Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 28-32
Rancang Bangun Sistem Pendinginan Pada Mesin Screw Press Sandro Niko Gultom, Musthofa Lutfi, Wahyunanto A. Nugroho Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145 Email :
[email protected] ABSTRAK Teknik pengepresan biji jarak dengan menggunakan ulir (screw) merupakan teknologi yang lebih maju dan banyak digunakan di industry pengolahan minyak jarak saat ini. Dengan cara ini, biji jarak dipres dengan pengepresan berulir (screw) yang berjalan secara kontinyu. Proses pengepresan terjadi karena adanya tekanan antar bahan pada ruang pengepresan, dimana semakin mendekati ujung, tekanan semakin tinggi karena volume ruang yang semakin kecil. Panas yang terjadi akibat gesekan pada ruang clearance mampu menghambat performansi mesin screw press.Pengujian dilakukan dengan pada tiga titik yaitu suhu air masuk pada pipa besi (Tin), suhu keluar dari pipa besi (T out) dan suhu pada ruang clearance (TL) dengan selang waktu 5 menit. Sistem pendinginan yang telah diuji mampu memberikan penurunan laju perpindahan panas dari 31.72 W menjadi 33.84 W dan kemudian diturunkan lagi menjadi 26.54 W. Suhu pada ruang clearance sebelum menggunakan sistem pendinginan memiliki rata rata peningkatan suhu sebesar 4.63 oC, sedangkan setelah menggunakan sistem pendinginan rata rata peningkatan suhu menjadi 2.26 oC. Kata Kunci: Screwpress, Jarak pagar ( jatrophacurcas L.), Sistem pendinginan
Cooling System Design of Screw Press ABSTRACT Mechanical pressing castor seeds using a screw is a technology that is more advanced and widely used in the oil processing industry today. In this way, castor seed pressed by the pressing threaded that runs continuously. Pressing process is due to the pressure of the material in the space between the pressing, which is closer to the tip, the higher the pressure due to the smaller volume of space. In the pressing chamber is placed a perforated plate, as the discharge path. Over heat was produced because the friction on clearance room can lower the performance of screwpress machine. The purpose of this study is to design a cooling system that is capable of improving the performance of machine screw press and to know the effect of adding a cooling system to the performance of the machine. There are three point that tested in this research, namely the temperature of water entering the iron pipe (Tin), the temperature out of the iron pipe (Tout) and the temperature in the room clearance (TL) at intervals of 5 minutes. Cooling system that has been tested is able to provide a reduction in the rate of heat transfer becomes 31.72 W became 33.845W then became 26.54 W. Before attaching cooling system, temperature at clearence room has an increased average temperature of 4.63 OC, while after attaching the cooling system, in a clearance room, average temperature increase into 2.26 OC Keyword: Screwpress, Castor Seed (Jatrophacurcas L.), cooling system.
PENDAHULUAN Berbagai minyak nabati memiliki potensi cukup besar sebagai bahan bakar alternatif mesin diesel (biodiesel) karena memiliki karakteristik yang serupa dengan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari minyak bumi, dan terutama karena pemakaian minyak nabati sebagai bahan
Rancang Bangun Sistem Pendinginan – Gultom, S.N., dkk
28
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 28-32
bakar dapat mengurangi polusi lingkungan. Selain itu juga biodisel bersifat biodegradable, terbarukan dan dan menghasilkan lebih sedikit emisi zat berbahaya dibandingkan bahan bakar fosil. Jarak pagar (Jatropha curcas L.) memiliki biji-biji yang mampu menghasilkan minyak campuran untuk solar. Tanaman ini merupakan salah satu dari 49 jenis tanaman yang mempunyai potensi menghasilkan minyak jarak sebagai bahan baku energi baru dan terbarukan termasuk biodisel. Selain itu pemanfaatan dan pengembangannya dapat dilakukan dilahan kering ataupun di lahan marginal. Teknik pengepresan biji jarak dengan menggunakan ulir (screw) merupakan teknologi yang lebih maju dan banyak digunakan di industry pengolahan minyak jarak saat ini. Dengan cara ini, biji jarak dipres dengan pengepresan berulir (screw) yang berjalan secara kontinyu. Proses pengepresan terjadi karena adanya tekanan antar bahan pada ruang pengepresan, dimana semakin mendekati ujung, tekanan semakin tinggi karena volume ruang yang semakin kecil. Pada bagian ruang pengepresan ditempatkan plat berlubang, sebagai jalan pengeluaran cairan. Keuntungan cara ini adalah mengurangi tenaga kerja dan tidak membutuhkan press cloth serta menghasilkan rendemen yang lebih besar dibandingkan dengan cara yang lain.Teknik pengepresan mengunakan ulir memiliki kelemahan, antara lain adalah yang terjadi pada screw press dan screw ring yang secara konstan menyebabkan terjadinya panas yang mempengaruhi output dari minyak jarak, serta mempengaruhi performansi alat. Pada penelitian yang akan dilakukan mengukur perbedaan suhu pada ruang clearance pada mesin screw presses telah penambahan sistem pendinginan dan sebelum penambahan mesin pendinginan. Pengukuran juga dilakukan pada suhu air sebelum memasuki pipa besi pada ruang clearance dan suhu air setelah keluar dari pipa besi.
BAHAN DAN METODE Bahan Bahan yang digunakan pada pengujian alat adalah air. Sedangkan alat yang digunakan pada pengujian alat adalah termokopel, termometer, kipas (fan), radiator dan pipa besi. Metode Metode yang diambil adalah dengan mengukur rerata suhu ruangan clearance (Ttube) sebelum mesin screwpress ditambahkan sistem pendinginan. Kemudian pengukuran suhu ruang clearance sebelum dan sesudah penambahan sistem pendinginan dengan selang waktu 5 menit selama 60 menit. Pengukuran juga dilakukan pada suhu air sebelum memasuki pipa besi pada sistem pendinginan (Tin) dan suhu air setelah keluar dari pipa besi (Tout), dengan selang waktu setiap 5 menit selama 60 menit.
HASIL DAN PEMBAHASAN Dari perancangan mesin screwpress dengan penambahan sistem pendinginan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Desain sistem pendinginan Rancang Bangun Sistem Pendinginan – Gultom, S.N., dkk
29
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 28-32
Dari pengukuran suhu ruangan sebelum penambahan sistem pendinginan didapatkan data berupa grafik seperti berikut : 100
Suhu OC
y(T1) = 1.1438x + 22.344 R² = 0.9579
50
y(T3) = 0.8457x + 23.03 R² = 0.9907
0 0
20 T2
y(T2) = 0.9797x + 23.07 R² = 0.9867 40 60 Waktu (menit) T1 T3
80
Gambar 2. Grafik pengukuran suhu pada ruang clearance sebelum penambahan sistem pendinginan Pada grafik terlihat kecenderungan suhu yang terus meningkat secara linier. Dengan ratarata suhu sebesar 59,51 OC, 54,90 OC dan 50,07 OC. Pada pengujian dengan menggunakan penambahan sistem pendinginan pada mesin screwpress, dapat dilihat pada Gambar 3. 0
Suhu (OC)
80
20
40
60
80 100
y = 0.617x + 24.956 R² = 0.9234
60
80 60
40
40
20
20
y = 0.9897x + 22.815 R² = 0.9901
0 0
20
40
60
0 80
Waktu (menit) Dengan Sistem Pendinginan Tanpa sistem pendinginan Linear (Dengan Sistem Pendinginan)
Gambar 3. Hubungan antara suhu dan waktu tanpa sistem pendinginan dengan menggunakan sistem pendinginan Setelah dilakukan penambahan tabung pipa besi yang dialiri air pada ruang clearance terlihat penurunan mulai terjadi pada t=50. Hal ini terjadi karena adanya pengaruh dari penambahan pipa yang dialiri oleh air yang kemudian mampu menurunkan panas pada ruang clearance. Panas yang terserap oleh pipa besi berpindah secara konduksi, kemudian secara konveksi berpindah pada air yang mengalir dengan laju aliran massa sebesar 0,317 kg/s. Suhu rata rata pda Tin adalah 30,99 OC dan Ttube sebesar 45,01 OC dan Tout sebesar 41,79 OC. Setelah pemasangan pipa besi sebagai bagian dari sistem pendinginan suhu pada ruang clearance mengalami rata rata penurunan suhu sebesar 9,82 OC. Perhitungan laju perpindahan panas yang terjadi pada pipa besi dapat dilihat pada Gambar 4.
Rancang Bangun Sistem Pendinginan – Gultom, S.N., dkk
30
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 28-32
Laju Perpindahan Panas (W)
40 30 20
y = 0.6648x - 7.2699 R² = 0.8978
10 0 0 -10
20
40
60
80
Waktu ( Menit Ke Laju Perpindahan Panas (W) Linear (Laju Perpindahan Panas (W))
Gambar 4. Grafik laju perpindahan panas dengan waktu pada sistem pendinginan Berdasarkan grafik laju perpindahan panas aktual meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Laju perpindahan panas actual tertinggi terdapat pada q dengan nilai paling tinggi adalah pada t55 dengan nilai 33,845 W. Sedangkan q terendah didapatkan pada awal permulaan perlakuan yaitu t5 sebesar 0,796 W. Hal ini disebabkan karena pengaruh dari perubahan suhu yang semakin tinggi sehingga menyebabkan perubahan pada kalor jenis yang dihasilkan akan semakin rendah. Dengan semakin tingginya temperatur fluida panas yang digunakan, maka akan menyebabkan jumlah uap panas yang dihasilkan semakin meningkat. Fase uap panas yang terbentuk memiliki kalor jenis yang lebih besar dibandingkan fase cair, karena jarak antar partikel saling berjauhan.
SIMPULAN Dari hasil penambahan sistem pendinginandidapatkan rancangan yang telah dibuat mampu berjalan cukup baik dengan menurunkan suhu pada ruang clearance. Peningkatan suhu akibat pergesekan antara tabung screwpress dengan ruang clearance mampu diturunkan dengan bantuan sistem pendinginan yang telah dirancang. Penurunan suhu terjadi pada t 50-55 = 1,9 OC dan t55-60 =sebesar 5 OC. Sistem pendinginan yang telah diuji mampu memberikan penurunan laju perpindahan panas dari 31,72 W menjadi 33,845 W dan kemudian diturunkan lagi menjadi 26,54 W. Suhu pada ruang clearance sebelum menggunakan sistem pendinginan memiliki rata rata peningkatan suhu sebesar 4,63 OC, sedangkan setelah menggunakan sistem pendinginan rata rata peningkatan suhu menjadi 2,26 OC.
DAFTAR PUSTAKA Cengel, Y.A. 1998. Heat Transfer (A Practical Approach). Mc Graw Hill. New York Chapman, A. J. 1978. Heat Transfer. Macmillan Publishing Company. New York. Djokosetyardjo, M. J. 1993. Ketel Uap.Pradnya Paramita. Jakarta. Gubitz, G.M., M. Mittelbach dan M. Trabi. 1999. Exploitation of The Tropical Oil Seed Plant Jatropha curcas L. Bioresouce Techonology 67 pp. 73-82 Hambali, E, dkk, 2007, Teknologi Bioenergi, Agromedia, Jakarta Holman, J. P. 1997. Perpindahan Kalor (edisi keenam). Terjemahan oleh Jasfi. Erlangga. Jakarta.
Rancang Bangun Sistem Pendinginan – Gultom, S.N., dkk
31
Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 28-32
Incropera, F. P, et. all. 2010. Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Sixth Edition. John Wiley and Sons.Inc. New Jersey. Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI Press, Jakarta. Koestoer, R. A. 2002. Perpindahan Kalor Untuk Mahasiswa Teknik. Jakarta. Kreith, F. 1986. Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas. Terjemahan oleh Prijono, A. Erlangga. Jakarta Masyithah, Zuhrina. 2006. Buku Ajar Perpindahan Panas. http://www.gogle.co.id/Perpindahan%20Panas/Textbook/Judul/ diakses tanggal 1 Agustus 2007 Prastowo, B. 2006. Info Tek Jarak Pagar (Jatropha curcas L.).http://www.perkebunan.litbang.deptan.go.id/index.php?option=com_content. Tanggal akses 22 September 2010 Prihandana, R. dkk, 2007, Meraup Untung dari Jarak Pagar, Jakarta , P.T Agromedia Pustaka Syah,A. 2006. Biodiesel Jarak Pagar: Bahan Bakar Alternatif yang Ramah Lingkungan. Agromedia Pustaka. Jakarta Zaika, V. P. Effect of Friction on the Displacement of the Material in a Screw Press. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, Vol. 38, No. 3, 2004, pp. 328–329. Ukraina.
Rancang Bangun Sistem Pendinginan – Gultom, S.N., dkk
32
