8
PERBANDINGAN EFFISIENSI ALAT PENGERING GABAH MENGGUNAKAN KOLEKTOR SURYA DENGAN REFLEKTOR
DAN TANPA REFLEKTOR
Amir Aleang (1), Mahmuddin (2), Sungkono (2)
1) Mahasiswa Magister Teknik Mesin, Program Pascasarjana, Universitas Muslim Indonesia.
2) Dosen Fakultas Teknik Mesin, Universitas Muslim Indonesia
Abstrak
Penelitian bertujuan untuk membandingkan lama pengeringan dan efisiensi alat pengering gabah menggunakan kolektor surya pelat datar menggunakan reflektor dan tanpa reflektor. Metode yang digunakan adalah dengan membuat sebuah alat pengering dengan pelat 0,2 mm sebagai kolektor dengan menggunakan udara panas dan tenaga matahari sebagai media pengering. Alat ini, diharapkan dapat mengeringkan gabah dengan kadar air sebesar 14 % dengan menggunakan reflektor dan tanpa reflektor. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama pengeringan untuk menurunkan kadar air gabah dari 24,3 % mencapai 14 % pada kolektor pelat datar tanpa reflektor sebesar 6 jam dengan efisiensi 24,759 % sedangkan menggunakan reflektor lama pengeringan sebesar 5,15 jam dengan efisiensi 32,487 %.
Abstract
This study aims to compare the drying time and efficiency of the grain dryer using a flat plate solar collector using a reflector and without a reflector. The method used is to make a dryer with a 0.2 mm plate as a collector by using hot air and solar energy as a drying medium. This tool is expected to dry grain with a moisture content of 14% by using a reflector and without a reflector. The results showed that the drying time to reduce the moisture content of grain from 24.3% to 14% on a flat plate collector without a reflector was 6 hours with an efficiency of 24.759% while using a reflector the drying time was 5.15 hours with an efficiency of 32.487%.
Kata kunci : Efisiensi Kolektor, Kadar Air, Gabah dan Reflektor
1. PENDAHULUAN
Proses pengeringan sangat berperan dalam proses pengawetan sehingga mempermudah penyimpanan produk pertanian dalam rangka pendistribusian baik dalam skala domestik maupun ekspor. Proses pengeringan butiran bertujuan untuk mengurangi kandungan airnya sampai batas-batas tertentu, agar tidak terjadi kerusakan akibat aktivitas metabolisme oleh mikroorganisme (Mohsenin, 1980).
Di Indonesia, pengeringan butiran pada umumnya masih dilakukan dengan memanfaatkan energi panas matahari. Pengeringan
butiran dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengeringan dalam jangka waktu lama pada suhu udara pengering yang rendah atau pengeringan dalam jangka waktu yang lebih pendek pada suhu yang lebih tinggi. Jika pengeringan dilakukan dengan waktu lama pada suhu rendah, maka aktivitas mikroorganisme berupa tumbuhnya jamur atau proses pembusukan menjadi lebih cepat. Sebaliknya, pengeringan yang dilakukan dengan waktu singkat pada suhu tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada komponen-komponen bahan yang dikeringkan, baik secara fisik maupun kimia..
9 Alat pengering gabah merupakan suatu alat yang terdiri dari beberapa komponen yang dapat mengeringkan gabah hasil panen tanpa menjemur secara langsung dibawah sinar matahari. Alat pengering tersebut mempunyai beberapa keuntungan diantaranya terjamin kebersihan dan kualitas bahan yang dikeringkan.
Gabah memiliki 2 (dua) komposisi utama yaitu air dan gabah itu sendiri. Banyaknya air yang dikandung dalam gabah disebut kadar air dan dinyatakan dengan persen (%).
Pengeringan dilakukan karena kadar air gabah panen umumnya masih tinggi yaitu 22% sampai 26% tergantung cuaca pada saat panen. Pengeringan dimulai sejak saat dipanen.
Pengeringan akan semakin cepat apabila ada pemanasan, perluasan permukaan gabah padi, dan aliran udara. Adapun tujuan pengeringan disamping untuk mengurangi biaya transportasi juga untuk menurunkan kadar air dari 22-26% menjadi 14%, agar dapat disimpan lebih lama serta menghasilkan beras yang berkualitas baik.
Proses pengeringan gabah yang dilakukan oleh para petani di Indonesia masih dilakukan dengan cara yang sederhana, yaitu dengan memanfaatkan energi panas matahari. Proses pengeringan tersebut tidak efisien karena membutuhkan waktu lama dan tempat yang luas. Oleh karena itu dibutuhkan cara pengeringan yang efektif dan efisien agar tidak terjadi kerusakan pada hasil- hasil pertanian.
Alat pengering surya tipe efek rumah kaca (ERK) digunakan sebagai alternatif pengganti pengeringan surya kolektor plat datar dengan biaya relatif murah. Prinsip alat pengering surya tipe ERK yaitu penggunaan bangunan transparan yang berfungsi sebagai penyekat sehingga memungkinkan radiasi
gelombang pendek matahari untuk masuk dan menyekat keluar radiasi gelombang panjang. Oleh karena itu, lapisan penutup transparan memerlukan bahan yang memiliki nilai transmisivitas yang tinggi dengan absorbsivitas dan reflektivitas yang rendah (Huda 2013).
Sebagai salah satu alternatif pemecahan masalah tersebut, maka perlu dilakukan kajian ulang terhadap suatu alat pengering yang telah dbuat oleh Syafrun, M. (2018). Alat pengering yang akan diteliti yaitu menggunakan kolektor surya pelat datar dengan bidang reflektor.
Penelitian yang dilakukan untuk merancang dan membuat pengering bertenaga surya sebagai sumber energi sehingga syarat kecakupan panas bisa ditingkatkan dan mengoptimalisasi panas yang diterima oleh pengering agar alat dapat menerima panas secara maksimal.
Kolektor ini terdiri dari pelat absorber, kaca transparan, insulasi termal dan casing. Inti dari sistem ini adalah pelat, yang biasanya dicat hitam dan terkadang ditutup dengan lapisan selektif khusus untuk meningkatkan efisiensi penyerapan matahari. Alat tersebut diharapkan dapat memaksimalkan energi panas matahari yang merupakan salah satu energi terbarukan. Dengan alat ini diharapkan dapat mengefisienkan waktu dan tenaga, serta kapasitas pengolahan yang lebih besar untuk hasil yang lebih baik
2.KAJIANPUSTAKA
Pengeringan gabah adalah suatu perlakuan yang bertujuan menurunkan kadar air pasca panen 22 – 26 % menjadi gabah kering giling kadar air 12 – 14 % sehingga gabah dapat disimpan lama, kemungkinan berkembang biaknya serangga dan mikroorganisme seperti jamur dan bakteri, daya kecambah dapat dipertahankan, mutu gabah dapat dijaga tetap baik, memudahkan proses penggilingan dan untuk meningkatkan randemen serta menghasilkan beras
10 gilingan yang baik. Selain itu pengeringan juga dimaksudkan untuk menghindari aksi-aksi enzim yang terdapat pada kulit atau biji-bijian gabah. Aksi enzim ini dapat menyebabkan pembusukan dan penghancuran yang menyebabkan penurunan kualitas hasil panen (Noble dan andrizal, 2003).
Banyaknya air yang dikandung dalam gabah disebut kadar air dan dinyatakan dengan persen (%). Pengeringan dilakukan karena kadar air gabah panen umumnya masih tinggi yaitu 22% – 26%
tergantung cuaca pada saat panen. Proses pengeringan harus segera dilakukan, dimulai sejak saat dipanen. Apabila pengeringan tidak dapat dilangsungkan, maka usahakan agar gabah yang masih basah tidak ditumpuk tetapi ditebarkan untuk menghidarkan dari kemungkinan terjadinya proses fermentasi. Pengeringan akan semakin cepat apabila ada pemanasan, perluasan permukaan gabah padi dan aliran udara. Adapun tujuan pengeringan disamping untuk mengurangi biaya transportasi juga untuk menurunkan kadar air dari 22 – 26% menjadi 14%, agar dapat disimpan lebih lama serta menghasilkan beras yang berkualitas baik. Proses pengeringan gabah sebaiknya dilakukan secara merata, perlahan-lahan dengan suhu yang tidak terlalu tinggi.
Pengeringan yang kurang merata, akan menyebabkan timbulnya retak-retak pada gabah dan sebaliknya gabah yang terlalu kering akan mudah pecah tatkala digiling.
Sedangkan dalam kondisi yang masih terlalu basah disamping sulit untuk digiling juga kurang baik ditinjau dan segi penyimpanannya karena akan gampang terserang hama gudang, cendawan dan jamur.
Syafrun, M., dkk (2018) melakukan analisis perubahan waktu pengeringan terhadap variasi tinggi cerobong. Metode yang digunakan adalah dengan membuat sebuah alat pengering dengan seng plat 0,2 mm sebagai kolektor dengan
menggunakan udara panas dan tenaga matahari sebagai media pengering. Pada penelitian ini dilakukan 5 variasi tinggi cerobong yaitu 20 cm, 50 cm, 80 cm, 110 cm dan 140 cm dengan ketebalan gabah yaitu 7 cm, 5 cm, dan 3 cm. Data-data yang diperoleh kemudian dianalisis untuk mendapatkan efisiensi dari alat pengering.
Hasil penelitian menunjukan bahwa waktu yang diperlukan untuk menurunkan kadar air gabah panen dari 24,6% menjadi kadar air giling 13,6% – 13,85% adalah 4 jam – 6,5 jam dengan efisiensi 34,323%
untuk tebal gabah 7 cm, 31,480% tebal gabah 5 cm dan 30,122% tebal gabah 3 cm pada ketinggian cerobong 80 cm.
Selyus Rantepulung (2012), merancang dan membuat alat pengering gabah dengan seng pelat 0,2 mm sebagai pelat kolektor dengan menggunakan udara panas dan tenaga matahari sebagai media pengering. Pada penelitian ini dlakukan 3 variasi ketebalan gabah yaitu 7 cm, 5 cm dan 3 cm dengan masing- masing berat 7 kg, 4,5 kg dan 2,5 kg.
Hasil perencanaan didapatkan waktu yang diperlukan untuk menurunkan kadar air gabah panen dari 24,6% menjadi kadar air gabah kering giling 13,5% – 13,8%
adalah waktu 4 – 6,5 jam dengan efisiensi 12,07 % – 22,16% untuk alat yang menggunakan cerobong dan 3,5 – 6 jam dengan efisiensi 11,18% – 21,49% pada alat yang menggunakan kipas.
Doddy Suanggana (2014), merancang dan membuat alat pengering gabah dengan kolektor sekunder sesudah alat pengering dengan seng pelat 0,2 mm sebagai penyerap dengan menggunakan tenaga matahari untuk memanaskan udara sebagai media pengering. Pada penelitian ini dilakukan 3 variasi ketebalan gabah yaitu 7 cm, 5 cm dan 3 cm dengan massa gabah masing-masing 7 kg, 4.5 kg dan 2.5 kg. Hasil penelitian menunjukan bahwa waktu yang diperlukan untuk menurunkan kadar air gabah panen dari 24,75%
menjadi kadar air gabah kering giling
11 13.43% – 13.82% adalah 3 jam – 5.5 jam dengan efisiensi 9.88% – 44.96% untuk alat yang menggunakan kolektor sekunder dan 4 jam – 6.5 jam dengan efisiensi 8.65% – 33.72% pada alat tanpa menggunakan kolektor sekunder.
Huda (2013), melakukan penelitian untuk meningkatkan radiasi sinar matahari yang diterima kolektor pada menambahkan reflektor. Temperatur ruang pengering terletak pada kisaran 48,78 – 56,62 °C dengan nilai rata-rata 52,20 °C, sedangkan temperatur lingkungan dan temperatur kolektor berturut-turut berkisar antara 29,27 – 32,53 °C dengan nilai rata-rata 31,03 °C dan 60,44 – 83,12 °C dengan nilai rata- rata 73,14 °C. Selisih rata-rata antara temperatur kotak pengering dengan temperatur luar adalah 21,15 °C, jadi kotak pengering mengalami penguatan temperatur sebanyak 166,82% dibanding temperatur luar sedangkan kolektor tanpa reflektor Temperatur ruang pengering terletak pada kisaran 49,05 - 52,89 °C dengan nilai rata -rata 78,49 °C, sedangkan temperatur lingkungan dan temperatur kolektor berturut – turut berkisar antara 30,88 – 32,27 °C dengan nilai rata-rata 31,53 °C dan 49,05 –52,89
°C dengan nilai rata-rata 49,44 °C. Selisih rata-rata antara temperatur kotak pengering dengan temperatur luar adalah 17,91 °C, jadi kotak pengering mengalami penguatan temperatur sebanyak 156,79% dibanding temperatur luar.
2.1. Landasan Teori
Alat pemanas udara tenaga surya yang konvensional umumnya terdiri atas:
pelat absorber yang sejajar dengan suatu pelat dibawahnya, dan membentuk laluan yang memiliki rasio antara tinggi dan lebar laluan (rasio aspek) yang besar.
Udara dipanaskan bila melalui laluan tersebut. Seperti halnya pada kolektor datar zat cair, penutup transparan
menutupi pelat absorber, sedang pelat lainnya beserta isolasi berada sejajar di bawah pelat absorber (a). Sketsa alat seperti terlihat pada Gambar 1. Dua tipe lainnya (b) dan (c) jarang digunakan. Tipe (b) udara mengalir diantara penutup dan absorber, sedang tipe (c), udara mengalir diantara penutup dan pelat absorber dan juga melalui haluan di bawah pelat absorber. Keuntungan alat pemanas udara tenaga surya ialah, memiliki konstruksi sederhana sehingga tidak banyak memerlukan pemeliharaan. Oleh karena udara tidak membeku, alat ini tidak perlu mendapat penanganan khusus untuk temperatur dibawah 0 ºC. Demikian pula pengaruh korosi dan kebocoran tidak begitu besar. Kerugian alat ini ialah : nilai koefisien perpindahan panas yang rendah antara pelat absorber dan udara, sehingga efisiensi alat rendah. Karena alasan ini permukaan absorber dibuat kasar atau dipasang fin dalam arah aliran udara, atau menggunakan absorber berbentuk V ataupun permukaan absorber yang bergelombang, lihat potongan A-A (Gambar 1). Kerugian lain adalah aliran udara dengan volume yang besar sehingga menimbulkan penurunan tekanan besar, dan parameter ini perlu dijaga dalam batas-batas tertentu.
Gambar 1. Berbagai tipe alat pemanas udara tenaga surya. Sumber : Himran (2005).
Secara umum, kolektor surya plat terdiri alas bagian-bagian utama, sebagai berikut:
12 a. Pelat penyerap, berfungsi untuk
menyerap energi radiasi yang diteruskan oleh penutup transparan.
Bahan pelat yang digunakan adalah tembaga, baja, aluminium, seng yaitu logam yang memiliki konduktivitas yang tinggi. Bisaanya permukaan pelat dicat hitam buram untuk meningkatkan kemampuan serapnya. Apabila yang digunakan adalah tembaga atau baja maka dapat diberi lapisan khusus yang dapa meningkatkan kemampuan penyerapan radiasi sekaligus meminimumkan emisi.
b. Saluran alir (flow passage), sebagai tempat jalannya fluida kerja dalam kolektor. Apabila fluida kerjanya air, saluran berupa pipa-pipa yang dilekatkan pada eplat kolektor atau sudah menjadi satu bagian dari pelat penyerap. Bila fluida kerjanya udara, saluran alir berupa suatu ruang diantara plat penyerap dan penutup transparan.
c. Penutup transparan, terbuat dari bahan semitransparan yang dapat meneruskan sebagian besar energi radiasi.
Fungsinya adalah untuk mengurangi kehilangan panas konveksi dan radiasi ke sekeliling. Bahan yang digunakan umumnya kaca atau bisa juga plastik.
Penutup bisa terdiri dari satu atau beberapa lapis kaca.
d. Insulator, yaitu alat penyekat terbuat dari bahan dengan sifat konduktivitas rendah. Sesuai dengan namanya, fungsinya sebagai penyekat untuk meminimalkan kehilangan panas pada bagian bawah kolektor.
e. Kerangka atau kotak penyangga, sebagai tempat atau wadah kolektor.
2.2. Kolektor Datar Dengan Bidang Reflektor
Kolektor plat datar dengan reflektor, adalah kolektor konsentrator tak berkumpul (nomiaging concentrator) sederhana, memiliki temperature operasi diatas kolektor datar biasa. Reflektor dapat
ditempatkan diempat sisi kolektor, namun untuk sederetan kolektor, kemungkinan untuk penempatan reflektor hanya didua sisi, satu menghadap ke utara dan yang lain menghadap ke selatan, gambar (2).
Gambar 2. Kolektor plat datar dengan reflektor
Rasio konsentrasi bervariasi agak rendah, secara normal berada dalam batas 1 s/d 4, dan operasi temperatur berkisar antara 130 C S/d 140 C. Keuntungan tipe ini adalah komponen radiasi difusi dapat dimanfaatkan. Pada kolektor terpasang berderet, digunakan reflektor menghadap ke utara karena mudah diatur dibanding reflektor menghadap ke selatan. Untuk reflektor menghadap utara sudut kemiringan cermin reflektor dapat dihitung dengan hasil sebagai berikut :
ψ=(π-β-2ϕ+2δ)/3 ……….(1) Dengan :
= Kemiringan kolektor
Persamaan kemiringan kolektor diturunkan berdasarkan kondisi dimana sinar matahari mengenai sisi atas cermin (titik A) pada pukul 12.00 siang, hanya Sebagian sinar yang mengenai reflektor yang dipantulkan ke kolektor, Sebagian sinar mengenai kolektor (Himran Syukri, 2005).
2.3 Kesetimbangan Energi dalam proses pengeringan
Proses pengeringan adalah penguapan uap air dari gabah yang dilakukan oleh udara bertemperatur lebih tinggi dan memiliki kelembaban relatif rendah. Kesetimbangan energi dalam pengeringan dituliskan dalam persamaan 2 berikut :
mw hfg = ma Cp (Ti - Tf) (kJ) (2)
13 Dengan:
mw = Massa air yang diuapkan (kg) ma = Massa udara pengering (kg) hfg = Panas laten penguapan air (kJ/kg) Cp = Panas spesifik udara
pengering (kJ/kg.K)
Ti = Temperatur awal udara pengering (K) Tf = Temperatur akhir udara pengering (K) 2.3. Menentukan kadar air gabah
Kandungan air bahan dapat dinyatakan dalam wet basis (basis basah) atau dry basis (basis kering). Kandungan kelembaban dalam wet basis menyatakan perbandingan massa air dalam bahan dengan massa total bahan.
Persentase Kadar Air M dari sampel bahan berdasarkan basis basah sesuai dengan persamaan (Himran, 2011) :
(
) (3)
Dengan :
M = Persentase kadar air sampel (%) wi = Massa sampel basah (kg)
d = Massa sampel setelah dikeringkan (kg) Dalam pengujian ini, prosentase kadar air ditentukan dengan menggunakan alat pengukur kadar air.
2.4. Menentukan massa udara pengering
̇ ( ) ( )
Laju aliran massa udara (ṁa) untuk pengeringan ditentukan menggunakan persamaan (4) sebagai berikut :
̇ ( ⁄ ) ( )
Dengan:
= Massa jenis udara pengering (kg/m3) Ao = Luas penampang cerobong udara (m2) Vo = Kecepatan udara (m/s)
t = Lama pengeringan (jam) 2.5. Menentukan massa air yang diuapkan Massa air yang diuapkan dihitung berdasarkan kadar air awal (Mi) dan kadar air akhir (Mf) dalam gabah dapat dinyatakan dalam persamaan (6):
( )
( ) ( )( )
Dengan:
Mi = Kadar air awal gabah (%) Mf = Kadar air akhir gabah (%) wi = Massa awal gabah gabah (kg) 2.6. Proses pengeringan
Bila udara yang mengandung uap air dipanaskan tanpa penambahan atau pengurangan
air, maka kelembaban absolutnya tetap, dan kelembaban relatifnya berkurang.
Gambar 3. Diagram pada peta psikrometrik Proses pemanasan (1-2) dan proses
pengeringan (2-3)
Selama proses pengeringan, temperatur bola kering berkurang sedangkan kelembaban absolut dan kelembaban relatif bertambah, temperatur bola basah dan entalpi tetap, seperti terlihat pada diagram psikrometrik di atas (Gambar 3). Dari diagram psikrometrik juga bisa didapatkan jumlah massa air yang diuapkan dan dapat dihitung dengan persamaan berikut [7] :
mw = ma (2 - 1) (kg) (7) Dengan :
mw = Jumlah massa air yang diuapkan (kg) ma = Massa udara (kg)
ω1 = Rasio kelembaban pada awal pengeringan (kg air/kg udara kering) ω2 = Rasio kelembaban setelah
pengeringan (kg air/kg udara kering) 2.7. Efisiensi pengeringan
Efisiensi sistem pengeringan matahari dapat dievaluasi berdasarkan kinerja termal atau tingkat pengeringan produk. Efisiensi termal dari pengering tenaga surya dapat didefinisikan sebagai energi termal digunakan untuk pengeringan dibagi dengan energi termal yang tersedia untuk pengeringan (Mohanraj dan Chandrasekar, 2009)
(8)
Dengan :
Pp = Daya yang diperlukan untuk penguapan (W) = ̇ . hfg (W) (9)
Pt = Daya total pengering (W)
= ̇ ( – ) ̇ ( – ) (9) ̇ = Laju aliran massa air yang diuapkan (kg/s) ̇ = Laju aliran massa udara pengering (kg/s)
= Panas spesifik udara pengering (J/kg.K) T2 = Temperatur permukaan atas gabah (K) T3 = Temperatur permukaan bawah gabah (K) T4 = Temperatur udara masuk ruang pengering (K)
T13= Temperatur udara luar (K)
hfg = Kalor laten untuk penguapan, hfg (J/kg)
14 3. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium dan Pusat Riset Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muslim Indonesia Makassar.
3.1. Peralatan Penelitian
Alat pengering yang dibuat adalah alat pengering gabah tipe rak dengan menggunakan kolektor surya sebagai sumber panas. Panas yang dihasilkan kolektor surya kemudian di alirkan ke dalam ruang pengering secara alami untuk mengeringkan gabah, kemudian panas yang telah digunakan untuk mengeringkan gabah akan dibuang ke lingkungan melalui cerobong pembuangan. Konstruksi alat pengering yang akan dibuat terdiri dari rangka utama yang dibuat menggunakan besi siku ukuran 3 x 3 cm, dinding dan bagian sungkup menggunakan seng plat dengan ketebalan 0,35 mm, alas rak menggunakan kawat rammesh ukuran 0,2 mm, serta cerobong menggunakan besi pipa dengan diameter 3 inch. Diatas kolektor terdapat 2 susun kaca dengan ketebalan 0,5 mm. hal ini diharapkan agar panas yang dihasilkan kolektor surya lebih besar..
Gambar 3. Alat pengering gabah
Keterangan :
1. Rak Pengering 2. Pintu 3. Cerobong 4. Absorber 5. Cermin (reflektor)
6. Kontrol Panel
Skema instalasi alat pengering diperlihatkan pada Gambar 3. Adapun peralatan pendukung berupa termokopel, pengukur kadar air (grain moisture meter), timbangan, solar meter, anemometer dan alat- alat lain untuk keperluan penelitian.
Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian sebagai berikut :
1. Memasang dan meletakkan alat pengering gabah di bawah sinar matahari.
2. Memasang alat ukur berupa termokopel, dan pyranometer.
3. Alat pengering dibiarkan beberapa saat sampai diperoleh panas yang stabil pada kolektor sebelum proses pengeringan dan pengukuran dilakukan.
4. Menimbang dan mengukur ketebalan gabah sebelum dimasukkan ke ruang pengering dengan menggunakan timbangan dan mistar ukur.
5. Mengukur besarnya intensitas radiasi global matahari dengan menggunakan pyranometer.
6. Mengukur temperatur udara sebelum masuk kolektor (temperatur sekeliling), temperatur udara meninggalkan kolektor masuk ruang pengering serta temperatur keluar ruang pengering yaitu mulai titik 1 sampai dengan titik 16 seperti terlihat pada gambar dengan menggunakan termokopel.
7. Mengukur kadar air gabah dengan menggunakan tester/moisture meter.
8. Pengukuran pada point 5-7 di atas di lakukan setiap 30 menit sampai diperoleh kadar air gabah kering giling antara 12%-14%.
9. Gabah yang telah kering dikeluarkan dari rak pengering kemudian di timbang.
10. Data-data hasil pengukuran ditulis dalam table data pengamatan kemudian dihitung dan dibuat dalam bentuk table dan grafik hasil penelitian untuk laju pengeringan
15 yang terjadi dan efisiensi alat pengering selama proses pengeringan.
4. HASIL DAN ANALISA
Setelah melakukan analisis data melalui perhitungan pada data hasil penelitian, maka dapat dilihat penurunan kadar air gabah terhadap waktu pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.
1. Pengaruh waktu pengeringan terhadap kadar air gabah
Gambar 4. grafik hubungan antara kadar air (M) dengan waktu pengeringan (t) dimana semakin lama waktu pengukuran maka kadar air gabah semakin kecil hal ini disebabkan karena air dalam gabah terjadi penguapan secara terus menerus hingga mencapai kadar air giling sesuai standar Bulog sebesar 14 %.
Pada saat t = 0 (Pukul 08.45) proses pengeringan dimulai , Laju penurunan kadar air gabah rata-rata setiap 45 menit sebesar ±2 % seiring peningkatan intesitas cahaya matahari yang menyebabkan peningkatan suhu rata-rata yang diterima oleh kolektor sebesar ±29,9
oC sehingga laju aliran udara yang masuk keruang pengering semakin tinggi dengan bertambahnya temperatur. Pengeringan gabah bertujuan untuk menurunkan kadar air gabah pasca panen dari 24,3 % hingga mencapai kadar air 14% (Standar Bulog).
Alat pengering gabah tanpa reflektor mengalami penurunan kadar air lebih lama dibandingkan dengan alat pengering gabah yang menggunakan reflektor.
proses pengeringan membutuhkan waktu 6 jam dengan kolektor tanpa reflektor untuk menurunkan kadar air gabah pasca panen dari 24,3 % hingga mencapai kadar air gabah sebesar 14% sesuai standar Bulog sedangkan kolektor dengan penambahan reflektor membutuhkan waktu 5,15 jam untuk menurunkan kadar air gabah pasca panen dari 24,3 % hingga mencapai kadar air sebesar 14%.
Gambar 4. Grafik hubungan antara kadar air gabah (M) dengan waktu pengeringan (t)
Hal ini disebabkan oleh temperatur udara yang masuk ke dalam ruang pengering akibat adanya pantulan cahaya matahari dari kaca reflektor ke pelat absorber sehingga meningkatkan radiasi yang dihasilkan oleh kaca refelktor lebih besar dibandingkan dengan kaca tunggal (tanpa reflektor).
2. Efisiensi pengering
Efisiensi pengeringan merupakan perbandingan antara jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air dalam bahan dengan jumlah energi panas yang tersedia selama proses pengeringan.
Gambar 5. memperlihatkan bahwa efisiensi alat pengering berubah seiring dengan bertambahnya waktu pengeringan, hal ini disebabkan oleh perubahan intensitas matahari. Intensitas matahari umumnya meningkat hingga pukul 12.00 siang setelah itu perlahan mengalami penurunan intensitas hingga matahari terbenam.
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Kadar Air, M (%)
Waktu Pengukuran
TANPA REFLEKTOR KACA REFLEKTOR
16 Gambar 5. Grafik hubungan antara efisiensi pengeringan (p) dengan waktu pengeringan
Peningkatan intensitas matahari menyebabkan energi panas yang diterima oleh kolektor semakin besar sehingga suhu udara yang keluar dari kolektor atau yang masuk pada ruang pengering semakin meningkat.Aliran udara bertemperatur tinggi akan menguapkan air dalam gabah sampai mencapai efisiensi tertinggi kemudian akan turun kembali seiring dengan bertambahnya waktu pengeringan sampai mencapai kadar air giling gabah sesuai standar Bulog sebesar 14 %. Pada kondisi ini energi panas yang dibawah oleh udara tidak lagi dimanfaatkan secara maksimal untuk menguapkan air dari gabah karena kandungan kadar air gabah semakin kecil sehingga efisiensi akan turun. Dari nilai efisiensi terlihat bahwa efisiensi maksimum terjadi pada pukul 12:30 Wita.
Alat pengering gabah yang menggunakan reflektor menghasilkan efisiensi maksimum yaitu 32,486 % sedangkan alat pengering gabah tanpa menggunakan reflektor menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 24,759 %. Hal ini terjadi karena pada kolektor yang menggunakan reflektor radiasi matahari yang terima oleh kolektor akibat pancaran sinar yang dipantulkan dari kaca reflektor ke kolektor sehingga temperatur pada kolektor semakin besar menyebabkan temperatur udara yang masuk keruang
pengering semakin tinggi dibandingkan dengan tanpa menggunakan reflector
5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian serta analisa data yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Waktu yang diperlukan untuk
mencapai persentase kadar air gabah kering giling pada alat pengering gabah yang menggunakan kolektor tanpa replektor dengan lama pengeringan 6 jam sedangkan alat pengering gabah yang menggunakan kolektor surya dengan menggunakan Reflektor lebih cepat yaitu 5 jam 15 menit. Persentase penurunan kadar air gabah dari 24,3% dengan massa 6 kg menjadi kadar air gabah kering giling sesuai standar Bulog 14% dari pukul 08.45 sampai 14.45 tanpa reflektor dan pukul 08.45 sampai 14:00 dengan menggunakan reflektor.
2. Alat pengering gabah yang kolektor surya tanpa reflektor menghasilkan efisiensi maksimum yaitu 24,759 % sedangkan alat pengering gabah yang dengan menggunakan Reflektor menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 32,487%.
DAFTAR PUSTAKA
Douglas, M. Considene, 1977. Energy Technology Handbook. McGraw-Hill Book Company Inc., USA.
Duffie, A. John, Beckman, A. William, 1980.
Solar Engineering Of Thermal Processes. Wiley and Sons, New York, USA.
Dirk E. Maier, Fred W. Bakker-Arkema, 2002. Grain Drying Systems. St.
Charles, Illinois, U.S.A.
Huda Fahmi, Tazi Imam, 2013. Rancangan Bangun Pengering Menggunakan Sistem Aliran Konveksi Udara Dari Kolektor Surya. Malang.
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Efisiensi Penegering, (%)
Waktu Pengukuran
TANPA REFLEKTOR KACA REFLEKTOR
17 Himran Syukri, 2005. Energi Surya.
CV.Bintang Lamumpatue, Makassar.
Holman J.P, 1988, Perpindahan Kalor, 6th Ed, Erlangga, Jakarta.
Jansen, J. Ted, Arismunandar, W, 1995.
Teknologi Rekayasa Surya. PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
Keputusan Bersama Kepala Badan Bimas
Ketahanan Pangan No.
04/SKB/BBKP/H/II/2002.
M. Mohanraj, P. Chandrasekar, 2009.
Performance of a Forced Convection Solar Drier Integated With Gravel as Heat Storage Material For Chili Drying, Journal of Engineering and Technologi, Karunya University, Kucing Serawak.
Mohsenin, 1980. Physical Properties of Plant and Animal materials. 2nd edition.
Gordon and Breach Science. New York USA.
Noble & Andrizal. (2003). Kajian Praktis Penggilingan Padi. Deptan. Jakarta.
Selyus Rantepulung 2012. Analisis Efisiensi Pengering Gabah dengan Tenaga Surya.
Unhas Makassar.
Suanggana Doddy, 2014. Analisa waktu Pengeringan Antara 2 Plat Pengering Gabah Dengan Dan Tanpa Menggunakan Kolektor Sekunder.
Unhas Makassar.
Syafrun, M., 2018. Analisis Perubahan Waktu Pengeringan Terhadap Perubahan Tinggi Cerobong. JPE-Unhas.
Makassar.
W. F. Stoecker, dan J. W. Jones, Supratman Hara, 1996. Refrigerasi dan Pengkondisian Udara (Terjemahan).
Penerbit Erlangga, Jakarta.
Winata. A , Prasetiyo.R. Karakteristik pengeringan gabah pada alat pengering kabinet (tray dryer) menggunakan sekam padi sebagai bahan bakar.
Jurusan Teknik Kimia, Fak. Teknik, Universitas Diponegoro. Semarang.
Yazmendra Rosa, Rancang bangun kolektor plat datar energi surya untuk pengeringan pasca panen, Jurnal Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang, 2007.
