BAB III. OPTIMISASI BIAYA KONSTRUKSI DAN OPERASI PENGERING EFEK RUMAH KACA PENGERING EFEK RUMAH KACA
3.5.4. Pengaruh Perubahan Kecepatan terhadap Biaya Konstruksi Pengering ERK Optimum
Kecepatan yang digunakan adalah 0.04 m/dt (skenario 2), 0.05 m/dt (skenario 7) dan 0.06 m/dt (skenario 8). Hasil perhitungan optimisasi ketiga skenario kecepatan tersebut disajikan pada Lampiran III-7 (skenario 2), Lampiran III-11 (skenario 7), Lampiran III-12 (skenario 8). Peningkatan kecepatan udara di atas produk (rak pengering) menyebabkan naiknya biaya konstruksi pengeringan ERK. Pengaruh yang sangat besar terletak pada biaya kipas akibat besarnya daya kipas yang dibutuhkan untuk mendapatkan aliran udara yang diinginkan. Akibat dari peningkatan kecepatan tersebut, maka laju pembakaran arang semakin besar dan pipa penukar panas yang lebih luas untuk mempertahankan suhu pada 50oC. Peningkatan kecepatan
menyebabkan penurunan waktu pengeringan. Secara grafik, pengaruh perubahan kecepatan terhadap perubahan masing-masing komponen pengering ERK dinyatakan dalam Gambar III-3.
Tabel III-4. Hasil perhitungan optimisasi biaya konstruksi pengering ERK pada berbagai kondisi kecepatan udara pengering (suhu udara pengering 50oC, massa cengkeh 386 kg)
Skenario 2 Skenario 7 Skenario 8 Kecepatan udara (m/dt) 0.04 0.05 0.06 Waktu pengeringan (jam) 37.1 28.6 23.8
Daya kipas (W) 243 380 547
Luas penukar panas (m2) 5.4 7.6 9.7 Laju pembakaran arang (kg/jam) 4.8 6.7 8.5 Biaya kostruksi (Rp) 10.570.000 11.113.100 11.745.500 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
Kecepatan udara pengering (m/dt)
dt (jam) P (x 100 W) A-he (m ) mbb (kg/jam) cost (x 1jt Rp)
Gambar III-3. Hubungan antara kecepatan udara pengering dan biaya konstruksi pengering ERK serta ukuran komponen-komponen penyusun pengering ERK pada suhu udara pengering 50oC.
3.6. KESIMPULAN
Model optimisasi pengeringan ERK dapat digunakan untuk menentukan biaya konstruksi dan operasi sistem pengering ERK yang optimal. Pengering ERK yang telah dimodifikasi didasarkan pada perhitungan optimisasi dengan menggunakan suhu 45oC dan kecepatan udara di atas rak pengering 0.04 m/dt pada tingkat radiasi surya 500 W/m2. Pengeringan berlangsung selama 50 jam dari kadar air awal 72.8 % hingga 12 % bb. Berdasarkan perhitungan optimisasi tersebut diperoleh harga alat sebesar Rp 10.123.000,- dengan luas bangunan pengering 13 m2, luas plat absorber 5.12 m2, luas rak 7.84 m2 dan daya kipas 247 W. Luas pipa penukar panas 1.2 m2 dan laju bahan bakar 1.1 kg arang kayu per jam.
Berdasarkan berbagai hasil perhitungan optimisasi, dapat disimpulkan bahwa, biaya konstruksi optimal pengering ERK yang dihasilkan dalam model sangat dipengaruhi oleh perubahan kapasitas. Komponen biaya terbesar adalah biaya bahan dinding, rangka dan rak.
Perubahan suhu udara pengering pada kapasitas yang yang sama memberikan pengaruh yang tidak terlalu besar terhadap perubahan biaya konstruksi, tetapi lebih kepada waktu pengeringan.
Perubahan kecepatan udara di atas produk (rak) pada kapasitas yang sama memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perubahan biaya konstruksi pengering ERK.
3.7. DAFTAR PUSTAKA
Anwar, C. 1987 Model Matematis Pengeringan Lapisan Tipis Cengkeh (Eugenia caryophillus S). Skripsi. FATETA . IPB. Bogor.
Brooker, D. B., F. W. Bakker – Arkema, and C. W. Hall. 1974. Drying Cereal Grains., AVI Pub., Co., Inc. Wesport, Connecticut.
Chapman, A. J. 1974. Heat Transfer. Macmillan Pub. Co. New York. Collier Macmillan Publishers. London.
Dyah W. dan Kamaruddin A. 2001. Optimization of construction cost of Greenhouse Effect Solar Dryer for Coffee (Coffea Sp). Asia-Australia Drying Conference 2001. Malaysia. Hartani, N. S. 1991. Model Simulasi Pengeringan Cengkeh Tipe Cross-Flow. Skripsi. FATETA
. IPB. Bogor.
Henderson, S. M. dan Perry, R. L. 1976. Agricultural Process Engineering. The AVI Pub. Co. Inc. West-port. Connecticut.
Kamaruddin A., 1993. Simple Computer Programming to Optimize Solar Drying System of Grain. Seminar Paper, AGPP Seminar, Phuket. Thailand.
Kamaruddin, A., Tamrin, Frans W. dan Dyah W. 1994. Optimisasi dalam Perencanaan Alat Pengering Hasil Pertanian dengan Energi Surya. Laporan Akhir Penelitian Hibah Bersaing I. Ditjen DIKTI, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. IPB. Bogor. Kamaruddin A., et al., 2000. Final report - Utilization of environmental friendly natural energy to
promote agro-base Industry - A Japanese ODA Grassroots Project. CREATA-IPB, Bogor.
Stoecker, W. F. 1971. Design of Thermal Systems. Int. Student Edition. Mc Graw Hill, Kogakusha. Tokyo.
Sukiman, M 1987. Rancangan dan Uji Performansi Prototipe Rak Pengeringan Cengkeh pada Alat Pengering Cengkeh Mekanis. Skripsi. FATETA . IPB. Bogor.
Wahyudi, A. 1984. Menentukan Koefisien Pengeringan Faktor Geometris dan Kadar Air Keseimbangan Dinamis Cengkeh (Eugenia caryophyllus SPRENGEL). Skripsi. FATETA IPB. Bogor.
IV. PERFORMANSI PENGERING ERK 4.1. PENDAHULUAN
Pengeringan merupakan operasi rumit yang memerlukan keseimbangan antara ketiga parameter suhu, kecepatan aliran dan RH udara pengering. Penelitian tentang perancangan mesin pengering perlu mengacu pada dasar-dasar pindah panas, massa dan momentum, dikaitkan dengan pengetahuan tentang sifat bahan dan mutu. Secara matematis dapat dikatakan bahwa, baik pada mesin pengering yang paling sederhana pun, pembesaran skala mesin pengering sangat tidak linier. Seorang peneliti, selain mengandalkan pengetahuannya, maka percobaan di laboratorium dan bangsal percontohan yang dirangkai dengan pengalaman lapang sangat penting untuk pengembangan dan penerapan suatu pengering untuk mencapai spesifikasi mutu yang lebih ketat, laju produksi yang lebih tinggi, biaya energi yang lebih rendah dan peraturan lingkungan yang semakin ketat. Perlu dicatat bahwa biaya energi akan terus meningkat di masa depan sehingga efisiensi energi akan menjadi semakin penting. Perbaikan efisiensi energi juga berpengaruh pada dampak lingkungan yang lebih baik, dalam pengertian pengurangan buangan gas rumah kaca (CO2) (Mujumdar, 2001 dalam Devahastin dalam Tambunan et al, 2001).
Percobaan pada penelitian ini merupakan lanjutan dari perancangan mesin pengering yang telah dilakukan sebelumnya. Hasilnya berupa disain optimum dilihat dari segi ekonomis peralatan, dan parameter penting pengeringan lainnya. Percobaan lapang merupakan bagian penting dari serangkaian penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, selain berguna untuk membuktikan kehandalan mesin pengering yang telah dirancang juga untuk mendapatkan metoda operasi yang paling menguntungkan baik dilihat dari kemudahan operator secara teknis melakukan operasi pengeringan juga efisiensi energi dan ekonomi secara keseluruhan. Oleh karena itu tujuan dari penelitian ini adalah menguji performansi pengering ERK untuk mengeringkan cengkeh dan mendapatkan metoda operasi yang terbaik.
4.2. TINJAUAN PUSTAKA 4.2.1. Performansi Pengeringan
Informasi yang penting dalam perancangan dan penerapan mesin pengering dan berkaitan dengan performansi mesin pengering menurut Mujumdar (2001 dalam Devahastin dalam Tambunan et al, 2001) adalah: kapasitas bahan, kadar air awal dan akhir produk, kinetika pengeringan: sorpsi isotermi, parameter mutu fisik produk, aspek keamanan: apakah terdapat faktor kebakaran, ledakan & keracunan produk, nilai jual produk, kebutuhan akan kontinuitas (kebutuhan akan kendali otomatis), rasio pengembalian modal, jenis dan biaya bahan bakar,
kemudahan memperoleh bahan bakar, peraturan lingkungan dan ruang tersedia untuk mesin pengering.
Performansi pengering ERK yang telah diteliti untuk beberapa produk pertanian, menunjukkan bahwa pengering ini memberikan hasil yang cukup baik (Tabel IV-1). Penggunaan pengering untuk produk perkebunan, seperti kopi tanpa energi tambahan selain surya menghasilkan efisiensi energi yang kecil, yaitu 5.5 MJ/kg, dan untuk kakao dihasilkan efisiensi energi sebesar 12 MJ/kg hingga 5.2 MJ/kg untuk energi tambahan minyak tanah, serta kakao dengan energi tambahan dari biomass menghasilkan efisiensi energi sebesar 14.4 MJ/kg. Efisiensi pengeringan bervariasi antara 18 hingga 57.7 %.
Tabel IV-1. Performansi pengering ERK untuk produk perkebunan (Kamaruddin, 1999) Jenis
produk Suhu pengering an (oC)
Lama pengering an (jam)
Kapasitas
produk (kg) Efisiensi pengering an (%) Efisiensi energi (MJ/kg uap) Pemanas tambahan Peneliti Kopi 37 72 1114.2 57.7 5.2 Tidak ada Dyah, 1997 Kakao 50 40 228 18.4 12.9 Kerosene Nelwan, 1997 Kakao 49.2 32 400 55 5.2 Kerosene Manalu, 1998 Kakao 45.8 43 190 18 14.4 arang Kamaruddin,
1998