commit to user V-1
BAB V
ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Pada bab ini akan dibahas mengenai analisis dan interpreasi hasil dari pengumpulan dan pengolahan data di bab sebelumnya. Analisis yang akan dibahas antara lain analisis masalah teknis pengoperasian, dan analisis hasil dan kinerja alat.
5.1 HASIL EKSPERIMEN DAN KINERJA ALAT
Setelah dilakukan perhitungan menggunakan uji ANOVA untuk penurunan kadar air untuk faktor inlet tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan antara level yang satu dengan yang lain. Untuk faktor exhaust menghasilkan perbedan antar levelnya. Namun interaksi antara faktor inlet dan exhaust menghasilkan kesimpulan adanya perbedaan. Adanya perbedaan antar interaksi faktor dilakukan perhitungan uji pembanding ganda yang menghasilkan empat grade perbedaan yang singnifikan untuk setiap treatment.
Perlakuan terbaik dihasilkan pada eksperimen dengan menutup lubang inlet ¾ bagan dan tidak menutup lubang ekshaust yang mempunyai nilai terbesar. Hal ini dikarenakan lubang inlet sebagai media masuknya angin sebagian besar ditutup sehingga angin yang masuk ke dalam solar collector tidak bisa keluar lagi atau terperangkap oleh penghalang dan udara yang masuk akan langsung dipanaskan oleh radiasi sinar matahari. Hal tersebut dapat terjadi karena kecepatan angin yang masuk ke dalam lubang inlet tidak stasioner dan sangat fluktuatif seperti grafik yang ditunjukkan pada gambar 5.1. Sehingga apabila kecepatan udara yang masuk bernilai nol dan tidak ada tekanan dari luar atau penghalang pada inlet, maka udara tersebut akan keluar dari solar collector.
commit to user V-2
Gambar 5.1 Grafik kecepatan angin yang masuk lubang inlet
Penutupan sebagian lubang inlet ternyata mempengaruhi suhu pada chamber yang disajikan pada gambar 5.2. suhu pada chamber merupakan salah satu parameter yang akan mempengaruhi proses pengeringan simplisia. Pola suhu yang dihasilkan pada lubang inlet yang tidak ditutup sama sekali menghasilkan suhu yang cenderung menurun ke bawah seperti pada gambar 5.2 untuk (a), (b), dan (c). Sementara pola suhu adanya penutupan sebagian lubang inlet hampir seluruhnya menjunjukkan grafik dengan pola yang memiliki nilai maksimal pada jam ke 4 dan kemudian turun.
(a) (b)
0 1 2 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Treatment
Kecepatan angin
kecepatan angin
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 0 exhaust 0
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 0 exhaust 1/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4 suhu lingkungan
commit to user V-3
(c) (d)
(e) (f)
(g) (h)
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 0 exhaust 1/2
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 20 40 60 80
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 0 exhaust 3/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkunagna
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/4 exhaust 0
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/4 exhaust 1/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/4 exhaust 1/2
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/4 exhaust 3/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4 suhu lingkungan
commit to user V-4
(i) (j)
(k) (l)
(m) (n)
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/2 exhaust 0
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/2 exhaust 1/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/2 exhaust 1/2
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 1/2 exhaust 3/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60 70
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 3/4 exhaust 0
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 3/4 exhaust 1/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4 suhu lingkungan
commit to user V-5
(o) (p)
Gambar 5.2 Suhu dalam chamber dengan treatment (a) inlet 0 exhaust 0, (b) inlet 0 exhaust ¼, (c) inlet 0 exhaust ½, (d) inlet 0 exhaust ¾, (e) inlet ¼ exhaust 0, (f) inlet ¼ exhaust ¼, (g) inlet ¼ exhaust ½, (h) inlet ¼ exhaust ¾, (i) inlet ½ exhaust 0, (j) inlet ½ exhaust ¼, (k) inlet ½ exhaust ½, (l) inlet ½ exhaust ¾, (m) inlet ¾ exhaust 0, (n) inlet ¾ exhaust 0, (o) inlet ¾ exhaust ½, (p) inlet ¾ exhaust ¾.
Sedangkan faktor exhaust untuk setiap levelnya memiliki perbedaan yang signifikan baik perhitungan untuk faktor exhaust sendiri ataupun interaksi dengan faktor inlet. Namun demikian hasil uji SNK faktor exhaust dengan interaksi antara faktor exhaust dengan faktor inlet berbeda. Untuk SNK faktor exhaust dihasilkan nilai yang paling besar adalah level 3 yaitu menutup ½ bagian lubang exhaust.
Sedangkan interaksi antara faktor inlet dan exhaust menghasilkan nilai yang paling besar adalah level 1, lubang tidak ditutup sama sekali. Hal ini dikarenakan fungsi lubang exhaust adalah untuk membuang uap air yang dibawa oleh udara panas, sehingga proses pengeringan mengalami keseimbangan aliran udara panas dalam chamber. Penutupan exhaust akan mempengeruhi suhu dan kelembaban pada rak paling atas yaitu rak 4. Penutupan dengan rata-rata kelembaban paling rendah adalah pengutupan lubang exhaust ½ bagian. Hal terebut disebabkan suhu pada rak paling atas tidak begitu berbeda dengan suhu rak 3. Selain itu udara panas juga akan terisolasi lebih lama dalam chamber. Namun apabila rak ditutup ¾ akan menghasilkan kelembaban yang tinggi yang akan mengakibatkan pengeringan yang lama pada rak paling atas. Tidak hanya mengakibatkan waktu pengeringan lebih
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 3/4 exhaust 1/2
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkingan
0 10 20 30 40 50 60
1 2 3 4 5 6 7 8
suhu
jam ke
inlet 3/4 exhaust 3/4
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4 suhu lingkungan
commit to user V-6
lama, tetapi juga berpotensi simplisia akan berkeringat. Sehingga perlakuan yang paling baik adalah tidak ditutup sama sekali.
Sedangkan untuk faktor posisi rak menghasilkan perbedaan yang signifikan.
Posisi rak yang telah dilakukan uji SNK menghasilkan dua subset perbedaan. Subset pertama yaitu rak 1 tidak memiliki perbedaan signifikan dengan rak 2, dan 3, tetapi memiliki perbedaan signifikan dengan rak 4 yaitu rak paling atas. Subset yang kedua rak 4 tidak memiliki perbedaan yang signifikan dengan rak 2 dan 3. Rak yang menghasilkan penurunan kadar air paling baik adalah rak 1 atau rak paling bawah karena rak tersebut langsung terkena udara panas yang keluar dari solar collector.
Namun tidak ada perbedaan signifikan untuk interaksinya, baik interaksi faktor inlet, interaksi faktor exhaust dan interaksi antar keduanya. Hal tersebut dikarenakan treatment yang berbeda akan menghasilkan suhu, kelembaban dan kecepatan pengeringan dalam chamber.
Pada penelitian ini diperoleh suhu maksimum dengan simplisia yang dikeringakan dalam satu hari setengah kilo setiap rak, untuk rak 1 atau rak paling bawah yaitu 67°C, untuk rak 2 sebesar 59°C, rak 3 sebesar 54°C, dan rak paling atas yaitu rak 4 dengan suhu 46°C. Suhu minimum yang dihasilkan untuk rak 1, 2, 3, dan 4, adalah 29°C, 30°C, 28°C, 28°C, hal ini disebabkan suhu lingkungan juga menurun pada sore hari hanya mencapai 27°C-30°C. Suhu rata-rata alat yang telah diisi simplisia untuk rak 1 menghasilkan suhu 47°C, rak 2 menghasilkan suhu 43°C, dan untuk rak 3 dan 4 menghasilkan suhu rata-rata 37°C dan rata-rata suhu dalam chamber sebesar 41°C. Namun besar suhu yang dihasilkan berbeda yaitu dengan rata- rata suhu sebesar 53°C-58°C. Dari hasil tersebut suhu dalam chamber telah memenuhi standar Balittro untuk proses pengeringan bahan makanan dan obat yaitu 40°C -60°C.
Alat pengering simplisia, indirect passive solar dryer hanya dapat mengeringkan 6 kg simplisia kunyit basah. Hal ini berbeda dengan penelitian Susilo (2014), yang menyatakan bahwa alat tersebut mempunyai kapasitas maksimal sebanyak 25 kg simplisia basah. Ketika kapasitas dalam chamber diisi penuh yaitu sebanyak 6 kg, pada hari pertama suhu dalam chamber hanya mencapai 28°C-47°C,
commit to user V-7
pada hari kedua 29°C-49°C, dan suhu akan terus naik pada hari berikutnya seperti pada gambar 5.5, suhu paling tinggi mencapai 57 °C pada hari keempat. Hal tersebut dikarenakan adanya kadar air keseimbangan antara kadar air bahan dengan suhu dan kelembapan udara sekelilingnya yang terjadi karena perbedaan tekanan uap air (Yusra dan Effendi , 2010).
Gambar 5.3 Suhu chamber dengan kapasitas penuh
Sedangkan alat pengering dengan jenis yang sama yang merupakan hasil penelitian Angole dan Oniya (2012), menghasilkan suhu maksimum dalam chamber sebesar 52°C. Dalam penelitian Angole dan Oniya (2012), bahan yang digunakan yaitu ubi dengan ketebalan 2 cm sampai 3 cm, dengan kapasitas 1,56 kg. Selanjutnya, alat indirect passive solar dryer yang dibuat oleh Aliyu dkk (2013), hanya menghasilkan suhu maksimal mencapai 50°C. Pengujian alat tersebut menggunakan tomat sebagai bahan uji dengan bobot basah 7 kg, pengeringan dilakukan pada iklim savana. Irtwange dan Adebayo (2009) mengembangkan alat indirect passive solar dryer menggunakan batu penyimpan panas. Alat tersebut menghasilkan panas chamber mulai 32°C dan hanya memiliki temperatur maksimum 42°C dengan suhu lingkungan 33°C dengan bahan uji yang digunakan jagung sebanyak 10 kg. Namun pada sore hari ketika suhu lingkungan turun drastis mencapai 28°C suhu dalam chamber mencapai 32°C. Hal ini dikarenakan adanya batu penyipan panas yang ada pada chamber.
0 10 20 30 40 50 60 70
3 6 9 12 27 30 33 36 51 54 57 60 66 69
Suhu
Jam ke-
Suhu chamber dengan kapasitas penuh
rak 1 rak 2 rak 3 rak 4
suhu lingkungan
commit to user V-8
Sedangkan rata-rata kelembaban alat indirect passive solar dryer yang dibuat oleh Susilo (2014) dengan simlpisia sepertiga dari kapasitas yaitu 2 kg mencapai 53,5% untuk rak 2 dan untuk rak 4 mencapai 59,8% persen. Untuk rak 2 memenuhi standar Balittro, namun untuk rak 4 belum memenuhi standar yaitu dengan tingkat kelembaban standar kurang dari 55%.
Perbedaan suhu pada setiap rak disebakan rak 1 merupakan rak yang langsung terkena udara panas dari solar collector. Panas yang dihasilkan di dalam chamber tidak merata, seperti yang terlihat pada gambar 5.4. Pada bagian tengah rak lebih cepat mengering dibandingkan bagian yang lain, hal tersebut dikarenakan ujung ketiga pipa penyalur udara panas berada di tengah. Namun juga mengakibatkan simplisia yang posisinya di bagian atas pipa kurang cepat mengering. Pada bagian rak yang dekat dengan pintu juga lebih cepat kering karena mendapat panas dari pintu yang terbuat dari kaca.
Gambar 5.4 Penyebaran panas rak 1
commit to user V-9
5.2 PERBANDINGAN HASIL PENGERINGAN DENGAN SUN DRYING Perbandingan pengeringan menggunakan alat dan secara langsung adalah kualitas dari simplisia tersebut. Warna hasil dari pengeringan menggunakan alat indirect passive solar dryer ini lebih bagus dibandingkan dengan pengeringan secara langsung yang menghasilkan warna yang lebih pucat. Warna kuning pada kunyit tersebut merupakan zat kurkumin yang sangat peka terhadap sinar ultra violet (Tonnesen dan Karlsen, 1985). Sehingga apabila kunyit terkana panas matahari secara langsung zat kurkumin dalam kunyit akan berkurang dan mengakibatkan warna simplisia pucat.
Gambar 5.5 Hasil pengeringan sun drying (kiri) dan indirect passive solar dryer (kanan)
Selain itu apabila pada pengeringan secara langsung simplisia harus dibalik karena bagian bawah simplisia tidak terkena matahari dan akan lembab. Berbeda dngan menggunakan alat indirect passive solar dryer yang tidak harus dibalik karena rak menggunkan mesh alumunium yang tidak mengakibatkan simplisia berkeringat dan menghasilkan pengeringan yang merata di setiap bagian simplisia. Selain itu apabila terkena hujan atau malam hari simplisia tidak perlu diangkat atau disimpan dalam tempat lain karena chamber akan menyimpan aliran udara panas.
Berdasarkan lamanya waktu pengeringan dalam jam untuk mencapai kadar air 10% dengan kapasitas penuh yaitu selama 69 jam atau selama 4 hari dalam cuaca cerah. Sedangkan pengeringan secara langsung, kunyit akan kering dalam waktu 11
commit to user V-10
hari (Prasad, 2006). Hal tersebut dikarenakan suhu yang dihasilkan dalam chamber lebih panas dibandingkan dengan suhu lingkungan. Sehingga pengeringan simplisia juga akan lebih cepat dibandingakn pengeringan secara langsung. Dari segi kuatitas pengeringan alat indirect passive solar dryer dapat mengeringkan simplisia kunyit sebanyak 6 kg. Sementara pengeringan langsung dengan luas yang sama dengan alat indirect passive solar dryer dapat mengeringkan kurang lebih sebanyak 20 kg. Dilihat dari kuantitas dan lamanya pengerinagn alat indirect passive solar dryer dapat memenuhi kebutuhan petani dengan menghasilkan 18 kg selama 12 hari. Oleh karena itu alat indirect passive solar dryer lebih efisien dibandingkan dengan pengeringan secara langsung dengan kualitas simplisia yang lebih baik.
5.3 PELAKSANAAN EKSPERIMEN DAN PERMASALAHAN TEKNIS Selama melakukan pengujian alat indirect passive solar dryer mengalami beberapa masalah teknis pengoperasian. Pertama, perancangan dan pembuatan alat indirect passive solar dryer belum tersedia alat yang digunakan untuk menutup dan membuka lubang inlet dan exhaust. Sehingga diperlukan perbaikan alat yaitu adanya penambahan penutup untuk lubang inlet ¾ bagian. Apabila penutup lubang inlet dan exhaust tidak dirancang tetap maka dapat mengakibatkan kerusakan pada sekitar lubang, terutama lubang exhaust seperti pada gambar 5.5. Lubang exhaust yang terletak di dalam chamber yang dilapisi dengan aluminium foil. Jika penutup sering dilepas dan dipasang kembali atau tidak tetap, maka akan mengakibatkan kerusakan pada aluminium foil yang berada di dekat lubang.
Gambar 5.6 Kondisi aluminium foil dekat lubang exhaust
commit to user V-11
Masalah teknis pengoperasian yang kedua, connector yang ada dalam chamber yang memiliki panjang yang sama mengakibatkat penyebaran panas yang tidak merata. Seperti pada gambar 5.4, bagian tengah rak untuk rak paling bawah dan rak ke 2 lebih cepat mengering dibandingkan bagian yang lain. Sehingga connector dalam chamber seharusnya dilakukan perbaikan agar penyebaran udara panas merata.
Selain itu, penilitan ini hanya dapat diterapkan dengan cuaca lingkungan yang cerah pada pagi sampai sore hari dan belum dilakukan perlakuan apaila cuaca mendung atau hujan dan pada malam hari. Dimungkinkan pada saat cuaca mendung atau hujan akan menghasilkan suhu lingkungan yang lebih rendah dan angin yang lebih kencang. Sehingga akan berbeda penganganannya untuk penutupan lubang inlet dan exhaust agar pengeringan yang dihasilkan optimum. Walaupun saat ini alat indirect pasisive solar dryer belum dilakukan perbaikan, alat tersebut masih dapat dipakai, namun dengan kecepatan pengeringan yang kurang optimum.
5.4 PENYUSUNAN PROSEDUR OPERASIONAL ALAT
Hasil dari evaluasi pengujian alat menggunakan objek riil didapatkan kemampuan alat indirect passive solar dryer yang sebenarnya. Selain itu juga mengetahui setting alat untuk pengeringan dengan kecepatan optimum. Selanjutnya dilakukan penyusunan prosedur operasional alat berdasarkan hasil pengujian.
Prosedur penyusunan alat indirect passive solar dryer untuk mengeringkan simplisia kunyit adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan alat indirect passive solar dryer yang diletakkan di tempat yang terbuka agar solar kolektor sepenuhnya terkena sinar matahari.
2. Memposisikan alat menghadap ke utara atau ke selatan, supaya chamber tidak menghalagi radiasi sinar matahari yang diperlukan oleh solar kolektor.
3. Menutup lubang inlet ¾ bagian.
4. Pengeringan rimpang menggunakan alat indirect passive solar dryer pada hari pertama pengeringan dimulai dari jam 8 pagi.
commit to user V-12 5. Mengambil rak dari chamber.
6. Meletakkan rimpang segar diatas seluruh bagian rak dan tidak boleh ditumpuk.
7. Masukkan rak kembali ke dalam chamber dan tutup pintu chamber dengan rapat.
8. Mengeringkan rimpang menggunakan alat indirect passive solar dryer pada saat musim kemarau dilakukan selama 4-5 hari.
9. Mengecek simplisia pada hari ke 4 untuk mengetahui apakah rimpang telah mengandung kadar air 10% yang ditandai dengan bunyi ”klik”
ketika rimpang dipatahkan.
