BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jahe 2.1.1 Tinjauan Umum Jahe

Jahe (Zingiber officinale), adalah tanaman rimpang yang sangat populer sebagai

rempah-rempah dan bahan obat. Rimpangnya berbentuk jemari yang menggembung di

ruas-ruas tengah. Rasa dominan pedas disebabkan senyawa keton bernama zingeron.

Jahe juga merupakan salah satu dari family Zingeberaceae yang menempati posisi penting dalam perekonomian masyarakat Indonesia, karena peranannya dalam berbagai aspek kegunaan, perdagangan, adat kebiasaan bahkan kepercayaan. Jahe merupakan

komoditas yang sudah ada sejak ribuan tahun dan digunakan sebagai bagian dari

ramuan rempah-rempah yang diperdagangkan secara luas didunia. Penggunaan komoditas jahe terus berkembang, baik jumlah, jenis, kegunaan maupun nilai ekonominya. (Kadin Indonesia, 2007). Rimpang jahe, terutama yang dipanen pada umur yang masih muda tidak bertahan lama disimpan di gudang. Untuk itu diperlukan pengolahan secepatnya agar tetap layak dikonsumsi. Untuk mendapatkan rimpang jahe yang berkualitas, jahe dipanen pada umur tidak terlalu muda juga tidak terlalu tua. Daerah asal jahe tdak diketahui dengan pasti, kemungkinan berasal dari daerah tropis seperti Asia Tenggara, Brazil, dan Afrika. (Purseglove et al., 1981) Rimpang jahe dapat digunakan sebagai bumbu masak, pemberi aroma dan rasa pada makanan seperti roti, kue, biskuit, kembang gula dan berbagai minuman. Jahe juga dapat digunakan pada industri obat, minyak wangi, industri jamu tradisional diolah menjadi asinan jahe, dibuat acar, lalap, bandrek, sekoteng dan sirup. Dewasa ini para petani cabe menggunakan jahe sebagai pestisida alami. Dalam perdagangan jahe dijual dalam bentuk segar, kering, jahe bubuk dan awetan jahe. Adapun manfaat secara pharmakologi antara lain adalah sebagai anti muntah, pereda kejang, anti pengerasan pembuluh darah, peluruh keringat, anti inflamasi, anti mikroba dan parasit, anti piretik, anti rematik, serta merangsang pengeluaran getah lambung dan lain sebagainya. (Darwis et al. 1991).

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

4

5

Tanaman Jahe 2.1.2 Jenis

Jahe dibedakan menjadi 3 jenis berdasarkan ukuran, bentuk dan warna

rimpangnya. Umumnya dikenal 3 varietas jahe (Rostiana et al., 1991), yaitu: 1. Jahe putih/kuning besar atau disebut juga jahe gajah atau jahe badak: Rimpangnya

lebih besar dan gemuk, ruas rimpangnya lebih menggembung dari kedua varietas lainnya. Jenis jahe ini biasa dikonsumsi baik saat berumur muda maupun berumur

tua, baik sebagai jahe segar maupun jahe olahan.

2. Jahe putih/kuning kecil atau disebut juga jahe sunti atau jahe emprit: Ruasnya kecil, agak rata sampai agak sedikit menggembung. Jahe ini selalu dipanen

setelah berumur tua. Kandungan minyak atsirinya lebih besar dari pada jahe gajah, sehingga rasanya lebih pedas, disamping seratnya tinggi. Jahe ini cocok

untuk ramuan obat-obatan, atau untuk diekstrak oleoresin dan minyak atsirinya.

3. Jahe merah: Rimpangnya berwarna merah dan lebih kecil dari pada jahe emprit. Sama seperti jahe emprit, jahe merah selalu dipanen setelah tua, dan juga memiliki kandungan minyak atsiri yang sama dengan jahe emprit, sehingga cocok untuk ramuan obat-obatan.

a

b

c

Gambar 2.1 Jenis-Jenis Jahe (a. Jahe Gajah, b. Jahe Emprit c. Jahe Merah)

2.2 Proses Pengeringan Pengeringan merupakan proses pengurangan kadar air bahan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga dapat menghambat laju kerusakan bahan akibat aktivitas biologis dan kimia (Hall, 1959). Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air bahan ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan (Taib, et al., 1988). Proses pindah panas pada pengering tergantung pada suhu, kelembaban udara, laju aliran udara, permukaan bahan yang langsung berhubungan dengan udara serta tekanan.


6

Laju perpindahan uap air dari bahan ke udara tergantung pada sifat fisik bahan yang terdiri

dari suhu, komposisi dan kadar air awal (Okos, et al., 1992).

Pada proses pengeringan, udara pengering sangat berpengaruh terutama suhu, kelembaban relatif dan kecepatan aliran udara. Semakin besar suhu udara pengering, maka

perbedaan suhu bahan dan suhu udara pengering akan semakin besar, ini merupakan faktor pendorong pindah panas dari udara pengering ke bahan. Oleh karena itu, penggunaan suhu udara pengering yang semakin tinggi akan mempercepat laju pindah panas (Brooker et al.,

1981). 2.2.1

Faktor yang mempengaruhi kecepatan pengeringan Proses pengeringan suatu material padatan dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain: a. Luas Permukaan Air menguap melalui permukaan bahan, sedangkan air yang ada di bagian tengah akan merembes ke bagian permukaan dan kemudian menguap. Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau dihaluskan terlebih dulu. Hal ini terjadi karena: 1. Pemotongan atau penghalusan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar 2. Partikel-partikel kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana panas harus bergerak sampai ke pusat bahan. Potongan kecil juga akan mengurangi jarak melalui massa air dari pusat bahan yang harus keluar ke permukaan bahan dan kemudian keluar dari bahan tersebut. b. Perbedaan Suhu dan Udara Sekitarnya Semakin besar perbedaan suhu pengering dengan suhu lingkungan maka semakin cepat pula pemindahan panas ke dalam bahan dan semakin cepat pula penghilangan air dari bahan. Jadi dengan semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat. Akan tetapi bila tidak sesuai dengan bahan yang dikeringkan, akibatnya akan terjadi suatu peristiwa yang disebut "Case Hardening", yaitu suatu keadaan dimana bagian luar bahan sudah kering sedangkan bagian dalamnya masih basah.


7

Pengeringan c. Laju

Laju pengeringan dalam proses pengeringan memiliki arti penting dimana laju

pengeringan akan menggambarkan bagaimana kecepatan pengeringan itu berlangsung. Laju pengering dinyatakan dengan berat air yang diuapkan per satuan berat kering per

jam (Muljohardjo, 1987). d. Tekanan Udara

Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk mengangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kerapatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tertampung dan

disingkirkan dari bahan. Sebaliknya, jika tekanan udara semakin besar maka udara pengeringan akan lembab, sehingga kemampuan menampung uap air terbatas disekitar

dan menghambat proses atau laju pengeringan. Udara merupakan medium yang sangat penting dalam proses pengeringan, untuk menghantar panas kepada bahan yang hendak dikeringkan, karena udara satu-satunya medium yang sangat mudah diperoleh dan tidak memerlukan biaya operasional. Oleh karena itu, untuk memahami bagaimana proses pengeringan terjadi, maka perlu ditinjau sifat udara. e. Kelembaban udara Kelembaban udara pengeringan berpengaruh terhadap laju dan periode pengeringan. Semakin tinggi kelembaban udara pada suhu udara konstan maka waktu pengeringan akan semakin pendek (Sigge et al., 1998). f. Intensitas Matahari Intensitas cahaya merupakan banyaknya energi yang diterima oleh suatu tanaman per satuan luas dan per satuan waktu (kal/cm2/hari). Pengertian intensitas disini sudah termasuk didalamnya lama penyinaran, yaitu lama matahari bersinar dalam satu hari, karena satuan waktunya menggunakan hari.

2.2.2

Metode Pengering Jahe Dalam proses pengolahan jahe, pengolahan bahan mentah menjadi bahan

setengah jadi termasuk kandungan senyawa yang berperan dalam performansinya, harus tetap diperhatikan karena berkaitan dengan hasil akhir olahan. Setelah panen, rimpang harus segera dicuci dan dibersihkan dari tanah yang melekat. Menurut Koeswara, pencucian disarankan menggunakan air yang bertekanan, atau dapat juga dengan


8

merendam jahe dalam air, kemudian disikat secara hati-hati. Setelah pencucian jahe

ditiriskan dan diangin-anginkan dalam ruangan yang berventilasi udara yang baik,

sehingga air yang melekat akan teruapkan. Pengeringan merupakan proses pengurangan kadar air sampai batas yang terbaik

sekitar 8 – 12 % (SNI, 1994); karena pada tingkat kadar air tersebut, kemungkinan bahan cukup aman terhadap pencemaran, baik yang disebabkan oleh jamur ataupun

insektisida. Ada berbagai cara pengeringan, yaitu dengan penjemuran langsung, dianginkan ataupun dengan udara panas yang mengalir.

Pada tahap awal, rimpang dicuci (kadar air diperkirakan sekitar 70 – 85%),

diiris-iris dengan ketebalan 7 – 8 mm. Setelah dijemur atau kering ketebalan akan 5 – 6 mm dengan kadar air sekitar 8 – 12% (Koeswara, 1995). menjadi Tabel 2.1 Standar Mutu Simplisia Jahe

No.

Jenis Uji

Satuan

Persyaratan

1

Bau dan rasa

-

Khas

2

Kadar air (b/b)

%

Maks. 12,0

3

Kadar minyak atsiri

ml/100 gram

Min 1,5

4

Kadar abu (b/b)

%

Maks. 8,0

5

Berjemur dan berserangga

-

Tidak ada

6

Benda asing (b/b)

%

Maks. 2,0

(Sumber: Standar Nasional Indonesia 01-3393-1997)

Pada waktu penjemuran, dijaga agar bahan jangan sampai menumpuk, sedangkan untuk alas penjemuran digunakan anyaman bamboo, lantai penjemur atau tikar. Tetapi penjemuran langsung dengan matahari seringkali menyebabkan bahan mudah tercemar dan keadaan cuaca yang tidak menentu akan menyebabkan pembusukan. Ada beberapa cara pengeringan jahe dalam pembuatan simplisia di antaranya:  Menggunakan cahaya matahari langsung Cara ini sederhana dan hanya memerlukan lantai jemur, yang umum digunakan adalah lantai penjemuran dari semen dan rak penjemuran dari kayu. Rimpang jahe yang akan dijemur di sebar secara merata dan pada saat tertentu dibalik agar panas merata dan rimpang tidak retak.


9

Gambar 2.2 Pengering metode langsung

Cara penjemuran semacam ini selain murah juga praktis, namun juga ada kelemahan

yaitu suhu dan kelembaban tidak dapat terkontrol, memerlukan area penjemuran

yang luas, memerlukan tenaga pekerja lebih banyak, saat pengeringan tergantung cuaca, mudah terkontaminasi debu dan kotoran serta waktu pengeringan yang lama.  Alat pengering energi surya (secara tidak langsung) Alat ini menggunakan energi sinar matahari sebagai sumber panas dengan tambahan energi lain seperti listrik atau bahan bakar. Cara ini memanfaatkan sirkulasi udara untuk memindahkan panas. Besarnya energi panas dengan yang berpindah menentukan efektifitas dari alat ini. Sedangkan besarnya energi panas yang diserap tergantung pada keadaan dan struktur permukaan alat. Disamping cara pengeringan kedua tersebut diatas ada juga cara pengeringan menggunakan oven.

Gambar 2.3 Alat pengering energi surya (sumber: Irwan Maulana, 2007)

Pengeringan buatan mempunyai kelebihan dibanding pengering alami yaitu waktu penjemuran yang lebih singkat dan jahe yang djemur lebih bersih dan terlindung dari debu, hujan dan lain-lain serta tidak membutuhkan banyak pekerja.


10

2.3 Beberapa Tipe Alat Pengering Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa pengering buatan mempunyai

kelebihan dibanding pengering alami, pengering buatan pun bermacam-macam, ada yang menggunakan listrik, matahari, bahan bakar sekam, dan lain-lain. Menurut Universitas

Kristen Petra, pengeringan buatan merupakan alternatif cara pengeringan jahe bila dengan matahari tidak dapat dilakukan. Berikut adalah contoh alat pengering penjemuran dengan tenaga matahari:

2.3.1 Tipe AIT

Gambar 2.4 Alat Pengering Jahe Tipe AIT

Cara kerja alat ini adalah cahaya matahari memanaskan udara dari seng gelombang di ruang pengumpul panas. Udara panas yang relatif ringan dibandingkan udara di ruang pengering mengalir ke ruang pengering untuk menguapkan air pada bahan. Udara pada ruang pengering mengalir ke bagian atas ruang pengering dan keluar melalui ventilasi. Keuntungan dari alat ini ialah konstruksi yang sederhana dan tidak membutuhkan blower. Sedangkan kekurangannya adalah hasil pengeringan membutuhkan waktu lebih lama. 2.3.2 Tipe Tunel Cara kerja dari alat ini yaitu memanaskan udara di ruang penyerap panas, ruang pengering, seng penyerap panas, dan bahan yang dikeringkan. Kipas udara akan mendorong udara masuk ke ruang penyerap panas, kemudian mengalir ke ruang dan ke luar. Penguapan air bahan juga disebabkan oleh pemanasan langsung oleh sinar surya ke ruang pengering. Kelebihan alat ini adalah proses pengeringan akan berjalan lebih cepat sedangkan kekurangannya ialah membutuhkan tempat yang luas dan membutuhkan blower.


11

Gambar 2.5 Alat Pengering Jahe Tipe Tunnel

2.3.3 Tipe Tunel Berkolektor

Gambar 2.6 Alat Pengering Jahe Tipe Tunel Berkolektor

Cara kerja alat dengan alternatif tiga ini ialah menggabungkan kedua alternitf sebelumnya. Kolektor yang digunakan adalah seng yang dicat hitam. Pemanasan berlangsung melalui bagian atas dan bawah. Kolektor berfungsi sebagai penyerap panas, sehingga diharapkan udara yang masuk ke ruang pengering adalah udara panas. Keuntungan menggunakan alat ini ialah pengeringan berlangsung melalui dua sisi sehingga lebih cepat da hasil pengeringan lebih merata. Sementara itu kekurangan alat ini ialah membutuhkan blower. 2.3.4 Tipe Rak Bertingkat Cara kerja alternatif keempat ini ialah memanfaatkan efek rumah kaca untuk mengeringkan jahe, dinding pengeringan yang terbuat dari kaca. Nampan atau rak berbentuk bujur sangkar dan terbuat dari kawat baja tahan karat. Alat pengering ini berbentuk segi empat dengan exhaust fan pada bagian atas. Exhasut fan berguna


12

mengurangi kelembaban udara di dalam alat pengering. Kolektor terdapat di untuk

bagian bawah alat pengering berjumlah satu buah. Kolektor berfungsi untuk

mengalirkan udara panas ke dalam alat pengering. Keuntungan alat ini tidak membutuhkan tempat yang luas sedangkan kekurangannya membutuhkan exhaust fan.

Gambar 2.7 Alat Pengering Jahe Tipe Rak Bertingkat

2.3.5 Alat Pengering dengan Pemanfaatan Energi Matahari dan Angin Alat ini memanfaatkan efek rumah kaca untuk mengeringkan jahe, dindingnya terbuat dari kaca, dan dilengkapi dengan exhaust fan sebagai saluran keluaran dan saluran udara masuk pada bagian alasnya. Energi termal dari matahari dikumpulkan pada pengumpul surya yang berfungsi juga sebagai ruang pengeringan. Udara yang masuk melalui alas pengering makanan akan melewati bahan makanan yang akan dikeringkan, kemudian udara tersebut akan menyerap panas dan membawa uap air dari bahan keluar melalui turbin ventilator.

Gambar 2.8 Alat Pengering dengan Pemanfaatan Energi Matahari dan Angin


13

2.4 Diagram Psikometrik Pengering Gambar 2.9 Diagram Psychometric

Psikometrik merupakan kajian mengenai sifat-sifat campuran udara dan uap air, yang memiliki arti penting dalam bidang teknik pengeringan (Dossat R.J., 1981). Selama proses pengeringan terjadi dua proses yaitu proses pindah panas dan pindah massa air yang terjadi secara simultan. Panas dibutuhkan untuk menguapkan air bahan yang akan dikeringkan. Penguapan terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari pada suhu udara di sekelilingnya. Proses pindah massa diperlukan untuk memindahkan massa uap air dari permukaan ke udara. Pindah massa terjadi karena tekan uap air di dalam bahan lebih tinggi dari pada di udara. Mekanisme pengeringan diterangkan melalui teori tekanan uap. Air yang diuapkan terdiri dari air bebas dan air terikat. Air bebas berada di permukaan bahan dan pertama kali mengalami penguapan. Bila air permukaan telah habis, maka terjadi migrasi air karena perbedaan konsentrasi atau tekanan uap pada bagian dalam dan bagian luar bahan.

Gambar 2.10 Proses Pengeringan Secara Umum pada Kurva Psychometric


14

Pada proses pengeringan terdapat dua laju pengeringan yaitu laju pengeringan

konstan dan laju pengeringan menurun. Laju pengeringan konstan terjadi karena gaya

perpindahan air internal lebih kecil dari perpindahan air pada permukaan bahan. Laju pengeringan konstan terjadi pada awal proses pengeringan yang kemudian diikuti oleh laju

pengeringan menurun. Kedua periode ini dibatasi oleh kadar air kritis. Kadar air kritis adalah kadar air terendah dimana laju air bebas dari dalam bahan ke permukaan bahan tidak terjadi lagi. Kadar air keseimbangan adalah kadar air minimum yang dapat dicapai

dibawah kondisi pengeringan yang tetap atau pada suhu dan kelembaban nisbi yang tetap. Suatu bahan dikatakan kering bila laju kehilangan air bahan sama dengan laju air masuk

pada bahan dari udara lingkungan.

Grafik 2.1 Grafik Peristiwa Perpindahan Proses Pengeringan

2.5 Radiasi Sinar Matahari Perpindahan panas radiasi ialah perpindahan kalor dari temperatur tinggi ke temperatur rendah akibat dari gerakan foton-foton yang bergerak serempang atau proses perpindahan kalor dari temperatur tinggi ke temperatur rendah karena adanya pancaran. Pada perpindahan panas secara radiasi, panas ditransfer melalui gelombang-gelombang elektromagnetik, dimana kecepatan gelombang tersebut sama dengan kecepatan cahaya. Semakin tinggi suhu bahan tadi maka semakin tinggi pula energi kalor yang disinarkan. Proses radiasi adalah fenomena permukaan. Proses radiasi tidak terjadi pada bagian dalam bahan. Tetapi suatu bahan apabila menerima sinar, maka banyak hal yang boleh terjadi. Apabila sejumlah energi kalor menimpa suatu permukaan, sebagian akan dipantulkan, sebagian akan diserap ke dalam bahan, dan sebagian akan menembus bahan dan terus ke luar. Jadi dalam mempelajari perpindahan kalor radiasi akan dilibatkan suatu fisik permukaan.


15

perpindahan panas dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut (J. P. Laju

Holman, 1993): 𝑄𝑟 = 𝜎 𝑥 𝐴1 𝑥 𝑇14

Keterangan :

Qr

= laju perpindahan panas secara radiasi (J/s)

A1

= luas permukaan (m2)

T1

= suhu permukaan (K)

2.1

σ

= konstanta Stefan Boltzman (5,67 x 10-8 W/m2k2)

2.5.1

Sifat-Sifat Radiasi

Intensitas radiasi matahari akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan

atmosfer sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek (ultraviolet) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap sebagian radiasi dengan panjang gelombang yang lebih panjang (infra merah). Selain pengurangan radiasi bumi langsung (sorotan) oleh penyerapan tersebut, masih ada radiasi yang dipancarkan oleh molekul-molekul gas, debu dan uap air dalam atmosfer (Arko, 1986). Ada tiga macam cara radiasi matahari/surya sampai ke permukaan bumi yaitu: a. Radiasi langsung (Beam / Direct Radiation) Adalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi yang diterima oleh bumi dalam arah sejajar sinar datang. b. Radiasi hambur (Diffuse Radiation) Adalah radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan penghamburan. c. Radiasi total (Global Radiation) Adalah penjumlahan radiasi langsung dan radiasi hambur. Misalnya data untuk suatu permukaan miring yang menghadap tanah tertutup salju serta menerima komponen radiasi karena pemantulan harus dirinci dulu kondisi saljunya yaitu sifat pantulannya (Reflektansi). Karena itu radiasi total pada suatu permukaan bidang miring biasanya dihitung.


16

Gambar 2.11 Sifat Radiasi

Pada gelombang elektromagnet berjalan melalui suatu medium (vakum) dan

mengenai suatu permukaan atau medium lain maka sebagian gelombang akan

dipantulkan, sedangkan gelombang yang tidak dipantulkan akan menembus ke dalam medium atau permukaan yang dikenainya. Pada saat melalui medium gelombang secara berkelanjutan akan mengalami pengurangan. Jika pengurangan tersebut berlangsung sampai tidak ada lagi gelombang yang akan menembus permukaan yang dikenainya maka permukaan itu disebut sebagai benda yang bertingkah laku seperti benda hitam. Jika gelombang melalui suatu medium tanpa mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai benda (permukaan) transparan dan jika hanya sebagian dari gelombang yang mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai permukaan semi transparan. Suatu benda bertingkah laku seperti benda hitam, transparan atau semi transparan tergantung kepada ketebalan lapisan materialnya. Benda logam biasanya bersifat seperti benda hitam. Benda non logam umumnya memerlukan ketebalan yang lebih besar sebelum benda ini bersifat seperti benda hitam. Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan cahaya radiasi yang diterimanya, oleh karena itu disebut sebagai penyerap paling baik atau permukaan hitam. Jadi permukaan yang tidak memantulkan radiasi akan terlihat hitam oleh kita karena tidak ada sinar radiasi yang dipantulkan mengenai mata kita. Benda hitam merupakan penyerap dan penghasil energi yang baik pada setiap panjang gelombang dan arah radiasi.


17

2.5.2

Karakteristik Radiasi dari Permukaan Benda Hitam Sifat dari permukaan radiasi (emisivitas) didefinisikan sebagai perbandingan

radiasi yang dihasilkan oleh permukaan terhadap radiasi yang dihasilkan oleh

permukaan benda hitam pada temperatur yang sama. Emisivitas mempunyai nilai yang

berbeda tergantung kepada panjang gelombang dan arahnya. Nilai emisivitas bervariasi dari 0 sampai dengan 1, dimana benda hitam mempunyai nilai emisivitas 1.

Gambar 2.12 Nilai Total, Normal Emisivitas dari Beberapa Benda

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa: 

Emisivitas dari permukaan metalic umumnya kecil, hanya sekitar 0,02 untuk emas dan perak yang dilapisi.



Keberadaan dari layers oxide sangat penting dalam meningkatkan emisivitas dari permukaan metalic. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan nilai 0,1 untuk stainless steel yang teroksidasi ringan dengan nilai yang hampir mendekati 0,5 untuk stainless steel yang teroksidasi berat.



Emisivitas dari non konduktor umumnya besar, melebihi nilai 0,6.



Emisivitas dari konduktor meningkat dengan peningkatan temperatur, walaupun demikian emisivitas juga tergantung kepada sifat-sifat khusus dari material. Emisivitas dari non konduktor mungkin meningkat atau menurun dengan peningkatan temperatur. Dari hal tersebut diatas, dapat diketahui pula bahwa emisivitas dari suatu materi sangat tergantung kepada sifat atau ciri khas dari permukaan material tersebut yang dipengaruhi oleh proses manupacturing, perlakuan panas, serta reaksi kimia dengan lingkungan sekitarnya.


18

Tabel 2.2 Emisivitas Total Normal Berbagai Permukaan

No.

Permukaan

1.

Alumunium

Logam

Pelat mengkilap 98,3 % murni

0,39 – 0,057

Pelat lembaran

0,09

Pelat teroksidasi

0,2 – 0,31

2.

Kuningan Pelat pudar

0,22

Krom

0,08 – 0,36

3.

Pelat tembaga dipanaskan

0,78

4.

Baja lunak

0,2 – 0,32

5.

Perak murni

0,02 – 0,032

6.

Seng

0,23

Emisivitas ε

Bahan tahan api, bahan bangunan, cat, dan logam 1.

Bata merah

0,93

2.

Karbon pelat kasar

0,77

3.

Alumunium Cat Hitam

0,52

(Sumber “Perpindahan Panas” J.P Holman)

2.5.3

Kolektor Surya Pelat Datar Kolektor surya pelat datar adalah suatu bentuk khusus alat penukar panas

dimana perpindahan panas radiasi memegang peranan sangat penting. Apabila pada pesawat penukar pada konvensional, energi panas dipindahkan antara fluida dan radiasi bukanlah suatu hal penting maka pada kolektor surya pelat datar, energi dipindahkan dari sumber energi radiasi yang berjarak tertentu, dan melalui prinsip fotothermal, energi radiasi matahari diubah menjadi energi panas (Holman, 1993). Radiasi yang menimpa permukaan tutup transparan kolektor surya pelat datar, sebagian besar menembus penutup kolektor dan diserap pelat datar yang bertindak sebagai pengumpul energi. Pelat yang telah menyerap energi ini lalu bertindak sebagai sumber radiasi dengan memancarkan radiasi gelombang panjang yang tidak dapat menembus kaca. Dengan adanya radiasi yang tertangkap dalam rumah kaca, maka udara yang berada dalam ruang kaca mengalami pemanasan sehingga temperatur dalam ruang kaca meningkat dan lebih tinggi dari pada temperatur sekitar. Pada umumnya


19

pelat datar digunakan untuk pemanas air, pemanas ruang, pengkondisian kolektor

udara, dan proses pengeringan. Kolektor ini tidak memerlukan alat pengarah matahari,

jadi posisi kolektor relatif tetap. Secara umum, kolektor surya pelat datar terdiri atas bagian-bagian utama,

sebagai berikut:  Pelat penyerap berfungsi untuk menyerap energi radiasi yang diteruskan oleh penutup

transparan. Bahan pelat yang digunakan adalah alumunium yang dicat hitam buram untuk mengingkatkan kemampuan serapnya  Saluran Air (flow passage), sebagai tempat jalannya udara kerja dalam kolektor

 Penutup transparan, terbuat dari bahan semi transparan yang dapat meneruskan besar radiasi. Fungsinya adalah untuk mengurangi kehilangan panas ke sebagian

sekeliling. Bahan yang digunakan adalah kaca  Insulator, yaitu alat penyekat yang terbuat dari bahan dengan sifat konduktor. Sesuai dengan namanya, fungsi sebagai penyekat untuk meminimalkan kehilangan panas pada bagian bawah kolektor  Kerangka atau kotak penyangga, sebagai tempat atau wadah kolektor. 2.5.4

Isolasi Isolasi adalah perlindungan atau penyekatan terhadap suhu, suara, atau tegangan

listrik. Pada isolasi suara biasanya merupakan bahan-bahan akustik (keadaan ruang yg dapat mempengaruhi mutu bunyi) yang bersifat meredam bunyi atau suara. Sedangkan pada isolasi listrik dimaksudkan agar arus listrik sebanyak mungkin dapat mengalir melalui penghantarnya dan terhindar dari bahaya korselting atau hubungan arus pendek. Isolasi suhu adalah metode atau proses yang digunakan untuk mengurangi perpindahan panas (kalor). Bahan yang digunakan untuk mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator. Isolator suhu biasanya seperti glasswool, kayu, asbes, fiber optic, dll. Bahan ini umumnya, mempunyai berat jenis yang kecil. Pada pembuatan alat pengering jahe ini, penulis menggunakan isolasi glasswool dan kayu, glasswool merupakan bahan isolasi yang terbuat dari fiberglass, disusun menjadi sebuah tekstur yang mirip dengan wol. Glasswool diproduksi dalam gulungan atau dalam lempengan. Begitu pun dengan kayu, kayu merupakan isolator yang cukup baik, selain itu kayu digunakan sebagai penutup glasswool agar serat glasswool tidak terbawa oleh udara yang masuk ke ruang pengering. Sehingga mutu jahe pun dapat terjaga.


20

Gambar 2.13 Isolasi Glasswool

2.6

Menentukan Karakteristik Pengering dan Parameter Kolektor

Untuk mendapatkan karakteristik dari kolektor dan menghitung performansi dapat menggunakan persamaan berikut: 2.6.1 Menentukan Kadar Air Bahan Kandungan air suatu bahan dapat dinyatakan dalam wet basis atau dry basis. Kandungan kelembaban air suatu bahan dalam wet basis menyatakan perbandingan massa air dalam bahan dengan massa total bahan. Pada dry basis, kandungan air dihitung dengan membagi massa air dalam bahan dengan massa keringnya saja. Keduanya baik wet basis dan dry basis dinyatakan dalam persen kelembaban: kandungan air dalam bahan= % kadar air basah x m bahan

2.2

Dimana kandungan air dalam gabah dihutung dengan persamaan: Kadungan air pada bahan = % kadar air bahan basah x m bahan

2.3

Perhitungan massa uap air yang diuapkan dalam pengeringan merupakan proses menurunkan kadar air suatu bahan sampai pada batas kandungan air yang ditentukan. Dalam wet basis, jumlah massa air yang diuapkan dihitung dengan persamaan: 𝑚 (𝐾𝑜 −𝐾) 𝑀𝑤 = (1−𝑘) Dimana

Mw

=

wet basis

Ko

=

kadar air bahan basah

K

=

Kadar air bahan kering


2.4

21

2.6.2

Menentukan Laju Pengeringan

Untuk menghitunga laju pengeringan dihitung dengan persamaan: Laju pengeringan =

𝑚 𝑢𝑎𝑝 𝑎𝑖𝑟 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑢𝑎𝑝𝑘𝑎𝑛

2.5

𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛

2.6.3

Menentukan Kesetimbangan Energi pada Alat

a. Menentukan Energi Pemanasan

Untuk mengetahui energi yang diperlukan untuk proses pemanasan maka dapat

dihitung dengan persamaan:

Qbahan = ṁbahan x Cpbahan x ∆T

2.6

Dimana:

ṁbahan

= laju penguapan air (kg/jam)

Cpbahan

= spesific heat (kJ/kg. oC)

∆T

= temperatur bahan – temperatur lingkungan (oC)

b. Menentukan Energi Penguapan Untuk mengetahui energi penguapan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

Quap = ṁair yang diuapkan x hfg Hfg

2.7

= panas laten penguapan pada temperatur tertentu (kJ/kg)

ṁair yang diuapkan = laju penguapan air yang diuapkan (kg/jam) c. Menentukan Energi Pengeringan Energi pengeringan merupakan energi total dari proses pemanasan dan proses penguapan. Untuk menghitung energi penguapan digunakan rumus:

Qpengeringan

= Qbahan + Quap

2.8

d. Menentukan Energi yang diterima Kolektor Energi yang diterima kolektor merupakan energi input pada proses pengeringan ini. Dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Qin

= 𝐼𝑘 𝑥𝐴

Dimana: Ik = intensitas komulatif (Wh/m²) A = luas kolektor (m²)


2.9

22

e. Kesetimbangan Energi

Untuk mengetahui kesetimbangan pada alat pengering, makan dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

2.6.4

Qin = Qpengeringan + Quap

2.10

Efisiensi Kolektor

Efisiensi dari kolektor dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara panas yang

berguna dari kolektor ke fluida dengan energi yang diterima kolektor. Prinsip dasar untuk menghitung efisiensi kolektor adalah membandingkan energi pengeringan

dengan energi yang diserap kolektor. Secara matematis ditulis sebagai berikut:


η = Qpengeringan 𝑥 100% 𝑄𝑖𝑛

2.11

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents