Data yang didapatkan dianalisis dengan perhitungan masukan energi menggunakan persamaan-persamaan, sehingga didapatkan hasil konsumsi energi pada setiap proses produksi teh hitam orthodox. Analisis data dimaksudkan untuk memperoleh kesimpulan tentang efisien atau tidaknya penggunaan energi pada sistem pengolahan tersebut. Proses pengolahan yang dimaksud adalah meliputi
kegiatan pelayuan pucuk segar, penggilingan dan fermentasi, pengeringan, sortasi kering, dan pengemasan. Perhitungan terhadap masukan energi yang digunakan, dilakukan dengan memasukan variabel pada persamaan yang telah ditentukan dan semua satuan dalam MJ/kg teh kering.
1. Energi bahan bakar
Besarnya energi yang berasal dari bahan bakar untuk proses produksi dalam kegiatan prapanen untuk setiap kg pucuk teh didekati dengan menggunakan persamaan :
Sedangkan dalam kegiatan pengolahan (proses produski teh kering) didekati dengan persamaan :
Sehingga total energi bahan bakar yang tersimpan tiap kg teh kering dapat dijabarkan sebagai berikut :
dimana :
= Jumlah energi yang berasal dari bahan bakar pada kegiatan pra panen untuk tiap kg pucuk teh (MJ/kg).
= Jumlah energi yang berasal dari bahan bakar pada kegitan pengolahan untuk tiap kg teh kering (MJ/kg).
= Konsumsi bahan bakar pada pra panen yang ke-i (lt)
= Konsumsi bahan bakar pada proses pengolahan yang ke-j (lt) = Nilai kalor bahan bakar jenis ke-i (MJ/lt)
= Nilai kalor bahan bakar jenis ke-j (MJ/lt) = Jumlah produksi pucuk (kg)
= Jumlah produksi teh kering (kg) = 1,2, 3……….
2. Energi listrik
Besarnya energi litrik yang digunakan untuk memproduksi tiap kg teh kering didekati dengan persamaan (Anwar, 1990 dalam Mulyawan 1997) :
Dimana nilai D untuk listrik 1 fasa menggunakan persamaan (PT. Koneba, 1987 dalam Mulyawan 1997) :
Nilai D untuk listrik tiga fasa menggunakan persamaan (PT. Koneba, 1987 dalam Mulyawan 1997) :
dimana :
= Energi listrik yang digunakan untuk produksi teh (MJ/kg) = Daya motor/mesin terukur (kW)
= Waktu pemakaian alat (jam) = Efisiensi alat/elektromotor
= Jumlah produksi teh kering (kg) = Tegangan (volt)
= Arus (ampere) = Faktor daya
3. Energi tenaga manusia
Besarnya tenaga manusia selama kegitan pra panen pada proses produksi teh didekati dengan persamaan :
Besarnya tenaga manusia selama kegiatan proses pengolhan teh khusus nya pada proses di pabrik menggunakan persamaan (Anwar, 1990 dalam Mulyawan 1997)
Sehingga total energi manusia yang digunakan untuk memproduksi setiap kg teh kerig adalah :
dimana :
Etm (tot) = Jumlah tenaga manusia total yang dibutuhkan (MJ/kg) Etm1 = Tenaga manusia selama pra panen tiap kg pucuk teh (MJ/kg) Rtm2 = Tenaga manusia selama pengolahan tiap kg pucuk teh (MJ/kg) JK = Jumlah jam kerja (jam)
NE = Nilai unit kalor tenaga manusia Q1 = Jumlah produksi pucuk (kg) Q2 = Jumlah produksi teh kering (kg)
4. Analisis energi dalam proses pengeringan
Dalam produksi teh, penggunaan energi terbesar berdasarkan beberapa referensi terjadi pada tahap pengeringan mengkonsumsi energi bahan bakar dan listrik. Alat yang digunakan dalam proses ini yaitu pengering dilengkapi dengan alat pindah panas (heat exchanger) dan main fan penghembus udara.
Perhitungan kebutuhan energi pada proses pengeringan menggunakan kurva psikometrik, dimana proses tersebut mengikuti garis kelembaban mutlak dari titik 1 ke titik 2 pada kurva tersebut disajikan pada Gambar 4.
Gambar 5. Kurva psikometrik chart untuk pengeringan Keterangan :
(1)-(2) = proses pemanasan udara (1)-(3) = proses pengeringan Tud = suhu udara
Tp = suhu pengeringan
Untuk menghitung massa uap air dicari dengan mengurangi berat bahan awal (wo) dengan berat akhir bahan (wl) :
dimana :
= Massa air yang diuapkan (kg) = Berat awal bahan (kg) = Berat akhir bahan (kg)
Laju perpindahan uap air dapat dicari setelah mendapatkan massa air yang diuapkan dengan persamaan :
dimana :
= Laju perpindahan uap air (kg/jam) = Lama pengeringan (jam)
Aliran udara pengering yang dibutuhkan untuk menguapkan sejumlah air dari bahan menggunkan persamaan (Taib et al. dalam Nasution, 1992) :
Besarnya panas sensibel yang dibutuhkan untuk memanaskan udara pengering, dihitung dengan menggunkan persamaan :
dimana :
= Jumlah udara pengering yang dibutuhkan (m3/jam) = Volume spesifik udara luar (m3/kg udara kering)
= Volume spesifik udara setelah dipanaskan (m3/kg udara kering) = Kelembaban mutlak udara setelah dipanaskan (kg/kg udara
kering)
= Kelembaban mutlak udara keluar (kg/kg udara kering) = Jumlah panas sensibel yang ditambahkan (kJ/jam) = Entalpi udara luar (kJ/kg udara kering)
= Entalpi udara setelah dipanaskan (kJ/kg udara kering)
Dengan mengasumsikan panas laten dalam bubuk teh sama dengan panas laten pengupan air bebas, maka kebutuhan energi yang diperlukan untuk menguapkan air dari bubuk teh didekati dengan persamaan (Brooker et al., 1974 dalam Kartikasari, 2002).
dimana :
= Energi yang dibutuhkan untuk menguapakan air dari bubuk teh (kJ/jam)
= Entalpi udara lingkungan pada keadaan jenuh (kJ/kgoC)
Sedangkan besarnya energi yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar ( ) pada burner dan energi yang tersedia pada burner (Q4) yaitu :
dimana :
= Energi hasil pembakaran (MJ/jam) = Energi tersedia pada burner
= Laju konsumsi bahan bakar (liter/jam) = Nilai kalor bahan bakar (MJ/jam)
= efisiensi burner
5. Efisiensi disetiap tahapan proses pengolahan 5.1.Efisiensi pelayuan
Sugiarti (1997) mendefinisikan efisiensi pelayuan ( ) merupakan perbandingan antara energi (panas) yang digunakan untuk menaikkan suhu dan menguapkan air bahan (QT) dengan panas yang diterima udara pelayu (Qup). Untuk perhitungan digunakan persamaan berikut :
dimana :
= efisiensi pelayuan (%)
QT = panas total yang digunakan untuk memanaskan (menaikan suhu) dan menguapkan air bahan dari kadar air awal hingga kadar air akhir (kJ)
Qup = panas udara pelayu (kJ)
dimana :
Qps = panas digunakan untuk memanaskan/menaikan suhu bahan (kJ) Quap = panas yang digunakan untuk menguapkan air dari bahan (kJ) mt = massa pucuk teh basah (kg)
Cpk = panas jenis pucuk teh (kJ/kgoC) Tb = suhu bahan (oC)
Tk = suhu ke luar tumpukan bahan (oC)
hfg = panas laten penguapan pada suhu Tk (kJ/kgoC)
Penurunan kadar air bahan selama pelayuan diukur berdasarkan total berat air yang diuapkan dibagi periode pelayuan.
dimana :
W = Laju pengauapan kadar air bahan (kg uap air/jam) M = total berat air yang diuapkan (kg)
t = periode pelayuan (jam)
Panas jenis pucuk teh dihitung berdasarkan persamaan nilai Willey and Son (1963) dalam Sugiarti (1997) :
dimana :
KA1 = Kadar air basis basah (%)
Untuk menentukan besarnya panas yang diberikan oleh udara panas pada bahan yang dilayuakan (Qup) digunakan persamaan :
dimana :
V = laju aliran udara (m3/jam)
ρ = massa jenis udara pelayuan (kg/m3) Cp = panas jenis udara pelayuan (kJ/kgoC)
Efisiensi proses penggilingan dimana elektromotor yang digunakan untuk menggerakan mesin dapat dihitung dengan rumus berikut :
dimana :
= Efisiensi penggilingan (%) = Daya terukur motor listrik (kW)
= Daya terpasang motor listrik (kW) 5.3.Efisiensi proses pengeringan
Nilai efisiensi pada proses pengeringan dapat dibedakan atas efisiensi penggunaan panas, efisiensi pemanasan udara dan efisiensi pengeringan total. Nilai efisiensi dalam proses pengeringan dihitung dengan menggunkan persamaan-persaman berikut (Rachmat, 1987) :
Menurut Sucipto (1987) efisiensi pengeringan total dinyatakan dalam persamaan berikut :
dimana :
= Efisiensi pemanasan (%) = Efisiesni sistem (%)
5.4. Efisiensi proses sortasi
Nilai efisiensi pada proses sortasi dimana motor listrik yang digunakan untuk menggerakan mesin-mesin yang ada diruang sortasi dihitung dengan rumus sebagai berikut :
dimana :
= Daya terukur motor listrik (kW) = Daya terpasang motor listrik (kW)
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN