BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Negara Indonesia merupakan negara agraris dimana penduduknya sebagian besar mempunyai mata pencarian di bidang pertanian. Namun seringkali kualitas produk pertanian di Indonesia masih sangat rendah. Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi pertanian adalah dengan cara mengurangi kadar air yaitu
dengan pengeringan [1-3]. Indonesia sebagai negara yang terletak di daerah khatulistiwa
yaitu pada 6oLU –11oLS dan 95oBT – 141oBT memiliki sumber energi matahari yang cukup besar. Potensi energi surya rata-rata nasional adalah 16 MJ/hari [4]. Sehingga potensi energi matahari ini dapat dimanfaatkan untuk pengeringan komoditi pertanian.
Pada produk pertanian yang berbentuk butiran seperti kacang, kopi, padi, dan lainnya proses pengeringan memegang peranan penting dalam pengawetannya. Proses pengeringan butiran bertujuan untuk mengurangi kandungan airnya sampai batas-batas tertentu, agar tidak terjadi kerusakan akibat aktivitas metabolisme oleh mikroorganisme [5]. Pengeringan biji kakao dapat dilakukan dengan menggunakan alat pengering atau dengan cara konvensional. Namun, cara konvensional memiliki banyak kekurangan karena menghasilkan produk dengan kualitas rendah, rawan terkontaminasi dengan zat pengotor, memerlukan waktu pengeringan yang lama, bergantung pada keadaan cuaca, serta membutuhkan lahan yang luas [6]. Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan alat pengering. Alat pengering harus memiliki kemampuan untuk mengeringkan produk secara aman dan dengan kualitas yang baik [7]. Pengeringan biji kakao dilakukan untuk mengurangi kadar air hingga mencapai
moisture content 6 – 8 % basis basah [8].
Tabel 1.1 Beberapa Penelitian Terdahulu Tentang Alat Pengering Surya
Judul Hasil Referensi
Design and performance evaluation of a new hybrid solar dryer for banana
pengering surya menggunakan reflektor surya dapat membangkitkan suhu udara antara 30 dan 40 ° C di atas suhu lingkungan. Kapasitas pengering ini adalah 30 kg irisan
Investigation of Solar Drying of Ginger (Zingiber officinale): Emprical Modelling, Drying Characteristics, and Quality Study
Waktu pengeringan maksimum yang diperlukan untuk mengeringkan jahe 12,19% (db) menjadi 450-480 menit.
Deshmukh, A.
Sebuah sistem pengeringan solar menggunakan kolektor surya bersirip. Dimana diperoleh proses pengeringan rumput laut dengan menggunakan sistem ini memiliki Waktu pengeringan selama 7 jam
Experimental study of regenerative desiccant integrated solar dryer with and without reflective mirror
Efisiensi dari bahan pengering tersebut meningkat sebesar 20% dan waktu pengeringan berkurang. 60% dari moisture content dihilangkan menggunakan energi matahari dan sisanya oleh desikan.
Shanmugam &
Pengering surya secara kontinu dapat mengurangi mengurangi waktu pengeringan dengan daya serap maksimum CaCl2 45% basis basah
Adapun produk pertanian seperti pisang [9], jahe [10], serta biota perairan seperti rumput laut [11] pernah digunakan sebagai bahan baku dalam alat pengering energi surya. Hasil – hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa pengering energi surya mampu menurunkan kadar air produk lebih cepat daripada penjemuran langsung dibawah matahari serta produk memiliki kualitas yang lebih baik [9-11]. Akan tetapi energi surya secara alamiah bersifat intermittent (tidak kontinu) dan temperatur maksimum yang dapat dicapai adalah 35 °C. Sehingga dibutuhkan untuk memanfaatkan teknologi energi surya buatan (solar dryer dengan sistem kolektor plat datar) agar dapat menaikkan temperatur udara pemanas pada siang hari (sunshine) dan dilanjutkan dengan menyimpan sebagian energi surya ini pada bahan-bahan penyimpan panas (phase change material’s = PCM’s) untuk melanjutkan proses pengeringan pada saat malam hari [12]. Shanmugam & Natarajan [13], meneliti bahwa dengan adanya desikan, potensi pengeringan meningkat 20% dan waktu pengeringan berkurang [13]. Sedangkan Thoruwa et al [14] meneliti bahwa penggunaan CaCl2 dapat mengurangi waktu pengeringan dan dapat mencegah
terjadinya kondensasi di tempat penyimpanan produk.
Berdasarkan uraian tersebut, maka untuk menaikkan kualitas komoditi pertanian di Indonesia secara aman diperlukan suatu alat pengering tipe surya sistem kontinu yang dapat menaikkan temperatur udara pada siang hari dan dilanjutkan dengan penggunaan energi termokimia untuk menyerap uap air dalam produk pada malam hari. Penggunaan molecular sieve 13X (Na2O.Al2O3.2,45 SiO2.6H2O) diharapkan
dapat meningkatkan efektivitas pengeringan dan mengurangi waktu pengeringan.
1.2PERUMUSAN MASALAH
Pemanfaatan energi surya dapat diaplikasikan dengan alat pengering. Namun, energi surya bersifat intermitent (tidak kontinu) dengan temperatur maksimum 35 oC. Pengeringan biji kakao dapat dilakukan secara kontinu menggunakan energi surya dan desikan, sesuai pertimbangan nilai ekonomis dan kondisi cuaca. Pengeringan biji kakao secara kontinu dimana pada siang hari menggunakan energi surya sedangkan malam hari menggunakan adsorben molecular sieve 13X (Na2O.Al2O3.2,45
SiO2.6H2O)diharapkan dapat mengatasi kekurangan pengeringan secara intermitent.
integrasi matahari dengan menggunakan adsorben molecular sieve 13X untuk mengetahui efektivitas pengeringan tenaga surya, besar penurunan kadar air, laju pengeringan, moisture ratio, diffusivitas efektif, konsumsi energi spesifik dan untuk mengetahui jumlah air yang diserap oleh adsorben dan pengaruh jumlah adsorben
molecular sieve 13X pada efektivitas pengeringan kakao dilakukanlah variasi jumlah adsorben molecular sieve 13X yang digunakan.
1.3TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengkaji efektifitas pengeringan biji kakao sistem kontinu menggunakan energi surya dan adsorben molecular sieve 13X yang digunakan untuk membantu proses pengeringan pada malam hari ditinjau dari pengaruh jumlah adsorben, banyaknya air yang diserap, dan waktu pengeringan
2. Mengetahui besar kadar air yang turun, laju pengeringan kakao, difussivitas efektif, moisture ratio, dan model pengeringan yang sesuai untuk pengeringan biji kakao menggunakan pengering surya dan adsorben
molecular sieve 13X.
3. Mengetahui besar konsumsi energi spesifik dari metode pengeringan energi surya+adsorben.
1.4MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat :
1. Memberikan informasi mengenai efektifitas pengeringan biji kakao menggunakan energi surya dan adsorben molecular sieve 13X secara kontinu ditinjau dari pengaruh jumlah adsorben, banyaknya air yang diserap, waktu pengeringan.
2. Memberikan informasi mengenai besar kadar air yang turun, laju pengeringan kakao, difussivitas efektif, moisture ratio, dan model pengeringan yang sesuai untuk pengeringan biji kakao menggunakan pengering surya dan adsorben molecular sieve 13X.
1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini akan dilakukan di di kota Medan yang terletak pada posisi 3,43 ºLU–98,44 ºBT dan ketinggian 37,5 meter dari permukaan laut tepatnya di Laboratorium Energi Baru/Terbarukan Balai Riset dan Standarisasi Industri Medan yang terletak di Jalan Sisingamangaraja, Medan. Adapun bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji kakao fermentasi dan adsorben molecular sieve 13X.
Variabel – variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No. Variabel Keterangan
1 Berat biji kakao 0,5 kg
