Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Dengan Teknologi Insulasi Vakum

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK SISTEM PERKAPALAN Vol., No., (203) -5 Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Dengan Teknologi Insulasi Vakum Agung Sondana, Alam Baheramsyah dan Beni Cahyono Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya dan Abstrak Kualitas ikan menjadi faktor penting yang harus diutamakan agar ikan bernilai jual tinggi. Oleh karenanya penanganan yang diberikan melalui proses pendinginan harus tepat. Kesalahan dalam penanganan akan berakibat pada penghasilan nelayan tradisional. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dirancang alat inovatif dengan menggunakan insulasi vakum pada dinding coolbo demi mendapatkan kualitas ikan yang semakin baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kevakuman terhadap waktu serta temperatur pendinginan. Pada percobaan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa total waktu pendinginan yaitu 7400 menit (23 jam 20 menit) dengan suhu terendah mencapai -3 o C. Hal tersebut diperoleh pada kombinasi 95 kg ikan : 60 kg es basah : 35 kg es kering dengan tekanan bar. Sehingga dapat disimpulkan perbandingan antara beban ikan, es basah, dan es kering yang paling baik adalah : 0,63 : 0,37. Kata Kunci : Kualitas Ikan, Insulasi Vakum, Pendinginan Ikan PENDAHULUAN Ikan merupakan sumber pangan yang mengandung nilai gizi yang diperlukan manusia. Sebagai sumber pangan, ikan mengandung air dalam deret antara 70 sampai 80%, protein antara 8 sampai 20%, lemak antara 0,5 sampai lebih dari 20%, serta berbagai vitamin dan mineral. Namun berdasarkan berita Lensa Indonesia tertanggal 4 April 203 pukul 7.3 WIB dikatakan bahwa permasalahan yang terjadi di pasar adalah kualitas ikan semakin menurun. Hal ini dikuatkan bahwa ikan merupakan bahan pangan yang mudah mengalami penurunan kualitas, yakni salah satu produk makanan yang tergolong cepat rusak. Tingginya nilai protein menyebabkan ikan dapat menimbulkan bau busuk yang menyengat jika rusak. Dari aroma inilah kita dapat mengetahui apakah ikan masih segar atau telah rusak. Bila tidak diberi perlakuan, ikan mengalami proses pembusukan 6-7 jam sejak kematiannya. Hal tersebut dapat dikarenakan salahnya penanganan dalam proses penyimpanan. Keadaan dari ruang penyimpanan berpengaruh pada ikan hasil tangkapan. Jika terdapat kesalahan, maka akan berimbas pada pendapatan nelayan tradisional, karena hanya ikan yang segar dan berkualitas baik yang bernilai jual tinggi dan diminati konsumen. Untuk mencegah atau menghambat penurunan kualitas, ikan perlu segera ditangani. Cara efektif dalam menangani permasalahan tersebut adalah dengan sistem pendinginan. Cara ini pula yang sering digunakan oleh para nelayan tradisional, terutama dengan media es basah (es balok). Namun pendinginan dengan es balok masih memiliki kelemahan. Selain cepat mencair, es balok juga memiliki berat yang tinggi dan memerlukan ruang yang cukup yang berimbas pada berkurangnya hasil tangkapan. Hal tersebut sesuai dengan penelitian sebelumnya, dimana dengan cara ini pendinginan hanya bertahan hingga 20 menit (35 jam 20 menit). Cara lain yaitu dengan penggabungan beberapa media antara es basah dan es kering. Penambahan es kering ini dapat memperlama masa mencair es basah, sehingga waktu pendinginannya lebih lama. Penelitian sebelumnya dengan cara ini terbukti memperlama hingga 30 menit (5 jam 50 menit). Artinya lebih lama jika hanya menggunakan es basah. Seiring berkembangnya zaman dan semakin majunya teknologi, penambahan eutatic gel pada es kering juga menjadi solusi yang pintar. Eutatic gel merupakan hasil pencampuran CaCl 2 dengan pengental CMC. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Rizki Ardianto pada tahun 202, penambahan eutatic gel ini dapat semakin memperlama waktu pendinginan. Hasilnya adalah 8090 menit atau setara 35 jam menit dengan suhu pendinginan hingga -2 o C. Namun dengan caracara tersebut, suhu pendinginan masih dapat naik sehingga diperlukan inovasi lain yang dapat membantu permasalahan ini. Inovasi yang dapat dilakukan adalah dengan penerapan teknologi insulasi vakum. Seperti yang kita ketahui bahwa kevakuman dapat meminimalisir perpindahan panas secara konduksi. Teknologi ini dilakukan dengan harapan menjaga temperatur dari es basah yang telah dikombinasikan dengan es kering. Selain itu, juga agar waktu pendinginan ikan akan semakin lama. Caranya dengan memberikan kevakuman hanya pada dinding coolbo beban pendingin berisi ikan dan es basah. Sehingga dapat diketahui pengaruh dari teknologi insulasi vakum ini terhadap temperatur dan waktu pendinginan coolbo. Penelitian yang dilakukan ini bertujuan merancang suatu alat prototype sistem pendingin dengan menggunakan teknologi insulasi vakum. Penggunaan insulasi vakum ini diharapkan dapat menjaga temperatur tetap dingin dan memperlama waktu pendinginan, sehingga ikan yang dijualbelikan di pasar memiliki nilai jual tinggi dan bermutu bagus, tidak seperti yang telah diuraikan sebelumnya. Penggunaan metode ini diharapkan juga dapat meminimalisir perpindahan panas secara konveksi yang masih terjadi, karena teknologi yang ada hanya dapat mengendalikan perpindahan panas

2 JURNAL TEKNIK SISTEM PERKAPALAN Vol., No., (203) -5 2 secara konduksi dan radiasi. Sehingga teknologi insulasi vakum ini cocok untuk menyelesaikan permasalahan yang ada. METODE PENELITIAN Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode berbasis percobaan dengan membuat perancangan sistem peralataan ini kemudian dilakukan pengujian dan percobaan pada sistem tersebut. Metodologi penulisan skripsi ini mencakup semua kegiatan yang akan dilaksanakan untuk memecahkan masalah atau melakukan proses analisa terhadap permasalahan tugas akhir. Untuk lebih jelasnya akan dijabarkan sebagai berikut : Identifikasi dan Perumusan Masalah Penulisan tugas akhir ini dimulai dengan mengidentifikasi dan merumuskan masalah mengenai pengerjaan yang akan dilakukan dan juga batasan masalahnya. Hal ini dilakukan untuk menyederhanakan masalah sehingga memudahkan pengerjaan dan penyelesaian penulisan tugas akhir ini. Study Literatur Pengumpulan bahan pustaka yang menunjang kegiatan penelitian ini, yaitu mengenai desain pendingin kapal ikan tradisional dengan teknologi insulasi vakum, yang bersumber dari buku, artikel, paper, tugas akhir dn internet. Sedangkan tempat pencarian literatur mengenai desain pendingin kapal ikan tradisional dengan teknologi insulasi vakum dilakukan dibeberapa tempat, diantaranya Perpustakaan Pusat ITS, Ruang Baca FTK, Ruang Baca Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, dan Laboratorium Mesin Fluida dan Sistem Jurusan Teknik Sistem Perkapalan FTK. Literatur pendukung dalam pengerjaan tugas akhir ini diantaranya mengenai teknologi insulasi vakum, perpindahan panas, isolasi panas, penggunaan coolbo, polyurethane serta materi pendukung lainnya. Selain itu, dilakukan pula review terhadap penelitian serupa yang telah dilakukan sebelumnya. Pengumpulan Data Pengumpulan data-data yang diperlukan untuk merancang sistem pendingin pada ruang muat kapal ikan tradisional dengan teknologi insulasi vakum yaitu ukuran coolbo, kapasitas coolbo, kebutuhan media pendingin dan data-data yang diperlukan demi menunjang pengerjaan tugas akhir. Perancangan Alat Setelah data-data yang dikumpulkan cukup memadai maka selanjutnya adalah membuat desain sistem yang menggambarkan komponen, diagram kerja sampai peralatan lain pendukung sistem. Coolbo yang ada berjumlah dua. Coolbo pertama berisi es kering dan kipas. Coolbo kedua berisi ikan hasil tangkapan beserta es basah. Pada coolbo ruang beban pendingin, dindingnya dirancang dengan pemberian kevakuman yaitu dengan cara penambahan vakum dan dihubungkan dengan sebuah pompa vakum.untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini. Gambar. Bahan Penyusun Dinding Pendingin Gambar 2 Pandangan Samping Desain Alat Pendingin Sumber : Rizki Ardianto, 202 Gambar 3. Pandangan Atas Desain Alat Pendingin Sumber : Rizki Ardianto, 202 Dimensi dari design coolbo adalah sebagai berikut :. Ruang Beban Pendingin Panjang : 0,95 m Lebar : 0,62 m Tinggi : 0,53 m Tebal Isolator : 0,06 m 2. Ruang Alat Pendingin Panjang : 0,43 m Lebar : 0,37 m Tinggi : 0,53 m Tebal Isolator : 0,06 m. Fiberglass (2-3 mm) 2. Polyurethane (,5 cm) 3. Fiberglass (2-3 mm) 4. Udara Vakum (3 cm) 5. Fiberglass (2-3 mm) 6. Polyurethane (,5 cm) 7. Fiberglass (2-3 mm) Percobaan Performa Coolbo Percobaan dilakukan menggunakan prototype. Percobaan ini memvariasikan tekanan vakum. Dimana dilakukan percobaan dengan menggunakan tekanan bar dan

3 JURNAL TEKNIK SISTEM PERKAPALAN Vol., No., (203) bar. Pada akhirnya data yang didapatkan berupa temperatur dan waktu pendinginan. Percobaan Tabel. Variasi Percobaan Variasi Percobaan Ikan Es Es (kg) Basah Kering (kg) (kg) Variasi Tekanan (bar) Perhitungan Pemilihan Ukuran Lapisan Coolbo Dalam permilihan ukuran lapisan coolbo, nilai koefisien kalor menyeluruh merupakan salah satu faktor penting. Melalui nilai tersebut, dipilih coolbo yang memiliki nilai koefisien kalor menyeluruh kecil, namun tetap memiliki kekuatan yang tinggi dan memiliki berat yang lebih ringan. Karena seperti tujuan awal pemberian vakum pada coolbo adalah untuk mendapatkan insulasi yang lebih baik, mendapatkan berat yang lebih ringan, dan material yang kuat. Oleh karena itu, coolbo dengan insulasi vakum lebih ringan daripada coolbo yang digunakan Alwi Asy asi Aziz. Untuk ukuran lapisan coolbo yang umum digunakan adalah 6 cm. Dari nilai tersebut nantinya akan didapatkan beberapa variasi ukuran. Berikut adalah perhitungan koesfisien kalor menyeluruh. ANALISA DATA Analisa Hasil Percobaan. Perbandingan Grafik 95kg Ikan : 60kg Es Basah : 35kg Es Kering dengan Variasi Tekanan Kombinasi ini merupakan hasil kombinasi percobaan yang telah dilakukan oleh Alwi Asy ary Aziz. Kombinasi ini diambil karena menghasilkan waktu pendinginan yang lebih lama. Pada kombinasi ini, dilakukan dua buah percobaan dengan variasi tekanan yang berbeda. Percobaan pertama, dilakukan dengan komposisi 95 kg ikan dengan menggunakan media pendingin berupa 60 kg es basah serta 35 kg es kering dengan tekanan vakum sebesar 0,95 bar. Coolbo beban pendingin berisi ikan, dami, dan es basah. Sedangkan coolbo ruang pendingin berisi es kering serta blower. Percobaan kedua kurang lebih sama dengan percobaan pertama. Hanya saja tekanan yang divakum sebesar bar, dengan kata lain tidak di vakum. jumlah kombinasinya yaitu 95 kg ikan, 60 kg es basah, dan 35 kg es kering. Prinsip kerja percobaan adalah uap es kering dipaksa masuk ke coolbo beban pendingin yang telah di tambah aluminium sebelumnya. Aluminium ini diharapkan menghantarkan panas es kering sehingga es basah tidak cepat mencair. Nantinya akan diperoleh data yaitu temperatur serta waktu lamanya pendinginan. Percobaan berkahir apabila temperatur sudah mencapai 8 o C. Dari hasil kedua percobaan tersebut, akan dibandingkan dengan data yang diperoleh dari percobaan Alwi Asy ary Aziz dengan jumlah kombinasi yang sama. Sehingga dapat dianalisa pengaruh kevakuman tersebut terhadap waktu dan suhu pendinginan. Berikut adalah grafik hasil percobaan yang telah dilakukan yang terlihat pada gambar 4. Gambar 4.0. Analogi Listrik Bahan Penyusun Dinding Coolbo Dari tabel dan gambar diatas diketahui : U = f k k2 k3 k5 k6 k7 f i Dimana : f = koefisien konveksi udara f 0 = 0,024 kkal/hr m 2 o C = 0,024 kkal/hr m 2 o C f i Sehingga : UU = 0,024 0,002 0,042 0,05 0,020 0,002 0,042 0,002 0,042 0,05 0,020 0,002 0,042 0,024 = 4,667 0,048 0,746 0,048 0,048 0,746 0,048 4,667 = 85,05 U = 0,07 kkal/hr m 2 o C Gambar 4. Grafik Perbandingan 95kg Ikan : 60kg Es Basah : 35kg Es Kering dengan Variasi Tekanan Dari grafik perbandingan pada gambar 4.0 diatas, maka dapat dianalisa sebagai berikut :. Pada percobaan dengan menggunakan 95kg ikan dimana media pendingin menggunakan 60kg es basah dan 35kg es kering serta vakum 0,95bar (grafik warna merah) didapatkan bahwa waktu pendinginan total adalah 7307 menit (2 jam 47 menit). Suhu terendah yang ditunjukkan yaitu -2 o C yang berlangsung stabil dan lama dari

4 JURNAL TEKNIK SISTEM PERKAPALAN Vol., No., (203) -5 4 menit ke-346 hingga menit ke Sedangkan untuk waktu pendinginan terbaik, yaitu pada suhu -2 o C hingga 5 o C, berlangsung selama 3547 menit dari menit ke-7 hingga menit ke Percobaan kedua (grafik warna hijau), yaitu dengan 95kg ikan beserta media pendingin sebanyak 60kg es basah dan 35kg es kering menghasilkan lama pendinginan total yaitu 7400 menit (23 jam 20 menit). Dimana suhu terendah yang ditunjukkan adalah -3 o C. Angka tersebut adalah lebih rendah dari percobaan pertama. Untuk waktu pendinginan terbaik, yaitu pada suhu -2 o C hingga 5 o C, berlangsung dari menit ke-72 hingga menit ke-3065, selama 3040 menit. Sehingga dapat dikatakan lebih singkat dari percobaan pertama. 3. Berdasar pada perhitungan koefisien kalor menyeluruh pada subbab 4.3, didapatkan nilai 0,07 kkal/hr m 2 o C, yang berarti nilai tersebut lebih kecil dibandingkan coolbo sebelumnya tanpa insulasi vakum. Dari nilai tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa perpindahan kalor pada coolbo dengan insulasi vakum lebih lama, sehingga pendinginan lebih baik. Dan akhirnya berimbas pada waktu pendinginan yang lebih lama serta temperatur pendinginan yang lebih rendah. 4. Kedua grafik tersebut sudah terlihat jelas bahwa dengan adanya penambahan insulasi vakum dapat memperlama waktu pendinginan. Untuk suhu terendah yaitu -3 o C yang terjadi pada percobaan kedua. Pada percobaan pertama, suhu terendah -2 o C berlangsung lama dan menunjukkan kestabilan suhu. 5. Pada percobaan, tidak dilakukan proses mematikan kipas pada saat suhu mencapai -2 o C. 6. Percobaan berakhir ketika suhu akhir menunjukkan nilai 8 o C. 2. Perbandingan Grafik 25kg Ikan : 30kg Es Basah : 35kg Es Kering dengan Variasi Tekanan Sama seperti kombinasi sebelumnya, kombinasi ini merupakan hasil kombinasi yang telah dilakukan oleh saudara Alwi Asy ary Aziz. Kombinasi ini dipilih karena menghasilkan profit yang tinggi bagi para nelayan apabila kita melihat dari segi ekonomis. Pada kombinasi ini pula dilakukan dua macam percobaan, dimana dilakukan variasi tekanan. Percobaan pertama dilakukan dengan tekanan vakum sebesar 0,95 bar pada dinding coolbo beban pendingin. Dalam coolbo beban pendingin berisi 25 kg ikan dan 30 es basah. Es basah pada kombinasi ini memang lebih sedikit dari kombinasi sebelumnya. Sedangkan pada coolbo ruang pendingin masih berisi es kering dengan jumlah yang sama, yaitu 35 kg. Sedangkan percobaan selanjutnya, dilakukan variasi tekan sebesar bar. Untuk kombinasinya sama, yaitu 25 kg ikan, 30 kg es basah, dan 35 kg es kering. Percobaan juga dihetikan jika suhu pendinginan mencapai 8 o C. Selain itu, juga dilakukan perbandingan dengan hasil percobaan yang telah dilakukan Alwi Asy ary Aziz pada kombinasi yang sama. Sehingga dapat diketahui pengaruh kevakuman pada waktu dan temperatur pendinginan. Gambar 5 adalah grafik hasil perbandingan antara kedua percobaan dengan percobaan yang telah dilakukan oleh saudara Alwi Asy ary Aziz. Gambar 5. Grafik Perbandingan 25kg Ikan : 30kg Es Basah : 35kg Es Kering dengan Variasi Tekanan Dari grafik perbandingan tersebut, maka dapat kita analisa bahwa :. Pada percobaan pertama (grafik warna merah), yaitu dengan menggunakan 25kg ikan dan dikombinasikan dengan media pendingin berupa es basah sebanyak 30kg serta es kering sebanyak 35kg. Selain itu, coolbo juga diberi vakum sebesar 0,95bar. Pada percobaan ini, menghasilkan waktu total pendinginan sebesar 7025 menit (7 jam 5 menit). Namun suhu terendah yang ditunjukkan hanya 6 o C. Hal ini berbeda dengan percobaan yang dilakukan sebelumnya oleh Alwi Asy'ary Aziz. Sehingga dalam percobaan ini tidak berlangsung pendinginan terbaik. 2. Sama halnya pada percobaan pertama, percobaan ini (grafik warna biru muda) dilakukan dengan kombinasi 25kg ikan, 30kg es basah, dan 35kg es kering. Namun tidak dilakukan pemvakuman. Waktu total pendinginan yaitu 5785 menit (96 jam 25 menit). Untuk suhu terendah, percobaan ini hanya menunjukkan suhu terendahnya sebesar 8 o C. Lebih tinggi dari percobaan yang sebelumnya. Sehingga dapat dikatakan pula bahwa pada percobaan ini juga tidak berlangsung pendinginan terbaik. 3. Seperti yang telah dikatakan sebelumnya, bahwa semakin kecil nilai koefisien perpindahan kalor, maka semakin lama proses perpindahan panasnya, dan semakin bagus proses pendinginannya. Hal ini dapat kita lihat pada perhitungan koefisien perpindahan kalor pada subbab 4.3, nilai yang dihasilkan lebih kecil dari coolbo tanpa insulasi vakum. Dari hasil percobaan, waktu pendinginan semakin lama dari percobaan yang dilakukan oleh Alwi Asy ary Aziz. Namun tidak bersinergi dengan

5 JURNAL TEKNIK SISTEM PERKAPALAN Vol., No., (203) -5 5 temperatur pendinginan. Pada percobaan dengan kombinasi ini hanya dapat mencapai maksimal 6 o C. Hal ini dimungkinkan adanya udara yang masuk kedalam coolbo dan berpengaruh pada proses pendinginan. Selain itu juga dapat dipengaruhi oleh usia pakai coolbo yang dipakai secara terus menerus. 4. Pada saat percobaan berlangsung, kipas blower tidak dimatikan. 5. Percobaan berakhir ketika suhu akhir menunjukkan nilai 8 o C. KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan :. Perancangan alat prototype sistem pendingin dengan menggunakan teknologi insulasi vakum mampu memperlama waktu pendinginan dan menghasilkan temperatur dibawah 0 o C hingga -3 o C. Dengan kata lain, kevakuman yang didesain pada alat pendingin berpengaruh besar pada temperatur dan waktu pendinginan coolbo. 2. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, waktu pendinginan paling lama yang mampu dicapai sebesar 7400 menit (23 jam 20 menit) yaitu pada percobaan dengan kombinasi 95kg ikan : 60kg es basah : 35kg es kering, tanpa pemvakuman. 3. Pada percobaan dengan kombinasi terekonomis, yaitu 25kg ikan : 30kg es basah : 35kg es kering, temperatur terendah yang dicapai 6 o C. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa pada kombinasi ini tidak berlangsung proses pendinginan terbaik. Namun untuk waktu pendinginan, kombinasi ini menghasilkan waktu yang lebih lama dari percobaan sebelumnya. 4. Perbandingan komposisi beban ikan, es basah dan es kering yang paling baik, yang memberikan temperatur paling rendah dan twaktu pendinginan paling lama adalah : 0,63 : 0,37. [4] Holman, J. P Perpindahan Kalor. Jakarta. Erlangga. [5] Semin, Baheramsyah A., Amiadji, Abdul Rahim Ismail. 20. Effect of Dry Ice Application in Fish Hold of Fishing Boat on the Fish Quality and Fisherman Income, American Journal of Applied Sciences,8(2), hal [6] Sayogyo, Adi Studi Media Pendingin Ikan Pada Kapal Ikan Tradisional, Tugas Akhir S-, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya. [7] Kwon, Jae-Sung., Hyo Jang, Choong., Jung, Haeyong., Song, Tae-Ho Effective Thermal Conductivity of Various Filling Materials For Vacuum Insulation Panels, International Jounal of Heat and Mass Transfer, hal [8] Caps, Roland., Beyrichen, Hermann., Kraus, Daniel., Weismann, Stephan Quality Control of Vacuum Insulation Panels: Methods of Measuring Gas Pressure. International Journal Vacuum 82. Hal [9] Ardianto, Rizki Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Menggunakan Es Kering Dengan Penambahan Eutatic Gel, Tugas Akhir S-, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya. [0] Asy ari Aziz, Alwi Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan Tradisional Dengan Memanfaatkan Es Kering, Tugas Akhir S-, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya. [] Anonim. Desember 20. The Web's Leading Source of Information about Dry Ice. Diunduh di ( pada tanggal 3 September 202. [2] Anonim 2. November 202. CV Citra Isolasindo, Insulation Contractor and Supplier. Diunduh di ( pada tanggal 5 September 202. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis ucapakan terima kasih banyak kepada semua pihak yang turut serta membantu dalam proses pengerjaan penelitian ini, terutama kepada Ayah dan Ibu yang telah memberikan doa sehingga terselesaikannya Tugas Akhir ini. DAFTAR PUSTAKA [] Baheramsyah, A Sistem Pendinginan Ruang Palka Ikan Dengan CO2 Yang Disrkulasikan, Prosiding Seminar Nasional Tahunan IV., hal. -7. [2] Prayogi, Urip & Baheramsyah, A Penambahan CO 2(padat) Pada Coolbo Dengan Sistem Chilled Sea Water (CSW) Untuk Kapal Ikan Tradisional, Jurnal Penelitian Perikanan,9(2), hal [3] Constance, John D Mechanical Engineering For Professional Engineers Eaminations / Including Questions and Answer fo Engineer-in-Training Review. New York. McGraw-Hill Book Company