PERANCANGAN GUDANG PENDINGIN UNTUK KOMODITAS KENTANG

Perancangan Gudang Pendingin Untuk Komoditas Kentang

Karya Tulis Ilmiah

PERANCANGAN GUDANG PENDINGIN UNTUK KOMODITAS KENTANG

ABDUL RONI ANGKAT, S.TP, M.Si Widyaiswara Muda

BALAI PELATIHAN PERTANIAN JAMBI 2013

Abdul Roni Angkat, STP, M.Si – Balai Pelatihan Pertanian Jambi


PENDAHULUAN Kentang (Solenum tuberosum L) merupakan salah satu pangan utama dunia setelah padi, gandum dan jagung. Selain itu kentang juga merupakan salah satu komoditi unggulan yang bernilai tinggi dan sampai saat ini masih terus diusahakan di Indonesia secara komersial. Menurut Wattimena (2000) selain menjadi bahan pokok industri makanan, kentang juga digunakan untuk minuman, pakan ternak dan tekstil. Banyaknya manfaat kentang membuat petani terus berusaha meningkatkan produktivitasnya. Peningkatan produktivitas ini diikuti dengan peningkatan produksi kentang nasional, seperti yang dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Produksi nasional komoditi kentang Tahun

Jumlah (Ton)

2007

1,003,732.00

2008

1,071,543.00

2009

1,176,305.00

Sumber : Kementerian Pertanian (2011)

Selain dikonsumsi dan dipasarkan di dalam negeri, kentang juga mempunyai peluang ekspor yang cukup baik. Selama ini ekspor kentang Indonesia memasok ke beberapa Negara saja seperti Malaysia, Singapura, Cina, Jepang, Kanada dan Spanyol. Perkembangan ekspor-impor kentang Indonesia pada tahun 2004-2006 mengalami peningkatan yang sangat signifikan. Hal ini tercermin dari meningkatnya jumlah volume dan nilai ekspor kentang Indonesia. Selain mengekspor kentang Indonesia juga mengimpor kentang dari negara lain. perkembangan volume dan nilai ekspor-impor kentang Indonesia dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Perkembangan volume dan nilai ekspor-impor kentang Indonesia tahun 2004-2006 Tahun

Ekspor

Impor

Volume (Kg)

Nilai (US$)

Volume (Kg)

Nilai (US$)

2004

16,790,767

3,739,473

21,508,547

16,845,539

2005

25,693,792

8,516,112

32,232,323

21,682,541

2006

97,657,771

12,547,444

32,015,767

23,599,281

Sumber : Departemen Pertanian (2006)



Untuk menunjang program pengembangan agribisnis melalui peningkatan produksi diperlukan penyediaan bibit yang berkualitas, paket teknologi budidaya termasuk pola tanam serta pengendalian hama dan penyakit secara terpadu. Akan tetapi untuk pasca panen diperlukan penanganan hasil yang tepat karena hasil komoditas sayuran pada umumnya mudah rusak serta jumlah yang melimpah saat musim panen (panen raya). Khusus untuk komoditas kentang, kesalahan dalam perlakuan pasca panen dapat mengakibatkan terjadinya proses pencoklatan yang mengakibatkan warna tepung kusam dan tidak menarik. Untuk mendapatkan tepung kentang dengan warna dan mutu tepung yang baik dapat dilakukan dengan menekan akumulasi gula reduksi selama penyimpanan umbi kentang (BB Pascapanen, 2011). Salah satu cara untuk meminimalkan kerusakan dan mempertahankan kualitas kentang menggunakan gudang pendingin untuk penyimpanan.

PENDEKATAN RANCANGAN THERMAL Pendekatan rancangan untuk gudang pendingin kentang dipengaruhi oleh beberapa parameter sebagai berikut : 1.

Ukuran gudang pendingin Gudang pendingin kentang mempunyai ukuran 50 ft x 50 ft x 15 ft dibagian dalam dengan volume gudang pendingin sebesar 37500 ft3.

2.

Insulasi Lantai gudang pendingin terbuat dari campuran beton, polyurethane Rigid Panel setebal 1 in dan baja, sehingga nilai R nya sebesar : R polyurethane

: 8 ft2.oF. h/(BTU.in)

R baja

:0

R beton

:0

Nilai R campuran = 1 in x 8 = 8 ft2.oF. h/BTU Dinding gudang pendingin menggunakan campuran Polyurethane Rigid Panel setebal 2 inch dan baja. sehingga nilai R nya sebesar : R polyurethane


R baja

:0

Nilai R campuran = 2 in x 8 = 16 ft2.oF. h/BTU



Atap gudang pendingin menggunakan campuran Polyurethane Rigid Panel setebal 3 inch dan baja. sehingga nilai R nya sebesar : R polyurethane


R baja

:0

Nilai R campuran = 3 in x 8 = 24 ft2.oF. h/BTU 3.

Kapasitas Gudang Bulk density kentang sebesar 769 kg/m3 (21.79 kg/ft3), dengan memberikan space 40% untuk mobilitas dalam ruangan, maka kapasitas gudang untuk penyimpanan kentang sebesar :





Kapasitasgudang  60%x37500 ft 3 x21.79kg / ft 3  490328.7kg  490.3287Ton 4.

Data suhu Menurut Bartsch et.al (1990), suhu kentang setelah dipanen 84oF, sedangkan suhu penyimpanan di gudang pendingin sebesar 45oF. Sedangkan menurut Eltawil et. al (2006), penyimpanan kentang pada suhu 5oC(41oF) dapat memperpanjang umur simpan sampai 6 bulan, sedangkan penyimpanan pada suhu 10oC(50oF) dapat memperpanjang umur simpan selama 3-4 bulan. Selain itu penentuan suhu gudang pendingin dipengaruhi oleh tujuan pengolahan kentang selanjutnya (Tabel 3). Tabel 3. Rekomendasi suhu gudang pendingin untuk penggunaan kentang yang berbeda Tujuan Suhu penyimpanan (oC) Konsumsi segar 2–4 Kentang potong 4–5 Kentang goreng 7 – 10 Bubur kentang 5-7 Sumber : Eltawil et.al (2006)

Dalam desain gudang pendingin, kentang disimpan selama 4 bulan dengan peruntukkan menjadi kentang goreng, sehingga suhu yang menjadikan acuan sebagai berikut : -

Suhu ambient

: 84oF

-

Suhu penyimpanan

: 45oF

-

Suhu lantai gudang

: 55oF



5.

Loading rate pada komoditas kentang penurunan suhu disarankan 1-2 oC, untuk menghindari terjadinya Chilling Injury (Ronald E,…), dalam desain gudang pendingin ini penurunan suhu ditetapkan sebesar 2oC (3.6oF) per day. Sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu dari 84oF ke 45oF selama :

84



F  45 o F  10.83hari 3.6 o F / hari o

Dari perhitungan di atas ditetapkan pendinginan untuk mencapai suhu penyimpanan dilakukan selama 10 hari, dengan beban maksimum terjadi pada hari ke-10. Sehingga loading rate sebesar : 10%x490328.7kg  49032.87kg  49.03287Ton / hari

6.

Cooling rate Cooling rate untuk mencapai suhu 45oF dalam 24 jam, ΔT = 85oF – 45oF = 39oF

7.

Heat of Respiration and Specific Heat K (Heat of Respiration) untuk kentang dicari pada suhu gudang pendingin 45oF dan suhu rata-rata dari suhu ambient dan suhu gudang pendingin sebesar (84oF + 45oF)/2 = 64.5oF K Pada suhu 45oF diperoleh dengan melakukan interpolasi antara K pada 40oF dan 60oF. K 40oF = (660 + 1980)/2 = 1320 Btu/ton/24 hr (Bartsch, et al., 1990) K 60oF = (1320 + 2640)/2 = 1980 Btu/ton/24 hr (Bartsch et al., 1990)  60  45  K 45 o F  1980   x1980  1320  1485Btu/ton/24 jam  60  40 

K Pada suhu 64.5oF diperoleh dengan melakukan interpolasi antara K pada 60oF dan 70oF. K 60oF = (1320 + 2640)/2 = 1980 Btu/ton/24 hr (Bartsch et al., 1990) K 70oF = (1760 + 3520)/2 = 2640 Btu/ton/24 hr (Bartsch et al., 1990)  70  64.5  K 64.5 o F  2640   x2640  1980  2277Btu/ton/24 jam  70  60 

C (specific heat) untuk kentang : 0.82 Btu/lb.oF (Bartsch et al., 1990)



8.

Infiltration Besarnya nilai pergantian udara pada suhu 84oF dalam 24 jam untuk volume gudang pendingin 37500 ft3, dihitung dengan menggunakan tabel Storeroom Volume-Infiltration Relationship (Bartsch et al., 1990). Nilai tersebut diperoleh dengan melakukan interpolasi diantara volume gudang pendingin sebesar 25000 ft3 dan 50000 ft3. Nilai pergantian udara pada 25000 ft3 = 2.6 Nilai pergantian udara pada 55000 ft3 = 1.8 Nilai pergantian udara pada 37500 ft3 =  50000  37500  1.8   x1.8  2.6  2.2  50000  25000 

Nilai enthalpy pada suhu 84oF dan suhu 45oF diperoleh dengan menlakukan interpolasi menggunakan tabel Temperature-Enthalpy Reltionship (Bartsch et al., 1990). h85 =49.44 Btu/lb h80=43.70 Btu/lb  85  84  h84  49.44   x49.44  43.7   48.292 Btu / lb  85  80 

h45 =17.65 Btu/lb 9.

Lampu dan Motor Lampu pada gudang pendingin dipasang sebesar 0.5 watt/ft2 Sehingga daya yang dibutuhkan pada lampu sebesar

0.5w / ft 2 x50 ftx 50 ft   1250w  1.25kW

hidup 10 jam/hari

Motor yang digunakan mempunyai daya sebesar 5HP hidup selama 20 jam/hari

PERHITUNGAN Beban Pendinginan yang terjadi pada gudang pendingin dengan volume 37500 3

ft dan kapasitas gudang 490.3287 ton dihitung sebagai berikut : Field heat

Q1  MCT Q1  49.03287ton / 24 jamx 2000lb / tonx 0.82 Btu / lb o Fx39 o F Q1  3327370.6 Btu / 24 jam Abdul Roni Angkat, STP, M.Si – Balai Pelatihan Pertanian Jambi


Respiration load K untuk menghitung Respiration Load pada hari ke-10 menggunakan K pada suhu ratarata pendinginan sebesar 64.5oF

Q21  MK Q21  49.03287tonx 2277 Btu / ton / 24 jam Q21  111647.8Btu / 24 jam Nilai Q21 merupakan nilai Respiration Load kentang yang dimuat pada hari ke-10 Sedangkan untuk produk yang dimuat pada hari ke-1 sampai hari ke-9 sebesar 441.29583 ton, K yang digunakan adalah K pada suhu gudang pendingin sebesar 45oF.

Q22  MK Q22  441.29583tonx1485Btu / ton / 24 jam Q22  655324.3Btu / 24 jam

Nilai Respiration Load total = Q21 + Q22 = 111647.8Btu/24jam + 655324.3 Btu/24 jam = 766972.2 Btu/24 jam

Conductive Heat Gain

Q3  24 AT0  Ti  / R

(untuk lantai, dinding dan atap dihitung secara terpisah)

24x50 ftx 50 ft x55  45 F   75000Btu / 24 jam o

Q3lantai 

8 ft 2 .h.o F / Btu

Q3dinding

24x15 ftx 50 ft  50 ft  50 ft  50 ft x84  45 F   175500Btu / 24 jam 

Q3atap 

24x50 ftx 50 ft x84  45 F   97500Btu / 24 jam

o

16 ft 2 .h.o F / Btu

o

24 ft 2 .h.o F / Btu

Q3  Q3lantai  Q3dinding  Q3atap Q3  75000 Btu / 24 jam  175500 Btu / 24 jam  97500 Btu / 24 jam Q3  348000 Btu / 24 jam



Infiltration (Convective Heat Gain) Q4  ho  hi NV / 13.5 Q4

 48.3  17.7 Btu / lbx 2.2 / 24 jam x37500 ft 3 

13.5 ft 3 / lb Q4  187256.7 Btu / 24 jam

Equipment

Q5  kWx3430t  HPx2545tm

Q5  1.25 x343010  5 x 254520 Q5  297375Btu / 24 jam

Total Cooling Load Q1

= 3327370.6 Btu/24 jam

Q2

= 766972.2 Btu/24 jam

Q3

= 348000

Q4

= 187256.7 Btu/24 jam

Q5

= 297375 Btu/24 jam

Qt

= 4926974.4 Btu/24 jam

Btu/24 jam

Kapasitas Sistem Pendinginan yang akan Dipasang yang akan dipasang dihitung dengan menggunakan persamaan :

Capacity  Qt xSFxDF SF

= service factor, typically 1.1 – 1.2

DF

= defrost factor, typically 1.1 – 1.2

Capacity  4926974.4 Btu / 24 jamx1.1x1.1 Capacity  5961639 Btu / 24 jam 1 ton of refrigeration = 288000 Btu/24 jam Sehingga kapasitas pendinginan dari rancangan gudang pendingin sebesar : 5961639 Btu / 24 jam  20.7ton 288000 Btu / 24 jam



ANALISIS Perancangan gudang pendingin disesuaikan dengan karakteristik komoditas yang akan disimpan, yang meliputi sifat fisik dan kimia produk serta tujuan pemanfaatan produk tersebut. Proses pendinginan produk yang tidak tepat dapat mengakibatkan chilling injury sehingga menurunkan mutu produk pada saat ingin digunakan. Pada kentang proses pendinginan dilaksanakan dengan menurunkan suhu 2oC (3.6oF) per hari, sehingga lamanya waktu yang diperlukan untuk melaksanakan proses pendinginan tergantung selisih suhu kentang pada saat di luar ruangan dengan suhu di dalam gudang pendingin dibagi dengan penurunan suhu per hari. Secara persamaan dapat dituliskan sebagai berikut : lamawaktupendinginan  (To  Ti) / penurunansuhuperhari

Proses pendinginan kentang memerlukan waktu 10 hari untuk menurunkan suhu dari 84oF menjadi 45oF. Jumlah kentang yang dipanen setiap hari, suhu kentang pada saat pemanen, besarnya penurunan suhu yang diinginkan mempengaruhi nilai Field Heat yang juga akan semakin meningkatkan cooling load gudang pendingin. Nilai Field Heat menunjukkan seberapa besar proses pendinginan yang diperlukan untuk menurunkan suhu pada produk sampai mencapai suhu yang tepat untuk penyimpanan. Pada desain gudang pendingin kentang nilai Field Heat sebesar 3327370.6 Btu/24 jam. Respiration Load/Heat Respiration merupakan energi yang dilepaskan oleh produk pada saat respirasi. Heat Respiration akan semakin berkurang seiring dengan penurunan suhu dan akan menjadi stabil pada suhu penyimpanan produk. Semakin besar jumlah produk yang mengalami proses pendinginan maka akan semakin besar nilai Respiration Load. Pada desain gudang pendingin kentang ini nilai Respiration Load sebesar 766972.2 Btu/24 jam. Conductive Heat Gain dipengaruhi perbedaan antara suhu di dalam gudang pendingin dan lingkungan luar dan bahan insulasi yang dipergunakan. Semakin besar selisih suhu lingkungan dan di dalam gudang pendingin, maka nilai Conductive Heat Gain akan semakin besar. Sebaliknya semakin tinggi nilai R bahan insulasi maka nilai Conductive Heat Gain akan semakin rendah. Nilai R di atap harus lebih tinggi dari dinding karena adanya pengaruh penyinaran matahari, demikian juga nilai R dinding harus lebih tinggi dari nilai R lantai. Pada desain gudang pendingin kentang ini, atap dan dinding merupakan campuran dari polyurethane dan steel. sedangkan untuk lantai



ditambahkan campuran beton. Nilai R lantai, dinding, atap berturut-turut 8 ft2.oF. h/(BTU.in), 16 ft2.oF. h/(BTU.in), 24 ft2.oF. h/(BTU.in). Nilai Conductive Heat Gain pada desain gudang pendingin ini sebesar 348000 Btu/24 jam. Nilai Convective Heat Gain pada Infiltration menunjukkan perpindahan panas yang disebabkan konveksi. Nilai ini sangat dipengaruhi oleh volume gudang pendingin yang dirancang, semakin besar volume maka infiltrasi akan semakin besar. Pada desain gudang pendingin kentang nilai Convective Heat Gain sebesar 187256.7 Btu/24 hr. Sebagai kelengkapan dari gudang pendingin maka dibutuhkan lampu untuk penerangan dan motor sebagai sumber tenaga. Pada desain gudang pendingin kentang 2

ini menggunakan motor 5HP dan lampu 0.5 watt/ft . Sehingga energi yang dibutuhkan untuk kebutuhan tersebut sebesar 297.375 Btu/24 jam. Kelengkapan ini bisa ditambahkan

lagi

sesuai

dengan

kebutuhan

operasional

gudang

pendingin

diantaranyalift, pompa, generator. Total Cooling load pada gudang pendingin kentang ini sebesar 4926974.4 Btu/24 jam. Dengan memperhitungkan waktu pendinginan yang hilang karena pemeliharaan dan defrost maka dikalikan dengan servis factor sebesar 1.1 dan defrost factor sebesar 1.1, sehingga total cooling load sebesar 5961639 Btu/24 jam. Nilai tersebut dibagi dengan 288000 Btu/24 jam/ton untuk memperoleh nilai tons of refrigeration sebesar 20.7 ton. Untuk mendinginkan 490.3287 ton kentang dari 84oF menjadi suhu 45oF selama 10 hari pada gudang pendingin yang mempunyai volume 37500 ft3 dibutuhkan kapasitas pendinginan sebesar 20.7 ton.`

REFERENSI Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian. 2011. Penghambatan pencoklatan enzimatis dan non enzimatis sampai dengan 80% pada pembuatan tepung kentang. http://pascapanen.litbang.deptan.go.id/index.php/hasil _penelitian /57. [26 Juni 2011]. Bartsch JA, Blanpied GD. (1990). Refrigeration and controlled atmosphere storage for horticultural crops. Norheast Regional Agricultural Engineering Service ; (22) : 12.



Bartsch JA, Blanpied GD. (1990). Refrigeration and controlled atmosphere storage for horticultural crops. Norheast Regional Agricultural Engineering Service ; (22) : 15. Bartsch JA, Blanpied GD. (1990). Refrigeration and controlled atmosphere storage for horticultural crops. Norheast Regional Agricultural Engineering Service ; (22) : 38. Departemen Pertanian. 2006. Bais Data Satistik Ekspor-Impor Komoditas Pertanian. Jakarta : Kementerian Pertanian. Eltawil M, Samuel D, Singhal O. 2006. Potato storage technology and storage design aspects. The CIGR Ejournal ; invited overview no.11. vol. VIII : 3 Kementerian Pertanian. 2010. Basis Data Statistik Pertanian Sub Sektor Hortikultura Menurut Nasional. Jakarta : Kementerian Pertanian. Ronald E. Potato. Davis : Vegetable Crops Department, University of California. http://www.ba.ars.usda.gov/hb66/114potato.pdf [27 Juni 2011] Wattimena, GA. 2000. Pengembangan propagul kentang bermutu dan kultival kentang unggul dalam mendukung peningkatan produksi kentang di Indonesia. [Orasi ilmiah]. Bogor : Fakultas Pertanian, Intitut Pertanian Bogor.


PERANCANGAN GUDANG PENDINGIN UNTUK KOMODITAS KENTANG

Recommend Documents