Volume 3, Nomor 2, September 2013 ISSN : AGRICOLA. Jurnal Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Musamus Merauke

Volume 3, Nomor 2, September 2013

ISSN : 2088 - 1673

AGRICOLA Jurnal Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Musamus Merauke

Studi Neraca Air Waduk Lapangan (Long Storage ) di Desa Semangga Jaya Kabupaten Merauke Yosehi Mekiuw Efisiensi Usahatani Padi di Kabupaten Merauke Marthen Adrian Izaak Nahumury Analisis Pertumbuhan Tanaman Gandum pada Beberapa Kerapatan Tanaman dan Imbangan Pupuk Nitrogen Anorganik dan Nitrogen Kompos Yosefina Mangera Analisis Subsektor dan Komoditas Unggulan Pertanian di Kabupaten Asmat Nita Nasution Daya Saing Ekspor Komoditas Kelapa Indonesia Terhadap Tiga Negara di Asia Ineke Nursih Widyantari Pendugaan Stok Ikan Tembang (Sardinella fimbriata ) pada Laut Flores (Kab. Bulukumba, Bantaeng, Jeneponto dan Takalar) Irianis Lucky Latupeirissa Analisa Pengaruh Sifat Reologi Terhadap Kehilangan Energi Pada Sistem Transfer Susu Siti Mechram, Darwin dan Ratna

Diterbitkan oleh : FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS MUSAMUS MERAUKE

ISSN : 2088 - 1673

AGRICOLA Jurnal Pertanian

Pelindung Philipus Betaubun Penanggung Jawab Abdullah Sarijan Pimpinan Redaksi Ni Luh Sri Suryaningsih

Dewan Redaksi Wahida Irine Ike Praptiwi

Mitra Bestari Dr. Sumiyati, S.TP, M.P Dr. Ir. Ihwan Tjolly, MP Ir. Soeparwi, SU Dr. Trisiwi W. Widayanti, S.Pt., M.M. Dr.Ir. Petrus Hary Tjahja Soedibya, MS Sri Rahayoe, S.TP, M.P

Alamat : Fakultas Pertanian Universitas Musamus Merauke Jl. Kamizaun Mopah Lama - Merauke Telp. (0971) 326336, 325976, email : [email protected]

Jurnal AGRICOLA terbit dua kali setahun (Maret dan September) Redaksi menerima tulisan yang belum pernah diterbitkan oleh media lain dengan mengikuti format penulisan seperti tercantum di halaman terakhir jurnal ini.

ISSN : 2088 - 1673

AGRICOLA Jurnal Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Musamus Merauke

Volume 3, Nomor 2, September 2013

Daftar Isi Ruang Editorial Ni Luh Sri Suryaningsih

Hal. iii - iv

Studi Neraca Air Waduk Lapangan (Long Storage ) di Desa Semangga Jaya Kabupaten Merauke Yosehi Mekiuw

72 - 90

Efisiensi Usahatani Padi di Kabupaten Merauke Marthen Adrian Izaak Nahumury

91 - 101

Analisis Pertumbuhan Tanaman Gandum pada Beberapa Kerapatan Tanaman dan Imbangan Pupuk Nitrogen Anorganik dan Nitrogen Kompos Yosefina Mangera

102 - 116

Analisis Subsektor dan Komoditas Unggulan Pertanian di Kabupaten Asmat Nita Nasution

117 - 127

Daya Saing Ekspor Komoditas Kelapa Indonesia Terhadap Tiga Negara di Asia Ineke Nursih Widyantari

128 - 135

Pendugaan Stok Ikan Tembang (Sardinella fimbriata ) pada Laut Flores (Kab. Bulukumba, Bantaeng, Jeneponto dan Takalar) Irianis Lucky Latupeirissa

136 - 149

Analisa Pengaruh Sifat Reologi Terhadap Kehilangan Energi Pada Sistem Transfer Susu Siti Mechram, Darwin dan Ratna

150 - 164

RUANG EDITORIAL Salam AGRICOLA !!! Jelang akhir tahun 2013, AGRICOLA kembali hadir dengan identitas Volume III, Nomor 2. AGRICOLA merupakan wadah untuk menampung hasil-hasil penelitian dosen Faperta Unmus, namun senantiasa “membuka diri” untuk hasil penelitian dan tulisan teman-teman dari seberang yang didedikasikan untuk kemajuan bersama. Padi merupakan komoditas unggulan di Merauke yang mengandalkan kebutuhan air irigasi berasal dari curah hujan langsung dan dari waduk lapangan (long storage). Karena itu, Yosehi Mekiuw melakukan penelitian untuk menentukan kemampuan waduk lapangan (long storage) dalam memasok kebutuhan air tanaman dalam bentuk neraca air dan menentukan pola tanam yang tepat berdasarkan tingkat ketersediaan air pada waduk lapangan di Desa Semangga Jaya. Selain Yosehi, Marthen A.I. Nahumury juga menulis tentang usahatani padi dengan menitikberatkan tulisan pada analisis penggunaan input produksi yang lebih efisien sehingga petani padi mampu mengelola lahan garapan secara optimal. Selain padi, tanah Anim Ha yang subur juga memberikan hasil yang baik ketika ditanami komoditas lainnya seperti gandum yang diteliti oleh Yosefina Mangera. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian tersebut adalah kerapatan tanaman dan perimbangan pupuk N dari kompos dan urea. Seluruh parameter pertumbuhan gandum dalam penelitian tersebut memberikan penampilan yang baik, terutama pada jarak tanam 25 x 15 cm. Kajian di bidang agribisnis tentang pertanian sebagai sumber pendapatan daerah dilakukan oleh Nita Nasution yang mencoba mengidentifikasikan subsektor dan komoditas pertanian unggulan dan potensial untuk di kembangkan sebagai penggerak perekonomian di Kabupaten Asmat. Masih di bidang agribisnis, Ineke N. Widyantari melakukan analisis daya saing kelapa Indonesia terhadap 3 negara tetangga, yaitu Philipina, Malaysia dan Singapura. Irianis L. Latupeirissa membuat kajian di bidang Manajemen Sumberdaya Perairan. Sesuai bidangnya, Irianis melakukan analisis pendugaan stok ikan Tembang (Sardinella fimbriata) pada Laut Flores (Kab. Bulukumba, Bantaeng, Jeneponto dan Takalar). Selanjutnya, Siti Mechram, dkk dari Universitas Syiah Kuala, Nanggroe Aceh Darussalam. Penelitian tersebut mempelajari metode kuantitatif yang dapat menjelaskan karekteristik aliran dan ekspresi matematik yang berguna pada penentuan kehilangan energi serta daya yang dibutuhkan untuk mentransfer bahan pangan cair dalam hal ini susu kental manis dalam suatu sistem.

iii

Kepada para pembaca dan simpatisan jurnal AGRICOLA diberitahukan pula bahwa pada tahun 2014 direncanakan akan menambah 1 (satu) artikel lagi pada setiap nomor-nya. Sehingga dalam setiap volume akan terbit 16 artikel. Jurnal AGRICOLA selalu berusaha menampilkan yang terbaik bagi siapapun yang ingin maju bersama. Langkah kecil yang pasti dan akan selalu berarti untuk maju meski tertatih demi mengejar hal-hal yang lebih besar di depan. Alangkah sangat bijaksana bila kita selalu menaruh pengharapan kita pada DIA yang telah dan selalu memelihara alam ini. Seperti harapan akan terus berkembang dan majunya AGRICOLA sebagai sarana untuk berkarya. VIVA AGRICOLA ! FAPERTA BISA ! Ni Luh Sri Suryaningsih

iv

ANALISIS PENGARUH SIFAT REOLOGI TERHADAP KEHILANGAN ENERGI PADA SISTEM TRANSFER SUSU Siti Mechram, Darwin dan Ratna *)

ABSTRACT This research aimed to know the influence of rheological properties of cream to energy losses that occured during transporting process. In addition, this research was conducted by using a computer programming designed for calculating and analysing any complicated data. Those rheological properties were derived from analysis in the laboratory, such as viscosity from any kind of cream. Results analysed by a computer programming revealed that flow behaviour Index (n) and consistency coefficient (m) were the rheological properties interacting with each other since these parameters were the viscosity of cream that influences energy losses in the transport system. Once the total of energy losses was obtained from the system, the pump power required for transfering the product also can be known. Based on the simulation conducted by using rheological parameters of cream with consistency coefficient of 4.5 PaSn, and flow behaviour Index at 0.772 was obtained total energy losses at 282.76 J/kg with the pump power requirement at 0.285 kW. Once consistency coefficient was 7.16 PaSn, and flow behaviour Index was at around 0.768, the total of energy losses increased to 426.30 J/Kg with pump power requirement at 426.30 J/Kg Keywords : rheology, full cream, energy losses

PENDAHULUAN Reologi merupakan cabang ilmu yang mempelajari tentang aliran dan deformasi dari suatu bahan (Herth et al., 2000). Pengukuran dan instrumentasi reologi merupakan hal penting yang harus dimiliki pada laboratorium analisis industri pangan untuk mengetahui karakteristik bahan, serta karakteristik dari produk akhir. Sistem transfer bahan pangan cair merupakan hal yang penting dilakukan sebelum bahan dikemas. Hal ini sangat diperlukan untuk menjaga kebersihan produk sehingga dapat tercapai kualitas yang baik. Pada pabrik pengolahan pangan, bahan pangan cair diproses dengan berbagai tahapan, termasuk diantaranya pemanasan, pendinginan, pengentalan atau yang lain sering diperoleh dengan menggunakan pompa. Kualitas suatu produk pangan sangat tergantung pada komposisi kandungannya (Herth et al, 2000). Perubahan komposisi suatu produk dapat terjadi selama proses ___________________________ *) Staf Pengajar Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala E-mail : [email protected]

150

Siti Mechram, dkk, Analisa Pengaruh Sifat Reologi Terhadap Kehilangan Energi Pada Sistem Transfer Susu

transfer dari suatu bioreaktor ke tangki penampungnya yang disebabkan material atau peralatan yang digunakan tidak steril. Lebih lanjut, upaya untuk menjaga kebersihan suatu produk susu kental manis, agar tidak terjadi gumpalan dan buih yang dapat mengakibatkan rusaknya susu kental manis pada saat dipasarkan, maka diperlukan sistem transfer susu yang efektif sehingga kualitas susu dapat dipertahankan. Kusumah (1992) menjelaskan bahwa untuk keperluan industri pangan perlu diperhatikan pemilihan pipa yang tidak membahayakan makanan yang dihasilkan. Selama mengalir di dalam pipa akan terjadi hambatan terhadap aliran karena adanya gesekan dengan dinding dalam pipa. Besar gesekan ini sangat dipengaruhi oleh jenis fluida, bahan pipa dan parameter-parameter aliran lain. Heldman (1980) menyatakan bahwa faktor utama yang harus dimasukkan dalam penerapan data reologi untuk menghitung masalah aliran fluida dalam operasi pengolahan pangan adalah gesekan. Gaya gesekan sangat bervariasi dengan berbagai kondisi seperti angka Reynold dan kekasaran permukaan. Gesekan mempengaruhi sifat aliran produk pangan dengan berbagai cara, termasuk aliran satu lapisan produk diatas lapisan lainnya, aliran produk diatas permukaan dinding, dan aliran produk melalui berbagai perubahan dalam sistem transpor. Dalam penerapan umum, gesekan diartikan sebagai sebuah gaya yang menentang aliran fluida dalam sistem yang diamati. Menurut Tipler (1991), gaya-gaya gesekan ini juga dinamakan sebagai gaya viskos. Akibat gaya-gaya viskos ini, kecepatan fluida tidak konstan di sepanjang diameter pipa, dengan kecepatan tertinggi di dekat pusat pipa dan terendah terdapat pada tepi pipa, dimana fluida bersinggungan dengan dinding pipa. Lebih lanjut lagi dinyatakan bahwa penurunan tekanan dapat sebanding dengan laju aliran volume. Tipler (1991) juga menyatakan bahwa pada umumnya, viskositas cairan bertambah bila temperatur menurun. Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan terhadap kebutuhan energi untuk memompakan cairan dengan menggunakan pipa, antara lain: (1). Gesekan yang terjadi di sepanjang pipa . (2). Kebutuhan energi untuk memindahkan cairan dari satu tempat ke tempat yang lebih tinggi. (3). Energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan kecepatan aliran yang diinginkan. (4). Energi yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan tekanan diantara input dan output dari pompa. Gesekan yang diciptakan oleh 151

JURNAL AGRICOLA, TAHUN III, NOMOR 2, SEPTEMBER 2013

perubahan aliran, sambungan pipa yang berubah secara langsung dan gesekan yang ditimbulkan oleh perubahan aliran, sambungan pipa yang berubah secara langsung dan gesekan yang ditimbulkan oleh pengunaan peralatan-perlatan lain pada sistem (Heldman 1993). Untuk mengatasi hal ini maka sangat diperlukan untuk menentukan kebutuhan daya pompa dengan mempertimbangkan parameter reologi pada susu kental manis. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari metode kuantitatif yang dapat menjelaskan karekteristik aliran dan ekspresi matematik yang berguna pada penentuan kehilangan energi serta daya yang dibutuhkan untuk mentransfer bahan pangan cair dalam hal ini susu kental manis dalam suatu sistem.

METODOLOGI PENELITIAN Metode penelitian ini terdiri atas persiapan peralatan dan bahan, serta metode penelitian. Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi Viscometer rheology International, Power Supply and Drive, timbangan digital, Software Visual Basic 6.0. Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini, adalah: beberapa jenis susu kental manis dengan tingkat kekentalan yang berbeda. Ada beberapa tahapan yang harus diperhatikan dan dilakukan dalam penelitian ini diantaranya adalah (1) Pengukuran viskositas atau kekentalan, viskositas ini berfungsi sebagai koefisien konsistensi dari bahan dan indeks perilaku alirannya yang akan menentukan jenis aliran dalam sistem transfer susu kental manis. (2) Menentukan total kehilangan energi dari sistem transpor serta menentukan kebutuhan daya pompa yang sesuai untuk mengalirkan susu kental manis dari hasil proses pengolahan, dengan tidak merubah sistem yang ada pada suatu pabrik maka dapat dilakukan dengan analisis pendekatan simulasi komputer. Adapun data-data yang diperlukan untuk perencanaan sistem transfer ini adalah ukuran diameter tangki dan diameter pipa, panjang pipa, jumlah penggunaan keran (Valve), Tee, dan alat penukar panas (Heat Exchanger) pada sistem, jumlah belokan pada sistem, data kekentalan susu kental manis yang terdiri dari indeks perilaku aliran dan koefisien konsistensinya. Heldman (1980) mengungkapkan bahwa sistem transfer bahan pangan cair sangat tergantung sifat reologi bahan tersebut. Sistem transfer ini sangat berbeda dengan fluida 152


air, dimana pada produk pangan cair sedapat mungkin dihindarkan kerusakan seperti terjadinya busa pada saat pengaliran yang dapat menurunkan kualitas produk. Oleh karena itu untuk menghindari kerusakan pada saat pengaliran bahan pangan cair, maka perlu diketahui berapa besar kehilangan energi yang terdapat pada sistem transfer yang didesain sehingga besarnya daya pompa yang dibutuhkan juga dapat diketahui (Heldman, 1980). Ada beberapa parameter yang harus diketahui untuk memperoleh total kehilangan energi pada sistem, diantaranya adalah:

1. Perhitungan kecepatan rata-rata bagi aliran produk Pada persamaan kecepatan aliran massa mempunyai hubungan langsung antara kecepatan fluida U, kecepatan aliran massa fluida w dan rapat massa fluida ρ, juga menunjukan pengaruh luas penampang melintang pipa dimana aliran berlangsung, kita dapat menghitung kecepatan

rata-rata bagi aliran produk dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut : U 

w .A

…………………………………........................................................

(1)

Pada persamaan 1, diasumsikan bahwa luas penampang pipa dan tangki penampung (A) yang digunakan pada sistem adalah sama.

2. Perhitungan Bilangan Reynold Pada sistem transpor bahan pangan cair, rumus perhitungan bilangan Reynoldnya berbeda dengan fluida air. Pada fluida bahan pangan cair perhitungan bilangan Reynold menggunakan rumus bilangan Reynold yang digeneralisir, yang didefinisikan pada persamaan berikut :

 U

N RE  2

n3

2n

Dn

 3n  1  m   n 

n

……………………………….……………….

153

(2)


Pada rumus bilangan Reynold yang digeneralisir juga menggunakan parameter yang sama seperti bilangan Reynold yang biasa, tetapi nilainya beragam karena dipengaruhi koefisien konsistensi (m) dan indeks perilaku aliran bahan (n).

3. Perhitungan hubungan antara faktor gesekan dengan bilangan Reynold. Untuk jenis aliran laminer dimana Re ≤ 2100, maka untuk menghitung faktor gesekannya dapat digunakan persamaan (2).

f 

16 Re

……………………………………..…………………………………… (3)

Sedangkan pada aliran turbulen dimana Re > 2100, maka perhitungan faktor gesekannya menggunakan persamaan (4).

f

0,3164 ……………………………………….………………………………. (4) Re 0, 25

4. Perhitungan energi kinetik Perhitungan energi kinetik (EK) dari produk yang mengalir dapat dihitung dengan persamaan (5).

U2 EK  

……………………………………….…..…………………………… (5)

dimana energi kinetik tersebut dipengaruhi oleh kecepatan rata-rata dan faktor koreksi energi. Dimana faktor koreksi energi (α ) bagi aliran laminer yaitu dihitung berdasarkan persamaan (6).

 

4n  25n  3 2 3 3n  1

………………………………………….………..………

sedangkan untuk aliran turbulen α = 2.

154

(6)


5. Perhitungan susut energi karena gesekan dalam pipa Susut energi karena gesekan dalam pipa ini disebut juga dengan Head Loss Mayor. Untuk menghitungnya dapat digunakan persamaan berikut :

Ef 1  f

U

………………………………………..……………………

2

. L R

(7)

Faktor gesekan (f) ditentukan berdasarkan jenis aliran fluida yang terjadi pada sistem. Besarnya Head Loss Mayor juga ditentukan oleh jari-jari dari pipa (R) serta panjang pipa yang digunakan (L). Pada penentuan susut energi pada gesekan dalam pipa ini diasumsikan bahwa diameter yang digunakan ukurannya sama, tidak ada perubahan diameter pipa sepanjang aliran bahan pangan cair, begitu juga dengan diameter pipa Heat Exchanger harus sama dengan diameter pipa pada sistem.

6. Perhitungan susut energi karena gesekan pada bagian masuk ke pipa dari tangki utama Perhitungan ini dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut :

Ef 2  Kf

................................................................................................

U2 

(8)

Dimana, nilai koefisien gesekan (Kfp) untuk menghitung susut energi karena gesekan pada bagian masuk ke pipa dari tangki utama atau susut energi pada entrance dapat dihitung berdasarkan persamaan (9) dan (10).

pada

2  D Kf p  0,4 1.25  2 2 D1 

   

 D2 Kf p  0,5 1  22  D1

pada

   

D

2 2

D1 D

2 2

D1

< 0,715 …………………………………………........

(9)

> 0,715 …………………………………………........

(10)

2

2

155


7. Perhitungan susut energi karena gesekan dalam jumlah siku Perhitungan ini dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut : a. Susut energi karena gesekan pada Elbow 90 o Standard .................................................................................................. (11)

U2 Ef 3a  Kf s b1 

b. Susut energi karena gesekan pada Elbow 90 o Medium Sweep Ef3b  Kfms

U2 b2 

.................................................................................................... (12)

c. Susut energi karena gesekan pada Elbow 90 0 Long Sweep

Ef 3c  Kf ls

.................................................................................................. (13) U2 b3 

d. Susut energi karena gesekan pada Elbow 90 o Square Ef 3 d

.................................................................................................. (14) U2  Kf sq b4 

Dimana

Kf s = Koefisien gesekan Elbow 900 Standard 0 Kf ms = Koefisien gesekan Elbow 90 Medium sweep 0 Kf ls = Koefisien gesekan Elbow 90 Long sweep Kf sq = Koefisien gesekan Elbow 900 Square

b

= Jumlah siku

Dengan demikian perhitungan total susut energi karena gesekan dalam jumlah siku dapat ditentukan dengan persamaan; Ef3  Ef3a  Ef3b  Ef3c  Ef3d

..................................................................................... (15)

156


8. Perhitungan susut energi karena gesekan dalam alat penukar panas (Heat Exchanger) dapat ditentukan dengan persamaannya adalah sebagai berikut : Ef

4



HE 

.................................................................................................... (16)

Pada perhitungan susut energi karena gesekan dalam alat penukar panas ini dapat dikalikan dengan jumlah penggunaan Heat Exchanger pada sistem. Dimana HE = Tekanan pada Heat Exchanger (kPa)

9. Perhitungan susut energi karena gesekan dengan jumlah katup (valve) Nilai KfV dapat dilihat dalam Tabel 1 yang menunjukkan susut energi untuk Standard Fittings sesuai dengan jenis katup yang digunakan dalam sistem. Persamaan yang digunakan sebagai berikut :

a. Susut energi karena gesekan pada katup gerbang (Gate Valve) Ef 5 a  Kf GV

U2 q1 

............................................................................................... (17)

b. Susut energi karena gesekan pada katup bola (Globe Valve) Ef

5b

 Kf

GlV

U 2 q2 

............................................................................................... (18)

c. Susut energi karena gesekan pada katup siku (Angle Valve) Ef 5 c  Kf

AV

U 2 q3 

............................................................................................. (19)

Dengan demikian total susut energi karena gesekan dalam jumlah katup dapat ditentukan dengan persamaan : Ef5  Ef5a  Ef5b  Ef5c

......................................................................................... (20)

Dimana : q

= jumlah katup

KfGV = Koefisien gesekan pada Gate Valve (katup gerbang) KfGlV = Koefisien gesekan pada Globe Valve (katup bola) KfAV = Koefisien gesekan pada Angle Valve (katup siku) 157


Persamaan 7 sampai dengan 19 merupakan persamaan energi kinetik yang terjadi pada sistem transfer yang didesain. Persamaan-persamaan tersebut diperlukan untuk mengetahui besarnya kehilangan energi yang terjadi pada peralatan yang dirangkai pada sistem transfer, seperti kehilangan energi pada pipa, tangki penampung, elbow, jumlah dan jenis katup yang digunakan, heat exchanger,

dan tee. Semua

parameter ini sangat diperlukan untuk mengetahui jumlah kehilangan energi yang terjadi pada sistem, sehingga dapat diketahui daya pompa yang sesuai untuk dipasang pada sistem.

Tabel 1. Susut Energi Untuk Standard Fittings Fitting

Friction Constan

Equivalent Length Pipe Diameters

Elbow, 90 o Standard Elbow, 90o Medium Sweep Elbow, 90o Long Sweep Elbow, 90o Square Tee, used as elbow, entering run Gate Valve, open Globe Valve, open Angle Valve, open

0,74 0,5 0,25 1,5 1,5 0,13 6,0 3,0

32 2,6 20 60 60 7 300 170

10. Perhitungan susut energi karena gesekan pada Tee Nilai Kf pada perhitungan ini dapat dilihat pada tabel koefisien gesekan untuk Standard Fittings. Dengan demikian dapat digunakan persamaan sebagai berikut; Ef

6

 Kf

U 2 

............................................................................................... (21)

Pada perhitungan susut energi karena gesekan pada Tee ini dapat dikalikan dengan jumlah Tee yang digunakan pada sistem.

11. Perhitungan total susut energi karena gesekan dalam sistem Susut energi karena gesekan (Head Loss) pada sistem terbagi dua yaitu; Head Loss Mayor dan Head Loss Minor. Head Loss Mayor merupakan susut energi karena

158


gesekan dalam pipa (Ef1). Sedangkan Head Loss Minor merupakan susut energi akibat perubahan diameter dari tangki utama masuk ke dalam pipa (Ef2), belokan (Ef3), Heat Exchanger (Ef4), Keran (Ef5) dan Tee (Ef6). 12. Perhitungan Total Kerja Pada Sistem Untuk menentukan kerja total dalam sistem transpor bahan pangan cair digunakan persamaan energi mekanis sebagai berikut; gZ 1  ( KE ) 1 

P1 P  W  gZ 2  ( KE ) 2  2  Ef  

.................................... (22)

Dalam menentukan total kerja pada sistem, kehilangan energi (Ef) yang digunakan merupakan total kehilangan energi yang terjadi pada sistem.

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis pengaruh sifat reologi susu kental manis dalam perancangan suatu sistem transpor bahan pangan cair merupakan hal yang sangat penting dilakukan. Hal ini diperlukan karena dengan mengetahui sifat reologi bahan maka kehilangan energi yang terjadi selama proses pengangkutan bahan tersebut juga dapat diketahui, sehingga ukuran pompa yang diperlukan pada sistem juga dapat diketahui. Untuk mencegah terjadinya buih atau gumpalan tentunya kita harus mengetahui daya pompa yang dibutuhkan agar suatu produk bahan pangan cair yang dialirkan dapat berjalan efektif. Untuk melakukan analisis pengaruh sifat reologi susu kental manis terhadap kehilangan energi yang terjadi pada suatu sistem transpor bahan pangan cair tentunya diperlukan suatu data-data reologi susu kental manis itu sendiri yaitu viskositas atau kekentalan susu kental manis tersebut. Parameter viskositas bahan pangan cair dalam hal ini susu kenyal manis adalah koefisien konsistensi dan indeks perilaku aliran. Analisis simulasi komputer untuk mengetahui kehilangan energi pada sistem transpor bahan pangan cair dengan menggunakan parameter reologi susu kental manis ini diasumsikan bahwa ketinggian, panjang pipa, diameter pipa mempunyai ukuran yang tetap, serta tidak adanya pembesaran dan pengecilan pipa. Pada penelitian ini dilihat perubahan parameter reologi susu kental manis terhadap kehilangan energi pada sistem. 159


Berdasarkan hasil simulasi dengan menggunakan program komputer dapat diketahui bahwa dengan semakin meningkatnya nilai koefisien konsistensi (m) dari susu kental manis maka kehilangan energi yang terjadi pada sistem juga akan semakin meningkat sehingga daya pompa yang dibutuhkan untuk mengalirkan produk tersebut juga akan semakin besar. Dimana jenis aliran yang terjadi yaitu aliran laminer, hal ini terjadi karena koefisien konsistensi yang tinggi mencerminkan kekentalan yang tinggi dari produk tersebut. Sehingga dengan semakin meningkatnya kekentalan dari susu maka alirannya juga lambat sehingga banyak terjadi kehilangan energi baik dari gesekan internal pada bahan dan juga gesekan pada peralatan yang digunakan pada sistem juga semakin besar. Heldman (1980) menjelaskan bahwa untuk mengubah kecepatan aliran fluida,maka pompa dapat digunakan untuk meningkatkan energi kinetik fluida tersebut. Pengaruh sifat reologi dari susu kental manis terhadap kehilangan energi dan daya pompa yang dibutuhkan dalam mentransfer fluida susu kental manis tersebut dari vessel (bejana) utama menuju ke vessel kedua yang lebih tinggi dapat dilihat pada hubungan antara koefisien konsistensi dengan kehilangan energi pada sistem serta daya

Kehilangan Energi (J/kg)

pompa yang dibutuhkan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 1 dan 2.

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 4.5

5.34

7.16

Koefisien konsistensi (Pa.Sn)

Gambar 1.

Hubungan antara koefisien konsistensi dan total kehilangan energi pada sistem

160

Daya Pompa (kW)


0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 4.5 5.34 7.16 n Koefisien konsistensi (Pa.S )

Gambar 2.

Hubungan antara koefisien konsistensi dan Daya Pompa yang dibutuhkan oleh sistem.

Berdasarkan Gambar 1 dan 2 dapat diketahui hubungan atau pengaruh koefisien konsistensi terhadap kehilangan energi dan daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem. Semakin besar nilai koefisien konsistensi bahan maka semakin besar pula kehilangan energi dalam sistem transfer fluida tersebut. Hal ini dapat dilihat ketika koefisien konsistensi bernilai 4,5 Pa.Sn maka kehilangan energi pada sistem yaitu berkisar 282,76 J/kg, dengan 0,285 kW daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem. Sedangkan, pada saat koefisien konsistensi berkisar 7,16 Pa.Sn energi yang hilang pada sistem juga bertambah besar mencapai 426,30 J/kg. Kondisi tersebut menyebabkan kebutuhan daya pompa untuk mentransferkan fluida susu kental manis juga semakin meningkat menjadi 0,404 kW. Kehilangan energi juga mempunyai korelasi dengan total kerja pada sistem transfer susu kental manis. Hal itu dapat dilihat pada Gambar 3, menunjukkan kehilangan energi pada sistem tidak hanya berpengaruh terhadap daya pompa saja tetapi juga berpengaruh terhadap total kerja sistem, semakin besar kehilangan energi pada sistem maka total kerja pada sistem juga semakin besar. Akibat peningkatan total kerja maka daya pompa yang dibutuhkan juga semakin besar supaya transfer susu kental lebih efekti dan kerusakan produk dapat diminimalisir.

161


Kehilangan Energi (J/kg)

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0.2848

0.3537

0.4044

Daya Pompa (kW)

Gambar 3.

Hubungan daya pompa yang dibutuhkan oleh sistem terhadap kehilangan energi

Pengaruh parameter reologi susu kental manis terhadap angka reynold dalam sistem juga dapat menggambarkan lebih dalam tentang pengaruh parameter reologi susu kental manis terhadap kehilangan energi dan daya pompa yang dibutukan untuk mentransfer fluida tersebut. Hal ini ditunjukan pada Gambar 4.

12

Angka Reynold

10 8 6 4 2 0 282.76

Gambar 4.

365.48 426.29 Kehilangan Energi (J/kg)

Hubungan antara kehilangan energi dan angka Reynold

Berdasarkan Gambar 4 dapat dijelaskan bahwa semakin besar kehilangan energi pada sistem maka angka Reynold semakin berkurang. Hal tersebut disebabkan pada saat kehilangan energi sistem maka kecepatan aliran fluida juga nenurun. Penurunan diakibatkan adanya gesekan di sepanjang pipa yang dialiri fluida susu kental berupa

162


gesekan peralatan (kran, tee, sambungan dan belokan) dan gesekan internal fluida (lapisan-lapisan fluida). Semakin kental fluida maka gesekan internal juga semakin tinggi dan kehilangan energi pada sistem juga semakin besar. Widiharsa (1997) menyatakan bahwa untuk mempertahankan gesekan seminimum mungkin maka sebaiknya dipakai pipa yang berdiameter besar dan belokanbelokan yang berjari-jari panjang. Oleh karena itu pilihlah tinggi tekanan pompa untuk dapat memberikan tinggi tekan sistem yang diinginkan Berdasarkan Gambar 4 juga dapat dipahami bahwa sifat reologi dari susu kental manis yang berupa koefisien konsistensi sangat mempengaruhi jenis aliran yang terjadi selama proses pengangkutan fluida tersebut karena sifat reologi yang berupa koefisien konsistensi itu merupakan sifat viskositas dari susu. Dari Gambar 4 dapat dilihat juga bahwa pada saat nilai koefisien konsistensi dari susu 4,5 Pa.Sn maka nilai angka reynoldnya mencapai 11,132. Sedangkan disaat koefisien konsistensi dari bahan mencapai 7,16 Pa.Sn maka bilangan Reynoldnya menurun drastis menjadi 7,105. Dengan demikian dapat diketahui bahwa aliran yang terjadi pada sistem merupakan aliran laminer, dimana bilangan reynoldnya berada di bawah 2100. Dengan demikian dapat diketahui bahwa dengan semakin tinggi nilai kekentalan dari susu kental manis maka aliran yang terjadi akan sangat lambat karena besarnya energi yang hilang pada sistem, sehingga dibutuhkan daya pompa yang besar untuk mengangkut fluida tersebut dari satu bejana ke bejana lainnya.

KESIMPULAN Kesimpulan dari hasil penelitian ini bahwa sifat-sifat reologi dari susu kental manis yang berupa koefisien konsistensi sangatlah mempengaruhi kehilangan energi dari sistem transfer fluida susu kental manis tersebut karena parameter ini merupakan sifat kekentalan dari susu. semakin besar kehilangan energi pada suatu sistem maka daya yang dibutuhkan untuk mentransferkan fluida susu kental manis juga akan semakin besar. Selanjutnya dapat disarankan bahwa sebaiknya diadakan pengumpulan data parameter yang lain seperti perubahan ketinggian pipa, perubahan diameter pipa, penggunaan elbow, tee, Heat Exchanger dari suatu sistem transpor fluida susu kental 163


manis pada pabrik pembuatan susu kental manis sehingga hasil analisis dari program komputer yang berupa sismulasi dapat dilakukan validasi yang baik, dan dapat diperoleh suatu software program komputer yang mempunyai ketepatan yang tinggi dalam penentuan kehilangan energi.

DAFTAR PUSTAKA Heldman, D.R.,and R.P. Singh. 1980 a. Food Proses Engineering Second Edition. AVI Publishing. New York. Heldman, D.R., and R.P. Singh. 1993 b. Introduction to Food Engineering Second Edition. Academic Press. New York. Herth, P.K.W., S.M.Colo, N. Roye, K.Hedman. 2000. Rheology of foods: New techniques, capabilities, and instruments. ATS RheoSystems:16-20. Kusumah, A.W. 1992. Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan. IPB. Bogor. R. L. Earle. 1969. Satuan Operasi Dalam Pengolahan Pangan. Sastra Hudaya. Bogor. Tipler, P.A. 1991. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Erlangga. Jakarta. Widiharsa, F.A. 1997. Analogi Sistem Instalasi Air dan Sistem Listrik Tenaga Surya. Sains Jurnal Iptek Lembaga Penelitian, Universitas Merdeka Malang.

164

PANDUAN PENULISAN NASKAH

Umum Redaksi Jurnal AGRICOLA menerima naskah hasil penelitian, kajian analitis kritis atau kajian kepustakaan di bidang Pertanian yang belum pernah dipublikasikan sebelumnya dan tidak sedang dalam pertimbangan untuk publikasi di penerbitan lain. Penulisan naskah agar mengikuti kaidah penulisan yang berlaku. Redaksi diharapkan telah mendapatkan persetujuan dari para penulis untuk melakukan penyuntingan naskah yang akan diterbitkan. Untuk menghindari penyuntingan yang berlebihan atau ketidak sesuaian penulisan maka setiap penulis harus mematuhi ketentuan Format Naskah yang ditetapkan. Format Penulisan dan Pengiriman Naskah Naskah ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris yang baik dan benar. Penulisan naskah menggunakan word-processor, Microsoft Word. Naskah ditulis dengan ukuran kertas A4 dengan margin 2,5 cm di sekitar teks. Isi naskah diketik dengan huruf Times New Roman 12 dan jarak spasi 1,5. Penulisan abstrak dengan huruf Times New Roman 10 dan jarak spasi 1. Panjang naskah berkisar antara 15–20 halaman, termasuk gambar dan tabel. Naskah dibagi dalam seksi-seksi : (a) Judul; (b) Nama-nama penulis; (c) Abstrak (apabila naskah berbahasa Indonesia maka abstrak dalam bahasa Inggris, dan sebaliknya); (d) Pendahuluan; (e) Metode Penelitian; (f) Hasil dan Pembahasan; (g) Kesimpulan; (h) Ucapan terima kasih (apabila diperlukan); (i) Daftar Pustaka. Gambar dan tabel dapat digunakan untuk menerangkan hal-hal yang tidak mudah diterangkan dalam teks. Referensi atau rujukan ditulis dengan urutan : nama akhir pengarang, tahun penerbitan dan nomor halaman (bila diperlukan). Misalnya : (Kusnaedi, 1999) atau (Kusnaedi, 1999:20) atau “Menurut Kusnaedi (1999:20) ….” Kata atau istilah asing yang belum lazim digunakan dalam bahasa Indonesia atau menjadi istilah teknis diketik dengan huruf miring. Naskah untuk diterbitkan dikirimkan ke alamat email : [email protected], [email protected] dan atau [email protected]. Penggantian Biaya Cetak dan Ruang Promosi Redaksi membebankan biaya cetak kepada penulis yang karya ilmiahnya dipublikasikan pada setiap terbitan sebesar Rp. 400.000 untuk setiap judul tulisan. Redaksi juga menyiapkan Ruang Promosi khususnya untuk produk Program Kreatifitas Mahasiswa atau usaha dalam bidang pertanian lainnya, ukuran ½ halaman (tersedia 8 kolom) dengan biaya Rp.500.000/tahun (dua kali terbit). Kepada penulis ataupun pemasang kolom promosi yang disetujui akan dilakukan pemberitahuan selambatnya 3 minggu sebelum diterbitkan agar segera melakukan pembayaran dan jika dalam seminggu terdapat diantaranya yang belum melakukan pembayaran maka pemuatan tulisan ataupun promosi dibatalkan. Penulisan Pustaka Daftar pustaka diurutkan secara alfabetis dan hanya memuat literatur yang dirujuk dalam naskah serta diketik dengan spasi 1. Penulisan daftar pustaka tersebut diurutkan sebagai berikut : nama penulis, tahun penerbitan, judul buku (dengan huruf miring),

nama penerbit dan kota penerbit. Penulisan pustaka dalam Daftar Pustaka mengikuti contoh penulisan seperti tertera di bawah ini. Pustaka dari jurnal : Ririhena, Samel, W. 2008. Hakikat Pembangunan sebagai Proses Multidimensional. Jurnal Ilmu Sosial & Humaniora 1:1-11. Pustaka dari buku : Purwendero. S, Nurhidayati. 2007. Mengolah Sampah Untuk Pupuk dan Pestisida Organik. Penebar Swadaya, Jakarta. Pustaka dari bab suatu buku : Romano,A H. dan Saier, M.H.. 1992. Evolution of bacterial phospoenolpyruvate:sugar phosphotransferase system. I .Physiological and organismic consideration . Dalam Mortlock, R.P. (ed.). The Evolution of Metabolic Function, hal 171-204. CRC Press, Boca Raton. Informasi dari internet : ___________. 2007. Ubi Alabio, Sumber Pangan Alternatif dari Lahan Rawa Pengganti Beras. http//www.litbang.deptan.go.id/berita/one/431/ [26 Peb. 2007]. Lain-lain Bagi penulis yang naskahnya dimuat serta pemasang produk promosi akan diberi 2 eksemplar Jurnal AGRICOLA sebagai nomor bukti. Penulis dan pemasang ruang promosi yang tidak mendapat konfirmasi pembayaran merupakan penulis dan pemasang ruang promosi yang belum disetujui permohonannya dan akan dipersiapan untuk penerbitan berikutnya.

Volume 3, Nomor 2, September 2013 ISSN : AGRICOLA. Jurnal Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Musamus Merauke

Recommend Documents