Rancang Bangun Mesin Penyimpanan Susu Hasil Pasteurisasi Menggunakan Sistem Kompresi Uap dengan Secondary Refrigerant

Rancang Bangun Mesin Penyimpanan Susu Hasil Pasteurisasi

Menggunakan Sistem Kompresi Uap dengan Secondary

Refrigerant

Design and Construction Milk Pasteurization Storage Machine Using The Vapor Compression System with Secondary Refrigerant

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara

Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Oleh

Mochammad Riffansyah NIM 091611020

PROGRAM STUDI TEKNIK PENDINGIN DAN TATA UDARA

JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

                   

                   

Nama : Mochammad Riffansyah

Jenis Kelamin : Laki – Laki

Tempat/Tanggal Lahir : Garut, 09 November 1991

Status : Mahasiswa

Alamat : Jl. Samarang Perum Griya Bumi Praja

Blok C no.11 Rt/Rw: 03/12 Desa Rancabango, Kec.Tarogng Kidul, Garut, Jawa Barat

Agama : Islam

Jurusan : Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

Program Studi : Teknik Pendingin dan Tata Udara

No. HP : 085320054332

Email : mochammadriffan@gmail.com

PENDIDIKAN

Tahun Institusi Jurusan

2009-sekarang Politeknik Negeri Bandung Teknik Refrigerasi dan Tata Udara

2006-2009 SMA Negeri 1 Garut IPA

2003-2006 SMP Negeri 1 Garut

1997-2003 SDN Paminggir V

ORGANISASI

Tahun Organisasi Divisi

2009-sekarang ASHRAE (American Society of

Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers) Student Branch Politeknik Negeri

Bandung Anggota

CURRICULUM VITAE

                   

2009-sekarang HMRA (Himpunan Mahasiswa Teknik Refrigerasi dan Tata Udara) Politeknik Negeri Bandung

Ketua Divisi Minat dan Bakat

2008-sekarang IKRA (Ikatan Keluarga

Mahasiswa Teknik Refrigerasi dan Tata Udara)

Politeknik Negeri Bandung

Anggota

2009-sekarang Panguyuban Garut Anggota

TRAINING/ SEMINAR

Tahun Agenda Tempat

2011

“Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional” (PIMNAS) XXIV “Rancang Bangun Cold Handling Cabinet Untuk Pencampuran Sperma Sapi Berbasis Programmable Logic Controller

Universitas Hasanudin (Makasar) 2011

1 Day Learning Together On “Chiller An Introduction and Maintenance” by ASHRAE

INDONESIA CHAPTER Seven Cafe-Bandung

2011 1 Day Seminar On “Technology From Waste _Seminar” Politeknik Negeri _Bandung

2010 In Workshop On “Natural Refrigerant Application for Air Conditioning and Refrigeration Systems” by ASHRAE INDONESIA CHAPTER

Sasana Budaya Ganesha-Bandung 2010 The 2 ASHRAE Indonesia Chapter Exhibition on _{HVACR Tecnologies} Sasana Budaya _{Ganesha-Bandung} 2010

1 Day Seminar On “Dissemination of New Energy Efficiency in Building Sector and Labeling Standard For AC & Refrigerator in Indonesia” by ASHRAE INDONESIA CHAPTER

Sasana Budaya Ganesha-Bandung KEAHLIAN HARDSKILL

1 Perancangan, Instalasi, dan Perawatan Sistem Tata Udara (HVAC) (Ducting, Sistem Air Handling Unit, Chiller, Ventilasi, Heat Exchanger

Boiler, Clean Room)

2 Perancangan, Instalasi, dan Perawatan Sistem Refrigerasi (Kompresor, Kondensor, Evaporator, Cooling Tower, Sistem Kompresi

Uap, AC Mobil)                    

3 Perancangan, Instalasi, dan Perawatan Sistem Pemipaan (Plumbing)

4 Menguasai Troubleshooting, Manajemen Perawatan, dan TAB (Testing, _{Adjusting and Balancing) Sistem Refrigerasi dan Tata Udara} 5 Menguasai Engineering Drawing

6 Welding

Saya menyatakan bahwa semua keterangan dalam Curriculum Vitae ini adalah benar dan apabila terdapat kesalahan , saya bersedia

mempertanggungjawabkannya. Mocahmmad Riffansyah NIM. 091611020                    

ABSTRAK

Susu merupakan bahan makannan yang bergizi tinggi akan kandungan zat-zat pada susu, nilai gizi yang tinggi menyebabkan mikroorganisme menyukai akan pertumbuhan dan perkembangannya, sehingga susu tidak layak dikonsumsi bila tidak ditangani secara benar. Cara yang dapat mencegah kerusakan pada susu adalah dengan cara penanganan yang baik, proses pendinginan pada temperatur 4°C merupakan salah satunya, proses tersebut bertujuan agar memperpanjang usia konsumsi susu. Dengan pendinginan ini diharapkan akan dapat membunuh bakteri

patogen yang membahayakan kesehatan manusia dan meminimalisasi

perkembangan bakteri lain.

Pendinginan untuk susu mengunakan sistem kompresi uap, dengan media pendingin secondary refrigerant yaitu propylene glycol, menggunakan tipe evaporator shell and coil cooler. terdapat 2 tangki, tangki susu dan tangki

propylene glycol, di tangki propylene glycol terdapat evaporator yang akan

mendinginkan propylene glycol dan kemudian akan di sirkulasikan ke tangki susu, yang bertujuan propylene glycol mendinginkan susu. Terdapat agitator pada tangki susu yang berfungsi untuk kondisi susu tidak diam, tetapi bergerak yang bertujuan agar kondisi susu tidak mudah basi.

Kata Kunci : Pendinginan Susu, Sistem Kompresi Uap, Secondary Refrigerant, Sheel and Coil

                   

ABSTRACT

Milk is a highly nutritious food that contain many nutrients in milk. High nutritional value will cause the microorganisms grow and develop more, so that the milk is not suitable to be consumsed when it is not handle properly. To prevent damage of milk, the cooling process should be at a temperature of 4°C is one of them. The process is intended to extend the life of milk consumption. By cooling the milk is expected to be able to kill the pathogenic bacteria which could harm human health and minimize the development of other bacteria.

To cool the milk, vapor compression system is used. The cooling medium is as a secondary refrigerant. It use the shell and coil evaporators type of cooler. There are two tanks: milk tanks and glycol tank evaporator is in the tank that will cool the propylene glycol. The agitators in the tank that circulate the milk, which is intended to preserve the milk.

Keywords : Sheel and Coil, Secondary Refrigerant, Milk Cooling and Vapor Compression system                    

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur, penulis panjatkan kehadirat Tuhan semesta alam Allah SWT, karena atas izin dan rahmat-NYA penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini, Shalawat serta salam semoga tercurahkan selalu untuk junjunan kita Nabi Besar Muhammad SAW.

Dengan segala kemampuan, baik riil maupun materiil, penulis berusaha melaksanakan laporan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya agar memiliki nilai keilmuan yang bermanfaat serta memenuhi dalam maksud dan tujuannya. Namun pembuatan laporan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan yang ada. Oleh sebab itu, kritik dan saran yang membangun dari semua pihak yang membaca atau menilai laporan ini sangat diharapkan oleh penulis untuk menjadikan penulis lebih baik lagi dalam menulis laporan-laporan dan karya ilmiah yang berikutnya.

Dalam kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, support, dan bimbingannya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis, yang tidak henti-hentinya berdoa dan selalu mendukung kami, baik riil maupun materiil.

2. Bapak Ir. Windy Hermawan M, MT, Bapak Tandi Sutandi,SST. selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

3. Bapak Arda, Bapak Faldian, dan Bapak Luga selaku dosen penguji yang selalu membantu dalam memperbaiki kesalahan-kesalahan pada penulisan laporan ini.

4. Fiqri Novel, Elsatifiana, dan Khaerun Nur Zaman selaku partner dan pendamping yang selalu setia menemani dan membantu saat menyelesaikan tugas akhir ini.

5. Bapak Prayogo, Bapak Dani, serta Bapak Samedi selaku staff jurusan yang selalu membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.

                   

6. Rekan–rekan seperjuangan kelas 3A, yang selalu menjunjung tinggi kebersamaan dan kekeluargaan.

7. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada penulis.

Akhir kata, penulis berharap semoga Laporan Tugas akhir ini, dapat berguna bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca umumnya.

Terima Kasih. Wassalammu`alaikum Wr. Wb. Bandung, Juli 2012 Penulis                    

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Metoda Penulisan ... 2 1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II DASAR TEORI 2.1 Definisi Penanganan Susu ... 4

2.1.1 Pengolahan Susu Dengan Refrigeran Sekunder ... 4

2.2 Sistem Refrigerasi Kompresi Uap ... 5

2.3 Cooling Unit ... 11

2.4 Bahan Pendingin Sekunder (Secondary Refrigerant) ... 12

2.5 Perhitungan Beban ... 13

2.5.1 Beban Kalor Melalui Dinding ... 13

2.5.2 Beban Kalor Melalui Alas ... 14

2.5.2.1 Koefisien Perpindahan Kalor Menyeluruh (U) ... 14

2.5.2.2 Luas Permukaan ... 15 2.5.3 Beban Produk ... 15 2.5.4 Beban Peralatan ... 16                    

2.5.4.1 Beban Kalor Agitator ... 16

2.5.4.2 Beban Kalor Pompa ... 16

2.6 Teori Perhitungan Panjang Pipa Evaporator ... 17

2.6.1 Perpindahan kalor jenis konveksi paksa untuk propylene glycol ... 17

2.6.2 Perpindahan kalor jenis konveksi paksa untuk refrigeran ... 18

2.6.3 Perhitungan panjang pipa evaporator ... 19

BAB III DATA PERANCANGAN SISTEM 3.1 Kondisi Perancangan Beban ... 20

3.1.1 Produk ... 20

3.1.2 Secondary Refrigerant ... 20

3.2 Data Perancangan Sistem ... 21

3.2.1 COP Rancangan ... 21

3.2.1.1 Refrigeran yang di pakai ... 23

3.3 Kondisi Perancangan Tangki ... 24

3.3.1 Tangki Pendinginan Produk ... 24

3.3.1.1 Dimensi Tabung Pendinginan Produk... 26

3.3.2 Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder ... 28

3.3.2.1 Dimensi Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder . 28 3.4 Perhitungan Beban Pendinginan... 32

3.4.1 Beban Pendinginan Tangki Produk... 32

3.4.2 Beban Pendinginan Tangki Refrigeran Sekunder ... 41

3.5 Perhitungan panjang pipa ... 49

3.6 Komponen yang Digunakan pada Sistem ... 52

BAB IV INSTALASI DAN CARA KERJA SISTEM 4.1 Konstruksi Kerangka Prototype Cooling Unit ... 55

4.2 Instalasi Pemipaan ... 56

4.2.1 Pemotongan Pipa... 56

4.2.2 Pengembangan Pipa (Flaring) ... 56

                   

4.2.3 Pembesaran Pipa (Swagging) ... 57

4.2.4 Pembengkokan Pipa (Bending) ... 57

4.2.5 Penyambungan Pipa ... 57

4.2.6 Pemasangan Kompresor ... 57

4.2.7 Pemasangan Kondensor ... 58

4.2.8 Pemasangan Liquid Receiver ... 58

4.2.9 Pemasangan Accumulator ... 59

4.2.10 Pemasangan Liquid line ... 59

4.2.11 Pemasangan Pipa Kapiler ... 60

4.2.12 Pemasangan Evaporator ... 61

4.2.13 Pemasangan Suction Line ... 62

4.2.14 Pemasangan Tangki Secondary Refrigerant ... 62

4.2.15 Pemasangan Tangki Pendinginan Produk ... 62

4.2.16 . Pemasangan Pipa dari Tangki Secondary Refrigeran ke Tangki Produk ... 63

4.3 Tes Kebocoran Sistem ... 64

4.4 Pemvakuman ... 64

4.5 Pengisian Refrigeran ... 65

4.6 Cara Kerja Sistem ... 65

4.6.1 Cara Kerja Sistem Refrigerasi ... 65

4.6.2 Cara Kerja Sistem Pendinginan Susu ... 67

4.6.3 Cara Kerja Kelistrikan ... 70

BAB V HASIL RANCANGAN DAN ANALISA 5.1 Peralatan Yang Digunakan ... 72

5.2 Titik Pengukuran ... 72

5.3 Cara Pengambilan Data ... 73

5.4 Pengolahan Data ... 75

5.5 Analisis Kinerja Sistem ... 78

5.6 Analisis Temperatur terhadap WaktuPendinginan ... 78

5.6.1 Temperatur Secondary Refrigerant ... 78

                   

5.6.2 Temperatur Produk ... 80 5.7 Analisi Tekanan Discharge, Tekanan Suction, dan COPaktual ... 82 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan ... 86 6.2 Saran ... 86 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN                    

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A : Gambar Kontruksi Alat LAMPIRAN B : Gambar Sistem Pemipaan LAMPIRAN C : Gambar Sistem Kelistrikan LAMPIRAN D : Data Pengukuran Sistem LAMPIRAN E : Gambar Diagram P-h LAMPIRAN F : Sifat-sifat Propylene Glycol

                   

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Moiller ... 9

Gambar 3.1 Diagram P-h Rancangan Awal ... 22

Gambar 3.2 Data Sifat Sifat Refrigerant 134a ... 23

Gambar 3.3 Konstruksi Dinding Tangki Pendinginan Produk ... 26

Gambar 3.4 Konstruksi Alas Tangki Pendinginan Produk ... 27

Gambar 3.5 Konstruksi Tutup Tangki Pendinginan Produk ... 28

Gambar 3.6 Konstruksi Dinding Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder ... 30

Gambar 3.7 Konstruksi Alas Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder ... 30

Gambar 3.8 Konstruksi Tutup Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder ... 31

Gambar 4.1 Rangka Meja Trainer ... 55

Gambar 4.2 Pemasangan Kompresor Pada Rangka ... 58

Gambar 4.3 Pemasangan Kondensor Pada Rangka ... 58

Gambar 4.4 Pemasangan Liquid Receiver Pada Rangka. ... 59

Gambar 4.5 Pemasangan Accumulator Pada Rangka ... 59

Gambar 4.6 Pemasangan Liquid Line ... 60

Gambar 4.7 Pemasangan Pipa Kapiler ... 61

Gambar 4.8 Pemasangan Tangki Pendinginan Secondary Refrigerant ... 62

Gambar 4.9 Pemasangan Tangki Pendinginan Produk ... 63

Gambar 4.10 Pemasangan Pipa Sirkulasi Secondary Refrigerant ... 63

Gambar 4.11 Tangki Pasteurisasi ... 67

Gambar 4.12 Tangki Pendinginan Secondary Refrigerant ... 67

Gambar 4.13 Tangki Pendinginan Produk ... 68

Gambar 4.14 Proses Sirkulasi ... 68

Gambar 4.15 Lampu Indikator Proses Pasteurisasi... 69

Gambar 4.16 Lampu Indikator Sistem Pendinginan ON ... 70

Gambar 4.17 Kelistrikan ... 70

Gambar 5.1 Titik Pengukuran ... 73

Gambar 5.2 Siklus Refrigersi Pada menit ke 170 ... 75

                   

Gambar 5.3 Grafik Temperatur Propylene Glycol Terhadap Waktu Pendinginan

ketika Sistem ON ... 75

Gambar 5.4 Grafik Temperatur Propylene Glycol Terhadap Waktu Pendinginan ketika Sistem OFF ... 76

Gambar 5.5 Grafik Temperatur Susu Terhadap Waktu Pendinginan ketika Sistem ON ... 76

Gambar 5.6 Grafik Temperatur Susu Terhadap Waktu Pendinginan ketika Sistem OFF ... 77

Gambar 5.7 Grafik Tekanan Discharge Terhadap Waktu ... 78

Gambar 5.8 Grafik Tekanan Suctione Terhadap Waktu ... 78

Gambar 5.9 Grafik Tekanan COPaktual Terhadap Waktu ... 81                    

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Performansi Pendingin Sekunder ... 12

Tabel 2.2 Ekuivalen kalor dari motor listrik ... 16

Tabel 3.1 Kondisi Perancangan Beban Produk ... 20

Tabel 3.2 Kondisi Perancangan Beban Secondary Refrigerant ... 20

Tabel 3.3 Data Perancangan Sistem Refrigerasi ... 21

Tabel 3.4 Data Perancangan Tangki Pendinginan Produk ... 25

Tabel 3.5 Material Dinding Tangki Pendingin Produk ... 26

Tabel 3.6 Material Alas Tangki Pendinginan Produk ... 27

Tabel 3.7 Material Tutup Tangki Pendingin Produk ... 28

Tabel 3.8 Data Perancangan Tangki Pendinginan Secondary Refrigerant ... 29

Tabel 3.9 Material Dinding Tangki Pendinginan Refrigeran Sekunder ... 30

Tabel 3.10 Material Alas Tangki Pendingin Refrigeran Sekunder ... 31

Tabel 3.11 Material Tutup Tangki Pendingin Refrigeran Sekunder ... 31

Tabel 3.12 Material dan Nilai Konduktifitas pada Dinding Tangki Produk ... 32

Tabel 3.13 Material dan Nilai Konduktifitas pada Alas Tangki Produk ... 34

Tabel 3.14 Material dan Nilai Konduktifitas pada Tutup Tangki Produk ... 36

Tabel 3.15 Material dan Nilai Konduktifitas pada Dinding Tangki Produk ... 38

Tabel 3.16 Material dan Nilai Konduktifitas pada Dinding Tangki Refrigeran Sekunder ... 41

Tabel 3.17 Material dan Nilai Konduktifitas pada Alas Tangki Refrigeran Sekunder ... 43

Tabel 3.18 Material dan Nilai Konduktifitas pada Tutup Tangki Refrigeran Sekunder ... 45

Tabel 5.1 Contoh Tabel Pengamatan ... 74

                   

DAFTAR PUSTAKA

Dossat, Roy J., Principle of Refrigeration, 2nd. Ed., John Wiley & Sons, New

York, 1981.

Holman J.P.Heat Transfer, Ir.E Jasjifi M.Sc, Jakarta: Erlangga, 1991.

ASHRAE Handbook of Fundamental, American Society of Heating,

Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, 1997.

(http://www.askep.net/teknologi-pengolahan-susu-dan-hasil-ikutan-ternak-eniza-saleh.html), 2004)

Geankoplis Christie J.,Transport Processes and Unit Operations, Second

edition, Jakarta:Erlangga,1981 (http://www.binaukm.com, 2011).