18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Bahan Eksperimen Dalam penelitian ini yang menjadi sampel eksperimen atau bahan penelitian adalah ikan cakalang (Katsuwonus pelamis L). Ikan cakalang merupakan ikan epipelagis dan oseonik serta hidup bergerombol. Warna tubuh ikan cakalang pada saat hidup berwarna biru baja. Adapun ikan cakalang yang menjadi bahan penelitian ini dibeli di Tempat Pendaratan Ikan (TPI) Kelurahan Pohe Kota Gorontalo dengan berat total ikan cakalang yakni 3 kg yang akan digunakan dalam pengujian. Pertama-tama, ikan cakalang basah yang akan dikering dalam alat pengering dibelah, kemudian ini dicuci, dibilas dan diberisihkan secara alami agar tidak terdapat darah ikan dan bau amis ikan hilang . Organ bagian dalam ikan cakalang dikeluarkan sehingga ikan cakalang yang akan dikeringkan hanya terdiri dari daging dan tulang ikan. 4.2. Data Pengujian dan Perhitungan Data hasil pengujian pada alat pengering multi komoditas tipe udara alami dapat disajikan sebagai berikut :
Luasan (Ain) udara masuk adalah 0,25 m2
Luasan pertama (A1) pada nozzle sama dengan luasan pada udara masuk, jadi A1 = Ain,sedang luasan kedua pada nozzle (A2) adalah 0,01 m2
Tekanan udara sekitar atau lingkungan (Patm) 0,97 bar
Kelembaban udara sekitar atau lingkungan (RH) 62,2 %
19
Kecepatan rata-rata udara masuk (V1) ke dalam ruang pengering 3,89 m/det
Suhu udara masuk rata-rata (T1) ke dalam ruang pengering 55,25 OC
Kelembaban udara masuk rata-rata (RH1) ke dalam ruang pengering 65,91 %
Kecepatan rata-rata udara keluar (V2) dari dalam ruang pengering 3,38 m/det
Suhu udara masuk rata-rata (T2) dari dalam ruang pengering 71,22 OC
Kelembaban udara masuk rata-rata (RH2) dari dalam ruang pengering 45,43 %
Luasan (Aout) udara keluar 0,16 m2
Konsumsi batok/tempurung kelapa pada tungku/ruang pembakaran 87 Kg
Panas laten komoditas (Lh) 2275,0308 kJ/kg
Massa ikan cakalang basah 3 Kg
Nilai kalor arang batok kelapa 17249,616 KJ/Kg (Coto, 1984) dalam Nur Komar.
Luas Penampang Aout Put Pada Ruang Pengeringan (A) = 0,0314 m2
20
Tabel 4.1. Data Hasil Pengukuran Pada Pengujian Alat Pengering Multikomoditas Tipe Udara Alami RH RH Masuk Keluar 12.00 - 12.30 0,40 0,20 12.30 - 13.00 0,50 0,40 13.00 - 13.30 0,20 0,10 13.30 - 14.00 0,20 0,20 14.00 - 14.30 0,40 0,20 14.30 - 15.00 1,10 0,90 15.00 - 15.30 0,60 0,30 15.30 - 16.00 1,00 0,90 16.00 - 16.30 0,80 0,70 16.30 - 17.00 0,80 0,70 17.00 - 17.30 0,70 0,60 Sumber : Hasil Pengujian, 2013. Waktu
suhu masuk keluar 32,5 34,8 35,1 36,8 34,5 37,2 35,2 36,2 36 37,2 34,7 35,4 30,9 32,1 33 34,6 32,9 34,9 33,1 35,8 30,8 34,2
Kecepatan Udara masuk Keluar 2,30 1,30 1,40 1,10 2,32 1,70 3,40 2,50 3,67 2,49 3,53 2,73 3,66 3,23 4,55 3,59 4,75 3,87 2,46 1,65 2,78 1,52
Berdasarkan Tabel 4.1 nampak bahwa temperatur udara masuk lebih rendah dari udara keluar, namun kelembaban dan kecepatan udara di terowongan udara pada saat masuk lebih tinggi dibandingkan dengan kelembaban dan kecepatan udara dari ruang pengeringan pada saat udara keluar.
Perbandingan Suhu dan Waktu
40 Suhu
30 20
Suhu Udara Masuk… 17.00 -…
16.30 -…
16.00 -…
15.30 -…
15.00 -…
14.30 -…
14.00 -…
13.30 -…
13.00 -…
12.30 -…
0
12.00 -…
10
Waktu
Gambar 4.1. Grafik Suhu Udara Masuk dan Suhu Udara Keluar Alat Pengering
21
Pada gambar 4.1. menunjukan proses pengeringan ikan dalam ruang pengering dimana pada jam 14.00 ruang pengering menerima suhu pengering tertinggi yakni sebesar 37,2 0C, sedangkan suhu awal ruang pengering sebesar 32,50C pada jam 12.00. Dan suhu terendah pada jam 17.00 yaitu 30,80C.Hal ini di sebabkan karena dalam proses pengeringan suhu ruang pengeringan tidak stabil, karena dalam proses pengeringan memerlukan energi panas yang dihasilkan dari pembakaran tempurung kelapa. Energi panas yang dihasilkan dari pembakaran tempurung kelapa tidak selamanya stabil hal inilah yang mempengaruhi naik turunnya suhu dalam runag pengering.
17.00 - 17.30
16.30 - 17.00
16.00 - 16.30
15.30 - 16.00
15.00 - 15.30
14.30 - 15.00
14.00 - 14.30
13.30 - 14.00
13.00 - 13.30
12.30 - 13.00
1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 12.00 - 12.30
Kelembaban
Perbandingan kelembaban Dan Waktu
RH1 RH2
Waktu
Gambar 4.2. Grafik Kelembaban Udara Masuk dan Udara Keluar Alat Pengering Pada gambar 4.2. menunjukan bahwa RH tertinggi pada jam 15.00 yaitu 1,1 % dan terendah pada jam 13.30 pada awal proses pengeringan yakni 0,20% dan pada akhir pengeringan yaitu pada jam 17.30 dengan
0.70% hal ini
menunjukan bahwa RH relatif tinggi terjadi pada pertengahan proses pengeringan. Hal tersebut disebabkan karena pada pertengahan proses
22
pengeringan udara panas sangat kurang dalam ruang pengering sehingga kelembaban udaranya tinggi.
17.00 -…
16.30 -…
16.00 -…
15.30 -…
15.00 -…
14.30 -…
14.00 -…
13.30 -…
13.00 -…
Q1 Q2 12.30 -…
5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00
12.00 -…
Kecepatan
Perbandingan Kecepatan Dan Waktu
Waktu
Gambar 4.3. Grafik Kecepatan Udara Masuk dan Udara Keluar Alat Pengering Pada gambar 4.3. menunjukan bahwa kecepatan tertinggi udara masuk yaitu 4,75 m/det pada jam 16.00 dan terendah pada jam 12.30 pada awal proses pengeringan yakni 1.40 m/det dan pada akhir pengeringan yaitu pada jam 17.30 dengan
2,78 m/det hal ini menunjukan bahwa kecepatan udara tungku
pengeringan dipengaruhi oleh kecepatan udara di lokasi pengujian alat pengering ikan tersebut.
23
Tabel 4.2. Keadaan Udara Hembus Pada Saat Di Dalam Ruang Pengering Waktu (menit)
Ruang Pengering o
T C
RH (%)
40,00 45,00 12.30 - 13.00 30,00 13.00 - 13.30 40,00 13.30 - 14.00 50,00 14.00 - 14.30 80,00 14.30 - 15.00 70,00 15.00 - 15.30 80,00 15.30 - 16.00 57,6 60,00 16.00 - 16.30 62,2 50,00 16.30 - 17.00 67,2 40,00 17.00 - 17.30 58,3 Sumber : Hasil Pengukuran, 2013. 12.00 - 12.30
60 57,8 56 57,3 50,8 49 47,6
Berdasarkan Tabel 4.2, nampak bahwa suhu udara dalam ruang pengering mengalami fluktuasi antara 47,6OC – 67,2OC dengan tingkat kelembaban 30% - 80%.
Udara panas inilah yang
digunakan untuk
mengeringkan ikan di dalam ruang pengering. 90 Suhu Dan Kelembaban
80 70 60 50 40 30
Suhu
20
Kelembaban
10 0
Gambar 4.4. Grafik Suhu dan Kelembaban Pada Ruang Pengering
24
Energi yang tersedia untuk pengeringan adalah : Energi Biomassa (batok/tempurung kelapa). QS = mb. Nkb= 87 kg.17249,616 KJ/Kg
= 1500717kJ = 1,5 MJ
Berdasarkan data pengujian dan pengukuran diatas, maka selanjutnya akan dilakukan proses perhitungan yang berawal dari perhitungan kadar air hingga efisiensi pengeringan . Dimana kadar air menunjukkan banyaknya kandungan air yang terdapat dalam suatu komoditas persatuan bobot bahan tersebut dengan membandingkan berat komoditas sebelum pengeringan dengan berat komoditas setelah pengeringan, sehingga kadar air basis basah dan kering dari suatu komoditas dirumuskan pada persamaan 1 dan 2 : Kadar air basis basah Mf
,
=
x100%
= 10,00% Kadar air basis kering Mo
=
,
,
x100% = 11,11%
Perhitungan laju pengeringan membutuhkan data hasil pengukuran kadar air awal, kadar air akhir dan selang waktu di antaranyapada (persamaan 3) : =
− ∆
= (11,11% − 10,00%)/1 = 0,01111 = 0,0003
/
0,01111 3
Sedang untuk mencari massa yang hilang dapat diambil contoh perhitungannya dengan menggunakan data pada Tabel 4.1. No.1 pada pengujian pertama dengan waktu pengeringan 0-30 menit. Data tersebut yakni :
25
T1
= 32.5 OC
RH1
= 0.40 %
v1
= 2.13 m/det
Besarnya tekanan di ruang pengering pada suhu 32.50C P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2.. (Kulshrestha, 1989) dalam Muhamad Daud Pinem 1 . 2,3 / 30 = P32.50. 1,3 / 32,5 P32.50
= 1,91667 KPa
T2
= 34.8 OC
RH2
= 0.20 %
v2
= 2,33 m/det
A
= 0.0314 m2
Maka laju penguapan air dari ikan cakalang adalah : RH1
=
Pv
= 0,4 . 1,91667 = 0,7777 kPa
.
Sehingga kelembaban absolut udara masuk (ω1) adalah : ω1
= 0.622. = 0,00476 kg uap air/kg udara kering
Sedangkan untuk kondisi udara keluar ruang pengering kelembaban absolutnya sebagai berikut : P34,80
= 2,0523 KPa
Pv
= RH2.P32,50
= 0.2. 2,0523 KPa
= 0.4104KPa Sehingga kelembaban absolute udara keluar ruang pengering (ω2) yakni : ω2
= 0.622. = 0,0026kg uap air/kg udara kering
26
Data berikut ini akan digunakan menghitung laju aliran udara kering, yakni: ρ
= 1.057 kg uap air
A
= 0.0314 m2
V2
= 2,33 m/det
Sehingga laju aliran massa udara kering ( ̇ udara kering), yakni : ̇ udara kering
=( =
,
. . )
(
,
.
)
,
= 0.0618 kg/s udara kering Maka laju penguapan air dari ikan cakalang, yakni : ̇ uaik
=
̇ udara kering (ω1 – ω2)
= 0.0618 (0,00476 – 0,0026) = 0.000133kg/det
Selanjutnya berdasarkan laju penguapan air dari ikan cakalang dapat diketahui massa uap air dan massa ikan cakalang setelah pengujian, yakni : Muaik
= 0.000133 x 3600=0,468 Kg uap air
yang dibutuhkan untuk menguapkan kadar air dari ikan cakalang sebesar : QL
= Muaik . Lh
= 0,468 x 2.275,03 = 1064,71 kJ
Sedangkan kalor yang di gunakan untuk menaikan suhu produk adalah: Cpb
= 0.873 + 0.034 (Map) = 0.873 + (0.034.0.8) = 0.9002 kJ/kgOC
QΔT
= mo.Cpb (TR-TB)
= 3.x 0,9002.(56,7-32) = 66,70 kJ
Total kalor yang di pergunakan oleh produk dalam proses pengeringan adalah jumlah dari kalor untuk menaikan suhu produk dan menguapkan kadar air: QT
= QΔT + QL
QT
=1064,71kJ + 66,70 kJ
27
QT
= 1131.41 kJ
Kalor yang diterima udara pengering akibat transfer panas dari hasil pembakaran tempurung kelapa pada tungku adalah: Qudara= ̇ udara kering . = 0.0618
(
−
)3600
x 0.24(56,7 ° − 32° )3600 5,5
= 7253,73 kJ
Konsumsi udaras pesifik : KES = Qudara/muaik KES = 7253,73 kJ / 0,468 kg KES = 2706,6 kJ/kg Dari hasil pengolahan data diatas maka efisiensi pengeringan dalam ruang pengering dapat diperoleh berdasarkan perbandingan antara energi total yang di gunakan oleh produk terhadap energi yang diterima oleh udara pengering
pengeringan =
=
x100% .
,
= 15,6 %
x100%
Berdasarkan hasil perhitungan diketahui bahwa tingkat effisiensi ruang pengering mekanik multi komoditas tipe udara alami yakni 15,6 %. Dari nilai efisiensi yang di dapatkan dapat kitaketahui bahwa kerugian kalor dalam ruang pengering adalah sebesar 100% -15,6% yaitu sebesar 84,4 %. Tingkat effisiensi alat ini tergolong rendah, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, yakni: 1.
Ketebalan bahan sebagai dinding konstruksi alat pengering mekanik multi komoditas
tipe udara alami tergolong tipis sehingga pada proses
28
pengeringan berlangsung banyak energi panas yang terbuang atau terjadi energy losses (kerugian energy kalor). 2.
Bahan dari dinding ruang pengering adalah penghantar kalor yang baik sehingga memudahkan perpindahan kalor dari dalam ruangan pengering kelingkungan yang menyebabkan rugikalor yang cukup besar.
3. Alat pengering mekanik multi komoditas tipe udara alami tidak dilengkapi dengan system isolasi sehingga energi panas banyak yang terbuang. 4.
Pada diagram sankey dibawah ini dapat kita ketahui rugian kalor pada ruang pengering adalah sebesar 6122,32 kJ
Pertama – tama energi dihasilkan dari pembakaran tempurung kelapa (Qs) kemudian energi tersebut di transfer ke udara yang lewat pintu masuk tungku alat pengering (Qud), kalor inilah yang akan menaikan suhu produk (Q∆T) dan juga menguapkan (QL) kandungan air dalam ikan sehingga air menjadi kering.
29
