II-1 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi mengenai konsep dan teori yang digunakan dalam penelitian sebagai landasan dan dasar pemikiran untuk membahas serta menganalisis permasalahan yang diangkat.
2.1 Simplisia Jahe
Pada subbab ini berisi mengenai berbagai landasan teori dasar pemikiran yang berkaitan dengan simpilisia jahe seperti penjelasan umum mengenai tanaman jahe, proses pengeringan jahe segar menjadi simplisia jahe, dan standar mutu dari simplisia jahe.
2.1.1 Jahe
Jahe (Zingiber officinale) merupakan tumbuhan yang termasuk dalam keluarga rimpang. Dari sekian banyak jenis rimpang jahe, ada 2 jenis jahe yang telah dikenal secara umum dan banyak digunakan dikalangan masyarakat, yaitu jahe merah (Zingiber officinale var. rubrum) dan jahe putih (Zingiber officinale var. amarum) (Gholib, 2008). Rimpang jahe termasuk kelas Monocotyledonae, bangsa Zingiberales, suku Zingiberaceae, marga Zingiber. Ada sekitar 47 genera dan 1.400 jenis tanaman yang termasuk dalam dalam suku Zingiberaceae, yang tersebar di seluruh daerah tropis dan sub tropis. Penyebaran Zingiber terbesar di belahan timur bumi, khususnya Indo Malaya yang merupakan tempat asal sebagian besar genus Zingiber (Lawrence, 1951 dalam Marsusi, dkk, 2001). Tanaman ini sudah lama dikenal baik sebagai bumbu masak maupun untuk pengobatan. Rimpang dan batang tanaman jahe sejak tahun 1500 telah digunakan di dalam dunia pengobatan di beberapa negara di Asia (Gholib, 2008).
Tanaman jahe memiliki batang semu dan mempunyai tinggi sekitar 30 cm sampai dengan 1 m, tegak, tidak bercabang, tersusun atas lembaran pelepah daun, berbentuk bulat, berwarna hijau pucat dan warna pangkal batang kemerahan. Akar jahe berbentuk bulat, ramping, berserat, berwarna putih sampai coklat terang. Tanaman ini berbunga majemuk dan muncul di permukaan tanah, berbentuk tongkat atau bulat telur yang sempit, dan sangat tajam. Tanaman jahe membentuk rimpang yang ukurannya tergantung pada jenisnya. Bentuk rimpang pada umumnya gemuk agak pipih dan tampak berbuku-buku. Rimpang jahe berkulit
II-2
agak tebal yang membungkus daging rimpang, yang kulitnya mudah dikelupas. Seperti halnya jenis rempah-rempah lain, rimpang jahe memiliki kemampuan mempertahankan kualitas makanan sebagai antimikroba dan antioksidan (Pramitasari, 2010 dalam Sistanto, dkk, 2014).
Tanaman jahe dapat dibedakan menjadi tiga jenis jika dilihat dari bentuk, ukuran, dan warna rimpangnya, yaitu jahe badak atau jahe gajah jahe kuning, dan jahe merah. Jahe gajah atau jahe badak memiliki bentuk rimpang yang besar gemuk dan rasanya tidak terlalu pedas layaknya jahe jenis lain, serta daging rimpang berwarna kuning hingga putih. Jahe kuning memiliki ukuran sedang dengan warna kuning. Jahe jenis ini banyak dipakai sebagai bumbu masakan. Hasil masakan yang diberi bumbu jahe akan memberikan aroma dan rasa yang cukup tajam. Sedangkan jahe merah memiliki ukuran paling kecil dengan warna merah, namun memiliki kandungan minyak atsiri yang paling tinggi dan rasa paling pedas. Jahe merah merupakan jenis jahe yang paling cocok digunakan sebagai bahan dasar obatobatan (Lukito, 2007 dalam Arofisma, dkk, 2013).
Tanaman jahe yang telah dibersihkan biasa dikonsumsi masyarakat dalam bentuk air seduhan untuk menghangatkan tubuh. Jahe juga memiliki manfaat kesehatan lainnya, diantaranya adalah dapat menurunkan berat badan, menjaga kondisi jantung, mengatasi mabuk dalam perjalanan, mengatasi gangguan pencernaan, mengobati sakit kepala, mencegah kanker usus, dan sebagainya. 2.1.2 Proses Pengolahan Simplisia Jahe
Menurut Herawati (2012), simplisia merupakan bahan alamiah yang dipergunakan sebagai obat tradisional yang belum mengalami pengolahan kecuali proses pengeringan. Simplisia jahe berarti jahe segar yang telah dikeringkan yang siap diolah menjadi obat tradisional. Untuk mengolah jahe segar setelah panen menjadi simplisia jahe dibutuhkan beberapa tahapan. Tahapan pengolahan jahe segar menjadi simplisia terdapat delapan tahapan sebagai berikut :
1. Penyortiran Pertama
Penyortiran pertama dilakukan dengan tujuan untuk memisahkan rimpang jahe segar yang berkualitas baik dengan yang buruk atau rusak atau busuk serta memisahkan benda-benda asing atau kotoran yang terbawa saat proses panen.
II-3 2. Pencucian
Pencucian dilakukan untuk menghilangkan kotoran dan mengurangi mikroba-mikroba yang menempel pada jahe. Pencucian harus dilakukan dengan air bersih misalnya air PAM, air sumur, dan sumber mata air yang bersih. Pencucian dengan air yang tidak bersih menyebabkan mikroba pada jahe tidak berkurang bahkan mungkin malah bertambah. Pencucian dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu perendaman bertingkat, penyemprotan, dan penyikatan. Masing-masing cara tersebut tentu mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, pencucian dengan level pembersihan tinggi akan lebih baik akan tetapi dapat beresiko mengurangi kandungan-kandungan penting yang ada pada jahe. Pencucian sebaiknya dilakukan dengan secepat mungkin untuk menghindari larut dan terbuangnya zat-zat penting yang terdapat pada jahe.
3. Penirisan
Proses penirisan dilakukan bertujuan untuk menghilangkan air pada luaran jahe. Setelah penirisan dilakukan proses penimbangan berat jahe untuk mengetahui berat bersih jahe sebelum diolah.
4. Perajangan
Perajangan dilakukan untuk mempercepat proses pengeringan dan untuk mempermudah proses selanjutnya seperti penyortiran, pengemasan, dan lain lain. Ketebalan perajangan untuk rimpang jahe berkisar antara 3-5 cm atau sesuai dengan permintaan pasar. Ukuran ketebalan sangat mempengaruhi kualitas simplisia, jika terlalu tipis akan berdampak pada mudah hilangnya kandungan zat-zat penting pada rimpang, jika terlalu tebal akan berdampak pada kadar air yang sulit untuk hilang atau kering. Bentuk irisan rimpang sebaiknya dilakukan membujur (split) dengan tujuan untuk mendapatkan minyak atsiri yang tinggi. Alat yang digunakan untuk merajang sebaiknya berbahan stainless steel atau bahan anti karat lainnya.
5. Pengeringan
Pengeringan dilakukan untuk mengawetkan atau menghambat proses pembusukan dengan cara mengurangi kadar air hingga ukuran tertentu.
II-4
Dalam proses pengeringan, temperatur merupakan faktor yang sangat berpengaruh terhadap hasil kualitas simplisia. Temperatur yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kandungan penting pada rimpang mudah hilang, sebaliknya jika temperatur terlalu rendah berakibat rimpang kurang kering yang berdampak pada mudahnya tumbuh jamur dan proses pengeringan membutuhkan waktu yang lama. Pada umumnya temperatur pengeringan adalah antara 40 - 600C dan hasil yang baik dari proses pengeringan adalah simplisia yang mengandung kadar air 10-12%. Untuk rimpang jahe, proses pengeringan dapat dilakukan pada temperatur yang berkisar pada 36 - 450C dengan tingkat kelembaban 32,8 - 53,3%. Hal lain yang perlu diperhatikan dalam proses pengeringan adalah kebersihan (khususnya pengeringan menggunakan sinar matahari), kelembaban udara, aliran udara dan tebal bahan (tidak saling menumpuk).
6. Penyortiran kedua
Penyortiran kedua dilakukan untuk memisahkan hasil simplisia kering yang baik dengan yang rusak serta memisahkan benda-benda asing atau kotoran yang mungkin masuk akibat proses sebelumnya. Setelah penyortiran, dilakukan penimbangan kembali untuk mendapatkan berat simplisia setelah dikeringkan.
7. Pengemasan
Pengemasan dilakukan dengan menggunakan plastik, karung goni, atau bahan lain yang dapat menjaga mutu simplisia. Bahan yang digunakan harus bersih, mudah dipakai, tidak bereaksi dengan zat atau kandungan simplisia, dan dapat melindungi simplisia. Dalam proses pengemasan perlu dilakukan juga pelabelan pada kemasan simplisia yang memuat informasi penting meliputi identitas kemasan, berat kemasan, dan lain-lain.
8. Penyimpanan
Penyimpanan dapat dilakukan di ruang biasa (temperatur kamar) maupun ruang ber-AC. Untuk proses penyimpanan, ruangan harus bersih, sirkulasi udara yang baik, tidak lembab, dan bebas dari hama gudang. Ruang penyimpanan tidak boleh bercampur dengan bahan atau simplisia
II-5
lainnya atau penyimpanan alat. Temperatur ruang penyimpanan tidak boleh melebihi 300C, mempunyai sirkulasi yang baik, dan tidak ada kebocoran saat hujan. Tingkat kelembapan ruang penyimpanan serendah mungkin (650C) untuk menghindari penyerapan air yang dapat menurunkan kualitas simplisia. Ruang penyimpanan harus steril dari gangguan hewan dan hama dan tidak terkena sinar matahari secara langsung.
2.1.3 Standar Mutu Simplisia Jahe
Menurut Badan Standardisasi Nasional (BSN) melaui SNI 01-7087-2005 memiliki persyaratan khusus yang mengatur tentang kualitas simplisia jahe agar bisa dikategorikan memiliki mutu yang baik. Persyaratan tersebut dijelaskan pada Tabel 2.1 sebagai berikut.
Tabel 2.1 Persyaratan Khusus Simplisia Jahe SNI 01-7087-2005
Sumber : Badan Standardisasi Nasional, 2005
Selain standar mutu yang dikeluarkan oleh Badan Standardisasi Nasional (BSN), Materia Med Indonesia dalam Sembiring (2012) juga memiliki standar khusus yang mengatur tentang simplisia jahe agar bisa dikategorikan memiliki mutu yang baik. Persyaratan tersebut dijelaskan pada Tabel 2.2 berikut.
II-6
Tabel 2.2 Persyaratan Khusus Simplisia Jahe
Sumber: Sembiring, 2012
2.2 Pengeringan Menggunakan Energi Surya (Solar Energy Dryer)
Solar energy dryer merupakan suatu mekanisme pengeringan dengan memanfaatkan energi panas sinar matahari untuk mengeringkan tanaman, biji-bijian, buah, daging, dan produk pertanian lainnya. Solar energy dryer diklasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu natural solar energy dryer, active solar energy dryer, dan passive solar energy dryer.
2.2.1 Natural Solar Energy Dryer
Natural solar energy dryer merupakan mekanisme pengeringan dengan memanfaatkan sinar matahari dengan penjemuran secara langsung (panas matahari secara langsung mengenai objek yang dikeringkan). Pengeringan menggunakan panas matahari secara alami (natural solar energy dryer) diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu pengeringan secara langsung pada tanaman, pengeringan di atas tanah atau lantai, dan pengeringan menggunakan rak. Ilustrasi jnis pengeringan ini ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut.
II-7
Gambar 2.1 Natural Solar Dryer Sumber : Sharma et al., 2009 dalam Hii, 2012
2.2.2 Active Solar Enegy Dryer
Active solar energy dryer merupakan mekanisme pengeringan yang memanfaatkan sinar matahari pada suatu ruangan atau kabinet pengering dengan mekanisme aliran udara buatan (menggunakan bantuan kipas). Active solar energy dryer diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu Integral (Direct), Distributed (Indirect), dan Hybrid (mixed). Integral (direct) merupakan mekanisme pengeringan pada suatu ruang atau kabinet dengan mekanisme aliran udara dimana sinar matahari masuk secara langsung pada ruang pengering atau kabinet (biasanya menggunakan media kaca), sedangkan Distributed (Indirect) merupakan mekanisme pengeringan pada suatu ruang pengering atau kabinet dengan mekanisme aliran udara dimana sinar matahari tidak mengenai secara langsung pada ruang pengering atau kabinet akan tetapi menggunakan media penampung panas (collector). Collector pada mekanisme Indirect berfungsi untuk mengubah udara yang masuk pada ruang pengering menjadi udara panas. Hybrid (mixed) merupakan mekanisme gabungan antara Integral (Direct) dan Distributed (Indirect).
II-8 2.2.3 Passive Solar Energy Dryer
Passive solar energy dryer merupakan mekanisme pengeringan yang memanfaatkan sinar matahari pada suatu ruangan atau kabinet pengering dengan mekanisme aliran udara secara alami. Passive solar energy dryer diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu integral (direct), distributed (indirect), dan hybrid (mixed). Sama hal nya dengan active solar energy dryer, mekanisme integral berarti sinar matahari secara langsung mengenai ruang pengering, mekanisme distributed berarti adanya media pengumpul panas, dan mekanisme mixed merupakan gabungan keduanya, yang membedakan ialah mekanisme aliran udaranya, active menggunakan aliran udara buatan sedangkan passive menggunakan aliran udara alami. Untuk lebih jelasnya, perbedaan dari active dan passive solar energy dryer dapat ditunjukkan pada Gambar 2.2 :
Gambar 2.2 Jenis Solar Dryer
Sumber : Ekechukwu dan Norton, 1999 dalam Hii, 2012
Ketiga klasifikasi solar energy dryer tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan masing-masing. Natural solar energy dryer mempunyai kelebihan mekanisme yang sangat sederhana dan tidak mengeluarkan biaya karena bersifat
II-9
alami (pemanasan secara langsung), namun mendatangkan kelemahan seperti pemanfaatan panas yang kurang optimal dan kurang higenis karena dilakukan pada tempat terbuka. Active dan passive solar dryer memiliki keuntungan panas yang lebih optimal dan lebih higenis karena memanfaatkan sirkulasi atau mekanisme aliran udara dan dilakukan pada ruangan tertutup (kabinet). Sedangkan untuk active dan passive solar dryer, active solar dyer mempunyai keuntungan aliran udara yang dapat terkontrol dengan baik, aliran udara relatif konstan, dan sistem aliran udara dapat dibangun atau dirancang sesuka hati, namun dengan kelemahan pada tambahan biaya untuk energi pembuatan aliran udara (kipas), sedangkan passive solar dyer adalah sebaliknya.
2.3 Perancangan Produk
Perancangan produk menurut Ulrich dan Eppinger (2012) merupakan tahapan-tahapan atau urutan langkah perusahaan untuk menyusun, merancang, dan mengkomersialkan suatu produk. Terdapat enam tahapan dalam proses perancangan dan pengembangan produk, yaitu :
2.3.1 Identifikasi Kebutuhan Pengguna
Identifikasi kebutuhan pengguna merupakan langkah awal yang menentukan suatu perancangan produk, karena merupakan dasar dan tujuan dari perancangan dan pengembangan suatu produk. Untuk mendapatkan informasi kebutuhan pengguna dapat dilakukan melalui beberapa cara atau metode, seperti interviews (wawancara), focus groups, atau dengan identifikasi saat produk digunakan. Wawancara dilakukan satu persatu dengan calon pengguna. Dalam melakukan interviews, hal-hal penting yang harus dicermati ialah jangan membatasi responden dalam menjawab pertanyaan, jangan pernah melakukan hipotesis mengenai hasil wawancara, dan perhatikan gerakan atau informasi nonverbal yang mungkin tidak dapat disampaikan pengguna. Focus groups merupakan diskusi kelompok yang terdiri dari beberapa pelanggan sehingga dari focus group tersebut diharapkan dapat memberikan informasi yang akurat mengenai data kebutuhan pengguna. Untuk pengembangan suatu produk, dapat dilakukan identifikasi saat produk digunakan pelanggan, apa kelemahan dan kelebihan produk tersebut saat digunakan.
II-10 2.3.2 Menyusun Spesifikasi Produk
Spesifikasi produk dapat ditentukan dari hasil identifikasi kebutuhan pengguna. Spesifikasi produk merupakan translasi kebutuhan pengguna menjadi kebutuhan teknis yang harus dicapai produk. Hasil identifikasi kebutuhan pengguna yang mana merupakan bahasa pengguna di translasi atau diubah menjadi bahasa teknis perancangan produk. Misalnya untuk produk obeng, pengguna menginginkan obeng yang nyaman saat digunakan, dalam spesifikasi produk dapat dituliskan ukuran handle obeng fit atau pas dengan ukuran genggaman tangan seseorang.
2.3.3 Pengembangan Konsep Produk
Untuk memenuhi kebutuhan teknis, suatu produk dapat dirancang melalui beberapa alternatif konsep, seperti halnya transportasi, untuk mencapai suatu tujuan atau lokasi dapat melalui beberapa jalan dan media transportasi. Dalam tahap ini, beberapa konsep disusun untuk mencapai kebutuhan teknis sesuai dengan kebutuhan pengguna.
2.3.4 Pemilihan konsep
Dalam tahap ini dilakukan pemilihan konsep produk dari beberapa alternatif konsep untuk dikembangkan lebih jauh. Pemilihan konsep produk dilakukan dengan cara seleksi produk yang dapat dilakukan dengan penilaian berupa skoring dan pembobotan atau dengan cara penilaian secara tertutup. Penilaian dilakukan untuk beberapa kriteria dan jumlah total penilaian merupakan hasil yang digunakan sebagai pemilihan konsep produk, produk dengan nilai tertinggilah yang dipilih untuk dikembangkan lebih jauh. Penilaian dengan cara skoring dan pembobotan dilakukan dengan mengalikan bobot dan nilai dari masing-masing kriteria penilaian, besar pembobotan untuk masing-masing kriteria dapat berbeda-beda sesuai dengan tingkat kepentingan kriteria. Penilaian secara tertutup dilakukan dengan memberi symbol “+” jika konsep tersebut mempunyai kelebihan pada kriteria, atau tanda “-“ jika konsep tersebut dinilai kurang memenuhi kriteria, atau 0 jika konsep tersebut dinilai netral atau biasa saja dalam memenuhi kriteria.
II-11 2.3.5 Perancangan Tingkat Sistem
Perancangan Tingkat Sistem merupakan tingkat perancangan produk pada tingkat penggambaran fisik produk secara kasar dan penjelasan mekanisme kerja rancangan produk berdasarkan konsep produk yang terpilih. Perancangan produk pada tingkat arsitektur merupakan perancangan skematik fisik atau bagian (elemen) produk untuk mendukung fungsional produk sesuai dengan konsep produk.
2.3.6 Perancangan Tingkat Detil
Perancangan tingkat detil alat merupakan perancangan secara keseluruhan yang menggambarkan bagian-bagian alat beserta ukurannya secara detil. Pada perancangan tingkat detil, komponen-komponen penyusun alat digambarkan secara detil beserta ukurannya dan dijelaskan fungsi dari masing-masing komponen tersebut. Hal-hal yang harus dipertimbangkan dalam perancangan tingkat detil ialah utility atau kegunaan produk (aman, mudah digunakan, dapat memenuhi fungsi produk), tampilan produk (bentuk, warna, garis, dan proporsi), kemudahan dalam maintenance atau perawatan, dan biaya yang murah.
2.3.7 Pembuatan Prototype
Prototype merupakan produk tiruan atau percobaan produksi pada tingkat eksperimen untuk mengetahui bentuk fisik maupun performansi produk serta menganalisis produk apakah sudah siap untuk diproduksi secara massal. Dari hasil prototype yang dibuat, perusahaan akan dapat menilai dan mengevaluasi produk sehingga dapat mengetahui kekurangan produk yang mana selanjutnya akan dilakukan revisi pada desain jika perlu.
2.3.8 Pengujian Prototype
Pengujian prototype dilakukan untuk mengevaluasi kinerja dari alat yang telah dirancang untuk mengatahui apakah alat tersebut telah sesuai dengan kebutuhan atau belum.
2.4 Sistem Kerja Turbin Ventilator
Turbine ventilator merupakan alat sejenis exhaust fan atau roof fan, yang berfungsi untuk menghisap udara panas, debu, dan juga berfungsi sebagai alat ventilasi atau sirkulasi udara. Turbine ventilator tidak memakai tenaga listrik,
II-12
bebas perawatan, dan dapat bekerja selama selama 24 jam sehingga jauh lebih efisien dibandingkan dengan exhaust fan dan roof fan.
Cara kerja turbine ventilator adalah putaran turbin yang disebabkan oleh hembusan angin. Turbine ventilator dapat berputar karena hembusan angin yang lemah sekalipun, tetapi juga mampu menahan angin berkecapatan tinggi. Perputaran turbine ventilator ini juga dapat disebabkan karena adanya perbedaan tekanan udara di dalam dan di luar ruangan, dimana secara alamiah udara panas di dalam ruangan akan mengalir dan menekan keluar melalui sirip-sirip turbine dan membuat turbine ventilator otomatis berputar. Dengan demikian ada ataupun tidak ada angin, turbin ventilator dapat selalu berputar untuk menghisap udara panas di dalam ruangan.
Gambar 2.3 Turbine Ventilator 2.5 Alat Pengering yang Telah Ada
Alat pengering energi matahari (solar dryer) telah banyak dikembangkan di berbagai negara tropis untuk mekanisme pengeringan. Berikut akan diuraikan mengenai alat pengering energi matahari yang telah ada dan digunakan untuk mekanisme pengeringan pada Negara-negara tropis.
2.5.1 Direct Solar Box Dryer (Kumar, 2005)
Alat pengering yang didesain oleh ITC (Institute Technology Cambodia) ini menggunakan sumber energi panas matahari. Alat pengering tergolong dalam
II-13
tipe direct passive solar dryer yaitu mekanisme pengeringan yang memanfaatkan panas sinar matahari secara langsung (direct) dengan aliran udara panas secara alami (passive).
Gambar 2.4 Desain dan ukuran direct solar box dryer Sumber : Kumar, 2005
Alat pengering secara keseluruhan berukuran 152 cm (panjang) x 70 cm (lebar) x 13,5 cm (tinggi). Jarak wadah pengeringan (rak) ke penutup kaca (glazing) sebesar 10 cm dan jarak wadah pengeringan ke dasar kabinet sebesar 2,5 cm, yang digunakan untuk ruang aliran udara panas. Udara lingkungan yang masuk melalui lubang inlet mendapat panas secara langsung oleh panas sinar matahari yang masuk kabinet melalui material kaca. Udara tersebut kemudian mengurangi kadar air (mengeringkan) produk yang ada pada rak menjadi uap air. Selanjutnya, udara dan uap air keluar kabinet melalui lubang outlet. Proses ini berlangsung terus menerus hingga produk pada kabinet kering.
II-14
Gambar 2.5 Direct solar box dryer Sumber : Kumar, 2005
Rangka kabinet tersusun dari material besi galvanum pada bagian luar dan dalam kabinet dengan material glasswool sebagai insulasi. Glazing dilakukan menggunakan material kaca dengan ketebalan 3 mm. Pintu didesain pada bagian atas (kaca) untuk memudahkan loading unloading dan dilengkapi dengan karet agar tertutup dengan rapat. Lubang inlet menggunakan material kawat agar kabinet lebih steril dari kotoran dan serangga. Wadah pengeringan (rak) terbuat dari material kawat stainless steel dengan material aluminium sebagai rangkanya. Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan pisang dan ikan di Cambodia oleh ITC. Dari percobaan yang dilakukan, alat pengering mampu mengeringkan pisang dalam waktu dua setengah hari dan mengeringkan ikan dalam waktu tiga setengah hari.
2.5.2 Improve Solar Cabinet Dryer
Alat pengering yang didesain oleh Research Centre for Applied Science and Technology (RECAST) ini menggunakan sumber energi panas matahari. Alat pengering tergolong dalam tipe hybrid passive solar dryer yaitu mekanisme
II-15
pengeringan yang memanfaatkan panas sinar matahari secara langsung (direct) dan tidak langsung (indirect) dengan aliran udara panas secara alami (passive).
Gambar 2.6 Desain dan ukuran improved solar cabinet dryer Sumber : Kumar, 2005
Alat pengering secara keseluruhan berukuran 2,6 m (panjang) x 1,6 m (lebar) x 1,43 m (tinggi). Alat pengering terdiri dari kabinet pengering dengan ukuran 1,6 m (panjang) x 0,6 m (lebar) x 0,89 m (tinggi), collector dengan ukuran 2 m (panjang) x 1,6 m (lebar) , dan chimney (exhaust) dengan ukuran 0,075 m (diameter) x 0,44 m (panjang).
II-16
Gambar 2.7 Improved solar cabinet dryer Sumber : Kumar, 2005
Alat pengering tersusun dari material kayu, aluminium, dan besi galvanum. Kabinet pengering terbuat dari material besi ringan (mild steel) sebagai rangka kabinet, material besi galvanum pada bagian luar dan dalam kabinet dengan material glasswool ketebalan 25 mm sebagai insulasi. Collector terdiri dari material aluminium bergelombang sebagai material penyerap panas (absorber), material kaca ketebalan 4 mm sebagai glazing, dan material besi galvanum pada bagian luar dan dalam kabinet dengan material glasswool ketebalan 25 mm sebagai insulasi. Exhaust terbuat dari material besi galvanum.
Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan lobak, wortel, jahe, jamur, kentang, dan labu di Nepal oleh RECAST. Hasil pengujian menunjukkan alat pengering memberikan performansi yang baik.
II-17
2.5.3 Solar-Biomass Hybrid Cabinet Dryer (Kumar, 2005)
Alat pengering yang didesain oleh Asian Institute Technology (AIT) ini menggunakan sumber energi panas matahari dengan back up energi panas kompor biomassa sebagai sumber energi pengeringan. Energi panas matahari digunakan pada siang hari saat cuaca cerah, sedangkan kompor biomassa digunakan apabila tidak terdapat sumber energi panas matahari yaitu pada malam hari atau saat cuaca mendung. Mekanisme solar dryer yang digunakan ialah indirect passive solar dryer yaitu mekanisme alat pengering yang memanfaatkan panas sinar matahari secara tidak langsung (indirect) dengan aliran udara panas secara alami (passive).
Gambar 2.8 Solar-Biomass Hybrid Cabinet Dryer (Thailand) Sumber : Kumar, 2005
Alat pengering secara keseluruhan berukuran 4 m x 2 m x 3,25 m dengan ukuran kabinet (ruang) pengering sebesar 2 m x 2 m x 1,95 m dan ukuran collector sebesar 2 m x 2 m. Material penyusun kabinet (ruang) pengering berupa batu bata dan mortar. Kabinet pengering terdiri dari 4 pintu yaitu 2 pintu pada kedua sisi samping ruang kabinet. Ruang kabinet pengering bersistem rak dengan jumlah rak sebanyak 16 rak dengan 4 tingkat.
II-18
Gambar 2.9 Desain dan bagian-bagian Kompor Biomassa Sumber : Kumar, 2005
Selain sumber panas dari sinar matahari, alat ini mempunyai sistem pemanas dari kompor biomassa sebagai back up energi panas. Kompor Biomassa terdiri dari 4 bagian utama yaitu ruang bahan bakar, ruang reaksi, ruang udara masuk, dan ruang pembakaran. Material penyusun kompor bagian luar ialah material plat besi dengan ketebalan 2 mm. Kompor dihidupkan dengan menggunakan sebuah obor melalui tempat abu (ash pit door) sehingga api dapat membakar bahan bakar yang berada di atas grate. Setelah 5 menit, obor dapat dilepas dan pintu tempat abu pembakaran (ash pit door) ditutup. Selanjutnya, pembakaran akan terus berlangsung dengan bantuan udara yang masuk melalui primary air inlet yang mengalir menuju ruang reaksi dan ruang pembakaran. Udara panas pada ruang pembakaran akan memanaskan pipa heat exchanger yang digunakan sebagai media pengumpul panas (pengganti dari solar collector), sehingga dapat mengubah udara yang masuk pada kabinet pengering menjadi udara panas yang digunakan untuk mekanisme pengeringan. Bahan bakar kompor menggunakan potongan kayu, kulit kelapa, dan briket sekam padi.
II-19
Gambar 2.10 Mekanisme Pengatur Temperatur Kompor Sumber : Kumar, 2005
Pengendalian temperatur pengeringan dengan kompor biomassa dilakukan dengan mekanisme thermostat. Gambar 2.7 menunjukkan mekanisme pengendalian temperatur kabinet pengering dengan menggunakan thermostat pegas. Jika temperatur kabinet pengering melebihi temperatur yang dikehendaki, maka thermostat akan memanjang sehingga akan menutup lubang udara masuk pada kompor yang akan menghambat pembakaran kompor sehingga material pipa heat exchanger tidak mendapat supply panas yang berdampak pada turunnya temperatur pengeringan. Kemudian setelah temperatur pengeringan turun pada tingkat yang dikehendaki, thermostat akan kembali memendek seperti semula sehingga membuka kembali lubang udara masuk (primary air inlet) pada kompor.
Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan pisang, jamur, cabe, dan lobak di negara Thailand oleh Asian Institute Technology (AIT). Hasil pengujian menunjukkan alat pengering memberikan performansi yang baik dan mampu mengeringkan produk dengan kualitas yang baik.
2.5.4 Solar-Biomass Hybrid Cabinet Dryer (Kumar, 2005)
Alat pengering yang dirancang oleh Research Centre for Applied Science and Technology (RECAST) ini menggunakan sumber energi panas matahari dengan back up energi panas kompor biomassa sebagai sumber energi panas pengeringan. Energi panas matahari digunakan pada siang hari saat cuaca cerah, sedangkan kompor biomassa digunakan apabila tidak terdapat sumber energi
II-20
panas matahari yaitu pada malam hari atau saat cuaca mendung. Mekanisme solar dryer yang digunakan ialah mixed passive solar dryer yaitu mekanisme alat pengering yang memanfaatkan panas sinar matahari secara langsung maupun tidak langsung (mixed) dengan aliran udara panas secara alami (passive)
Gambar 2.11 Solar-Biomass Hybrid Cabinet Dryer (Nepal) Sumber : Kumar, 2005
Material penyusun alat pengering terdiri dari material kayu, plat aluminium, dan plat besi galvanis. Jenis material untuk penyerap panas (solar collector) yang digunakan adalah material plat aluminium, dengan rangka collector berupa besi galvanis dan glazing yang menggunakan material kaca jendela (window glass).
II-21
Gambar 2.12 Desain dan Ukuran Alat Pengering Sumber : Kumar, 2005
Alat pengering secara keseluruhan berukuran 2,6 m x 1,6 m x 2,8 m dengan ukuran kabinet pengering sebesar 1,6 m x 0,6 m x 0,89 m dan luas collector sebesar 3,2 m2 (2 m x 1,6 m). Kabinet pengering disekat menjadi 3 bagian yang bersistem rak dengan jumlah rak pada masing-masing bagian sebanyak 3 rak sehingga alat pengering mempunyai 3 pintu dan 9 rak. Penyekatan tersebut bertujuan untuk memaksimalkan aliran udara panas yang mengalir pada kabinet pengering.
II-22
Gambar 2.13 Section View desain Kompor Biomassa Sumber : Kumar, 2005
Kompor Biomassa pada alat ini berukuran 0,6 m x 0,3 m x 0,15 m. Material besi dengan ketebalan 2 mm digunakan sebagai material penyusun kompor biomassa. Pada dasar kompor biomassa terdapat grate yang berfungsi untuk penyangga bahan bakar sekaligus pemisah abu pembakaran sehingga abu mudah dibersihkan. Grate tersusun dari batang besi berdiameter 6 mm yang dipasang sejajar dan permanen (fixed) dengan selisih jarak 5 cm dari dasar kompor. Pada kompor terdapat 4 lubang berbentuk persegi yang berfungsi sebagai jalan masuk udara dan lubang tempat obor untuk menyalakan bahan bakar. Lubang tersebut dilengkapi dengan pintu slide sehingga jumlah udara yang masuk kompor dapat dikontrol. Udara yang masuk pada kompor akan menjadi udara panas yang kemudian akan memanaskan material heat exchanger yang berada pada kabinet pengering sehingga akan memanaskan udara yang masuk melalui collector. Material yang digunakan untuk heat exchanger ialah material aluminium. Bahan bakar kompor dapat menggunakan potongan kayu, kayu bakar, dan ranting, namun bahan bakar yang disarankan adalah briket arang berbentuk
II-23
sarang lebah (Honeycomb Charcoal Briquetts). Kompor Biomassa ini dapat memuat hingga 8 honeycomb charcoal briquetts.
Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan lobak, wortel, jahe, dan jamur di Nepal. Produk hasil percobaan mempunyai kualitas yang lebih baik dari pada penjemuran secara langsung di bawah sinar matahari dan solar dryer (alat pengering energi surya) karena pengeringan yang tidak terganggu (continuous drying) dengan adanya backup energi panas dari kompor biomassa. 2.5.5 Solar-biomass Dryer (Kirirat, 2006)
Alat pengering yang dirancang oleh Kirirat dkk ini menggunakan sumber energi panas matahari dengan sistem back up energi panas kompor biomassa sebagai sumber energi panas pengeringan. Kompor Biomassa digunakan sebagai cadangan energi (backup energy) apabila energi panas matahari tidak dapat dipergunakan (mendung atau malam hari). Alat pengering ini tergolong dalam tipe indirect passive solar dryer yaitu solar dryer yang menggunakan panas matahari secara tidak langsung (indirect) menggunakan solar collector (media pengumpul panas) dan menggunakan mekanisme aliran udara secara alami (passive) dengan mekanisme cerobong (chimney). Alat pengering ditujukan untuk mengeringkan tanaman obat Thailand dan telah diuji coba pada tanaman obat Rhinacanthus Nasutus (Linn).
Gambar 2.14 Desain Mekanisme Alat Pengering Sumber : Kirirat, 2006
II-24
Pada gambar di atas, nomor 1 menunjukkan solar collector yang terbuat dari material plat besi yang dibengkokkan hingga berbentuk gelombang, nomor 2 merupakan kompor biomassa yang berbahan bakar kayu bakar. Alat pengering mempunyai 2 jalur udara masuk, yaitu jalur udara yang akan mendapat panas dari solar collector (nomor 3) dan jalur udara panas yang akan mendapat panas dari sistem pemanasan kompor (nomor 4) yang mana keduanya akan menuju ke kabinet pengering (nomor 6). Kabinet pengering tersusun dari material stainless steel pada bagian dalam, fiberglass sebagai insulasi, dan aluminium untuk bagian luar. Tempat pengeringan didesain dengan sistem rak dengan jumlah rak sebanyak 4 buah yang terbuat dari bahan plat stainless steel untuk menjaga tanaman obat dari kontaminasi karat. Susunan rak beralur zig zag (staggering manners) dengan tujuan agar aliran udara melewati seluruh objek yang dikeringkan. Mekanisme ini berbeda dengan mekanisme solar dryer biasanya, mekanisme ini tidak dapat digunakan untuk produk dengan tingkat kebasahan tinggi. Sistem pamanasan kompor tersusun dari material batu bata (nomor 5), udara yang masuk melalui jalur udara masuk (nomor 4) akan mendapat panas dari radiasi yang menembus material batu bata secara perlahan akibat pembakaran kompor. Asap pembakaran dan udara panas yang telah melewati kabinet pengering kemudian dialirkan keluar melalui cerobong (nomor 7). Sebagian asap pembakaran dialirkan mengelilingi kabinet pengering dengan tujuan untuk menambah panas udara pada kabinet pengering (nomor 8).
Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan tanaman obat Rhinacanthus Nasutus (Linn) di Thailand. Pada percobaan diperoleh waktu yang dibutuhkan untuk pengeringan tanaman Linn berkisar selama 23 jam.
2.5.6 Unglazed Solar Collector-Biomass Hybrid Cabinet Dryer (Kumar, 2005) Alat pengering yang dirancang oleh University of Philippines Diliman (UPD) ini menggunakan sumber energi panas matahari dengan sistem back up energi panas kompor biomassa sebagai sumber energi panas pengeringan. Kompor Biomassa digunakan sebagai cadangan energi (backup energy) apabila energi panas matahari tidak dapat dipergunakan (mendung atau malam hari). Alat pengering ini tergolong dalam tipe indirect active solar dryer yaitu solar dryer yang menggunakan panas matahari secara tidak langsung (indirect) yaitu dengan
II-25
solar collector (media pengumpul panas) dan menggunakan mekanisme aliran udara secara buatan (active) yaitu menggunakan kipas (fan).
Gambar 2.15 Unglazed Solar Collector-Biomass Hybrid Cabinet Dryer Sumber : Kumar, 2005
Alat ini berkapasitas maksimum 10 kg (40 ikan) dengan temperatur maksimum pengeringan mencapai 500C. Tempat pengeringan bersistem rak, dengan jumlah rak sebanyak 3 rak. Kompor biomassa yang digunakan sama seperti kompor yang telah di desain oleh AIT (Asian Institut Technology).
Gambar 2.16 Unglazed Solar Collector Sumber : Kumar, 2005
II-26
Alat pengering menggunakan mekanisme solar collector (pengumpul panas) tanpa menggunakan glazing. Mekanisme collector dilakukan menggunakan material penyerap panas yang dilubangi (perforated absorber) yaitu material plat aluminium dengan ketebalan 0,81 mm. Lubang berdiameter 1,6 mm dan dengan jarak 14,5 mm secara menurun (pitch). Rangka Collector terbuat dari material besi galvanum dengan ketebalan 0,91 mm. Collector berukuran 1,8 m (panjang) x 1,22 m (lebar), dengan ketinggian 10 cm sebagai gap udara di dalam collector (plenum). Udara luar akan masuk melalui lubang dengan bantuan blower melewati permukaan material penyerap panas sehingga menjadi udara panas. Udara panas tersebut kemudian disalurkan ke kabinet pengering dengan sambungan yang terbuat dari material besi ringan (mild steel). Selanjutnya, udara panas akan melewati rak-rak pengeringan kemudian mengalir keluar kabinet pengering melalui exhaust dengan bantuan kipas.
Alat pengering ini telah dicoba untuk mengeringkan ikan di Phillipine. Hasil percobaan menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan ikan (kadar air 15%) adalah selama dua setengah hari menggunakan hanya energi panas matahari dan 17 jam menggunakan energi panas matahari dan kompor biomassa sebagai backup energi panas.
2.5.7 Distributed (indirect) Solar Dryer Passive Dryer (Susilo, dkk, 2014) Alat pengering yang dirancang dalam Susilo, dkk.(2014) menggunakan panas sinar matahari secara tidak langsung (indirect) sebagai sumber energi utama. Disebut tidak langsung (indirect) karena pada alat tersebut terdapat panel collector yang digunakan sebagai media untuk menangkap panas dari sinar matahari. Setelah itu aliran udara secara alami (passive) dialirkan melalui collector tersebut menuju kabin pengering. Berikut ilustrasi rancangan alat pengering tersebut yang ditunjukkan pada gambar berikut.
II-27
Gambar 2.17 Rancangan Alat Pengering Solar Dryer Susilo, dkk (2014) Sumber : Susilo, dkk, 2014
Secara garis besar, alat pengering yang dirancang oleh Susilo, dkk.(2014) terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu papan collector, kabin pengering, dan exhaust. Papan collector berfungsi untuk menangkap panas yang berasal dari sinar matahari. Di bagian depan collector juga terdapat air inlet yang digunakan sebagai lubang masuk udara. Udara yang masuk melalui air inlet ini ketika melewati bagian dalam collector akan menjadi udara panas yang kemudian akan dibawa ke kabin pengering. Sedangkan exhaust berfungsi untuk mengeluarkan uap air hasil pengeringan. Kabinet pengering didesain dengan sistem rak yang berjumlah 4 rak dengan masing-masing rak berukuran panjang dan lebar 0,6 m x 0,7 m.
Untuk mengetahui sebaran temperatur pengeringan yang dihasilkan alat pengering, Susilo, dkk.(2014) melakukan pengujian secara langsung menggunakan thermometer yang diletakkan pada bagian tengah masing-masing rak. Dari pengujian tersebut diperoleh temperatur maksimum sebesar 690C pada kondisi cerah dengan kelembaban sebesar 35%, pada kondisi berawan didapatkan maksimum temperatur sebesar 550C dengan kelembaban sebesar 45%, dan pada kondisi mendung didapatkan maksimum temperatur sebesar 440C dengan kelembaban sebesar 46%. Berikut prototype alat pengering hasil rancangan Susilo, dkk (2014) yang ditunjukkan pada gambar berikut.
II-28
Gambar 2.18 Prototype Alat Pengering Solar Dryer Susilo, dkk.(2014) Sumber : Susilo, dkk, 2014
2.5.8 Solar Dryer with a Biomass Stove (Agassi, 2014)
Alat pengering yang dirancang oleh Agassi (2014) menggunakan sinar matahari secara langsung dan tidak langsung (direct and indirect solar dryer) sebagai sumber energi panas utama. Disebut direct karena proses pengeringan bisa dilakukan secara langsung oleh matahari karena material di bagian atas kabin pengering berbahan kaca yang mengakibatkan panas sinar matahari bisa langsung menembus masuk ke dalam kabin pengering dan mengeringkan simplisia di dalamnya. Sedangkan disebut indirect karena mekanisme pengeringan juga dilakukan secara tidak langsung, yaitu menggunakan aliran udara yang dialirkan melalui collector yang berfungsi untuk menangkap panas ke kabin pengering, mirip seperti apa yang sudah dilakukan oleh alat pengering hasil rancangan Susilo, dkk.(2014). Berikut ilustrasi rancangan alat pengering hasil rancangan Agassi yang ditunjukkan pada gambar berikut.
II-29
Gambar 2.19 Rancangan Alat Pengering Solar dryer Agassi (2014) Sumber : Agassi, 2014
Alat pengering yang dirancang oleh Agassi (2014) berdimensi sekitar 2,5 m x 1,2 m x 2,5 m yang terdiri dari beberapa bagian utama. Di antaranya adalah collector yang berfungsi untuk menangkap panas yang dihasilkan oleh sinar matahari. Di bagian bawah collector terdapat lubang inlet yang digunakan sebagai jalur masuk udara dari lingkungan luar ke bagian dalam collector agar udara panas bisa dialirkan dari collector ke kabin pengering. Di dalam kabinet pengering terdapat 16 rak pengering yang digunakan sebagai media/alas pengeringan. Sementara itu pada alat pengering ini terdapat kompor biomassa yang digunakan sebagai sumber back up panas apabila sumber panas kurang memungkinkan diambil dari sinar matahari (misal pada saat cuaca mendung atau hujan). Selain itu di atas kabinet pengering terdapat pipa exhaust yang digunakan sebagai jalur pembuangan uap air hasil pengeringan dan asap pembakaran dari kompor biomassa. Berikut prototype alat pengering hasil rancangan Agassi (2014) yang ditunjukkan pada gambar berikut.
II-30
Gambar 2.20 Prototype Alat Pengering Solar Dryer Agassi (2014) Sumber : Agassi, 2014
2.5.9 Solar Dryer with a Biomass Stove Tipe II (Muttaqin, 2015)
Alat pengering yang dirancang oleh Muttaqin (2015) menggunakan energi sinar matahari secara langsung dan tidak langsung (direct and indirect solar dryer). Disebut direct karena proses pengeringannya dapat dilakukan secara langsung oleh sinar matahari melaluli kaca yang terdapat pada bagian atas kabinet pengering. Sedangkan disebut indirect karena proses pengeringannya juga dapat dilakukan secara tidak langsung, yaitu menggunakan aliran udara yang dialirkan melalui collector yang berfungsi sebagai penangkap panas ke kabinet pengering. Rancangan alat ini hampir sama dengan alat yang telah dirancang oleh Agassi (2014), akan tetapi berbeda pada mekanisme kompor biomassa. Berikut ilustrasi rancangan alat pengering hasil rancangan Muttaqin (2015).
II-31
Gambar 2.21 Prototype Alat Pengering Solar Dryer Muttaqin (2015) Sumber : Muttaqin (2015)
Alat pengering yang dirancang oleh Mutaqqin (2015) memiliki dimensi sebesar 2,7 m x 1,2 m x 2,2 m. Secara keeluruhan, alat pengering ini terdiri dari tiga bagian utama, yaitu solar collector, kabin pengering, dan kompor biomassa. Solar collector berfungsi untuk mengumpulkan energi panas sinar matahari yang digunakan dalam proses pengeringan. Kabinet pengering berfungsi sebagai tempat proses pengeringan. Kompor biomassa merupakan backup energi panas pada untuk proses pengeringan.
2.6 Uji Anova
Anova (analysis of varian) digunakan untuk menguji perbedaan mean (rata-rata) data lebih dari dua kelompok. Pada kesempatan ini dibahas mengenai analisis varian satu faktor (one ways).
Beberapa syarat yang harus dipenuhi pada uji Anova adalah sebagai berikut:
1. Data berdistribusi normal
2. Data memiliki variansi yang homogen 3. Data berasal dari sampel independent
Uji Anova pada prinsipnya adalah melakukan analisis variabilitas data menjadi dua sumber variasi yaitu variasi didalam kelompok (within) dan variasi antar kelompok (between). Bila variasi within dan between sama (nilai perbandingan kedua varian mendekati angka satu), maka berarti tidak ada
II-32
perbedaan efek dari intervensi yang dilakukan, dengan kata lain nilai mean yang dibandingkan tidak ada perbedaan. Sebaliknya bila variasi antar kelompok lebih besar dari variasi didalam kelompok, artinya intervensi tersebut memberikan efek yang berbeda, dengan kata lain nilai mean yang dibandingkan menunjukkan adanya perbedaan.
