JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
1
Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Dengan Memanfaatkan Uap Es Kering Alwi Asy’ari Aziz, Alam Baheramsyah dan Beni Cahyono Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail:
[email protected] dan
[email protected]
Abstrak— Kesegaran ikan merupakan faktor utama yang menentukan harga jual dari ikan tersebut. Untuk menjaga kesegaran ikan, para nelayan tradisional umumnya menggunakan metode pendinginan ikan dengan menggunakan es basah yang sederhana namun memiliki kelemahan yaitu berat dan volume dari es basah yang cukup besar sehingga akan mengurangi jumlah muatan ikan. Media penyimpanan ikan merupakan faktor lain yang dapat mempengaruhi kualitas ikan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang alat pendingin berupa coolbox dengan penambahan media pendingin berupa uap es kering. Dalam penelitian ini dilakukan percobaan dengan melakukan variasi jumlah dari es basah dan es kering yang dimasukkan dalam 2 buah coolbox yang berbeda yang saling berhubungan dengan kapasitas total 100 liter. Pada percobaan ini digunakan kipas untuk mengalirkan paksa uap es kering dari coolbox 2 ke dalam coolbox 1, serta digunakan juga thermostat untuk menjaga suhu coolbox pada -2oC sampai 2oC. Dari percobaan diperoleh perbandingan antara beban ikan, es basah, dan es kering yang paling baik adalah 1 : 0,63 : 0,37 yang mampu menghasilkan suhu terendah -2oC dalam waktu 120 menit dan lama waktu pendinginan total adalah 51 jam 50 menit. Kata Kunci—Cool box, Es Basah, Es Kering, Pendinginan Ikan
I. PENDAHULUAN merupakan negara yang memiliki wilayah INDONESIA perairan yang lebih besar bila dibandingkan dengan wilayah daratannya, sehingga Indonesia memiliki potensi sumber daya ikan yang lebih besar. Ikan laut sebagian besar ditangkap oleh nelayan tradisional, kemudian disimpan di ruang muat kapal selama berhari-hari selama pelayaran hingga sampai pendistribusian dan akhirnya dikonsumsi oleh para konsumen. Permasalahan yang sering dihadapi oleh nelayan tradisional adalah mengenai pemasaran hasil produksi ikan dan penanganannya. Nelayan mengharapkan agar ikan hasil tangkapannya tetap segar sampai di tangan konsumen dengan harga jual yang tinggi, namun faktanya hasil tangkapan ikan yang akan dijual ke konsumen sering mengalami perubahan, baik perubahan fisik maupun kimia dan secara bertahap mengarah ke pembusukan yang mengakibatkan harga jual ikan menjadi rendah[1]. Lamanya waktu yang diperlukan untuk menangkap ikan, tingginya temperatur ruang penyimpanan hasil tangkapan, cara penangkapan, serta penanganan hasil tangkapan yang kurang tepat merupakan berbagai faktor yang
dapat menyebabkan menurunnya kesegaran dan mutu ikan hasil tangkapan[2]. Cara umum yang paling sering dipakai oleh nelayan tradisional untuk mempertahankan kesegaran ikan adalah dengan pendinginan. Pada dasarnya pendinginan ini bertujuan untuk menghambat berkembangnya bakteri yang dapat memicu terjadinya pembusukan pada ikan[3]. Pada proses ini nelayan tradisional menggunakan es balok (es basah). Penggunaan es basah sebagai media pendingin di kapal ikan memang sederhana, namun hal ini terdapat banyak kelemahan diantaranya adalah sifat dari es basah yang mudah mencair sehingga temperatur ruang muat cepat meningkat yang dapat menyebabkan ikan menjadi lebih cepat busuk. Selain itu volume dan berat es basah yang besar sangat memerlukan tempat yang banyak dan akibatnya akan mengurangi hasil tangkapan. Selain dengan menggunakan media pendingin es basah saja, ada juga nelayan yang mencampurkan garam ke es basah dan ikan untuk mengawetkan ikan lebih lama tetapi cara ini dapat menyebabkan perubahan rasa ikan menjadi lebih asin. Selain dengan cara pendinginan, terdapat juga nelayan yang menggunakan formalin untuk mengawetkan ikan hasil tangkapannya. Secara kasat mata memang ikan tersebut terlihat baik tetapi kandungan formalin yang ada pada ikan tersebut akan menyebabkan gangguan kesehatan bagi siapapun yang menkonsumsinya[4]. Alternatif yang bisa dipakai untuk masalah pendinginan di kapal ikan tersebut, salah satunya adalah dengan menggunakan es kering. Es kering merupakan CO2 yang dipadatkan. Penggunaan gabungan media pendingin antara es baasah dan es kering dapat menggabungkan kelebihan dari keduanya. Es balok sebagai pendingin produk, sedangkan Es kering sebagai pendingin sistem. Kelebihan dari es kering adalah dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Es kering juga lebih ringan sehingga ruang muat bisa dimaksimalkan untuk hasil tangkapan ikan dengan adanya pengurangan dari jumlah es basah. Selain itu es kering juga bersuhu rendah (hingga mencapai -780C). Es kering juga berkualitas tinggi dengan kemurnian 99,98%, tidak berbau, tidak mengandung alkohol dan memiliki tingkat kesusutan yang rendah[5]. Penerapan sistem pendinginan yang tepat juga akan menjaga kualitas ikan tetap bagus. Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu sistem pendingin alternatif dengan penambahan media pendingin es kering dan kemudian juga dilakukan uji performa dari rancangan sistem pendingin tersebut.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
2
II. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini berbasis experimental, yakni dengan pembuatan alat pendingin, dan selanjutnya dilakukan percobaan dengan beberapa variasi. Metode penelitian ini dilakukan dengan tahapan pengerjaan yang dapat diuraikan sebagai berikut : A. Study Literatur Pada tahap ini dilaksanakan pengumpulan bahan pustaka dan literatur – literatur yang diperlukan. Literatur yang didapatkan berasal dari buku, jurnal, laporan tugas akhir, serta dari internet. Literatur yang diambil berkaitan dengan ilmu pengolahan dan pengawetan ikan, berbagai cara pengawetan ikan, es kering, es basah, perpindahan panas dan isolator panas, penggunaan coolbox, serta materi lain sebagai penunjang. Selain itu dilakukan review mengenai hasil penelitian sejenis yang telah dilakukan sebelumnya. B. Pengumpulan Data Pada tahap ini dilaksanakan pengumpulan data di lapangan untuk mendapatkan data-data yang diperlukan untuk merancang serta menganalisa performa sistem pendingin. Data yang diperoleh yakni berupa dimensi dan kapasitas coolbox yang digunakan oleh nelayan tradisional. Selain itu juga dilakukan eksperimen dalam skala laboratorium untuk mendapatkan data pendukung dalam proses perancangan alat. C. Perancangan Alat Pada tahap ini coolbox yang banyak dipakai nelayan tradisional dimodifikasi menjadi 2 buah kotak. Kotak pertama adalah sebagi tempat beban pendingin. Kotak pertama merupkan tempat beban pendingin atau tempat ikan yang akan didinginkan dan juga tempat peletakan es basah. Kotak yang kedua adalah sebagai alat pendingin. Kotak kedua merupakan tempat peletakan es kering yang dilengkapi dengan kipas untuk menghasilkan aliran paksa uap es kering ke kotak pertama. Peralatan in juga dilengkapi dengan thermostat yang berfungsi sebagi thermometer untuk mengetahui suhu pada ruang beban pendingin tersebut, selain itu juga berfungsi untuk memutus dan menyambung aliran listrik pada kipas jika suhu ruangan tersebut telah mencapai suhu tertentu. Dinding coolbox diisi dengan isolator yang terdiri dari polyurethane dan juga fiberglass untuk menahan panas yang keluar dan masuk coolbox. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Gambar. 2. Pandangan Atas Desain Alat Pendingin
Dimensi dari design coolbox adalah sebagai berikut : Data Coolbox 1 Panjang : 0,95 m Lebar : 0,62 m Tinggi : 0,53 m Tebal Isolator : 0,06 m Data Coolbox 2 Panjang : 0,43 Lebar : 0,37 Tinggi : 0,53 Tebal Isolator : 0,06
m m m m
D. Percobaan Performa Coolbox Pada tahap ini dilakukan percobaan dengan memvariasikan jumlah es basah dan es kering. Selain itu juga digunakan ikan sebagai pembebanannya. Percobaan dilakukan untuk mengetahui suhu serta lama waktu yang mampu dicapai oleh sistem tersebut. Kemudian dilakukan analisa terhadap hasil percobaan. Variasi percobaan yang dilaksanakan sebagai berikut : 1. Ikan:Es Basah =78 kg : 78kg 2. Ikan:Es Kering =78 kg : 45kg 3. Ikan:Es Kering =78 kg : 35kg 4. Ikan:Es Kering =78 kg : 55kg 5. Ikan:Es Basah:Es Kering =95 kg : 60kg : 35 kg 6. Ikan:Es Basah:Es Kering =105kg : 50kg : 35 kg 7. Ikan:Es Basah:Es Kering =125kg : 30kg : 35 kg III. ANALISA DATA A. Perhitungan Beban Pendingin Dari hukum thermodinamika dua yang menyatakan bahwa besar energi atau kalor yang berpindah dari suatu sisi atau ruang ke ruangan yang lain adalah sebesar pengurangan energi pada ruang tersebut. Dalam perhitungan yang dilakukan, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut[6]: Qes = QIkan + QInfiltrasi + QDinding + QTambahan
Gambar. 1. Pandangan Samping Desain Alat Pendingin
Dimana : Qes :Energi yang diperlukan seluruhnya, (kkal)
untuk
(1)
es
mencair
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5 QIkan QInfiltrasi QDinding
3
:Energi atau kalor yang dilepaskan ikan untuk mencapai temperatur 00C, (kkal) :Energi atau kalor yang masuk dan keluar ruang penyimpanan ikan laut saat proses buka tutup pintu, (kkal) :Kerugian kalor melalui dinding ruang penyimpanan ikan laut, (kkal)
QEs, merupakan energi atau kalor yang diperlukan oleh es untuk mencair, besarnya dapat diketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : QEs = m x hsf (2) Dimana : m : Massa atau jumlah es, (kg) hsf : Nilai Entalpy (kcal/kg) Beban Produk Beban produk, yaitu beban kalor yang dilepaskan oleh produk selama proses pembekuan dan penyimpananya. besarnya kalor yang dilepas, digunakan persamaan: QIkan = m . c . ΔT Dimana : Q m c ΔT
1
𝑥1
= 𝑓𝑜 + 𝑘1 …
Dimana : f0 fi x k
𝑥𝑛 𝑘𝑛
1
+ 𝑓𝑖
(7)
= Koefisien konveksi udara luar ruangan = Koefisien konveksi udara dalam ruangan = Tebal bahan (m) = Konduktifitas panas bahan (Kkal/h m oC)
B. Analisa Hasil Percobaan 1.) Percobaan Variasi Media Pendingin Pada percobaan ini dilakukan 2 variasi percobaan untuk masing-masing beban ikan sebanyak 78 kg. Percobaan pertama dengan menggunakan media pendingin 78 kg es basah, sedangkan percobaan kedua dengan media pendingin 45 kg es kering. Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur berbanding waktu sebagai berikut :
(3)
: Kalor (Kcal) : Massa (kg) : Kalor Jenis kkal/kg oC : Perbedaan temperatur (oC)
Beban Infiltrasi Beban panas ini terjadi karena adanya pertukaran udara dari luar kedalam ruang pendingin baik yang disengaja ataupun yang tidak disengaja.Untuk menghitung jumlah beban pertukaran udara dapat menggunakan persamaan sebagai berikut : QInfiltrasi= V x ρ x (ho - hi) Dimana : Q V ρ ho hi
1 𝑈
(4)
: Kalor (Kcal) : Volume Cold Storage (m3) : Berat jenis udara kg/m3 : Entalpi udara luar (kcal/kg) : Entalpi Udara dalam (kcal/kg)
Beban Transmisi Persamaan untuk menghitung sumber panas akibat konduksi dan konveksi yang melalui seluruh permukaan adalah : q = U . A . (to – ti) Dimana : U = 1/(Rtotal) . A
(5)
(6)
Perpindahan panas pada dinding isolasi coolbox yang terdiri dari beberapa bahan, koefisien perpindahan panas dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
Gambar. 3. Grafik Percobaan Variasi Media Pendingin
Dari grafik diatas maka dapat dianalisa sebagai berikut : Pada percobaan 1 yaitu dengan menggunakan media pendingin es basah sebanyak 78 kg dengan jumlah ikan sebanyak 78 kg didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -1oC yang dicapai pada menit ke-120, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 1110 menit (18 jam 30 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 2110 menit (35 jam 20 menit). Pada percobaan 2 yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 45 kg dengan jumlah ikan sebanyak 78 kg didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang dicapai pada menit ke-220, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 510 menit (8 jam 30 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 1710 menit (28 jam 30 menit). Dari perbandingan percobaan 1 dan 2, dapat diketahui bahwa pendinginan dengan menggunakan media es kering mampu menghasilkan suhu terendah yang lebih baik daripada pendinginan dengan menggunakan media pendingin es basah, namun pendinginan dengan menggunakan media es basah memiliki rentang waktu pendinginan yang lebih lama daripada pendinginan dengan menggunakan media es kering. Pada percobaan kedua dapat dianalisa bahwa kipas yang dinyalakan kembali ketika suhu mencapai 2oC
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
4
dapat menurunkan kembali suhu sistem hingga mencapai suhu 0 oC.
2.) Percobaan Variasi Jumlah Es Kering Pada percobaan ini dilakukan 3 variasi percobaan pendinginan untuk masing-masing beban ikan adalah 78 kg. Percobaan pertama dengan menggunakan media pendingin 35 kg es kering, percobaan kedua menggunakan media pendingin 45 kg es kering, dan percobaan ketiga menggunakan media pendingin 55 kg es kering. Pada percobaan ini kipas akan dimatikan ketika mencapai suhu -2oC dan akan dinyalakan lagi ketika mencapai suhu 2oC. Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur berbanding waktu sebagai berikut :
Pada percobaan tersebut, kipas yang dimatikan ketika suhu mencapai -2oC dapat memperpanjang waktu pendinginan. Pada percobaan tersebut, kipas yang dinyalakan kembali ketika suhu mencapai 2oC dapat menurunkan kembali suhu sistem.
3.) Percobaan Variasi Jumlah Es Kering Pada percobaan ini dilakukan 3 variasi percobaan pendinginan dengan kombinasi media pendingin es basah dan es kering dengan masing-masing media pendingin es kering adalah 35 kg. Untuk percobaan pertama dengan menggunakan media pendingin 60 kg es basah dan 95 kg beban ikan, percobaan kedua menggunakan media pendingin 50 kg es basah dan 105 kg beban ikan, dan percobaan ketiga menggunakan media pendingin 30 kg es basah dan 125 kg beban ikan. Pada percobaan ini kipas akan dimatikan ketika mencapai suhu -2oC dan akan dinyalakan lagi ketika mencapai suhu 2oC. Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur berbanding waktu sebagai berikut :
Gambar. 4. Grafik Percobaan Variasi Jumlah Es Kering
Pada percobaan pertama yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 45 kg dengan jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang dicapai pada menit ke-220, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 510 menit (8 jam 30 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 1710 menit (28 jam 30 menit). Pada percobaan kedua yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 55 kg dengan jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang dicapai 2 kali pada menit ke-160 dan menit ke-480, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 1130 menit (18 jam 50 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 2010 menit (33 jam 30 menit). Pada percobaan ketiga yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 35 kg dengan jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah 1oC yang dicapai pada menit ke-150, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 290 menit (4 jam 50 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 1120 menit (18 jam 40 menit). Dari perbandingan percobaan tersebut dapat dianalisa bahwa semakin banyak jumlah media pendingin es kering yang digunakan maka suhu yang di capai juga akan semakin rendah dan rentang waktu pendinginan yang dicapai juga akan semakin lama.
Gambar. 5. Grafik Percobaan Variasi Jumlah Es Basah
Pada percobaan pertama yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es basah 60 kg dengan jumlah ikan sebanyak 95 kg. Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang mampu dicapai dua kali yaitu pada menit ke-120 dan menit ke-980, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 2160 menit (36 jam). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 3110 menit (51 jam 50 menit). Pada percobaan kedua yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es basah 50 kg dengan jumlah ikan sebanyak 105 kg. Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang mampu dicapai pada menit ke-150, dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 1480 menit (24 jam 40 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 2850 menit (47 jam 30 menit). Pada percobaan ketiga yaitu dengan menggunakan media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es basah 30 kg dengan jumlah ikan sebanyak 125 kg. Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah dari alat pendingin adalah -1oC yang mampu dicapai pada menit ke-110, dengan rentang waktu
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5oC) adalah 980 menit (16 jam 20 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah 2150 menit (35 jam 50 menit). Dari perbandingan percobaan tersebut dapat dianalisa bahwa dengan pengurangan jumlah media pendingin es basah dan penambahan jumlah ikan, maka akan menyebabkan temperatur sistem lebih tinggi dan rentang waktu pendinginan akan semakin pendek. Pada percobaan tersebut, kipas yang dimatikan ketika suhu mencapai -2oC dapat memperpanjang waktu pendinginan. Pada percobaan tersebut, kipas yang dinyalakan kembali ketika suhu mencapai 2oC dapat menurunkan kembali suhu sistem. IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan serta estimasi perhitungan yang telah dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan : Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, diketahui bahwa alat pendingin yang dirancang dengan penambahan media pendingin uap es kering dapat digunakan sebagai pendingin ikan karena mampu menghasilkan suhu dibawah 0oC. Material insulasi serta Thermostat yang digunakan pada sistem ini dapat memperpanjang waktu pendinginan. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa waktu tercepat yang dihasilkan alat pendingin untuk mencapai suhu terendah hingga -2oC adalah 120 menit (2 jam). Untuk rentang waktu pendinginan paling lama yang mampu dicapai alat pendingin adalah 3110 menit (51 jam 50 menit). Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perbandingan antara beban ikan, es basah, dan es kering dengan performa terbaik untuk mencapai suhu terendah dan rentang waktu pendinginan yang paling lama adalah 1 : 0,63 : 0,37. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis ucpakan terima kasih banyak kepada semua pihak yang turut serta membantu dalam proses pengerjaan penelitian ini, terutama kepada pihak sponsor yang telah memberikan dukungan finansial selama pengerjaan penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
[3] [4]
Maulidy, Syukry. 2011. “Analisa Teknis dan Ekonomis Penggunaan Es Kering Sebagai Pendingin Ruang Muat Pada Kapal Ikan Tradisional”, Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya. Baheramsyah, A. 2007. “Sistem Pendinginan Ruang Palka Ikan Dengan CO2 Yang Disrkulasikan”, Prosiding Seminar Nasional Tahunan IV., hal. 1-7. Ilyas, Sofyan., 1983,“Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan, Teknik Pendingin Ikan,” CV. Paripurna, Jakarta. Semin, Baheramsyah A., Amiadji, Abdul Rahim Ismail. 2011. “Effect of Dry Ice Application in Fish Hold of Fishing Boat on the Fish Quality and Fisherman Income”, American Journal of Applied Sciences,8(12), hal.1263-1267.
5 [5]
[6]
Kurniawan, Riki Andri. 2011. “Desain dan Analisa Performa Ruang Pendingin Kapal Ikan Tradisional dengan Media Pendingin Es Kering”, Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya. Sayogyo, Adi. 2006. “Studi Media Pendingin Ikan Pada Kapal Ikan Tradisional”, Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya.
