Potensi Udara Panas dari Kondensor Kulkas yang Diberi Beban
Sumber energi panas yang digunakan adalah panas kondensor dari kulkas komersial RSA model AGATE-300 dengan volume 282 liter. Adapun spesifikasi daya pada kulkas yang digunakan yaitu sebesar 220 Watt dengan pendingin R600a yang telah ditambahkan beban pendingin.
Pada kulkas telah ditambahkan beban kerja dengan tujuan untuk menghitung dan mengkaji panas buang kondensor pada kulkas komersial. Adapun jumlah kalor yang dilepaskan oleh beban pendinginan adalah sebesar 3.193,43 kJ.
Dimana ikan mengeluarkan kalor sebesar 874,65 kJ, air melepaskan kalor sebesar 1212,2 kJ, apel melepaskan kalor sebesar 1092 kJ, dan wadah bahan (panci) melepaskan kalor sebesar 14,58 kJ (Lampiran 2).
Potensial panas buang kondensor dari kulkas komersial yang diberikan beban kerja ke alat pengering 8252,43 kJ/jam dengan nilai entalpi udara panas keluaran kondensor kulkas adalah 104,89 kJ/kg dan nilai entalpi lingkungan adalah 89,44 kJ/kg. Dengan volume spesifik udara sebesar 0,9054 m3/jam dan laju aliran udara sebesar 483,5405 m3/jam (Lampiran 3).
Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan Sibarani (2018) dengan menggunakan kulkas tanpa beban untuk proses pengeringan chips temulawak dan terdapat nilai yang berbeda pada penelitian ini seperti pada Tabel 2.
22
Tabel 2. Perbandingan nilai kulkas tanpa beban dan kulkas yang diberi beban Tanpa beban Diberi beban Satuan
Q 5281,70 8252,43 kJ/jam
V 483,54 483,54 m3/jam
Ha 86,71 89,44 kJ/kg
Hb 96,53 104,89 kJ/kg
Bahan yang dikeringkan adalah temulawak dengan kadar air awal 70-90%
dan kadar air setelah pengeringan yang diharapkan adalah <10%. Pada penelitian yang dilakukan Sibarani (2018) jumlah kalor yang digunakan untuk pengeringan temulawak per kilogramnya sebesar 2352,95 kJ. Dari nilai potensi panas buang kondensor dan jumlah kalor pengering temulawak dengan waktu pengeringan 48 jam diperoleh kadar air semua temulawak yang ada pada rak pengering berada di bawah 10%.
Waktu Pengeringan Chips Temulawak
Lamanya waktu pengeringan berpengaruh terhadap laju pengeringan suatu bahan yang dilakukan pada proses pengeringan dengan memperhatikan keadaan bahan agar tidak terjadi kerusakan, lama pengeringan merupakan salah satu faktor yang berhubungan dengan udara pengering. Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan Rizki (2019) mendapatkan waktu pengeringan tanpa menggunakan beban pendinginan pada kulkas yang menggunakan ketebalan 3 mm selama 48 jam. Seperti pada Tabel 3 yang menunjukkan perbedaan waktu pengeringan tanpa beban dan diberi beban.
Tabel 3. Perbandingan waktu pengeringan chips temulawak tanpa beban dan diberi beban pada pendinginan
Berdasarkan Tabel 3 perbandingan waktu akhir pengeringan chips temulawak tanpa beban dan diberi beban pada pendinginan dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan pada setiap rak pengering chips temulawak untuk mencapai nilai kadar air di bawah 10%. Pada penelitian sebelumnya yang tanpa beban pendinginan untuk waktu pengeringannya semua adalah 48 jam dengan kadar air yang berbeda-beda, sedangkan pada penelitian ini yang menggunakan beban pendinginan untuk waktu pengeringannya lebih cepat dengan kadar air yang berbeda juga. Hal ini dikarenakan adanya penambahan kalor yang disumbangkan dari beban produk pendinginan yang mana semakin panas udara pengering semakin cepat waktu untuk pengeringan.
Nilai kadar air yang terendah dengan pengeringan tercepat berada pada R1A, begitu juga dengan penelitian sebelumnya. Ini dikarenakan letaknya yang paling dekat dengan sumber panas dan tidak sejajar dengan kipas, sehingga kecepatan udara lebih besar. Dan nilai kadar air yang tertinggi dengan waktu pengeringan yang lebih lama berada pada R2C karena letaknya yang sejajar dengan kipas dan jauh dari sumber panas, sedikit berbeda dengan penelitian sebelumnya yang mana kadar air tertinggi dengan waktu pengeringan terlama berada pada R3C dan selisih 0,14% pada R2C. Hal ini karena letaknya yang dekat dengan udara luar sehingga dipengaruhi oleh udara luar yang tidak konstan.
Sebaran Suhu Ruang Pengering
Sebaran suhu pada ruang pengering diukur dengan menggunakan sensor suhu dan RH yang diletakkan pada 23 titik, 2 titik pada inlet ruang pengering (1 titik dibelakang kipas dan 1 titik di depan kipas), 18 titik pada rak pengering (masing-masing rak 6 titik), dan 3 titik pada dasar rak pengering.
24
Tabel 4. Sebaran suhu ruang pengering
Ulangan Suhu rata-rata (oC) berbeda. Rata-rata suhu pada rak 1 sebesar 37,87oC, rak 2 sebesar 37,38oC, rak 3 sebesar 36,44oC. Suhu rata-rata tertinggi terdapat pada rak 1, sedangkan yang terendah adalah pada rak 3. Adapun rata-rata suhu pada inlet belakang kipas, inlet depan kipas, dan dasar rak masing-masing adalah sebesar 38,89oC, 38,69oC, 37,01oC.
Suhu dan RH pada Rak 1
Komponen penting dalam pengeringan adalah suhu dan RH. RH (relative humidity) disebut juga kelembaban yaitu konsentrasi uap air pada udara. Suhu
dengan RH memiliki hubungan, jika suhu tinggi RH cenderung rendah dan jika suhu rendah RH cenderung tinggi. Pada pengeringan chips temulawak suhu yang baik untuk pengeringan adalah di bawah 50 oC. Suhu dan RH pada pengeringan juga berpengaruh pada waktu pengeringan, semakin tinggi suhu dan semakin rendah RH, maka waktu untuk mencapai keseimbangan semakin cepat (Manalu, dkk, 2012). Kadar air akan mengalami penurunan pada kondisi suhu yang tinggi. Seiring dengan lama waktu pengeringan maka kadar air akan semakin menurun jika pengeringan semakin lama.
Gambar 6. Grafik suhu pada rak 1
Dari Gambar 6 dapat dilihat dari waktu 0 hingga waktu ke 4 jam suhu mengalami peningkatan yang cukup drastis tinggi dan turun sampai pada waktu ke 16 jam . Kemudian pada waktu ke 20 jam sampai 48 jam, suhu mengalami
Suhu (˚C)
Waktu (jam)
26
kenaikan dan penurunan yang cukup stabil per 4 jamnya. Suhu pada bagian tengah lebih rendah dari suhu bagian pinggir. Suhu tertinggi pada rak 1 terdapat di bagian pinggir A dan suhu terendah terdapat pada bagian tengah C. Hal ini dikarenakan faktor posisi yang mana titik A dekat dengan sumber panas dan titik C yang jauh dari sumber panas dan dekat dengan suhu luar.
Gambar 7. Grafik RH pada rak 1
Dari Gambar 7 dapat diliht bahwa RH berbanding terbalik dengan suhu, pada waktu 0 hingga waktu 4 jam mengalami penurunan drastis dan naik kembali sampai pada waktu ke 16 jam. Pada waktu ke 20 jam sampai waktu ke 48 jam RH mengalami penurunan dan kenaikan yang cukup stabil untuk per 4 jamnya. RH pada bagian tengah lebih tinggi dari bagian pinggir. RH tertinggi terdapat bagian tengah C dan RH terendah terdapat pada bagian pinggir A. Sama halnya dengan suhu yang dipengaruhi letak posisi yang jauh dan dekat dari sumber panas.
Waktu (jam)
RH (%)
Suhu dan RH pada Rak 2
Gambar 8. Grafik suhu pada rak 2
Pada Gambar 8 dapat dilihat bahwa suhu mengalami kenaikan pada waktu ke 4 jam. Terdapat sedikit perbedaan dengan rak 1 pada suhu di waktu ke 8 jam sampai waktu ke 12 jam, suhu pada bagian tengah B, tengah C, dan pinggir C mengalami sedikit kenaikan. Suhu turun kembali pada waktu ke 16 jam. Suhu mengalami kenaikan dan penurunan yang stabil per 4 jamnya pada waktu ke 20 jam sampai 48 jam. Posisi letak suhu tertinggi dan terendah pada rak 2 juga sama dengan rak 1.
Waktu (jam)
Suhu (˚C)
28
Gambar 9. Grafik RH pada rak 2
Pada Gambar 9 dapat dilihat bahwa RH mengalami penurunan drastis dari waktu 0 jam sampai ke waktu 4 jam dan di waktu 8 jam juga mengalami penurunan, kecuali pada bagian pinggir A. Kemudian RH naik sampai waktu ke 16 jam. RH mengalami kenaikan dan penurunan yang cukup stabil di waktu 20 jam sampai ke waktu 48 jam. RH tertinggi dan terendah pada rak 2 juga tidak ada perbedaan dengan rak 1.
Nilai RH pada rak 2 lebih tinggi dibandingkan rak 1, hal ini dipengaruhi oleh kipas, di mana posisi poros kipas sejajar dengan rak 2. Kecepatan udara pada poros lebih rendah yang menyebabkan uap air bahan lama dialirkan ke lingkungan, namun panas dari kondensor juga lebih bertahan lama pada rak 2.
Waktu (jam)
RH (%)
Suhu dan RH pada Rak 3
Gambar 10. Grafik suhu pada rak 3
Gambar 11. Grafik RH pada rak 3
Dari Gambar 10 dan Gambar 11 dapat dilihat bahwa pada rak 3 hubungan suhu dan RH tidak mengalami perubahan dengan rak 2. dari waktu 0 hingga waktu ke 4 jam suhu mengalami peningkatan dengan RH menurun. Pada waktu ke 20 jam suhu mengalami penurunan sehingga RH meningkat di mana hal yang
Waktu (jam)
Waktu (jam) Suhu (˚C) RH (%)
30
sama terjadi di rak 1 dan 2 sampai ke waktu 48 jam suhu dan RH mengalami kenaikan dan penurunan yang cukup stabil.
Dari ketiga rak dapat kita lihat suhu tertinggi diantara 3 rak tersebut adalah pada rak 1, kemudian rak 2 yang sejajar dengan poros kipas dan terakhir rak 3.
Pada bagian pinggir suhu pengering selalu tinggi dibandingkan bagian tengah dikarenakan bahan dinding alat menggunakan kayu yang dilapisi styrofoam dan aluminium pada bagian dalam ruang pengering. Hal itu juga dapat membantu dalam menyeragamkan suhu di dalam ruang pengering.
Laju Pengeringan
Laju pengeringan adalah banyaknya kadar air yang diuapkan (% bk/jam) per satuan waktu. Untuk mencari nilai laju pengeringan dengan menggunakan Persamaan (11). Pada penelitian yang dilakukan Rizki ( 2019 ) menghitung laju pengeringan chips temulawak dengan keadaan kulkas yang kosong dan sangat berbeda nila laju pengeringan chips temulawak dengan diberi beban pendinginan pada kulkas seperti pada Tabel 5.
Tabel 5. Rata-rata perbandingan laju pengeringan chips temulawak
Posisi rak Posisi sampel Laju pengeringan (%bk/Jam)
Diberi beban Tanpa beban*
Rak 1
Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa laju pengeringan dari kulkas tanpa beban relatif stabil, hanya terdapat selisih yang kecil yaitu antara 0,01-0,02 %bk/Jam.
Sedangkan pada kulkas yang diberi beban terdapat selisih nilai yang lebih besar.
Hal ini menggambarkan bahwa semakin besar kalor udara pengering semakin tinggi laju pengeringannya.
Laju pengeringan tertinggi terdapat pada R1A yang mana nilai laju pengeringannya sama besar yaitu 2,37 %bk/Jam. Dan pada kulkas tanpa beban nilai laju pengeringan tertingginya berada pada R1A yaitu 1,73. Ini dikarenakan posisi R1A yang sangat dekat dengan sumber panas sehingga kadar air yang diuapkan lebih cepat. Sedangkan nilai laju pengeringan terendah berada pada R1C karena letaknya yang jauh dari sumber panas dan dipengaruhi juga oleh udara luar dari rak pengeringan.
32