LAPORAN TUGAS AKHIR Rancang Bangun Prototype Mesin Pasteurisasi Dengan Memanfaatkan Panas Kondensor Sebagai Preheat Design and Installation Prototype Pasteurization Machine By Using Heat From Condenser as Preheater Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Pendingin dan Tata Udara Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara diajukan oleh: Khaerun Nur Zaman 091611019 JURUSAN TEKNIK REFRIGERASI DAN TATA UDARA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2012
CURRICULUM VITAE Nama : Khaerun Nur Zaman Jenis Kelamin : Laki-laki Tempat/Tanggal Lahr : Majalengka/26-Januari-1992 Status : Mahasiswa Alamat : Jl. Nyi MRA Kawunganten, Ds. Kedokan Bunder RT/02 RW/01 Kec. Kedokan Bunder, Kab. Indramayu Jawa Barat, 45283 Agama : Islam Jurusan : Teknik Refrigerasi dan Tata Udara Program Studi : Teknik Pendingin dan Tata Udara Institusi : Politeknik Negeri Bandung Nomor Handphone : 08978437692 Email : khaerunnurzaman@yahoo.com Hobi : Mendalami software komputer, mendengarkan musik, bermain gitar, dan jalan-jalan. PENDIDIKAN Tahun Institusi Jurusan 2009- Teknik Refrigerasi dan Politeknik Negeri Bandung sekarang Tata Udara 2006-2009 SMKN 1 Krangkeng Teknik Mekanik Otomotif 2003-2006 SMPN 1 Kedokan Bunder - 2002-2003 SDN 1 Kedokan Agung - 1997-2002 SDN 1 Sumber Kulon -
Proses pengolahan susu agar dapat dikonsumsi yaitu harus melalui tahap pendinginan, pasteurisasi, kemudian didinginkan kembali sampai temperatur 4 C. Pada proses pasteurisasi susu dipanaskan oleh heater. Untuk menghemat daya heater dan mempercepat proses pemanasan susu digunakan pemanfaatan panas dari kondensor, sehingga beda temperatur sebelum dan sesudah pasteurisasi dapat dikurangi. Penelitian dilakukan pada sebuah mesin pendinginan dan pasteurisasi susu dengan ukuran 100x70x90 cm 3 yang dilengkapi dengan kondensor tube in tube sebagai heat exchanger yang dapat meningkatkan temperatur sebelum pasteurisasi. Sebagai hasilnya ada penghematan energi listrik pada heater. Dengan pemanfaatan panas kondensor, konsumsi listrik dapat dihemat 35,29%. Kata Kunci : Pasteurisasi, Prototype, Pemanfaatan panas kondensor, Tube in tube.
The processing of milk to be consumed is to go through the stages of cooling, pasteurization, and then cooled back to the temperature of 4 C. In the pasteurizing process, milk is heated by the heater. Condenser heat recovery is used as preheat and to save the power consumption of heater. Beside that, condenser heat recovery is used to make the milk heating process easier. The study was conducted on a cooling and pasteurized milk machine with a measurement of 100x70x90 size cm 3 equipped with a condenser tube in tube heat exchanger which can increase the temperature before pasteurization. Therefore there is a reduction in electrical energy usage in the heater. By using heat from condenser, electrical energy can be saved until 35,29%. Keywords : Pasteurization, Prototype, Benefit heat from condenser, Tube in tube.
Bismillahirrohmaanirrohiim Puji dan syukur, penulis panjatkan kehadirat Tuhan semesta alam Allah SWT, karena atas izin dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini, shalawat serta salam semoga tercurahkan selalu untuk junjunan kita Nabi Besar Muhammad SAW. Dengan segala kemampuan, baik riil maupun materiil, penulis berusaha melaksanakan laporan tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya agar memiliki nilai keilmuan yang bermanfaat serta memenuhi dalam maksud dan tujuannya. Namun pembuatan laporan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan yang ada. Tugas akhir ini tidak akan terwujud apabila tidak mendapat dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Maka melalui tulisan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi tingginya kepada: 1. Kedua orang tua Penulis, yang tidak henti-hentinya berdoa dan selalu mendukung penulis, baik riil maupun materiil. 2. Kakak dan Adik penulis yang selalu mendukung dan menyemangati penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ade Suryatman Margana, selaku Ketua Jurusan Teknik Refrigerasi dan Tata Udara institut Politeknik Negeri Bandung. 4. Bapak Windy dan Bapak Tandi selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan kemudahan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini. 5. Bapak Nuriyadi, Bapak Apip, dan Bapak Anda selaku dosen penguji yang selalu membantu dalam memperbaiki kesalahan-kesalahan pada penulisan laporan ini. 6. Mochammad Riffansyah, Elsatifiana, dan Fiqri Novel Zaeni selaku partner dan pendamping yang selalu setia menemani dan membantu saat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
7. Bapak Prayogo, Bapak Dani, Bapak Sunardi, Bapak Suherman serta Bapak Samedi selaku staff jurusan yang selalu membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini. 8. Ambang, Adi, Elvan, Ega, Sandi, Ellsa, Isun, Sekar, Oki, Diyan Serta Faisal yang selalu menemani di saat susah maupun senang. 9. Rekan rekan seperjuangan kelas 3A, yang selalu menjunjung tinggi kebersamaan dan kekeluargaan. 10. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan baik langsung maupun tidak langsung kepada penulis. Semoga Allah SWT memberi balasan yang berlipat ganda pada Bapak, Ibu dan rekan rekan yang telah memberikan bantuan kepada penulis. Bandung, 16 Juli 2012 Penulis
DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR LAMPIRAN... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Penelitian... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Sistematika Penulisan... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pasteurisasi... 4 2.2 Sistem Pasteurisasi HTST dengan pemanfaatan panas kondensor... 4 2.3 Heat Exchanger... 5 2.4 Sistem Refrigerasi... 6 2.5 Perhitungan Beban... 8 2.5.1 Beban Kalor Melalui Dinding... 8 2.5.2 Koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U)... 9 2.5.3 Beban Produk... 9 2.5.4 Beban Peralatan... 10 2.6 Pemanfaatan Panas Kondensor... 10 2.7 Kapasitas Pemanasan Tube in Tube... 11 2.8 Perhitungan Panjang Pipa Tube in Tube... 11 BAB III DATA PERANCANGAN 3.1 Konstruksi Kondensor Tube in Tube... 17 3.2 Data Perancangan... 17
3.2.1 Dimensi Tangki Pasteurisasi... 18 3.2.2 Beban Kalor Pasteurisasi... 19 3.2.3 Beban Peralatan... 21 3.2.4 Beban Total... 22 3.3 Perhitungan Panjang Pipa Kondensor Tube in Tube... 22 3.3.1 Kalor Yang Diserap Refrigeran... 23 3.3.2 Kalor Yang Diserap Susu... 26 3.3.3 Panjang Pipa Kondensor Tube in Tube... 29 3.4 Komponen Mesin Pasteurisasi... 29 3.4.1 Pemanas (Heater)... 29 3.4.2 Agitator... 30 3.4.3 Sistem Pemipaan... 30 3.5 Komponen Sistem Kelistrikan... 30 BAB IV INSTALASI DAN CARA KERJA SISTEM 4.1 Pelaksanaan Kerja... 31 4.2 Pembuatan Meja Trainer... 31 4.3 Pembuatan Tangki Pasteurisasi... 32 4.4 Pembuatan Kondensor Tube in Tube... 33 4.5 Pemasangan Tangki Pada Meja Trainer... 34 4.6 Pemasangan Kondensor Tube in Tube dengan Sistem Refrigerasi... 34 4.7 Pengecekan Kebocoran Pada Kondensor Tube in Tube... 34 4.8 Pemvakuman Sistem dan Pengisian Refrigeran... 34 4.9 Cara Kerja Mesin Pasteurisasi dan Kelistrikan... 35 BAB V HASIL RANCANGAN DAN ANALISA 5.1 Peralatan Pengambilan Data... 38 5.2 Titik Pengukuran... 38 5.3 Prosedur Pengambilan Data... 39 5.3.1 Prosedur Pengambilan Data Pasteurisasi Langsung... 39 5.3.2 Prosedur Pengambilan Data Pasteurisasi Melalui Tube in Tube. 40 5.4 Data Pengamatan... 42
5.4.1 Perhitungan Daya Mesin Pasteurisasi Saat Kondisi Pasteurisasi Langsung... 42 5.4.2 Perhitungan Daya Mesin Pasteurisasi Saat Kondisi Pasteurisasi Melalui Tube in Tube... 42 5.4.3 Kalor Yang Dilepas Refrigeran di Dalam Tube in Tube... 43 5.4.4 Kalor Yang Diterima Susu Dari Refrigeran di Dalam Tube In Tube... 44 5.4.5 Efisiensi Kondensor Tube In Tube... 44 5.5 Analisa Perhitungan Data... 45 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan... 46 6.2 Saran... 46 DAFTAR PUSTAKA... 47 LAMPIRAN... 48
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tipe aliran heat exchanger... 6 Gambar 2.2 Diagram Mollier... 7 Gambar 2.3 Pemanfaatan kalor kondensor pada diagram P-h... 11 Gambar 2.4 Proses perpindahan panas pada tube in tube... 12 Gambar 2.5 Perpindahan panas dari refrigeran ke lingkungan... 12 Gambar 2.6 Perpindahan panas dari refrigeran ke susu... 13 Gambar 3.1 Konstruksi kondensor tube in tube... 17 Gambar 3.2 Dinding tangki pasteurisasi... 18 Gambar 3.3 Diagram P-h rancangan awal... 23 Gambar 4.1 Rangka meja trainer... 31 Gambar 4.2 Dimensi tangki pasteurisasi... 32 Gambar 4.3 Langkah-langkah pembuatan tube in tube... 33 Gambar 4.4 Sistem pemipaan mesin pasteurisasi... 35 Gambar 4.5 Skematik diagram kelistrikan menggunakan PLC... 36 Gambar 5.1 Titik-titik pengukuran pada sistem pasteurisasi... 38
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ekuivalen kalor dari motor listrik... 10 Tabel 3.1 Kondisi data perancangan pasteurisasi... 17 Tabel 3.2 Dimensi tangki pasteurisasi... 18 Tabel 3.3 Data perancangan kondensor tube in tube... 22 Tabel 5.1 Contoh pengisian data pengamatan metode pasteurisasi langsung... 40 Tabel 5.2 Contoh pengisian data pengamatan metode pasteurisasi dengan preheat... 41 Tabel 5.3 Perbandingan pasteurisasi dengan dan tanpa preheat... 45
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A GAMBAR SISTEM LAMPIRAN B DATA SHEET LAMPIRAN C DATA PENGAMATAN
[1] The Science of Food, 4 th edition Butterworth, New York. [2]! "# Principle of Refrigeration and Air conditioning (2 nd Edition$! %&&' ( )* +, [3] -. / 0 " Heat Exchanger Design 2 nd edition! %&' Sons, New York. [4] JP. HOLMAN,. 1991, 1Perpindahan Kalor Edisi Keenam, erlangga, Jakarta. [5] ASHRAE Handbook of Fundamental,. 2001, American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta. [6] Engineering Design Data, Thermophysical Properties of Fluid Milk Products, http://www.egr.msu.edu/~steffe/properties/fmp.html