Unjuk kerja Pengering Surya Tipe Rak Pada Pengeringan Kerupuk

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Unjuk kerja Pengering Surya Tipe Rak Pada Pengeringan Kerupuk Kulit
Mentah
Adjar Pratoto*, Endri Yani, Nural Fajri, Dendi A. Saputra M.
Jurusan Teknik Mesin, Universitas Andalas
Kampus Limau Manis, Padang 25163, Indonesia
*Email: [email protected]
Abstrak
Pengeringan bahan-bahan makanan skala kecil biasanya dilakukan secara tradisional dengan cara
menjemur bahan tersebut secara langsung dan terbuka di bawah sinar matahari. Persoalan cuaca dan
higinitas bahan sering kali menjadi kendala bagi praktik pengeringan semacam ini. Penggunaan
perangkat pengering surya telah banyak dipraktikkan untuk mengatasi kendala tersebut, namun
informasi mengenai unjuk kerja pengering surya khususnya untuk kerupuk kulit mentah belum
banyak tersedia. Pada penelitian ini, dilakukan kajian eksperimental untuk mendapatkan informasi
unjuk kerja perangkat pengering surya tipe rak pada pengeringan kerupuk kulit mentah. Pengering
surya yang digunakan adalah pengering surya aktif, yaitu dengan melengkapinya dengan sebuah
kolektor surya udara laluan tunggal. Kabin pengering berukuran 900 mm x 900 mm x 1237 mm
dengan rangka besi siku dan dinding dari bahan plastik untuk menambah penyerapan panas
matahari. Kabin pengering tersebut memuat enam buah rak yang masing-masing berukuran 870 mm
x 870 mm. Untuk memudahkan pelepasan uap air dari bahan agar keluar dari kabin, pada atap kabin
dipasang turbin ventilator. Pengujian diakukan pada dua kondisi pencahayaan matahari, yaitu pada
cuaca cerah dan cuaca mendung. Untuk tiap pengujian, digunakan kerupuk kulit sebanyak 8 kg dan
didistribusikan secara merata pada keenam buah rak tersebut. Pada kondisi cerah, suhu udara kabin
dapat mencapai 40oC dengan waktu pengeringan kurang dari dua hari. Sedangkan pada kondisi
mendung, suhu maksimal yang dapat dicapai adalah sebesar 35oC dan waktu pengeringannya lebih
lama, yaitu sekitar tiga hari. Distribusi suhu udara di antara rak-rak tidak terlalu nyata. Hal ini
menunjukkan bahwa suhu di dalam kabin relatif seragam, walaupun dengan nilai yang naik-turun
sesuai dengan intensitas matahari dan suhu lingkungan. Walaupun suhu udara di dalam kabin relatif
seragam, namun laju pengeringan bahan pada berbagai posisi rak tidak seragam, yaitu dengan laju
yang tinggi di bagian bawah dan laju yang rendah di bagian atas. Hal ini menunjukkan adanya
kelembaban udara yang tidak seragam di dalam kabin; kelembaban rendah di bagian bawah dan
kelembaban yang tinggi di bagain atas. Hal ini disebabkan adanya pelepasan air dari bahan di
bagian rak bawah dan ditarik ke atas oleh turbin ventilator.
Kata kunci : pengering surya, tipe rak, kerupuk kulit, unjuk kerja.
Pengeringan merupakan cara yang paling
mudah dan paling umum dilakukan dalam
mengawetkan makanan dari berbagai varietas
produk [2]. Kadar air produk harus dikurangi
sampai hanya tersisa sekitar 5 sampai 10%
untuk menonaktifkan mikroorganisme yang
ada di dalam produk [3].
Pendahuluan
Pengeringan merupakan proses sederhana
mengurangi kandungan air dari dalam suatu
produk sampai pada tingkat tertentu, sehingga
dapat mencegah pembusukan dan aman
disimpan dalam jangka waktu yang lama [1].
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
unjuk kerja perangkat pengering surya tipe
rak pada pengeringan kerupuk kulit mentah.
Kerupuk kulit merupakan makanan dari
olahan kulit sapi. Untuk mendapatkan
kerupuk kulit yang enak, ada beberapa proses
yang harus dilakukan, salah satunya adalah
proses pengeringan. Selama ini proses
pengeringan
masih
dilakukan
secara
tradisional, dimana produk yang akan
dikeringkan langsung terkena sinar matahari
dan angin. Meskipun metoda pengeringan
dengan cara
ini sangat praktis, namun
memiliki beberapa kelemahan, seperti waktu
pengeringan yang lama dan mudah
terkontaminasi oleh debu, serangga dan
mikroorganisme [4]. Di samping itu, kapasitas
produksi juga terbatas.
Pengeringan kerupuk kulit mentah
(setengah jadi) dengan menggunakan
pengering tipe tunnel sudah pernah dilakukan
oleh Moranza [5]. Moranza menggunakan
arang batok kelapa sebagai sumber energi
pengeringan.
Moranza
melakukan
pengamatan terhadap temperatur lingkungan,
temperatur
tungku,
temperatur
ruang
pengering, perubahan kadar air dan laju
pengeringan. Selain itu, juga dilakukan
analisa ekonomi untuk menghitung biaya
pengeringan.
Pengeringan bahan-bahan makanan skala
miro dan kecil biasanya dilakukan secara
tradisional dengan cara menjemur bahan
tersebut secara langsung dan terbuka di
bawah
sinar
matahari.
Sebagimana
dipaparkan sebelmnya, persoalan cuaca dan
higinitas bahan sering kali menjadi kendala
bagi praktik pengeringan semacam ini.
Penggunaan perangkat pengering surya telah
banyak dipraktikkan untuk mengatasi kendala
tersebut, namun informasi mengenai unjuk
kerja pengering surya khususnya untuk
kerupuk kulit mentah belum banyak tersedia.
Pada penelitian ini, dilakukan kajian
eksperimental untuk mendapatkan informasi
Eksperimen
Penelitian ini menggunakan alat pengering
surya tipe rak dengan bagian utama terdiri
dari kain pengering, sebuah kolektor surya,
dan sebuah turbin ventilator (Gb.1). Kabin
pengering berukuran 900 mm x 900 mm x
1237 mm dengan rangka besi siku dan
dinding dari bahan plastik untuk menambah
penyerapan panas matahari. Kabin pengering
tersebut memuat enam buah rak yang masingmasing berukuran 870 mm x 870 mm. Untuk
memudahkan pelepasan uap air dari bahan
agar keluar dari kabin, pada atap kabin
dipasang turbin ventilator. Kolektor surya
yang digunakan adalah tipe kolektor udara
laluan tunggal (single-pass air collector).
Gambar 1 Pengering surya tipe rak
Pengujian
dilakukan
di
Kampus
Universitas Andalas, Padang yang berada di
ketinggian 300 m dpl. ini dilaksanakan di
Laboratorium Termodinamika Jurusan Teknik
Mesin Universitas Andalas dari bulan Januari
sampai bulan Mei 2014. Bahan yang
digunakan adalah kulit sapi basah ukuran 20
mm x 30 mm yang diperoleh dari sebuah
industri rumah tangga pengolahan kerupuk
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
kulit di Kelurahan Durian Tarung, Kota
Padang. Pengujian diakukan pada dua kondisi
pencahayaan matahari, yaitu pada cuaca cerah
dan cuaca mendung. Untuk tiap pengujian,
digunakan kerupuk kulit sebanyak 8 kg dan
didistribusikan secara merata pada keenam
buah rak tersebut sehingga tiap rak memuat
sekitar 1,3 kg bahan yang akan dikeringkan.
maupun mendung, sesuatu yang sangat tipikal
di daerah perbukitan. Pengeringan pada saat
cuaca cerah membutuhkan waktu 2 hari,
sedangkan untuk cuaca mendung dibutuhkan
waktu selama 3 hari. Rata-rata temperatur
pada cuaca cerah adalah 30,8 oC. Temperatur
tertinggi adalah 31,5 oC yaitu pada rak 4 dan
temperatur terendah terjadi pada rak 2. Hal ini
disebabkan karena udara panas yang berasal
dari kolektor surya bergerak dari rak yang
berada di bawah ke rak atas, sedangkan
turbin ventilator mengantarkan udara
lingkungan yang mempunyai temperatur yang
lebih rendah ke dalam ruang pengering.
Udara yang berasal dari kolektor surya dan
turbin ventilator bertemu pada tengah ruang
pengering.
Hasil
Dari hasil pengujian, didapatkan hubungan
antara intensitas cahaya matahari yang
diterima oleh kolektor surya dengan
temperatur di dalam ruang pengering untuk
cuaca cerah dan cuaca mendung seperti
ditunjukkan oleh Gambar 2 dan 3.
Gambar 2 dan 3 memperlihatkan fluktuasi
menunjukkan radiasi matahari selama
pengeringan, baik dalam kondisi cuaca cerah
Gambar 2 Perubahan suhu di dalam kabin pengering dan intensitas radiasi selama pengeringan
pada kondisi cuaca cerah
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 3 Perubahan suhu di dalam kabin pengering dan intensitas radiasi selama pengeringan
pada kondisi cuaca mendung
Pada saat cuaca mendung, intensitas
cahaya berfluktuatif tiap harinya. Temperatur
rata-rata berkisar 30,4 oC, dengan temperatur
tertinggi berada pada rak 6 yaitu sebesar 31,1
o
C dan temperatur terendah pada rak 1 yaitu
sebesar 29,1 oC. Hal ini disebabkan karena
kolektor surya tidak mendapatkan cahaya
yang cukup untuk meningkatkan temperatur
ruangan pengering, jadi udara panas berasal
dari atap ruang pengering.
Pada hari pertama, distribusi temperatur
pada berbagai posisi rak cukup besat dan pada
hari berikutnya, distribusi temperatur lebih
seragam. Hal ini disebabkan oleh adanya laju
penguapan dari tiap-tiap rak berbeda dan
pengaruh posisi kolektor surya dan turbin
ventilator.
Pada Gambar
dan 5 diperlihatkan
perubahan kadar air (basis basah) bahan
selama pengeringan, masing-masing, pada
kondisi cuaca cerah dan cuaca mendung.
Penurunan kandunga air yang signifikan
tejadi di rak-rak bagian bawah dan atas,
sedangkan pada rak bagian tengah, laju
pengurangan massanya lebih lambat. Laju
penurunan massa yang tinggi pada rak di
bagian bawah disebabkan oleh adanya
masukan energi panas yang besar dari
kolektor surya. Sedangkan, laju pengurangan
massa yang besar pada rak bagian atas
disebabkan oleh peningkatan laju aliran
massa yang didukung oleh pembuangan udara
lembab oleh turbin ventilator.
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 4 Perubahan kadar air bahan selama pengeringan pada kondisi cuaca cerah
Gambar 5 Perubahan kadar air bahan selama pengeringan pada kondisi cuaca mendung
Gambar 6 dan 7 memperlihatkan laju
perubahan kadar air bahan pada berbagai rak
selama proses pengeringan, masing-masing,
pada kondisi cuaca cerah dan cuaca mendung.
Baik pada kondisi cuaca cerah maupun cuaca
mendung, profil laju pengeringan tidak
memperlihatkan profl laju konstan kecuali
untuk segmen singkat pada rak no.1 dan rak
no.6 pada hari pertama dengan kondisi
cerah. Profil laju pengeringan yang konstan
(datar) pada priode awal pengeringan
menunjukan dominasi faktor eksternal dalam
proses
pengeringan;
pengeringan
dikendalikan oleh penguapan kandungan air
bebas di permukaan bahan. Perpindahan
massa dari dalam produk ke permukaan
berlangsung cepat dan tahanan terhadap
perpindahan
massa
didominasi
pada
parameter-parameter
pengeringan
di
permukaan bahan. Bila kandungan air bebas
pada permukaan telah berkurang (permukaan
tidak lagi jenuh), laju pengeringan
dikendalikan
oleh
parameter-parameter
internal, yaitu difusivitas massa di dalam
bahan. Kulit sapi tidak banyak memiliki poripori. Hal ini akan menambah tahanan
terhadap laju perpindahan massa dari dalam
menuju permukaan.
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Gambar 6 Laju pengeringan pada berbagai rak pada kondisi cuaca cerah
Gambar 7 Laju pengeringan pada berbagai rak pada kondisi cuaca mendung
KE-02
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)
Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
Kesimpulan
Pada makalah ini telah dipaparkan unjuk
kerja pengering surya tipe rak untuk
mengeringkan kerupuk kult mentah. Distribusi
temperatur di dalam kabin pengering relatif
seragam. Dengan kabin pengering berisi 6 rak
pengering, ketidakseragaman laju pengeringan
terjadi. Namun demikian, ketidakseragaman ini
dapat diperkecil dengan adanya turbin
ventilator.
Referensi
[1]
[2]
[3]
Ekechukwu, O.V., Norton, B., Review of
Solar-Energy Drying Systems I: an
Overview of Drying Principle and
Theory, International Journal of Energy
Conversion & Management, 40, (1999),
593-613.
Romano, G.; Kocsis, L. & Farkas,
I.,Analysis of Energy and Environmental
Parameters during Solar Cabinet Drying
of Apple and Carrot, Drying Technology:
An International Journal, 27:4 (2009),
574-579.
Arora, C.P., Refrigeration and Air
Conditioning, Second Edition, McGrow
Hill, Singapore, 2001.
[4]
Elzubeir,
Asim
Osman,
Solar
Dehydration
of
Sliced
Onion,
International Journal of Vegetable
Science, 20:3 (2014), 264-269.
[5]
Moranza, Handrio; Pengembangan Alat
Pengering Tipe Tunnel dengan Sumber
Energi Arang Batok Kelapa dalam Upaya
Peningkatan Produksi Kerupuk Kulit;
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Andalas; Padang; 2008
KE-02