desain alat pengering
TRANSCRIPT
METODOLOGI Lokasi dan Waktu
Desain dan pembuatan alat pengering dilakukan di Laboratorium
Lapangan Siswadi Supardjo. Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Energi
Terbarukan Departemen Tenik Mesin dan Biosistem FATETA IPB pada bulan
Januari 2011 – Mei 2011.
Bahan dan Alat
Bahan
Bahan yang digunakan untuk membuat alat pengering di antaranya yaitu
kayu lapis dengan tebal 18 mm, aluminium strip 12 mm, aluminium profil L 13
mm, aluminium lembaran tebal 0.3 mm, kawat net aluminium, sekrup, baut, paku,
blind rivet, lem kayu dan baling-baling kipas standing fan. Bahan yang digunakan
untuk uji kinerja alat pengering adalah kentang varietas Granola yang diiris dalam
bentuk chips dengan ketebalan 2.5 mm dan diblansing selama 3 – 4 menit dengan
air panas.
Alat
Alat yang digunakan untuk pembuatan alat pengering adalah gergaji, palu,
meteran, pasah kayu, gunting logam, tang, spidol, obeng, tang rivet, bor listrik,
jangka sorong dan AC 1 hp (merk Koshima KA10T1 dengan kapasitas
pendinginan 9000 BTU/jam dan kebutuhan daya listrik 0.9 kW). Alat yang
digunakan untuk uji kinerja adalah data loger, thermocouple tipe T, anemometer,
timbangan digital, watt meter, flash drive, komputer, pengatur kecepatan motor
kipas, oven, pisau, kompor gas, panci dan pemotong keripik.
Tahapan Perancangan Alat Pengering
Gagasan Awal
Gagasan awal rancang bangun alat pengering bermula dari banyaknya
pemakaian AC untuk keperluan perkantoran, rumah tangga dan bisnis.
Berdasarkan hasil pengamatan, kondensor AC mengeluarkan panas yang dilepas
ke lingkungan tanpa pemanfaatan. Oleh karena itu dilakukan pengukuran suhu
keluaran kondensor pada beberapa AC ruangan. Suhu keluaran kondensor AC
sekitar 36 – 46oC. Nilai kisaran suhu tersebut berpotensi untuk dimanfaatkan
14
sebagai energi pengeringan bahan pangan maupun produk pertanian tanpa
mengganggu kapasitas pendinginan dari AC tersebut.
Pengembangan dan Penyempurnaan Gagasan
Pengembangan dan penyempurnaan gagasan dilaksanakan dengan
melakukan penelitian pendahuluan pengeringan chips kentang menggunakan rak
pengering dari aluminium profil L 13 mm dengan kawat net aluminium berukuran
30 × 30 cm. Rak pengering diletakkan di depan kondensor AC 1 hp dengan suhu
keluaran sekitar 42oC pada suhu lingkungan 30oC. Pengeringan berlangsung
selama 2.5 jam mampu menurunkan kadar air chips kentang dari 85.44% bb
menjadi 10.05% bb. Berat bahan awal 130.21 g dan berat akhir 21.07 g. Laju
penguapan kandungan air rata-rata pada 30 menit pertama 1.792 g/menit dan di
akhir pengeringan 0.022 g/menit. Rancang bangun alat pengering dilakukan
berdasarkan hasil penelitian pendahuluan.
Analisis Rancangan
Analisis rancangan alat pengering yang dilakukan meliputi karakteristik
potensi udara keluaran dari kondensor AC, laju aliran udara, jumlah bahan yang
akan dikeringkan, luasan rak pengering, ukuran ruang pengering, saluran udara ke
ruang pengering. Perencanaan bahan-bahan untuk pembuatan alat pengering
menggunakan bahan-bahan yang tersedia di pasaran. Pengukuran dilakukan
terhadap suhu dan RH udara keluaran kondensor AC dan udara lingkungan, laju
aliran udara dan diameter saluran udara keluaran kondensor AC. Data hasil
pengukuran tersebut diperlukan pada perancangan/desain alat pengering yang
akan dibuat.
Pembuatan Alat Pengering
Pembuatan alat pengering dilakukan untuk mewujudkan hasil rancangan
alat pengering ke dalam bentuk nyata berupa alat pengering. Pembuatan alat
pengering diawali dengan penyiapan bahan dan alat, dilanjutkan dengan
pengerjaan bahan yang meliputi pemotongan dan perangkaian bahan hingga
menjadi alat pengering. Diagram alir rancang bangun alat pengering dapat dilihat
pada Gambar 4.
15
Pendekatan Rancangan
Kriteria Rancangan
Perancangan alat pengering ini bertujuan untuk menurunkan kadar air
bahan pangan yang dalam penelitian ini digunakan chips kentang sehingga dapat
meningkatkan daya simpan dan mempermudah proses selanjutnya dengan
memanfaatkan panas keluaran kondensor AC. Kadar air chips kentang sekitar
85% basis basah diturunkan melalui pengeringan dengan alat pengering hasil
rancangan hingga mencapai kadar air sekitar ≤14% basis basah.
Alat pengering tersebut menyalurkan panas keluaran kondensor AC ke
dalam ruang pengering dan diharapkan dapat memanaskan ruangan, rak pengering
serta bahan yang dikeringkan kemudian membawa kandungan uap air dari bahan
yang dikeringkan ke lingkungan melalui saluran keluaran. Kapasitas rak
pengering ditargetkan mempunyai luasan total lebih dari 5 m2
. Luasan rak
pengering tersebut dianalisis berdasarkan ketersediaan energi panas dari
kondensor AC, suhu dan aliran udara.
Gambar 4 Diagram alir tahapan rancang bangun alat pengering
Gagasan awal
Pengembangan dan penyempurnaan gagasan
Analisis rancangan
Pembuatan alat pengering
Penyiapan alat dan bahan untuk pembuatan
alat pengering
Mulai
Sesuai?
Selesai
Tidak
Hasil rancangan
Alat pengering
Ya
16
Rancangan Fungsional dan Struktural
Alat pengering tersebut berfungsi untuk mengeringkan bahan pangan yang
dalam pengujiannya menggunakan chips kentang hingga kadar air tertentu (≤14%
basis basah). Fungsi-fungsi komponen utama alat pengering diperlukan untuk
menunjang alat pengering tersebut dapat bekerja dengan baik .
Penentuan bentuk dan dimensi struktur alat pengering dilakukan
berdasarkan ukuran saluran udara kipas kondensor AC, potensi panas kondensor
AC dan jumlah bahan yang akan dikeringkan. Penentuan dimensi tersebut
bertujuan memudahkan penyaluran udara ke ruang pengering, sehingga
diharapkan udara yang masuk ke ruang pengeringan dapat termanfaatkan untuk
pengeringan.
Alat pengering yang dirancang berupa pengering tipe rak dengan tujuh
buah rak yang terbuat dari bahan aluminium. Rak pengering dibuat berbentuk
persegi panjang. Secara umum, alat pengering ini terdiri dari bagian utama, yaitu:
sumber panas, kipas kondensor, penyalur udara, ruang pengering, rak pengering,
pintu dan saluran keluaran serta pengatur kecepatan kipas kondensor.
Sumber panas pengeringan
Pengeringan memerlukan energi panas untuk menaikkan suhu udara
sehingga kelembaban relatif udara turun dan meningkatkan potensinya untuk
menguapkan serta membawa kandungan air dari bahan yang dikeringkan. Sumber
panas yang digunakan oleh alat pengering tersebut adalah panas keluaran dari
kondensor AC yang umumnya terbuang ke lingkungan tanpa termanfaatkan.
Kondensor AC yang digunakan berdaya 1 hp merk Koshima yang memiliki
diameter saluran udara keluaran 38 cm.
Bagian utama kondensor AC terdiri dari kompresor, heat exchanger dan
casing kondensor. Kondensor berfungsi untuk melepaskan panas yang diserap
oleh refrigerant dari evaporator. Panas keluaran kondensor ini yang dimanfaatkan
untuk energi pengeringan.
Kipas Kondensor
Kipas kondensor AC berfungsi untuk menggerakkan udara agar dapat
mengalir melalui penukar panas kondensor. Aliran udara panas akan dimasukkan
17
ke ruang pengering untuk menguapkan dan membawa kandungan air bahan ke
lingkungan.
Kipas kondensor AC Koshima 1 hp memiliki diameter baling-baling 32.6
cm dan diameter hub 11.2 cm, sedangkan kipas pengganti memiliki diameter hub
7.3 cm dan diameter baling-baling 32.6 cm. Penggunaan kipas pengganti dengan
diameter hub yang kecil diharapkan dapat menghasilkan aliran udara yang lebih
seragam pada pemanfaatan kondensor AC untuk pengeringan.
Penyalur udara
Udara panas dari kondensor AC disalurkan ke ruang pengering
menggunakan saluran udara yang dipasang menyatu dengan ruang pengering.
Saluran udara pengering dibuat pendek untuk mengurangi kehilangan panas tetapi
tidak mengganggu penyebaran udara ke ruang pengering. Ujung depan saluran
udara dibuat dengan ukuran yang sesuai dengan lubang keluaran udara dari kipas
kondensor AC.
Penyalur udara terbuat dari kayu lapis dengan ketebalan 18 mm, berbentuk
limas segi empat terpancung yang menangkap aliran udara dari kipas kondensor
dan menyalurkannya ke ruang pengering. Ukuran sisi dalam penyalur udara yang
berhubungan dengan kondensor minimal sama dengan lubang saluran keluaran
udara kondensor (38 cm).
Ruang Pengering
Ruang pengering adalah bagian utama alat pengering yang merupakan
ruang tempat terjadinya proses pengeringan. Rak-rak yang berisi bahan yang
dikeringkan ditempatkan di dalam ruang pengering. Udara pengering melalui
ruangan tersebut dan membawa kandungan air bahan ke lingkungan.
Rak pengering
Rak pengering berfungsi sebagai tempat untuk meletakkan bahan yang
akan dikeringkan. Rangka rak pengering dibuat dari bahan aluminium profil L
karena ringan dan mudah pengerjaannya. Bagian utama rak terbuat dari kawat net
aluminium sehingga memudahkan sirkulasi udara. Udara yang melalui rak
pengering akan menguapkan dan membawa kandungan air dari bahan.
18
Pintu dan saluran keluaran
Pintu ruang pengering berfungsi sebagai jalan untuk memasukkan dan
mengeluarkan rak pengering serta sebagai saluran keluaran udara. Saluran
keluaran berfungsi sebagai jalan udara keluar dari dalam ruang pengering ke
lingkungan. Udara yang membawa uap air dari bahan yang dikeringkan akan
melalui saluran keluaran dan menuju ke lingkungan.
Pengatur kecepatan putaran kipas
Pengatur kecepatan kipas digunakan untuk mengatur putaran kipas
kondensor AC pada kondisi kecepatan tinggi atau rendah. Pengaturan kecepatan
kipas kondensor dilakukan untuk mendapatkan suhu keluaran kondensor yang
sesuai selama proses pengeringan. Kecepatan putaran kipas diatur menggunakan
pengatur kecepatan motor AC yang umum ada di pasaran yang berbasis pada UJT
dan triac.
Analisis Teknik Rancang Bangun Alat Pengering
Analisis teknik rancang bangun alat pengering dengan memanfaatkan
panas keluaran kondensor AC menggunakan beberapa parameter yang
diperhitungkan untuk menghasilkan alat pengering yang sesuai dengan yang
diharapkan. Analisis teknik dilakukan berdasarkan potensi panas kondensor AC
ruangan dan dimensi dari kondensor. Diagram alir analisis teknik tersebut seperti
pada Gambar 5.
19
Gambar 5 Diagram alir analisis teknik perancangan alat pengering
Analisis Potensi Panas Kondensor AC
Analisis potensi panas keluaran kondensor AC diawali dengan pengukuran
suhu dan kelembaban udara keluaran dari kondensor AC serta udara lingkungan
menggunakan termometer dan higrometer. Kecepatan aliran udara kondensor AC
diukur menggunakan anemometer. Hasil pengukuran digunakan untuk
perhitungan potensi panas kondensor AC dengan cara berikut ini.
Tekanan uap jenuh dan tekanan uap air aktual dihitung dengan
menggunakan persamaan:
3.23727.17exp6108.0)(
+=°
TTTe ............................................................. (11)
)()( wetpsywetv TTTeP −−°= γ ............................................................... (12)
eo(T) adalah tekanan uap jenuh pada suhu udara (kPa), Pv adalah tekanan uap
aktual (kPa), eo(Twet) adalah tekanan uap jenuh pada suhu bola basah (kPa), Twet
adalah suhu thermometer bola basah (oC), T adalah suhu udara normal (suhu
thermometer bola kering) (oC) dan γpsy
)](/[100 TePRH v °×=
adalah konstanta psikrometri yang nilainya
0.06738 pada tekanan 1 atm (FAO 1998).
........................................................................ (13)
Kelembaban spesifik udara dapat dihitung dengan persamaan :
Data suhu, RH dan kecepatan udara dari kondensor AC dan lingkungan
Analisis potensi panas kondensor AC
Penentuan jumlah rak dan ukuran penampang ruang pengering
Penentuan jumlah bahan yang akan dikeringkan
Penentuan panjang ruang pengering
Dimensi dan ukuran ruang pengering
Mulai
Selesai
20
a
v
PP
×= 622,0ω .................................................................................. (14)
ω adalah kelembaban spesifik (kg/kg), Pa adalah tekanan udara tanpa uap air
(kPa) dan Pv
va PPP −=
adalah tekanan uap air pada suhu udara (kPal).
......................................................................................... (15)
P adalah tekanan atmosfir (kPa).
Entalpi udara sebelum dan sesudah melalui kondensor dihitung
menggunakan Persamaan berikut ini.
h = T+ω(2501+ 1,82T) ...................................................................... (16)
Entalpi (h) dinyatakan dalam kJ/kg udara kering udara dan T adalah suhu udara
dalam o
)18291()4,22082,0( ω+×+= TVs
C (sherwin 1996).
Volume spesifik udara yang keluar dari kondensor AC dihitung dengan
menggunakan persamaan:
................................................. (17)
Vs adalah volume spesifik udara (m3/kg udara kering) (Singh 2009).
Laju aliran udara keluaran kondensor dihitung dengan menggunakan persamaan:
AvDc ×= .......................................................................................... (18)
Dc adalah laju aliran udara (m3/detik), v adalah kecepatan aliran udara (m/detik)
dan A adalah luas penampang saluran udara keluaran kondensor AC (m2
)( ABs
C hhVD
Q −×=
).
Laju aliran panas yang dibawa oleh udara keluaran kondensor dihitung
dengan menggunakan persamaan:
............................................................................ (19)
Q adalah laju aliran panas (kJ/menit), hB adalah entalpi udara setelah mengalami
pemanasan (kJ/kg), hA
Penentuan Dimensi Ruang Pengering
adalah entalpi udara sebelum pemanasan (kJ/kg) (Taib et
al. 1987).
Aliran udara kondensor AC yang membawa panas diusahakan agar tidak
terhambat sehingga panas dapat tersalurkan dengan lancar. Upaya pemanfaatan
panas kondensor AC untuk pengeringan memerlukan luasan saluran udara dalam
ruang pengering yang minimal sama atau lebih besar dari saluran keluaran udara
pada kondensor AC supaya udara mengalir dengan lancar.
21
Sisi tepi samping rak dan penyanggah rak pengering akan mengurangi
luasan penampang untuk aliran udara. Perhitungan lebar penampang melintang
ruang pengering dilakukan dengan mempertimbangkan ukuran penampang rak,
penyanggah rak dan jumlah rak serta luas penampang saluran udara keluaran
kondensor AC. Perhitungan ukuran minimal penampang ruang pengering
dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut ini:
0)(2 =−×− ALSL ............................................................................ (20)
L adalah lebar penampang ruang pengering (cm), S adalah tinggi total seluruh rak
dengan penyanggahnya (cm) dan A adalah luas penampang saluran udara
keluaran kondensor AC (cm2
LnmKr
××
). Nilai L dapat diselesaikan dengan rumus ABC
atau dengan cara interasi.
Panjang ruang pengering ditentukan berdasarkan jumlah bahan yang akan
dikeringkan dan keperluan luasan rak untuk setiap kg bahan. Panjang rak
pengering ditentukan dengan persamaan:
Panjang rak = ........................................................................ (21)
Kr adalah keperluan luasan rak untuk setiap kg bahan (m2
iEFLIδ8
3
=
/kg), m adalah jumlah
bahan yang akan dikeringkan (kg).
Ukuran minimal nilai momen inersia batang rangka aluminium untuk
pembuatan rak pengering ditentukan dengan menggunakan Persamaan 22. Asumsi
yang digunakan adalah defleksi yang diijinkan tidak lebih dari L/125.
............................................................................................. (22)
I adalah momen inersia batang (m4), F adalah gaya dari beban total (N), L adalah
panjang batang (m), E adalah modulus elastisitas aluminium (7.1 x 1010 N/m2)
dan δi
EIFL8
3
=δ
adalah defleksi yang diijinkan.
Defleksi yang terjadi bila rak pengering dipegang dan diangkat pada
bagian tengahnya dengan beban berat rak itu sendiri beserta chips kentang yang
dikeringkan dapat dihitung dengan Persamaan 22. Asumsi yang digunakan adalah
kondisi kantilever dan beban terbagi rata.
.............................................................................................. (23)
22
δ adalah defleksi (m).
Defleksi yang terjadi pada rangka rak pada saat diletakkan di atas penyanggah rak
dalam ruang pengering dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:
EI
FL
5384
3
=δ ........................................................................................ (24)
Asumsi yang digunakan adalah simple beam dan defleksi maksimal yang diijinkan
adalah L/250 (Ashby 2005; Gross et al. 2011; Shingley & Mischake 2001).
Pengujian Alat Pengering
Pengujian keseragaman suhu udara pada alat pengering dilakukan dalam
kondisi kosong tanpa beban pengeringan, sedangkan pengujian kinerja
pengeringan dilakukan dengan mengeringkan bahan berupa chips kentang.
Diagram alir pengujian alat pengering ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6 Diagram alir pengujian alat pengering
Pengujian Alat Pengering Tanpa Beban Pengeringan
A. Pengujian alat pengering pada kondisi kosong tanpa bahan dilakukan untuk
mengetahui suhu udara pada masing-masing rak dengan cara sebagai berikut:
Perbaikan dan modifikasi
Tidak
Perlakuan pengeringan tanpa pembalikan rak
Analisis data
Baik
Sebaran suhu?
Persiapan pengujian alat pengering
Selesai
Mulai
Penyiapan alat dan bahan untuk pengeringan
Perlakuan pengeringan dengan pembalikan rak
23
1. Memasang sensor thermocouple pada bagian depan ruang pengering sebanyak
tiga buah sensor pada masing-masing rak (Gambar 7).
2. Memasang sensor thermocouple pada udara lingkungan di antara kondensor
dan evaporator.
3. Memasang sensor thermocouple di bagian depan keluaran evaporator.
4. Memasang alat pengatur kecepatan kipas kondensor.
5. Menghubungkan sensor thermocouple ke data logger.
6. Menghidupkan dataloger.
7. Menghubungkan AC ke sumber listrik dan menghidupkannya.
8. Mengatur kecepatan kipas kondensor pada posisi kecepatan tinggi.
9. Mengaktifkan pencatatan data pada data logger setelah suhu yang terbaca
mulai stabil dengan set waktu pencatatan setiap 10 detik.
10. Menghentikan mode pencatatan data pada dataloger setelah 30 menit.
11. Mematikan AC.
12. Mengulangi prosedur 6 sampai 11 untuk ulangan ke 2.
13. Melakukan prosedur pengujian untuk kecepatan rendah dan ulangannya.
14. Melakukan prosedur pengujian untuk kipas pengganti dan ulangannya.
15. Mengulangi prosedur pengujian 1 sampai 14 untuk rak bagian tengah dan
untuk rak bagian belakang. Prosedur ini dilakukan karena jumlah sensor yang
ada pada data logger terbatas.
Gambar 7 Posisi sensor thermocouple pada masing-masing rak
B. Pengujian untuk mengetahui kebutuhan listrik dan energi kondensor AC yang
masuk dalam ruang pengering tanpa beban pengeringan dilakukan dengan
menggunakan prosedur sebagai berikut:
Rak 7 Rak 6 Rak 5
Rak 1 Rak 2 Rak 3 Rak 4
Posisi penempatan thermocouple
Dinding samping
Dinding atas
24
1. Memasang watt meter untuk mengukur kebutuhan energi listrik
2. Memasang pengatur kecepatan kipas kondensor.
3. Memasang thermocouple pada ujung kompresor AC, pada bagian depan
keluaran kipas kondensor, pada bagian depan keluaran kipas evaporator,
pada lingkungan antara evaporator dengan kondensor dan diatas rak 1, rak
4 dan rak 7.
4. Menghubungkan thermocouple ke data logger. Bagian yang memerlukan
suhu bola basah adalah suhu lingkungan, keluaran kondensor dan keluaran
evaporator.
Penempatan thermocouple untuk keluaran evaporator adalah tepat di
depan hembusan kipas evaporator, yang dipasang adalah thermocouple
untuk suhu bola kering dan thermocouple yang dijadikan termometer bola
basah. Demikian juga penempatan thermocouple untuk keluaran
kondensor. Penempatan sensor suhu dan suhu bola basah untuk udara
lingkungan adalah di antara evaporator dan kondensor seperti Gambar 8.
Gambar 8 Posisi penempatan sensor suhu bola basah dan suhu bola kering
Penempatan sensor suhu pada rak pengering ada 5 lokasi untuk rak
yang diberi sensor yaitu dua sensor pada bagian ujung depan masuknya
aliran udara ke rak, satu sensor pada bagian tengah rak dan dua sensor
pada bagian ujung belakang rak tepat saat aliran udara akan keluar ke
lingkungan (Gambar 9). Selanjutnya dapat diketahui suhu udara pada saat
memasuki rak, dan suhu udara setelah melalui rak.
Evaporator Kondensor Alat Pengering
Arah aliran udara Sensor suhu bola basah Sensor suhu bola kering
Lingkungan
25
Gambar 9 Posisi penempatan sensor thermocouple pada rak pengering
5. Menghidupkan AC dengan kecepatan kipas kondensor yang berbeda
untuk masing-masing perlakuan selama 40 menit pada setiap ulangan .
6. Mengukur kecepatan aliran udara yang melalui masing-masing rak
dengan anemometer pada lima bagian di lubang keluaran udara dari
ruang pengering (Gambar 10).
Gambar 10 Posisi pengukuran kecepatan aliran udara pada alat pengering
Pengujian alat pengering pada kondisi kosong hanya melibatkan satu
faktor dengan beberapa taraf yaitu faktor kecepatan udara saja yang akan
diubah yaitu: kecepatan tinggi, rendah dan kipas pengganti dan faktor
lingkungan diasumsikan tidak mempengaruhi sebaran suhu dalam ruang
pengering. Oleh karena itu percobaan pengujian kondisi kosong tanpa beban
pengeringan dilakukan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL)
sebanyak dua kali ulangan yang ditabulasikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Perlakuan pengujian kondisi kosong
Ulangan Perlakuan Kecepatan Aliran Udara Kondensor
Rak 7 Rak 6 Rak 5
Rak 1 Rak 2 Rak 3 Rak 4
Posisi pengukuran kecepatan udara
Dinding samping
Dinding atas
26
Kecepatan Tinggi Kecepatan Rendah Kipas Pengganti
1 KT1 KR1 KP1 2 KT2 KR2 KP2
Pengujian Alat Pengering dengan Beban Pengeringan Chip Kentang
Pengujian alat pengering dengan beban pengeringan chip kentang
dilakukan sebagai berikut:
1. Memasang thermocouple sebanyak 24 titik pengukuran pada posisi seperti
pengujian tanpa beban pengeringan prosedur B.
2. Mengupas dan membersihkan kentang kemudian memotongnya secara
melintang berbentuk chips dengan ketebalan 0.25 cm dan di blansing dengan
air panas selama 3 - 4 menit.
3. Memasukkan chips kentang ke dalam rak-rak pengeringan, masing-masing
sekitar 1.1 kg.
4. Mengambil sampel yang akan digunakan dari masing-masing rak kemudian
ditimbang beratnya masing-masing rak sebanyak 9 sampel yang meliputi 3
sampel dari bagian depan, 3 sampel dari bagian tengah dan 3 sampel dari
bagian belakang.
5. Memasukkan sampel kembali bersama bahan lainnya ke dalam rak pengering.
6. Menghidupkan dataloger dan mengaktifkan pencatatan data.
7. Menghidupkan AC dan proses pengeringan yang dimulai dengan kecepatan
tinggi.
8. Menimbang berat rak beserta bahan yang dikeringkan dan menimbang sampel
setiap 30 menit selama pengeringan hingga pengeringan berakhir (6 jam).
9. Mematikan AC setelah pengeringan selama 6 jam dan menghentikan mode
pencatatan data pada dataloger.
10. Melakukan prosedur 1 sampai 9 untuk kipas kondensor kecepatan tinggi yang
dikombinasi dengan pembalikan rak pada menit ke 150. Pembalikan rak
dilakukan dengan megubah posisi rak yaitu bagian rak yang semula di depan
diubah ke belakang (pembalikan arah 180o
11. Melakukan prosedur 1 sampai 10 untuk kecepatan kipas kondensor rendah dan
untuk perlakuan kipas pengganti.
).
27
Rancangan pengujian alat pengering untuk mengeringkan chips
kentang ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Rancangan pengujian alat untuk mengeringkan bahan
Perlakuan Kecepatan Tinggi Kecepatan Rendah Kipas Pengganti
Tanpa pembalikan rak KTA KRA KPA Dengan pembalikan rak KTB KRB KPB
Parameter Pengukuran
Data yang diukur dan diamati dalam pengujian antara lain meliputi:
1. Suhu dan kelembaban udara
Suhu dan kelembaban udara yang diukur diperlukan untuk mengetahui kondisi
udara dan nilai entalpi udara. Suhu dan kelembaban udara yang diukur adalah
udara lingkungan, keluaran kondensor dan keluaran evaporator.
2. Suhu udara pada rak pengering
Suhu masing-masing rak diukur untuk mengetahui kondisi sebaran suhu udara
pada rak pengering.
3. Laju aliran udara
Laju aliran udara diukur untuk mengetahui jumlah udara yang mengalir dalam
volume per satuan waktu. Laju aliran udara yang diukur adalah laju aliran
udara keluaran kondensor dan laju aliran udara keluaran evaporator.
4. Penurunan berat bahan
Penurunan berat bahan diukur untuk mengetahui laju pengeringan dan
perubahan kadar air pada setiap interval waktu pengamatan hingga proses
pengeringan selesai. Perubahan berat bahan selama pengeringan menjadi dasar
untuk perhitungan laju pengeringan, kadar air dan kebutuhan energi
pengeringan.
Analisis Data dan Perhitungan
Data suhu hasil pengujian kondensor AC dengan perlakuan kecepatan
aliran udara ditampilkan dalam grafik sehingga dapat diketahui pengaruh
kecepatan aliran udara terhadap suhu udara keluaran kondensor. Data suhu udara
untuk masing-masing bagian rak pengering pada pengujian kondisi kosong tanpa
beban pengeringan dihitung standar deviasinya dan SDR (Standar Deviasi Relatif)
28
untuk mengetahui keseragaman sebaran suhunya. Data penurunan berat bahan
digunakan untuk menghitung kadar air bahan dengan menggunakan Persamaan 2
dan 3. Kadar air dan laju pengeringan hasil pengujian dengan perlakuan kecepatan
aliran udara yang berbeda serta kombinasi dengan pembalikan rak ditampilkan
dalam bentuk grafik sehingga dapat diketahui hubungan antar waktu pengeringan
dengan laju pengeringan dan penurunan kadar air bahan pada masing-masing
perlakuan. Data kadar air hasil perlakuan dengan kecepatan aliran udara yang
berbeda diuji dengan menghitung standar deviasinya untuk mengetahui perbedaan
hasil pada masing-masing perlakuan dan untuk mengetahui keseragaman hasil
dari masing-masing rak pengering
Laju aliran panas keluaran kondensor dihitung menggunakan prosedur
persamaan 11 hingga 19. Perhitungan dilakukan dengan bantuan Microsoft Office
Excel. Energi yang dihasilkan kondensor dihitung dari perkalian laju aliran panas
dan waktu. Energi yang digunakan untuk pengeringan dihitung dari energi yang
digunakan untuk menguapkan kandungan air bahan. Energi untuk pengeringan
dan energi kondensor dibandingkan untuk mendapatkan nilai efisiensi
pengeringan pada masing masing perlakuan terhadap energi kondensor
menggunakan Persamaan 4. Efisiensi pengeringan terhadap energi listrik AC
diperoleh dengan membandingkan energi pengeringan dengan energi listrik yang
digunakan AC dengan persamaan:
t
pe W
Q=η 100 ....................................................................................... (25)
ηe adalah efisiensi pengeringan terhadap energi listrik (%), Qp adalah energi
pengeringan (kJ) dan Wt
WQ
COP C=
adalah energi listrik AC (kJ).
Kapasitas pendinginan AC dihitung berdasarkan nilai entalpi udara
sebelum memasuki evaporator dan setelah memasuki evaporator dengan
menggunakan prosedur persamaan seperti Persamaan 11 hingga 19. Koefisien
performansi pendinginan (COP) dihitung dengan persamaan berikut ini:
......................................................................................... (26)
QC adalah kapasitas pendinginan (kJ/detik) dan W adalah daya listrik AC
(kJ/detik). Standar deviasi dan SDR kapasitas pendinginan AC untuk semua
29
perlakuan pengeringan dihitung untuk mengetahui pengaruh perlakuan kipas
kondensor terhadap kapasitas pendinginan AC. Sedangkan nilai SMER
pengeringan dihitung menggunakan persamaan 5.
Analisis ekonomi dilakukan dengan menghitung nilai NPV menggunakan
Persamaan 9 dan BCR menggunakan Persamaan 10. Berdasarkan nilai tersebut
dapat diketahui kelayakan investasi alat pengering.