RANCANG BANGUN MESIN PEMBUAT
SLURRY ICE
UNTUK PENANGANAN IKAN SEGAR DI ATAS
KAPAL IKAN
N A S I R I N
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertas berjudul Rancang Bangun Mesin Pembuat Slurry ice untuk Penanganan Ikan Segar di Atas kapal Ikan 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 disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2016
N a s i r i n
RINGKASAN
NASIRIN. C461110031. Rancang Bangun Mesin Pembuat Slurry Ice untuk
Penanganan Ikan Segar di Atas Kapal Ikan. Dibimbing oleh BUDHI HASCARYO ISKANDAR, MULYONO S BASKORO, MOHAMMAD IMRON, MAIMUN dan ZULKARNAIN.
Ikan merupakan bahan makanan yang mudah rusak. Kualitas ikan terutama tingkat kesegarannya akan menurun secara signifikan apabila tidak ditangani dengan cepat dan benar. Penanganan yang umumnya dilakukan pada ikan di kapal penangkapan ikan yakni memberikan perlakuan dingin seperti menggunakan es balok, es curah, es tube, dan es slurry. Penggunaan slurry ice di
Indonesia belum dilakukan dikarenakan mahalnya alat pembuat es slurry. Media
pendingin ini memiliki banyak keunggulan diantaranya mampu melakukan proses pendinginan dengan cepat, biaya operasional murah, mudah dalam pengoperasian, ukuran alat dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
Tujuan umum penelitian ini adalah merancang dan membangun mesin
slurry ice untuk menghasilkan slurry ice sebagai media pendingin dalam
penanganan ikan segar diatas kapal. Tujuan khusus penelitian, yaitu: membuat desain dan kontruksi mesin slurry ice, menguji performa mesin dalam pembuat slurry ice di laboratorium dan menguji coba mesin slurry ice di kapal penangkap
ikan.
Data primer di ambil dengan metode experiment pada pembuatan mesin
slurry ice dengan menggunakan program coolpack yang terkait dengan hubungan
antara temperatur, tekanan, dan waktu. Untuk mengetahui unjuk kerja mesin slurry ice yang telah di buat tersebut dilakukan pengujian terhadap ketahanan komponen (durability). Penelitian ini juga menguji antara pendingian
menggunakan media pendingin slurry ice dan media pendingin es balok pada uji
penurunan suhu ikan air tawar dan ikan air laut. Data sekunder di peroleh dari instansi terkait, untuk mengetahui metode pendinginan yang di lakukan oleh nelayan selama ini pada operasi penangkapan ikan, serta mengetahui ketertarikan nelayan dalam penggunaan slurry ice.
Hasil penelitian meliputi 1) komponen yang digunakan untuk mendesain dan mengkontruksi mesin slurry ice adalah kompresor, kondensor, receiver, katup
expansi, SIG (slurry ice generator), filter and dryer, controler agitator,
akumulator, dan storage tank serta menggunakan refrigerant R22. 2) Mesin
slurry ice yang telah di kontruksi memiliki dimensi PxLxT adalah 55 cm x 45 cm x 92 cm, berat total 68 kg dengan kapasitas produksi 8 liter slurry ice, dalam
dengan menggunakan slurry ice mencapai titik 00C dalam waktu 12 menit
sedangkan dengan menggunakan es balok mencapai 2,80C, nilai P 0.0003< 0.05 (dengan = 5%).
Saran terhadap pengembangan mesin pembuat slurry ice lebih lanjut
sebagai berikut : 1) perlu diperkenalkan mesin slurry ice untuk nelayan dan
teknisi pendingin. 2) sistem slurry ice generator perlu dikembangkan agar
kecepatan proses pembuatan slurry ice yang lebih cepat. 3) perlu pengembangan
dan pengenalan mesin dan slurry ice lebih lanjut agar dapat di gunakan sebagai
sistem dan media pendinginan seluruh ikan dikapal.
SUMMARY
NASIRIN.C461110031.The Development of Refrigerated Slurry ice Machine For
Handling Fresh Fish on Fishing Vessel. Supervised by BUDHI HASCARYO ISKANDAR, MULYONO S BASKORO, MOHAMMAD IMRON, MAIMUN and ZULKARNAIN.
Fish is perishable food. Quality of the fish, especially the freshness level will drop significantly if it does not treated quickly and properly. The media generally used in fish handling on fishing vessels as cold treatment are ice cube, ice flakes, ice tube, and slurry ice. Usage of ice slurry in Indonesia has not been done due to high cost of refrigeration ice slurry unit eventhough slurry ice has many advantages such as quick cooling, low operating cost, easy operation, and adaptable size.
The general objective of this research is to design and build a machine to produce slurry ice as a cooling medium for fresh fish handling on board a vessel for both efficiency and effectiveness. Particular objectives, namely: design and construction of slurry ice machine ,The trials performance of the engine maker ice slurry in laboratoryand the trials application of slurry ice machine on the fishing boat.
Primary data was taken by experimental method for manufacturing ice slurry machine using coolpack program associated with the relationship between temperature, pressure, and time. Resilience of the components (durability) testing was conducted to know the performance of ice slurry machine. The study also examined the use of slurry ice cooling medium and using ice cubes cooling medium on decreasing temperature test of freshwater fish and saltwater fish. Secondary data were obtained from the relevant authorities to determine which cooling method was used by the fishermen during the fishing operation, and to know the interest of fishermen in the use of ice slurry.
The study include (1) The components of slurry ice machine was compressor, condenser, receiver, expansion valve, ISG (ice slurry generator), filter and dryer, controler agitator, accumulators, and storage tanks as well as using R22 refrigerant. (2) Slurry ice machine dimensions was 55 cm x 45 cm x 92 cm, total weight 68 kg with a capacity production of 8 liters of sea water, time required per production of 30 minutes, which it showed good performance , (3) The production test of slurry ice machine showed compressor performance (durability) at normal temperature and performance. The temperature at the incharge condenser and discharge condenser shows the average difference of 5°C and in SIG may show decreasing temperature while ice slurry production process within 30 minutes.
Temperature decrease test on Goldfish (Cyprinus carpio, Linnaeus)
within 14 minutes using ice slurry reached a temperature of 00C while the fish with ice cubes only reached 2,50C, P value of 0.029<0.05 (with a = 5%). Temperature decrease of Mackerel (Rastrelliger neglectus) within 12 minutes
Introduction for fishermen and cooling technician is needed in manufacturing slurry ice maker machine. (2) GIS system should be developed in order to get the faster production speed of ice slurry making process. (3) Further development of ice slurry machine system is needed so that can be used for cooling to the entire fish production on board.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor
pada
Program Studi Teknologi Perikanan Tangkap
RANCANG BANGUN MESIN PEMBUAT
SLURRY ICE
UNTUK PENANGANAN IKAN SEGAR DI ATAS
KAPAL IKAN
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji pada Ujian Tertutup: Dr.Ir. Wazir Mawardi, M.Si Dr. Ir.Suharyanto,M.Si
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga tugas akhir berupa Desertasi ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian ini adalah Rancang Bangun mesin pembuat slurry ice untuk penanganan ikan segar diatas kapal. Judul
penelitian ini dipilih sesuai dengan minat bidang keakhlian penulis. Unit Refrigerasi di kapal penangkap ikan merupakan salah satu aspek penting dalam penanganan ikan di atas kapal. Penelitian mengenai hal tersebut, sangat dibutuhkan untuk menjaga kualitas kesegaran ikan khususnya di wilayah Indonesia guna memberi informasi bagi kepentingan dunia perikanan baik yang berkaitan dengan penelitian dan pengembangan maupun masukan dalam menentukan kebijakan tentang perikanan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Budhi Hascaryo Iskandar, MSi., Prof Dr Ir Mulyono S Baskoro, MSc., Dr Ir Mohammad Imron, MSi., Dr Maimun, MEd dan Dr Ir Zulkarnain, MSi. selaku komisi pembimbing atas pengarahan dan bimbingan yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Wazir Mawardi, MSi dan Dr Ir Suharyanto,MSi selaku Penguji Luar Komisi, serta Pimpinan Sidang Terbuka. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Ketua Sekolah Tinggi Perikanan beserta staf, Dr. Yopi Novita, SPi, MSi , Pengelola Jurnal Marine Fisheries, Ibu Dini Handayani dan Ibu Siskawati (Sekretariat Program PPs Dept. PSP) serta Dr. Ir. Budy Wiryawan,M.Sc (Ketua Departemen Pemanfaatan Sumberdaya Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB) beserta staf, yang telah membantu selama Penulis mengikuti Program Pascasarjana ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan rekan-rekan pasca antara lain : Naslina Alimina Spi MSi, Beny Jeujenan Spi MSi, Andi Heryanti Rukka SPi MSi, Syawaluddin Soadiq SPi MSi, Ir Wawan Oktariza MSi, dan Almarhum Eis Puwaamidjaja Spi MSi. Terima kasih juga kepada Bapak, Ibu, Istri dan Anak-anak serta seluruh keluarga, atas segala do’a dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2016
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR ISTILAH viii
1 PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 3
Kebaruan 3
Manfaat penelitian 3
Hipotesis Penelitian 3
Kerangka Pemikiran 4
2 RANCANGAN DAN KONSTRUKSI MESIN SLURRY ICE 6
Pendahuluan 6
Metode Penelitian 13
Hasil dan Pembahasan 17
Simpulan 27
3 UJI COBA PERFORMA MESIN SLURRY ICE 28
Pendahuluan 28
Metodologi 28
Hasil dan pembahasan 30
Simpulan 41
4 UJI KINERJA SLURRY ICE 41
Pendahuluan 41
Metode penelitian 43
Hasil dan Pembahasan 45
Simpulan 58
5 PEMBAHASAN UMUM 58
Desain dan membuat konstruksi mesin slurry ice 59
Uji Performa mesin slurry ice skala laboratorium 59
Uji coba mesin slurry ice di kapal ikan 60
DAFTAR PUSTAKA 61
LAMPIRAN 57
DAFTAR TABEL
1. Perbandingan slurry ice, flake ice dan shell ice 10
2. Hasil Analisis Keragaman suhu refrigeran setelah kondensor 33 3. Hasil Analisis Keragaman suhu refrigeran setelah kompresor 34 4. Hasil Analisis Keragaman suhu elektro motor 35 5. Hasil Analisis Keragaman suhu refrigran sebelum SIG 35
6. Analisis Keragaman suhu slurry ice 36
7. Analisis Keragaman suhu setelah kondensor 37
8. Analisis Keragaman komponen kompresor 40
9. Analisis Keragaman komponen elektro motor 39
10. Analisis Keragaman suhu sebelum slurry ice generator 40
11. Analisis Keragaman suhu setelah slurry ice generator 41
12. Peningkatan suhu slurry ice dan es balok 46
13. Uji rata-rata pada ikan mas 48
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian rancang bangun mesin slurry ice 5
2 Ice Harvester 8
3 Skema sistem slurry ice 9
4 Generator slurry ice supercool 11
5 Generator slurry type scraper 11
6 Aliran slurry ice 12
7 Hubungan kapasitas panas laten dengan air dingin dan slurry ice 12
8 Skematik diagram pemakaian slurry ice 13
9 Prosedur penelitian 17
10 Diagram rancangan mesin slurry ice 19
11 Analisis one stage cycle 20
12 Kompresor 21
13 Kondensor 21
14 Tabung slurry ice generator 22
15 Screper penggerus 23
16 Storage tank 24
17 Kerangka mesin slurry ice 25
18 Sistem kelistrikan pada slurry ice 25
19 Hi-lo Pressure control 26
25 Penurunan suhu slurry ice pada kapasitas produksi yang berbeda 34
26 Slurry ice 44
27 Proses penanganan ikan di kapal 44
29 Laju peningkatan suhu slurry ice dan es balok 50
30 Proses penurunan suhu ikan mas (cyprinus carpio linnaeus) 50
31 Proses Penurunan suhu ikan kembung (restrelliger neglectus) 48
32 Mekanisme penggunaan slurry ice dikapal penangkap ikan 50
33 Alternatif penempatan mesin diatas kapal 48
DAFTAR LAMPIRAN
1 Peta lokasi penelitian 63
2 Analisis Tuckey Uji beda suhu slurry ice terhadap 5 komponen
produksi 64
3 Analisis Tuckey Uji beda suhu refrigran setelah kondensor terhadap
5 komponen produksi 64
4 Analisis Tuckey Uji beda suhu refrigran setelah kompresor terhadap
5 komponen produksi 65
5 Analisis Tuckey Uji beda suhu elektro motor terhadap 5 komponen
produksi 66
Pada 7 Shift Produksi 70
9 Analisis Tuckey Uji Beda Performa Suhu titik sesudah kompresor
Pada 7 Shift Produksi 72
10 Analisis Tuckey Uji Beda Performa Suhu Komponen elektro motor
Pada 7 Shift Produksi 73
11 Analisis Tuckey Uji Beda Performa Suhu titik sebelum SIG Pada 7
Shift Produksi 75
12 Analisis Tuckey Uji Beda Performa Suhu titik setelah SIG Pada 7
Shift Produksi 77
13 Produksi es slurry berdasarkan perbedaan jumlah dalam 4 liter 79 14 Produksi es slurry berdasarkan perbedaan jumlah dalam 5 liter 80 15 Produksi es slurry berdasarkan perbedaan jumlah dalam 6 liter 82 16 Produksi es slurry berdasarkan perbedaan jumlah dalam 7 liter 84 17 Produksi es slurry berdasarkan perbedaan jumlah dalam 8 liter 85
18 Produksi es slurry pada salinitas 32,6 ppt 86
19 Produksi es slurry pada salinitas 28 ppt 87
20 Produksi es slurry pada salinitas 30 ppt 87
21 Produksi es slurry pada salinitas 32 ppt 88
22 Produksi es slurry pada salinitas 34 ppt 88
23 Produksi es slurry pada salinitas yang berbeda
DAFTAR ISTILAH
Air laut bersih : air laut yang memenuhi standar mikro-biologis yang sama seperti air minum dan bebas dari bahan-bahan yang menimbulkan polutan.
chilled sea water : air laut bersih yang didinginkan suhunya sekitar 00 C
atau agak sedikit di bawahnya.
Chilling : proses pendinginan ikan atau poduk perikanan ke arah
suhu mendekati suhu pelelehan es.
Dek (geladak) : lantai utama kapal yang biasanya digunakan untuk tempat berlangsungnya kegiatan pengangkatan ikan dari laut serta penanganannya sebelum ikan dimasukkan ke dalam ruang penyimpanan dan atau pembongkaran ikan dari kapal ke dermaga atau ke kapal lain.
Dehidrasi : penyusutan atau kehilangan uap air dari produk beku karena penguapan. Dehidrasi sangat jelek mempengaruhi rupa dan tekstur permukaan produk dan biasa dikenal dengan nama “hangus beku” (freez burned).
fresh fish : ikan yang segar baru ditangkap yang tidak pernah
menerima perlakuan pengawetan atau sudah diawet dengan cara pendinginan.
Ikan : setiap hewan vertebrata (bertulang belakang) perairan berdarah dingin. Binatang menyusui perairan, avertebrata dan amfibi tidak termasuk.
Kapal : kapal yang digunakan dalam kegiatan perikanan yang mencakup penggunaan atau aktivitas penangkapan atau mengumpulkan sumberdaya perairan, pengelolaan usaha budidaya sumberdaya perairan, serta penggunaan dalam beberapa aktivitas seperti riset, training dan inspeksi sumberdaya perairan.
keeping time : daya awet atau panjangnya waktu ikan tetap segar/sehat
dan dapat diterima sebagai pangan manusia.
Kontaminasi : pemindahan secara langsung atau tidak langsung bahan-bahan yang memberatkan kepada ikan atau produk perikanan.
Palka ikan : ruang di lambung kapal; ruang di bawah dek pada kapal untuk tempat muatan ikan yang biasanya dilengkapi dengan instalasi pendinginan atau dengan bantuan es. Pembekuan : suatu proses penanganan ikan dengan cara dibekukan
pada suhu dingin di bawah 0o C untuk memutus rantai hidup bakteri pembusuk.
Pendinginan ikan : proses untuk mempertahankan mutu ikan melalui pendinginan dengan es atau instalasi pendingin yang telah disediakan.
Penanganan : kegiatan yang dilakukan untuk mencegah proses kemunduran mutu yang disebab kan oleh aktifitas enzym, mikroorganisme dan oksidasi.
Refrigerasi : proses pengambilan panas atau pemindahan panas dari tempat yang tidak diinginkan ke tempat lain melalui perubahan phasa (wujud) suatu cairan. untukmenghasilkan kondisi dingin atau menjaga sesuatu tetap dingin.
Refrigeran : cairan yang menyerap panas pada suhu rendah dan
menolak panas pada suhu yang lebih tinggi.
rigor mortis : pengejangan otot seekor binatang yang disebabkan oleh
suatu seri perubahan komplek yang berlangsung dalam otot jaringan sesaat sesudah mati. Segera setelah mati, otot daging itu lembut dan dapat mudah dilenturkan, pada fase ini, daging dikatakan dalam keadaan pra-kejang (pre-rigor). Tidak lama setelah itu daging mulai
mengejang, mengeras dan tidak lagi berkontraksi bila dirangsang, binatang itu dalam keadaan kejang (rigor).
Selang beberapa jam atau hari , secara berangsur otot daging mulai lunak dan menjadi lembik kembali, fase ini disebut keadaan pasca kejang (post-rigor).
Slurry ice : larutan cairan dengan partikel-partikel es yang memiliki
diameter rata-rata butiran es sama dengan atau kurang dari 1 mm yang masih dapat dialirkan melalui pompa. Tropis : daerah yang terletak antara lintang 23,5 LU 23,5 LS di
1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Metode pendinginan ikan sangat berperan besar dalam perdagangan hasil perikanan. Metode tersebut dibutuhkan karena mampu mempertahankan tingkat kesegaran ikan sehingga dapat diterima oleh pasar atau konsumen. Tingkat kesegaran ikan dipengaruhi oleh penanganan pada saat pasca panen atau semenjak ikan berada diatas kapal.
Indonesia memiliki potensi sumberdaya perikanan yang tinggi. Ikan segar merupakan produk perikanan yang dominan di Indonesia. Pada tahun 2007, volume produk ikan segar meningkat sekitar 4,6% jika dibandingkan tahun 2006. Sekitar 60 % volume produk ikan segar diekspor ke luar negeri, seperti Amerika, Jepang dan negara-negara Uni Eropa (Statistik Perikanan dan Kelautan, 2007). Pada tahun 2008, volume produksi perikanan tangkap untuk pasokan ikan segar mencapai 243.662 ton dan pada tahun 2009 mencapai 235.931 ton, menurun dari tahun ketahun. Hal tersebut disebabkan diantaranya karena penanganan ikan segar sangat sulit terkait dengan faktor penanganan dan suhu ikan tersebut. Produksi ikan segar selama periode 1999 sampai dengan 2009 rata-rata berkisar antara 250 ribu ton per tahun. (Kementerian Kelautan dan Perikanan, 2009).
Meningkatkan volume produksi hasil tangkapan dan volume ekspor produk ikan segar, harus diimbangi dengan meningkatnya informasi dan pengetahuan nelayan serta pelaku usaha perikanan untuk dapat menjaga kualitas atau mutu ikan hasil tangkapannya. Sesuai dengan Keputusan Presiden Nomor 2 Tahun 1990 bagian II dan III tentang persyaratan ikan segar dan kegiatan penanganan ikan. Keputusan tersebut berisi ikan segar dan ikan beku terutama untuk keperluan ekspor harus diolah di dalam unit pengolahan dan telah memenuhi standar mutu yang ditetapkan. Menjamin terpeliharanya mutu yang ditetapkan maka kegiatan penanganan ikan yaitu sejak penangkapan/pengumpulan sampai dengan tiba di unit pengolahan harus : memenuhi persyaratan teknik sanitasi dan higieni yang ditetapkan, menggunakan peralatan pengangkutan yang higienis dengan suhu setinggi-tingginya 0o C, agar tidak menjadi sumber kontaminasi terhadap ikan, menggunakan bahan pembantu makanan dan bahan tambahan makanan yang memenuhi persyaratan teknik sanitasi dan higieni yang ditetapkan, sesuai dengan ketentuan yang ditetapkan oleh Menteri Kesehatan dalam hal penggunaan bahan tambahan makanan. Namun, informasi dan pengetahuan tersebut masih minim dan perlu dikembangkan, khususnya mengenai karakteristik ikan hasil tangkapan yang ditinjau dari sifat fisik dan kimia yang diakibatkan penanganan di atas kapal, transportasi hingga tiba di unit pengolahan atau siap untuk diekspor.
2
suhu 0oC dan selain itu, kepingan es yang terbentuk akan melukai ikan sehingga menyebabkan penurunan mutu ikan lebih cepat.
Untuk meningkatan kualitas produk hasil khususnya ikan segar, supaya dapat bersaing baik di pasar lokal maupun manca negara, maka dibutuhkan pengembangan sistem penanganan ikan ekonomis penting melalui teknologi dan metode pendinginan hasil tangkapan yang lebih baik. Hal ini dapat didukung pula oleh kebijakan-kebijakan yang dikeluarkan oleh pemerintah.
Beberapa tahun terakhir, metode pendinginan dan pembekuan telah banyak dikembangkan dengan tujuan untuk memperpanjang kesegeran ikan. Sistem pendinginan produk perikanan telah dikembangkan, seperti superchilling
yang mencakup penggunaan slurry ice untuk mencapai suhu penyimpanan ikan
segar (Huidobro 2001, Gao 2007, Magnússon 2009).
Sejauh ini di Indonesia masih sedikit informasi dan penelitian mengenai pemakaian media slurry ice sebagai pendingin ikan. Hal ini disebabkan masih
terbatasnya mesin pembuat slurry ice digunakan di Indonesia. Mesin slurry ice
adalah mesin yang menghasilkan butiran es yang mempunyai kurang atau sama dengan 1 mm dengan menggunakan bahan baku air laut
Di Indonesia mesin slurry ice untuk penelitian yang terkait dengan slurry ice baru terdapat di Universitas Indonesia Jakarta, penelitian pertama dilakukan
oleh Putra tahun 2004 dengan penekanan penelitian pada proses perancangan
slurry ice generator hingga bisa menghasilkan produk refrigerasi berupa slurry ice. Pada penelitian ini masih belum disertakan data paremeter yang lengkap. Pada
tahun 2006 dilakukan penelitian lanjutan oleh Pratama yang bertujuan meningkatkan performa generator, cara ini di lakukan untuk memperbaiki tata letak komponen. Penelitian selanjutnya pada tahun 2008 dilakukan oleh Kusmantoro. Tujuan dari penelitian kali ini adalah untuk mempercepat proses pendinginan dengan cara memperbesar proses perpindahan panas, metode yang digunakan dengan menambah scraper pada augher shaft. Pada tahun 2011
dilakukan penelitian lanjutan oleh Santoso dengan tujuan membangun sebuah sistem pendingin pembuat slurry ice berbahan dasar air laut. Hasil penelitian ini
untuk produksi slurry ice dengan kapasitas kompresor 1,5 HP, masa produksi
pendinginan slurry ice mencapai 100 menit, untuk 16 liter (Santoso 2011).
Meskipun penelitian ini sama-sama menggunakan sistem refrigerasi dalam pembuatan slurry ice, namun terdapat beberapa perbedaan dibandingkan
penelitian sebelumnya mulai dari aspek tujuan, model dari desain slurry ice,
kontruksi yang berbeda hingga perbedaan pada produksi slurry ice itu sendiri.
Metode yang dilakukan adalah metode eksperimen dan melakukan pengujian pada
slurry ice yang berbahan dasar air laut. Keunggulan slurry ice di bandingkan
dengan es konfensional adalah partikel es yang kecil sehingga tidak melukai ikan, dapat dipompakan sehingga mengurangi biaya pengangkutan dan pendinginan produk dapat mencapai suhu 0oC serta bahan baku yang digunakan adalah air laut.
Perumusan Masalah
Pembuatan slurry ice dengan bahan baku air laut diperlukan performa
mesin yang baik untuk mencapai temperatur dimana air laut dapat membeku. Sejauh ini mesin slurry ice yang ada belum mampu memproduksi slurry ice
3 Sebuah mesin slurry ice yang baik seyogyanya mempunyai beberapa
karaktristik sebagai berikut; kecepatan penurunan suhu air laut dalam proses produksi, slurry ice yang dihasilkan memenuhi standar, dan yang terakhir slurry ice dapat digunakan untuk mendinginkan ikan.
Perancangan dan pembuatan mesin slurry ice sangat diperlukan guna
mengatasi permasalahan pendingian yang masih ada seperti penurunan suhu dalam pendinginan ikan masih lama dan kebersihan ikan penanganan belum terjaga sehingga dapat menurunkan mutu ikan segar, kurang efisien dan efektif dalam proses pendinginan. Rancangan yang dimaksud meliputi mendesain dan mengkonstruksi mesin dan sarana pendukung lainnya, sehingga dapat terlaksana pembuatan mesin slurry ice seperti yang di harapkan.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum dilakukan penelitian ini adalah merancang dan membangun mesin slurry ice untuk menghasilkan slurry ice sebagai media pendingin ikan
segar diatas kapal.
Tujuan khusus penelitian, yaitu
Mendesain dan membuat kontruksi mesin slurry ice
Menguji performa mesin dalam pembuat slurry ice pada laboratorium.
Menguji coba mesin slurry ice pada kapal penangkap ikan. Kebaruan
Rancang bangun unit mesin slurry ice portable yang dapat dioperasikan di
perairan tropis
Manfaat penelitian
Penelitian ini dapat memberikan informasi dalam pengembangan ilmu dan teknologi (IPTEK) pada sistem refrigerasi dalam menghasilkan
slurry ice.
Mesin slurry ice yang dihasilkan dapat berguna bagi nelayan dan bagi
pemerintah dalam pengambilan kebijakan tentang penanganan ikan hasil tangkapan.
Penelitian teknologi pembuatan mesin slurry ice ini sebagai dasar
penelitian lanjutan di bidang refrigerasi lainnya. Hipotesis Penelitian
Hipotesis dalam penelitian ini adalah:
Mesin slurry ice yang akan di bangun mempunyai karakteristik yang
dapat memproduksi slurry ice untuk pendinginan ikan hasil tangkapan.
Uji performa terhadap mesin slurry ice dari hasil desain dan kontruksi
4
Kerangka Pemikiran
Potensi sumber daya ikan pelagis di Indonesia sangat berlimpah, tetapi dalam penanganan hasil untuk ikan segar di atas kapal belum optimal. Alternatif yang dapat ditempuh untuk mengatasi masalah diatas adalah dengan proses pendinginan yang cepat dan mempertahankannya pada suhu segar agar mutu ikan tersebut dapat di pertahankan, dengan metode pendinginan memakai slurry ice.
Mesin pembuat slurry ice ini diakui lebih mahal bila dibandingkan dengan
menggunakan es balok pada waktu sekarang, tetapi bila dilihat dari beberapa keunggulan teknis yang di miliki mesin ice slurry seperti kecepatan pendinginan,
feksibel dalam pemasangan unit di kapal, mutu ikan yang dihasilkan lebih baik, maka secara finansial akan lebih menguntungkan nelayan.Penggunaan media pendingin es balok untuk kapal ikan ternyata menghadapi masalah yaitu kwalitas ikan yang di hasilkan rendah. Sejauh ini penelitian tentang mesin slurry ice belum
banyak, kemungkinan hal ini di sebabkan karena kurang ketertarikananya para peneliti untuk meneliti tentang penggunaan slurry ice dan belum adanya slurry ice untuk penelitian dan penanganan ikan pasca panen di kapal. Diperlukan upaya
untuk membuat mesin slurry ice yang mempunyai performa yang handal dan ideal.
Menurut Losada et al (2006), mesin slurry ice yang baik haruslah memenuhi
beberapa kreteria diataranya dapat memproduksi slurry ice, material yang
digunakan aman, mempunyai stabilitas kontruksi yang baik, produk slurry ice
dapat di pompa, dan ukuran diameter slurry ice kurang atau sama dengan 1 mm.
Idealnya mesin slurry ice bekerja dengan stabil dan menghasilkan slurry ice
dengan waktu yang relatif singkat dengan memperhatikan tekanan dan suhu pada tiap-tiap komponen mesin tersebut. Langkah selanjutnya setelah pembuat mesin
slurry ice selesai yakni pengujian mesin slurry ice di laboratorium dengan uji
parameter di antaranya suhu, tekanan dan hasil slurry ice nya. Penelitian di
laboraturium ini diuji- kan penurunan suhu ikan air tawar dengan menggunakan
slurry ice. Perbaikan terus dilakukan sampai terpenuhinya parameter tersebut.
Maka tahapan pengujian selanjutnya apabila pengujian diatas terpenuhi yakni uji coba mesin slurry ice di kapal ikan. Hasil slurry ice tersebut di uji
cobakan sebagai media terhadap ikan laut dilanjutkan dengan analisis terhadap data hasil pengujian. Data hasil pengujian tersebut meliputi penurunan suhu air laut pada produksi slurry ice, suhu tiap komponen dan penurunan suhu ikan air
laut di berikan perlakuan pendinginan dengan slurry ice. Mesin slurry ice yang
telah di buat dikatagorikan ideal, apabila dapat menghasilkan slurry ice dengan
standar butiran kurang dari atau sama dengan 1 mm dan dapat dipompakan. Kerangka pemikiran rancang bangun mesin pembuat slurry ice untuk
5
Gambar 1 Diagram alir penelitian rancang bangun mesin slurry ice
Informasi penanganan ikan segar diatas kapal dibutuhkan untuk pengembangan metode dan perancangan mesin pembuat slurry Ice
Belum ada unit mesin slurry Ice yang ideal untuk penanganan ikan segar diatas kapal
Produksi slurry ice
Material Stabilitas
Kontruksi Produk dapat dipompa
Diameter es kurang dari 1 mm
RANCANGAN DAN KONSTRUKSI MESIN SLURRY ICE
Uji coba performa
slurry Ice di
laboratorium
MESIN PENGHASIL SLURRY ICE YANG IDEAL SEBAGAI MEDIA PENDINGIN IKAN SEGAR DI KAPAL
Uji coba mesin slurry ice di kapal
Tidak
Ya
6
2 RANCANGAN DAN KONSTRUKSI MESIN
SLURRY ICE
Pendahuluan
Refrigerasi adalah proses pendinginan udara atau benda yang disimpan dalam ruangan tertentu sehingga temperaturnya menjadi jauh lebih rendah dari temperatur sekitarnya. Metode ini diterapkan secara luas dalam dunia pengusahaan pangan terutama karena keunggulannya dalam mengatasi gejala dan proses alamiah pangan yang cenderung cepat rusak. Adapun keunggulan dari metode ini adalah sebagai berikut :
Refrigrasi mampu menghambat proses pembusukan pangan, meniadakan kerugian total pada pangan cepat busuk, serta memperpanjang daya awetnya. Dewasa ini 20-30 % bahan pangan rusak atau kehilangan nilai antara waktu panen dan konsumsi. Proses kerusakan ini sangat dirasakan terutama di Indonesia yang memiliki iklim dan cuaca tropik dengan suhu dan kelembaban yang tinggi pula.
Mampu mengawetkan nilai gizi dan nilai organoleptik seperti rupa, tekstur, cita rasa (flavor), serta bau (odor).
Teknik refrigerasi merupakan teknik pengawetan yang mampu mempertahankan nilai-nilai asli kesegaran tiap jenis pangan.
Refrigerasi mampu menghimpun cadangan pangan dalam jumlah yang besar dan dalam jangka waktu yang panjang. metode ini mampu mengatasi efek variasi musim dalam menyimpan pangan. Cadangan pangan dalam jumlah tertentu sangat penting dalam mengatasi kegagalan panen dan bencana alam.
Klasifikasi sistem refrigerasi
Metode refrigerasi ada dua cara , yaitu secara manual dan secara mekanik. Metode referigerasi manual dimulai sejak lama yaitu menggunakan es sebagai media pendinginan. Sementara pada refrigerasi mekanik, refrigerant memainkan peranan penting sebagai substansi yang mampu mentransfer panas, baik itu menyerap panas maupun melepaskan panas dengan baik. Lebih lanjut lagi, sistem refrigerasi mekanik yang mampu menghasilkan efek refrigerasi dikelompokan menjadi beberapa katagori utama berikut:
Sistem kompresi uap (vapor compresion refrigeration syestem)
7 Sistem absorpsi (absorption refrigration system)
Dalam sistem ini, efek refrigerasi dihasilkan dengan menggunakan energi
termal input. Setelah refrigrant cair menghasilkan refrigerasi selama
evaporasi pada tekanan yang sangat rendah, uap refrigrant diserap oleh
sebuah larutan absorbent. Larutan dipanaskan oleh sebuah pembakaran
kembali dan kemudian dikondesasikan menjadi wujud cair. Refrigrant cair
dihambat ketekana yang sangat rendah dan siap untuk menghasilkan efek refrigerasi kembali
Sistem gas ekspansi (air-standard refrigration system)
Dalam sebuah sistem gas ekspansi, gas dikompresi ketekanan tinggi oleh kompresor. Kemudian didinginkan oleh permukaan air dan udara atmosphare dan diekspansikan ke tekanan rendah. karena temperatur gas menurun karena berekspansi, efek refrigerasi dapat dihasilkan.
Thermoelectric refrigeration system
Sistem refrigerasi ini menggunakan elemen peltier dalam sistemnya sebagai pompa kalor. Efek peltier timbul apabila dua buah logam yang berbeda disambungkan dan kedua ujung logam tersebut dijaga pada temperatur yang berbeda, selain itu akan ada fenomena lain yang akan terjadi yaitu frnomena efek joule, efek forier, efek seebeck efek peltier dan efek thomson.
Thermo acoustic refrigration system
Merupakan teknologi refrigerasi yang dapat mendinginkan tanpa membutuhkan refrigrant yang sama dengan sistem pendingin thermo elektrik. Mekanisme yang menjadi dasar dalam sangat simple dan efisien, suara yang keras dialirkan kedalam aliran berongga yang telah diisi oleh beberapa gas tertentu dapat menhasilkan efek refrigerasi. Salah satu aplikasi dalam sistem ini digunakan dalam sebuah freezer
Unit Slurry Ice Refrigeration (SIR)
Produk makanan dari laut cepat mengalami penurunan kualitas kerena beberapa macam mekanisme baik bio-mekanik maupun dari mikroba. Mekanisme tersebut dapat diperlambat dengan cara melakukan pendinginan yang cepat setelah penangkapan. Produk makanan dari perairan secara tradisional didinginkan dan disimpan dengan menggunakan ice flake (Nunes et al. 1992).
Baru-baru ini slurry ice dikenal dan memberikan beberapa keuntungan seperti
produk makanan dapat mencapai suhu 0oC (Piñeiro et al. 2005). Slurry ice adalah sistem yang terdiri dari kristal dari bola es dan mikroskopis tersuspensi dalam air yang mengandung unsur air laut yang memungkinkan tingkat pendinginan lebih cepat karena kapasitas pertukaran panasnya lebih tinggi dan kerusakan fisik berkurang pada struktur ikannya dibanding dengan kristal dari flake ice. Cakupan slurry ice ini pada permukaan ikan lebih menyeluruh dan juga memungkinkan
perlindungan lebih baik terhadap ikan tersebut dari pengaruh peristiwa oksidasi dan dehidrasi (Aubourg et al. 2007).
Pemeliharaan kualitas ikan yang lebih baik berawal dari penyimpanan ikan di atas kapal menggunakan slurry ice dibandingkan pendinginan dengan
menggunakan teknologi lain. Teknik ini telah berhasil diterapkan pada spesies ikan berlemak seperti tuna atau sarden (Campos et al. 2005), (Losada et al. 2004)
8
penyimpanan udang telah diterapkan di Australia atau penyimpan udang dikapal. Baru-baru ini sistem slurry ice juga dikombinasikan dengan anti melanosik yang
telah dievaluasi untuk kerang-kerangan (Losada et al. 2006), (Aubourg et al.
2007) Semua penelitian sebelumnya telah mengkonfirmasi bahwa tingkat penurunan kualitas tidak hanya tergantung pada penanganan dan kondisi penyimpanan yang digunakan tetapi juga pada jenis spesies ikan tersebut. Aplikasi pemakaian slurry ice ini juga cocok untuk gedung perkantoran, industri dan untuk
produk makanan (Bellas dan Tassou 2005). Sistem dinamika produksi es
Es yang dihasilkan secara priodik oleh peralatan pembekuan dalam wadah penyimpanan dan energi yang tersimpan dilindungi dengan cara mensirkulasi air melalui es yang terdapat didalam tengki penyimpanan untuk mensuplai sistem pendinginan air selama operasi. Sistem komersial yang terdapat di pasaran dapat disajikan pada Gambar 2.
Ice Harvester :
Es dibentuk pada permukaaan vertikal dibagian evaporator sisitem refrigerasi. Air di sirkulasi dari tangki penyimpanan, kemudian membentuk es dengan ketebalan 8 mm sampai 10 mm proses ini membutuhkan waktu kurang lebih 20 menit. Es didapatkan dengan cara mengalirkan gas panas menuju evaporator hingga suhu permukaanya sekitar 5 oC, sehingga es yang menempel pada permukaan evaporator melelh dan jatuh kedalam tangki peyimpanan es, dimana air yang telah didinginkan didalam sistem tersebut di sirkulasi.
Sumber: Prout P. 1998
9
Ice tube :
Tehnik pembuatan ice tube pada dasarnya sama dengan sistem ice harvester.
Perbedaannya adalah es yang dihasilkan berbentuk tube. Sistem penyimpanan dan
dan aplikasinya juga sama dengan sistem ice harvester. Ice Flake :
Alat pembeku akan menghasilkan ice flake secara kontinyu dan
dikumpulkan pada bagian dasar tangki, kemudian ikut bersirkulasi dengan air yang dingin didalam tangki sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam proses pendinginan.
Slurry ice:
Larutan binary adalah larutan campuran garam yang diberikan dengan
konsentrasi tertentu yang didinginkan di bawah temperatur titik bekunya. Refrigran disirkulasikan diluar pipa akan mendinginkan larutan binary menjadi
kristal-kristal es yang sangat kecil dalam jumlah banyak kemudian dipompa menuju tangki penyimpanan atau dapat pula di gunakan langsung untuk keperluan pendinginan. Selama proses pendinginan larutan yang bersuhu tinggi di sirkulasi melalui tangki penyimpanan lalu didinginkan oleh larutan es yang berbentuk kristal kemudian dipompa langsung menuju air conditioning chillid water circuit.
Teknologi slurry ice adalah suspense air yang membentuk kristal dan dapat
di pompa. Es ini dapat disebut pula es cair atau es yang dapat di pompa. Es tersebut dapat digunakan media pendinginan kedua langsung pada produk atau sebagai energi termal alternatif.
Slurry ice merupakan media pendinginan yang sangat baik, karakteristik
yang dimilikinya seperti kapasitas pendinginannya sesuai dengan berbagai macam aplikasi dan persentase konsentrasi es mudah diatur. Pada konsentrasi es 20-30 %
slurry icemengalir seperti air dingin konvensional dan memiliki kapasitas
pendinginan 5 kali lebih baik dari pada air dingin konvensional. Pada konsentrasi 40-50 % menunjukan karakteristik pertengahan slurry, dan konsentrasi 65-75% konsestensinya menyerupai es cream. Adapun skema sistem slurry ice menurut
(Kirby P,1998) seperti terlihat pada Gambar 3.
Sumber; Kirby .P, 1998
10
Sistem slurry ice adalah sistem penyimpanan es dinamis dimana
kelebihannya es tersebut dapat di pompa. Desain peralatan dan karakteristik tersebut menyebabkan penggunaannya sangat feksibel karena dapat di pergunakan diberbagai lokasi. Tangki penyimpanan dapat ditempatkan di bawah, disamping, didalam atau diatas bangunan dan dapat menyesuaikan bentuk dan ukuran bangunan serta persyaratan arsitektur. Tangki penyimpanan yang berjumlah banyak tetapi ukurannya kecil dapat di gunakan menjadi satu kesatuan besar yang di sebut tangki penyimpanan es type statis. Standar perbandingan slurry ice, flake ice dan shell ice seperti terlihat pada Tabel 1
Tabel 1 Perbandingan slurry ice, flake ice dan shell ice
(sumber : Kılıncet al. 2007)
Produksi dan penyimpanan
Suhu evaporator -15 to -12 ° C -30 ° C -18 ° C Perlengkapan
volume/berat Sederhana besar besar
Penempatan mesin Flexible Aplikasi tertutup Aplikasi tertutup
Penyimpanan Tidak ada
refrigerasi Dengan refrigerasi
Dengan refrigerasi Aplikasi penggunaan es
Kebersihan Lingkungan
Beberapa sistim produksi slurry ice komersial, adalah sebagai
berikut:Produksi slurry ice supercool
Konsep supercoolling memiliki satu buat evaporator yang beroperasi
berdasarkan prinsip water supercooling. Aliran air dapat didinginkan dengan
11 pendinginan dapat meningkat kira-kira 1,25% per oC. Generator slurry ice
supercool dapat di lihat pada Gambar 4.
Type system screaper
Generator slurry ice type screaper menghasilkan es didalam larutan garam
pada selang suhu yang bervariasi tergantung pada konsentrasi solusinya. Titik beku di tekan dan mekanisme pengambilan es terdapat pada dinding evaporator, seperti terlihat pada Gambar 5.
Generator type Screaper menerima larutan air (garam) maupun slurry ice.
Ketika cairan didinginkan kristal es terbentuk dalam bentuk cair dalam jumlah yang besar. Sistim agitator di gunakan untuk memindahkan air dingin dari sekitar dinding hingga terbentuk cairan dalam jumlah yang besar. Peningkatan praksi es pada setiap tahap tergantung dari laju aliran masa tergantung dari pendingin. Sistem ejector
Sistem ejector menggambarkan pertukaran panas antara dua cairan yang
berbeda. Cairan non miscible didinginkan dibawah temperature pembekuan air
melalui refrigrasi pendingianan konvensional. Cairan tersebut melalui system ejector. Dimana cairan bertekanan tinggi digunakan untuk menyeimbangkaan air
Sumber : Prout P. 1998
Gambar 4 Generator slurry ice supercool
Sumber: Prout P.1998
12
dari tangki circuit. Sistem ejector alami menciptakan perputaran dan efek pendinginan sehingga membalik aliran ordinary hingga membentuk crystal ice Karakteristik Slurry ice
Aliran slurry ice seperti pada Gambar 6, terdapat perubahan kalor pada mekanisme aliran slurry ice tersebut. Keuntungan yang penting dari slurry ice
adalah peningkatan kapasitas pendinginan dibandingkan dengan sistem konvensional. Perbedaan entalpi air antara 60C dan 12 0C menghasilkan kapasitas pendingin sebesar 30 kj/kg. Sehingga wajar panas yang serap rendah. Penggunaan slurry ice secara signifikan meningkatkan aliran volumetrik yang
dibutuhkan. Seperti terlihat pada grafik hubungan kapasitas panas laten dengan air dingin pada slurry ice, pada Gambar 7.
Panas laten yang dibawa oleh partikel es dalam air menambah kapasitas pendinginan yang besar oleh karena itu penambahan kapasitas pendingin slurry ice relatif terhadap air dingin konvensional pada 60C dan air pada titik pembekuan.
Sumber : Prout P. 1998
Gambar 6 Aliran slurry ice
Sumber : Ure.Z. 2001
13 Ordinat merupakan factor dimana kapasitas pendinginan air pada 70C harus dikalikan untuk menentukan efek dari slurry ice pada fraksi es yang berbeda.
Sebagai contoh, dibandingkan dengan air dingin dengan suhu 6/120C, kapasitas pendinginan dari operasi slurry ice pada 0/13°C dengan fraksies 20% sama
dengan 144kJ/kg(4,8 x 30=144). Seperti terlihat pada Gambar 8 tentang skematik diagram pemakaian slurry ice.
Rancangan dan kontruksi mesin slurry ice dengan skematik yang telah
dipaparkan diatas maka tujuan penelitian dari bab ini adalah mendesain dan membuat kontruksi mesin slurry ice
Metode Penelitian
Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di workshop Devisi Kapal dan Tranportasi Perikanan,
Institut Pertanian Bogor, dan workshop mesin Sekolah Tinggi Perikanan Jakarta,
mulai maret 2013 sampai dengan Juli 2013. Alat dan Bahan Penelitian
Peralatan yang digunakan untuk pembuatan unit slurry ice refrigeration,
dalam penelitian ini adalah:las argon, tang, mesin gurinda listrik, mesin las listrik, amplas besi, kunci pas, gergaji besi,obeng, palu mesin bor, dan las oksigen. bahan yang dibutuhkan untuk pembuatan unit slurry ice refrigeration, didalam penelitian
ini adalah:plat SS 304, pipa 4” ss 304, pipa 6” SS 304, besi siku, plat besi lubang, knee l dan knee Y PVC ½”, pipa pvc ½”, lem PVC, bearing, mur dan
baut, mechanical seal, filter box listrik kabel listrik &asesories cat anti karat, dan refrigerant R22
Rancangan unit slurry ice refrigration
Tipe model unit slurry ice refrigration yang dirancang untuk keperluan
pembuatan slurry ice. Rancangan ini dipilih karena slurry ice diharapkan dapat di
produksi dari hasil rancangan model percobaan. Unit slurry ice refrigration yang Sumber: Kasza K, et al. 2009
14
akan dikonstruksi terlebih dahulu dibuat gambar rancangannya. Rancangan umum (general araggement) ini mencakup: siklus sistem refrigerasi, kelistrikan sistem
refrigerasi, sistem sirkulasi aliran air sistem panel indicator kerangka SIR.
Model mesin slurry ice refrigeration mempunyai 4 komponen utama yang
harus dirancang dan dibuat atau dipilih sesuai dengan fungsinya :
Kompresor refrigerant hermetic dengan kapasitas daya 0,5 HP yang berfungsi untuk menaikan tekanan refrigerant kekondensor dan untuk mengatasi beban pendinginan pada slurry ice genarator
Kondensor yang berfungsi sebagai penukar panas dari kompresor, pada mulanya refrigerant berupa gas, kemudian dikondensasikan sehingga menghasilkan cairan yang bertekanan tinggi
Slurry ice generator dengan evaporator jenis bar-tube, yang dapat
menurunkan temperatur refrigerant. Berfungsi sebagai penyerap panas air laut untuk dijadikan slurry ice.
Agitator yang berfungsi untuk mengaduk partikel-partikel es yang berada dalam drum slurry icegenerator, menggunakan daya motor 0,5
HP yang di modifikasi untuk memutar slurry ice. Kontruksi dan bagian-bagian mesin Slurry ice
Kegiatan kontruksi dan perakitan bigian-bagian mesin slurry ice di lakukan
di workshop mesin sekolah Tinggi Perikanan Jakarta dan workshop Devisi Kapal dan Tranportasi Perikanan, Institut Pertanian Bogor, mencakup :
Kerangka mesin slurry ice
Unit kompresor Unit kondensor
Kerangka slurry ice generator
Sistem pengaduk slurry ice
Tangki penyimpan slurry ice (storage tank)
Kelistrikan
Pengujian Model Mesin Slurry ice
Langkah- langkah pengujian model mesin slurry ice sebagai berikut :
Model mesin slurry ice disetting pada posisi yang mudah dan aman untuk
pengoperasian dan pengambilan data. Mesin selury es dihidupkan sampai mencapai tempertaur dibawah 0oC, kemudian dimasukan air laut sebagai bahan pembuatan slurry ice kedalam mesin tersebut. Waktu pengukuran temperatur
dilakukan setiap menit pada kompresor, kondensor, dan SIG. Selanjutnya di lakukan analisa hubungan antara waktu dan suhu pendinginan pada mesin pembuat slurry ice tersebut, sebagai data saat air laut menjadi slurry ice pada
temperatur slurry ice mencapai suhu -2,5oC. Putaran agitator menggunakan
putaran 60 RPM dengan kapasitas 8 liter dalam tangki SIG. Pengujian data menggunakan Microsoft Excel 2007, dengan metode desciptive statistik.
15 Pengumpulan data
Pengumpulan data yang dilakukan dengan pengamatan dan pencatatan suhu pada kompresor, kondensor dan slurry ice generator. Data juga di peroleh
menggunakan program coolpack. Alat yang digunakan pada pencatatan adalah termometer digital dan interval pengukuran suhu 1 menit.
Analisis data
Pada penelitian ini menggunakan analisis data deskriptif komparatif yang bertujuan menjelaskan perbandingan antara unit SIR (slurry ice refrigerator)
dengan menggunakan beban dan tanpa menggunakan beban.
Metoda kuantitatif ditujukan untuk menghitung kapasitas kompresor (V), daya teoritik penggerak kompresor (N), koefisien prestasi (COP), kapasitas refrigeran (Q), laju aliran refrigeran, laju aliran volume, laju perpindahan kalor, koefisien pengembunan, faktor pengotoran, selisih temperatur rata-rata, dan kalor pengembunan. Perhitungannya menggunakan data dari pengukuran temperatur kondensor, tekanaan kompresor Metode untuk menghitung perhitungan data spesifikasi dan tekanan dari kompresor menggunakan rumus-rumus sebagai berikut : b. Daya teoritik untuk menggerakkan kompresor
N = ��−�� e.Kalor ekivalen kerja kompresi
Al = h2 – h1 ...(7) Efek refrigerasi
Kerja kompresi
16
Dimana :
Al = kalor ekivalen kerja kompresor (kJ/kg) h1&h2 = entalphi (kJ/kg)
Kondensor
Metode untuk menghitung perhitungan data spesifikasi dan temperatur dari kondensor menggunakan rumus-rumus sebagai berikut :
a. Laju perpindahan kalor
- Berdasarkan media pendingin air laut Panas yang dilepaskan di kondensor
Qc = qe + Al ...(8) Dimana :
Qc = jumlah panas yang dilepaskan di kondensor (kJ/kg) qe = efek refrigerasi (kJ/kg)
Al = kalor ekivalen kerja kompresor (kJ/kg) Evaporator
Kalor pengembunan dapat dihitung sebagai berikut
Kalor Pengembunan = Kapasitas refrigerasi + Daya kompresor ... ...(9) Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dilakukan terlebih dahulu melalui studi literatur dari penelitian slurry ice yang terdahulu, kemudian dilakukan perancangan dan
kontruksi mesin slurry ice. Setelah mesin slurry ice jadi maka di lakukan uji coba
dan pengukuran unjuk kerja dengan memperhatikan suhu kompresor, kondensor, evaporator, tekanan HP dan LP dan suhu air. Apabila mencapai kondisi yang di inginkan maka diteruskan dengan pengukuran dimensi slurry ice sesuai dengan
17
Hasil dan Pembahasan
Mesin slurry ice merupakan pengembangan dari sistem refrigerasi yang
ada sekarang ini. Slurry ice yang dihasilkan harus mampu mendinginkan ikan
dengan hasil kinerja pendinginan menggunakan slurry ice dalam bidang
penangkapan ikan menujukan manfaat diantaranya : Meningkatkan produktifitas.
Slurry ice dapat di pompa sehingga mudah dalam penanganan,
pendistribusian dan dapat digunakan langsung ke produknya. Pekerjaan dalam pengangkutan slurry ice tidak menggunakan tenaga yang ekstra
berat sehingga menghemat biaya yang terkait dengan peralatan, pemeliharaan dan tenaga kerja.
Kebersihan lebih baik.
Slurry ice di produksi dan didistribusikan di lingkungan yang sama sekali
tertutup sampai dengan digunakan dalam mendinginkan produk perikanan, sehingga ini dapat mengeliminasi resiko kontaminasi slurry ice dari
pengaruh luar yang dapat menyebabkan produk tersebut terkontaminasi. Efektifitas penggunaan biaya pada penggunaan sistem slurry ice
mempunyai keunggulan memakai energi yang efisien dan biaya yang efektif yang dapat diartikan sebagai biaya orperasional yang rendah, energi yang dibutuhkan untuk menangani produk rendah, akan tetapi efisiensi pendinginan keproduk yang tinggi.
Mulai
Studi literatur
Perancangan dan konstruksi
Uji performance slurry ice refrigeration meliputi
suhu bahan baku, kompresor, kondensor dan evaporator serta tekanan high pressure, low pressure
penyempurnaan
Pengukuran dimensi slurry ice
Selesai
18
Mudah dalam penggunaan. Slurry ice mempunyai Kristal ukuran (0,25
mm sampai 0,5 mm), fraksi es (0% sampai 100%), suhu (0 sampai -30 ° C), dan tingkat salinitas (0% dan atas) mudah beradaptasi, sehingga slurry ice cocok untuk aplikasi apapun.
Pendinginan yang efisien. Sifat unik dari slurry ice memungkinkan
memberikan pendinginan yang cepat, bahkan pendinginan pada setiap suhu yang diinginkan tanpa menyebabkan pembekuan.
Pelindung yang sangat baik. Bentuk kristal bulat yang halus sehingga tidak merusak produk dan mencegah perubahan warna kulit, tidak seperti bentuk es lain tajam dan bergerigi (es balok, es shall, es ancuran dan lain-lain). Mudah dalam distribusi. Slurry ice dapat di pompa sehingga dapat dengan
mudah di kirim ke berbagai titik penggunaan produk, ini dapat berpengaruh terhadap pengurangan tenaga kerja untuk mengangkat dan pemborosan es bahkan memberikan kontrol pelestarian yang lebih baik. Lingkungan kesehatan yang baik. Karena semua sistem tertutup maka
tidak ada kontaminasi eksternal yang berpengaruh ke dalam produk yang akan didinginkan.
Rendahnya biaya pemeliharaan. Mesin slurry ice memiliki desain yang
sederhana, dan bahan yang digunakan anti korosi karena tertutup, sehingga biaya pemeliharaan murah.
Fleksibel. Desain dari mesin slurry ice dibuat dengan instalasi yang efisien
sehingga tidak memerlukan kapasitas yang terlalu luas dan tidak perlu untuk merenofasi tempat yang sudah ada.
Produksi es hemat energi. Mesin Slurry ice tidak memerlukan siklus defrost dan tidak memiliki pembekuan es pada sistem pendingin, slurry ice
yang di produksi oleh mesin tersebut sebagai superchille, hal tersebut dapat menghemat 30% sampai dengan 40% konsumsi energi dibandingkan dengan pemakaian es konvensional (es flake, balok es, dll).
Rancangan Mesin Slurry ice
Desain atau rancangan mesin slurry ice merupakan merupakan suatu proses
perumusan spesifikasi teknis dari berbagai macam komponen yang di rangkai yang terstruktur menjadi satu kesatuan yang menghasilkan mesin slurry ice, yang
bertujuan untuk memproduksi slurry ice. Rancangan mesin slurry ice dirancang
dengan efesien dan tidak memerlukan tempat yang luas dalam penempatan komponennya. Rancangan umum (general arragement) dari mesin slurry ice
meliputi beberapa bagian seperti :
Slurry ice generator sebagai tempat produksi slurry ice
Kerangka kontruksi
19 Rancangan umum dari mesin slurry ice meliputi berbagai komponen yang
dapat di jadikan satu kesatuan dalam sistem, disajikan dalam Gambar 10.
Kondensor
Berdasarkan skema instalasi di atas, ada dua senyawa yang mengalami, proses yaitu air laut dan refrigeran. Air laut sebagai senyawa yang didinginkan, sedangkan refrigeran sebagai senyawa pendingin . Berikut adalah siklus aliran dari masing – masing senyawa tersebut:
Siklus aliran refrigeran:
Refrigeran dalam sistem ini mengalami proses yang dimulai dari kompressor, kondensor, katup ekspansi, dan kembali lagi ke kompressor. Berikut proses dari siklus refrigeran:
Saat sistem refrigerasi pertama kali dinyalakan, kompresor akan memompakan refrigeran yang masih berupa uap menuju kondensor. Proses kompresi ini membuat refrigeran mengalami kenaikan tekanan dari sebelumnya. Sebelum refrigeran mencapai kondensor, refrigerant terlebih dahulu melewati sight glass agar dapat diketahui apakah terdapat material
pengotor atau tidak. Setelah melewati sight glass, refrigeran juga akan
disaring di filter drier untuk mengetahui apakah dalam sistem terdapat uap
air atau tidak, proses ini bertujuan agar saat mencapai kondenser refrigeran sudah tidak mengandung bahan pengotor lagi.
Refrigerant yang sudah berada dalam kondensor akan didinginkan oleh kipas dengan media udara (air cooled), tujuan pendinginan ini adalah
untuk mengubah fasa refrigeran dari uap menjadi fasa liquid. Proses yang
berlangsung pada tekanan tetap ini akan meneruskan refrigeran menuju katup ekspansi.
Refrigerant yang melewati katup ekspansi akan di ubah keadaanya dari keadaan tekanan tinggi (high pressure) menjadi bertekanan Keterangan
1. Kompresor, 2. Kondensor, 3. Reciver, 4. Filter and drayer, 5. Side glass, 6. SIG, 7. Elektro motor, dan 8. Valve
20
rendah (low pressure). Penurunan tekanan yang dialami refrigeran
maka otomatis temperatur yang keluar dari katup ekspansi akan lebih rendah dari temperatur lingkungan. Refrigeran bertemperatur rendah ini digunakan untuk proses pendinginan air laut dalam tangki generator .
Refrigerant yang telah melewati tangki generator ini selanjutnya akan mengalami proses evaporasi sebelum masuk kembali ke dalam kompressor . Proses evaporasi terjadi karena refrigerant bertemperatur rendah menyerap panas dari air laut yang berada didalam tangki generator.proses evaporasi berlangsung pada tekanan tetap. Setelah proses evaporasi refrigeran berada dalam fase uap kembali seblum akhirnya masuk ke dalam kompressor (suction).
Performa sistem mesin slurry ice juga dapat dilihat melalui diagram p-h. Diagram ini menampilkan kondisi refrigrant dalam berbagai status termodinamika sebagai satu kesatuan sistem refrigerasi. Pemetaan sisklus pada diagram p-h memerluan data tekanan dan entalpi dari setiap titikm pada sistem dalam sistem ini mengggunakan refrigrant R22, pemetaan silkus p-h menggunkan bantuan software COOLPACK, dengan nilai input yang di masukan adalah berupa tekanan dan hsil perhitungan entalpi padi titik masuk compresor, titik keluar kompresor, titik masuk ekspansi, dan titik keluar ekspansi. Seperti terligat pada Gambar 11.
Gambar 11 Analisis one stage cycle Kontruksi mesin slurry ice
Kompresor
Kompressor yang digunakan adalah jenis hermatic berkapasitas 0.5 HP
dengan merk kulthorn type WJ 2440 ZK seperti terlihat pada Gambar 12. Spesifikasi kompresor 220-240 Volt, fekwensi 50 HZ buatan Thailand. Kompressor hermetic adalah kompressor dimana rotor motor listrik berada di dalam perpanjangan ruang engkol. Kompressor jenis ini menggunakan refrigerant pendingin R22.
Terdapat beberapa keunggulan dalam penggunaan kompressor jenis
hermatik antara lain: engkol dan motor menyatu, maka tidak diperlukan
21 7,5 kWatt. Memakai tenaga penggerak dari dalam sehingga suaranya lebih tenang dan getaran kecil. Motor dapat sekaligus didinginkan oleh refrigeran yang masuk kompresor dan harga lebih terjangkau.
Kondensor
Tipe kondenser yang digunakan merk Lumente hermetque dengan type TAJT 94802 MHK buatan Perancis. seperti terlihat pada Gambar 13. Jenis tube and fin dengan media pendingin udara (air cooled) yang biasa
digunakan. Material kondensor terbuat dari tembaga berdiameter 3/8 inch dengan panjang 42 cm dan jumlah belokan sebanyak 19 buah. Kipas yang digunakan adalah merk ebm papst type M$Q045- DAOI , 230 v ,
frekwensi 60 HZ, dengan daya yang digunakan 60 watt, Gambar 12 Kompresor
Gambar 13 Kondensor unit Kompresor
22
Slurry ice generator merupakan sebuah tangki generator yang
digunakan untuk memproduksi slurry ice. Berbentuk silinder
alumunium berdimensi ø 260 mm x 260 mm dan tebal 1 mm. tangki dililiti pipa tembaga berdiameter 3/8 inch yang dialiri refrigerant sebagai evaporatornya. Memaksimalkan proses perpindahan kalor, maka pada bagian evaporator diberi isolasi berupa polyuretane. Polyuretane dipilih karena memiliki konduktivitas thermal yang kecil
yakni k= 0,025 W/moC. Gambar 14 Berikut ini menunjukan tangki
slurry ice generator.
Komponen sluryy ice generator terdapat Augher shaft merupakan
batangan berprofil yang terbuat dari stainless steel yang ditempatkan pada
bagian tengah tangki generator. Tujuan dari augher shaft selain sebagai
pengaduk saat air laut didinginkan juga agar proses perpindahan kalor didinding tanki generator lebih maksimal dan menghancurkan partikel es yang terbentuk menjadi slurry. Pemutar augher menggunakan motor
penggerak listrik yang dihubungkan dengan pulley dan belt. Batang ini
berbentuk vertikal berhubungan dengan gearbox. Pengaturan kecepatan pengaduk slurry ice di dalam slurry ice generator (agitator) mendapatkan
daya dari motor listrik dengan kecepatan 1500 rpm kemudiaan di teruskan melalui pully dan V belt, direduksi oleh gear box dengan merk AMW Elektical co.LTD, model WPO type 50 dan rasio 30:1. Sistem ini menggunakan pengaduk yang satu sceper dan satu pencampur slurry ice,
dengan putaran 60 rpm dengan target akhir slurry ice yang dihasilkan
mempunyai diameter kurang atau sama dengan 1 mm, seperti terlihat pada Gambar 15.
Tangki SIG
Gambar 14 Tangki slurry ice generator
23
Komponen yang sangat berperan adalah scraper yang merupakan
komponen yang berfungsi sebagai penggerus kristal es pada dinding eveporator. Tujuan dari pemberian scraper ini adalah agar air yang menempel
pada dinding tangki dapat bersirkulasi sehingga proses perpindahan kalor yang terjadi lebih maksimal. Proses dimana fluida membentuk pola gerakan tertentu dinamakan agitasi, sedangkan scraper pada kasus ini disebut dengan
agitator. Tujuan dari proses agitasi adalah: Mengaduk larutan homogeneus, mendispersi gas dalam liquid, mencampur pertikel padat sehingga terbentuk campuran suspensi dan mendispersi liquid sekunder yang tidak larut agar terbentuk emulsi atau suspensi halus.
Tangki penampung slurry ice (storage tank)
Tangki penampung slurry ice terbuat dari pipa stainless steel
berdiameter 26 cm dan tinggi 75 cm dengan tebal 1 mm. Kapasitas daya tampung 40 liter. Tangki penampung ini berfungsi sebagai tempat slurry ice
sebelum dipergunakan. Antara tangki penampung dan generator dihubungkan oleh pipa PVC sebagai saluran slurry ice. Pada bagian bawah tangki diberi
katup untuk memudahkan pengurasan endapan air laut dan pemompaan slurry ice selanjutnya. Bagian luar badan tangki di berikan insulasi berupa
alumunium foil untuk mencegah penyerapan panas dari luar dinding tabung. Seperti terlihat pada Gambar 16.
Screpe r
Pengaduk
24
Kerangka mesin slurry ice
Kerangka penunjang mesin slurry ice di baut dari besi siku stainless
steel. Material jenis ini di pilih karena lebih banyak di pasaran dan mudah di bentuk sesuai dengan ke inginan. Sambungan untuk menyatukan satu bagian dengan bagian lain menggunakan las listrik. Ukuran kerangka (pxlxt) adalah 55 cm x 45 cm x 92 cm. Berat keseluruhan mesin slurry ice termasuk
kerangka dan komponen adalah 68 kg
Kapasitas maksimum tangki 8 liter. Bagian atas kerangka di tutup dengan plat stainless steel. Dipasang roda pada tiap sudut alas nya agar memudahkan untuk digerakan dan dipindah-pindah sesuai dengan kebutuhan. Kerangka mesin slurry ice seperti terlitap pada Gambar 17.
25
Sistem kelistrikan mesin slurry ice
Sistem kelistrikan yang dipakai pada kontruksi mesin slurry ice ini
memakai arus AC 220 volt, daya yang di butuhkan dalam unit slurry ice
dengan perincian sebagai berikut: kompresor membutuhkan arus listrik 450 watt, motor fan kondensor 60 watt, lampu indikator 3 watt, pompa 60
watt, motor pemutar agitator 350 watt. Jumlah daya yang dibutuhkan
Gambar 17 Kerangka mesin slurry ice
Keterangan
1. Arus listrik 220 Volt 2. MCB , 3. Panel board 4. Kapasitor 5. kompresor, 6. Kondensor, 7. SIG, 8 Pompa, dan 9. lampu indikator
26
Komponen pengaman
Komponen pengaman merupakan komponen yang bertujuan untuk mencegah kerusakan dalam sistem, komponen pengaman tersebut yaitu
hi-lo pressure control dan liquide line filter drier.
Hi-lo Pressure Control adalah komponen yang berfungsi sebagai
pembatas tekanan pada sistem. Komponen ini terdiri dari dua bagian yaitu
High pressure control sebagai pembatas agar tingginya tekanan dalam
sistem tidak melebihi batas yang ditentukan dan low pressure control yang
berfungsi mengatur agar tekanan dalam sistem tidak terlalu rendah. Jadi dengan alat ini sistem akan bekerja pada tekanan antara batas low dan
batas high pressure. Jika tekanan dalam sistem melebihi batas high atau
kurang dari batas low maka sistem akan mati secara otomatis dengan cara
memutuskan rangkaian listrik sehingga kompressor terhenti. Tujuan dari proteksi ini yaitu agar sistem tidak barada dalam kondisi vacum atau over tekanan saat beroperasi, hal ini terlihat seperti Gambar 19.
Liquide Line Filter Drier komponen yang dipasang antara
kompressor dan kondenser yang berfungsi sebagai penyaring material asing yang berada di dalam sistem seperti kotoran, debu, flux sisa penyambungan , uap basah dan garam akibat kelembaban. Material asing ini harus disaring karena dapat menyebabkan refrigeran membeku pada alat ekspansi sehingga dapat mengganggu kerja dari katup ekspansi dan kompressor. Filter drier yang dipakai dalam penelitian ini berbentuk silinder dengan diamater dan panjang sesuai kebutuhan seperti pada Gambar 20. Di dalam alat ini terdapat senyawa yang memiliki daya ikat uap basah (moisture) tinggi seperti alumina aktif, silika gel dan asam
netral sebagai penyaring kotoran. Selain itu senyawa tersebut dapat juga menyerap air dan asam dari bahan pendingin yang mengalirinya.
