SISTEM PENYALEAN PISANG BERTINGKAT DENGAN MENGUNAKAN
ENERGI BAHAN BIO-MASSA
Ahmad Syuhada,* Melinda** dan Darma Dawood*
*Jurusan Teknik Mesin Fak Teknik Unsyiah, Banda Aceh Email: Syuhada_mech@yahoo.com
**Jurusan Teknik Elektro Fak Teknik Unsyiah Banda Aceh
Abstrak
Indonesia sebagai negara terletak di daerah tropis yang sebagian besar penduduknya bermata pencaharian sebagai petani. Pluktuasinya hasil pertanian yang dipengaruhi oleh musim dan kodisi alam sehingga sulit untuk diprediksi oleh banyak pihak. Pada sisi lain waktu panen raya ini, terjadilah penumpukan hasil-hasil alam ini di berbagai daerah sentra pruduksi. Hal ini menyebabkan produk petani tidak layak jual karena harganya sangat murah, yang akhirnya pendapatan mereka menurun tajam. Berbagai hasil pertanian hanya dapat dipertahankan harganya bila masa tahan lebih lama. Salah satu proses pengawetan yang umum digunakan adalah proses pengawetan fisis adalah dengan cara pengeringan Dalam menjawab permasalahan tersebut di atas, maka dibuat suatu sistem pengering atau pengasapan pisang untuk pengawetan sementara. Untuk meningkatkan kwalitas produksinya dilakukan suatu kajian pengeringan pisang dengan memanfaatkan energi bahan bio-massa dengan peralatan pengeringan bertingkat banyak. Peralatan pengasapan ini terdiri dari 3 bagian yang satu dengan lainnya berhubungan sangat erat dari segi kontruksi maupun fungsinya, yaitu: ruang bakar, ruang pengasapan dan cerobong asap.
Kata kunci: pisang, panen raya, pengawetan, Pengasapan dan bio masa.
1. PENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara kepulauan terletak di daerah tropis yang sebagian besar penduduknya bermata pencaharian sebagai petani dan nelayan. Di Propinsi Nangro Aceh Darussalam (NAD), pluktuasinya hasil pertanian dan tangkapan ikan yang dipengaruhi oleh musim dan kodisi alam sehingga sulit untuk diprediksi oleh banyak pihak, maka pada musim panen raya banyak hasil pertanian/perikanan tidak termanfaatkan, tetapi pada musim paceklik hasilnya sangat minim dan harganya menjadi melambung. Pada sisi lain waktu panen raya ini, sering terjadi bersamaan di banyak daerah, sehingga terjadilah penumpukan hasil-hasil alam ini di berbagai daerah sentra pruduksi. Hal ini menyebabkan produk petani dan nelayan tidak layak jual karenaharganya sangat murah, yang akhirnya pendapatan mereka menurun tajam.
Berbagai hasil pertanian hanya dapat dipertahankan harganya bila masa tahan lebih lama, hasil perkebunan dan perikanan hanya akan dapat bertahan lama bila dilakukan proses pengawetan. Salah satu proses pengawetan yang umum digunakan adalah proses pengawetan
fisis adalah dengan cara pengeringan
Penggunaan energi panas matahari untuk proses pengeringan telah berkembang pesat. Walaupun demikian, pemanfaatan energi panas matahari untuk digunakan pada proses pengeringan hasil-hasil pertanian dan kelautan masih menghadapi berbagai masalah, di antaranya adalah perubahan cuaca dan musim. Salah satu solusi untuk mengatasi hal ini adalah memanfaatkan energi hasil pembakaran dari bahan bakar.
Agar pemanfaatan energi panas hasil pembakaran maksimal diperlukan suatu peralatan penukar panas dan lemari pengering sebagai media (tempat) terjadinya proses pengeringan. Namun, di dalam lemari pengering harus dihindari terjadinya fluktuasi panas yang tidak seragam yang diterima dari proses pembakaran bahan bakar, jika ini terjadi akan mengakibatkan menurunnya kualitas hasil pengeringan karena terjadinya pemanasan yang berlebih di daerah tertentu pada bahan yang dikeringkan. Untuk mendapatkan distribusi panas yang mendekati seragam di dalam lemari pengering, maka perlu dilakukan kajian tentang karakteristik perpindahan panas dari hasil pembakaran pada peralatan tersebut.
Pengasapan merupakan salah satu cara pengeringan untuk mengawetkan makanan. Pisang asap (pisang sale) yang merupakan salah satu makanan khas dari daerah Aceh, memanfaatkan energi panas gas asap hasil pembakaran bahan bakar kayu dalam proses pembuatannya. Pengasapan pisang sale secara tradisional memiliki banyak kekurangan seperti membutuhkan tenaga kerja yang banyak, membutuhkan tempat yang luas serta kurang meratanya area pengasapan karena temperatur yang digunakan sulit dijaga keseragamannya sehingga menghasilkan produk yang bervariasi.
Pada penelitian ini telah dibuat suatu peralatan teknologi tepat guna untuk masyarakat yaitu peralatan pengasapan pisang dengan menggunakan saluran udara pemanas dan pengarah aliran udara panas yang dihasilkan dari pembakaran ampas gergajian kayu Kelebihan alat ini yaitu hemat tenaga kerja, dapat dioperasikan bebas hambatan cuaca (iklim), dan temperatur pengasapan yang konstan. Untuk mendapatkan suatu peralatan yang efektif maka diperlukan kaji karakteristik perpindahan panas pada sistem peralatan tersebut sehingga dapat diketahui pengaruh penggunaan saluran udara pemanas terhadap distribusi temperatur didalam lemari pengering pada peralatan pengasapan pisang ini.
Perpindahan panas yang terjadi didalam lemari pengering dipengaruhi oleh distribusi temperatur pada ruang bakar bagian atas (pengarah aliran), saluran udara pemanas dan cerobong asap. Namun, pada penelitian ini analisa perpindahan panas dibatasi pada pengarah awal, saluran udara pemanas dan lemari pengering. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka pada penelitian ini dilakukan dua tahap proses penelitan yaitu kajian secara eksperimental Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan suatu gambaran distribusi temperatur dan pola aliran udara pemanas pada peralatan pengasapan pisang yang dapat digunakan sebagai suatu
informasi dasar dalam perencanaan maupun penelitian selanjutnya pada suatu peralatan pengasapan/pengeringan yang menggunakan saluran udara pemanas.
Gambar 1. Peralatan penelitian
2. METODOLOGI PENELITIAN
Pada penelitian ini bahan digunakan adalah pisang monyet. Sedangkan bahan bakar yang akan digunakan adalah kayu bakar atau ampas gergaji, tempurung kelapa dan kayu bakau. Peralatan untuk pengujian diperlihatkan pada gambar 1. Alat ini terdiri atas empat bagian utama yaitu ruang pembakaran, saluran udara panas, ruang pengeringan/pengasapan, dan cerobong.
Penelitian ini dilakukan dengan metode pengukuran temperatur secara eksperimental. Pengambilan data pertama adalah data distribusi temperatur dalam lemari pengering tanpa beban dengan temperatur puncak 80 0C. Selanjutnya lemari pengering diberi beban berupa bahan uji dan dilakukan pengambilan data distribusi temperatur dan penurunan berat bahan uji dalam setiap 15 menit sekali sampai data mencukupi.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Kinerja Alat Pengasapan
Kondisi operasi pengasapan dilakukan pada suhu 80oC sampai dengan suhu 90oC. Bahan bakar yang dipakai terdiri dari tiga jenis, yaitu kayu bakar, kayu bakau dan tempurung kelapa. Waktu dan lama proses pengasapan berbeda antara kayu bakar, kayu bakau dan
tempurung kelapa. Dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar dan kayu bakau membutuhkan waktu untuk proses pengasapan 12 jam dan didapatkan hasil akhir dengan kadar air 12% dan 13%.
Proses pengasapan yang menggunakan bahan bakar tempurung kelapa 2 jam lebih cepat proses pengasapannya dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar 12 jam dan kayu bakau 12 jam. Hal ini dapat disebabkan oleh jumlah asap atau ketebalan asap yang dihasilkan oleh tempurung kelapa lebih banyak dibandingkan jumlah asap yang dihasilkan oleh kayu bakar dan kayu bakar.
Gambar 2. Pengasapan Pisang Sale di dalam Ruang Pengasapan
Pada awal pengasapan pisang masih basah dan seluruh permukaannya diselimuti lapisan air. Dalam keadaan ini asap akan mudah menempel dan terlarut pada lapisan air yang ada pada seluruh permukaan pisang. Agar penempelan dan pelarutan asap berjalan dengan efektif, suhu awal pengasapan sebaiknya rendah. Jika pengasapan langsung dilakukan pada suhu tinggi, lapisan air yang ada pada permukaan pisang akan cepat matang. Kondisi ini akan menghambat proses penempelan asap sehingga pembentukan warna dan aroma asap kurang baik.
A. Distribusi Temperatur dalam Alat
Hasil pengukuran temperatur di dalam alat pengasap (ruang pengasap) diambil setiap selang 1 jam. Dari hasil pengukuran temperatur dalam ruang pengasapan maka didapatkan distribusi temperatur dapat dilihat pada gambar 3:
70 75 80 80 80 90 80 80 80 75 70 55 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Waktu (jam) Tem p er at ur ( oC)
Gambar 3. Grafik distribusi temperatur dengan menggunakan bahan bakar ampas gergajian
Pada grafik terlihat distribusi temperatur dengan menggunakan bahan bakar ampas gergajian belum begitu stabil. Seperti pada jam ke-7 terjadi kenaikan temperatur secara tiba-tiba akibat pemanasan, dan hal ini juga disebabkan karena kurangnya pengontrolan pada temperatur dan pengontrolan pada bahan bakarnya. Suhu temperatur yang bagus yang dibutuhkan dalam proses pengasapan ini adalah 80°C – 90°C.
70 80 80 80 80 80 80 90 80 70 60 50 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Waktu (jam) Te m pe ra tu r ( oC)
Gambar 4. Grafik distribusi temperatur pisang sale menggunakan bahan bakar kayu bakau.
Pada grafik 4, masih terlihat distribusi temperatur yang masih belum stabil sama dengan distribusi temperatur pada bahan ampas gergajian. Pada jam ke-5 terjadi kenaikan temperatur secara tiba-tiba akibat pemanasan sama juga seperti yang terjadi pada bahan ampas gergajian. Hal ini sama juga disebabkan karena kurangnya pengontrolan pada temperatur dan pengontrolan terhadap bahan bakarnya agar temperatur bekerja stabil (normal) perlu dilakukan pengontrolan.
Pada perlakuan pengasapan menggunakan bahan bakar tempurung kelapa hasil pengukuran temperaturnya juga diambil setiap satu jam pengasapan. Dari hasil pengukuran temperatur di dalam alat pengasapan maka didapatkan gambar 5:
70 75 80 80 80 80 80 80 80 70 30 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Waktu (jam) Te mp e ra tu r ( oC)
Gambar 5. Distribusi temperatur pisang sale menggunakan bahan bakar tempurung kelapa.
Dari grafik 5 dapat dilihat bahwa distribusi temperatur pada bahan bakar tempurung kelapa lebih stabil, karena pengontrolan terhadap bahan bakarnya mudah dan teratur serta jumlah asap yang dihasilkan jauh lebih banyak dibandingkan dengan bahan bakar kayu dan kayu bakau. Begitu pula dengan bahan bakarnya juga lebih banyak.
B. Kadar Air Akhir
Pada pengujian ini telah diperoleh data laju penurunan kadar air dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar, kayu bakau dan tempurung kelapa dapat. Dari data hasil pengasapan yang dilakukan, pengukuran kadar air dilakukan setiap 2 jam, maka didapatkan laju penurunan kadar air untuk setiap 2 jam rata-rata adalah 13 % untuk bahan bakar kayu bakar, 12 % untuk bahan bakar kayu bakau dan 13 % bahan bakar tempurung kelapa.
1. Kadar air pisang sale dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar.
Dari hasil penelitian telah diperoleh data laju penurunan kadar air pada 2 jam sekali dengan temperatur rata-rata 80 sampai dengan 90oC.
Dari grafik 6 menunjukkan grafik penurunan kadar air pada pisang sale setiap 2 jam proses pengasapan terlihat bahwa penurunan kadar air pada pisang sale yang menggunakan bahan bakar kayu bakar belum stabil, terlihat pada waktu pengasapan 10 jam kadar airnya 9,05%, kadar air terjadi peningkatan kembali pada waktu pengasapan 12 jam dengan kadar air akhir 13,03%. Hal ini diduga karena pada saat penyemprotan air pada seluruh permukaan pisang, airnya menguap lagi sehingga kadar airnya di dapat 13%. Hal lain juga disebabkan oleh karena temperatur yang bekerja di dalam ruang pengasapan belum seragam dan terdistribusi dengan sempurna dan juga pada awal pengasapan terjadi perbedaan temperatur yang sangat tinggi antara asap dengan bahan yang dikeringkan, sehingga air yang ada pada seluruh permukaan pisang dengan mudah menguap.
72.69 39.3 37.08 29.6 19.9 9.05 13.03 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12
Waktu Pengasapan (jam)
Ka d a r Ai r (% )
Gambar 6. Grafik laju penurunan kadar air terhadap waktu pengasapan untuk bahan bakar kayu bakar
2. Kadar air dengan menggunakan bahan bakar kayu bakau
Dari hasil penelitian telah diperoleh data laju penurunan kadar air pada 2 jam sekali dengan temperatur rata-rata 70 sampai 80oC dapat dilihat pada lampiran 2. Data tersebut kemudian diplotkan ke dalam gambar grafik.
71.7 59.7 55.2 44.4 46.2 42.1 12.6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12
Waktu Pengasapan (Jam)
Kad
a
r Air (%)
Gambar 7. Grafik laju penurunan kadar air terhadap waktu pengasapan untuk bahan bakar kayu bakau
Dari gamaba 7 menunjukkan laju penurunan kadar air pada pisang sale menggunakan bahan bakar kayu bakau terhadap waktu pengasapan 2 jam sekali masih belum stabil dapat dilihat pada waktu pengasapan 6 jam dengan kadar airnya 44,4% dengan tiba-tiba kadar airnya naik lagi menjadi 46,2% pada waktu pengasapan 8 jam dan akhirnya didapat kadar air akhir dengan 12 %. Hal ini juga disebabkan oleh karena temperatur yang bekerja di dalam ruang pengasapan belum seragam dan terdistribusi dengan sempurna. Pada pengasapan menggunakan bahan bakar kayu bakau didapatkan kadar air akhirnya sekitar 12%
1. Grafik laju penurunan kadar air dengan menggunakan bahan bakar tempurung kelapa Dari hasil penelitian telah diperoleh data laju penurunan kadar air pada 2 jam sekali dengan temperatur sama dengan kayu bakar dan kayu bakar rata-rata 70 sampai 80oC. Data
tersebut kemudian diplotkan ke dalam gambar grafik. 73.6 49.07 41.3 35.5 29.8 13.1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10
Waktu Pengasapan (Jam)
Ka d a r Ai r ( % )
Gambar 8. Kadar air terhadap waktu pengasapan untuk bahan bakar tempurung kelapa
Dari grafik di atas terlihat bahwa, terjadi penurunan kadar air pisang sale menggunakan bahan bakar tempurung kelapa yang stabil. Hal ini disebabkan karena temperatur yang bekerja di dalam ruang pengasapan yang seragam dan terdistribusi dengan sempurna. Pada titik awal pengasapan terjadi penurunan kadar air yang cepat hingga mencapai titik kesetimbangan, dimana air yang ada pada seluruh permukaan pisang tidak bisa menguap lagi. Pada pengasapan dengan menggunakan bahan bakar tempurung kelapa didapatkan kadar air akhir sekitar 13%, sama dengan kadar air akhir yang didapat pada bahan bakar kayu bakar. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk proses pengasapan dengan menggunakan tempurung kelapa adalah 10 jam, yaitu lebih cepat dari waktu yang dibutuhkan oleh pengasapan dengan menggunakan kayu bakar dan kayu bakar sebesar 12 jam. Hal ini berpengaruh besar terhadap kapasitas kerja dari alat pengasapan.
4. KESIMPULAN
1. Proses pengasapan pisang sale dilakukan pada temperatur 70-80°C, agar penempelan dan pelarutan asap berjalan efektif.
2. Lama proses pengasapan untuk ketiga jenis bahan bakar tersebut berbeda yaitu, dengan bahan bakar kayu bakar dan kayu bakau membutuhkan waktu pengasapan 12 jam, sedangkan dengan bahan bakar tempurung kelapa hanya membutuhkan waktu 10 jam lamanya proses pengasapan.
3. Pengasapan dengan menggunakan bahan bakar kayu bakar mendapatkan kadar air akhir sebesar 13 %, sedangkan yang menggunakan bahan bakar kayu bakau mendapatkan kadar air akhir sebesar 12 % dan yang menggunakan bahan bakar tempurung kelapa mendapatkan
kadar air akhirnya sebesar 13 %.
DAFTAR PUSTAKA
1. Syuhada, A., 1992a, Solar heater dengan absorber pasir dan kawat kasa yang dipasang sejajar dengan laluan aliran udara, Fakultas Teknik Unsyiah.
2. Syuhada, A., 1993, Performance of a Direct Type Solar Copra Dyer, prosiding Seminar Hasil Penelitian SDPF, HEDS-DIKTI-JICA, 29 juni-1 Juli 1993.
3. Syuhada, A., 2000b, Peralatan Penyeragam Temperatur untuk Lemari Pengering Dengan Menggunakan Bahan Bakar Briket Batu Bara, Lab. Teknik Konversi Energi, Teknik Mesin Unsyiah.
4. Hirota, M., Fujita, H., Syuhada, A., Yanagida, M., and Kajita, A., 1999a, Heat /Mass for Sharp 180-Degree Turning Flow in Rectangular Channels with Inclined Paetition Wall,
Proc. Of the 5th ASME/JSME Joint Thermal Engineering Cocf. San Diego, AJTE99-6453 (in CD-ROM)
5. Hirota, M., Fujita, H., Syuhada, A., Araki, S., Yanagida,M., and Tanaka, T., 1999b, Heat /Mass Transfer Characteristics in Serpentine Flow-Passage with a Sharp Turn, (Influence of Entrance Configuration), Proc. Compact Heat Exchangers and Enhancement Technology for Proces Industries, Banff, pp. 159-166.
6. Syuhada, A., 2001, Sistem dan Peralatan Pengering Kayu dengan Menggunakan Bahan Bakar Ampas Serbuk Kayu, Lab. Teknik Konversi Energi, Teknik Mesin Unsyiah.
7. Mills, A. F. (1995), Heat and Mass Transfer, Richard D. Irwin, INC, Chicago.
8. Tanda, G. (1997), Natural Convection Heat Transfer in Vertical Channels with and without Transverse Square Ribs, Int. Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 40, No. 9, pp. 2173-2185, Pergamon-Elsevier, Oxford, U.K.
9. Kreith Frank, (1991), Prinsip-prinsip Perpindahan Panas, terjemahan Arko Prijono, Penerbit Erlangga.
