III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Pindah Panas dan Massa, Bagian Energi dan Elektrifikasi Departemen Teknik Pertanian IPB. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai dengan Juni 2010. B. Bahan dan Alat Bahan: Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel daging sapi yang diperoleh dari Pasar Anyer Kota Bogor. Selanjutnya daging sapi disayat dengan ketebalan rata-rata 1 cm dengan massa 50 sampai 60 gram. Alat: Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1. Sistem pembeku lempeng yang dilengkapi dengan pengatur aliran refrigeran untuk mengatur suhu media pembekuan. 2. Electric oil bath model OSK 6401 Seiwa Riko Co. Ltd. 3. Hybrid Recorder merk Yokogawa tipe HR-2500E. 4. Termokopel tipe T (C-C). 5. Timbangan Digital (0-200 gram dengan ketelitian 0,01 gram). 6. Kwh meter tipe LPV 530520. C. Metode Penelitian 1. Kerangka Pemikiran Penelitian ini menerapkan model sistem pembekuan suhu berubah pada proses pembekuan daging sapi. Kerangka pemikiran yang mendasari model tersebut adalah bahwa efisiensi pembekuan dapat ditingkatkan jika suhu media pembeku disesuaikan dengan kebutuhan suhu selama proses pembekuan. Metode pembekuan yang digunakan di pasaran selama ini adalah suhu media tetap (konvensional) yaitu proses pembekuan dengan menggunakan suhu media pembeku yang tetap sepanjang proses pembekuan sehingga konsumsi energi cukup besar. Pada metode suhu beringkat pembekuan dibagi menjadi tiga tahap: 11
tahap I adalah tahap pre-freezing atau penurunan suhu awal bahan hingga mencapai titik bekunya, tahap II adalah tahap freezing atau tahap perubahan fase bahan, dan tahap III adalah tahap sub-freezing atau tahap pembekuan lanjut, dimana terjadi penurunan suhu bahan di bawah titik beku. Kamal (2008) dan Kurniawan (2009) melakukan penelitian, pembekuan daging sapi dengan menggunakan suhu media bertingkat yaitu menggunakan suhu yang berbeda pada setiap tahapan pembekuan secara bertingkat. Berdasarkan analisis ekserginya pembekuan suhu bertingkat mampu meningkatkan efisiensi energi dan ekserginya. Pada penelitian ini, proses pembekuan yang dilakukan dengan suhu media berubah yaitu proses pembekuan menggunakan suhu yang berubah secara kontinu sepanjang proses pembekuan dan diharapkan dapat lebih meningkatkan efisiensi energi. Profil penurunan suhu bahan dan suhu media pembeku pada model sistem pembekuan suhu berubah ditunjukkan pada Gambar 3. tetap bertingkat Suhu ( o C) berubah Suhu bahan Waktu (menit) Gambar 3 Perbandingan profil penurunan suhu media pembeku pada model sistem pembekuan suhu tetap, berubah dan bertingkat, serta suhu bahan. 12
2. Prosedur Percobaan Alur proses penelitian ini tersaji dalam bagan sebagai berikut: Mulai dengan penentuan suhu media Pengujian dengan 4 macam perlakuan awal -5 o C awal -10 o C awal -15 o C tetap -20 o C selama proses pembekuan Perhitungan energi Perhitungan laju pembekuan Perhitungan efisiensi energi selesai Gambar 4 Alur proses penelitian pembekuan tipe lempeng sentuh dengan suhu pembekuan berubah. 13
pembeku diperlakukan dengan skenario sebagai berikut (Gambar 5): a. Skenario 1 suhu media awal -5 o C perlahan b. Skenario suhu media awal -10 o C perlahan c. Skenario suhu media awal -15 o C perlahan d. Skenario suhu media tetap -20 o C dari awal hingga akhir pembekuan. Gamar 5 Skenario yang digunakan dalam proses pembekuan suhu berubah. Kegiatan penelitian terdiri dari beberapa tahapan, yaitu tahapan persiapan bahan, persiapan peralatan, pengukuran suhu dan analisis data. a. Persiapan bahan dan peralatan Persiapan bahan yang dilakukan pada daging sapi segar yaitu proses pembersihan, pemotongan dengan berat 50 gram sampai 60 gram, ketebalan rata-rata 1 cm, dan dimensi 8 x 6 cm. Persiapan peralatan dilakukan dengan kalibrasi semua alat ukur yang digunakan. b. Pengukuran Suhu Pengukuran suhu daging dilakukan pada media pembeku dan produk. Profil suhu pembekuan tercatat setiap 5 menit menggunakan alat perekam data (hibrid recorder). Pengujian pembekuan menggunakan produk berupa daging sapi. Pengukuran suhu dilakukan pada titik pengukuran: (1) Suhu evaporator, 14
(2) Suhu lempeng sentuh, (3) Suhu produk, pengukuran pada suhu produk dilakukan pada tiga titik meliputi bagian bawah bahan (T b.bawah ), tengah bahan (T b.tengah ), dan bagian atas bahan (T b.atas ), (4) Suhu produk, (5) Suhu kondensor, (6) Suhu lingkungan. Gambar 6 Skema pengukuran daging sapi dengan menggunakan pembeku lempeng sentuh. c. Waktu Pembekuan Waktu pembekuan adalah lamanya waktu yang dibutuhkan mulai suhu permukaan bahan 0 o C hingga suhu pusat termal bahan mencapai -5 o C. Dalam pengujian ini, suhu permukaan bahan paling cepat mencapai 0 o C adalah suhu permukaan bawah. d. Analisis Data Energi yang dibutuhkan dalam proses pembekuan daging sapi menggunakan rumus pada persamaan 5. 15