Parameter yang sangat berpengaruh dalam menetukan kinerja sebuah alat pengering adalah sebagai berikut:
1. Pengukuran suhu
Pengukuran suhu yang dilakukan pada beberapa titik-titik pengukuran (Gambar 5.) digunakan untuk melihat sebaran suhu. Adapun suhu yang diukur meliputi suhu lingkungan, suhu udara masuk, suhu ruang pengering, suhu bahan, dan suhu udara keluar. Suhu lingkungan, suhu udara masuk, suhu ruang pengering, dan suhu udara keluar diukur dalam keadaan bola basah dan bola kering menggunakan termokopel tipe CC dan recorder (Gambar 7.).
Gambar 6. Termometer digital Gambar 7. Chino recorder
Suhu bahan hanya diukur dalam keadaan bola kering dengan menggunakan termometer digital (Gambar 6.). Suhu bahan diukur dengan arah radial (Gambar 5.) dengan tujuan untuk melihat apakah udara pengeringan menyebar merata pada arah tersebut. Pengukuran suhu dilakukan tiap 30 menit
dengan urutan pengambilan data: suhu lingkungan, suhu udara masuk, suhu ruang pengering, suhu bahan, suhu udara keluar.
2. Pengukuran Kelembaban Relatif (RH)
Kelembaban relatif diukur dengan menggunakan diagram psychometric (psycrometric chart) dengan menggunakan data suhu bola basah dan bola kering. Adapun RH yang diukur meliputi RH lingkungan, RH udara masuk, RH ruang pengering, dan RH udara keluar. Diagram psychometric yang digunakan dalam pengukuran RH dapat dilihat pada Lampiran 14.
3. Pengukuran Kadar Air Bahan
Pengukuran kadar air bahan dilakukan dengan menggunakan kett moisture
tester (KMS) (Gambar 8.). Nilai kadar air hasil pengukuran dengan KMS ini
kemudian dikalibrasi dengan menggunakan drying oven. Tujuan kalibrasi ini adalah untuk mendapatkan nilai kadar air yang akurat. Standar pengukuran kadar air adalah menggunakan drying oven. Terdapat lima titik pengukuran untuk mengukur nilai kadar air bahan (Gambar 5.). Urutan pengambilan sampel yang akan diukur didasarkan pada titik pengukurannya. Nilai kadar air bahan ini diukur tiap selang waktu 30 menit.
Gambar 8. Kett moisture tester Gambar 9. Drying oven
4. Laju Pengeringan
Laju pengeringan merupakan perbandingan perubahan suhu bahan terhadap waktu pengeringan (% basis kering/jam). Laju pengeringan ini menunjukkan kecepatan perubahan kadar air bahan selama proses pengeringan. Selisih perubahan kadar air bahan dihitung dari selisih kadar air akhir dengan
19 kadar air awal. Data yang diperlukan untuk menentukan nilai laju pengeringan adalah perubahan kadar air awal dan akhir serta lama proses pengeringan berlangsung.
5. Konsumsi Energi
Konsumsi energi merupakan perhitungan jumlah penggunaan energi dalam satuan MJ. Adapun perhitungan konsumsi energi yang dihitung meliputi energi listrik, energi pemanas, energi total pengeringan, energi pengeringan bahan, energi total masuk sistem, dan konsumsi energi spesifik, konsumsi energi panas spesifik, dan konsumsi mekanik spesifik. Rumus yang digunakan dalam perhitungan konsumsi energi ini dijabarkan dalam perhitungan performansi teknik.
6. Persentase Pencampuran Bahan
Persen pencampuran bahan digunakan untuk melihat seberapa efektif proses pemutaran silinder terhadap pencampuran bahan. Bahan yang digunakan dalam proses ini adalah jagung yang telah diberi warna berbeda yaitu warna merah dan warna kuning. Proses pemutaran bahan tidak dilakukan terus menerus melainkan hanya beberapa saat. Proses pemutaran ini diharapkan mampu membalik dan mencampur bahan dimana proses ini tidak bisa ditemukan pada mesin pengering tipe bak. Proses pemutaran yang tidak terus menerus ditujukan hanya mengkonsumsi energi mekanik yang kecil.
Asumsi yang digunakan pada proses pemutaran silinder ini adalah bahan akan berpindah tempat dari dalam ke luar atau sebaliknya sehingga bahan akan tercampur. Titik pengambilan sampel yang akan diukur persentase pencampuran bahan dapat dilihat pada Gambar 5. Sampel yang akan diukur diambil sebanyak ± 60 gram. Proses pengukuran ini dilakukan pada putaran 5, 10, 15, 20, dan 25.
Sampel yang sudah diambil kemudian dipisahkan dan dikelompokan sesuai warnanya. Hasil pengelompokan bahan masing-masing ditimbang beratnya dengan menggunakan timbangan digital. Persentase pencampuran bahan dihitung dengan cara membagi nilai berat bahan berwarna dengan berat total dan hasilnya dibandingkan dengan target yang harus dicapai yaitu persentase perbandingan warna merah dan kuning sebelum diputar.
7. Konsumsi Daya
Konsumsi daya merupakan jumlah penggunaan daya yang digunakan oleh peralatan listrik. Hal-hal yang mempengaruhi konsumsi daya adalah voltase, arus, dan waktu penggunaannya. Ketiga parameter tersebut mempunyai hubungan saling berbanding lurus. Pengukuran voltase dan arus dilakukan dengan menggunakan clampmeter sedangkan pengukuran waktu didasarkan pada lamanya proses pengeringan. Cara penggunaan clampmeter yaitu dengan cara mencatok salah satu kabel ke dalam tangnya. Pengukuran konsumsi daya meliputi motor listrik, kipas sentrifugal, dan pemanas listrik. Konsumsi daya pada motor listrik dilakukan pada beberapa titik putaran serta pada kondisi keadaan silinder kosong, setengah isi, dan isi penuh. Tujuannya adalah untuk melihat sebaran daya. Keadaan isi silinder kosong, setengah isi, dan isi penuh dapat dilihat pada Gambar 10.
(a) silinder isi penuh (b) silinder isi setengah penuh
21 E. PERHITUNGAN PERFORMANSI TEKNIS
Perhitungan performansi teknis mesin pengering ini meliputi: a. Kadar Air
Perhitungan kadar air bahan selama proses pengeringan berlangsung dihitung berdasarkan pada komponen massa sebagai berikut:
Kadar air (% basis basah) = ×100%
+ s w w m m m ... (2)
Kadar air (% basis kering) = ×100%
s w
m m
... (3)
dimana: mw = Massa air (kg)
ms = Massa padatan (kg)
b. Energi Pemanas Udara
t P
Q1 =3.6× × ... (4) dimana: Q1 = Energi pemanas udara (kJ)
P = Daya yang digunakan (Watt)
t = Waktu pemakaian (jam)
c. Panas untuk Menaikkan Suhu Produk
Panas jenis bahan (Cpb) dihitung dengan menggunakan persamaan Siebel (1892) dalam Heldman dan Singh (1987).
) ( 034 . 0 837 . 0 Mo Cpb = + ... (5) dimana: Cpb = Panas jenis bahan (kJ/kg.oC)
Mo = Kadar air awal (% basis basah) )
( 0
2 m Cpb Tr Tb
Q = × × − ... (6) dimana: Q2 = Panas/energi untuk menaikkan suhu produk (kJ)
m0 = Massa awal bahan (kg)
Cpb = Panas jenis bahan (kJ/kg.oC)
Tr = Suhu ruang pengering (oC)
d. Energi Total Pengeringan t h h v q Q u tp = ×( 3 − 1)×3600× ... (7) dimana: Qtp = Energi total pengeringan (kJ)
qu = Debit udara (m3/s)
v = Volume jenis udara (m3/kg)
h3 = Enthalpi akhir (kJ/kg)
h1 = Enthalpi awal (kJ/kg)
t = Waktu pengeringan (jam)
e. Panas yang Diterima Udara Pengering
t T T Cp v q Q3 = u × u×( r − l)×3600× ... (8) dimana: Q3 = Panas yang diterima udara pengering (kJ)
qu = Debit udara (m3/s)
v = Volume jenis udara (m3/kg)
Cpu = Panas jenis udara (kJ/kg.oC)
Tr = Suhu ruang pengering (oC)
Tl = Suhu lingkungan (oC)
t = Waktu pengeringan (jam)
f. Panas Penguapan Produk ) ( 2 3
4 Q Q Q
Q = tp − + ... (9) dimana: Q4 = Panas penguapan Produk (kJ)
Qtp = Energi total pengeringan (kJ)
Q2 = Panas/energi untuk menaikkan suhu produk (kJ)
Q3 = Panas yang diterima udara pengering (kJ)
Panas penguapan produk juga bisa dihitung dengan menggunakan persamaan seperti di bawah ini:
fg
u
h
m
Q
4= ×
... (10) dimana: mu = Massa air bahan yang menguap (kg)23 g. Energi Pengeringan Bahan
4 2 Q Q
Qp = + ... (11) dimana: Qp = Energi pengeringan bahan (kJ)
Q2 = Panas/energi untuk menaikkan suhu produk (kJ)
Q4 = Panas penguapan Produk (kJ)
h. Energi Listrik
t P
Q5 =3.6× × ... (12)
Q5 = Q5a + Q5b ... (13) dimana: Q5 = Energi listrik (kJ)
Q5a = Energi penggunaan motor listrik (kJ)
Q5b = Energi penggunaan kipas sebtrifugal (kJ)
P = Daya yang digunakan (Watt)
t = Lama penggunaan (jam)
i. Energi Total Masuk Sistem 5
1 Q Q
QT = + ... (14) dimana: QT = Energi total masuk sistem (kJ)
Q1 = Energi pemanas udara (kJ)
Q5 = Energi Listrik (kJ)
j. Konsumsi Energi Spesifik (KES)
u T
m Q
KES = ... (15)
Dimana: KES = Konsumsi energi spesifik (kJ/kg uap air)
QT = Energi Total Masuk Sistem (kJ)
mu = Massa air bahan yang menguap (kg)
k. Konsumsi Energi Panas Spesifik (KEPS)
KEPS =
u
m Q1
... (16)
Dimana: KEPS = Konsumsi energi panas spesifik (kJ/kg uap air)
mu = Massa air bahan yang menguap (kg)
l. Konsumsi Energi Mekanik Spesifik (KEMS)
KEMS = u a m Q5 ... (17)
Dimana: KEMS = Konsumsi energi mekanik spesifik (kJ/kg uap air)
Q5a = Energi penggunaan motor listrik (kJ)
mu = Massa air bahan yang menguap (kg)
m. Efisiensi termal
Efisiensi termal merupakan perbandingan energi yang dipakai untuk memanaskan udara pengering dengan energi yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Dihitung dengan menggunakan persamaan:
% 100 1 3 × = Q Q termal η ... (18)
dimana: ηtermal = Efisiensi termal (%)
Q3 = Panas yang diterima udara pengering (kJ)