Rancang bangun alat pengering rumput laut dengan sistem solar dryer dan heater otomatis berbasis mikrokontroler

RANCANG BANGUN ALAT PENGERING RUMPUT LAUT

DENGAN SISTEM

SOLAR DRYER

DAN

HEATER

OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER

MUSTOPA KAMIL

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun Alat Pengering Rumput Laut Dengan sistem Solar Dryer dan Heater Otomatis Berbasis Mikrokontroler adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2015

Mustopa Kamil

ABSTRAK

MUSTOPA KAMIL. Rancang Bangun Alat Pengering Rumput Laut dengan Sistem Solar Dryer dan Heater Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Dibimbing oleh INDRA JAYA dan MUJIZAT KAWAROE

KAWARO

Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas rumput laut sebagai sumberdaya perairan yang cukup besar adalah dengan sistem pengeringan yang bertujuan untuk mengurangi kadar air. Pada umumnya proses pengeringan dilakukan ditempat terbuka menggunakan terpal untuk mencegah terkontaminasi dengan pasir. Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan instrumen pengering rumput laut dengan sistem solar dryer dan heater secara otomatis berbasis mikrokontroler serta menganalasis hasil pengeringan rumput laut untuk melihat tingkat kualitas rumput laut yang telah dikeringkan. Tahapan penelitian ini adalah perancangan ruang pengering, perancangan sistem elektronik dan perancangan perangkat lunak, uji lapang, dan analisis kualitas rumput laut kering. Sistem elektronik terdiri atas mikrokontroler ATmega 32 sebagai pengendali utama, modul DS 1307 sebagai penanda waktu, modul SHT 11 sebagai penghasil data suhu dan kelembaban, LCD 16x2 sebagai display data suhu, kelembaban dan waktu perekaman, SD card sebagai penyimpanan data. Hasil uji coba diperoleh suhu pada ruang pengering berkisar 32.7 – 64.0 oC dan nilai kelembaban berkisar 21-85.9 % sedangkan suhu lingkungan berkisar 29.1 – 46.9 oC dan nilai kelembaban bekisar 37.1-75.6 %. Laju penurunan berat pada instrumen berkisar 0.41-18.33 gr/menit sedangkan secara konvensional berkisar 0-15.83 gr/menit. Analisis terhadap kualitas rumput laut kering hasil ujicoba pada alat pengering memiliki kadar air sebesar 18.32%, kadar abu 45.61%, kadar lemak 0.59%, kadar protein 9.20%, dan kadar karbohidrat 26.28%, sedangkan pada pengeringan konvensional memiliki kadar air 18.52%, kadar abu 48.90%, Lemak 0.59%, protein 8.53%, dan karbohidrat 23.46%.

ABSTRACT

MUSTOPA KAMIL. Design and Development of Seaweed Dryers with Solar Dryer and Heater Automatic Based on Microcontroller. Supervised by INDRA JAYA and MUJIZAT KAWAROE

One of the efforts to improve the quality of seaweed one of the important marine resources is by drying system that aims to reduce the moisture content. In general, the drying process is carried out in outdoor using a tarp to prevent from sand contaminated . The purpose of this research is to produce seaweed drying instrument with automatic solar dryer and heater system based on microcontroller and to analyze drying seaweed for its level of dried quality. The steps of research are : the design of instrument space, electronic systems, and software design, field test and dried seaweed quality analysis. Electronic system consisting of microcontroller ATmega 32 as the main controller, module DS 1307 as a marker of time, Module SHT 11 as temperature and humidity, data acquisitiq LCD 16x2 as display data temperature, humidity and time recording, SD card for data storage. Field test results obtained temperature range at dryer room is about 32.7 – 64.0 o

C and the humidity ranges from 21-85.9% whereas the environmental temperature range about 29.1 – 46.9 oC and humidity range about 37.1-75.6%. The rate of weight loss inside instruments about 0.41-18.33 gr/min whereas conventional drying about 0-15.83 gr/min. Analysis of quality test results for dried seaweed in the dryer show moisture content of gray levels at 18%, 45.61%, fat show the water content 0.59%, 9.20%, protein and carbohydrate levels 26.28%, whereas in conventional drying have at 18% moisture content, ash content 48.90% 0.59%, fats, proteins and carbohydrates, 8.53%, 23.46%, respectively.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Kelautan

pada

Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan

RANCANG BANGUN ALAT PENGERING RUMPUT LAUT

DENGAN SISTEM

SOLAR DRYER

DAN

HEATER

OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER

MUSTOPA KAMIL

DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala karena atas segala karunia-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi

yang berjudul “Rancang Bangun Alat Pengering Rumput Laut dengan Sistem

Solar Dryer dan Heater Otomatis Berbasis Mikrokontroler” dengan baik. Terima kasih penulis ucapkan kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Indra Jaya, M.Sc dan Ibu Dr. Ir. Mujizat Kawaroe, M.Si selaku pembimbing skripsi atas masukan, saran, arahan dan motivasinya sehingga terselesaikan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Henry M. Manik, S.Pi, MT atas kesediaan, masukan dan saran sebagai Gugus Kendali Mutu.

3. Bapak Dr. Ir. Totok Hestirianoto, M.Sc atas kesediaan, saran, dan kritik sebagai penguji tamu.

4. Segenap staf Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Sri Ratih Deswati, M.Si, Wiliandi Setiawan, M.Si.

5. Kedua Orang tua tercinta, Jali dan Wati, serta segenap keluarga besar atas

segala do‟a, dukungan, semangat, serta kasih sayangnya.

6. Seluruh staf pendidik dan kependidikan Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK-IPB atas arahan, bimbingan dan bantuan selama menjalani kuliah.

7. Segenap warga „Bengkel‟ Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan,

Erik Munandar, S.IK, Rizqi Rizaldi H, S.IK, Husnul Khatimah, S.IK, Mhd. Idris, S.IK, Marine Instrumentation and Telemetry (MIT) 02, Diwa Perkasa, Sunny Apriyani, Agitha Saverti Jasmine, Muh. Rakif P, Hasjrul Husnul Malik, Nurgraha Dwi Saputra yang telah banyak membantu selama pengumpulan data dan penulisan.

8. Teman dan sahabat tercinta ITK 47, atas bantuan, motivasi, doa dan pelajarannya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2015

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 1

Tujuan Penelitian 2

METODE 2

Waktu dan Tempat Penelitian 2

Alat dan Bahan Penelitian 2

Prosedur Penelitian 3

Analisis Data 11

HASIL DAN PEMBAHASAN 11

Hasil Rancang Bangun 11

Uji Lapang Instrumen 12

Kebutuhan Listrik 15

Analisis Rumput Laut Kering 16

SIMPULAN DAN SARAN 17

Simpulan 17

Saran 17

DAFTAR PUSTAKA 18

LAMPIRAN 19

DAFTAR TABEL

1 Alat yang digunakan pada perancangan dan pemprograman instrumen 2

2 Alat yang digunakan pada komponen 2

3 Bahan yang digunakan pada kontroler 3

4 Bahan yang digunakan pada ruang pengering 3

5 Berat rumput laut hasil pengeringan 14

6 Konsumsi energi listrik selama proses pengeringan 16 7 Hasil Analisis Rumput Laut Kering Euchemma cottoni 16

DAFTAR GAMBAR

1 Tampilan instrumen pengering rumput laut 3

2 Skematik kerja komponen elektronik instrumen pengering rumput laut 4 3 Tampak luar kendali otomatis sistem pengeringan 4 4 Rangkaian elektronik dari instrumen pengering rumput laut 5

5 Rangkaian minimum Atmega 32 5

6 Rangkaian LCD 16 x 2 6

7 Rangkaian sensor SHT 11 6

8 Rangkaian Real Time Clock 7

9 Rangkaian Relay 7

10 Rangkaian modul SD card 8

11 File CONFIG.INI 8

12 Contoh data hasil pengukuran instrumen Pengering Rumput Laut 9 13 Diagram alir perangkat lunak instrumen pengering rumput laut 10 14 Instrumen pengering rumput laut dengan ruang pengering 12

15 Grafik suhu hasil uji coba 12

16 Grafik kelembaban hasil uji coba 13

17 Grafik laju penurunan berat hasil uji coba 14

18 Grafik hubungan perbedaan suhu pada lingkungan dan ruang pengering

dengan laju penurunan berat 15

DAFTAR LAMPIRAN

1 Kode program instrumen pengering rumput laut 19

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Rumput laut atau alga laut (sea weed) merupakan salah satu sumberdaya non perikanan yang banyak dikelola oleh masyarakat pesisir Indonesia. Sebagai salah satu komoditas unggulan pada sektor perikanan di Indonesia rumput laut memiliki kegunaan yang sangat potensial untuk dikembangkan pada bidang industri, farmasi, makanan, dan lain sebagainya (Anggadiredja et. Al. 2009).

Salah satu kegiatan untuk meningkatkan nilai jual rumput laut adalah dengan cara pengeringan. Pengeringan dilakukan untuk mengurangi kadar air yang terdapat dalam rumput laut. Umumnya pengeringan dilakukan oleh petani rumput laut dengan menjemur dibawah sinar matahari beralaskan terpal. Adapun standar rumput laut kering yang dijual dipasaran untuk jenis Euchema umumnya memiliki kadar air <32 % dengan bau khas rumput laut (Sofyan 2001).

Salah satu prinsip pengeringan dengan sistem efek rumah kaca yaitu bangunan yang memiliki dinding dan atapnya terbuat dari lapisan yang transparan. Lapisan transparan ini memungkinkan radiasi gelombang pendek dari matahari masuk kedalam bangunan sehingga suhu di dalam bangunan lebih tinggi dari pada suhu lingkungan.

Teknologi pengeringan rumput laut sudah banyak beredar di pasaran seperti

Spray dryer, Solar dryer, drum dryer, freeze dryer, dan lain sebagainya (Buckle et al. 2010). Namun dari beberapa alat tersebut belum umum digunakan oleh masyarakat hanya solar dryer saja yang paling banyak digunakan. Dalam pemakaiannya solar dryer umumnya hanya bisa efektif pada siang hari saja, namun pada malam hari alat ini kurang efektif.

Penelitian ini, merancang instrumen pengering rumput laut dengan menggunakan sistem solar dryer dengan adanya penambahan exhaust fan dan

heater. Penggunaan heater pada instrumen ini dilakukan secara otomatis dengan menggunakan konsep relay sehingga alat ini bisa beroperasi baik siang maupun malam.

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

1. Menghasilkan instrumen pengering rumput laut dengan sistem solar dryer dan

heater secara otomatis berbasis mikrokontroler

2. Menganalisis hasil pengeringan rumput laut untuk melihat tingkat kualitas rumput laut yang telah dikeringkan

METODE

Waktu dan Tempat

Pembuatan instrumen dilakukan pada bulan Oktober 2013 sampai Februari 2014 bertempat di Workshop Instrumentasi Kelautan Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Uji coba pengeringan rumput laut dilaksanakan pada tanggal 1–2 November 2014, di Stasiun Lapang Kelautan Palabuhan Ratu, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Analisis hasil pengeringan rumput laut Euchemma cottoni dilakukan di Laboratorium Pengujian Departemen Teknologi Hasil Perairan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada Tabel 1 dan 2. Tabel 1 Alat yang digunakan pada perancangan dan pemprograman instrumen

Alat Tipe/Nilai Fungsi

Laptop Acer Aspire One

756-877 BCdengan

BASCOM AVR Versi 1.11.9.0 Perancangan pembuatan pemprograman

Microsoft Excel Versi 2007 Pengolahan data

EAGLE Versi 6.4.0 Pembuatan rangkaian

Tabel 2 Alat yang digunakan pada komponen

Alat Tipe/Nilai Fungsi

Multimeter Digital CHY DT-830L Mengukur koneksi, arus, hambatan pada rangkaian Solder DS60N 60 Watt Menyolder antar

komponen

Downloader K125-R Mengunduh program

3 Bahan yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4.

Tabel 3 Bahan yang digunakan pada kontroler

Bahan Tipe/Nilai Jumlah

Modul Mikrokontroler ATmega 32 A 1 buah

Sensor Suhu Kelembaban SHT 11 2 buah

Modul Real Time Clock DS 1307 1 buah

Adaptor BAI YI-181 output 7.5

VDC 1000 mA

1 buah

Tabel 4 Bahan yang digunakan pada ruang pengering

Bahan Tipe/Nilai Jumlah

Exhaust fan 0.1 A, 0.4 A 3 buah

Ruang pengering

Heater

Rumput laut basah

Heater lamp Philip 40W

Euchemma cottoni

Desain ruang pengering menggunakan efek rumah kaca dengan tipe pengeringan satu lantai. Ruang pengering dibuat dari bahan arcrylyc transparan.

Arcrylyc transparan dipilih karena mampu mentransmisikan cahaya berkisar 92-95% dengan transmisi panas sebesar 63-68% (Nelson 1978). Instrumen pengering rumput laut ini terdapat penambahan seperti heater lamp, exhaust fan, dan solar sel. Heater lamp digunakan untuk membantu proses pengeringan pada malam hari,

exhaust fan digunakan untuk mengeluarkan uap hasil penguapan, dan solar sel

sebagai sumber daya exhaust fan dan heater lamp. Bagian bawah ruang pengering terdapat saluran udara yang berasal dari exhaust fan bertujuan memasukan udara kering kedalam ruang pengering sehingga membantu proses pengeringan.

Gambar 1 Tampilan instrumen pengering rumput laut

4

Perancangan kendali otomatis sistem pengeringan

Sistem elektronik pada instrumen terdiri dari atas enam bagian diantaranya adalah ATmega 32 sebagai pengendali pada instrumen, modul real time clock DS 1307 sebagai penanda waktu, modul SHT 11 sebagai penghasil data suhu dan kelembaban, LCD 16 x 2 menampilkan data suhu dan kelembaban serta waktu perekaman, Modul SD card sebagai penyalur data kedalam media penyimpanan, Modul relay sebagai kontrol heater lamp. Catu daya yang digunakan memiliki tegangan 7.5 V dan kuat arus 1 A. Skematik kerja komponen elektronik dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Skematik kerja komponen elektronik instrumen pengering rumput laut

Gambar 3 Tampak luar kendali otomatis sistem pengeringan Perancangan rangkaian elektronika

Hasil rangkaian elektronik pada instrumen pengering rumput laut terdiri atas enam komponen elektronik (Gambar 4) yaitu ATmega 32 sebagai pusat kendali komponen elektronika lainnya, modul real time clock DS 1307 sebagai penanda waktu, modul SHT 11 sebagai penghasil data suhu dan kelembaban, LCD 16 x 2 sebagai display untuk menampilkan data suhu, kelembaban dan waktu perekaman, Modul relay sebagai kontrol heater lamp, sertaModul SD card

untuk menyalurkan data kedalam media penyimpanan.

Modul Real Time Clock

(DS 1307) Sensor Suhu dan

Kelembaban (SHT 11)

Modul relay 1 Channel Catu Daya

(adaptor)

Modul Penyimpan data (SD card)

Display (LCD 16 x 2) Modul Mikrokontroler

5

Gambar 4 Rangkaian elektronik dari instrumen pengering rumput laut 1. Rangkaian Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega 32 yang diproduksi oleh Atmel. ATmega 32 ini memiliki 8 channel 10 bit ADC selain itu memiliki flash

dengan kapasitas hingga 32KB dengan ketahanan hingga 10.000 kali penulisan. Atmega ini dapat beroperasi pada tegangan 4.5 V sampai 5.5 V (Atmel 2008). Kristal yang digunakan 4 MHz dengan frekuensi kerja hingga 16 MHz. ATmega32 memiliki fitur utama seperti 16K x 16 byte In-System Programmable Flash Program memory dari alamat 0000H sampai 3FFFH. Fitur lainnya yang disediakan ATmega 32 adalah adanya 4 kanal PWM, 6 kanal ADC 10 bit, pemrograman serial USART, On-chip Analog Comparator, dan interrupt.

6

2. Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

LCD yang digunakan adalah tipe TOPWAY LMB162A dengan tampilan 16 x 2 karakter. LCD ini beroperasi pada tegangan rendah sekitar 5 VDC, selain itu LCD ini terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD. Pada microcontroller LCD terdapat memori dan register. Adapun memori yang digunakan adalah DDRAM, CGROM, CGRAM sedangkan register yang terdapat pada LCD meliputi register perintah dan register data (Topway 2007). Port yang digunakan untuk komunikasi adalah Port A (Gambar 6).

Gambar 6 rangkaian LCD 16 x2 3. Rangkaian SHT 11

Modul SHT 11 merupakan modul sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang data keluarannya telah di kalibrasi secara digital. Sensor ini dapat mengukur suhu dengan rentang -40 oC sampai 128.8 oC. Modul SHT 11 membutuhkan tegangan 5 V dengan konsumsi daya rendah 30 μW dengan komunikasi serial secara synchronoustwo-wire (Parallax 2003). Terdapat 4 pin yang digunakan pada sensor ini yaitu VDD, GND, Data, dan SCK. VDD dan GND digunakan untuk catu daya sedangkan Data dan SCK digunakan untuk antarmuka dengan perangkat lain. Port yang digunakan untuk komunikasi SHT ini adalah Port C pada pin 2, pin 3, pin 4, dan pin 5 (Gambar 7).

7 4. Rangkaian Real Time Clock (RTC)

Komponen RTC yang digunakan adalah DS 1307 yang diproduksi oleh Dallas-Maxim Semiconductor. DS 1307 memiliki konsumsi daya yang rendah yaitu 1.5mA saat aktif dan 200 µA saat stand-by dengan tegangan 5 V (Dallas-Maxim Semiconductor 2008). Komunikasi pada DS 1307 adalah two-wire (I2C) dengan kebutuhan kristal eksternal sebesar 32.768KHz. DS 1307 memiliki pusat pengiriman perintah dan pengalamatan dan mampu menghitung detik, menit, jam, tanggal, tahun dengan koreksi tahun kabisat. Pin SDA dihubungkan dengan Port

C.1 dan pin SCL dihubungkan dengan Port C.0 (Gambar 8).

Gambar 8 Rangkaian Real Time Clock

5. Rangkaian Relay

Relay merupakan saklar elektronik yang digunakan untuk membuka atau menutup perangkat elektronik. Cara kerja relay ini apabila diberi tegangan pada kaki COM yang dihubungkan dengan pin D2, maka posisi kaki relay akan berpindah secara otomatis dari NC (Normally Close) ke kaki NO (Normally Open). Pada penelitian ini relay digunakan untuk mengaktifkan heater lamp. Posisi hidup atau mati heater ditentukan oleh mikrokontroler. Mikrokontroler akan menghidupkan relay pada saat kondisi suhu ruang pengering dibawah 33 oC, sedangkan pada suhu lebih dari 35 oC relay akan dimatikan.

8

6. Rangkaian penyimpan data

Sistem penyimpan data instrumen menggunakan modul MMC FRAM yang diproduksi oleh Innovative Electronic. Komunikasi serial data antara master dan slave pada SPI diatur melalui 4 buah pin yang terdiri dari SCLK, MOSI, MISO, dan SS yang di hubungkan dengan Port B pada mikrokontroler (Gambar 9). SCLK digunakan sebagai sinyal clock dari master ke slave, MOSI merupakan jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, MISO merupakan jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master, dan SS merupakan pin yang berfungsi untuk mengaktifkan slave. Tegangan yang dibutuhkan untuk mengaktifkan modul ini adalah 3.3 V.

Gambar 10 Rangkaian modul SD card

Pengaturan Selang perekaman Data (CONFIG.INI)

Saat instrumen diaktifkan, miktrokontroler akan membaca keberadaan file CONFIG.INI. Baris pertama pada file CONFIG.INImerupakan pengaturan selang waktu pengambilan data dalam satuan menit. Baris kedua dan ketiga merupakan rentang pengambilan data suhu untuk mengaktifkan relay. Kemudian disimpan dalam bentuk variabel untuk pemprosesan perangkat lunak lainnya.

Gambar 11 File CONFIG.INI

Pengaturan waktu pengambilan data

9

Media Penyimpanan

Media penyimpanan menggunakan SD card V-GenTM _{dengan kapasitas 2}

GB. Data yang tersimpan pada media ini berekstensi .txt dengan nama file data tanggal pengukuran. Isi file tersebut terdapat data jam, suhu dan kelembaban ruang pengering, suhu dan kelembaban lingkungan serta menggunakan tanda koma (,) sebagai pemisah data. (Gambar 11).

Gambar 12 Contoh data hasil pengukuran instrumen Pengering Rumput Laut Perancangan perangkat lunak

Perancangan perangkat lunak menggunakan BASCOM AVR versi 1.11.9.0 merupakan bahasa pempograman dasar. Perangkat lunak dilakukan untuk memberikan instruksi kepada komponen elektronika lainnya yang disimpan pada

flash memory yang terdapat pada mikrokontroler. Perangkat lunak instrumen pengering rumput laut ini memiliki beberapa fungsi utama diantaranya adalah kontrol relay untuk mengaktifkan heater lamp, menerima data waktu, suhu, dan kelembaban, melakukan penyimpanan data kedalam media penyimpanan berupa SD card, dan menampilkan pada display. Alur perangkat lunak instrumen pengering rumput laut dapat dilihat pada Gambar 12.

Mulai

Inisialisasi 1. ATmega 32

2. LCD 16x2 3. RTC DS 1307

4. SHT11 5. SD Card

Tidak Ada SD

card ?

Ya

Nama file/tanggal

Waktu

Pemisah

Suhu ruang pengering

Kelembaban ruang pengering

Suhu lingkungan

10

Gambar 13 Diagram alir perangkat lunak instrumen pengering rumput laut Saat instrumen diaktifkan maka mikrokontroler akan melakukan inisialisasi LCD, sensor SHT 11, RTC DS 1307, dan SD card. Setelah itu mikrokontroler akan mendeteksi keberadaan SD card. Jika SD card yang digunakan rusak atau tidak ada maka program akan terus berulang hingga terdapat SD card. Setelah SD card terbaca maka mikrokontroler akan membuka file CONFIG.INI untuk membaca selang waktu pengambilan data dan rentang nilai suhu untuk mengaktifkan relay pada heater lamp. Mikrokontroler akan melakukan pengambilan data dan membuat file dalam SD card berekstensi *.txt dengan nama file berdasarkan tanggal. File ini akan menerima data waktu, suhu dan kelembaban ruangan, serta suhu dan kelembaban lingkungan. Jika terjadi perubahan waktu maka mikrokontroler akan membuat file baru dengan ekstensi yang sama. Pada saat pengambilan data apabila suhu ruangan memiliki nilai kurang dari 33 oC maka relay akan aktif untuk menghidupkan heater lamp, namun bila nilai suhu lebih dari 35 oC maka relay akan mematikan heater lamp.

Kontrol

Relay

Tulis data waktu, suhu, dan kelembaban pada SD card setiap

10 menit Tidak Buka file CONFIG.INI (Baca selang pengambilan

data)

Buat nama file berdasarkan tanggal dengan ekstensi.txt

Ambil data waktu, suhu, dan kelembaban

Ya Ada

Perubahan waktu?

heater lamp mati (suhu> 35 oC)

mati

heater lamp Hidup (suhu< 33 oC)

11

Uji Lapang

Uji lapang dilakukan untuk melihat kinerja instrumen dalam proses pengeringan. Pada uji lapang ini prosedur yang dilakukan adalah melakukan pencucian rumput laut basah dengan menggunakan air laut agar kualitas rumput laut tetap terjaga dan melakukan pengemasan rumput laut kering dengan baik untuk menghindari bau apek dan munculnya jamur/kapang. Uji lapang dibagi menjadi dua yaitu secara konvensional dan menggunakan instrumen pengering rumput laut.

Analisis Data Laju Penurunan berat

Perhitungan laju pengeringan membutuhkan data hasil pengukuran massa awal, massa akhir, dan selang waktu yaitu :

∆�= 0− �

∆� (1)

Dimana M adalah laju pengeringan (g/menit),

m

o adalah massa awal rumput laut

(g),

m

t adalah massa akhir rumput laut (g), Δt adalah lama pengeringan (menit).

Energi listrik yang digunakan Kipas (exhaust fan), kJ

Pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui energi yang yang digunakan kipas selama proses pengeringan menurut Wadli (2005).

�� = 3.6 �� ₍₂₎

Dimana EK adalah energi kipas (kJ), n adalah jumlah exhaust fan yang digunakan, Padalah daya listrik (watt), t adalah lama penggunaan kipas (jam), 3.6 adalah faktor konversi dari (w/s) ke (kJ/jam).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Rancang bangun

Instrumen pengering rumput laut yang dihasilkan pada penelitian ini dibagi menjadi dua bagian utama diantaranya adalah ruang pengering rumput laut dan kendali otomatis sistem pengeringan. Pada bagian ruang pengering rumput laut ini terbuat dari bahan arcrylyc transparan dengan ketebalan 5 mm, selain itu pada bagian bawah ruang pengering terdapat jaring kasa yang terbuat dari aluminium yang digunakan untuk menyimpan rumput laut yang akan dikeringan dan seng yang digunakan sebagai penyerap panas yang berasal dari sinar matahari. Pada ruang pengering terdapat 2 exhaust fan 0.1 A dibagian atas untuk mengeluarkan uap air hasil penguapan dan 1 exhaust fan 0.4 A dibagian bawah untuk memasukkan udara kering kedalam ruang pengeringan.

12

Gambar 14 Instrumen pengering rumput laut dengan ruang pengering

Uji Lapang Instrumen

Instrumen pengering rumput laut sudah berhasil menjalankan fungi otomatis yang berasal dari pengaturan heater lamp. Pengaturan heater lamp yang dilakukan jika suhu ruang pengering memiliki nilai kurang dari 33 oC maka heater

akan hidup, sedangkan suhu lebih dari 35 oC maka heater akan mati. Pengaturan selang ini berdasarkan panas sinar matahari di wilayah penelitian sebelum dilakukan uji coba. Umumnya suhu kurang dari 33 oC terjadi pada pukul 17.30-06.00 WIB pada saat matahari mulai terbenam dan suhu lebih dari 35 oC terjadi pada pukul 06.00-17.31 WIB ketika matahari masih bersinar. Namun instrumen pengering rumput laut ini masih terdapat kekurangan yaitu masih terdapat kebocoran pada beberapa titik sehingga berpengaruh pada proses pengeringan.

Karakteristik Suhu

Pengambilan data suhu dilakukan untuk mengetahui suhu yang dihasilkan alat sesuai dengan perubahan waktu kemudian dibandingkan pengeringan rumput laut yang dikeringkan secara konvensional dan ruang pengering.

.

13 Proses pengeringan dilakukan pada siang dan malam hari. Pengeringan pada malam hari menggunakan pemanas tambahan bertujuan untuk memberikan panas tambahan sehingga proses pengeringan dapat dilakukan secara berkelanjutan.

Pada saat uji coba, pengeringan yang dilakukan oleh instrumen mampu menurunkan kadar air lebih besar dibandingkan dengan pengeringan dengan konvensional dikarenakan pada instrumen menggunakan efek rumah kaca dan terdapat kolektor panas sehingga menghasilkan panas yang lebih besar dan dari pada lingkungan. Panas yang dihasilkan pada instrumen ini merata pada seluruh ruang pengering hal ini pengaruh dari penggunaan exhaust fan sehingga menhasilkan panas yang homogen.

Grafik pada gambar 15 terlihat terdapat perbedaan antara suhu ruang pengering dengan suhu lingkungan. Pada percobaan uji coba ini suhu ruang pengering berkisar 32.7 – 64.0 oC dan suhu lingkungan berkisar 29.1 – 46.9 oC. Adapun perbedaan suhu ruang pengering dengan suhu lingkungan sebesar 8.55oC.

Karakteristik Kelembaban

Kelembaban relatif merupakan perbandingan antara uap air dalam udara basah terhadap uap air yang berada dalam keadaan jenuh pada temperatur dan tekanan yang

sama (Djunaedi 2008). Kelembaban udara berpengaruh terhadap proses

pemindahan uap air selama proses pengeringan. Variasi kelembaban relatif masih dipengaruhi oleh suhu dan aliran udara yang berasal dari exhaust fan.

Gambar 16 Grafik Kelembaban hasil uji coba

Grafik pada gambar 16 kelembaban ruang pengering maupun lingkungan terdapat perbedaan. Hasil uji coba kelembaban pada ruang pengering berkisar 21-85.9 % sedangkan lingkungan berkisar 37.1-75.6 %, rata-rata kelembaban ruang pengering sebesar 54.60 % dan rata-rata kelembaban lingkungan sebesar 61.5%, serta perbedaan kelembaban antara ruang pengering dan lingkungan 6.9 %.

14

besar daripada lingkungan yang disebabkan penggunaan exhaust fan sehingga kelembaban lingkungan terbawa masuk oleh exhaust fan namun tidak membuat rumput laut menjadi basah dikarenakan suhu ruang pengering tetap terjaga.

Laju penurunan berat

Rumput laut dikeringkan selama 29 jam dengan penimbangan berat rumput laut dilakukan setiap 4 jam (kecuali malam hari). Rumput laut yang dikeringkan sebesar 10 kg pada setiap sistem pengeringan. Adapun berat rumput laut yang dikeringkan setiap 4 jam dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Berat rumput laut hasil pengeringan Waktu Berat Rumput Laut (gram) Tanggal Jam Instrumen Konvensional 1 November 2014

10:00 10000 10000

14:00 5600 6200

18:00 2500 3400

22:00 2400 3400

2 November 2014

07:00 2000 3200

11:00 1600 2000

15:00 1000 1200

Pada umumnya dalam proses pengeringan produk yang dikeringkan memiliki laju penurunan berat yang cepat di awal yang diikuti dengan laju penurunan yang mulai menurun (Wadli 2005).

Gambar 17 Grafik laju pengeringan hasil uji coba

15

Gambar 18 Grafik hubungan perbedaan suhu pada lingkungan dan ruang pengering dengan laju penurunan berat

Pada gambar 18 terlihat bahwa grafik memiliki laju penurunan berat pada instrumen lebih tinggi dari pada pengeringan secara konvensional namun mengalami penurunan yang semakin menurun. Hal ini dikarenakan ruang pengering mampu memberikan panas tambahan namun mengalami penurunan pada saat sore hari dikarenakan pengaruh sinar matahari.

Malam hari laju penurunan berat sangat rendah dikarenakan heater lamp

kurang mampu menaikan suhu secara signifikan. Selain itu penggunaan exhaust fan pada malam hari tidak maksimal menyebabkan tekanan uap air menjadi rendah sehingga proses pengeringan berjalan lambat. Pada hari kedua laju penurunan berat pada konvensional lebih tinggi dibandingkan dengan instrumen dikarenakan kadar air rumput laut pada instrumen lebih rendah dibandingkan dengan konvensional menyebabkan pengeringan secara konvensional memiliki kemampuan untuk menurunkan kadar air lebih besar dari pada instrumen.

Laju penurunan berat selama proses pengeringan untuk setiap perlakuan menunjukkan terjadinya penurunan massa. (Djaeni et al. 2012) menjelaskan bahwa energi panas yang terdapat pada alat pengering dan panas lingkungan mampu menguapkan molekul-molekul air yang ada pada rumput laut sehingga meningkatkan tekanan uap air rumput laut basah karena udara disekeliling pengeringan memiliki kelembaban yang rendah.

Kebutuhan listrik

Selama proses pengeringan energi listrik yang digunakan adalah heater,

exhaut fan, dan komponen elektronik. Heater yang digunakan berasal dari heating lamp sebanyak 5 buah dengan daya masing-masing 40 watt, jumlah exhaust fan

16

Tabel 6 Konsumsi energi listrik selama proses pengeringan Total Energi yang

Total energi listrik yang digunakan sebesar 26165.20 kJ yang berasal dari penggunaan Exhaust fan selama 29 jam membutuhkan energi 14929 kJ, komponen elektronik selama 29 jam membutuhkan energi 2248.5 kJ, dan penggunaan heater selama 12 jam 29 menit terjadi pada saat membutuhkan energi 8988 kJ Umumnya suhu kurang dari 33 oC terjadi pada pukul 17.30-06.00 WIB pada saat matahari mulai terbenam.

Analisis Rumput Laut

Analisis yang dilakukan pada penelitian ini adalah analisis proksimat. Analisis proksimat dilakukan untuk mengetahui kandungan nutrisi rumput laut seperti kadar air, abu, protein, lemak, dan karbohidrat. Hasil uji laboratorium dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7 Hasil Analisis Rumput Laut Kering Euchemma cottoni

Parameter Hasil uji coba Yunizal 2004 Alat Konvensional pengeringan konvensional sebesar 18.52%. Hasil analisis proksimat kadar air yang diperoleh dari penelitian ini masih memenuhi standar SNI 01-2690-1998 yaitu sebesar 32% (Sofyan 2001). Menurut Wibowo dan Evifitriyani (2012) Kandungan kadar air rumput laut berpengaruh terhadap daya simpannya. Semakin tinggi kandungan air tepung rumput laut maka akan semakin mudah terserang mikroba selama penyimpanan.

17 dapat dipengaruhi oleh spesies yang digunakan dan proses pengolahan yang diberikan seperti kondisi geografis dan frekuensi gelombang (Ruperez, 2002).

Pada rumput laut kandungan lemak sangat rendah kurang dari 1% dari berat kering (Ito dan Hori 1989). Nilai kandungan lemak hasil analisis proksimat sebesar 0.59% pada kedua sistem pengeringan. Hal ini menunjukkan tidak ada perbedaan kandungan lemak diperoleh dari alat pengering dan pengeringan secara konvensional.

Hasil uji coba yang terdapat pada alat pengering menujukkan kandungan protein melalui analisis proksimat sebesar 9.20% lebih besar daripada pengeringan konvensional sebesar 8.53%. Menurut Fleurence (1999) umumnya kandungan protein pada rumput laut berkisar antara 10-47% dari berat kering.

Rumput laut kering biasanya kandungan karbohidrat tinggi, terdapat sedikit kandungan lemak dan protein(Ito dan Hori 1989). Berdasarkan hasil analisis proksimat kandungan karbohidrat (by difference) pada alat pengering sebesar 26.28% sedangkan pada pengeringan konvensional kandungan karbohidrat sebesar 23.46%.

Jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Yunizal (2004) menggunakan rumput laut jenis Euchemma cottoni yang di cuci dengan tawar memiliki karbohidrat tinggi dan memiliki kadar abu yang rendah. Hal ini dikarenakan proses pengeringan rumput laut tawar dicuci dengan mengggunakan air tawar sehingga kandungan garam dan kotoran pada rumput laut hilang.

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan

Rancang bangun instrumen pengering rumput laut telah berhasil dibuat dengan sistem solar dryer menggunakan bahan arcrylyc transparan dan penggunaan heater lamp dilakukan secara otomatis dengan menggunakan relay

untuk menjaga suhu pada ruang pengering, namun penggunaan heater lamp yang belum mampu menaikkan suhu secara signifikan. Uji kinerja instrumen pengering rumput laut lebih efektif dibandingkan dengan pengeringan secara konvensional. Analisis terhadap kualitas rumput laut kering menggunakan instrumen memiliki kadar air, protein, dan karbohidrat yang lebih besar dari pada pengeringan secara konvensional, sedangkan pengeringan secara konvensional memiliki kandungan kadar abu yang lebih tinggi dari pada pengeringan dengan menggunakan instrumen.

Saran

18

Dallas-Maxim Semiconductor. 2008. DS1307 64x8, Serial, I2C Real-Time Clock .

[internet].[diunduh 2014 mar 11]. Tersedia pada: http://datasheets. maximintegrated.com/en/ds/DS1307.pdf

Djaeni, M, Prasetyaningrum, A.Mahayana. 2012. Pengeringan Karagenan dari Rumput Laut Eucheuma Cottonii Pada Spray Dryer Menggunakan Udara yang Didehumidifikasi dengan Zeolit Alam (Tinjauan: Kualitas Produk dan Efisiensi Energi). Momentum.8(2):28-34.

Dobry, D.E., D.M. Settell, J. M. Baumann, R.J. Ray, L. J. Graham, R. A. Beyerinck, 2009. A Model-Based Methodology for Spray-Drying Process Development. J Pharm Innov (2009) 4:133–142.

Djunaedi, Irfan. 2008. Pengaruh konsentrasi Larutan, Kecepatan Aliran dan Temperatur Aliran Terhadap Laju Penguapan Tetesan (Droplet) Larutan

Agar-Agar. [Skripsi]. Depok (ID): Universitas Indonesia.

Fleurence, J. 1999. Seaweed Protein: Biochemistry, Nutritional Aspects and Potential

Uses. Review of Trends in Food Chemistry. (10) : 25-28

Ito K dan Hori K. 1989.Seaweed: Chemical Compesition and Potential uses.Food Reviews International. 5(1).101-144

Nelson, P.V. 1978. Greenhouse operation and management. Virginia (US): Reston Publ. Co. Inc.

Parallax. 2003. Sensirion SHT 11 Sensor Module. [internet]. [diunduh 2014 mar 14]. Tersedia pada :http://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/28018-Sensirion-Temerature-Humidity-Sensor-Documentation-v1.0.pdf.

Ratana-arporn P dan A. Chirapart. 2006. Nutritional Evaluation of Tropical Green Seaweeds Caulerpa lentillifera and Ulva reticulate. Kasetsart J. 40 : 75– 83.

Ruperez P. 2002.Mineral Content of Edible Marine Seaweeds.Food Chemistry. 79 : 23–26.

Sofyan, I. 2001. Rancangan Awal Alat Pengering Energi Matahari (Solar Dryer)

untuk Pegering Rumput Laut. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Topway. 2007.LCD Module User Manual. [internet]. [diunduh 2014 mar 11]. Tersedia pada: http://www.seeedstudio.com/depot/datasheet/LMB162ABC -Manual-Rev0.2.pdf.

Wibowo L, Evifitriyani. 2012. Pengolahan Rumput Laut (Euchemma Cottoni)

Menjadi Serbuk Minuman Instan.Vokasi (8):101-109

Wadli. 2005. Kajian Pengeringan Rumput Laut Menggunakan Alat Pengering Efek Rumah Kaca. [Tesis]. Bogor (ID). Institut Pertanian Bogor.

19

LAMPIRAN

Lampiran 1 Kode program instrumen pengering rumput laut

20

Declare Sub Simpanfile(byval Namafile As String , Byval Isi As String) Declare Sub Kirim()

If Gbdriveerror = 0 Then Btemp1 = Initfilesystem(1)

21 Calc2 = Dataword * Dataword Calc2 = C3 * Calc2

Rhlintemp = Calc + Rhlinear

22

Calc2 = Dataword * Dataword Calc2 = C3 * Calc2

Rhlintemp = Calc + Rhlinear

Kelembaban1 = Fusing(rhlintemp , "#.#") Return

Shiftout Dataout1 , Sck1 , Command , 1 Ddrc.2 = 1

Shiftin Datain1 , Sck1 , Databyte , 1 Datavalue = Databyte

Shiftin Datain1 , Sck1 , Databyte , 1 Shift Datavalue , Left , 8

23

Shiftin Datain1 , Sck1 , Databyte , 1 Ddrc.2 = 1

_sec = Makedec(_sec) : _min = Makedec(_min) : _hour = Makedec(_hour) _day = Makedec(_day) : _month = Makedec(_month) : _year = Makedec(_year)

Return Setdate:

_day = Makebcd(_day) : _month = Makebcd(_month) : _year = Makebcd(_year) I2cstart

_sec = Makebcd(_sec) : _min = Makebcd(_min) : _hour = Makebcd(_hour) I2cstart

24

Lampiran 2 Dokumentasi Penelitian

Pengeringan Secara Konvensional Pengeringan Secara Instrumen

25

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 20 April 1992 dari ayah bernama Jali dan ibu Wati yang merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menempuh pendidikan formal di SDN Harapan Baru I (2004), SMPN 18 Bekasi (2007), SMA PGRI 1 Bekasi pada tahun 2010. Pada tahun 2010 penulis diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif dalam kegiatan organisasi kampus diantaranya adalah Badan Eksekutif Mahasiswa FPIK periode 2011/2012 kabinet Biru Bersatu sebagai staf biro usaha dan pada periode 2012/2013 dipercaya kembali di Badan Eksekutif Mahasiswa FPIK cabinet Pengarung Samudera sebagai anggota staf biro usaha, selain itu penulis juga aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (HIMITEKA) periode 2011/2012 dan 2012/2013 sebagai staf keilmuan, Marine Instrumentation and Telemetry (MIT) Club periode 2012-2014 sebagai staf divisi penelitian dan pengembangan.

Selama perkuliahan penulis juga aktif dalam bidang akademik seperti berkesempatan menjadi asisten Dasar-dasar Instrumentasi Kelautan periode 2012/2013, asisten Instrumentasi Kelautan periode 2013/2014, asisten Pemetaan Sumber Daya Hayati Laut periode 2013/2014. dan Koordinator Asisten Dasar-Dasar Instrumentasi Kelautan periode 2013/2014. Selain itu penulis juga aktif dalam kegiatan non akademik diantaranya menjadi Ketua Seminar Ekspedisi Arus Balik 1 di Kep. Seribu pada tahun 2012 dan Ketua Seminar Nasional Teknologi Kelautan tahun 2014, pernah mengikuti Kontes Muatan Roket Indonesia (KOMURINDO) pada tahun 2012 dan 2014, juara 3 untuk kontes Kapal Cepat Tak Berawak Nasional (KKCTBN) untuk kategori Remote Control.

Untuk menyelesaikan studinya, penulis melaksanakan penelitian dengan

judul “Rancang Bangun Alat Pengering Rumput Laut Dengan Sistem Solar