UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OPTIMASI PENGGUNAAN ABSORBEN PADA PENGERING SISTEM INTEGRASI ENERGI SURYA DAN DESIKAN
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyatan ini saya buat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, Juli 2016
Nora Panjaitan NIM : 110405040
Skripsi dengan judul:
OPTIMASI PENGGUNAAN ABSORBEN PADA PENGERING SISTEM INTEGRASI ENERGI SURYA DAN DESIKAN
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 22 Juli 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, Juli 2016
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, MT Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS
NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19611225 198903 1 003
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Optimasi Penggunaan Absorben pada Pengering Sistem Integrasi Energi Surya dan Desikan”, Berdasarkan hasil penelitian yang Penulis lakukan di Laboratorium Energi Baru/Terbarukan Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Hasil penelitian ini memberikan informasi mengenai solusi yang dapat digunakan pada malam hari untuk mencegah uap air yang ada di udara masuk kembali ke dalam bahan yang sudah setengah kering pada siang harinya mengingat kakao sangat rentan terhadap tumbuhnya jamur.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar- besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS dan Ibu Dr. Ir. Sari Farah Dina, MT.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :
1. Kedua orang tua tercinta, Sahat M Panjaitan dan Florida Pardosi serta kakak-adik tercinta, Christy dan Maritse yang telah banyak mendukung dan mendoakan penulis sampai saat ini.
2. Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, M.S, selaku dosen pembimbing dan Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU.
3. Dr. Ir. Sari Farah Dina, M.T, selaku dosen pembimbing lapangan yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Ir. Bambang Trisakti, M.T dan Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.T yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
5. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 6. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T, selaku Koordinator Skripsi Departemen
Teknik Kimia USU.
7. Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, M.S sebagai Dosen Pembimbing Akademik.
8. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia USU yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.
9. Henni D.D.Tampubolon atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
10. Pontius Pardede atas semangat, dorongan, dan informasi yang sudah diberikan kepada penulis.
11. Sahabat-sahabat Khataiia terbaik yang selalu memberikan dukungan serta doa untuk penulis yaitu Angel, Widya, Winda, Try, Chaterine, Steffanie,
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pertambahan massa absorben terhadap efektivitas pengeringan malam hari, menentukan nilai difusivitas pengeringan kakao, menetukan model kinetika pengeringan kakao, mengetahui nilai konsumsi energi spesifik, dan mengetahui laju pengeringannya. Bahan yang digunakan adalah biji kakao fermentasi. Variabel berubah dalam penelitian ini adalah massa absorben yaitu 1 kg, 2 kg, dan 3 kg. Pengeringan dilakukan menggunakan energi surya selama siang hari yang dilakukan mulai pukul 09.00 sampai dengan pukul 17.00 dengan Indirect Solar Dryer dan dilanjutkan dengan penggunaan absorben pada pakal 17.00 – 09.00. Pengeringan dihentikan pada saat dicapai berat konstan. Hasil pengeringan terbaik diperoleh dari perbandingan massa kakao dan absorben 1:3. Pada malam hari, massa kakao berkurang 19 % – 24 % dengan rentang RH 41 % – 79%. Difusivitas efektif dari hasil pengeringan kakao berada pada rentang 1,16 x 10-10 – 1,38 x 10-10 (m2/detik). Model kinetika yang paling sesuai untuk pengeringan kakao dengan variasi massa absorben ini adalah Model Page. Konsumsi energi spesifik paling rendah yaitu 10,40 MJ/kg H2O yang diuapkan. Laju pengeringan rata-rata adalah 0,0004 kg H2O/jam/kg
berat kering dengan kadar air akhir 4,63 % serta waktu pengeringan 26,8 jam.
Kata Kunci : pengeringan tak langsung, pengeringan kontinu, efektifitas pengeringan, konsumsi energi spesifik, model kinetika pengeringan, difusivitas efektif
This study aims to determine the effect of the absorbent mass accretion to the effectiveness of drying during off-sunshine, determining the value of effective diffusivity drying cocoa, determine the kinetics model for drying cocoa, knowing the value of specific energy consumption, and knowing the drying rate. Material used is fermented cocoa beans. Variable change in this study is the mass of the absorbent ie, 1 kg, 2 kg, and 3 kg. Drying is using solar energy during sunshine hours, start at 9 a.m to 5 p.m. and continued by absorbent during off-sunshine, start at 5 p.m to 9 a.m. Drying is done if the mass of the cocoa is constant. The best results of this study are obtained from in comparison mass of the cocoa and absorbent 1 :3. In the off- sunshine mass of the cocoa reduce 19 % - 24 % with a range of RH 41 % - 79 %. Effective diffusivity cocoa is in the range 1,16 x 10-10 – 1,38 x 10-10 (m2/sec). The most suitable kinetics model for drying cocoa is a Page model. The lowest of specific energy consumption is 10,40 MJ/kg moist. The average of drying rate is 0,0004 kg H2O/hour/kg dry mass with a moisture content 4,63 % and the drying time 26,8
hours.
Key words: indirect solar drying, continuous drying, effectiveness of drying, specific energy consumption, effective diffusivity, and kinetics model of drying cocoa
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP v ABSTRAK vi ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR iv DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN vi viii BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 4 1.3 TUJUAN PENELITIAN 4 1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 BIJI KAKAO 6
2.2 PENGERING SURYA 6
2.2.1 Pengeringan Open Sun 6
2.2.2 Pengeringan Tak Langsung (Indirect Dryer) 7 2.2.3 Pengeringan Langsung (Direct Solar) 8
2.3 ENERGI SURYA 9
PENGERINGAN 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16
3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN 16
3.2 BAHAN DAN PERALATAN YANG DIGUNAKAN 16
3.2.1 Bahan yang Digunakan 16
3.2.2 Peralatan yang Digunakan 16
3.2.3 Peralatan Pengujian 17
3.3 DIAGRAM KERJA 19
3.4 PROSEDUR KERJA 20
3.4.1 Efektifitas Pengeringan Siang Hari 20 3.4.2 Efektivitas Pengeringan Malam Hari
3.4.3 Difusivitas Efektif
3.4.4 Model Kinetika Pengeringan yang Sesuai 3.4.5 Konsumsi Energi Spesifik
3.4.6 Hubungan Laju Pengeringan dengan Waktu dan Kadar Air 20 21 21 22 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 6
4.1 4.2
EFEKTIVITAS PENGERINGAN PADA SIANG HARI PERTAMA UNTUK KETIGA SAMPEL
EFEKTIVITAS PENGERINGAN PADA SIANG HARI KEDUA UNTUK KETIGA SAMPEL
28
31 4.3 EFEKTIVITAS DESIKAN PADA PROSES
DEHIDRASI BIJI KAKAO PADA MALAM HARI 32
4.4 NILAI DIFFUSIVITAS EFEKTIF (DEFF) UNTUK
KETIGA SAMPEL 36
4.5 MODEL PENGERINGAN 36
4.5.1 Moisture Ratio (Rasio Kelembaban) 4.5.2 Analisa Model Pengeringan
36 38 4.6 HUBUNGAN LAJU PENGERINGAN DENGAN
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 46