Kesimpulan
1. Pengembangan sistem pembekuan dengan suhu bertahap (pembeku eksergetik) dari sistem pembekuan konvensional dengan suhu tetap dapat diterapkan untuk model daging sapi segar, dan terbukti dapat meningkatkan efisiensi eksergi sekitar 1.0 – 13.0 % dari 50.9 % pada sistem pembekuan konvensional hingga sekitar 51.2 – 63.4 % pada sistem pembekuan eksergetik batch.
2. Dibanding sistem pembekuan suhu tetap maka model sistem pembekuan eksergetik dapat menurunkan kehilangan eksergi dari semula 33.2 kJ/kg pada sistem suhu tetap menjadi 19.4 kJ/kg pada sistem suhu bertahap. 3. Model sistem pembekuan eksergetik yang dikembangkan dalam
penelitian ini dapat mengurangi rusaknya dinding sel jika memperhatikan laju pembekuannya antara 1.13 - 1.26 cm/jam yang tergolong dalam pembekuan cepat.
4. Penerapan model sistem pembeku eksergetik kontinyu pada pembekuan daging sapi memberikan hasil yang signifikan dengan efisiensi eksergi berkisar antara 54.0 % hingga 61.0 %.
5. Penentuan suhu optimal media pembeku pada sistem pembeku eksergetik dapat dilakukan dengan :
• Menentukan suhu akhir pembekuan yang diharapkan atau suhu penyimpanan sebagai suhu media pembeku tahap III (Tmb).
• Menentukan suhu media pembeku tahap II (Tmf) berdasarkan laju
pembekuan yang diharapkan menggunakan grafik pada Gambar 48.
• Menentukan suhu media tahap I berdasarkan hubungan efisiensi eksergi dengan persamaan suhu tak-berdimensi (T’) pada Gambar 44.
Saran
1. Desain poros berulir harus memperhitungkan faktor lendutan yang terjadi sehingga memperkecil kemungkinan wadah produk bergerak zig- zag.
2. Untuk mengurangi kerugian panas pada plat pembeku terhadap wadah produk, perlu didesain evaporator lempeng sentuh terbaik.
3. Perlu dikembangkan sistem pengendalian suhu otomatis untuk pengatur suhu evaporator dengan menggunakan solenoid valve pada mesin pembeku eksergetik sehingga efisiensi energi pembekuan lebih optimal. 4. Untuk otomatisasi perpindahan bahan pada sistem batch, maka perlu
dipasang sensor suhu pada tahap I, II, dan III sebagai pemicu pemindahan wadah produk setelah suhu yang diinginkan tercapai.
Ahern JE. 1980. The Exergy Method of Energy Systems Analysis. John Willey & Son. New York.
Anggraheni DA. 2003. Kajian Energi Pembekuan Ikan Patin dan Ayam Broiler Dengan Metode Lempeng Sentuh dan Vakum [Skripsi]. Jurusan Teknik Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Angkoso G. 1990. Pendugaan laju perubahan suhu komoditas daging sapi giling selama proses pendinginan [Thesis]. Jurusan Teknik Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
ASHRAE. 1994. Refrigeration. ASHRAE, Inc., Atlanta.
Boelman EC, Sakulpipatsin P. 2005. Critical analysis of exergy efficiency definitions–part1 heat exchanger at near-environmental temperatures. Proceeding IEEES.
Brennan, JG. 1981. Food Freezing Operations. Applied Science Publishers, Ltd. London.
Brooker DB, Bakker-Arkema FW, Hall CW. 1992. Drying and Storage of Grains and Oilseeds. Van Nostrand Reinhold Publisher, New York.
Bruttini R, Crosser OK, dan Liapis AI. 2001. Exergy analysis for the freezing stage of the freeze drying process. Journal of Drying Technology. 19(9) : 2303.
Burghardt MD, Harbach JA. 1993. Engineering Thermodynamics. Cornell Maritime Press, Maryland.
Chapman, JA. 1984. Heat Transfer. Macmillan Publishing Company. New York Chen Q. 1999. Simulation of A Vapour-Compression Refrigeration Cycles Using
HFC-134a and CFC-12. Int. Comm. HeatMass Transfer, Vol. 26, No. 4, pp. 513-521.
Chourot JM, Macchi H, Fournaison L, Guilpart J. 2003. Technical and economical model for the freezing cost comparison of immersion, cryomechanical and air blast freezing processes. Energy Conversion and Management 44 (2003) 559–571.
De Michelis A, Calvelo A. 1982. Mathematical models for the non-symmetric freezing of beef. Journal Food Science. Vol. 47. pp 1211.
Desrosier NW. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan (The Technology of Food Preservation). Ditrjemahkan oleh M. Muljohardjo. UI-Press. Jakarta. Desrosier RJ, Tressler DK. 1977. Fundamentals of Food Freezing. AVI Pub. Co.,
INC. Westport, Connecticut.
Domkundwar, 1980, Refrigeration and Air Conditioning, Dhanpat Rai & Son, Delhi.
Dossat RJ. 1981. Principle of Refrigeration, John Willey and Sons, New York. Fellows P. 1992. Food Processing Technology (principles and practice). Ellis
Horwood, New York.
Rao MA, Rizvi SSH. 1995. Engineering Properties of Food. Marcel Dekker, Inc. New York.
Gemci T, Ozturk A. 1998. Exergy Analysis of A Sulphide-Pulp Preparation Process In The Pulp And Paper Industry. Energy Convers. Management.
Vol. 39, No.16-18, pp. 1811-1820.
Gab-Soo Do, Sagara Y, Tabata M, Kudoh K, Higuchi T. 2004. Three-dimensional measurement of ice crystals in frozen beef with a micro-slicer image processing system. International Journal of Refrigeration Vol. 27, pp. 184–190.
Golden DA. and Gallyoun LA. 1997. Quality in Food Freezing, Chapman & Hall, New York, USA,pp. 174-190.
Heldman DR, Singh RP. 1981. Food Process Engineering. 2nd ed. AVI Pub. Co., Westport, Connecticut.
Heldman DR, Lund. 1992. Handbook of Food Engineering. Marcel Dekker, Inc. New York.
Ilham N. 2006. Analisis Sosial Ekonomi dan Strategi Pencapaian Swasembada Daging 2010. Analisis Kebijakan Pertanian. Vol. 4. No. 2. hal 131-145. Jun LY,
Yi TM, Min XL, Hai QG
. 2005 Exergy anaysis of trancritical carbondioxide refrigeration cycle with an expander, Energy Journal, Vol 30 pp 1162-1175.
King CJ.1971. Freeze Drying of Food. CRC. The Chemical Rubber Co., Cleveland-Ohio.
Leidenfrost et. al. 1980. Conservation of energy estimated by second law analysis of a power consuming process, Energy Journal, Vol 5. pp 47-61.
Liu Y, Zhao Y, Feng X. 2007. Exergy Analysis for a Freeze-drying Process.
Applied Thermal Engineering. Vol 7. pp. 1359-4311
Mascheroni RH, De Michelis A, Calvelo A. 1982. A simplified mathematical model for freezing time calculations in olate freezers. International Journal of Refrigeration. Vol 1. pp. 431-441.
Mashyta. 2002. Perbandingan Karakteristik Pembekuan Udang Windu (Penaeus monodon) dengan Metode Pembekuan Vakum, Lempeng Sentuh dan CO2 Padat [Skripsi]. Jurusan Teknik Pertanian. Fakultas Teknologi
Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Mohsenin NN. 1980. Thermal Properties of Foods and Agricultural Materials.. Gordon and Breach Pub., New York, USA.
Moran MJ, Shapiro HN. 2003. Fundamentals of Engineering Thermodynamics. John Wiley & Sons, Inc., Canada, USA.
Mustofa KD, Tambunan AH, Soekarto ST, Praeko ASR. 2007. “Pengaruh Suhu Media Pembeku Terhadap Efisiensi Eksergi Dan Laju Pembekuan”.
Buletin Keteknikan Pertanian. Vol. 21, No.2 Juni 2007.
Natasatmita, Sudjana et. al. 1987. Pengantar Evaluasi Daging. Fakultas Peternakan. Institut Pertanian Bogor.
Nikulshin V, Wub C, Nikulshina V. 2002. Exergy efficiency calculation of energy intensive systems. Exergy, an International Journal 2 78–86.
Pham QT. 1984. Extension to Planck’s equation for predicting freezing times of foodstuffs of simple shape. International Journal of Refrigeration. Vol. 7. pp 377-383.
Pham QT. 1985. Analytical method for predicting freezing times of rectangular blocks of foodstuffs. International Journal of Refrigeration. Vol. 8. pp 43-47.
Pham QT. 1986. Simplified equation for predicting freezing time of Foodstuffs.
Journal of Food Technology. Vol. 21. pp 209-219.
Pham QT. 1991. Shape Factor for the Freezing Time of Ellipses and Ellipsoids.
Journal of Food Engineering. Vol 13. pp 159-170.
Pham, Willix, 1989. Thermal Conductivity of Fresh Lamb Meat, Offal and Fat in the range of -40 to 30 °C: Measurment and Correlation. Journal of Food Science. Vol. 54, No. 3.
Rochanah A. 2002. Karakteristik Pembekuan Vakum dan Pembekuan Lempeng Sentuh Pulp Markisa [Tesis]. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Rosen MA, Dincer, I. 2003. Exergy cost energy mass analysis of thermal systems and processes. Energy Conversion and Management. Vol. 44. pp 1633 1651. Ruliyana R. 2004. Desain Mesin Pembeku Tipe Hembusan Udara (Air Blast
Freezing) dan Tipe Kontak Plat (Contact Plate Freezing) Untuk Proses Pembekuan Fillet Ikan Patin (Pangasius sp.) [Skripsi]. Departemen Teknik Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Sholahuddin. 2004. Kajian dan Rancang Bangun Sistem Pembeku Fillet Ikan Patin (Pangasius hypophtalamus) [Tesis]. Ilmu Keteknikan Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Silalahi SR. 2006. Analisis Eksergi dan Karakteristik Termodinamik Sejumlah Refrigeran Pada Sistem Refrigerasi Kompresi Uap [Skripsi]. Departemen Teknik Pertanian. Institut Pertanian, Bogor.
Srinivasan K, Lim YK, Ho JC, Wijeysundera NE. 2003. Exergetic analysis of carbon dioxide vapour compression refrigeration cycle using the new fundamental equation of state. Energy Conversion and Management.
Vol. 44, pp 3267–3278
Shukuya M, Hammache A. 2002, Introduction to The Concept of Exergy., VTT Technical Research Center, Finland.
Smith JM, Van Ness HC, Abbott MM. 2001. Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics. Mc. Graw Hill, New York.
Sularso dan Suga K. 1987. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
Syarief AM, Kumendong J. 1992. Petunjuk Laboratorium Penyimpanan Dingin. Depdikbud. Dirjen Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Institut Pertanian Bogor.
Tambunan AH, Priyanto S, Angraheni AD. 2003 Karakteristik dan Analisis Eksergi Pembekuan Ikan patin dan Ayam broiler, Buletin Keteknikan Pertanian. (17)3 : 32-42.
Tambunan AH, Rochanah A, Purwanto YA,. 2003. Karakteristik pembekuan vakum pulp markisa. Buletin Keteknikan Pertanian. (17)1 : 59.
Tambunan AH. 2002. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju pembekuan bahan pangan cair. Buletin Keteknikan Pertanian. (14)3 : 201.
Tambunan AH. 1995. Penerapan metoda pendinginan vakum untuk pra pendinginan hasil pertanian. Laporan Penelitian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Tambunan AH. 1999. Pengembangan Metoda Pembekuan Vakum untuk Produk Pangan. Usulan Penelitian Hibah Bersaing Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor.
Toledo, RT. 1991. Fundamentals of Food Process Engineering. 2 edition. Van Nostrand Reinhold, New York, USA.
Tressler, DK, Arsdel WB, Copley MJ. 1981. The Freezing Preservation of Food.
Vol II. AVI Pub. Co., Westport, Conncticut, USA.
Wall G. 1991. On The Optimization of Refrigeration Machinery. International Journal of Refrigeration Vol. 14., pp. 336-340. 1991.
Yumrutas R, Kunduz M, Kano˘glu M., 2002, Exergy Analysis of Vapour Compression Refrigeration Systems, Exergy, an International Journal 2, 266 - 272.
Mesin Refrigerasi
Dibuat pada tanggal 11 November 1989 oleh Takagi Refrigerating Tokyo.
- Spesifikasi Kompresor: Tipe : T – 500A Kapasitas : 2360 kkal/jam Rpm : 410 Output : 1.5 kW Voltage/Phase : 380/3 Refrigeran : R-12
- Spesifikasi Motor Penggerak Kompresor dan Kipas Kondensor: Tipe : NRH 6097 M/3101904.Y.02 Daya : 1.5 kW Rpm : 1430 Frekuensi/arus : 50 Hz/3.4 A Voltage/Phase : 380/3 Kondensor
Panjang Pipa Tembaga : 2720 cm Diameter Luar Pipa Tembaga : 1/2 inchi Jumlah Pipa U (sambungan) : 60 buah Jumlah Pipa L (sambungan) : 2 buah Jumlah Pipa T (sambungan) : 6 buah
Sistem aliran : 4 lintasan masuk/keluar
Reciever Panjang : 80 cm Diameter : 15 cm Drier Panjang : 10 cm Diameter : 7 cm Katup Ekspansi - Merk : Danfoss
- Jenis : Katup Ekspansi Termostatik dengan Orifice0.1
- Selang suhu : -40 sampai 10 °C - Daya evaporasi : 1 kW
8 y = 1.007x - 2.1983 R2 = 0.9999 T7 Tbeckmann Linear (T7)
digunakan pada pengujian pembekuan eksergetik kontinyu (°C) dan Sifat termofisik dan komposisi serat daging sapi segar (ASHRAE, 1994)
Keterangan simbol Sampel Daging-1 Sampel Daging-2 Sampel Daging-3 Sampel Daging-4 Massa produk (kg) mp 0.09 0.1 0.09 0.08 Massa air (kg) mw 0.0657 0.0730 0.0657 0.0584 Tebal Bahan (cm) L 1 1 1 1 Water content (%) wc 73 73 73 73 Pengujian simbol 1 2 3 4 Suhu awal Ti 25 28 28 20 Suhu beku Tf -7 -18 -8 -6
Suhu media pembeku
Tma -8 -5 -8 -5
Tmf -18 -18 -21 -18
Tmb -26 -30 -28 -30
Sifat termofisik Satuan Simbol Daging sapi
Titik beku bahan C Tfp -2.2
Cp (di atas titik beku): J/kgC Cp1 2.914
Cp (di bawah titik beku): J/kgC Cp2 1.616
No. Nama Bahan Dimensi Jumlah Keterangan
1 Katup Ekspansi 3 buah
2 Filter Refrigeran 2 buah 3 Plat Stainless Steel (tidak mudah korosi dan konduktivitas 15.2 W/mK.) 2 x 0.3 m 1 lembar 4 Pipa tembaga ½ in 1620 m 1.5 gulung @ 12 m 5 Sambungan U ½ in - 57 buah 6 Sambungan L ½ in 13 buah
7 ½ in 7 buah 8 Elektroda tembaga 40 batang 9 Gas elpiji 1 tabung 10 Oksigen 1 tabung 11 Gas bunsen @ 190 gr 3 tabung 12 R-12 @13.6 kg 1 tabung
Evaporator Ruliyana Pipa Tembaga Pemotongan pipa (2004)
Pipa hasil pemotongan Alat pemipih pipa Pipa yang sedang dipipihkan
Pipa yang telah dipipihkan disambung dengan pipa U Dilas dengan plat stainless steel
No. Nama Bahan Dimensi Jumlah Keterangan
1 10 x Ø9 cm 1 buah
2 Poros berulir M20; L = 2.2 m 1 buah
3 Bantalan 19 mm 2 buah
4 16 mm 22 gigi 2 buah
5 Mur pemegang M20 ditempel
plat 6 x 9 cm 6 buah
pompa vakum digunakan untuk menghampakan udara pada sistem refrigerasi
leak detector digunakan untuk mendeteksi kebocoran R-
12 pada sistem refrigerasi.
manifold charging digunakan untuk mendeteksi kevakuman
sistem refrigerasi
hibrid recorder digunakan untuk merekam dan mencetak
data suhu.
Termokopel digunakan untuk mengukur suhu. RPM meter untuk mengukur putaran
Data rekam cetak untuk Gambar 40 Waktu (menit)
Data rekam cetak untuk Gambar 41 Waktu (menit)
Data rekam cetak untuk Gambar 42 Waktu (menit)
Suhu (°C)