RANCANG BANGUN ALAT PENGERING IKAN TERI KAPASITAS 12 KG/JAM

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN ALAT PENGERING IKAN TERI KAPASITAS 12 KG/JAM Muhamad Daud Pinem *) *) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan Abstrak Proses pengeringan umumnya dilakukan dengan menjemur ikan dengan bantuan sinar matahari secara langsung dan jika cuaca mendung akan mengakibatkan ikan menjadi busuk dan kebersihan ikan kurang terjamin. Oleh karena itu maka penulis membuat suatu alat pengering ikan teri dengan resirkulasi udara. Prinsip kerja dari alat pengering ikan teri ini ialah udara atmosfir dihisap oleh blower masuk ke dalam ruang pengering dan dihembuskan ke dalam kotak pemanas (heater) dengan sumber energi panas berasal dari elemen pemanas listrik. Temperatur udara yang melewati kotak pemanas merupakan udara panas dan selanjutnya masuk ke ruang pengering untuk mengeringkan ikan pada rak ikan. Apabila temperatur ruang pengering mencapai suhu yang ditetapkan, maka aliran listrik secara otomatis akan terputus dan sebaliknya apabila suhu turun maka aliran listrik terhubung kembali ke heater. Proses pengeringan yang dilakukan ialah untuk mengurangi persentase kadar air ikan teri dari 78% ikan teri basah menjadi 20% ikan teri kering. Kapasitas percobaan yang dilakukan adalah 1 kg ikan teri basah, temperatur pengeringan 55 o C (yang diset pada thermostat) selama 35 menit dan berat akhir setelah ditimbang dengan neraca berat adalah 0,5 kg. Kata-kata kunci: Pengering ikan teri, Udara panas, Konveksi paksa 1. Pendahuluan Ikan teri merupakan salah satu kelompok ikan pelagis yang menghuni perairan pesisir serta memiliki sebaran yang sangat luas. Umumnya ikan ini hidup secara bergerombolan yang terdiri dari ratusan sampai ribuan ekor yang berukuran kecil dengan panjang sekitar 6-9 cm, tetapi ada pula yang mencapai 17,5 cm. Ikan teri biasanya diolah dalam bentuk ikan teri asin dan ikan teri tawar. Perbedaan antara keduanya yaitu pada pengolahan ikan teri tawar tidak menggunakan garam, sedangkan ikan teri asin diolah dengan menggunakan garam dengan perbandingan 6 kg garam untuk 30 kg ikan teri. Penggaraman merupakan salah satu metode pengawetan dengan prinsip penetrasi garam ke dalam daging ikan, dan dipengaruhi berbagai faktor fisik dan kimia, seperti difusi, osmosis, dan perpaduan dari proses kimia dan biokimia tergantung dari jenis ikan (Eko, 2003). Pengeringan merupakan proses penurunan kadar air bahan sampai mencapai kadar air tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan produk akibat aktivitas biologi dan kimia. Pengeringan pada dasarnya merupakan proses pemindahan energi yang digunakan untuk menguapkan air yang berada dalam bahan, sehingga mencapai kadar air tertentu agar kerusakan bahan pangan dapat diperlambat. Kelembaban udara ruang pengering harus memenuhi syarat kelembaban udara yang diperlukan untuk pengeringan sebesar 55-60%. Beberapa parameter yang berpengaruh di antaranya adalah suhu dan kelembaban udara lingkungan, laju aliran udara pengering, besarnya persentase kadar air bahan yang diinginkan, energi pengeringan, efisiensi alat pengering, serta kapasitas pengeringan (Eko, 2003). Sifat fisik ikan yang berhubungan dengan proses pengeringan antara lain: massa jenis ikan tergantung pada suhu, kandungan air dan lemaknya, massa jenis akan bertambah dengan pertambahan suhu dan kadar air, tetapi akan menurun dengan bertambahnya lemak. Hubungan linear antara kandungan air dengan kandungan lemak ikan, adalah kandungan air ikan menurun dengan bertambahnya kandungan lemak ikan. Kandungan lemak mempengaruhi difusi air dalam daging ikan kadar air kesetimbangan berperan penting dalam menentukan kondisi penyimpanan dan laju pengambilan uap air dari lapisan air bahan pada proses pengeringan. Kadar air kesetimbangan merupakan batas air terendah yang dapat dicapai pada suhu dan kelembaban tertentu. Didasari permasalahan cuaca yang tidak mendukung (produktivitas menurun), kebersihan ikan yang kurang terjamin, maka penulis membuat suatu alat pengering ikan teri dengan sirkulasi udara basah yang bertujuan agar dapat membantu industri menengah dan para nelayan untuk dapat meningkatkan kualitas produk yang dihasilkannya serta meningkatkan produktivitas dari industri ikan teri. Pada gilirannya ini bermanfaat bagi pemerintah untuk mendukung pengembangan teknologi bagi para nelayan dan pengusaha untuk pembangunan nasional. Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 3 No. 3 Desember 2004 :

2 2. Hasil dan Pembahasan Alat pengering ikan ini mempunyai kapasitas 12 kg/jam dan telah diuji coba dan komponenkomponen utama alat pengering ini adalah: a. Ruang pengering; Dimensi bangunan pengering ini mempunyai panjang 140 cm, lebar 57 cm dan tinggi 130 cm, sedangkan rangka bangunan tersusun dari besi siku 4x4 cm dan 3x3 cm, bangunan pengering ini mempunyai 2 unit rak bertingkat di dalamnya, rak tersebut terbuat dari besi siku 2x2 cm berukuran tinggi 54 cm dan lebar 50 cm, 1 unit rak berisi 6 buah rak kayu yang berukuran panjang 50 cm x lebar 50 cm, berat per unit rak 90 gram. Rak kayu dengan jaring ikan sebagai alas ikan yang dikeringkan. Pemilihan jaring kasa ini dimaksudkan agar sirkulasi udara bisa maksimal di atas dan di bawah produk. Jumlah rak total yang dapat diisi sebanyak 12 rak kayu, jarak antar-rak kayu 8 cm ini dimaksudkan untuk mempermudah pemasukan dan pengeluaran ikan. b. Kipas udara (blower); Kipas udara berfungsi untuk menghasilkan udara yang bertekanan untuk mensirkulasikan udara panas dan kipas ini memiliki putaran 1230 rpm dengan daya sebesar 65,5 watt dan hembusan udara yang dihasilkan 33,5 m 3 /menit dan memiliki berat 6,4 kg. Daun kipas (fan blade) dibuat dari aluminium yang diberi lapisan tahan korosi, terdiri dari beberapa daun yang menyerupai baling-baling. Arah aliran udara sejajar dengan poros motor. Udara dapat dihisap dan ditiup dari fan motor, volume udara yang mengalir besar, tetapi jarak tiupnya (air throw) rendah. c. Pemanas (heater); Pemanas elektrik digunakan sebagai sumber panas untuk udara pengeringan, yang panasnya dapat diatur sesuai kebutuhan. Spesifikasi dari heater ini adalah 3000 watt, 220 volt. Panas yang dihasilkan oleh heater akan dihembus oleh kipas dan disirkulasikan ke seluruh ruang pengeringan. Heater ini dibuat dari logam yang bersifat penghantar panas yang baik yang dihasilkan dari energi listrik. d. Thermostat (pengatur suhu); Thermostat digunakan untuk mengatur batas-batas suhu di dalam ruangan. e. Dinding penutup; Dinding penutup bagian luar alat pengering ikan teri ini terbuat dari aluminium dengan tebal 0,5 mm dan triplek dengan tebal 6 mm. Triplek ini dilapisi lilin dan dilapisi lagi dengan aluminium luar dan dalam. f. Rak aluminium; Rak ini mempunyai fungsi utama sebagai tempat ikan teri ditebarkan. Rak ini tersusun bertingkat dan dijepit dengan kayu di sekelilingnya, ukuran rak 50 cm x 50 cm. g. Pintu penutup; Alat pengering ini memiliki 2 buah pintu yang dapat dibuka dan ditutup, yang terbuat dari baja profil siku, aluminium triplek, kaca dan lem. Kaca yang dilem ke aluminium diberi karet agar pada saat kaca memuai tidak mudah pecah dan pintu ini juga dilengkapi dengan engsel dan tarikan pintu yang digabungkan dengan paku rivet. h. Pengarah udara; Alat pengering ini menggunakan pengarah udara sebagai haluan udara panas agar bisa bersirkulasi dengan baik, pengarah udara ini dibuat dari plat aluminium yang dibentuk sesuai keperluan i. Saklar On/Off; Komponen ini berfungsi sebagai pemutus arus listrik yang digunakan pemanas, kipas dan thermostat dalam memanaskan ruang pengering, saklar ini bersifat menghidupkan dan mematikan saja. j. Kotak pemanas; Kotak pemanas ini adalah tempat heater digantungkan sehingga panas yang dihasilkan heater lebih terkonsentrasi di kotak pemanas dan langsung dihembus oleh kipas sehingga udara panas yang diterjadi lebih cepat. 3. Prinsip Kerja Alat Pengering Ikan Teri Prinsip kerja alat pengering ini adalah dengan menggunakan sistem sirkulasi udara panas yang berasal dari pemanas dan dihembuskan oleh kipas ke ruang pengeringan di mana ikan yang dikeringkan ditebarkan di atas rak yang tersusun rapi dan udara panas akan mengalir di atas rak dengan bantuan pengarah udara. Udara panas akan tetap bergerak secara turbulen sampai suhu udara panas mencapai temperatur yang diinginkan dan alat pengatur suhu akan terputus jika melewati temperatur yang ditentukan. Ikan yang sudah kering diambil dari rak dan ditempatkan ke suatu wadah yang telah disediakan untuk dapat diproses sesuai kebutuhan. 4. Perhitungan Performansi Teknis Perfomansi alat pengering yang dihitung meliputi: kadar air, laju pengeringan, panas yang digunakan untuk menaikkan suhu produk, panas yang diterima udara pengering, besarnya energi untuk memanaskan dan menaikkan suhu produk dan energi penguapan produk, energi listrik yang digunakan, efisiensi total sistem, dan kebutuhan energi pengeringan. a. Kadar Air; Pengeringan ini untuk mengurangi kadar air ikan dari 78% menjadi 20% sehingga banyaknya air yang harus dikurangi dalam 12 kg ikan teri basah adalah 78 % - 20 % = 58 %, sedangkan banyak air yang terkandung dalam 12 kg ikan teri basah adalah 58 % x 12 kg = 6, Rancang Bangun Alat Pengering Ikan Teri Kapasitas 12 kg/jam (Muhamad Daud Pinem)

3 kg. Maka banyaknya air yang harus dikurangi dalam 12 kg ikan teri adalah 58 % x 6,96 kg = 4,04 kg. Penurunan kadar air produk selama proses pengeringan: Kadar air akhir (% basis kering) = [(m a ) / (m a + m p )] x100% = [(6,96 kg) / (6,96 kg + 12 kg)] x 100% = 36,7% Kadar air awal (% basis basah) = [(m a ) / (m p )] x100% = [(6,96 kg) / (12 kg)] x 100% = 58% m a = massa air (6,96 kg) m p = massa padatan (12 kg) b. Laju pengeringan Perhitungan laju pengeringan membutuhkan data hasil pengukuran kadar air awal, kadar air akhir dan selang waktu di antarannya: dw/dt = (W o W f ) / Dt = (58% - 36,7%)/1jam = 21,3%/ jam atau 21,3% x 12 kg = 2,56 kg/jam c. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu produk Q 1 = m w. C p.(t w T 1 ) =12kg/jam.0,863 kj/kg o C.(55 27) o C = 289,97 kj/jam m w = massa ikan teri yang dikeringkan 12 kg C p = panas jenis ikan teri = 0, ,034.(m w )...(Siebel, 1982) T w = temperatur setelah dipanaskan (55 0 C yang direncanakan) T 1 = temperatur ikan teri basah (27 0 C) d. Panas yang digunakan untuk menguapkan air produk Q 2 = m u. H fg m u = massa kadar air yang dikurangi = 4,04 kg/jam H fg = panas laten penguapan (56 kj/kg) Q 2 = 4,04 kg/jam. 56 kj/kg = 226,24 kj/jam e. Panas yang diterima udara pengering Q 3 = C p. r. q. dt C p = panas jenis plat Al (0,9204 kj/kg 0 C) r = massa jenis plat Al (2,78 kg/m 3 ) q = aliran udara direncanakan 33,5 m 3 /mnt = 0,55 m 3 /s dt = perbedaan temperatur (55 30) o C Q 3 = 0,9204 kj/kg o C.2,78 kg/m 3.0,55 m 3 /s. (55 30) o C = 35,18 kj/s = kj/jam f. Panas pada ruang pengering Qu = Q 1 + Q 2 = (289, ,24) kj/jam = 485,14 kj/jam g. Besarnya tekanan di ruang pengering P 1.V 1 /T 1 = P 2.V 2 /T 2...(Kulshrestha, 1989) P 1 /T 1 = P 2 /T 2 P 1 = Tekanan udara atm (1 atm) T 1 = Temperatur ruang (30 o C) P 2 = Tekanan di ruang pengering (atm) T 2 = Temperatur di ruang pengering (55 o C) Maka: 1 atm / 30 o C = P 2 / 55 o C P 2 = 1,833 atm h. Kalor yang diserap dinding plat luar Bidang yang mengalami perubahan suhu pada dinding luar sama dengan yang dialami ikan teri. Panas yang diserap dinding plat luar Q 4 = m pl. C p. d t... ( Holman, 1981) m pl = massa plat luar = ρ.(p.l.t) p = panjang plat = 1,4 m l = lebar plat = 0,57 m t = tebal plat = 0,005 m ρ = massa jenis plat Al = 2700 kg.m 3 C p = panas jenis plat = 0,215 kkal/kgº C d t = perubahan suhu plat ( o C) Suhu tertinggi yang dialami plat adalah 70ºC dan terendah adalah 30ºC (suhu ruangan), maka suhu rata-rata yang dialami dinding plat adalah (30 o +70 o )/2 = 50 o C. d t = 50 o C 30 o C = 20ºC Sehingga panas yang diserap dinding plat adalah: Q 4 = 2700 kg/m 3.(1,4m.0,57m.0,005m). 0,215 kkal/kg o C.20 o C = 463,24 kkal = 1945,6 Kj i. Kalor sensibel heater Kalor sensibel heater/kw = 0,860 kkal/kw (Arismunandar, 1986) Untuk 3 kw yang digunakan pada proses pengeringan = 3 kw. 0,860 kkal/kw = 2,58 kkal = 10,81 kj 5. Analisis Biaya Berikut adalah tinjauan dari segi ekonomi satu alat pengering ikan teri. Biaya keseluruhan = biaya material + biaya pembuatan + biaya listrik + biaya operasional mesin perkakas. a. Biaya material Biaya material merupakan biaya bahan yang digunakan untuk membuat alat pengering ikan teri, baik bahan baku ataupun bahan jadi. Total biaya material yang digunakan adalah sebesar Rp Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 3 No. 3 Desember 2004 :

4 b. Biaya pembuatan Biaya pembuatan berdasarkan jumlah jam kerja untuk membuat alat pengering ikan teri. Jumlah pekerja 5 orang, jumlah jam 4 jam, lama hari kerja 12 hari. Jadi jika dikerjakan oleh 5 orang, maka 5 x 4 = 20 jam/hari, sehingga lamanya bekerja = 20 x 12 = 240 jam. Gaji seorang pekerja yang bekerja 8 jam/hari diasumsikan Rp Maka biaya pembuatan alat pengering ikan teri adalah: 240 Rp x = Rp c. Biaya listrik Penulis mengasumsikan biaya listrik sebesar 15 % dari biaya pembuatan. Biaya listrik = 15%.Rp = Rp ,- d. Biaya operasional Biaya operasional mesin perkakas diasumsikan 10% dari biaya material, berarti = 10 % Rp = Rp Biaya total = Rp Rp Rp Rp = Rp Harga Jual Alat Pengering Harga jual alat ikan teri, berdasarkan dengan perhitungan biaya total produksi ditambah dengan keuntungan yang diambil 30 %. Biaya total produksi alat = Rp Keuntungan yang diambil 30%. Rp = Rp Dengan demikian, keseluruhan biaya yang dikeluarkan (biaya produksi alat + keuntungan) = Rp Jadi harga jual alat pengering ikan teri adalah = Rp Analisis Titik Impas Analisis titik impas (break event point) adalah analisis terhadap usaha dimana suatu titik ditemukan, yaitu tidak memberi keuntungan maupun kerugian (impas). Analisa ini sangat berhubungan dengan: biaya tetap, biaya variabel, dan volume produksi. Titik impas muncul apabila suatu usaha disamping memiliki biaya variabel (variable cost) juga memiliki biaya tetap (fix cost), di mana biaya tetap tidak dipengaruhi volume produksi sedangkan biaya variabel dipengaruhi oleh volume produksi. BEP = biaya tetap (Rp)/[(harga jual (Rp/kg biaya variable (Rp/kg)] a. Biaya tetap (Bt) Biaya tetap adalah biaya pengguna alat untuk membeli alat pengering ikan teri yaitu Rp ,- b. Harga jual (Hj) Harga jual adalah harga penjualan ikan teri yang sudah kering dan siap untuk dipasarkan yaitu Rp ,-/kg c. Biaya variabel (Bv) Biaya listrik alat pengering (Blp) Alat bekerja efektif selama 6 jam/hari. Blp = daya alat x tarif dasar listrik xwaktu kerja alat di mana: Daya alat = 3,075 kw, tarif dasar listrik PLN= Rp 560,-/kWh. Blp = 3,075 kw. Rp 560/kWh.6 jam/hari = Rp /hari. Biaya tenaga kerja (Btk). Diperkirakan alat dapat beroperasi dengan operator 1 orang. Maka Btk = Rp ,- /bulan = Rp /hari. Biaya bahan baku (Bbb). Biaya bahan baku adalah biaya pembelian ikan teri basah yaitu Rp /kg. Bbb = kapasitas alat x waktu kerja alat x harga bahan baku Bbb = 12 kg.6 jam/hari. Rp10000/kg Bbb = Rp ,-/hari Sehingga Bv = Blp + Btk + Bbb = Rp10332/hari + Rp20000/hari + Rp = Rp ,-/hari jika dalam Rp/kg: Bv = (Blp + Btk + Bbb (Rp/hari) (Kapasitas alat (kg/jam) x waktu kerja alat (jam/hari) = Rp /hari / 72 kg/hari Bv = Rp /kg Dari data di atas titik impas: BEP = Rp /[Rp 20000/kg Rp 10421/kg] BEP = 354 kg X= BEP = 354 kg dan Y = 354 kg x Rp /kg Y = Rp ,- (gambar 1) Gambar 1: Diagram BEP 258 Rancang Bangun Alat Pengering Ikan Teri Kapasitas 12 kg/jam (Muhamad Daud Pinem)

5 8. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan pengeringan ikan teri dengan alat pengering sirkulasi udara panas dapat disimpulkan bahwa suhu rata-rata yang dibutuhkan untuk pengeringan ikan teri adalah sebesar 55ºC. Pada suhu ini kadar air ikan teri pada awal pengeringan adalah 78% dan setelah dikeringkan akan menjadi 20%. Pada percobaan ini 12 kg ikan teri basah yang mengandung berat air 6,96 kg setelah dikeringkan dengan suhu ruang pengering sebesar 55ºC kandungan airnya menjadi 4,04 kg. Alat pengering ini dapat mengeringkan ikan teri lebih bersih dan higienis dibanding cara penjemuran di bawah terik matahari sehingga meningkatkan mutu ikan teri. Alat pengering ini dapat dioperasikan di dalam ruangan seperti rumah, dan tidak perlu terlalu luas. Alat pengering ikan teri ini masih perlu dilakukan penyempurnaan terutama pengisolasian bagian-bagian yang tidak tertutup rapat yang mengakibatkan ada panas yang keluar. Kapasitas ikan untuk pengeringan dapat diperbesar dengan cara memperluas alat pengering dan atau menambah heater. Agar temperatur di ruangan dapat dikontrol, hendaknya dapat ditambahkan alat ukur suhu (termometer) di dalam ruang pengering. Moeljanto, R Penggaraman dan Pengeringan Ikan Teri (Stolephorus sp). PT. Penebar Swadaya, Jakarta. Mohsenin, N.N Thermal Property of Food and Agricultural Materials. Gordon and Breach, Science Publisher, Inc. Richard, C. Jordan Refrigeration and Air Conditioning, 2 end ed. Suharto Teknologi Pengawetan Pangan untuk Perguruan Tinggi, Teknologi Mesin, Industri Pertanian, Perikanan, Peternakan dan Pangan. Penerbit Reneka Cipta, Malang. Daftar Pustaka Arismunandar, Heizo Saito Penyegaran Udara. Pradnya Paramita, Jakarta. Buckle, K. A., R. A. Edwards, E.H. Fleets and Wooton Ilmu Pangan. Diterjemahkan Purnomo. H dan Adiono. Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta Eko, Rachman Uji Kinerja Alat Pengering Type Efek Rumah Kaca dan Tungku Biomassa sebagai Sistem Pemanas Tambahan untuk Proses Pengeringan. Skripsi Jurusan Teknik Pertanian. IPB. Bogor. Holman, J. P Heat Transfer 6 th ed. Diterjemahkan Jasjfi, E Penerbit Erlangga, Jakarta. Jason, A. C Drying and Dehidratio. Dalam Fish and Food Vol. III. Diedit oleh Georg Borgstrom. USA: Academic Press Inc, New York. Kulshrestha, SK Termodinamika Terpakai, Teknik Uap dan Panas. Universitas Indonesia, Jakarta Lolita, F.F Uji Performansi Pengering Tipe Efek Rumah Kaca Berenergi Surya untuk Pengeringan Teri Nasi (Stolephorus sp). Skripsi Jurusan Teknik Pertanian IPB, Bogor. Moeljanto, R Pengawetan dan Pengolahan Hasil Perikanan. PT. Penebar Swadaya, Jakarta Jurnal Teknik SIMETRIKA Vol. 3 No. 3 Desember 2004 :