Puji syukur kehadirat Alloh SWT dengan segala Maha KesempurnaanNya, dan shalawat kepada Nabi Muhammad SAW sebagai tauladan umat.
Alhamdulillah, penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan judul ”Kajian Pola Sebaran Udara Panas Pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan Computational Fluid Dynamics.
Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian Hibah Bersaing pada proyek Pengembangan Alat Pengering Efek Rumah Kaca (ERK) Hybrid Tipe Rak Berputar Untuk Penyeragaman Aliran Udara Panas yang dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, 5 Maret 2008.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terima kasih yang mendalam kepada :
1. Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Si selaku ketua komisi pembimbing, atas segala arahan dan bimbingannya selama pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis.
2. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc sebagai anggota komisi pembimbing, atas segala arahan dan bimbingannya selama pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis.
3. Dr.Ir. Teguh Wikan Widodo, M.Sc sebagai penguji luar komisi pada ujian tesis.
4. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Proyek Hibah Bersaing, Surat Perjanjian Pelaksanaan Desentralisasi Penelitian No. 318/SP2H/PP2M/2008, yang telah memberikan dana dalam penelitian ini.
5. Teman-teman TMP satu angkatan 2007: Pak Sigit, Mas Arief, Mas Wilson, Pak Edy, Mas Wahyu, Pak Tahir, Bu Anik, Bu Novi, Bu Ida dan Bu Yuli serta Pak Lilik dan Mas Diswandi, atas kebersamaannya selama pendidikan dan kepada Pak Harto, Mas Firman dan Mas Darma, atas bantuan teknis selama penelitian.
6. Ketulusan hati dan pengorbanan serta doa dari keluarga, isteriku Sri Dalwati dan anak-anak tersayang : Iffah Nida Fadhilla, Muhammad Adnan Azizi dan
Muhammad Zaky Ramadhan merupakan penyemangat bagi penulis dalam menyelesaikan sekolah pasca sarjana.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam penulisan penelitian ini. Oleh karena itu kritik, saran dan koreksi sangat kami harapkan demi penyempurnaan penelitian dan semoga bermanfaat.
Bogor, 20 Agustus 2009
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Yogyakarta pada tanggal 23 Oktober 1965 dari ayah Basuki dan Ibu Bunijah. Penulis merupakan putra kedua dari tiga bersaudara.
Tahun 1985 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Yogyakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi penerimaan mahasiswa baru pada Fakultas Teknologi Pertanian , Jurusan Mekanisasi Pertanian, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
Pada bulan Agustus Tahun 1994, penulis lulus program S-1, dan pada bulan Januari 1995 penulis bekerja di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pertanian RI sebagai Perekayasa pada mesin prosesing sampai saat sekarang.
Selama bekerja di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, penulis telah mengahasilkan rekayasa alat : pelet pakan ternak, pengering pelet tipe rak, mesin pemanen kedelai, perontok polong kacang tanah, pengering kacang tanah, pengupas kacang tanah, sortir kacang tanah, pengering kista artemia, delinter kapas tipe kering, dan pengering semprot (spary dryer) kapasitas 1 dan 5 liter/jam.
Tahun 1999, penulis berkesempatan mendapat tugas training dari Departemen Pertanian pada program Farm Mechanization II di Tsukuba, Jepang yang diselenggarakan oleh JICA pada bulan Februari sampai November.
Tahun 2007, penulis mendapat ijin tugas belajar untuk melanjutkan ke sekolah pasca sarjana, Institut Pertanian Bogor pada Program Studi Mayor Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Fakultas Teknik Pertanian, Departemen Teknik Pertanian.
Tahun 2008, penulis turut serta dalam penelitian Hibah Bersaing yang dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi pada tanggal 5 Maret. Selama penelitian telah dihasilkan 2 makalah seminar dengan judul Analisis Computable
Fluid Dynamics (CFD) pada Model Pengering Efek Rumah Kaca Hybrid Tipe
Rak Berputar untuk Pengeringan Cengkeh yang disampaikan pada Seminar Nasional Mekanisasi Pertanian, Cimanggu-Bogor, 23 Oktober 2008 dan makalah Simulasi Model Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar Menggunakan
Computational Fluid Dynamics (CFD) yang disampaikan pada seminar
i
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI……… i
DAFTAR TABEL ………. ii
DAFTAR GAMBAR ……… iii
DAFTAR LAMPIRAN ……… iv DAFTAR SIMBOL ………... v BAB I. PENDAHULUAN ……… 1 1.1. Latar Belakang ……….. 1 1.2. Hipotesa... 3 1.3. Tujuan Penelitian ……….. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ………. 4
2.1. Pengeringan ………... 4
2.2. Pengering Berenergi Surya ………... 6 2.3. Hasil-hasil Pengering ERK Pada Berbagai Produk Pertanian ………….. 8
BAB III. PENDEKATAN TEORI ……….. 9
3.1 Teknik Simulasi CFD ……… 9
3.2. Proses Simulasi CFD ………. 10
3.3. Metode Diskritisasi CFD ……….. 11
3.4. RH Udara Pengering………. 14
BAB IV METODOLOGI ………. 15
4.1. Waktu dan Tempat Penelitian ………... 15 4.2. Peralatan dan Bahan ……….. 15
4.2.1. Peralatan ……….. 15
4.2.2. Bahan ……….. 15
4.3. Tahapan Penelitian ……… 17
4.3.1. Penentuan Rancangan Model Pengering ERK……… 19 4.3.2. Pengujian dan Validasi ……… 21 4.3.3. Perancangan prototipe pengering ERK……… 24
BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ……….. 26
5.1. Simulasi Model Pengering dengan Gambit ……….... 26 5.1.1. Bentuk Domain 3D Model Pengering ... 26 5.1.2. Sebaran Suhu Udara Pengering ... 28 5.1.3. Sebaran Kecepatan Aliran Udara ... 33 5.2. Hasil Disain Alat Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar ... 38 5.2.1. Model Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar ... 38 5.2.2. Mekanisme Kerja Alat Pengering ERK Hibrid Tipe Rak Berputar... 49 5.2.3. Sistim operasional pengering ERK hibrid tipe rak berputar... 40 5.3. Validasi Suhu Ruang Pengering ... 40 5.3.1. Validasi Kecepatan ... 43 5.3.2. Kelembaban Udara Ruang Pengering ... 46 5.4. Perancangan Pengering ERK Skala Lapang... 48 5.5. Disain Pengering ERK Skala Lapang Tipe Rak Berputar... 49 5.6. Simulasi pengering ERK hibrid skala lapng ... 50 BAB VI. SIMPULAN DAN SARAN... 53 6.1. Simpulan ... 53 6.2. Saran ... 53 DAFTAR PUSTAKA ... 54
ii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Laju pengering rata-rata pada masing-masing rak ……… 8 Tabel 2. Kondisi batas pada simulasi suhu dan kecepatan udara
skenario 1-6……… 28
Tabel 3. Kondisi batas pada validasi suhu, kecepatan dan RH ruang pengering... 41 Tabel 4. Perancangan pengering ERK skala Lab. ... 48
iii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Model pengering ERK Hibrid skala Labolatorium... 16 Gambar 2. Disain model pengering ERK hibrid……….. 17 Gambar 3. Diagram alur penelitian ………. 18 Gambar 4. Model pengering ERK hibrid………. 19 Gambar 5. Skenario bentuk geometri model pengering ……….. 20 Gambar 6. Letak titik pengukuran suhu, kecepatan udara dan RH ………… 23 Gambar 7. Skenario 1-6 model pengering ……….. 27 Gambar 8. Sebaran suhu pada skenario 1……… 29 Gambar 9. Sebaran suhu pada skenario 2... 29 Gambar 10. Sebaran suhu pada skenario 3... 30 Gambar 11. Sebaran suhu pada skenario 4... 30 Gambar 12. Sebaran suhu pada skenario 5... 31 Gambar 13. Sebaran suhu pada skenario 6 ... 31 Gambar 14. Perbandingan suhu rata-rata skenario 1-6... 32 Gambar 15. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 1... 33 Gambar 16. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 2... 34 Gambar 17. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 3... 34 Gambar 18. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 4... 35 Gambar 19. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 5... 35 Gambar 20. Sebaran kecepatan danvektor aliran udara pada skenario 6... 36 Gambar 21. Kecepatan aliran udara Skenario 1-6... 37 Gambar 22. Model pengering ERK hibrid tipe rak berputar... 39 Gambar 23. Bidang simulasi CFD percobaan 1... 41 Gambar 24. Bidang simulasi CFD percobaan 2... 41 Gambar 25. Bidang simulasi CFD percobaan 3... 42 Gambar 26. Validasi suhu ruang pengering ... 43 Gambar 27. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan 1 ... 44 Gambar 28. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan 2 ... 44 Gambar 29. Hasil simulasi kecepatan pada percobaan 3 ... 44 Gambar 30. Validasi kecepatan aliran udara pada model pengering... 45 Gambar 31. Validaasi kelembaban udara ruang pengering... 47 Gambar 32. Prototipe pengering ERK hibrid tipe rak berputar... 49 Gambar 33. Bentuk dasar prototipe ERK hibrid... 50 Gambar 34. Sebaran suhu pada irisan melintang alat pengering ERK hibrid.... 51 Gambar 35. Sebaran kecepatan aliran udara pada alat pengering ERK hibrid.. 51
iv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Data percobaan 1, 2 dan 3 ...………..…… 56 Lampiran 2. Perhitungan kondisi batas ruang pengering………. 65 Lampiran 3. Perhitungan simulasi suhu pada skenario 1-6... 71 Lampiran 4. Perhitungan simulasi kecepatan udara ruang pengering ... 73 Lampiran 5. Perhitungan kondisi batas ruang pengering untuk validasi
suhu, kecepatan dan RH udara ... 75 Lampiran 6. Validasi suhu udara ruang pengering... 77 Lampiran 7. Validasi kecepatan udara ruang pengering ... 80 Lampiran 8. Validasi RH udara ruang pengering ... 83 Lampiran 9. Perhitungan kondisi batas ruang pengering ... 86 Lampiran 10. Lampiran 10. Perhitungan rancangan pengering ERK
hibrid skala lapang... 93 Lampiran 11. Distribusi suhu memotong x = 1250mm pada pengering
skala lapang ... 97
v
DAFTAR SIMBOL
Simbol : Keterangan : Satuan
A : luas penampang m2
H : kelembaban mutlak kg/kg
a
H : kelembaban mutlak lingkungan kg/kg udara kering
w
H : kelembaban mutlak bahan kg/kg udara kering
N : jumlah data -
P : tekanan Pa
Pv : tekanan uap Pa
s
P : tekanan jenuh air Pa
c
Q : Nilai hasil simulasi
o
Q : Nilai hasil pengukuran
R : konstanta gas ideal J/mol oC
a
RH : kelembaban udara lingkungan %
r
RH : kelembaban udara pengering %
i
S : sumber gerakan energi dalam m3dtk-1
Mx
S : sumber gerakan momentum arah x m3dtk-1
My
S : sumber gerakan momentum arah y m3dtk-1
Mz
S : sumber gerakan momentum arah z m3dtk-1
T : suhu oC a T : suhu lingkungan oC w T : suhu bahan oC W : kadar air % h : koefisien konveksi W/moC k : koefisien konduksi W/moC t : waktu Detik u : kecepatan arah x m/dtk v : kecepatan arah y m/dtk w : kecepatan arah z m/dtk x : koordinat arah x m/dtk
y : koordinat arah y Detik
z : koordinat arah z m/dtk ρ : berat jenis kg/m3 u ρ : densitas arah x kg/m3 v ρ : densitas arah y kg/m3
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar BelakangPengeringan pada produk pertanian tertentu (cengkeh) menghendaki kandungan minyak dalam bahan tetap utuh sehingga diperlukan pencegahan terhadap penguapan minyak dan tidak dilakukan pengadukan agar diperoleh bahan yang akan dikeringkan tidak mengalami penurunan kualitas. Oleh karena itu diperlukan pengering cengkeh tipe rak. Pada umumnya, pengeringan produk pertanian masih dilakukan secara tradisional yaitu pengeringan dengan cara penjemuran di bawah sinar matahari secara langsung.
Usaha untuk melakukan proses pengeringan dapat pula dilakukan dengan menggunakan pengering efek rumah kaca (ERK), yaitu bangunan berbentuk segi empat, silinder atau kerucut terpancung dan berdinding transparan. Dinding plastik transparan ini berfungsi sebagai perangkap gelombang panjang yang dipancarkan oleh sinar matahari, sehingga terjadi akumulasi panas yang dimanfaatkan untuk pengeringan produk pertanian. Salah satu keuntungan dengan menggunakan pengering ERK adalah produk lebih bersih dan tidak terkontaminasi dengan bahan yang tidak dikehendaki.
Masalah yang terjadi pada proses pengeringan cengkeh menggunakan rak- rak statis adalah ketidakseragaman pada penurunan kadar air, suhu dan lama waktu pengeringan antara rak atas, tengah dan bawah. Perbedaan hasil ini diperoleh karena perbedaan posisi rak dalam ruang pengering. Udara pada rak-rak yang dekat dengan sumber panas pada umumnya akan memiliki suhu yang tinggi dan sebaliknya yang jauh dari sumber panas akan memiliki suhu yang rendah. Hal tersebut di atas menyebabkan kualitas hasil pengeringan cengkeh yang tidak seragam.
Wulandani (1997) melaporkan bahwa perbedaan suhu terjadi pada ruang pengering pada proses pengeringan kopi berkisar 6oC antara bagian atas dan bawah plat hitam yang dipasang horisontal di atas ruang pengering pada ruang pengering transparan tipe bak. Mursalim (1995) mendapatkan perbedaan suhu sekitar 10oC antara rak bagian tengah dan bawah pada pengeringan panili. Menurut Mujumdar (2001), distribusi aliran panas dalam ruang pengering belum
2
merata khususnya pengeringan yang menggunakan tipe rak pada pengeringan cengkeh. Nampan-nampan pada tipe rak ini dapat menyebabkan distribusi udara yang kurang baik dan menurunkan kinerja pengeringan karena waktu pengeringan terlama dari produk yang terletak di nampan tertentu menjadi penyebab lama pengeringan secara keseluruhan, dan masalah ini menentukan total kapasitas pengeringan. Ratnawati (2003), melaporkan bahwa perbedaan suhu terjadi pada ruang pengering sekitar 8.4oC antara rak bagian atas dan bagian bawah pengering pada propses pengeringan cengkeh. Nugraha (2005), menyatakan pula bahwa dalam proses pengeringan mahkota dewa, masalah distribusi aliran udara panas yang belum merata menyebabkan menurunnya kinerja alat pengering, Masalah ketidakseragaman kadar air produk hasil pertanian juga merupakan akibat ketidakrataan aliran udara panas di dalam ruang pengering.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut di atas, maka dalam penelitian ini akan dirancang alat pengering Efek Rumah Kaca (ERK) tipe rak berputar dengan sistim pemanasan hibrid (surya dan biomassa) agar diperoleh keseragaman suhu dalam ruang pengering atau produk yang dikeringkan akan menerima panas yang sama di setiap posisi rak-rak berputar.
Untuk menentukan disain optimum, dalam perancangan ERK tipe rak berputar vertikal skala labolatorium digunakan analisis Computational Fluid Dyanamics (CFD). Disain optimum didasarkan pada keseragaman nilai suhu dan kecepatan aliran udara. CFD adalah sistem analisis yang meliputi aliran fluida, perpindahan panas, dan fenomena seperti reaksi kimia yang berdasarkan simulasi komputer. CFD pada penelitian ini menggunakan software Gambit dan software Fluent yang mampu melakukan simulasi sebaran udara panas dan kecepatan aliran udara ke dalam virtual model atau prototipe dari sebuah sistem dengan menerapkan kondisi nyata di lapang dan hasil analisis CFD dapat berupa prediksi secara kuantitatif dan kualitatif. Simulasi distribusi dan pola aliran udara panas ini diharapkan dapat menentukan disain ruang pengering beserta penempatan inlet dan outlet secara lebih tepat sehingga tujuan keseragaman aliran udara panas terpenuhi.
3
1.2. Hipotesa
Hipotesa penelitian ini adalah bahwa distribusi dan pola aliran udara panas diduga dipengaruhi oleh geometri ruang pengering, lokasi penempatan inlet dan outlet.
1.3. Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengkaji pola aliran udara optimal dari 6 model pengering efek rumah kaca tipe rak berputar dengan melakukan simulasi menggunakan software Gambit dan Fluent.
2. Menguji dan menvalidasi model pengering efek rumah kaca.
3. Merancang prototipe pengering ERK lapang dan melakukan simulasi pola aliran udara pada prototipe pengering ERK.
Kajian pola sebaran aliran udara panas dan validasi dilakukan untuk untuk memprediksi, seleksi dan merancang kinerja pengering ERK hibrid tipe rak berputar skala labolatoirum dan untuk menilai ketepatan model pengering ERK lapang terhadap model yang dibentuk oleh CFD.
Output dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan pengering efek rumah kaca hibrid tipe rak berputar skala labolatorium dengan pola sebaran aliran udara panas yang merata pada ruang pengering melalui penempatan inlet, outlet, kipas, sumber pemanas tertentu, sehingga diperoleh pola sebaran aliran udara panas optimal.
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. PengeringanPengeringan merupakan proses pengurangan kadar air bahan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga menghambat laju kerusakan bahan akibat aktivitas biologis dan kimia (Brooker,1982). Menurut Fellow (2000), pengeringan didefinisikan sebagai penerapan panas dalam kondisi terkontrol untuk menghilangkan sejumlah air yang terkandung dalam bahan, sedangkan Henderson dan Perry (1976) menyatakan bahwa pengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan pertanian menuju kadar air keseimbangan dengan udara sekeliling atau pada tingkat kadar air dimana mutu bahan pertanian dapat dijaga dari serangan jamur, aktivitas serangga dan enzim.
Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air bahan ke udara karena perbedaan kandungan air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Agar suatu bahan menjadi kering, maka udara harus memiliki kandungan uap air atau kelembaban nisbi yang relatif rendah dari bahan yang dikeringkan.
Pada saat suatu bahan dikeringkan, maka akan terjadi dua proses secara bersamaan yaitu : (1) perpindahan energi panas dari lingkungan untuk menguapkan air pada permukaan bahan, dan (2) perpindahan massa (air) di dalam bahan akibat penguapan pada proses pertama. Air yang diuapkan terdiri dari air bebas dan air terikat. Air bebas berada di permukaan dan yang pertama kali mengalami penguapan (Mujumdar dan Devahastin, 2001).
Henderson dan Perry (1976) dan Brooker (1982), menyatakan bahwa proses pengeringan dapat dibagi dua periode, yaitu : periode laju pengeringan tetap dan laju pengeringan menurun. Selama laju pengeringan tetap, bahan mengandung air cukup banyak dimana pada permukaan bahan berlangsung penguapan yang lajunya dapat disamakan dengan laju penguapan pada permukaan air bebas. Keadaan lingkungan sangat berpengaruh terhadap laju penguapan. Laju pengeringan tetap berakhir pada saat laju difusi air dari bahan telah turun sehingga lebih lambat dari laju penguapan. Periode ini berlangsung sangat singkat pada proses pengeringan produk pertanian.
5
Mekanisme pengeringan pada laju pengeringan menurun meliputi dua proses yaitu pergerakan air dari dalam bahan ke permukaan bahan dan pengeluaran air dari permukaan bahan ke udara sekitarnya. Laju pengeringan menurun terjadi setelah laju pengeringan konstan dimana kadar air bahan lebih kecil dari pada kadar air kritis (Henderson dan Perry, 1976). Sedangkan menurut Helmand dan Singh (1980), menyatakan bahwa selama periode laju pengeringan konstan, laju kadar air berpindah dari bahan dibatasi oleh laju evaporasi dari permukaan air pada bahan. Laju pengeringan ini kontinyu sepanjang migrasi kadar air ke permukaan dimana evaporasinya lebih cepat dari pada evaporasi di permukaan dan laju evaporasinya dinyatakan dalam persamaan berikut :
) ( ) ( a w m w a k A H H L T T hA dt dw= − = − ... (1) Pengeringan periode laju menurun terjadi setelah kadar air mencapai titik kritis, proses pengeringan berlangsung pada laju yang menurun secara linear.
Menurut Brooker, (1974), beberapa parameter yang mempengaruhi waktu yang dibutuhkan dalam proses pengeringan, antara lain :
1. Suhu udara pengering
Laju penguapan air bahan dalam pengering sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Bila suhu pengering dinaikkan maka panas yang dibutuhkan untuk penguapan air bahan menjadi berkurang. Suhu udara pengering berpengaruh terhadap lama pengeringan dan kualitas bahan hasil pengeringan. Makin tinggi suhu udara pengering, maka proses pengeringan makin singkat.
2. Kelembaban relatif udara pengering
Kelembaban udara relatif berpengaruh terhadap pemindahan cairan dari dalam ke permukaan bahan. Kelembaban relatif juga menentukan besarnya tingkat kemampuan udara pengering dalam menampung uap air di permukaan bahan. Semakin rendah udara pengering, makin cepat pula proses pengeringan, karena mampu menyerap dan menampung air lebih banyak dari pada udara dengan kelembaban relatif yang lebih tinggi.
Laju penguapan air dapat ditentukan berdasarkan perbedaan tekanan uap air pada udara yang mengalir dengan tekanan uap air pada permukaan bahan yang dikeringkan. Tekanan uap jenuh ini ditentukan oleh besarnya suhu dan
6
kelembaban relatif udara. Semakin tinggi suhu, maka kelembaban relatif udara makin turun sehingga tekanan uap jenuhnya akan naik.
3. Kecepatan udara pengering
Pada proses pengeringan, udara berfungsi sebagai pembawa panas untuk menguapkan kandungan air pada bahan serta mengeluarkan uap air tersebut. Air yang dikeluarkan dari bahan dalam bentuk uap dan harus secepatnya keluar dari bahan. Bila tidak segera dipindahkan, maka akan membuat kondisi jenuh pada permukaan bahan, sehingga akan memperlambat pengeluaran air selanjutnya. Aliran udara yang ceat akan membawa uap air dari permukaan bahan dan mencegah uap air tersebut menjadi jenuh di permukaan bahan. Semakin besar volume udara yang mengalir, maka semakin besar pula kemampuan udara untuk membawa uap air yang ada di permukaan bahan.
2.2. Pengering berenergi surya
Tujuan utama suatu sistem berenergi surya adalah mengumpulkan energi radiasi surya menjadi panas. Dalam aplikasi pengeringan komoditi pertanian
terdapat tiga cara pengumpulan dan pengubahan energi surya yaitu : (1) Penjemuran. Komoditi pertanian dihamparkan di atas tanah sehingga terkena
sinar matahari langsung. Hal ini menyebabkan jumlah panas yang hilang ke tanah sangat banyak dan bahan yang dikeringkan akan menyerap uap air dari tanah selama pengeringan; (2) Glanzing material yaitu menempatkan bahan pertanian di bawah bahan kaca. Bahan kaca tertembus gelombang pendek sinar matahari tetapi tidak tembus gelombang panjang inframerah (radiasi surya) sehingga menimbulkan efek ruamah kaca. Bahan kaca penangkap energi surya berfungsi sebagai : bahan penutup yang tak tembus radiasi panas yang dipantulkan oleh bahan yang dikeringkan, sehingga panas terperangkap oleh penutup dan berfungsi sebagai pembungkus untuk mengurangi kehilangan panas secara konveksi; (3) meletakkan bahan pertanian dalam wadah (container) yang berfungsi penyerap panas (absorber). Cara ketiga ini merupakan cara yang paling efektif dalam pengumpulan energi surya dengan kehilangan panas yang rendah dan investasi awal yang relatif lebih murah.
7
Panas yang terjadi di dalam pengering ERK sebagai akibat dari energi gelombang pendek yang dipancarkan oleh matahari, diserap benda yang ada di dalamnya, sebagian energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tak tembus penutup transparan. Lapisan penutup transparan memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk dan menyekat radiasi gelombang panjang (Abdullah et al., 1990).
Pengering efek rumah kaca (Abdullah et al., 1996) adalah sistem pengering bertenaga surya dan struktur bangunan tembus cahaya yang memanfaatkan efek rumah kaca. Sistem ini dapat digunakan pada pengeringan berbagai komoditas pertanian, murah dibanding dengan sistem yang sudah ada, dan menghasilkan kualitas yang memadai.
Jika matahari mengenai bahan tembus cahaya, maka sebagian sinar itu diteruskan selain diserap dan dipantulkan kembali. Oleh karena itu penutup transparan memerlukan bahan yang memiliki daya tembus (trasmissivity) yang tinggi dengan daya serap (absortivity) dan daya pantul (reflektivity) yang rendah agar memerangkap gelombang pendek sebanyak mungkin.
Suhu udara di dalam ruang pengering ERK berfluktuatif karena sangat dipengaruhi oleh keberadaan surya. Iradiasi surya sifatnya selalu berubah dan besar iradiasinya sangat dipengaruhi oleh waktu, lokasi dan musim. Oleh karena itu pada sistem pengering ini masih diperlukan energi tambahan lainnya seperti energi hasil pembakaran biomassa.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengeringan (Hall, 1957) yaitu : faktor yang berhubungan dengan udara pengeringan dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan. Faktor yang berhubungan dengan udara pengeringan adalah suhu udara, debit aliran dan kelembaban udara pengering, sedangkan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan adalah bentuk, ukuran, ketebalan bahan yang dikeringkan serta tekanan parsialnya. Menurut Suharto (1991), faktor yang berpengaruh terhadap pengeringan diantaranya adalah suhu dan kelembaban lingkungan, kecepatan aliran udara pengering, kadar air bahan, energi pengeringan, efisiensi alat pengering serta kapasitas pengeringan.
8
2.3. Hasil-hasil pengering ERK pada berbagai produk pertanian
Pengeringan cengkeh dengan menggunakan rak pada pengering efek rumah kaca telah menghasilkan penurunan kadar air, suhu dan lama waltu pengeringan yang tidak seragam antara rak atas, tengah dan bawah. Hasil penelitian pengering