Kipas (Q6), kJ
Q6 = 3.6 Pk t
.................................................................................................................... (14)
Alat listrik Kipas pendorong Kipas pengaduk Pompa HE air Total energi listrik
Daya 200 180 125
Lama pemakaian pada hari ke- (jam) 1 2 3 14 24 16 5,34 12,5 7 9,5 24 16
fk
Energi
Satua n
3,6 3,6 3,6
38880 16096,32 22275 77251,32
kJ kJ kJ kJ
fk : faktor koreksi 1 HP : 735,4988 W 10. Energi Total yang Masuk ke Sistem (QT), kJ
QT = Q4 + Q5 + Q6 =
..................................................................................................... (15)
434 376,54 + 7 596 716,31 + 77 251,32
=
8 108 344,17 kJ
11. Efisiensi Total Sistem (ηT)
Qu x100% ............................................................................................................... (16) QT
ηT =
=
(653 411,02 / 8 108 344,17) * 100 %
=
8,06 %
12. Energi Spesifik Bahan (Es)
ES = =
QT mu
........................................................................................................................... (15)
8 108 344,17 / 196,1
=
41 348,01 kJ/kg
106
Lampiran 18. Tabel Steam (Udara jenuh) Steam Tables: Saturated Steam-Temperature Table Specific Volume, m3/kg Temp., Press., Sat. Sat. °C kPa Liquid Vapor T P vf vg 0.01 0.61 0.001000 206.14
Internal Energy, kJ/kg
Enthalpy, kJ/kg
Entropy, kJ/kg
Sat. Liquid uf 00.00
Eavp. ufg 2375.3
Sat. Vapor Ug 2375.3
Sat. Liquid hf 00.01
Sat. Sat. Evap. Vapor Liquid Evap. hfg hg Sf Sfg 2501.3 2503.4 0.0000 9.1562
Sat. Vapor Sg 9.1562 9.0257
5
0.87
0.001000
147.12
20.97
2361.3
2382.3
20.98
2489.6 2510.6 0.0761 8.9496
10
1.23
0.001000
106.38
42.00
2347.2
2389.2
42.01
2477.7 2519.8 0.1510 8.7498
8.9008
15
1.70
0.001001
77.93
62.99
2333.1
2396.1
62.99
2465.9 2528.9 0.2245 8.5569
8.7814
20
2.34
0.001002
57.79
83.95
2319.0
2402.9
83.96
2454.1 2538.1 0.2966 8.3706
8.6672
25
3.17
0.001003
43.36 104.88
2304.9
2409.8
104.89
2442.3 2547.2 0.3674 8.1905
8.5580
30
4.25
0.001004
32.89 125.78
2290.8
2416.6
125.79
2430.5 2556.3 0.4369 8.0164
8.4533
35
5.63
0.001006
25.22 146.67
2276.7
2423.4
146.68
2418.6 2565.3 0.5053 7.8478
8.3531
40
7.38
0.001008
19.52 167.56
2262.6
2430.1
167.57
2406.7 2574.3 0.5725 7.6845
8.2570
45
9.59
0.001010
15.26 188.44
2248.4
2436.8
188.45
2394.8 2583.2 0.6387 7.5261
8.1648
50
12.35
0.001012
12.03 209.32
2234.2
2443.5
209.33
2382.7 2592.1 0.7038 7.3725
8.0763
55
15.76
0.001015
9.568 230.21
2219.9
2450.1
230.23
2370.7 2600.9 0.7679 7.2234
7.9913
60
19.94
0.001017
7.671 251.11
2205.5
2456.6
251.13
2358.5 2609.6 0.8312 7.0784
7.9096
65
25.03
0.001020
6.197 272.02
2191.1
2463.1
272.06
2346.2 2618.3 0.8935 6.9375
7.8310
70
31.19
0.001023
5.042 292.95
2176.6
2469.6
292.98
2333.8 2626.8 0.9549 6.8004
7.7553
75
38.58
0.001026
4.131 313.90
2162.0
2475.9
313.93
2321.4 2635.3 1.0155 6.6669
7.6824
80
47.39
0.001029
3.407 334.86
2147.4
2482.2
334.91
2308.8 2643.7 1.0753 6.5369
76122
85
57.83
0.001033
2.828 355.84
2132.6
2488.4
355.90
2296.0 2651.9 1.1343 6.4102
75445
90
70.14
0.001036
2.361 376.85
2117.7
2494.5
376.92
2283.2 2660.1 1,1925 6.2866
7.4791
95
84.55
0.001040
1.982 397.88
2102.7
2500.6
397.96
2270.2 2668.1 1.2500 6.1659
7.4159
107
Sumber: Van Wylen, G.J., and Sonntag, R.E.. 1986. Fundamentals of Classical Thermodynamics. Wiley, New York.
108
