KARAKTERISTIK PENGERINGAN COKLAT
DENGAN MESIN PENGERING ENERGI SURYA
METODE PENGERINGAN
THIN LAYER
SKRIPSI
Skripsi yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana
Oleh :
DAVID TAMBUNAN NIM. 05 0401 066
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
Lakukan pengujian karakteristik pengeringan coklat
dengan menggunakan mesin pengering energi surya
dengan metode thin layer
-Data lain dapat diperoleh dari hasil :
-Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT
AGENDA : / TS / 2010
DITERIMA TGL :
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
Sub. Program Studi : Konversi Energi
Bidang Tugas : Mesin Konversi Energi
Judul Tugas : Karaktiristik Pengeringan Coklat dengan Mesin Pengering
Energi Surya Metode Thin Layer
Diberikan tanggal : 01-09-2010 Selesai Tgl : 02– 07 -2011
Dosen Pembimbing : Tulus Burhanuddin Nama Mhs : David Tambunan Sitorus. ST, MT NIM :050401066
No Tanggal KEGIATAN ASISTENSI
BIMBINGAN
Tanda Tangan Dosen Pembimbing
1 05-09-10 Survey alat dan bahan
2 19-10-10 Persiapan alat pengering
3 24-11-10 Ass Bab I, lanjut Bab II
4 07-12-10 Ass Bab II, lanjut Bab III
5 14-01-11 Ass Bab III, observasi karakteristik
cuaca
6 20-01-11 Pengukuran dan Pengambilan data
7 20-04-11 Ass Bab IV
8 01-04-11 Perhitungan Kalor Radiasi Matahari
9 02-05-11 Neraca kalor dan karakteristik
ABSTRAK
Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini
mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang
dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat
turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%.
Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering.
Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis
tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan
bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang
diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
DAFTAR ISI
2.5 Sistem Energi Matahari ... 12
2.6 Pemilihan Bahan ... 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 16
3.1 Pengujian ... 16
3.2 Bahan dan Alat Uji ... 17
3.3 Prosedur Penelitian ... 27
BAB IV HASIL DAN ANALISA ... 29
4.1 Karakteristik Cuaca ... 29
4.3 Analisa Pengeringan Produk ... 37
4.3.1 Analisa Pengeringan Sample I ... 39
4.3.2 Analisa Pengeringan Samplel II ... 40
4.3.3 Analisa Pengeringan Sample III ... 41
4.4 Neraca Kalor Harian ... 44
4.4.1 Neraca Kalor Sample I ... 43
4.4.2 Neraca Kalor Sample II ... 46
4.4.3 Neraca Kalor Sample III ... 48
4.5 Efisiensi Pengeringan ... 51
4.5.1 Efisiensi Sample I ... 51
4.5.2 Efisiensi Sample II ... 51
4.5.3 Efisiensi Sample III ... 52
4.6 Karakteristik Pengeringan ... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 65
5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran ... 66
DAFTAR NOTASI
SIMBOL KETERANGAN SATUAN
A Luas Penampang m2
Luas Penampang Rak Pengeringan m2
Luas Penampang Rak Pengeringan Alami m2
Luas Penampang Rak Pengeringan Buatan m2
I Intensitas radiasi W/m2
Q Kalor Joule
Kalor Radiasi Joule
Kalor Pengeringan produk Joule
Kalor Pengeringan produk untuk sampel I Joule
Kalor Pengeringan produk untuk sampel II Joule
Kalor Pengeringan produk untuk sampel III Joule
Kalor Pengeringan produk untuk sampel IV Joule
T0 Temperatur awal 0C
Tmax Temperatur maksimum 0C
Temperatur tengah 0C
Cp Kalor spesifik (jenis) kJ/kg 0C
Efisiensi Pengeringan total %
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen I %
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen II %
Efisiensi Pengeringan untuk Spesimen IV %
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi ... 14
Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas ... 15
Tabel 3.1 Spesifikasi temperatur dan kelembaban relatif ... 22
Tabel 4.1 Karakteristik cuaca pada tanggal 4 April 2011 ... 33
Tabel 4.2 Q Radiasi Harian ... 35
Tabel 4.3 Penurunan Massa Produk ... 37
Tabel 4.4 Penurunan Massa Produk Sample I ... 39
Tabel 4.5 Penurunan Massa Produk Sample II ... 40
Tabel 4.6 Penurunan Massa Produk Sample II ... 41
Tabel 4.7 Temperatur Harian Sample I ... 43
Tabel 4.8 Pengaruh Suhu terhadap Sample I ... 44
Tabel 4.9 Kalor Pengeringan Sample I ... 45
Tabel 4.10 Temperatur Harian sample II ... 46
Tabel 4.11 Pengaruh Suhu terhadap sample II ... 46
Tabel 4.12 Kalor Pengeringan Sample II ... 47
Tabel 4.13 Temperatur Harian Sample III ... 48
Tabel 4.14 Pengaruh Suhu Terhadap Sample III ... 49
Tabel 4.15 Kalor Pengeringan Sample III ... 50
Tabel 4.16 Moisture Ratio Sample I ... 54
Tabel 4.17 Moisture Ratio Sample II ... 58
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar Mesin Pengering dengan bantuan penghisap udara ... 8
Gambar 2.2 Mesin pengering sederhana ... 9
Gambar 2.3 Mesin Pengering sistem drum dryer ... 10
Gambar 2.4 Mesin pengering dengan menggunakan energi listrik ... 11
Gambar 2.5 Skema mesin pengering dengan energi surya ... 17
Gambar 3.1 Coklat ... 21
Gambar 3.2 Mesin pengering ... 22
Gambar 3.3 Mesin Pengering dan Dimensi Bagian – bagiannya ... 23
Gambar 3.4 Thermometer ... 24
Gambar 3.5a HOBO Data Logger ... 25
Gambar 3.5b HOBO Smart Sensor ... 26
Gambar 3.6 Sensor Piranometer Silikon ... 27
Gambar 3.7 Sensor Temperatur/kelembaban relatif ... 28
Gambar 3.8 Perisai Solar Radiasi ... 29
Gambar 3.9 Sensor Kecepatan udara ... 30
DAFTAR GRAFIK
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011 ... 29
Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011 ... 30
Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011 ... 31
Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada hari Senin 4 April 2011 ... 32
Grafik 4.5 Intensitas Radiasi Rata-rata Harian ... 36
Grafik 4.6 Penurunan Massa Produk untuk Sample I ... 39
Grafik 4.7 Penurunan Massa Produk untuk Sample II ... 40
Grafik 4.8 Penurunan Massa Produk untuk Sample III ... 42
Grafik 4.9 Kalor Pengeringan Sample I ... 45
Grafik 4.10 Kalor Pengeringan Sample II ... 48
Grafik 4.11 Kalor Pengeringan Sample III ... 50
Grafik 4.12 Derajat kelembaban (MR) spesimen I ... 57
Grafik 4.13 Derajat kelembaban (MR) spesimen II ... 61
ABSTRAK
Proses pengeringan terhadap 500 gram coklat, pada penelitian ini
mempergunakan sebuah mesin pengering tenaga surya. Jumlah kadar air yang
dikandung coklat sebanyak 60%. Pada pengeringan ini diharapkan, agar kadar air coklat
turun. Dimana kadar air yang diinginkan setelah mengalami pengeringan adalah 17%.
Jika kadar air coklat telah mencapai 17%, maka coklat dinyatakan telah kering.
Dalam penelitian ini jenis pengeringan yang dipakai adalah pengeringan lapis
tipis (thin layer), dengan pengeringan buatan (mesin) dan pengeringan alami. Dengan
bantuan HOBO Micro Station dalam mengukur karakteristik cuaca, seluruh data yang
diperoleh nantinya akan dianalisa demi mendapatkan karakteristik pengeringan coklat.
Kata kunci : Energi surya, mesin pengering, karakteristik.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang.
Sinar matahari adalah salah satu gelombang elektromagnetik yang memancarkan
energi yang disebut dengan energi surya, ke permukaan bumi secara terus menerus.
Energi ini mempunyai sifat antara lain tidak bersifat polutan, tidak dapat habis
(terbarukan) dan juga gratis. Bumi menerima daya radiasi surya sekitar 108 PW
(1PW=1015W), atau dalam 1 tahun total energi surya yang sampai di permukaan bumi
sekitar 3.400.000 EJ (1EJ=1018J) ( Lit.1 hal 9 ) . Hanya diperlukan 2 jam radiasi sinar
surya untuk memenuhi kebutuhan energi dunia selama satu tahun sebesar 474 EJ ( Lit.1
hal 20 ). Tetapi, potensi energi yang sangat besar ini belum dimanfatkan secara optimal
dan masih terbuang begitu saja. Suatu studi menyebutkan energi surya yang sudah
dimanfaatkan sebesar 5 GW melalui sel surya dan 88 GW melalui pemanas air. Jumlah
ini tidak ada artinya dibandingkan dengan radiasi yang diterima bumi ( lit.1 hal 20 )
Sebagai negara yang terletak di daerah katulistiwa, yaitu pada 60 LU – 110 LS
dan 950 BT – 1410 BT, dan dengan memperhatikan peredaran matahari dalam setahun
yang berada pada daerah 23,50 LU dan 23,50 LS akan mengakibatka
cukup tinggi (antara 26º C - 35º C) dan bila saat cuaca cerah akan disinari matahari
selama 6 –7 jam dalam sehari ( lit.6 ). Bagian barat Indonesia mendapat rata-rata radiasi
sebesar 4,5 KWh/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 10% dan bagian timur 5,1
kWH/m2/hari dengan variasi bulanan sekitar 9% ( lit.7 ). Sifat radiasi matahari yang di
peroleh di daerah ini dapat dikatakan lebih kecil perubahannya terhadap rata-rata tiap
tahunnya. Dilain pihak, pancaran radiasi ini sifatnya periodik setiap hari dan setiap
tahunnya secara terus menerus.
Ada dua cara memanfaatkan energi surya yang berlimpah ini, yaitu dengan sel
surya dan surya termal. Teknologi dengan sel surya tergolong efisien dan bersih, tetapi
memerlukan peralatan yang cukup mahal. Sementara, teknologi surya termal adalah
mengumpulkan radiasi surya dalam bentuk panas. Cara ini umumnya tidak
membutuhkan peralatan yang rumit dan relatif lebih mudah untuk dilakukan. Secara
global pemanfaatan energi surya termal masih jauh lebih banyak dibanding sel surya.
Fakta ini menunjukkan bahwa tersedia energi surya yang cukup besar dan dapat
Industri pengering, termasuk pengeringan produk pertanian adalah termasuk
salah satu proses produksi yang banyak menggunakan energi. Studi di beberapa negara
menunjukkan bahwa persentasi konsumsi energi nasional untuk pengeringan relatif
cukup besar. Menurut studi negara-negara seperti USA, Kanada, Perancis, Inggris
mengkonsumsi sekitar 10-15% dari energi nasionalnya untuk pengeringan ( lit.7 ).
Jerman dan Denmark bahkan lebih besar yaitu sekitar 20-25%. Meskipun belum ada
studi yang melaporkannya, diperkirakan Indonesia dan negara-negara lainnya,
menggunakan konsumsi energi nasionalnya untuk pengeringan pada kisaran 5-25% (
lit.6 ). Secara global, data tahun 2007 menyatakan 86,4% konsumsi energi dunia
dipasok oleh sumber energi berbasis fosil seperti minyak bumi, gas alam, dan batubara (
lit.5 ). Pembakaran sumber energi berbasis fosil ini setara dengan pelepasan 21,3
gigaton karbon dioksida ke alam, tetapi alam dengan bantuan hutan hanya mampu
menyerap setengah dari jumlah ini. Oleh karena itu akan ada penambahan karbon
dioksida sekitar 10,6 gigaton pertahun ( lit.7 ). Jika tidak ada langkah konkrit, ini akan
meningkat terus di tahun-tahun mendatang seiring dengan meningkatnya kebutuhan
energi dunia. Gas inilah salah satu yang akan menyebabkan pemanasan global, dan jika
lajunya tidak dikurangi akan membahayakan kelangsungan hidup bumi sebagai planet
yang bisa dihuni umat manusia dan mahluk hidup lainnya. Fakta-fakta ini menunjukkan
bahwa proses pengeringan termasuk salah satu penyumbang pelepasan karbon dioksida
ke alam yang relatif besar.
Untuk mengurangi pemakaian energi berbasis fosil yang akan menyebabkan
pemanasan global, salah satunya adalah pemanfaatan energi sinar matahari.
Pemanfaatan energi sinar matahari dapat digunakan pada mesin pengering, seperti
mesin pengering coklat. Pengolahan pasca panen hasil pertanian atau perkebunan
mempunyai peranan penting dalam kehidupan masyarakat Indonesia, yang sekaligus
juga merupakan sumber pemasukan devisa negara yang cukup besar. Dengan
penerapan sistem energi sinar matahari pada teknologi ini, diharapkan akan
mempercepat proses pengeringan coklat.
Selain untuk mempercepat pengeringan, juga dapat menjaga mutu dan kwalitas
1.2. Tujuan.
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Menentukan karakteristik pengeringan coklat yang memanfaatkan
energi surya sebagai sumber energinya.
2. Membandingkan data pengujian hasil pengeringan alami dengan
pengeringan buatan.
1.3. Manfaat Penelitian.
Adapun manfaat dari pengujian ini adalah untuk membantu proses pengeringan
coklat agar lebih cepat, sekaligus menjaga mutu coklat tersebut.
1.4. Batasan Masalah.
Dalam penulisan skripsi ini, akan dibahas tentang pengujian pengeringan dengan
mesin pengering dimana hasil dari pengujian dengan mesin pengering akan
dibandingkan dengan pengujian langsung dibawah sinar matahari guna mendapatkan
efisiensi mesin pengering coklat.
1.5 Metode Pembahasan
Metode pembahasan yang digunakan adalah: Studi literature yaitu
mengumpulkan berbagai informasi dan data dari buku teks, internet dan makalah -
makalah yang berhubungan dengan mesin pengering dan coklat.
1.6 Sistematika Penulisan.
Untuk mempermudah pembaca dalam memahami tulisan ini, maka dilakukan
pembagian atas bab berdasarkan isinya. Tulisan ini akan disusun dalam beberapa bab
yaitu : Bab I berisi tentang Pendahuluan, Bab II Tinjauan Pustaka yang berisikan
tentang mesin pengering serta spesimen yang diuji yakni coklat, Bab III Metodologi Penelitian berisikan tentang langkah – langkah pada saat pengujian, Bab V Hasil dan
Analisa berisikan tentang hasil pengujian yang telah dilakukan, Bab VI Kesimpulan dan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan.
Metode pengawetan dengan cara pengeringan merupakan metode paling tua dari
semua metode pengawetan yang ada. Contoh makanan yang mengalami proses
pengeringan ditemukan di Jericho dan berumur sekitar 4000 tahun. Metode ini
merupakan metode yang sederhana, aman dan mudah. Dan dibandingkan dengan
metode lain, metode ini memiliki daya tahan yang lama dan tidak memerlukan
perlakuan khusus saat penyimpanan.
Pengeringan merupakan proses mengurangi kadar air bahan sampai batas
dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang ada yang dapat
menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Semakin banyak kadar air dalam
suatu bahan maka semakin cepat pembusukan oleh mikroorganisme. Dengan demikian
bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu yang lebih lama dan kandungan
nutrisinya masih ada. Akan tetapi misalnya pada ikan asin, dilakukan penggaraman
terlebih dahulu baru pengeringan. Ini dilakukan agar spora yang meningkatkan kadar air
dapat dimatikan.
Contoh makanan yang biasa diawetkan dengan menggunakan metode
pengeringan adalah buah kering. Buah kering adalah buah yang akan dikeringkan baik
sengaja maupun tidak sengaja. Misalnya kismis dan kurma.
Faktor – faktor yang mempengaruhi pengeringan antara lain: suhu, kecepatan
aliran udara pengeringan, kelembaban udara, arah aliran udara, ukuran bahan dan kadar
2.2 Mesin pengering.
Mesin pengering adalah alat yang digunakan untuk mempercepat proses
pengeringan suatu produk. Dimana proses pengeringan itu sangat penting bagi
pengolahan hasil pertanian. Tujuan dari pengeringan hasil pertanian adalah agar produk
dapat disimpan lebih lama, mempertahankan daya fisiologik biji-bijian/benih, agar
pemanenan dapat dilakukan lebih awal dan mendapatkan kwalitas yang lebih baik.
Mesin pengering banyak bentuknya dan sumber energi yang dipakai oleh mesin
pengering itu juga berbagai macam. Ada yang menggunakan sinar matahari dan panas
buatan, dimana satu sama lain memiliki keunggulan dan kekurangan. Beberapa contoh
mesin pengering yang telah dibuat :
1. Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
udara
Gambar 2.1 Mesin pengering dengan bantuan penghisap udara.
Mesin pengering ini mempunyai blower untuk menghisap udara yang nantinya
digunakan sebagai fluida yang akan mengeringkan. Dimana dengan menggunakan
blower, udara yang masuk dapat disesuaikan dengan kebutuhan dan jumlah fluida yang
masuk kedalam kolektor dapat berjalan dengan konstan. Dibagian atas pengering di
buat van hisap yang akan membantu memperlancar sirkulasi udara dan mempercepat
pengeringan. Tetapi untuk menggerakkan blower tersebut dibutuhkan energi lain dan
2. Mesin pengering sederhana.
Gambar 2.2. Mesin pengering sederhana.
Mesin pengering ini sangat sederhana, dimana proses aliran udara yang masuk
kedalam kolektor berdasarkan kecepatan udara sekitar. Walaupun perawatan dan
pembuatannya murah tetapi dapat membantu mempercepat proses pengeringan.
3. Mesin pengering sistim drum dryer.
Gambar 2.3 Mesin pengering sistim drum dryer.
Keterangan gambar :
A = Pengeluaran uap.
B = Pemasukan produk.
C = Silinder/drum yang dipanaskan dengan uap.
D = Pengeluaran produk.
E = Pisau kikis.
Pengering ini biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk
larutan, bubur maupu pasta. Bagian utama dari alat ini adalah silinder logam yang
berputar dan bagian dalamnya berlubang. Sebagai media pemanas digunakan cairan
atau uap air kemudian dialirkan kedalam silinder. Untuk proses pengeringan, bahan
yang ingin di keringkan berupa larutan atau bubur disemprotkan pada silinder yang
Kemudian waktu silinder berputar bahan yang akan di keringkan ikut terbawa
pada permukaan silinder yang bersuhu tinggi sehingga bahan mengering. Bahan yang
kering akan dikeluarkan oleh pisau kikis yang jaraknya telah diatur terhadap silinder,
kemudian akan jatuh lewat saluran keluar.
( Sumber : lit. 10 )
4. Mesin pengering memakai energi listrik.
Gambar 2.4 Mesin pengering memakai energi listrik.
Keterangan gambar :
a = Rangka pengering.
b = Dinding penutup.
c = Tempat elemen panas.
d = Tempat kipas penghembus.
e = Penyangga rak.
f = Rak pengering.
g = Pentilasi udara.
Cara kerja dari mesin pengering ini tidak begitu rumit. Arus mengalir menuju
elemen panas dan thermostat. Kemudian thermostat akan mengatur, thermostat akan
berfungsi sebagai saklar otomatis bila panas melebihi temperatur yang ditentukan. Arus
AC kemudian akan terhubung dengan lampu yang berfungsi sebagai indikator
thermostat, jika lampu hidup maka thermostat terhubung dan begitu sebaliknya. Arus
pada elemen pemanas akan mengubah energi listrik menjadi panas atau kalor. Panas ini
akan dihembuskan oleh kipas menuju ruang pengering yang akan digunakan untuk
menguapkan kandungan air yang ada pada produk. Apabila suhu dalam ruangan
pengering sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka ventilasi dapat dibuka dengan
tujuan uap air dapat keluar dan digantikan dengan udara dari ruang pemanas. Cara ini
dilakukan secara terus menerus hingga produk benar-benar menjadi kering.
( Sumber : lit. 10 )
2.3 Kolektor.
Kolektor surya merupakan suatu alat yang dapat menghasilkan energi panas
dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika
cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan
dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan
dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang
bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai
aplikasi.
Kolektor surya pada umumnya memiliki komponen-komponen utama, yaitu :
1) Cover, berfungsi untuk mengurangi rugi panas secara konveksi menuju lingkungan.
2) Absorber, berfungsi untuk menyerap panas dari radiasi cahaya matahari.
3) Kanal, berfungsi sebagai saluran transmisi fluida kerja.
4) Isolator, berfungsi meminimalisasi kehilangan panas secara konduksi dari absorber
menuju lingkungan.
Terdapat tiga jenis kolektor surya yang diklasifikasikan ke dalam Solar Thermal
Collector System dan juga memiliki korelasi dengan pengklasifikasian kolektor surya
berdasarkan dimensi dan geometri dari proses penerimaan yang dimilikinya yaitu :
1. Kolektor Plat Datar (Flat-Plate Collectors).
Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah memanfaatkan
kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran,
tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana,
hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Tipe ini
dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur di
bawah 100°C.
( Sumber : lit. 11 )
2) Kolektor terkonsentrasi (Concentrating Collectors).
Jenis ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada
temperature antara 100° – 400°C. Kolektor surya jenis ini mampu memfokuskan
energi radiasi cahaya matahari pada suatu receiver, sehingga dapat meningkatkan
kuantitas energi panas yang diserap oleh absorber.
( Sumber : lit. 11 )
3) Kolektor tabung terevakuasi (Evacuated Tube Collectors).
Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi
dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaannya
terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan
panasnya yang relatif rendah.
( Sumber : lit. 11 )
Kolektor yang dipilih dalam perancangan ini adalah Kolektor plat datar, karena
tingkat kesulitan pembuatan yang rendah namun memiliki efisiensi yang cukup baik dan
2.4 Coklat
Coklat dihasilkan dari kakao ( theobroma cacao ) yang diperkirakan tumbuh
didaerah Amazon utara sampai Amerika tengah. Pada awalnya coklat digunakan untuk
membuat minuman saja karena sel putih pada coklat memiliki sumber gula yang tinggi
untuk minuman beralkohol.
Biji coklat kaya akan alkoloid – alkoloid seperti teobromin, fenetilamina dan
anandamida yang memiliki efeksiolagis yang dibutuhkan oleh tubuh guna menghasilkan
kadar gula tubuh. Menurut ilmuwan coklat yang dikomsumsi secara teratur dapat
menurunkan tekanan darah. Warna buah coklat sangat beragam, tetapi pada dasarnya
hanya ada dua macam warna. Buah yang mudanya berwarna hijau atau hijau agak putih
jika sudah masak akan berwarna kuning. Sementara itu, buah yang ketika muda
berwarna merah setelah masak akan berwarna jingga (orange). Buah akan masak
setelah berumur enam bulan. Standarisasi air coklat setelah pengeringan adalah 11 – 17
% ( sum: Literatur 3 )
Pengeringan dapat dilakukan dengan pengeringan alami dan pengeringan
buatan.
- Untuk pengeringan alami: lidah buaya langsung dijemur dibawah sinar matahari
atau penjemuran di atas lantai, tikar anyaman dan lain sebagainya.
- Untuk pengeringan buatan: Dengan menggunakan mesin pengering untuk
menghemat tenaga manusia dan mempercepat proses pengeringan, terutama pada
saat musim hujan.
2.5 Sistem Energi Matahari.
Seperti dijelaskan sebelumnya, penerapan sistem energi matahari ini adalah
untuk mempercepat waktu proses pengeringan dari pengeringan yang biasa dilakukan
yaitu dengan penjemuran langsung.
Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada
percobaan ini merupakan sistem tidak langsung ( Indirect type dryer ) dimana
pengumpulan energi matahari dilakukan di tempat terpisah diluar bagian pengeringan,
kemudian dihubungkan ke tempat pengeringan melalui suatu fluida yang berfungsi
Pengumpulan energi surya dan pentransferan energi panas pada fluida kerja
dilakukan melalui suatu alat yang disebut kolektor matahari (solar collector).
Gambar 2.5 Skema sistem pengering dengan energi surya.
Pada sistem yang dirancang hanya menggunakan udara lingkungan dan pemanasan
hanya dilakukan pada siang hari oleh kolektor surya, maka tidak digunakan elemen
pemanas listrik. Diharapkan dengan bantuan kolektor surya dapat diperoleh temperatur
pengering diatas 40 0C dengan asumsi waktu penggunaan 7 jam/hari.
2.6 Pemilihan Bahan.
Berbagai macam material yang tersedia dapat dipilih berbagai bahan dalam
proses pembuatan alat. Dalam pembuatan alat sistem pemindahan panas yang
dibutuhkan tergantung dari tujuan sistem tersebut, bila panas akan ditahan dalam satu
sistem maka bahan yang akan dipilih adalah material yang memiliki konduktivitas yang
kecil atau isolator. Sedangkan bila sistem yang diinginkan dapat memindahkan panas
konduktivitas thermal yang besar.Pemilihan bahan material, juga harus ditinjau dari
berbagai aspek yaitu :
1. Aspek Teknik
Aspek teknik dalam pemilihan bahan material diperlukan untuk menganalisa
karakteristik bahan, konduktivitas termal dan suhu operasi serta kekuatan bahan yang
digunakan. Alasan-alasan teknis dalam pemilihan bahan sangat penting digunakan
dalam perancangan agar dapat dicapai kondisi kerja alat yang baik.
2. Aspek Ekonomi
Pemilihan bahan harus dilakukan dengan meninjau nilai ekonominya. Pemilihan
bahan yang murah sangatlah perlu agar harga peralatan yang direncanakan akan mampu
dijangkau oleh daya beli para petani.
Pertimbangan antara dua aspek diatas akan memberi hasil guna yang baik dan
bermanfaat dalam pertimbangan perancangan.
Nilai konduktivitas termal untuk beberapa jenis bahan yang dapat digunakan
sebagai isolator panas yaitu material yang memiliki nilai konduktivitas termal yang
kecil dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.1 Konduktivitas termal bahan isolasi.
Material Densitas
Serat, papan isolasi 240 0,048
Kapuk 24 0,035
Serbuk gergaji 64 0,059
Serutan kayu 140 0,059
Semen 1500 0,029
Bahan yang digunakan sebagai penghantar panas yang baik biasanya terbuat dari
logam. Nilai konduktivitas termal bahan logam dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2.2 Konduktivitas termal penghantar panas.
Material Densitas
Kg / m3
Konduktivitas
W / m K
Aluminium 2,7 204
Timbal 11,3 35
Besi 7,897 73
Tembaga 8,9 386
Perunggu 8,6 83
Nikel 8,9, 90
Perak 10,254 419
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Pengujian.
Berdasarkan ketebalan tumpukan/lapisan bahan yang dikeringkan oleh alat
pengering maka jenis pengeringan dapat dibedakan atas dua jenis yakni deep bad dan
thin layer. Pada pengujian ini penguji melakukan pengering dengan metode thin layer
dimana spesimen dikeringkan secara serentak dan merata (tidak ditumpukkan)
Tahap-tahap pengujian :
1.Tahap observasi.
Pada tahap ini dilakukan peninjauan terhadap bahan uji dan beberapa parameter
pada kondisi sekitar (karakteristik cuaca), serta hal lain yang berhubungan dengan
pengujian.
2.Tahap pengumpulan data.
Data yang diperoleh dari hasil pengukuran dikumpulkan dengan cara dilakukan
pengukuran - pengukuran. Antara lain, mengukur massa spesimen dengan neraca
digital, mengukur kadar air spesimen (Lab. Kimia), mengukur temperatur udara,
kecepatan angin, dan kelembapan udara dengan HOBO Microstation.
3.Tahap pengolahan data.
Data yang diperoleh diolah untuk mencari efisiensi mesin pengering.
4.Tahap pengambilan kesimpulan.
Dari hasil pengolahan data dapat ditarik suatu kesimpulan mengenai mesin
3.2. Bahan Dan Alat Uji.
1. Bahan.
Bahan yang dipergunakan dalam proses pengeringan ini adalah coklat yang
berkadar air 60% yang akan dikeringkan untuk mencapai kadar air 17% merupakan
standar kering coklat. Adapun tujuan pengeringan untuk menghasilkan kualitas coklat
yang baik.
Gambar 3.1 Coklat.
2. Alat pengujian.
Dalam penelitian ini digunakan alat untuk mengambil data pengujian. Alat yang
digunakan adalah :
1.Mesin pengering.
Alat pengering ini dibuat berdasarkan hasil rancangan terlebih dahulu.
Alat pengering dibuat bertujuan untuk mempercepat pengeringan produk
Gambar 3.2 Mesin pengering. Gambar 3.3 Skema Mesin Pengering
Pada kolektor surya/absorber terjadi proses absorsi, dimana panas (radiasi) dari cahaya matahari di serap dan dialirkan menuju bak pengering. Di dalam bak pengering terdapat tray-tray tembus udara yang berfungsi sebagai rak tempat produk dikeringkan. Udara panas akan mengalir secara konveksi melewati tray-tray tersebut. Dengan adanya
perbedaan temperatur pada chimney dengan ruang pengering, maka udara panas akan
mengalir menuju chimney untuk menyesuaikan temperatur dengan udara sekitar dan
otomatis aliran udara tersebut akan membawa uap-uap air dari produk, sehingga dengan
2Thermometer
Untukmelakukanpengukuran temperature yang terjadi di dalam alat
pengering dan plat absorber digunakan alat pengukur temperature, yaitu thermometer.
Gambar3.4Thermometer
3Hobo Micro Station
HOBO Micro Station adalah sebuah alat pencatat data dari 3 sensor
pencatatmicroclimates multi channel (Intensitas radiasi matahari, kecepatan,
angin, dan Kelembaban relatif). Mikro station ini menggunakan sebuah jaringan
yang terhubung dengan beberapa sensor pintar yang berfungsi untuk melakukan
pengukuran. Terdiri dari Sebuah data logger yang terhubung dengan perangkat
komputer dan beberapa sensor yang dipasang pada sebuah penyangga.
Gambar 3.6bHobo Micro Station smart sensor
Dengan spesifikasi :
- Skala Pengoperasian : -200 – 500C dengan baterai alkalin
-400 – 700C dengan baterai litium
- Input Sensor : 3 buah sensor pintar multi channel
monitoring
- Ukuran : 8,9 cm x 11,4 cm x 5,4 cm
- Berat : 0,36 kg
- Memori : 512K Penyimpanan data nonvolatile flash.
- Interval Pengukuran : 1 detik – 18 jam (tergantung pengguna)
- Akurasi waktu : `0 sampai 2 detik untuk titik data pertama
dan ±5 detik untuk setiap minggu pada
suhu 25oC.
Keempat sensor yang dipasang pada HOBO Micro Station untuk melakukan
pengukuran yaitu :
a. Sensor Piranometer Silikon
Smart sensor ini didesain untuk beroperasi bersama Stasiun Pencatat Cuaca HOBO.
Sensor ini berfungsi sebagai sensor cahaya yang digunakan untuk mengukur intensitas
radiasi pada penelitian ini. Sensor ini memiliki penghubung modular yang membuatnya
mudah untuk dipasangkan pada stasiun mikro. Seluruh parameter kalibrasi telah tersedia
di dalamnya, yang mengirimkan informasi secara otomatis ke dalam pencatat (logger)
tanpa perlu melakukan pemrograman, kalibrasi, atau pengesetan lebih lanjut.
Gambar 3.6. Sensor piranometersilikon
Denganspesifikasi :
- Cakupanpengukuran : 0 – 1280 W/m2
- Ketepatan : ±10W/m2 atau ± 5%, yang bekerja sangat
baik pada kondisi terik.
- Ketepatan Angular : koreksikosinus 0 – 80 derajat dari posisi
vertical, kesalahan azimut ≤ ±2% pada 45
derajat dari vertical, rotasi 360 derajat.
- Resolusi : 1,25 W/m2
- Kalibrasi : tersedia kalibrasi pabrikan
- Cakupan suhu pengoperasian : -40 sampai +70oC
Pada lingkungan : Tahan terhadap air
- Ukuran : tinggi 4,1 cm x 3,2 diameter
- Berat : 120 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12)
b. Sensor Temperatur/KelembabanRelatif
Sensor ini didesain untuk dioperasikan bersama pembaca data stasiun mikro
HOBO, yang berfungsi untuk mengukur temperature dan tingkat kelembaban relatif.
Gambar 3.7. Sensor Temperatur dan Tingkat kelembaban relatif
Dengan spesifikasi seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 4.1. Spesifikasi sensor temperatur dan Tingkat kelembaban relatif
Spesifikasi Temperatur Kelembaban Relatif
Cakupanpengukuran -40 sampai +70oC 0 – 100% kelembaban
Ketepatan 0.2oC di atas 0 sampai
Cakupan suhu pengoperasian -40 sampai +70oC
Ketahanan Lingkungan Tahan air
c. Perisai Solar Radiasi
Didesain untuk dioperasikan bersama stasiun mikro HOBO, yang berfungsi
sebagai perisai solar radiasi.
Gambar 3.8.Solar Radiation Shield
Dengan spesifikasi :
- Respon waktu : 2,5 kali lebih cepat dibanding RS1
- Ketahanan terhadap angin : Telah diuji dengan angin buatan sampai
pada 129 Km/jam
- Material : perisai : ASA styrene
Penyangga :glass-filled nylon
- Temperatur : -40 sampai +70oC
- Berat : 113 g
- Diameter : 102 mm
d. Sensor KecepatanUdara
Berfungsi untuk mengukur kecepatan udara.
Gambar 3.9. Sensor kecepatan udara
Dengan spesifikasi :
Padalingkungan : Tahan terhadap air
- Ukuran : 19,0 x 8,1 cm
- Berat : 300 g (4 oz)
( Sumber Lit. 12 )
2. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk mengukur berat produk yang akan
dikeringkan. Alat ini digunakan pada saat produk sebelum dikeringkan dan sesudah
dikeringkan. Tujuannya adalah untuk mengetahui seberapa besar pengurangan berat
produk setelah mengalami proses pengeringan dengan alat pengering. Timbangan
Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan Kapasitas pengukuran
timbangan ini adalah 5kg dengan resolusi1 gram, yang memiliki beberapa fitur
sepertiAuto calibration, auto zero tracking, g/oz/ct/dwt convertion, yang dapat
Gambar 3.10. Timbangan Digital
Spesifikasi timbangan digital :
• Timbangan Digital yang dipakai adalah merk FEJ tipe 5000A dengan
kapasitas pengukuran timbangan 5 kg dengan resolusi 1 gram.
• Memiliki beberapa fitur seperti Auto calibration, auto zero tracking,
g/oz/ct/dwtconvertion
• Beroperasi padas uhu -10-60 ºC
4.3. Prosedur Penelitian.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui laju pengeringan lidah buaya, yang
dibuat dalam konsep derajat kelembaban atau moisture ratio.
Prosedur penelitian dibagi dalam empat tahap yaitu :
1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk.
2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO
Micro Station.
3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering.
4. Pengeringan langsung di bawah sinar matahari.
Adapun langkah – langkah pengujian yang dilakukan untuk memperoleh data
1. Pengujian terhadap mesin pengering tanpa menggunakan produk yang akan di
keringkan adalah sebagai berikut :
1. Mengukur temperatur sekitar.
2. Mengukur temperatur plat absorber pada titik yang telah ditentukan.
3. Mengukur temperatur kolektor.
4. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 1.
5. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 2.
6. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 3.
7. Mengukur temperatur ruang kolektor pada tray 4.
8. Melakukan prosedur No 1-7 tiap 1 jam sekali, mulai dari waktu yang ditentukan
hingga waktu yang ditentukan.
9. Mencatat data.
2. Observasi pada beberapa parameter kondisi sekitar dengan menggunakan HOBO
Micro Stationdilakukan untuk mengukur beberapa parameter untuk melihat kondisi
di sekitar tempat yang akan dipakai untuk melakukan penelitian, seperti tingkat
Intensitas Radiasi, Suhu, Kelembaban Relatif, serta Kecepatan udara. Pengukuran
dilakukan selama lima hari, dan dilakukan pencatatan data.
3. Pengeringan dengan menggunakan mesin pengering.
1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan
pada tray 1 untuk selanjutnya dilakukan proses pengeringan di dalam mesin
pengering.
2. Memasukkan coklat kedalam bak pengering.
3. Mengukur temperatur ruang kolektor.
4. Prosedur 1-3 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan
5. Mencatat data.
4. Pengeringan di bawah sinar matahari langsung.
1. Melakukan pengukuran berat coklat basah dengan berat 500 g agar diletakkan
langsung di bawah sinar matahari.
2. Mengukur temperatur daerah sekitar pengujian.
3. Prosedur 1-2 dilakukan setiap 30 menit mulai dari waktu yang ditentukan
BAB IV
Hasil dan Analisa
4.1. Karakteristik Cuaca
Sistem pengeringan dengan energi matahari seperti yang akan diterapkan pada
percobaan ini, baik sistem pengeringan alami langsung di bawah sinar matahari,
maupun sistem pengeringan buatan dengan menggunakan mesin pengering, sangat
dipengaruhi oleh karakteristik cuaca pada saat pengambilan data. Berikut ini adalah
grafik perubahan beberapa karakteristik cuaca yang di ambil pada salah satu hari
pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan HOBO Micro Station.
Di bawah ini ditunjukkan beberapa karakteristik cuaca pada hari Senin 4 April
2011:
a. Intensitas Radiasi (W/m2) – Waktu (t)
Grafik 4.1 Intensitas Radiasi pada hari Senin 4 April 2011
Grafik 4.1. menunjukkan besarnya intensitas radiasi matahari mulai jam 09.00 –
15.00 Wib selama pengujian. Pada gambar diatas menunjukkan bahwa besarnya
b. Suhu (T0 C) - Waktu (t)
Grafik 4.2 Temperatur pada hari Senin 4 April 2011
Temperatur merupakan salah satu dari bagian sensor yang terdapat pada Hobo
Mikrostation. Pengujian awal spesimen ini dimulai pada pukul 09.00 Wib dimana suhu
awal penelitian berkisar28 o C. Pada pengujian ini temperatur pada luar mesin
dibandingkan dengan temperatur dalam mesin guna mendapatkan derajat kelembaban
spesimen (MR). Berdasarkan data grafik 4.2. diatas ditunjukkan bahwa temperatur
c. Kelembaban Relatif (%) - Waktu (t)
Grafik 4.3 Kelembaban Relatif pada hari Senin 4 April 2011
Selain intensitas radiasi matahari dan temperatur udara terdapat pula sensor
untuk kelembababn relatif pada Hobo Mikrostation.Kelembaban relatif udara tertinggi
pada percobaan tanggal 04 April 2011 ini berada pada kisaran 83% pada pukul 09.00
Wib. Kelembaban relatif ini berbanding terbalik dengan temperatur udara. Semakin
tinggi nilai kelembabab relatif udara maka semakin kecil temperatur udaranya begitu
d. Kecepatan Udara (m/s) - Waktu (t)
Grafik 4.4 Kecepatan Udara pada Hari Senin 4 April 2011
Sensor berikutnya yang terdapat pada Hobo Mikrostation adalah kecepatan
udara. Kecepatan udara relatif berubah ubah setiap waktunya, pada penelitian ini
kecepatan udara tertinggi berada pada kisaran 3m/s pukul 16.00 Wib. Pengukuran
dilakukan dengan interfal 20 menit setiap pengukuran. Hal ini dilakukan mulai pukul
Berikut ini adalah tabel pencatatan data beberapa karakterikstik cuaca dengan
menggunakan HOBO Micro Station dengan interval 20 menit pada Hari Senin 4 April
2011 :
Tabel 4.1 Karakteristik Cuaca Pada Tanggal 4 April 2011
Pada tabel di atas hanya di tunjukkan data yang lebih ringkas yakni dengan
mengambil satu hari percobaan saja untuk ditampilkan dalam grafik, yaitu pada tanggal
04 April. Interval pengambilan data yaitu 20 menit. Pengambilan data untuk
karakteristik cuaca dengan menggunakan HOBO Micro Station dilakukan selama 7 jam
dalam satu hari dengan interval 30 detik, yang dapat dilihat lebih lengkap pada bagian
lampiran.
4.2. Karakteristik Intensitas Radiasi
Dalam sub bab ini akan di bahas lebih lanjut mengenai intensitas radiasi harian
hingga totalnya. Intensitas radiasi mendapat perhatian khusus dalam penelitian ini
karena parameter inilah yang berhubungan langsung dalam memanaskan produk yang
akan dikeringkan.
Intensitas Kalor Radiasi harian dapat dihitung dengan persamaan :
……….(4.1)
Dengan :
=
Kalor Radiasi (Joule)I = Intensitas Radiasi (W/m2)
t = Waktu (detik)
Dengan menggunakan persamaan (4.1) di atas dan hasil pengukuran HOBO
Micro Station pada hari Rabu 30 Maret, maka di dapat :
= 9806490 J/m2
Dengan cara hitung yang sama maka didapatkan pada pengeringan
selama 23 hari, seperti pada tabel berikut :
Intensitas Harian ditunjukkan pada grafik berikut ini :
Grafik 4.9 Intensitas Radiasi Harian
Penguji melakukan 23 hari pengambilan data, dengan rincian sebagai berikut :
1. Hari 1 – 8 : Merup akan tahap observasi lapangan
Pada tahap ini, pengukuran hanya dilakukan pada 4
karakterisktik cuaca selama 5 hari. Pengeringan spesimen
belum dilakukan.
2. Hari 8 – 23 : Merupakan tahap penelitian yang dilakukan selama 18
hari.
Dari grafik 4.9. diatas Intensitas Radiasi Matahari tertinggi ditunjukkan pada
hari ke-3 dan intensitas terendah pada hari ke-23. Hal ini disebabkan perubahan
4.3. Analisa Pengeringan Produk
Dalam penelitian ini dilakukan pengukuran terhadap pengurangan berat produk
yang dikeringkan dengan pengeringan buatan (mesin). Pengukuran dilakukan pada
setiap 30 menit dalam 7 jam pengambilan data dalam 1 hari penelitian.
Hasil pengukuran penurunan MassaProduk pada Hari Selasa 5 April 2011
ditunjukkan pada tabel berikut ini:
Tabel 4.3. Penurunan Massa Produk
Waktu Spesimen I (gr) Spesimen II (gr)
I : Produk yang dikeringkan dengan menggunakan mesin pengering
4.3.1 Analisa Pengeringan Sample I
Dengan cara yang sama telah dilakukan pengukuran penurunan massa produk
untuk 5 hari penelitian mulai tanggal 5 April sampai 10 April 2011 seperti taqbel
berikut :
Tabel 4.4. Penurunan Massa Produk sample I
Pengujian Spesimen I (gr) Spesimen II (gr)
1 114 113
2 54 50
3 15 13
4 8 6
5 1 1
Pengukuran penurunan massa produk untuk sample I selama 5 hari penelitian dapat
dilihat pada grafik penurunan massa berikut :
Grafik 4.6. Penurunan Massa Produk untuk Sample I
Berdasarkan grafik 4.6. diatas, terdapat perbedaan massa produk pada spesimen
I dan spesimen II. Pada spesimen I dengan meggunakan mesin pengering cenderung
lebih tinggi dari pada spesimen II yang dikeringkan langsung di bawah sinar matahari,
hal tersebut disebabkan pengaruh suhu lingkungan sekitar dan perubahan cuaca yang
4.3.2 Analisa pengeringan Sampel II
. Dengan cara pengukuran yang sama telah dilakukan pengukuran penurunan massa
produk untuk 5 hari penelitian mulai tanggal 11 April sampai 15 April 2011 seperti
pada table berikut :
Tabel 4.5. Penurunan Massa Produk sample II
Pengujian Spesimen I (gr) Spesimen II (gr)
1 100 98
2 68 60
3 20 13
4 10 6
5 1 1
Berikut adalah grafik penurunan untuk sample II
4.3.3. Analisa pengeringan sample III
Pengukuran tehadap penggurangan massa produk yang dikeringkan dengan
pengeringan buatan(mesin) serta pengeringan alami. Berdasarkan pengujian sebelumnya
diharapkan pengeringan pada sample III lebih baik dari pengeringan sebelumnya.
Berikut data hasil penurunan massa produk yang diperoleh pada pengeringan sample 3.
Tabel 4.6. Penurunan Massa Produk Sample III
Pengujian Spesimen I (gr) Spesimen II (gr)
1 50 45
2 94 88
3 34 30
4 30 20
5 1 1
Berikut adalah grafik penurunan untuk sample III.
Grafik 4.8 Penurunan Massa Produk untuk Sample III
Pada spesimen III ini penurunan sinar radiasi matahari sangat drastis, menyebabkan
penurunan massa produk tidak stabil. Grafik 4.8 diatas menunjukkan betapa besarnya
pengaruh cuaca dalam melakukan pengujian ini. Hal tersebut sangat berpengaruh pada
4.4 Neraca kalor harian
Perhitungan panas untuk pengeringan dapat dihitung dengan persamman berikut ini:
………..(4.2)
dikeringkan dominan terdiri dari air.
=
= Perubahan Massa Harian ( grsm)
= Kalor Penguapan air pada Suhu Tengah
dimana:
T =
dengan asumsi : 1 . untuk pengeringan alami
=
udara2 . untuk pengeringa buatan = ruangan
pengeringan , sehingga dapat diketahui suhu aksimum awal
4.4.1.Neraca kalor harian sample 1
Dari hasil pengujian bab sebelumnya maka dapat diperoleh neraca kalor untuk
sample I.
Data temperatur hasil pengujian pada sample I ditunjukkan pada sample berikut :
Tabel 4.7. Temperatur Harian pengujian Sample I
Tanggal (April 2011)
Spesimen I Spesimen II
T
maxT
maxDengan menggunakan hasil data pengukuran table diatas maka dapat dihitung nilai
perubahan suhu , suhu tengah (T) dan kalor penguapan (kU) pada setiap suhu
tengah, seperti diperlihatkan table berikut :
Tabel 4.8. Perubahan suhu, suhu tengah dan kalor penguapan
Tanggal (April 2011)
Spesimen I Spesimen II
Dengan menggunakan persamman (4.2) diatas maka kalor pengeringan pada hari selasa
5 April dapat dihitung sebagai berikut :
1. untuk spesimen I
Dengan menggunakan persamaan diatas maka kalor pengeringan pada 5 hari
pengukuran dapat dihitung seperti yang diperlihatkan pada table berikut :
Tabel 4.9. Kalor pengeringan Sample 1
Q pengeringan harian selama 5 hari pengukuran ditunjukkan pada grafik berikut :
Grafik 4.8 Kalor Pengeringan Harian untuk Sample I
4.4.1. Neraca Kalor Harian Sample II
Dengan cara yang sama maka dapat dihitung kalor harian untuk sample II. Data
temperature hasil pengujian pada sample II ditunjukkan pada tabel berikut :
Tabel 4.10 Temperatur Harian Sample II
Tanggal (April 2011)
Spesimen I Spesimen II
T
maxT
maxDengan menggunakan hasil data pengukuran table diatas maka dapat dihitung nilai
perubahan suhu , suhu tengah (T) dan kalor penguapan (kU) pada setiap suhu
Tabel 4.11. Perubahan suhu, suhu tengah dan kalor penguapan
Dengan menggunakan persamman (4.2) diatas maka kalor pengeringan pada hari
selasa 5 April dapat dihitung sebagai berikut :
1. untuk spesimen 1
Dengan menggunakan persamaan diatas maka kalor pengeringan pada 5 hari
pengukuran dapat dihitung seperti yang diperlihatkan pada table berikut : Tanggal
(April 2011)
Spesimen I Spesimen II
Tabel 4.12. Kalor pengeringan Sample II
Pengujian
(kj) (kj)
1 256,2 246,9
2 165,4 151,5
3 68,1 38,9
4 35,9 19,3
5 17,7 7,9
Q pengeringan harian selama 5 hari pengukuran dapat dilihat pada grafik berikut :
Grafik 4.9 Kalor Pengeringan Harian Produk untuk Sample II
Grafik 4.9. diatas menunjukkan besarnya kalor pengeringan untuk spesimen I dan II.
Semakin tinggi intensitas radiasi matahari maka semakin besar kalor pengeringanya
4.4.1 Neraca Kalor Pengeringan Sample III
Data temperature hasil pengujian pada sample III ditunjukkan pada tabel berikut :
Tabel 4.13 Temperatur Harian Sample III
Tanggal (April 2011)
Spesimen I Spesimen II
T
maxT
maxDengan menggunakan hasil data pengukuran table diatas maka dapat dihitung nilai
perubahan suhu , suhu tengah (T) dan kalor penguapan (kU) pada setiap suhu
tengah, seperti diperlihatkan table berikut :
Tabel 4.14. Perubahan suhu, suhu tengah dan kalor penguapan
Tanggal (April 2011)
Spesimen I Spesimen II
Dengan menggunakan persamman (4.2) diatas maka kalor pengeringan pada hari selasa
14 April dapat dihitung sebagai berikut :
1. untuk spesimen I
= ( 0,5 kg. 4,179 oC . 12 oC ) + ( 0,05 kg . 2421 )
= 146,1kj
2. untuk spesimen II
= ( 0,5 kg. 4,179 oC . 2,3oC ) + ( 0,045 kg . 2428,1 )
= 114 kj
Dengan menggunakan persamaan diatas maka kalor pengeringan pada 5 hari
pengukuran dapat dihitung seperti yang diperlihatkan pada table berikut :
Tabel 4.15. Kalor pengeringan Sample III
Pengujian (kj) (kj)
1 146,1 114
2 244,2 223,1
3 94 77,7
4 86 54,2
Q pengeringan harian selama 5 hari pengukuran dapat dilihat pada grafik berikut :
Grafik 4.10 Kalor Pengeringan Harian Produk untuk Sample III
Pada pengeringan Sample III ini sinar radiasi matahari cenderung mengalami perubahan
yang berkala. Hal tersebut dapat dilihat dari perubahan grafik 4.10. diatas, dimana pada
hari ke-2 penjemuran intensitas radiasi matahari tinggi sehingga memperbesar kalor
pengeringan hariannya. Pada spesimen I mencapai 244,2 gram dan spesimen II
mencapai 223,1 gram.
4.5 Efisiensi pengeringan
Efisiensi pengeringan dapt dihitung dengan membandingkan total kalor pengeringan
dengan total kalor radiasi selama 18 hari pengukuran.
……….. (4.3)
Dengan :
= Efisiensi pengeringan
= Kalor Pengeringan setiap Spesimen
= Kalor Radiasi Alami
= Luas rak yang digunakan pada Pengeringan Spesimen
Dengan menggunakan persamman (4.3) diatas dapat dihitung efisiensi
pengeringan untuk semua sample.
4.5.1. Efisiensi Pengeringan untuk sample I 4.5.2.
Berdasarkan tabel (4.7) maka diperoleh efisiensi pengeringan untuk sample I sebagai
berikut
x 100%
x 100%
4.5.1. Efisiensi Pengeringan untuk sample II
Dengan metode yang sama dapat diperoleh efisiensi pengeringan pada sample II
sesuai tabel (4.10) sebagai berikut :
x 100%
x 100%
4.5.1. Efisiensi Pengeringan untuk sample III
Dari tabel (4.12) diperoleh efisiensi pengeringan pada sample III sebagai berikut :
x 100%
x 100%
Sehingga total efisiensi pengeringan yang diperoleh dapat dihitunga dengan
menjumlahkantotal pengeringan pada setiap sample percobaan pada mesin pengering
coklat sebagai berikut :
x 100%
x 100%
4.
6 Karakteristik PengeringanKarakteristik pengeringan sample untuk setiap interval pengambilan data dapat
dibuat dalam bentuk Moisture Ratio atau derajat kelembaban spesimen. Derajat
kelembaban ini didapat dengan membandingkan selisi massaspesimen dengan massa
spesimen pada batas kering dengan selisi massa spesimen awal dengan massa spesimen
pada batas keringnya.
MR =
………. (4.4)
Dengan
MR = Derajat Kelembaban Spesimen
m = Massa Pengeringan Spesimen
= Massa Akhir Pengeringan pada Batas Kering
= Massa Awal Spesimen
Dengan perhitungan yang sama, maka didapat hasil perhitungan MR untuk setiap 30
4.6.2. Karakteristik Sample I
Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh penguji maka dapat ditentukan derajat
kelembaban pada sample I seperti pada tabel dibawah ini :
Tabel 4.16 Moisture Ratio (MR) pada sample I
1. Derajat kelembaban untuk sample I diperlihatkan pada grafik berikut :
Grafik 4.11 Derajat Kelembaban Sample I
Dari grafik diatas ditunjukkan derajat kelembaban pada spesimen I. Dimana perubahan
grafik terjadi dikarenakan massa spesimen pada saat pengeringan dikurangi massa
spesimen akhir pengeringan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui batas kering dari
coklat pada sample I.
Moisture Ratio atau derajat kelembaban untuk sample I dapat dihitung dengan rumus :
Dengan :
MRspes1 = - 0,309 ln(x) + 1,2733
MRspes2 = - 0,312 ln(x) + 1,2394
4.6.3 Derajat Kelembaban Sample II
Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh penguji maka dapat ditentukan derajat
kelembaban pada sample II seperti pada tabel dibawah ini :
Tabel 4.17 Moisture Ratio (MR) pada sample II
16.00 302 313 0,005025 0,005319
18 April 2011 09.00 302 313 0,005025 0,005319
09.30 301 313 0 0,005319
10.00 301 312 0 0
10.30 301 312 0 0
11.00 301 312 0 0
11.30 301 312 0 0
12.00 301 312 0 0
12.30 301 312 0 0
13.00 301 312 0 0
13.30 301 312 0 0
14.00 301 312 0 0
14.30 301 312 0 0
15.00 301 312 0 0
15.30 301 312 0 0
Dengan cara yang sama maka diperoleh data untuk sample II sebagai berikut :
Grafik 4. 12 Derajat Kelembaban (MR) Sample II
Pengaruh cuaca yang buruk dapat memperlama proses pengeringan pada coklat.
Baik itu pengerigan yang dilakukan didalam mesin pengering maupun pengeringan
langsung dibawah sinar matahari. Hal ini dapat kita lihat pada grafik sample II ini.
Grafik kedua sample diatas hampir mendekati, ini disebabkan laju pengeringan pada
setiap sample hampir sama pula.
Moisture Ratio atau derajat kelembaban untuk sample II dapat dihitung dengan rumus :
Dengan :
MRspes1 = - 0,317 ln(x) + 1,2749
MRspes2 = - 0,321 ln(x) + 1,2819
Derajat kelembaban sample III diperlihatkan pada grafik berikut :
Grafik 4.12. Derajat Kelembaban (MR) untuk Spesimen III
Pada sample III ini merupakan spesimen yang memiliki tingkat efisiensi
tertinggi selama melakukan percobaan. Hal tersebut terlihat pada grafik kelembaban
sample III diatas bila dibandingkan dengan grafik sample II. Hal ini disebabkan faktor
cuaca yag tidak medukung, sehingga laju kembaban sample ini tinggi
Moisture Ratio atau derajat kelembaban untuk sample III dapat dihitung dengan rumus :
Dengan :
MRspes1 = - 0,349 ln(x) + 1,4226
MRspes2 = - 0,356 ln(x) + 1,4246
BAB V
KESIMPULAN dan SARAN
V.1Kesimpulan
1. Faktor cuaca sangat mempengaruhi dalam melakukan pengujian pengeringan coklat dengan metode thin layer ini, sehingga dapat mempengaruhi nilai dari efisiensi mesin yang dikehendaki.
2. Nilai efisiensi yang diperoleh pada pengujian coklat dengan menggunakan metode
thin layer ini adalah sebesar 66,7%
3. Adapun karakteristik pengeringan coklat yang dilakukan secara alami maupun
dengan menggunakan Mesin Pengering diperoleh :
• Pada Sample I
Hasil pegeringan dengan Mesin Pengering MRspes1 = - 0,309 ln(x) + 1,2733
V.2. Saran
1.Perlunya melakukan penelitian dengan menggunakan metode lainnya sehingga dapat
membandingkan nilai efisiensi mesinnya.
2. Untuk mendapatkan data yang akurat, perlu diperhatikan alat ukur yang akan
digunakan dan harus memenuhi standarisasi yang ada.
3. Perlunya melakukan pengujian secara berulang untuk mendapatkan hasil data yang
lebih akurat.
4. Untuk meningkatkan kinerja alat pengering yang lebih baik lagi agar dapat bekerja
dengan baik, perlu usaha pengembangan terhadap alat pengering ini. Seperti
DAFTAR PUSTAKA
1. M. Pons and J.J. Guilleminot, Design of an experimental solar-powered,
solid-adsorption ice maker, Transactions of the ASME, Journal of Solar Energy
Engineering 108 (1986) 332-337.
2. J.P.Holman, Perpindahan Kalor, Ahli bahasa Ir.E. Jasjfi M.Sc., Penerbit Eelangga,
1994.
3. Department of Mechanical Engineering, Sathyabama University, Chennai, 600 119,
India
4. Institute for Energy Studies, College of Engineering, Anna University, Chennai, 600
025, India
5. School of Manufacturing Engineering, University of Ontario Institute of
Technology, 2000 Simcoe Street North,Oshawa, ON L1H 7K4, Canada
6. Department of Mechanical Engineering, KFUPM, Dhahran 31261, Saudi Arabia
7. A. Esper and W. MiihlbauerInstitute for Agricultural Engineeringin the Tropics and
Subtropics, Hohenheim University, Stuttgart, Germany
8. Physics Department, Faculty of Science, Tanta University, Tanta, Egypt
9. Auliya Burhanuddin,1993. karakteristik kolektor surya plat datar dengan variasi
jarak penutup dan sudut kemiringan kolektor, UNS
10.Yusuf Suryo Utomo, Mamat, Sugiyatno, 1994. Pengujian kolektor tipe
matriks,P3FT –LIPI
11.Sugiatno, Yusuf Suryo Utomo, Mamat, 1995. Analisa kinerja kolektor energi surya
untuk pengering coklat tipe plat aliran udara di atas absorber, P3FT-LIPI.
12.: http/www.jut3x.multiply.com/journal/item/5/metode_pengeringan
13.: http/www.blogspot.energy.com/recovery/solar-php/solar_thermal_energy
14.: http/www.wikypedya.com/green_energy/explo/ste
