UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK
RUMAH KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA
UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA
(Myristica sp.)
DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN,
BOGOR
Oleh :
AJI WIJAYA
F01400047
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK RUMAH
KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA
UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA (Myristica sp.)
DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN, BOGOR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik PertanianFakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
AJI WIJAYA
F01400047
Tanggal Lulus : November 2007
Bogor, November 2007
Disetujui oleh:
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya bagi Allah yang telah berfirman:
#Zô£ç„Îô£ãèø9$# ¨βÎ) #·ô£ç„ Îô£ãèø9$# ¨βÎ*sù
∩∉∪ yìtΒ ∩∈∪ yìtΒ
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.” (QS. Alam Nasyrah [94]: 5-6)
Shalawat dan salam disampaikan kepada Rasulullah Muhammad , kepada keluarganya, para shahabatnya, dan orang-orang yang beriman, mengikuti serta istiqomah terhadap risalahnya. Beliau bersabda:
ŽÉfljž’flmüÐflãžåčßflëŽÉfl’ž‚flíüđkÜÓžåčßflëŽÉОäflíüáÜčÇžåčßÙčiŽ‡ìŽÇcóğãgŞáŽèÜÛa bflèÛŽlbflvflnžŽíüđñflìžÇfl…žåčßflë
« »
“Ya Allah, aku berlindung dari: ilmu yang tidak bermanfaat, hati yang tidak khusyu’, jiwa yang tidak pernah puas, dan doa yang tidak terkabulkan.” (HR. Muslim)
Skripsi hasil penelitian berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya Dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala
(Myristica sp.) Di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor ini merupakan tugas akhir untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Perjuangan yang cukup panjang, memakan waktu maksimal pendidikan sarjana (7 tahun) di IPB.
Memang tidak seluruh waktu itu optimal untuk fokus menyelesaikan kuliah. Tapi, penulis bersyukur bisa memetik hikmah dan ibrah dari lika-liku perjalanan hidup selama menempuh kuliah ini. Semoga bisa menjadi bagian yang memperkaya khasanah pengetahuan dan kematangan berpikir, kedewasaan bertindak, dan kebijaksanaan dalam menapaki kehidupan bagi penulis. Sehingga kelulusan yang sempat tertunda ini bisa membukakan pintu-pintu amal shalih yang bermanfaat bagi kehidupan diri penulis di dunia dan akhirat. Serta, bisa membukakan pintu-pintu dakwah di tengah umat agar mereka bisa menikmati manfaat ilmu tersebut.
Penulis teringat dengan perkataan Syaikh Taqiyuddin an-Nabahani (rähimahullah), yang mengatakan: “Pemikiran akan tetap menjadi informasi mati selama belum diterapkan. Jika demikian halnya, maka berbagai informasi itu tidak ada bedanya
dengan catatan-catatan yang ada di dalam buku-buku dan otak manusia”.
Akhirnya, penulis patut menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar–besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis, khususnya ibunda yang telah melahirkan penulis ke dunia ini. Penulis hanya bisa berterima kasih seraya berdoa kepada Allah semoga seluruh pengorbanan mereka diterima di sisi-Nya dengan sebaik-baik penerimaan. 2. Ibu Ir. Sri Endah Agustina, MS sebagai pihak yang memiliki andil besar bagi
3. Bapak Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr dan Bapak Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si sebagai dosen penguji yang memberikan perbaikan skripsi ini.
4. Ibu Dr. Ir. Diah Wulandani, M.Si atas konsultasi dan masukan yang turut diberikan. 5. Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA selaku Kepala Laboratorium Energi &
Elektrifikasi Pertanian atas bantuan sebagian dana hibah untuk penelitian penulis. 6. Keluarga Mbak Muf dan Mas Tris, yang telah turut andil berkorban dan menjadi
rumah kedua bagi penulis. Untuk kedua adikku, Ipung dan Zami, atas sokongan kepercayaannya. Serta kedua keponakanku, Mas Mukti dan “Si Cantik” Zakiyah. 7. Istriku tercinta, Yulida ‘Fairuz’ Hasanah dan keluarga di Jember: Bapak Baidlowi &
Ibu Sumarni, Mas Yus – Mbak Mer & Hanna, Mbak Yuni dan De’ Imah.
8. Pak Dullah sekeluarga, serta ‘ujang-ujang’ di UD. Sari Awi yang menyediakan tempat dan membantu penelitian penulis.
9. Bapak Ir. Drajat, MS atas kesempatan berdiskusi tentang pala, dan redaksi AgroMedia Pustaka yang memberikan arsip foto-foto tentang pala dari buku “Meraup Laba Dari Pala”.
10.Staf di lingkungan Fateta yang membantu administrasi – akademik penulis: Staf administrasi akademik dekanat Fateta (Bu Ratna, dkk.), Staf UPT AK Dept. TEP (Bu Mar, Bu Ros, Mas Nandang, dkk.), Staf Lab. Energi & Elektrifikasi (Pak Harto, Mas Firman & Mas Darma), Staf Lab. Bangunan Pertanian (Pak Chusnul Arif, S.Tp & Pak Ahmad), staf UPT Pusat Informasi Teknologi Pertanian (Pak Agus, dkk.), dan “juru kunci” Fateta Pak Kasman & Pak Hendi.
11.Seluruh ikhwah fil Islam wa da’wah li isti’nafil hayatil Islamiyyah (HTI, Gema Pembebasan, BKLDK, dan seluruh jaringannya), khususnya DPC HTI Darmaga Kampus. Doakan semoga penulis istiqomah & semakin giat berjuang, Allahu Akbar!!!! 12.Pihak-pihak yang telah meminjamkan fasilitas dan membantu untuk kelulusan
penulis: Mas Elvin Gunawan, S.Hut; De’ Hafinnudin; De’ Slamet W., S.Tp; Budina Eka, S.Kh; De’ Fanani; De’ Tri P., S.P; De’ Dwi C., S.Tp; ‘Ajo’ Suharjo; Mas Aris; Lucki M., S.Pi; Ust. Setyanto, S.Pi; “My Best Frends”: Harun K. – Amir M. – Casdimin Abu Nafidz, S.P; Ust. Ir. H. Syamsuddin Abu Faqih, M.Si; Ust. Taufik, NT; Uda Hendri Abu Syifa; Crew Melati/Yasmin (Fotokopi & Computer-Internet Rental) dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Jazâkumullah khoiron katsîron.
Cukuplah Allah yang tahu, mencatat dan membalas kebaikan kalian.
Bogor, November 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Brebes pada hari Sabtu, 5 Desember
1981 sebagai anak kedua dari empat bersaudara pasangan H.
Kasmuri Santoso dan Hj. Nurdjannah. Saat masih kecil, penulis
mengenyam pendidikan anak-anak di TK Pertiwi (1987 – 1988)
dan SD Negeri 3 (1988 – 1994) di desa kelahiran penulis,
Pakijangan, Bulakamba, Brebes. Kemudian, penulis melanjutkan
pendidikan menengahnya ke SMP Negeri 2 Brebes (1994 – 1997), lalu SMU Negeri
1 Brebes. Setelah lulus SMU pada tahun 2000, penulis berkesempatan melanjutkan
studi di IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) dan diterima di
Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Di Departemen Teknik
Pertanian, penulis mengambil sub-program studi Teknik Biosistem dan memilih
masuk bagian (Laboratorium) Energi dan Elektrifikasi Pertanian (EEP) di bawah
bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS.
Untuk memenuhi syarat kelulusan dan memperoleh gelar Sarjana Teknologi
Pertanian (S.Tp) penulis melaksanakan Praktik Lapang (PL) di PTPN VIII Kebun
Gunung Mas, Cisarua, Bogor dengan judul Proses Produksi Teh di Perkebunan
Gunung Mas (PTPN VIII) Bogor (tahun 2004) dan melaksanakan Tugas Akhir (TA)
penelitian dan penulisan skripsi berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek
Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala
(Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor (tahun 2007).
Penulis aktif di organisasi kemahasiswaan dan sempat menjadi pengurus
LDK BKIM IPB (2002 - 2004) dan Gerakan Mahasiswa (GEMA) Pembebasan (2004 –
2006). Di luar kegiatan akademik dan kemahasiswaan, penulis pernah menjadi
sekretaris redaksi Majalah Remaja Islam (MRI) PermatA, Bogor (2004 – 2005).
Kemudian, sejak akhir tahun 2004 penulis terlibat aktif sebagai anggota Hizbut
Aji Wijaya. F01400047. Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala (Myristica Sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Dibawah bimbingan: Ir. Sri Endah Agustina, MS. 2007.
RINGKASAN
Pala (Myristica sp) merupakan salah satu jenis rempah dan komoditas perkebunan Indonesia yang cukup penting. Dalam perdagangan internasional, yang disebut pala (nutmeg) umumnya adalah biji dari tanaman pala yang telah dikeringkan dan dibuka tempurungnya
(nutmeg shelled). Paling tidak, ada 4 (empat) ragam komoditas perdagangan pala yang
bernilai jual tinggi, yaitu gelondong pala (nutmeg in shell), biji pala (nutmeg shelled), fuli (mace), dan minyak pala/fuli (essential oils of nutmegs). Produksi pala Indonesia telah memasok lebih dari 60 % pangsa pasar dunia. Prospek peningkatan produksi pala masih sangat baik karena industri pangan, kimia dan kosmetik membutuhkan pasokan minyak atsiri dan oleoresin yang dapat diperoleh dari biji pala.
Kualitas buah pala ditentukan oleh perlakuan selama masa budidaya hingga pemanenan. Sedangkan penjagaan kualitas pala hingga siap dimanfaatkan ditentukan oleh proses pasca-panen pala. Salah satu proses pasca-panen yang kritis dalam menentukan biji pala adalah pengeringan (drying). Selama ini, pengeringan biji pala yang biasa dilakukan di Indonesia adalah pengeringan tradisional dengan cara penjemuran atau pengasapan. Pengeringan dengan penjemuran tergantung pada keadaan cuaca yang cerah, sehingga mudah rusak, berjamur, terkontaminasi kotoran atau debu, serta dapat dirusak serangga. Sedangkan pengasapan, membutuhkan waktu yang lebih lama dan beresiko terjadi kebakaran. Oleh karena itu, diperlukan cara lain yang lebih baik untuk mengeringkan biji pala yaitu dengan menggunakan mesin pengering.
Salah satu mesin pengering yang dapat digunakan untuk pengeringan berbagai komoditas, khususnya hasil-hasil pertanian, adalah mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang dikembangkan oleh Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Pemanfaatan mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa ini digunakan untuk mengeringkan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk pengeringan biji pala
(Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Kriteria kinerja yang
diuji meliputi suhu ruang pengeringan dan sebarannya, laju pengeringan, kapasitas pengeringan, efisiensi penggunaan energi dan kualitas produk yang dikeringkan.
Sistem mesin pengering yang diuji terdiri atas unit bangunan mesin pengering dan unit pemanas tambahan (hibrid). Komponen lain yang mendukung kinerja sistem mesin pengering ini adalah penukar panas (heat exchanger/HE), kipas/pompa/motor listrik dan photovoltaic (PV). Pada penelitian ini, penilaian keefektifan dan nilai tambah fungsi mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk mengeringkan biji tanaman Pala (Myristica sp.) hanya didasarkan pada nilai analisa faktor unjuk kerja mesin yang menjadi tujuan penelitian saja.
yaitu H1, H2, dan H3. Untuk P1 dan P2, waktunya ditambah 2 malam karena menggunakan pemanas tambahan.
Secara umum, hasil uji unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) adalah lebih baik daripada pengeringan dengan penjemuran (sun drying). Hal ini berdasarkan parameter-parameter unjuk kerja mesin pengering yang menjadi tujuan penelitian, yaitu:
Suhu udara rata-rata siang hari yang dapat dicapai mesin pada P1 adalah 43,45 oC (29,91 oC – 58,56 oC) dan P2 sebesar 43,06 oC (32,22 oC – 55,82 oC). Sedangkan pada malam hari 30,5 oC (27,51 oC – 35,67 oC). Nilai rata-rata suhu udara pada mesin pengering tersebut memenuhi syarat suhu untuk pengeringan biji pala yang berkisar antara 40 oC hingga 55 oC.
Laju pengeringan rata-rata bahan selama 6 jam pertama untuk jenis biji pala besar (a), kecil (b), dan kontrol/jemur berturut-turut pada P1: 5,73 %bk/jam, 25,71 %bk/jam, dan 46,64 %bk/jam; dan P2: 6,71 %bk/jam, 33,75 %bk/jam, dan 34,49 %bk/jam. Sedangkan untuk jam ke-21 – ke-30, P1: 3,96 %bk/jam, 20,18 %bk/jam, dan 17,85 %bk/jam; P2: 4,17 %bk/jam, 21,48 %bk/jam, dan 12,30 %bk/jam. Jadi, penggunaan mesin pengering dapat mempertahan- kan laju pengeringan bahan lebih baik dibandingkan penjemuran langsung.
Mesin pengering dirancang untuk memuat beban pengeringan bahan sebanyak 300 kg biji pala. Kapasitas pengeringan mesin pengering tersebut secara teknis sesuai kebutuhan UD. Sari Awi sebagai usaha dagang skala kecil/pedagang pengumpul. Untuk pengeringan pala, kapasitas penguapan mesin mencapai 3,46 kg air/jam. Hampir sama dengan penjemuran, 3,65 kg air/jam.
Efisiensi penggunaan energi pada mesin pengering (sistem) berdasarkan perhitungan lebih kecil dari 10 %, yakni 6,73 % (P1) dan 8,06 % (P2). Input energi tiap komponen sumber energi pada mesin pengering dari yang terbesar hingga terkecil adalah sumber energi biomassa (93,34 – 93,69 %), energi surya (5,36 – 5,74 %), dan energi listrik (0,92 – 0,95 %).
Kualitas bahan yang dikeringkan dengan mesin secara visual, warna bahan lebih seragam dibandingkan hasil penjemuran. Namun untuk kondisi biji pala kecil (b) dan sedang (c), hasil penjemuran lebih baik dari pengeringan dengan mesin pengering. Sedangkan kadar air akhir untuk jenis biji pala besar (a), masih besar karena kandungan air di dalam tempurung (daging biji) sukar dikeluarkan. Pengeringan dengan mesin pengering, memungkinkan pengeringan dapat dilakukan dengan energi/panas besar, tanpa memecah tempurung, dan dapat dijaga agar tidak sampai mengakibatkan case hardening atau menguapkan kandungan minyak di dalamnya.
Saran-saran dari penelitian ini adalah: 1) Pengoperasian kipas pengaduk/perata panas secara intensif dilakukan pada awal pengeringan dan setelah mencapai suhu 40 oC. Pada malam hari tidak disarankan menyalakan kipas pengaduk/perata panas. 2) Frekuensi buka-tutup mesin pengering dikurangi dan tingkat insulasi mesin ditingkatkan. 3) Perbaikan alas nampan/wadah pengeringan (berupa jaring plastik) yang rusak. 4) Intensitas penggunaan tungku pada siang hari dikurangi. Sedangkan penambahan atau pengumpanan bahan bakar biomassa dilakukan secara teratur. 5) Desain dan kontruksi pipa udara panas dipasang secara menyilang (cross flow) dengan arah sumber panas, pilihan bahan pipa harus yang kuat dan tahan terhadap panas/suhu tinggi. 6) Biji pala disortir lebih dulu sebelum dikeringkan. 7)
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL... xiii
DAFTAR RUMUS ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN... xv
I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
A. Botani Tanaman Pala (Myristica sp.)... 4
B. Komposisi Fisik dan Kimia Biji Pala... 6
C. Pengolahan Biji Pala ... 7
D. Pengeringan... 10
D.1. Teori Pengeringan... 10
1. Kadar air (ka) ... 11
2. Laju pengeringan (LP) ... 12
3. Kadar air kesetimbangan (Me) ... 12
4. Kurva psikometrik pada proses pengeringan... 13
D.2. Proses Pengeringan Konvensional Menggunakan Energi Surya dan Kendalanya ... 14
E. Mesin Pengering Berenergi Surya ... 15
E.1. Penelitian, Pemanfaatan Dan Pengembangan Pengering Surya Tipe Efek Rumah Kaca (ERK)... 17
III. METODE PENELITIAN... 23
A. Batasan Sistem dan Pendekatan Permasalahan... 23
A.1. Batasan Sistem ... 23
1. Bangunan Mesin pengering ... 25
a. Pengumpul (kolektor) dan penyerap (absorber) panas.... 25
2. Pemanas tambahan... 26
3. Penukar panas (heat exchanger/HE)... 26
4. Kipas pendorong (blower), kipas pengaduk/perata panas dan pompa HE air ... 27
5. Photovoltaic (PV) ... 27
A.2. Pendekatan Permasalahan... 27
B. Parameter Pengukuran ... 29
1. Suhu ruang pengeringan dan sebarannya... 29
2. Laju pengeringan ... 29
3. Kapasitas pengeringan ... 30
4. Efisiensi penggunaan energi ... 30
5. Kualitas produk yang dikeringkan ... 30
C. Metode Pengambilan Data ... 31
1. Suhu ruang pengering dan sebarannya ... 31
2. Kadar air bahan ... 32
3. Waktu pengeringan ... 34
4. Laju aliran udara pengering ... 34
5. Kelembaban udara relatif (RH)... 35
6. Iradiasi surya global... 35
7. Kebutuhan energi biomassa ... 36
8. Kebutuhan energi listrik... 36
D. Alat dan Bahan... 39
E. Waktu dan Tempat ... 40
F. Perhitungan Parameter dan Analisis ... 42
F.1. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya ... 42
F.2. Laju Pengeringan ... 42
F.3. Kapasitas Pengeringan ... 42
F.4. Efisiensi Penggunaan Energi ... 42
F.5. Kualitas Produk yang Dikeringkan... 44
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 46
A. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya... 46
1. Kadar air bahan ... 51
2. Laju aliran udara ... 59
3. Kelembaban udara ... 60
C. Kapasitas Pengeringan ... 63
D. Efisiensi Penggunaan Energi ... 65
1. Iradiasi surya... 66
2. Biomassa ... 67
3. Listrik... 69
E. Kualitas Produk yang Dikeringkan ... 70
V. KESIMPULAN DAN SARAN... 74
A. Kesimpulan ... 74
B. Saran... 76
DAFTAR PUSTAKA ... 78
UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK
RUMAH KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA
UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA
(Myristica sp.)
DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN,
BOGOR
Oleh :
AJI WIJAYA
F01400047
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
UJI UNJUK KERJA MESIN PENGERING TIPE EFEK RUMAH
KACA (ERK) BERENERGI SURYA DAN BIOMASSA
UNTUK PENGERINGAN BIJI PALA (Myristica sp.)
DI UD. SARI AWI, CIHERANG PONDOK, CARINGIN, BOGOR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik PertanianFakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
AJI WIJAYA
F01400047
Tanggal Lulus : November 2007
Bogor, November 2007
Disetujui oleh:
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya bagi Allah yang telah berfirman:
#Zô£ç„Îô£ãèø9$# ¨βÎ) #·ô£ç„ Îô£ãèø9$# ¨βÎ*sù
∩∉∪ yìtΒ ∩∈∪ yìtΒ
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.” (QS. Alam Nasyrah [94]: 5-6)
Shalawat dan salam disampaikan kepada Rasulullah Muhammad , kepada keluarganya, para shahabatnya, dan orang-orang yang beriman, mengikuti serta istiqomah terhadap risalahnya. Beliau bersabda:
ŽÉfljž’flmüÐflãžåčßflëŽÉfl’ž‚flíüđkÜÓžåčßflëŽÉОäflíüáÜčÇžåčßÙčiŽ‡ìŽÇcóğãgŞáŽèÜÛa bflèÛŽlbflvflnžŽíüđñflìžÇfl…žåčßflë
« »
“Ya Allah, aku berlindung dari: ilmu yang tidak bermanfaat, hati yang tidak khusyu’, jiwa yang tidak pernah puas, dan doa yang tidak terkabulkan.” (HR. Muslim)
Skripsi hasil penelitian berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya Dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala
(Myristica sp.) Di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor ini merupakan tugas akhir untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Perjuangan yang cukup panjang, memakan waktu maksimal pendidikan sarjana (7 tahun) di IPB.
Memang tidak seluruh waktu itu optimal untuk fokus menyelesaikan kuliah. Tapi, penulis bersyukur bisa memetik hikmah dan ibrah dari lika-liku perjalanan hidup selama menempuh kuliah ini. Semoga bisa menjadi bagian yang memperkaya khasanah pengetahuan dan kematangan berpikir, kedewasaan bertindak, dan kebijaksanaan dalam menapaki kehidupan bagi penulis. Sehingga kelulusan yang sempat tertunda ini bisa membukakan pintu-pintu amal shalih yang bermanfaat bagi kehidupan diri penulis di dunia dan akhirat. Serta, bisa membukakan pintu-pintu dakwah di tengah umat agar mereka bisa menikmati manfaat ilmu tersebut.
Penulis teringat dengan perkataan Syaikh Taqiyuddin an-Nabahani (rähimahullah), yang mengatakan: “Pemikiran akan tetap menjadi informasi mati selama belum diterapkan. Jika demikian halnya, maka berbagai informasi itu tidak ada bedanya
dengan catatan-catatan yang ada di dalam buku-buku dan otak manusia”.
Akhirnya, penulis patut menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar–besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis, khususnya ibunda yang telah melahirkan penulis ke dunia ini. Penulis hanya bisa berterima kasih seraya berdoa kepada Allah semoga seluruh pengorbanan mereka diterima di sisi-Nya dengan sebaik-baik penerimaan. 2. Ibu Ir. Sri Endah Agustina, MS sebagai pihak yang memiliki andil besar bagi
3. Bapak Dr. Ir. H. Suroso, M.Agr dan Bapak Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si sebagai dosen penguji yang memberikan perbaikan skripsi ini.
4. Ibu Dr. Ir. Diah Wulandani, M.Si atas konsultasi dan masukan yang turut diberikan. 5. Prof. Dr. Kamaruddin Abdullah, MSA selaku Kepala Laboratorium Energi &
Elektrifikasi Pertanian atas bantuan sebagian dana hibah untuk penelitian penulis. 6. Keluarga Mbak Muf dan Mas Tris, yang telah turut andil berkorban dan menjadi
rumah kedua bagi penulis. Untuk kedua adikku, Ipung dan Zami, atas sokongan kepercayaannya. Serta kedua keponakanku, Mas Mukti dan “Si Cantik” Zakiyah. 7. Istriku tercinta, Yulida ‘Fairuz’ Hasanah dan keluarga di Jember: Bapak Baidlowi &
Ibu Sumarni, Mas Yus – Mbak Mer & Hanna, Mbak Yuni dan De’ Imah.
8. Pak Dullah sekeluarga, serta ‘ujang-ujang’ di UD. Sari Awi yang menyediakan tempat dan membantu penelitian penulis.
9. Bapak Ir. Drajat, MS atas kesempatan berdiskusi tentang pala, dan redaksi AgroMedia Pustaka yang memberikan arsip foto-foto tentang pala dari buku “Meraup Laba Dari Pala”.
10.Staf di lingkungan Fateta yang membantu administrasi – akademik penulis: Staf administrasi akademik dekanat Fateta (Bu Ratna, dkk.), Staf UPT AK Dept. TEP (Bu Mar, Bu Ros, Mas Nandang, dkk.), Staf Lab. Energi & Elektrifikasi (Pak Harto, Mas Firman & Mas Darma), Staf Lab. Bangunan Pertanian (Pak Chusnul Arif, S.Tp & Pak Ahmad), staf UPT Pusat Informasi Teknologi Pertanian (Pak Agus, dkk.), dan “juru kunci” Fateta Pak Kasman & Pak Hendi.
11.Seluruh ikhwah fil Islam wa da’wah li isti’nafil hayatil Islamiyyah (HTI, Gema Pembebasan, BKLDK, dan seluruh jaringannya), khususnya DPC HTI Darmaga Kampus. Doakan semoga penulis istiqomah & semakin giat berjuang, Allahu Akbar!!!! 12.Pihak-pihak yang telah meminjamkan fasilitas dan membantu untuk kelulusan
penulis: Mas Elvin Gunawan, S.Hut; De’ Hafinnudin; De’ Slamet W., S.Tp; Budina Eka, S.Kh; De’ Fanani; De’ Tri P., S.P; De’ Dwi C., S.Tp; ‘Ajo’ Suharjo; Mas Aris; Lucki M., S.Pi; Ust. Setyanto, S.Pi; “My Best Frends”: Harun K. – Amir M. – Casdimin Abu Nafidz, S.P; Ust. Ir. H. Syamsuddin Abu Faqih, M.Si; Ust. Taufik, NT; Uda Hendri Abu Syifa; Crew Melati/Yasmin (Fotokopi & Computer-Internet Rental) dan lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Jazâkumullah khoiron katsîron.
Cukuplah Allah yang tahu, mencatat dan membalas kebaikan kalian.
Bogor, November 2007
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Brebes pada hari Sabtu, 5 Desember
1981 sebagai anak kedua dari empat bersaudara pasangan H.
Kasmuri Santoso dan Hj. Nurdjannah. Saat masih kecil, penulis
mengenyam pendidikan anak-anak di TK Pertiwi (1987 – 1988)
dan SD Negeri 3 (1988 – 1994) di desa kelahiran penulis,
Pakijangan, Bulakamba, Brebes. Kemudian, penulis melanjutkan
pendidikan menengahnya ke SMP Negeri 2 Brebes (1994 – 1997), lalu SMU Negeri
1 Brebes. Setelah lulus SMU pada tahun 2000, penulis berkesempatan melanjutkan
studi di IPB melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) dan diterima di
Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Di Departemen Teknik
Pertanian, penulis mengambil sub-program studi Teknik Biosistem dan memilih
masuk bagian (Laboratorium) Energi dan Elektrifikasi Pertanian (EEP) di bawah
bimbingan Ir. Sri Endah Agustina, MS.
Untuk memenuhi syarat kelulusan dan memperoleh gelar Sarjana Teknologi
Pertanian (S.Tp) penulis melaksanakan Praktik Lapang (PL) di PTPN VIII Kebun
Gunung Mas, Cisarua, Bogor dengan judul Proses Produksi Teh di Perkebunan
Gunung Mas (PTPN VIII) Bogor (tahun 2004) dan melaksanakan Tugas Akhir (TA)
penelitian dan penulisan skripsi berjudul Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek
Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala
(Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor (tahun 2007).
Penulis aktif di organisasi kemahasiswaan dan sempat menjadi pengurus
LDK BKIM IPB (2002 - 2004) dan Gerakan Mahasiswa (GEMA) Pembebasan (2004 –
2006). Di luar kegiatan akademik dan kemahasiswaan, penulis pernah menjadi
sekretaris redaksi Majalah Remaja Islam (MRI) PermatA, Bogor (2004 – 2005).
Kemudian, sejak akhir tahun 2004 penulis terlibat aktif sebagai anggota Hizbut
Aji Wijaya. F01400047. Uji Unjuk Kerja Mesin Pengering Tipe Efek Rumah Kaca (ERK) Berenergi Surya dan Biomassa Untuk Pengeringan Biji Pala (Myristica Sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Dibawah bimbingan: Ir. Sri Endah Agustina, MS. 2007.
RINGKASAN
Pala (Myristica sp) merupakan salah satu jenis rempah dan komoditas perkebunan Indonesia yang cukup penting. Dalam perdagangan internasional, yang disebut pala (nutmeg) umumnya adalah biji dari tanaman pala yang telah dikeringkan dan dibuka tempurungnya
(nutmeg shelled). Paling tidak, ada 4 (empat) ragam komoditas perdagangan pala yang
bernilai jual tinggi, yaitu gelondong pala (nutmeg in shell), biji pala (nutmeg shelled), fuli (mace), dan minyak pala/fuli (essential oils of nutmegs). Produksi pala Indonesia telah memasok lebih dari 60 % pangsa pasar dunia. Prospek peningkatan produksi pala masih sangat baik karena industri pangan, kimia dan kosmetik membutuhkan pasokan minyak atsiri dan oleoresin yang dapat diperoleh dari biji pala.
Kualitas buah pala ditentukan oleh perlakuan selama masa budidaya hingga pemanenan. Sedangkan penjagaan kualitas pala hingga siap dimanfaatkan ditentukan oleh proses pasca-panen pala. Salah satu proses pasca-panen yang kritis dalam menentukan biji pala adalah pengeringan (drying). Selama ini, pengeringan biji pala yang biasa dilakukan di Indonesia adalah pengeringan tradisional dengan cara penjemuran atau pengasapan. Pengeringan dengan penjemuran tergantung pada keadaan cuaca yang cerah, sehingga mudah rusak, berjamur, terkontaminasi kotoran atau debu, serta dapat dirusak serangga. Sedangkan pengasapan, membutuhkan waktu yang lebih lama dan beresiko terjadi kebakaran. Oleh karena itu, diperlukan cara lain yang lebih baik untuk mengeringkan biji pala yaitu dengan menggunakan mesin pengering.
Salah satu mesin pengering yang dapat digunakan untuk pengeringan berbagai komoditas, khususnya hasil-hasil pertanian, adalah mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang dikembangkan oleh Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Pemanfaatan mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa ini digunakan untuk mengeringkan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk pengeringan biji pala
(Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Kriteria kinerja yang
diuji meliputi suhu ruang pengeringan dan sebarannya, laju pengeringan, kapasitas pengeringan, efisiensi penggunaan energi dan kualitas produk yang dikeringkan.
Sistem mesin pengering yang diuji terdiri atas unit bangunan mesin pengering dan unit pemanas tambahan (hibrid). Komponen lain yang mendukung kinerja sistem mesin pengering ini adalah penukar panas (heat exchanger/HE), kipas/pompa/motor listrik dan photovoltaic (PV). Pada penelitian ini, penilaian keefektifan dan nilai tambah fungsi mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang digunakan untuk mengeringkan biji tanaman Pala (Myristica sp.) hanya didasarkan pada nilai analisa faktor unjuk kerja mesin yang menjadi tujuan penelitian saja.
yaitu H1, H2, dan H3. Untuk P1 dan P2, waktunya ditambah 2 malam karena menggunakan pemanas tambahan.
Secara umum, hasil uji unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.) adalah lebih baik daripada pengeringan dengan penjemuran (sun drying). Hal ini berdasarkan parameter-parameter unjuk kerja mesin pengering yang menjadi tujuan penelitian, yaitu:
Suhu udara rata-rata siang hari yang dapat dicapai mesin pada P1 adalah 43,45 oC (29,91 oC – 58,56 oC) dan P2 sebesar 43,06 oC (32,22 oC – 55,82 oC). Sedangkan pada malam hari 30,5 oC (27,51 oC – 35,67 oC). Nilai rata-rata suhu udara pada mesin pengering tersebut memenuhi syarat suhu untuk pengeringan biji pala yang berkisar antara 40 oC hingga 55 oC.
Laju pengeringan rata-rata bahan selama 6 jam pertama untuk jenis biji pala besar (a), kecil (b), dan kontrol/jemur berturut-turut pada P1: 5,73 %bk/jam, 25,71 %bk/jam, dan 46,64 %bk/jam; dan P2: 6,71 %bk/jam, 33,75 %bk/jam, dan 34,49 %bk/jam. Sedangkan untuk jam ke-21 – ke-30, P1: 3,96 %bk/jam, 20,18 %bk/jam, dan 17,85 %bk/jam; P2: 4,17 %bk/jam, 21,48 %bk/jam, dan 12,30 %bk/jam. Jadi, penggunaan mesin pengering dapat mempertahan- kan laju pengeringan bahan lebih baik dibandingkan penjemuran langsung.
Mesin pengering dirancang untuk memuat beban pengeringan bahan sebanyak 300 kg biji pala. Kapasitas pengeringan mesin pengering tersebut secara teknis sesuai kebutuhan UD. Sari Awi sebagai usaha dagang skala kecil/pedagang pengumpul. Untuk pengeringan pala, kapasitas penguapan mesin mencapai 3,46 kg air/jam. Hampir sama dengan penjemuran, 3,65 kg air/jam.
Efisiensi penggunaan energi pada mesin pengering (sistem) berdasarkan perhitungan lebih kecil dari 10 %, yakni 6,73 % (P1) dan 8,06 % (P2). Input energi tiap komponen sumber energi pada mesin pengering dari yang terbesar hingga terkecil adalah sumber energi biomassa (93,34 – 93,69 %), energi surya (5,36 – 5,74 %), dan energi listrik (0,92 – 0,95 %).
Kualitas bahan yang dikeringkan dengan mesin secara visual, warna bahan lebih seragam dibandingkan hasil penjemuran. Namun untuk kondisi biji pala kecil (b) dan sedang (c), hasil penjemuran lebih baik dari pengeringan dengan mesin pengering. Sedangkan kadar air akhir untuk jenis biji pala besar (a), masih besar karena kandungan air di dalam tempurung (daging biji) sukar dikeluarkan. Pengeringan dengan mesin pengering, memungkinkan pengeringan dapat dilakukan dengan energi/panas besar, tanpa memecah tempurung, dan dapat dijaga agar tidak sampai mengakibatkan case hardening atau menguapkan kandungan minyak di dalamnya.
Saran-saran dari penelitian ini adalah: 1) Pengoperasian kipas pengaduk/perata panas secara intensif dilakukan pada awal pengeringan dan setelah mencapai suhu 40 oC. Pada malam hari tidak disarankan menyalakan kipas pengaduk/perata panas. 2) Frekuensi buka-tutup mesin pengering dikurangi dan tingkat insulasi mesin ditingkatkan. 3) Perbaikan alas nampan/wadah pengeringan (berupa jaring plastik) yang rusak. 4) Intensitas penggunaan tungku pada siang hari dikurangi. Sedangkan penambahan atau pengumpanan bahan bakar biomassa dilakukan secara teratur. 5) Desain dan kontruksi pipa udara panas dipasang secara menyilang (cross flow) dengan arah sumber panas, pilihan bahan pipa harus yang kuat dan tahan terhadap panas/suhu tinggi. 6) Biji pala disortir lebih dulu sebelum dikeringkan. 7)
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL... xiii
DAFTAR RUMUS ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN... xv
I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
A. Botani Tanaman Pala (Myristica sp.)... 4
B. Komposisi Fisik dan Kimia Biji Pala... 6
C. Pengolahan Biji Pala ... 7
D. Pengeringan... 10
D.1. Teori Pengeringan... 10
1. Kadar air (ka) ... 11
2. Laju pengeringan (LP) ... 12
3. Kadar air kesetimbangan (Me) ... 12
4. Kurva psikometrik pada proses pengeringan... 13
D.2. Proses Pengeringan Konvensional Menggunakan Energi Surya dan Kendalanya ... 14
E. Mesin Pengering Berenergi Surya ... 15
E.1. Penelitian, Pemanfaatan Dan Pengembangan Pengering Surya Tipe Efek Rumah Kaca (ERK)... 17
III. METODE PENELITIAN... 23
A. Batasan Sistem dan Pendekatan Permasalahan... 23
A.1. Batasan Sistem ... 23
1. Bangunan Mesin pengering ... 25
a. Pengumpul (kolektor) dan penyerap (absorber) panas.... 25
2. Pemanas tambahan... 26
3. Penukar panas (heat exchanger/HE)... 26
4. Kipas pendorong (blower), kipas pengaduk/perata panas dan pompa HE air ... 27
5. Photovoltaic (PV) ... 27
A.2. Pendekatan Permasalahan... 27
B. Parameter Pengukuran ... 29
1. Suhu ruang pengeringan dan sebarannya... 29
2. Laju pengeringan ... 29
3. Kapasitas pengeringan ... 30
4. Efisiensi penggunaan energi ... 30
5. Kualitas produk yang dikeringkan ... 30
C. Metode Pengambilan Data ... 31
1. Suhu ruang pengering dan sebarannya ... 31
2. Kadar air bahan ... 32
3. Waktu pengeringan ... 34
4. Laju aliran udara pengering ... 34
5. Kelembaban udara relatif (RH)... 35
6. Iradiasi surya global... 35
7. Kebutuhan energi biomassa ... 36
8. Kebutuhan energi listrik... 36
D. Alat dan Bahan... 39
E. Waktu dan Tempat ... 40
F. Perhitungan Parameter dan Analisis ... 42
F.1. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya ... 42
F.2. Laju Pengeringan ... 42
F.3. Kapasitas Pengeringan ... 42
F.4. Efisiensi Penggunaan Energi ... 42
F.5. Kualitas Produk yang Dikeringkan... 44
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 46
A. Suhu Ruang Pengeringan dan Sebarannya... 46
1. Kadar air bahan ... 51
2. Laju aliran udara ... 59
3. Kelembaban udara ... 60
C. Kapasitas Pengeringan ... 63
D. Efisiensi Penggunaan Energi ... 65
1. Iradiasi surya... 66
2. Biomassa ... 67
3. Listrik... 69
E. Kualitas Produk yang Dikeringkan ... 70
V. KESIMPULAN DAN SARAN... 74
A. Kesimpulan ... 74
B. Saran... 76
DAFTAR PUSTAKA ... 78
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pengolahan pala terpadu... 1
Gambar 2. Buah Pala (Myristica sp.). ... 4
Gambar 3. Alat pembungaan dan pembuahan Pala (Myristica sp.) ... 5
Gambar 4. Bagian-bagian buah Pala (Myristica sp.).. ... 6
Gambar 5. Skema pengolahan pala ekspor Indonesia... 9
Gambar 6. Kondisi dan sifat fisika pemanasan udara dan pengeringan suatu bahan pada kurva Psikometrik. ... 13
Gambar 7. Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe kolektor datar ... 16
Gambar 8. Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe ERK dengan absorber atas.. ... 16
Gambar 9. Pengering energi surya tipe lorong... 20
Gambar 10. Mesin pengering tipe ERK yang dilengkapi dengan sistem pemanas tambahan dan kincir angin untuk sistem penggerak rak pengering a. Tampak isometri... 22
b. Tampak depan ... 22
Gambar 11. Foto mesin pengering tipe ERK yang diuji (tampak depan).. .. 23
Gambar 12. Sketsa gambar mesin pengering tipe ERK yang diuji... 24
Gambar 13. Persebaran titik-titik ukur pada mesin pengering... 31
Gambar 14. Diagram alir prosedur penelitian... 37
Gambar 15. Persebaran suhu H1 pada P1 dan P2. ... 47
Gambar 16. Persebaran suhu H2 pada P1 dan P2. ... 47
Gambar 17. Persebaran suhu H3 pada P1 dan P2. ... 48
Gambar 18. Persebaran suhu malam hari H1 pada P2. ... 49
Gambar 19. Perubahan kadar air biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ... 53
Gambar 20. Fluktuasi laju pengeringan biji besar kabinet A saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ... 53
Gambar 21. Perubahan kadar air biji besar kabinet D saat 6 jam pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ... 54
dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ... 54 Gambar 24. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet B saat 6 jam
pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ... 55 Gambar 25. Perubahan kadar air biji kecil kabinet C saat 6 jam pertama
dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ... 55 Gambar 26. Fluktuasi laju pengeringan biji kecil kabinet C saat 6 jam
pertama dan jam ke-21 s.d. ke-30 ... 55 Gambar 27. Perubahan kadar air sampel kontrol saat 6 jam pertama
dan jam ke-21 s.d. ke-30 pada P1 – P2 ... 56 Gambar 28. Fluktuasi laju pengeringan sampel kontrol saat 6 jam pertama
dan jam ke-21 s.d. ke-30 ... 56 Gambar 29. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan pada P0
dan H1 pada P1 dan P2 ... 61 Gambar 30. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan
H2 pada P1 dan P2 ... 61 Gambar 31. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan
H3 pada P1 dan P2 ... 62 Gambar 32. Perbandingan RH pengering dengan lingkungan malam hari
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Volume dan nilai ekspor-impor pala Indonesia
tahun 1994-2004... 2 Tabel 2. Komposisi kimia rata-rata biji pala yang berasal dari
buah pala masak per 100 gram bahan ... 7 Tabel 3. Standar mutu biji pala kering (tanpa tempurung, dengan atau
tanpa lapisan tipis kapur tohor, CaO) yang ditetapkan oleh
pemerintah Amerika Serikat... 8 Tabel 4. Perbandingan unjuk kerja antara mesin pengering ERK
dengan mesin pengering konvensional untuk
beberapa produk pertanian ... 19 Tabel 5. Unjuk kerja alat pengering tipe lorong terhadap beberapa
produk pertanian di Indonesia ... 20 Tabel 6. Nilai kalor beberapa bahan bakar ... 21 Tabel 7. Metoda pengambilan data ... 41 Tabel 8. Nilai unjuk kerja mesin pengering tipe ERK berenergi surya
dan biomassa untuk pengeringan biji Pala (Myristica sp.)... 46 Tabel 9. Profil sebaran suhu udara siang hari di dalam mesin pengering
dan lingkungan selama percobaan... 47 Tabel 10. Profil sebaran suhu udara malam hari di dalam mesin
DAFTAR RUMUS
Rumus 1. Kadar Air Basis Basah ... 11 Rumus 2. Kadar Air Basis Kering ... 11 Rumus 3. Laju Pengeringan... 12 Rumus 4. Kadar Air Kesetimbangan ... 12 Rumus 5. Iradiasi Surya Pyranometer... 35 Rumus 6. Iradiasi Surya Global... 35 Rumus 7. Panas yang Diterima Udara Pengering... 43 Rumus 8. Panas yang Digunakan Untuk Menaikkan Suhu Produk... 43 Rumus 9. Panas Jenis Produk ... 43 Rumus 10. Panas yang Digunakan Untuk Menguapkan Air Produk ... 44 Rumus 11. Besarnya Energi Untuk Memanaskan dan Menaikkan Suhu
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data performansi mesin pengering berdasarkan
kedua percobaan... 84 Lampiran 2. Gambar teknik model bangunan mesin pengering
tipe ERK... 85 Lampiran 3. Gambar foto mesin pengering dan komponen-
komponennya ... 86 Lampiran 4. Kalibrasi termometer (alkohol) dan termokopel (tipe CC) ... 89 Lampiran 5. Data pengukuran sebaran suhu dan iradiasi surya
pada percobaan pertama (kondisi mesin tanpa beban
pengeringan)... 90 Lampiran 6. Data pengukuran sebaran suhu, iradiasi surya,
dan laju udara pada percobaan kedua/P1 & ketiga/P2
(kondisi mesin dengan beban pengeringan)... 92 Lampiran 7. Data pengukuran kadar air sampel pala dengan
metode oven (oven drying)... 94 Lampiran 8. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan
sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin pada
pada percobaan kedua (P1) ... 95 Lampiran 9. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan
sampel unit kabinet A dan D di dalam mesin
pada pada percobaan ketiga (P2)... 96 Lampiran 10. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan
sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin
pada pada percobaan kedua (P1)... 97 Lampiran 11. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan
sampel unit kabinet B dan C di dalam mesin
pada percobaan ketiga (P2) ... 98 Lampiran 12. Data pengukuran berat, kadar air dan laju pengeringan
sampel kontrol (penjemuran langsung)
pada percobaan kedua (P1) dan ketiga (P2) ... 99 Lampiran 13. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH)
dalam mesin pengering tanpa beban pengeringan
(Percobaan pertama, P0) ... 100 Lampiran 14. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH)
dalam mesin pengering dengan beban pengeringan
Lampiran 15. Data pengukuran kelembaban relatif udara (RH) dalam mesin pengering dengan beban pengeringan
(Percobaan ketiga, P2) ... 102 Lampiran 16. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi
pada P1 ... 103 Lampiran 17. Data dan perhitungan efisiensi penggunaan energi
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Tanaman Pala (Myristica sp.) termasuk salah satu jenis rempah-rempah komoditas ekspor hasil perkebunan yang mempunyai arti yang cukup penting bagi Indonesia. Dalam dunia perdagangan, yang dikenal dengan sebutan pala (nutmeg) umumnya adalah biji dari tanaman pala yang telah dikeringkan dan dibuka tempurungnya (nutmeg shelled). Dari biji tanaman pala sendiri, dapat dihasilkan sedikitnya 4 (empat) ragam komoditas perdagangan yang bernilai jual tinggi, yaitu gelondong pala (nutmeg in shell), biji pala (nutmeg shelled), fuli (mace), dan minyak pala/fuli (essential oils of nutmegs).
Hasil pengolahan biji pala menghasilkan minyak atsiri dan oleoresin. Minyaknya diambil dengan cara penyulingan, sedangkan oleoresin didapat dengan cara ekstraksi. Minyak atsiri dan oleoresin ini dibutuhkan oleh industri makanan maupun industri obat-obatan sebagai bahan pencampur.
Pala, selain bijinya yang dimanfaatkan untuk diambil minyak dan oleoresinnya, daging buahnya juga dapat dikonsumsi langsung sebagai rempah-rempah (penyedap) dan produk makanan olahan, seperti manisan pala, asinan pala, dodol pala, selai pala dan sirup pala.
Gambar 1. Pengolahan pala terpadu (Somaatmadja, 1984).
seperti Grenada, India, Srilangka dan Papua New Guinea. Kelebihan pala dari Indonesia adalah aromanya yang kuat dan mutu minyaknya baik. Namun demikian, penilaian harga pala dari Indonesia lebih rendah daripada harga pala dari Grenada, negara pengekspor pala terbesar kedua. Ini karena kualitas pala Indonesia fluktuatif, walaupun secara kuantitas banyak. Indonesia juga merupakan penghasil fuli/puli (pembungkus biji/mace) buah pala terbesar di dunia (Suara Merdeka, 10 Mei 2005).
Produksi pala relatif stabil dan cenderung meningkat sejak tahun 1994 yang berkisar antara 19,00 - 19,95 ribu ton per tahun. Produksi pala sebesar 19,95 ribu ton terjadi pada tahun 2000. Persentase rata-rata peningkatan produksi pala yang mencapai 22 % per tahun ini disebabkan lahan pala mengalami penambahan. Sembilan puluh persen (90 %) lahan tanaman pala di Indonesia merupakan perkebunan rakyat. Adapun volume ekspor dan impor komoditas pala Indonesia, dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 1. Volume dan nilai ekspor-impor pala Indonesia tahun 1994-2004
Ekspor Impor
Sumber: Biro Pusat Statistik (BPS) dalam Direktorat Jendral Perkebunan, 2006.
US$ 90 juta. Namun nilai tersebut diperoleh dari ekspor 20 jenis minyak atsiri kasar (setengah jadi). Pada tahun yang sama, Indonesia masih mengimpor produk turunan minyak atsiri senilai US$ 13,17 juta (www.sinarharapan.co.id).
Pengeringan merupakan salah satu tahap penanganan pasca panen yang cukup kritis dalam menentukan mutu biji pala. Selama ini, pengeringan yang biasa dilakukan di Indonesia adalah pengeringan tradisional dengan cara penjemuran atau pengasapan. Pengeringan dengan penjemuran tergantung pada keadaan cuaca yang cerah, sehingga mudah rusak, berjamur, terkontaminasi kotoran atau debu, serta dapat dirusak serangga. Sedangkan pengasapan, membutuhkan waktu yang lebih lama dan beresiko terjadi kebakaran. Dengan demikian diperlukan cara lain yang lebih baik untuk mengeringkan biji pala yaitu dengan menggunakan pengering buatan atau mesin pengering.
Mesin pengering yang dibuat untuk pengeringan berbagai komoditas, khususnya hasil-hasil pertanian, antara lain adalah mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa yang dikembangkan oleh Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Salah satu dari mesin pengering tipe efek rumah kaca (ERK) berenergi surya dan biomassa tersebut digunakan untuk mengeringkan biji pala (Myristica sp.) di UD. Sari Awi, Ciherang Pondok, Caringin, Bogor. Agar mesin pengering bisa bekerja optimal, perlu pengujian karakteristik dan kinerja mesin tersebut.
B. Tujuan Penelitian
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Botani Tanaman Pala (Myristica sp.)
Tanaman Pala (Myristica sp.) dalam taksonomi, termasuk dalam
klasifikasi sebagai berikut:
Gambar 2. Buah Pala (Myristica sp.).
warintek.ristek.go.id
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophita
Kelas : Angiospermae
Sub-Kelas : Dicotyledonae
Ordo : Ranales
Famili : Myristicaceae
Genus : Myristica
Spesies : Myristica fragrans HOUTT (pala Banda), Myristica argentea
WARB(pala Papua), Myristica malabarica LAM (pala Malabar),
Myristica succedena BLUM (pala Halmahera), dll. Tercatat lebih
kurang terdapat 250 – 300 spesies tanaman pala di seluruh dunia
(Rismunandar, 1990 dan Purseglove et al., 1981).
Tanaman pala adalah tanaman tahunan yang memerlukan iklim tropis yang
panas dengan curah hujan yang tinggi tanpa adanya periode kering yang nyata
seperti iklim di Indonesia, Malaysia, Grenada, Trinidad, Brazilia, Guatemala dan
Srilanka. Syarat tumbuh tanaman pala adalah sebagai berikut:
1. Tanah dengan struktur gembur dan penuh humus.
2. Curah hujan antara 2000 – 3500 mm per tahun.
3. Derajat keasaman tanah yang terbaik adalah 5,5 – 6,5.
4. Pegunungan yang rendah, 500 – 700 m dpl.
Tanaman pala juga merupakan tanaman berumah dua (dioecus) yang
berarti bunga jantan dan bunga betinanya tidak terletak pada satu pohon. Tapi
biasanya, pohon pala juga berkelamin ganda (hermafrodit). Perbedaan pohon
jantan dan pohon betina dapat diketahui dari percabangan dan ukuran daun. Pohon
betina memiliki cabang horizontal sedangkan pohon jantan bercabang tegak
keatas dan daunnya lebih kecil. Tanaman pala mulai berbunga setelah berumur 6 –
pucat, kecil, lunak dan berbau harum. Batang tanaman pala berzat kayu, berakar
tunggang. Daunnya tipis dan kaku, berbentuk lonjong, bagian atas berwarna hijau
dan bagian bawah berwarna abu-abu pucat.
Gambar 3. Alat pembungaan dan pembuahan Pala (Myristica sp.).
id.wikipedia.org
Buah pala masak berwarna kuning kehijauan dengan tekstur yang keras,
dapat diperoleh dalam waktu sekitar 6 bulan setelah penyerbukan. Diameter buah
bervariasi antara 3 – 9 cm. Berdasarkan bentuk buahnya, pala Indonesia
dibedakan atas 2 (dua) macam, yaitu pala udang dan pala bebek. Buah pala udang
berbentuk bulat, daging buahnya berwarna putih dapat dimanfaatkan untuk dibuat
manisan. Sedangkan buah pala bebek berbentuk lonjong, daging buahnya cepat
mengalami "browning", oleh karena itu kurang baik jika dibuat sebagai manisan.
Diantara daging buah dan biji terdapat selaput seperti jala yang di dalam dunia
perdagangan disebut fuli/puli atau mace. Fuli yang dikeringkan dapat pula
Biji pala berkeping dua berbentuk bulat telur. Panjang biji pala berkisar
antara 1,5 – 4,5 cm dan tebal 1 – 2,5 cm. Biji pala yang baik untuk dikeringkan
adalah biji yang berasal dari buah pala masak yang bagian luarnya telah dilapisi
dengan tempurung berwarna coklat tua kehitaman.
B. Komposisi Fisik dan Kimia Biji Pala
Komposisi fisik buah pala terdiri dari daging buah (77,8 %), fuli (4 %),
tempurung (5,1 %) dan biji (13,1 %). Sedangkan di dalam bijinya, mengandung
zat kimia yang sangat bervariasi, yaitu: minyak atsiri/essential oils yang bersifat
folatil/mudah menguap (myristin, pinen, kamfen/zat membius, dipenten, pinen
safrol, eugenol, iso-eugenol, alkohol), gliseda (asam-miristinat, asam-oleat,
borneol, giraniol), protein, lemak, pati gula, vitamin A, B1 dan C.
Gambar 4. Bagian-bagian buah Pala (Myristica sp.). a
c b
b”’
b’
b”
Keterangan:
a. Daging buah (pericarp) b’. Tempurung biji pala b. Gelondong biji pala (nutmeg in shell) b”. Biji pala (nutmeg shelled)
c. Fuli (mace) b”’. Penampang datar biji pala
id.wikipedia.org & asiamaya.com
Variasi komposisi kimianya tergantung pada varietas, kondisi
pertum-buhan, derajat kemasakan dan cara pengolahan. Komposisi kimia rata-rata biji
pala yang berasal dari buah pala masak untuk setiap 100 gram bahan dari bagian
Tabel 2. Komposisi kimia rata-rata biji pala yang berasal dari buah pala masak per 100 gram bahan
Komponen Jumlah Komponen Jumlah Kalori (kal) 494,0 Fosfor (mg) 240,0
Protein (g) 7,5 Besi (mg) 4,6
Lemak (g) 36,4 Vitamin A Sedikit
Hidrat Arang (g) 40,1 Vitamin B1 (mg) 0,2
Kalsium (g) 120,0 Air (g) 14,0
Sumber: Sucofindo (1983) dalam Indira, 1990 dan Rismunandar, 1990.
C. Pengolahan Biji Pala
Di pulau Banda (Maluku) pengeringan biji pala dilakukan melalui proses
pengasapan dengan api yang dijaga temperaturnya. Biji pala yang sudah
dipisahkan dari daging buah dan fuli-nya dikumpulkan di dalam para-para yang
terbuat dari anyaman belahan bambu. Di bawah para-para dipasang api kecil
dengan suhu tidak lebih dari 45 oC, untuk mencegah cairnya zat lemak yang justru
sangat menentukan mutu hasil pengeringan. Proses pengeringan dengan
menggunakan panas api sekitar 35 – 45 °C ini berlangsung dalam waktu sekitar
4 – 6 minggu, setelah itu baru dilakukan pemecahan tempurung (Winarno dan
Budiatman (1983) dalam Indira, 1990). Gaw (1979) dalam Risfaheni dan Mulyono
(1992) juga menyarankan agar proses pengeringan pala dilakukan pada suhu 40 °C
selama 8 – 9 hari. Ini dimaksudkan untuk mengurangi kemungkinan biji pecah dan
kehilangan kandungan minyak atsiri di dalamnya.
Sementara itu di Sulawesi Utara biji pala dikeringkan dengan cara
penjemuran yang dapat mencapai suhu sekitar 50 – 55 oC. Pangeringan seperti ini
berlangsung selama 1 minggu jika dijemur sekitar 4 jam sehari (Winarno dan
Budiatman (1983) dalam Indira, 1990).
Selanjutnya Purseglove et a l. (1981) menyebutkan bahwa di Grenada biji
pala dikeringkan dengan menggunakan aliran udara alami. Biji-biji pala ini
ditempatkan dalam sebuah bangunan khusus. Lama pengeringan yang biasa
dilakukan hingga mencapai kadar air penyimpanan membutuhkan waktu sekitar 8
minggu.
Selain faktor cara pengeringan, faktor waktu/masa pemanenan juga
mempengaruhi mutu akhir biji pala kering. Di Sulawesi Utara pada umumnya biji
berasal dari buah yang jatuh akibat terlalu masak dan telah beberapa hari
sebagian, sementara itu biji ditumbuhi cendawan atau dirusak oleh serangga pada
bagian ujungnya sehingga menyebabkan biji menjadi berlubang setelah kering
(Muhammad (1983) dalam Indira, 1990).
Dalam dunia perdagangan rempah-rempah, dikenal dua macam mutu pala
berdasarkan letak geografi daerah penghasil:
1. "East Indian Nutmeg", berarti pala yang berasal dari kepulauan Maluku,
Sulawesi Utara, pulau Sangiher, Sumatera Barat, Sumatera Utara, pulau Nias,
pulau Irian dan pulau Penang (Malaysia).
2. "West Indian Nutmeg", berarti pala yang berasal dari Grenada.
Amerika Serikat adalah negara yang paling banyak mengimpor biji pala
kering. Oleh karena itu, pemerintah Amerika Serikat telah menetapkan
persyaratan mutu biji pala kering bagi negara-negara pengekspor seperti
tercantum pada Tabel 3. Untuk biji pala kering tanpa tempurung yang memenuhi
kualitas ekspor dikemas dengan karung goni yang kuat dan bersih dengan berat
netto 50 sampai 90 kg. Pada karung-karung goni yang berisi biji pala kering ini
dilakukan fumigasi sebelum dikapalkan (Sucofindo (1983) dalam Indira, 1990).
Badan Standardisasi Nasional (BSN) juga mengeluarkan standardisasi persyaratan
mutu biji pala kering dalam dokumen SNI 01-0006-1993 dan diperbarui pada SNI
01-0006-1998.
Tabel 3. Standar mutu biji pala kering (tanpa tempurung, dengan atau tanpa lapisan tipis kapur tohor, CaO) yang ditetapkan oleh pemerintah Amerika Serikat
Komposisi Syarat
Kadar air (%), maksimum 8.0
Kadar abu (%), maksimum 3.0
Kadar abu tak larut dalam asam (%), maksimum 0.5 Kadar minyak atsiri (ml/100 g), minimum 7.5 Kadar ekstrak eter tak menguap (ml/100 g), maksimum 25.O
Sumber: www.pustaka-deptan.go.id (23/02/2007).
D. Pengeringan
D.1. Teori Pengeringan
Pengeringan merupakan usaha mengurangi kandungan air pada suatu
produk yang akan dikeringkan berdasarkan perbedaan tekanan potensial air
dengan medium yang digunakan untuk pengeringan hingga tercapai
kesetimbangan agar produk setelah dikeringkan tahan untuk masa simpan
yang lama. Pengeringan pada rangkaian proses pasca panen pertanian adalah
salah satu proses yang umum dilakukan pada berbagai produk pertanian yang
ditujukan untuk menurunkan kadar air sampai pada tingkat yang aman untuk
penyimpanan atau proses lainnya.
Hampir seluruh pengeringan pada produk pertanian saat ini dilakukan
dengan proses termal (Abdullah et al., 1998). Pada proses pengeringan, udara
panas diperlukan untuk menguapkan air dari bahan/produk pertanian serta
aliran udara untuk membawa udara jenuh (kandungan air tinggi) keluar
sistem. Oleh karena itu pengeringan adalah pengguna intensif energi sebagai
akibat dari panas laten penguapan yang tinggi dan ketidakefisienan
penggunaan udara panas sebagai media pengering. Hasil audit energi dari
beberapa negara mendapatkan bahwa 12 – 25 persen konsumsi energi
nasional digunakan untuk pengeringan (Devahastin, 2000).
Henderson and Perry (1976), menyatakan bahwa pengeringan terdiri
dari dua periode utama, yaitu periode pengeringan laju tetap/konstan dan
periode laju menurun. Periode pengeringan pada laju tetap berlangsung
hingga air bebas pada permukaan telah hilang. Kadar air kritis tercapai pada
kondisi perubahan dari laju pengeringan tetap ke laju pengeringan menurun.
Selanjutnya pada pengeringan laju menurun terjadi perpindahan air dari
dalam ke permukaan bahan serta air dari permukaan bahan ke udara (Steffe et
al. (1980) dalam Alam, 1999).
Pengeringan laju menurun akan berhenti hingga tercapai kadar air
kesetimbangan. Kadar air kesetimbangan merupakan batas kadar air terendah
yang dapat dicapai pada suhu dan kelembaban tertentu. Kadar air
kesetimbangan berperan penting dalam menentukan kondisi penyimpanan
Buckle et al. (1987), menyatakan bahwa laju pengeringan suatu bahan
pangan dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
• Sifat fisik dan kimia bahan (bentuk, ukuran, komposisi, kadar air)
• Pengaturan geometris produk sehubungan dengan permukaan alat atau
media perantara media pindah panas
• Sifat-sifat dari lingkungan alat pengering (suhu, kelembaban, dan laju
udara pengering)
• Karakteristik alat pengering (efisiensi pindah panas)
Sedangkan menurut Hall (1980) dan juga Brooker et al. (1974),
faktor-faktor yang mempengaruhi proses pengeringan terbagi menjadi dua golongan,
yaitu faktor yang berhubungan dengan udara pengering dan faktor yang
berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan. Faktor yang berhubungan
dengan udara pengering adalah suhu udara, debit aliran, dan kelembaban
udara pengering. Sedangkan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan
adalah bentuk, ukuran, kadar air, ketebalan bahan yang dikeringkan, serta
tekanan parsialnya.
Berikut adalah beberapa rumus perhitungan dan penjelasan yang terkait
dengan proses pengeringan.
1. Kadar Air (ka)
Kadar air suatu bahan merupakan prosentase kandungan air dengan
kandungan bahan keringnya (padatan) pada suatu bahan. Heldman dan
Singh (1981) menyatakan bahwa kadar air pangan (bahan) terdiri dari dua
bagian, yaitu kadar air basis kering dan kadar air basis basah. Kadar air
basis kering adalah perbandingan berat air dalam bahan dengan berat
bahan keringnya (padatan). Kadar air basis basah adalah perbandingan
berat air dalam bahan dengan berat bahan total.
2. Laju pengeringan (LP)
Laju pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan per satuan
waktu atau perubahan kadar air bahan dalam satu satuan waktu.
Penurunan kadar air produk selama berlangsung proses pengeringan
dinyatakan dengan:
3. Kadar air kesetimbangan (Me)
Kadar air kesetimbangan adalah kadar air dimana laju perpindahan
air dari bahan ke udara sama dengan laju perpindahan air dari udara ke
bahan. Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kadar air
kesetimbangan adalah kecepatan udara pengering, suhu udara, kelembaban
relatif udara, dan kematangan bahan. Kadar air kesetimbangan berperan
penting dalam menentukan kondisi penyimpanan dan laju pengambilan
uap air dari lapisan air bahan pada proses pengeringan. Kadar air
kesetimbangan diperlukan dalam proses pengeringan untuk menentukan
perubahan kadar air bahan pada kondisi suhu dan kelembaban relatif udara
tertentu (Hall, 1957). Jadi, kadar air kesetimbangan merupakan batas air
terendah yang dapat dicapai pada suhu dan kelembaban tertentu.
Kadar air kesetimbangan merupakan fungsi dari kelembaban relatif
(RH) dan suhu mutlak (T), di mana hubungan antara Me, RH, dan T
dinyatakan sebagai berikut (Henderson dan Perry, 1976) :
n
RH = kelembaban udara pada keadaan setimbang (%)
T = suhu udara pada keadaan setimbang (oK)
Me = kadar air kesetimbangan (%bk)
4. Kurva Psikometrik pada Proses Pengeringan
Kurva Psikometrik adalah sebuah kurva yang menyajikan sifat-sifat
fisika dan panas udara atmosfer. Udara pada kondisi normal (tekanan
atmosfer 101,325 kPa) tidak pernah benar-benar kering, melainkan
merupakan campuran udara kering dan uap air. Sifat-sifat fisika dan panas
udara itu adalah kelembaban relatif (RH) dan kelembaban mutlak, panas
total/enthalpi, volume spesifik, dan suhu titik pengembunan. Kurva
psikometrik ini dapat menjelaskan kondisi udara pada suatu proses dan
memberikan data untuk perhitungan kebutuhan energi pada proses itu.
Gambar 6 menjelaskan proses pemanasan dan pengeringan udara pada
suatu bahan.
Gambar 6. Kondisi dan sifat fisika pemanasan dan pengeringan udara suatu bahan pada kurva Psikometrik.
Selama proses pengeringan, udara pengering yang melewati bahan
akan mengalami kenaikan kelembaban mutlak (H), kelembaban relatif
(RH), tekanan uap, dan suhu pengembunan udara pengering, serta
penurunan suhu bola kering (Tk). Sedangkan entalphi (h) dan suhu bola
basah (Tb) tetap.
Untuk pengeringan dengan udara terpanaskan, pemanasan udara
terjadi pada kelembaban mutlak yang sama. Sedangkan pada pengeringan
udara alami karena gesekan atau turbulensi udara dapat dianggap sebagai
proses pemanasan udara sebelum masuk ruang pengering (Taib et al.,
1984).
Pengeringan diasumsikan sebagai proses yang terjadi secara
adiabatik. Hal ini berarti bahwa proses yang dibutuhkan untuk penguapan
air dari bahan hanya diberikan oleh udara pengering tanpa tambahan
energi dari luar. Uap air dalam udara bertambah, yang berasal dari bahan.
Oleh karena itu, rasio perubahan panas sensibel dan panas laten dalam
udara dianggap tetap. Uap air dalam udara yang semakin bertambah
diambil dari panas sensibel sehingga suhu udara turun, sedangkan rasio
kelembaban bertambah. Suhu dan kelembaban dan udara yang keluar
tergantung dari kandungan/kadar air bahan yang dikeringkan hingga pada
kadar air keseimbangan (Loewer et al., 1994).
D.2. Proses Pengeringan Konvensional Menggunakan Energi Surya dan Kendalanya
Metode pengeringan produk pertanian yang sangat umum dilakukan di
negara-negara berkembang (termasuk Indonesia) adalah penjemuran (sun
drying), karena metode ini relatif sederhana dan murah. Walau demikian, ada
beberapa kerugian dari metode tersebut. Penjemuran dapat dilakukan di atas
berbagai alas. Di Indonesia, alas penjemuran sangat bervariasi seperti lantai
semen, tikar atau seng, atap, bahkan di pinggir jalan raya. Umumnya
penjemuran di atas lantai jemur semen yang telah dipersiapkan dapat
menghindarkan tercampurnya produk yang dijemur dengan benda-benda
asing. Sedangkan penjemuran yang dilakukan di pinggir jalan raya sangat
mungkin terkontaminasi oleh debu, atau partikel-partikel sisa pembakaran
kendaraan. Selain itu, ketidakpastian cuaca membuat produk yang dijemur
harus dipindah-pindah apabila kondisi hujan dan cerah berganti-ganti.
Cukup sulit dan memakan waktu untuk memindahkan produk dalam
jumlah yang sangat besar. Kerusakan produk dapat terjadi apabila sinar
matahari tidak diperoleh untuk jangka waktu yang panjang tergantung dari
produk yang dikeringkan. Juga akibat gangguan dari serangga, tikus, burung
menurun kualitas dan kuantitasnya. Dibutuhkan pula pembolak-balikan bahan
agar kadar air yang diinginkan dapat dicapai secara merata. Untuk mengatasi
hal-hal tersebut itu, maka ide penggunaan pengeringan buatan (artificial
drying) terus mendapatkan perhatian dan terus dikembangkan penggunaanya.
E. Mesin Pengering Berenergi Surya
Energi surya merupakan energi terbarukan yang cukup potensial untuk
dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk proses pengeringan buatan.
Walaupun iradiasi surya berfluktuasi, proses pengeringan dapat berlangsung
secara kontinyu dengan mendisain alat pengering tersebut sedemikian rupa
sehingga dapat dioperasikan dengan sumber energi lainnya (sistem hibrid).
Selain manfaat utama yaitu mengurangi penggunaan energi konvensional
(bahan bakar fosil), terdapat beberapa keuntungan lain dari penggunaan
pengering surya. Pada sebagian daerah pedesaan, bahan bakar fosil masih cukup
langka dan mahal akibat sulitnya transportasi dari pusat-pusat distribusi.
Ketersediaan energi surya di kebanyakan daerah di wilayah tropis merupakan
potensi yang sangat baik untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk
mensubstitusi sumber energi tersebut. Diperkirakan jumlah energi surya yang
tersedia di Indonesia mencapai angka 0,9 x 1018 kJ/tahun atau setara 28,35 x 1018
MWe dengan rata-rata pemanenan 4,8 kW/m2/hari (Abdullah et al., 1998 dan
Abdullah, 2007). Selain itu, pada umumnya, pengeringan produk pertanian tidak
membutuhkan suhu yang tinggi, sehingga penggunaan energi surya cukup
potensial untuk menyediakan kondisi tersebut.
Pengering surya memanfaatkan energi termal surya untuk memanaskan
media (fluida) yang akan digunakan pada proses pengeringan. Berbagai tipe
pengering surya telah dikembangkan untuk pengeringan produk pertanian, akan
tetapi secara umum pengering tersebut dapat dibedakan menjadi dua yakni tipe
pengering dengan kolektor plat/datar dan tipe pengering dengan kolektor efek
rumah kaca (ERK).
Pada pengering dengan kolektor datar, selain pembuatannya yang cukup
rumit, komponen kolektor suryanya merupakan komponen yang memerlukan
kolektor). Untuk meminimalkan biaya konstruksi, maka didisain suatu pengering
surya tipe efek rumah kaca (ERK) dengan bahan transparan sebagai bahan
konstruksi utama. Pada tipe pengering ini, ruang pengering (tempat dimana
proses pengeringan produk berlangsung) menjadi satu dengan kolektor.
Sedangkan konstruksi kolektor pada pengering tipe kolektor datar biasanya dibuat
sebagai atap bangunan, seperti rumah pengering kopi dan kakao (Abdullah, 2007
dan Mulato et al., 1999)
Sketsa konstruksi kedua bentuk mesin pengering surya ditunjukkan pada
Gambar 7 dan Gambar 8 berikut:
lubang udara horisontal
lubang udara
vertikal pintu pengumpananbahan bakar (kayu)
tungku
bak pengeringan
plenum kipas pendorong/
blower
penukar panas kolektor
udara masuk
Gambar 7. Sketsa satu bentuk bangunan pengering tipe kolektor datar.
Berdasarkan metode pengganda Lagrange untuk optimasi pengering surya
tipe kolektor datar dan tipe ERK, hasil konfigurasi optimum untuk sistem
pengering kolektor datar membutuhkan biaya US$ 3300 untuk beban 600 – 750
kg dengan komponen kolektor menjadi komponen dengan biaya paling mahal.
Sedangkan untuk beban yang sama, sistem pengering ERK (kolektor datar telah
disubtitusi) memberikan biaya hanya seperempat kalinya, US$ 850. Sehingga kini
mesin/alat pengering surya tipe efek rumah kaca (ERK) banyak digunakan
sebagai alternatif pengganti pengeringan surya kolektor plat datar karena
biayanya relatif murah (Abdullah et al., 1993 dan Abdullah, 2007).
Prinsip alat pengering surya tipe ERK yaitu penggunaan bangunan
transparan yang berfungsi sebagai penyekat sehingga iradiasi surya terperangkap
dan menaikkan suhu dalam ruang pengeringan. Contoh bahan transparan yang
digunakan adalah fiberglass, polikarbonat, dan plastik UV Stabilizer (Abdullah et
al., 1999).
E.1. Penelitian, Pemanfaatan Dan Pengembangan Pengering Berenergi Surya Tipe Efek Rumah Kaca (ERK)
Pemanfaatan energi surya untuk proses pengeringan telah banyak
dilakukan oleh banyak peneliti dan sebagian hasilnya telah diaplikasikan oleh
petani di beberapa daerah dan masih memungkinkan untuk dikembangkan
lebih jauh. Diseminasi teknologi pengering surya tipe ERK ini dimulai tahun
1994 yang digunakan untuk pengeringan benih. Kemudian pada tahun 1998,
bekerjasama dengan LIPI dimulai untuk menerapkan pengering ini untuk
daging, ikan dan kopi. Tujuan utama dari proyek tersebut adalah untuk
menerapkan teknologi yang sesuai untuk membantu masyarakat di pedesaan
untuk meningkatkan nilai tambah pada produk mereka sehingga
menghasilkan perbaikan kondisi ekonomi mereka. Mulai tahun 1999, melalui
proyek grassroot yang dihibahkan oleh pemerintah Jepang telah dipasang
empat pengering ERK di Jawa Timur, Bali dan Sumbawa.
Tahun 2004 – 2007, Departemen Energi dan Sumberdaya Mineral,
Direktorat Jendral Listrik dan Pengembangan Energi bekerjasama dengan
bagian/Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian telah menempatkan
