Chapter Ii.pdf

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 air

( Sumber : Lit. 13 )

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.

van hisap

udara keluar

udara keluar

kolektor surya bak pengering

produk

udara masuk

blower

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 perawatanya cukup rumit

( Sumber : lit. 10 )

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. ( Sumber : lit. 10 )

3. Mesin pengering sistim drum dryer.

B

C

C E

D

\ 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 panas.

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. h = Pintu ruang pengering.

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. 5) Rangka, berfungsi sebagai struktur pembentuk dan penahan beban kolektor.

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 sesuai dengan kebutuhan untuk penelitian.

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 sebagai fluida pengering yang dalam hal ini adalah udara.

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 dengan sebesar-besarnya maka material yang dipilih adalah material yang memiliki nilai

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

Konduktivitas

Kg / m3

W/mK

Asbes

470

0,740

Gabus

10

0,025

Serat, papan isolasi

240

0,048

Kapuk

24

0,035

Serbuk gergaji

64

0,059

Serutan kayu

140

0,059

Semen

1500

0,029 (Sumber: Lit.2)

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

Konduktivitas

Kg / m3

W/mK

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

7,14

112

Seng Murni