LAPORAN TUGAS AKHIR
Rancang Bangun Prototype Mesin Pasteurisasi Dengan Memanfaatkan Panas Kondensor Sebagai Preheat
Design and Installation Prototype Pasteurization Machine By Using Heat From Condenser as Preheater
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
diajukan oleh: Khaerun Nur Zaman 091611019
JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2012
CURRICULUM VITAE
Nama
Jenis Kelamin
: Khaerun Nur Zaman : Laki-laki
Tempat/Tanggal Lahr : Majalengka/26-Januari-1992
Status
: Mahasiswa
Alamat
: Jl. Nyi MRA Kawunganten, Ds. Kedokan Bunder RT/02 RW/01 Kec. Kedokan Bunder, Kab. Indramayu
Jawa
Barat, 45283
Agama
: Islam
Jurusan
: Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
Program Studi
: Teknik Pendingin dan Tata Udara
Institusi
: Politeknik Negeri Bandung
Nomor Handphone
: 08978437692
Email
:
[email protected]
Hobi
: Mendalami software komputer, mendengarkan musik,
bermain gitar, dan jalan-jalan.
PENDIDIKAN Tahun 2009sekarang
Institusi Politeknik Negeri Bandung
Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara
2006-2009
SMKN 1 Krangkeng
Teknik Mekanik Otomotif
2003-2006
SMPN 1 Kedokan Bunder
-
2002-2003
SDN 1 Kedokan Agung
-
1997-2002
SDN 1 Sumber Kulon
-
Proses pengolahan susu agar dapat dikonsumsi yaitu harus melalui tahap pendinginan, pasteurisasi, kemudian didinginkan kembali sampai temperatur 4°C. Pada proses pasteurisasi susu dipanaskan oleh heater. Untuk menghemat daya dan mempercepat proses pemanasan susu digunakan pemanfaatan panas heater dari kondensor, sehingga beda temperatur sebelum dan sesudah pasteurisasi dapat dikurangi. Penelitian dilakukan pada sebuah mesin pendinginan dan pasteurisasi susu dengan ukuran 100x70x90 cm3 yang dilengkapi dengan kondensor tube in tube sebagai heat exchanger yang dapat meningkatkan temperatur sebelum pasteurisasi. Sebagai hasilnya ada penghematan energi listrik pada heater. Dengan pemanfaatan panas kondensor, konsumsi listrik dapat dihemat 35,29%.
Kata Kunci : Pasteurisasi, Prototype, Pemanfaatan panas kondensor, Tube in tube.
The processing of milk to be consumed is to go through the stages of cooling, pasteurization, and then cooled back to the temperature of 4°C. In the pasteurizing process, milk is heated by the heater. Condenser heat recovery is used as preheat and to save the power consumption of heater. Beside that, condenser heat recovery is used to make the milk heating process easier. The study was conducted on a cooling and pasteurized milk machine with a measurement of 100x70x90 size cm3 equipped with a condenser tube in tube heat exchanger which can increase the temperature before pasteurization. Therefore there is a reduction in electrical energy usage in the heater. By using heat from condenser, electrical energy can be saved until 35,29%.
Keywords : Pasteurization, Prototype, Benefit heat from condenser, Tube in tube.
Bismillahirrohmaanirrohiim
Puji dan syukur, penulis panjatkan kehadirat Tuhan semesta alam Allah
karena atas izin dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas SWT,
akhir ini, shalawat serta salam semoga tercurahkan selalu untuk junjunan kita
Nabi Besar Muhammad SAW. Dengan segala kemampuan, baik riil maupun materiil, penulis berusaha
melaksanakan laporan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya agar memiliki nilai
keilmuan yang bermanfaat serta memenuhi dalam maksud dan tujuannya. Namun
pembuatan laporan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan yang ada. Tugas akhir ini tidak akan terwujud apabila tidak mendapat dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Maka melalui tulisan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi 1.
tingginya kepada:
Kedua orang tua Penulis, yang tidak henti-hentinya berdoa dan selalu mendukung penulis, baik riil maupun materiil.
2.
Kakak dan Adik penulis yang selalu mendukung dan menyemangati penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
3.
Bapak Ade Suryatman Margana, selaku Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara institut Politeknik Negeri Bandung.
4.
Bapak Windy dan Bapak Tandi selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.
5.
Bapak Nuriyadi, Bapak Apip, dan Bapak Anda selaku dosen penguji yang selalu membantu dalam memperbaiki kesalahan-kesalahan pada penulisan laporan ini.
6.
Mochammad Riffansyah, Elsatifiana, dan Fiqri Novel Zaeni selaku partner dan pendamping yang selalu setia menemani dan membantu saat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
7.
Bapak Prayogo, Bapak Dani, Bapak Sunardi, Bapak Suherman serta
Bapak Samedi selaku staff jurusan yang selalu membantu dalam
proses pengerjaan tugas akhir ini. 8.
Ambang, Adi, Elvan, Ega, Sandi, Ellsa, Isun, Sekar, Oki, Diyan Serta Faisal yang selalu menemani di saat susah maupun senang.
9.
kebersamaan dan kekeluargaan.
Rekan rekan seperjuangan kelas 3A, yang selalu menjunjung tinggi
10.
Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah
memberikan bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada
penulis.
Semoga Allah SWT memberi balasan yang berlipat ganda pada Bapak, Ibu dan rekan
rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis.
Bandung, 16 Juli 2012
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................... i ABSTRACT .................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. iii
DAFTAR ISI ................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 2 1.4 Sistematika Penulisan ......................................................................... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pasteurisasi ......................................................................................... 4 2.2 Sistem Pasteurisasi HTST dengan pemanfaatan panas kondensor .... 4 2.3 Heat Exchanger .................................................................................. 5 2.4 Sistem Refrigerasi .............................................................................. 6 2.5 Perhitungan Beban ............................................................................. 8 2.5.1 Beban Kalor Melalui Dinding ..................................................... 8 2.5.2 Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) ............................. 9 2.5.3 Beban Produk .............................................................................. 9 2.5.4 Beban Peralatan ........................................................................... 10 2.6 Pemanfaatan Panas Kondensor .......................................................... 10 2.7 Kapasitas Pemanasan Tube in Tube ................................................... 11 2.8 Perhitungan Panjang Pipa Tube in Tube ............................................ 11 BAB III DATA PERANCANGAN 3.1 Konstruksi Kondensor Tube in Tube .................................................. 17 3.2 Data Perancangan ............................................................................... 17
3.2.1 Dimensi Tangki Pasteurisasi ....................................................... 18
3.2.2 Beban Kalor Pasteurisasi ............................................................. 19 3.2.3 Beban Peralatan ........................................................................... 21
3.2.4 Beban Total ................................................................................. 22
3.3 Perhitungan Panjang Pipa Kondensor Tube in Tube .......................... 22
3.3.1 Kalor Yang Diserap Refrigeran................................................... 23 3.3.2 Kalor Yang Diserap Susu ............................................................ 26 3.3.3 Panjang Pipa Kondensor Tube in Tube ....................................... 29 Komponen Mesin Pasteurisasi ........................................................... 29 3.4 3.4.1 Pemanas (Heater) ........................................................................ 29
3.4.2 Agitator........................................................................................ 30 3.4.3 Sistem Pemipaan ......................................................................... 30 3.5 Komponen Sistem Kelistrikan ........................................................... 30 BAB IV INSTALASI DAN CARA KERJA SISTEM 4.1 Pelaksanaan Kerja .............................................................................. 31 4.2 Pembuatan Meja Trainer .................................................................... 31 4.3 Pembuatan Tangki Pasteurisasi .......................................................... 32 4.4 Pembuatan Kondensor Tube in Tube ................................................. 33 4.5 Pemasangan Tangki Pada Meja Trainer ............................................ 34 4.6 Pemasangan Kondensor Tube in Tube dengan Sistem Refrigerasi .... 34 4.7 Pengecekan Kebocoran Pada Kondensor Tube in Tube ..................... 34 4.8 Pemvakuman Sistem dan Pengisian Refrigeran ................................. 34 4.9 Cara Kerja Mesin Pasteurisasi dan Kelistrikan .................................. 35 BAB V HASIL RANCANGAN DAN ANALISA 5.1 Peralatan Pengambilan Data ............................................................... 38 5.2 Titik Pengukuran ................................................................................ 38 5.3 Prosedur Pengambilan Data ............................................................... 39 5.3.1 Prosedur Pengambilan Data Pasteurisasi Langsung.................... 39 5.3.2 Prosedur Pengambilan Data Pasteurisasi Melalui Tube in Tube . 40 5.4 Data Pengamatan ................................................................................ 42
5.4.1 Perhitungan Daya Mesin Pasteurisasi Saat Kondisi Pasteurisasi
Langsung ..................................................................................... 42 5.4.2 Perhitungan Daya Mesin Pasteurisasi Saat Kondisi Pasteurisasi
Melalui Tube in Tube .................................................................. 42
5.4.3 Kalor Yang Dilepas Refrigeran di Dalam Tube in Tube ............. 43
5.4.4 Kalor Yang Diterima Susu Dari Refrigeran di Dalam Tube In Tube ............................................................................................. 44 5.4.5 Efisiensi Kondensor Tube In Tube .............................................. 44 Analisa Perhitungan Data ................................................................... 45 5.5
BAB VI PENUTUP
6.1 Kesimpulan......................................................................................... 46 6.2 Saran ................................................................................................... 46 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 47 LAMPIRAN .................................................................................................. 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tipe aliran heat exchanger ............................................................ 6 Gambar 2.2 Diagram Mollier ............................................................................ 7
Gambar 2.3 Pemanfaatan kalor kondensor pada diagram P-h ......................... 11
Gambar 2.4 Proses perpindahan panas pada tube in tube ................................ 12 Gambar 2.5 Perpindahan panas dari refrigeran ke lingkungan ........................ 12
Gambar 2.6 Perpindahan panas dari refrigeran ke susu .................................. 13 Gambar 3.1 Konstruksi kondensor tube in tube .............................................. 17
Gambar 3.2 Dinding tangki pasteurisasi .......................................................... 18
Gambar 3.3 Diagram P-h rancangan awal ....................................................... 23 Gambar 4.1 Rangka meja trainer .................................................................... 31 Gambar 4.2 Dimensi tangki pasteurisasi ......................................................... 32 Gambar 4.3 Langkah-langkah pembuatan tube in tube ................................... 33 Gambar 4.4 Sistem pemipaan mesin pasteurisasi ............................................ 35 Gambar 4.5 Skematik diagram kelistrikan menggunakan PLC....................... 36 Gambar 5.1 Titik-titik pengukuran pada sistem pasteurisasi........................... 38
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ekuivalen kalor dari motor listrik .......................................................10 3.1 Kondisi data perancangan pasteurisasi ................................................17 Tabel
Tabel 3.2 Dimensi tangki pasteurisasi .................................................................18
Tabel 3.3 Data perancangan kondensor tube in tube...........................................22 Tabel 5.1 Contoh pengisian data pengamatan metode pasteurisasi langsung .....40
Tabel 5.2 Contoh pengisian data pengamatan metode pasteurisasi dengan
preheat .................................................................................................41
Tabel 5.3 Perbandingan pasteurisasi dengan dan tanpa preheat .........................45
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A GAMBAR SISTEM LAMPIRAN B DATA SHEET
LAMPIRAN C
DATA PENGAMATAN
The Science of Food, 4
th
[1]
edition
Butterworth, New York.
[2]
! "# Principle of Refrigeration and Air conditioning (2 Edition$ ! %&&' ( )* +, -. / 0
" Heat Exchanger Design 2
[3]
nd
edition
nd
! %&'
Sons, New York.
[4]
JP. HOLMAN,. 1991,
1Perpindahan
Kalor Edisi Keenam , erlangga,
Jakarta. [5]
ASHRAE Handbook of Fundamental,. 2001, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta.
[6]
Engineering Design Data, Thermophysical Properties of Fluid Milk Products, http://www.egr.msu.edu/~steffe/properties/fmp.html
