PENGERINGAN DENDENG SAPI TENAGA SURYA MODEL KABINET BERSIRKULASI ALAMI Nofriadi(1) (1)
Staf Pengajar Jurusan Teknk Mesin, Politeknik Negeri Padang ABSTRACT
Indonesia is one of the countries which have high intensity solar radiation. This is very useful in term to exploite solar radiation for drying processes. However, most drying processes are done naturally. This method has many constraints. By improvement of solar collector technology, the drying processes could be done better. Appliance draining of energy surya model cabinet of natural circulation has been made for the draining meat “dendeng”. Dry air in the dryer room was encircling naturally. Some of meat “dendeng” sunlight directly and some of them again exploited hot dry air of this dryer room collector system. Result shows that productivity draining of meat “dendeng” compared to natural draining can become dryer alternative to the make-up of result of clean and better its. Keywords: Solar energy, drying system alternative 1.
PENDAHULUAN
Teknologi pengeringan berkembang sangat pesat saat ini. Kemajuan ini telah banyak memberikan kemudahan dalam pengeringan, diantaranya dendeng yang dihasil lebih baik sesuai yang diinginkan oleh konsumen. Masalah yang dihadapi dalam proses produksi dengan ini adalah proses pengeringan, masalah kebersihan dan faktor higienis produk. Selama ini proses pengeringan dilakukan menjemur dendeng di lapangan terbuka dan harus dijaga dari lalat/serangga atau dimakan oleh binatang. Hal lain yang sulit diatasi adalah dendeng terkena debu atau terkontaminasi kotoran dari udara selama proses penjemuran, dan terjadi mendung atau hari hujan, maka proses pengeringan akan terganggu, bisa mengakibatkan dendeng berbau / berjamur dan tidak bisa dikonsumsi oleh konsumen. Tujuan dari penelitian adalah peningkatkan produktifitas pengeringan dendeng sapi dibandingkan pengeringan alami dan peningkatkan mutu produk hasil pengeringan dendeng sapi dengan alat pengeringan. Adapun permasalahan yang dihadapi dalam proses produksi dapat dirumuskan sebagai berikut: 1.
Waktu pengeringan dendeng yang cukup lama, bila cuaca tidak panas akan mengakibatkan dendeng berjamur.
2.
Selama proses pengeringan dendeng harus dijaga agar tidak dihinggapi oleh lalat atau dimakan binatang seperti kucing.
3.
Produk terkontaminasi debu dan kotoran dari udara karena dijemur di tempat terbuka.
2.
TINJAUAN PUSTAKA
Sinar matahari merupakan salah satu unsur penting dalam kehidupan makhluk hidup di bumi. Pancarannya yang menghasilkan panas cukup tinggi biasanya digunakan oleh manusia untuk menjemur/ mengeringkan hasil bumi. Peneliti akan membuat alat tambah berupa penyerap panas atau kolektor. Prinsip kerja kolektor adalah pelat absorber menyerap radiasi surya yang jatuh ke permukaan dan dikonversikan dalam bentuk panas, sehingga temperatur plat tersebut menjadi naik. Panas dipindahkan kefluida kerja yang mengalir pada absorber. Perpindahan panas akan terjadi konduksi, konveksi dan radiasi. Untuk menghitung lajunya perpindahan panas selama proses pengeringan atau penguapan, dapat ditinjau dari suatu permukaan basah yang dilewati oleh aliran udara panas.
m
a
a, ta, Ps,a i, ti, Ps,i dA
Gambar 1 Permukaan basah dialiri udara
Jika udara panas mengalir melewati suatu permukaan basah, maka akan terjadi perpindahan kalor sensibel dan kalor laten secara bersamaan, dimana
Pengeringan Dendeng Sapi Tenaga Surya Model Kabinet Bersirkulasi Alami (Nofriadi)
perpindahan kalor sensibel (qs) terjadi bila terdapat perbedaan suhu antara udara (ta), dan perpindahan kalor laten (ql) terjadi bila terdapat perbedaan tekanan parsial uap air di udara (Ps,a) dengan tekanan di air (Ps,i) yang disertai oleh perpindahan massa uap air. Besarnya laju perpindahan panas yang terjadi dapat ditentukan dari persamaan berikut:
3 1
Laju perpindahan kalor sensibel :
qs hc .dA.(t a ti )
... (1)
Laju perpindahan kalor laten:
ql hD .dA.( i a ).h fg
dengan menyederhanakan persamaan, laju perpindahan kalor total selama proses penguapan atau pengeringan dapat ditentukan dengan persamaan: ... (4)
Jika besarnya massa air yang menguap diketahui, maka:
qt m.(hi ha )
Tdb
... (2)
qt hc .dA.(ta ti ) hD .dA.( i a ).h fg .(3)
hc .dA.(hi ha ) C pm
2
Gambar 2 Diagram psikometrik 1-2 untuk kolektor surya 2-3 ruang pengering.
Laju perpindahan kalor total:
qt
... (5)
dengan:
Pernyataan selama proses pengeringan kolektor surya adalah: 1 2 Proses pemanasan udara yang terjadi dalam kolektor surya pada kelembaban mutlak konstan. 2 3 Proses pengeringan produk atau proses pendinginan dan pelembaban udara pengering secara adiabatik.. 3.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini adalah bersifat kwalitatif. Jadi metodenya kualitatif yang membatasi. 3 (tiga) kali waktu pengujian, pagi, sore hari. Variabel yang diteliti adalah: seberapa besar pegaruh alat pengering ini terhadap dendeng yang akan dikeringkan apabila dijemur di alam terbuka ke dalam alat pengering yang mempunyai kolektor.
hc .dA massa air yang menguap, kg. C pm
Proses pengeringan tersebut dilakukan dengan dua cara yaitu tanpa menggunakan alat pengering dan dendeng menggunakan alat pengering
Skema proses sistem pengeringan secara teoritis ditunjukan oleh “Gambar (2)”. Proses pemanasan dara yang terjadi dalam kolektor surya pada kelembapan mutlak konstansecara teoritis dan proses pengeringan.
Data-data yang diambil beberapa waktu pengeringan untuk mengeringkan dalam kadar air dendeng yang sama.
m
Gambar 3 Sistem pengering dendeng sapi tenaga surya 85
Jurnal Teknik Mesin
4.
Vol. 3, No.2, Des 2006
PENGUJIAN ALAT PENGERING
Berdasarkan data pengujian yang dilakukan terhadap alat pengering dendeng sapi tenaga surya ini didapat data sebagai berikut: Dengan mengambil 10 titik pengukuran suhu 1.
Empat titik temperatur udara masuk
2.
Tiga titik temperatur di dalam ruangan pengering
3.
Tiga titik temperatur udara keluar dari alat pengeryng
60 o
dimana: Q m cp ΔT
= laju pembangkit panas (Btu/hr ft3) = laju aliran massa (kg/s) = panas jenis pada konstan (j/(kg,K) = inkremen suhu (°C)
Untuk mengetahui harga nilai m (massa air yang dikeluarkan) maka dapat dicari dengan rumus:
m Av
dimana: = kerapatan (kg/m3) A = luas penampang (m3) ΔT = laju aliran udara (m/s2) Pengambilan dari hari pertama pada pukul 11.00 WIB T1 = 29°C T5 = 55°C T8 = 42°C v = 5 m/s2 T2 = 29°C T6 = 55°C T9 = 42°C T3 = 29°C T7 = 55°C T10 = 42°C T4 = 29°C
70
Temperatur ( C)
ISSN 1829-8958
50 40 30 20 10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Titik pengujian 11.00
11.30
12.00
12.30
13.00
13.30
14.00
Gambar 4 Temperatur titik pengujian terhadap waktu pengujian pada hari pertama
T1 T2 T3 T4 4
29C 29C 29C 29C 4 29
Tout
70 60
T 8T9 T10 3
42C 42C 42C 3 42C
50
o
Temperatur ( C)
Tin
40 30 20 10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
T
Titik pengujian 10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
12.30
Tin Tout 2
29C 42C 2 = 35,5 °C
13.00
Gambar 5 Temperatur titik pengujian terhadapat waktu pengujian pada hari kedua
Berdasarkan tabel sifat udara pada tekanan atmosfir maka dicari cp dan dengan interpolasi
70
50
o
Temperatur ( C)
60
40 30 20 10 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Titik pengujian 10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
12.30
13.00
Gambar 6 Temperatur titik pengujian terhadapat waktu pengujian pada hari ketiga
Perhitungan panas yang dicari adalah perlepasan panas yang terjadi dengan rumus:
Q m C p T
T °C 20 35.5 40 Harga
Kg/m3 1204 x 1.1127
35.5 20 40 20 15.5 = 20 3.1 = 4 -0.05 = x =
x 1.204 1.127 1.204 x 1.204 0,077 x 1.204 0.077 x – 1.204 x -1.204
cp J (kg.K) 1006 y 1007
86
Pengeringan Dendeng Sapi Tenaga Surya Model Kabinet Bersirkulasi Alami (Nofriadi)
= Harga cp
1.44 kg/m3
35.5 20 = 40 20
y 1006 1007 1006
15.5 20
=
y 1006 1
3.1 4
=
0.775
=
y – 1006
y
=
1006.775
cp
=
1006.775 J (kg.K)
y – 1006
= 174003, 4 Persentase Penurunan Berat Dendeng Sapi Selama Pengujian
Jadi efisiensi alat pengering dendeng ini adalah:32 %
= 0.56745 cm
Harga laju aliran massa m = .Av = 1.144 kg/m3 x 5.6745 x 5 m/s2 = 3.246 kg/s2 Q = m c ΔT = 3.246 kg/s2 x 106,775 J (kg.K) x 35, 5°C = 116013, 70 J Pengambilan data pada hari kedua pukul 10.00 WIB Harga 3
= 1,139 kg/m
Harga cp cp
= 5,238kg/s2 x 1006, 65J (kg.K) x33C
= 5674, 5 cm2 2
= m cp T
= 97 cm x 58, 5 cm
=px1
A
Q
Dari data pengujian yang dilakukan terhadap alat pengering dendeng tenaga surya ini diketahui bahwa berat dendeng yang dimasukkan ke dalam alat pengering mula-mula 250 gram setelah pengeringan selama 2 hari, berat dendeng menjadi berkurang menjadi 80 gram, pada pengujian yang lain daging yang akan dibuat dendeng dengan berat yang sama dikeringkan tanpa menggunakan alat pengering membutuhkan waktu 4 hari dan beratnya berkurang sampai kering 100 gram.
Harga luas penampang A
= 1.154 kg/m3 x 5,674m2 x 8m/s2 = 5,238 kg/s
= 1006,85 J /(kg.K)
harga laju aliran massa m = . A. v = 1.139 kg/m3 x 5,674 m2 x 4,5m2/s2 = 29, 08 kg/s Q = m. cp. T = 29, 08 kg/s x 1006 J / (kg.K) x 37C = 108333, 03 J
Efisiensi pengering yang terjadi selama 2 hari mencapai 32%, jadi dalam sehari alat pengering dendeng dapat mengurangi berat 250-80 gram = 170 gram.
170 gram 85 garm sehari 2 Dibandingkan dengan pengeringan dengan cara biasa alat ini mampu menghemat waktu hingga setengah kali dari waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan dengan cara biasa. Pengeringan secara biasa 250 gram dendeng dikeringkan dalam waktu 4 hari. Dengan berat yang dicapai hingga kering 100 gram dengan efisiensi selama 4 hari 40% 10% sehari 4 Disini dapat dilihat bahwa alat ini dapat mengeringkan lebih cepat, lebih bersih dari pengaruh kotoran atau debu karena dendeng yang kering ditempatkan ditempat yang tertutup yang terhindar dari pengaruh yang dapat mengganggu pengeringan dendeng.
Data percobaan pada hari ketiga diambil pada pukul 13.00 WIB Harga
= 1,154 kg/m3
Harga cp cp
= 1006,65 J (kg,K)
Harga laju aliran massa m
= . Av
Gambar 7 Perbandingan temperatur masuk, Temperatur keluar, dan Temperatur lingkungan terhadap Waktu (Hari pertama)
87
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 3, No.2, Des 2006
ISSN 1829-8958
5.2. Saran letakkan alat pengering yang dapat sinar matahari langsung dari matahari. PUSTAKA
Gambar 8 Perbandingan temperatur masuk, Temperatur keluar, dan Temperatur lingkungan terhadap Waktu (Hari kedua)
1.
A. Bejan, G. Tsatsaronis dan M. Moran, Thermal Design and Optimization, John Wiley & Sons, New York, 1996.
2.
C.P. Arora, Refrigeration and Air Conditioning, McGraw-Hill, Singapore, 2000.
3.
F.P Incropera dan D.P. DeWitt, Introduction to Heat Transfer, John Wilet & Sons, New York, 1996.
4.
Sukhatme, Solar Energi: Principles of Thermal Collection and Storage, Tata MacGraw-Hill Publishing Company Limited, New Delhi, India, 2001.
5.
Zainuddin, Dahnil, Ir.MSc., Solar Teknik 1 & 2, Universitas Andalas Padang, 1990.
6.
Yazmendra Rosa, Hanif, Kolektor Energi Surya untuk Sistem Pengering Kulit Manis, Jurnal Teknik A Tahun IV ISSN 0854-8471, Universitas Andalas.
Gambar 9 Perbandingan temperatur masuk, Temperatur keluar, dan Temperatur lingkungan terhadap Waktu (Hari ketiga)
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Matahari merupakan sumber energi yang bisa kita manfaatkan dalam kehidupan kita sehari-hari. Dari hasil penelitian yang telah kita laksanakan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.
Apabila sinar matahari redup, kotak pengering tetap panas karena ada isolator, ketika matahari bersinar lagi suhu udara di dalam kota pengering akan naik.
2.
Berdasarkan pengujuan terhadap dendeng yang dikeringkan dengan alat pengering dan dengan matahari langsung ketebalan sama serta kadar air yang sama mencapai dua kali lipat lebih cepat keringnya apabila memakai alat pengering.
3.
Dengan alat pengering ini dendeng yang dikeringkan akan lebih higienis, aman dari gangguan binatang dan debu.
88
