Unjuk kerja Pengering Surya Tipe Rak Pada Pengeringan Kerupuk Kulit Mentah Adjar Pratoto*, Endri Yani, Nural Fajri, Dendi A. Saputra M. Jurusan Teknik Mesin, Universitas Andalas Kampus Limau Manis, Padang 25163, Indonesia *Email: adjar.pratoto@ft.unand.ac.id Abstrak Pengeringan bahan-bahan makanan skala kecil biasanya dilakukan secara tradisional dengan cara menjemur bahan tersebut secara langsung dan terbuka di bawah sinar matahari. Persoalan cuaca dan higinitas bahan sering kali menjadi kendala bagi praktik pengeringan semacam ini. Penggunaan perangkat pengering surya telah banyak dipraktikkan untuk mengatasi kendala tersebut, namun informasi mengenai unjuk kerja pengering surya khususnya untuk kerupuk kulit mentah belum banyak tersedia. Pada penelitian ini, dilakukan kajian eksperimental untuk mendapatkan informasi unjuk kerja perangkat pengering surya tipe rak pada pengeringan kerupuk kulit mentah. Pengering surya yang digunakan adalah pengering surya aktif, yaitu dengan melengkapinya dengan sebuah kolektor surya udara laluan tunggal. Kabin pengering berukuran 900 mm x 900 mm x 1237 mm dengan rangka besi siku dan dinding dari bahan plastik untuk menambah penyerapan panas matahari. Kabin pengering tersebut memuat enam buah rak yang masing-masing berukuran 870 mm x 870 mm. Untuk memudahkan pelepasan uap air dari bahan agar keluar dari kabin, pada atap kabin dipasang turbin ventilator. Pengujian diakukan pada dua kondisi pencahayaan matahari, yaitu pada cuaca cerah dan cuaca mendung. Untuk tiap pengujian, digunakan kerupuk kulit sebanyak 8 kg dan didistribusikan secara merata pada keenam buah rak tersebut. Pada kondisi cerah, suhu udara kabin dapat mencapai 40oC dengan waktu pengeringan kurang dari dua hari. Sedangkan pada kondisi mendung, suhu maksimal yang dapat dicapai adalah sebesar 35oC dan waktu pengeringannya lebih lama, yaitu sekitar tiga hari. Distribusi suhu udara di antara rak-rak tidak terlalu nyata. Hal ini menunjukkan bahwa suhu di dalam kabin relatif seragam, walaupun dengan nilai yang naik-turun sesuai dengan intensitas matahari dan suhu lingkungan. Walaupun suhu udara di dalam kabin relatif seragam, namun laju pengeringan bahan pada berbagai posisi rak tidak seragam, yaitu dengan laju yang tinggi di bagian bawah dan laju yang rendah di bagian atas. Hal ini menunjukkan adanya kelembaban udara yang tidak seragam di dalam kabin; kelembaban rendah di bagian bawah dan kelembaban yang tinggi di bagain atas. Hal ini disebabkan adanya pelepasan air dari bahan di bagian rak bawah dan ditarik ke atas oleh turbin ventilator. Kata kunci : pengering surya, tipe rak, kerupuk kulit, unjuk kerja. Pengeringan merupakan cara yang paling mudah dan paling umum dilakukan dalam mengawetkan makanan dari berbagai varietas produk [2]. Kadar air produk harus dikurangi sampai hanya tersisa sekitar 5 sampai 10% untuk menonaktifkan mikroorganisme yang ada di dalam produk [3]. Pendahuluan Pengeringan merupakan proses sederhana mengurangi kandungan air dari dalam suatu produk sampai pada tingkat tertentu, sehingga dapat mencegah pembusukan dan aman disimpan dalam jangka waktu yang lama [1].
unjuk kerja perangkat pengering surya tipe rak pada pengeringan kerupuk kulit mentah. Kerupuk kulit merupakan makanan dari olahan kulit sapi. Untuk mendapatkan kerupuk kulit yang enak, ada beberapa proses yang harus dilakukan, salah satunya adalah proses pengeringan. Selama ini proses pengeringan masih dilakukan secara tradisional, dimana produk yang akan dikeringkan langsung terkena sinar matahari dan angin. Meskipun metoda pengeringan dengan cara ini sangat praktis, namun memiliki beberapa kelemahan, seperti waktu pengeringan yang lama dan mudah terkontaminasi oleh debu, serangga dan mikroorganisme [4]. Di samping itu, kapasitas produksi juga terbatas. Pengeringan kerupuk kulit mentah (setengah jadi) dengan menggunakan pengering tipe tunnel sudah pernah dilakukan oleh Moranza [5]. Moranza menggunakan arang batok kelapa sebagai sumber energi pengeringan. Moranza melakukan pengamatan terhadap temperatur lingkungan, temperatur tungku, temperatur ruang pengering, perubahan kadar air dan laju pengeringan. Selain itu, juga dilakukan analisa ekonomi untuk menghitung biaya pengeringan. Pengeringan bahan-bahan makanan skala miro dan kecil biasanya dilakukan secara tradisional dengan cara menjemur bahan tersebut secara langsung dan terbuka di bawah sinar matahari. Sebagimana dipaparkan sebelmnya, persoalan cuaca dan higinitas bahan sering kali menjadi kendala bagi praktik pengeringan semacam ini. Penggunaan perangkat pengering surya telah banyak dipraktikkan untuk mengatasi kendala tersebut, namun informasi mengenai unjuk kerja pengering surya khususnya untuk kerupuk kulit mentah belum banyak tersedia. Pada penelitian ini, dilakukan kajian eksperimental untuk mendapatkan informasi Eksperimen Penelitian ini menggunakan alat pengering surya tipe rak dengan bagian utama terdiri dari kain pengering, sebuah kolektor surya, dan sebuah turbin ventilator (Gb.1). Kabin pengering berukuran 900 mm x 900 mm x 1237 mm dengan rangka besi siku dan dinding dari bahan plastik untuk menambah penyerapan panas matahari. Kabin pengering tersebut memuat enam buah rak yang masingmasing berukuran 870 mm x 870 mm. Untuk memudahkan pelepasan uap air dari bahan agar keluar dari kabin, pada atap kabin dipasang turbin ventilator. Kolektor surya yang digunakan adalah tipe kolektor udara laluan tunggal (single-pass air collector). Gambar 1 Pengering surya tipe rak Pengujian dilakukan di Kampus Universitas Andalas, Padang yang berada di ketinggian 300 m dpl. ini dilaksanakan di Laboratorium Termodinamika Jurusan Teknik Mesin Universitas Andalas dari bulan Januari sampai bulan Mei 2014. Bahan yang digunakan adalah kulit sapi basah ukuran 20 mm x 30 mm yang diperoleh dari sebuah industri rumah tangga pengolahan kerupuk
kulit di Kelurahan Durian Tarung, Kota Padang. Pengujian diakukan pada dua kondisi pencahayaan matahari, yaitu pada cuaca cerah dan cuaca mendung. Untuk tiap pengujian, digunakan kerupuk kulit sebanyak 8 kg dan didistribusikan secara merata pada keenam buah rak tersebut sehingga tiap rak memuat sekitar 1,3 kg bahan yang akan dikeringkan. maupun mendung, sesuatu yang sangat tipikal di daerah perbukitan. Pengeringan pada saat cuaca cerah membutuhkan waktu 2 hari, sedangkan untuk cuaca mendung dibutuhkan waktu selama 3 hari. Rata-rata temperatur pada cuaca cerah adalah 30,8 oc. Temperatur tertinggi adalah 31,5 oc yaitu pada rak 4 dan temperatur terendah terjadi pada rak 2. Hal ini disebabkan karena udara panas yang berasal dari kolektor surya bergerak dari rak yang berada di bawah ke rak atas, sedangkan turbin ventilator mengantarkan udara lingkungan yang mempunyai temperatur yang lebih rendah ke dalam ruang pengering. Udara yang berasal dari kolektor surya dan turbin ventilator bertemu pada tengah ruang pengering. Hasil Dari hasil pengujian, didapatkan hubungan antara intensitas cahaya matahari yang diterima oleh kolektor surya dengan temperatur di dalam ruang pengering untuk cuaca cerah dan cuaca mendung seperti ditunjukkan oleh Gambar 2 dan 3. Gambar 2 dan 3 memperlihatkan fluktuasi menunjukkan radiasi matahari selama pengeringan, baik dalam kondisi cuaca cerah Gambar 2 Perubahan suhu di dalam kabin pengering dan intensitas radiasi selama pengeringan pada kondisi cuaca cerah
Gambar 3 Perubahan suhu di dalam kabin pengering dan intensitas radiasi selama pengeringan pada kondisi cuaca mendung Pada saat cuaca mendung, intensitas cahaya berfluktuatif tiap harinya. Temperatur rata-rata berkisar 30,4 oc, dengan temperatur tertinggi berada pada rak 6 yaitu sebesar 31,1 o C dan temperatur terendah pada rak 1 yaitu sebesar 29,1 oc. Hal ini disebabkan karena kolektor surya tidak mendapatkan cahaya yang cukup untuk meningkatkan temperatur ruangan pengering, jadi udara panas berasal dari atap ruang pengering. Pada hari pertama, distribusi temperatur pada berbagai posisi rak cukup besat dan pada hari berikutnya, distribusi temperatur lebih seragam. Hal ini disebabkan oleh adanya laju penguapan dari tiap-tiap rak berbeda dan pengaruh posisi kolektor surya dan turbin ventilator. Pada Gambar dan 5 diperlihatkan perubahan kadar air (basis basah) bahan selama pengeringan, masing-masing, pada kondisi cuaca cerah dan cuaca mendung. Penurunan kandunga air yang signifikan tejadi di rak-rak bagian bawah dan atas, sedangkan pada rak bagian tengah, laju pengurangan massanya lebih lambat. Laju penurunan massa yang tinggi pada rak di bagian bawah disebabkan oleh adanya masukan energi panas yang besar dari kolektor surya. Sedangkan, laju pengurangan massa yang besar pada rak bagian atas disebabkan oleh peningkatan laju aliran massa yang didukung oleh pembuangan udara lembab oleh turbin ventilator.
Gambar 4 Perubahan kadar air bahan selama pengeringan pada kondisi cuaca cerah Gambar 5 Perubahan kadar air bahan selama pengeringan pada kondisi cuaca mendung Gambar 6 dan 7 memperlihatkan laju perubahan kadar air bahan pada berbagai rak selama proses pengeringan, masing-masing, pada kondisi cuaca cerah dan cuaca mendung. Baik pada kondisi cuaca cerah maupun cuaca mendung, profil laju pengeringan tidak memperlihatkan profl laju konstan kecuali untuk segmen singkat pada rak no.1 dan rak no.6 pada hari pertama dengan kondisi cerah. Profil laju pengeringan yang konstan (datar) pada priode awal pengeringan menunjukan dominasi faktor eksternal dalam proses pengeringan; pengeringan dikendalikan oleh penguapan kandungan air bebas di permukaan bahan. Perpindahan massa dari dalam produk ke permukaan berlangsung cepat dan tahanan terhadap perpindahan massa didominasi pada parameter-parameter pengeringan di permukaan bahan. Bila kandungan air bebas pada permukaan telah berkurang (permukaan tidak lagi jenuh), laju pengeringan dikendalikan oleh parameter-parameter internal, yaitu difusivitas massa di dalam bahan. Kulit sapi tidak banyak memiliki poripori. Hal ini akan menambah tahanan terhadap laju perpindahan massa dari dalam menuju permukaan.
Gambar 6 Laju pengeringan pada berbagai rak pada kondisi cuaca cerah Gambar 7 Laju pengeringan pada berbagai rak pada kondisi cuaca mendung
Kesimpulan Pada makalah ini telah dipaparkan unjuk kerja pengering surya tipe rak untuk mengeringkan kerupuk kult mentah. Distribusi temperatur di dalam kabin pengering relatif seragam. Dengan kabin pengering berisi 6 rak pengering, ketidakseragaman laju pengeringan terjadi. Namun demikian, ketidakseragaman ini dapat diperkecil dengan adanya turbin ventilator. Referensi [1] [2] [3] Ekechukwu, O.V., Norton, B., Review of Solar-Energy Drying Systems I: an Overview of Drying Principle and Theory, International Journal of Energy Conversion & Management, 40, (1999), 593-613. Romano, G.; Kocsis, L. & Farkas, I.,Analysis of Energy and Environmental Parameters during Solar Cabinet Drying of Apple and Carrot, Drying Technology: An International Journal, 27:4 (2009), 574-579. Arora, C.P., Refrigeration and Air Conditioning, Second Edition, McGrow Hill, Singapore, 2001. [4] Elzubeir, Asim Osman, Solar Dehydration of Sliced Onion, International Journal of Vegetable Science, 20:3 (2014), 264-269. [5] Moranza, Handrio; Pengembangan Alat Pengering Tipe Tunnel dengan Sumber Energi Arang Batok Kelapa dalam Upaya Peningkatan Produksi Kerupuk Kulit; Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Andalas; Padang; 2008