pengeringan kopi oleh tenaga surya
Post on 11-Jul-2015
438 Views
Preview:
TRANSCRIPT
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 18
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopl Rakyat (Lamhot P Manatu)
ALAT PENGERING TENAGA SURYA
UNTUKINDUSTRIKOPIRAKYAT
Lamhot P Manalu
Peneliti Pada Pusat Teknologi AgroindustriDeputi Teknologi Agroindustri Dan Bioteknologi - BPPTGed2 BPPT LT17JI MH Thamrin 8 Jakarta 10340
Telp 021-3169625 Fax 3169614E-mail Ipmanaluyahoocom
Abstrak
Tulisan ini bertujuan untuk mengkaji penggunaan alat pengering suryauntuk pengeringan kopl Dari hasil uji coba prototipe didapatkan bahwapengering dapat menghasilkan kopi beras dengan kadar air dibawah 12sebagaimana syarat mutu SNI dengan waktu pengeringan sekitar 32 jamPengering surya efek rumah kaca ini dapat menjadi alternatif solusi bagipetani dalam mengatasi masaJah penanganan pasca panen di perkebunanrakyat Tullsan ini juga menyajikan kajian kinerja alat serta pemodelan sistempengering yang disusun berdasarkan kaidah keseimbangan energi Modelpersamaan tersebut diselesaikan secara simultan dengan metode numerikbeda hingga Euler dan hasilnya divalidasi dengan data pengukuran Hasilperhitungan suhu dan RH ruang pengering dan beberapa komponen lainmenunjukkan bahwa model sistem pengering telah dapat merepresentasikansistem dengan baik pada tingkat korelasi 78 - 99
Kata kunci Pengeringan tenaga surya kopi Industri rakyat
Abstract
Prototype of greenhouse effect solar dryer have been tested and its
technical performances for drying of coffee berries have been obtained
Quality of the dried product was comparable to the existing standard used in
estate plantation The latest drying experiment with coffee berries using
cylindrical bin and mechanical stirrer showed that the developed drying
system was capable of reducing the final moisture content to the national
standard in about 32 h Therefore the results of the study suggest that the
current design could now be used in helping the farmers to produce better
quality products This paper also presented the simulation of deep-bed coffeedrying using solar dryer The model was constructed based on energy
balance principle The equation model were solved simultaneous-numerically by Eulers finite difference method This simulation applied to
predict temperature and RH history in dryer chamber and also moisture
content of coffee by the time of drying The result was validated by
experimental data Data of temperature RH and moisture content have been
represented by the model with coefficient of determination are 88 78 and
99 respectively
Keywords Drying solar power coffee folk Industry
Diterima (received) 20 Januari 2010 Direvisi (reviewed) 17 Pebruari 2010
Dlsetujui (accepted) 22 Maret 201 0
PENDAHULUAN kerja pertanian cukup tinggi dimana lebih dari96 perkebunan kopi di Indonesia dikelolaseeara tradisional oleh masyarakat dipedesaan atau yang sering disebut denganindustri perkebunan kopi rakyat Pada tahun
Kopi merupakan komoditas perkebunanIndonesia yang menyumbang devisa eukupbesar Selain itu usaha ini melibatkan tel]C3ga
ISSN 1410-3680 37
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 28
MP VolA No1 April 2010 37 - 44
2009 produksi kopi Indonesia mencapai total689 ribu ton terdiri dari 81 persen produksikopi Robusta 557 ribu ton dan 19 persen kopiArabika 131 ribu ton Devisa ekspor kopiyang disumbangkan pada tahun 2008
mencapai kisaran US$ 991 juta sertamenyerap 2 juta tenaga kerja 14)
Pad a tahun 2009 nilai ekspor kopiIndonesia mengalami penurunan presentasebiji kopi yang ditolak karena tidak memenuhistandar internasional mencapai 56 Hal inidisebabkan oleh buruknya penangananpasca panen sehingga kualitas kopi yangdihasilkan tidak memenuhistandar mutuyang diminta antara lain kadar air biji kopimaksimal 12 15) Petani pada umumnya
menggunakan cara pengeringan dengan
penjemuran yang mempunyai resiko tinggikarena sangat tergantung pada kondisicuaca dan cenderung menghasilkan mutukopi rendah Untuk itu perlu dikajipenggunaan alat pengering yang cukupmurah dan mudah untuk perbaikan mutu kopiindustri perkebunan rakyat
Pengeringan dilakukan agar hasilpertanian dapat tahan simpan dengan caramengurangi kadar air bahan sampai suatujumlah tertentu Hal ini dimaksudkan untukmeminimalkan resiko berkembangnyamikroorganisme yang merugikan sertamempertahankan mutu produk sebelumdiolah lebih lanjut atau dikonsumsilangsung4)
Pengeringan adalah suatu prosesperpindahan panas dan rnassa yangmemerlukan energi Dalam hal penjemuranenerginya bersumber dan radiasi suryaSumber energi terbarukan ini mempunyaikeuntungan antara lain murah tidakmenimbulkan polusi dan tersedia secara
melimpah dl Indonesia Pengering surya tipeefek rumah kaca (ERK) atau green house
effect (GHE) solar dryer adalah salah satucara pemanfaatan energi surya untuk prosespengeringan Prinsip pengering surya ini
adalah dengan memanfaatkan suatubangunan yang dinding dan atapnya terbuatdari bahan transparan fungsinya sebagaipenyekat dan energi panas yang terjebak didalamnya dapat digunakan untukmeningkatkan suhu di dalam bangunanruang pengering 1)
Tulisan ini bertujuan untuk mengkajiproses pengeringan biji kopi dengan
pengering surya tipe ERK serta menyusunmodel sistem pengeringan dan melakukanpengujian terhadap model
38
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah buah kopi
robusta (Goffea canephora ver robusta) dariPropinsi Bengkulu Kopi dikeringkan dalampengering surya yang terdiri dari bangunanERK dan bak yang berbentuk bulat
dilengkapi dengan pengaduk mekanis(Gambar 1)
Gambar 1Skema Alat Pengering Surya Yang Diuji
Alat-alat ukur meliputi piranometer tipe
MS-42 multimeter digital merek Yokogawatipe 755 hybrid recorder merek HR-2500Etermokopel tipe T (C-C) dan termometeralkohol anemomaster merek KanomaxModel 6141 timbangan digital merek AND
Model EK-1200A oven pengering merekIkeda Rika Model SS-204D manometer tipeGN-300 dan seperangkat alat pengolah data
Metode
1) Pengujian Pengering Surya ERK
Biji kopi yang akan dikeringkan ditaruh
dalam bak pengering Pengeringan dilakukanpada pagi dan siang hari sedangkan waktumalam dihentikan (intermittent drying)
kemudian dilanjutkan lagi pada hariberikutnya Pengeringan dihentikan bilakadar air kopi sudah sama atau lebih kecil
dari 12 basis basah (SNI 2907-2008tentang biji kepi)
Data yang dicatat meliputi iradiasi suryasuhu dan RH (lingkungan udara yang keluardan ruangan pengering) suhu pelat dinding
atap lantai dan produk kecepatan udarawaktu pengeringan dan kadar air biji kopiKinerja pengering dihitung dan dianalisisberdasarkan data percobaan
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 38
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk lndustri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
2) Penentuan Kadar Air
Kadar air biji kopi ditentukan denganmetode oven Sampel biji kopi yang sudahdipotong-potong sebanyak 25 gram
dikeringkan dalam oven pada suhu 103plusmn2 DCselama 16 jam Kadar air bahan adalahselisih berat awal dan akhir pengeringanoven5
)
3) Pengujian Model
Simulasi model pengeringan digunakanuntuk menduga perubahan suhu dan RHdalam bangunan pengering suhu plat danlantai terhadap waktu pengeringan Simulasimodel pindah panas dan masa dalam
bangunan pengering dilakukan denganmemecahkan persamaan atur (governing
equation) secara simultan denganmenggunakan metode Eulers finite
difference Simulasi dilakukan denganbantuan komputer dengan bahasa programQbasic dan basil perhitungan dengansimulasi akan dibandingkan denganpengukuran untuk pengujian atau validasimodel1011)
Penyusunan Model
Sistem pengering surya efek rumah kacadapat dibagi menjadi subsistem penyediaanenergi dan subslstern pengeringan produkPada subsistem penyediaan energi modelyang disusun didasarkan pada persamaanperhitungan iradiasi surya pindah panasradiasi dan konveksi812)
Subsistem pengeringan menyangkutproses pindah panas dan pindah massaPindah panas terjadi baik secara radiasikonveksi maupun konduksi pada atap platpenyerap lantai dinding udara dalam
ruangan produk dan bak pengering Pindahmassa yang terjadi adalah proses transferuap air dari biji kopi ke udara panas yangmelewati bahan Hal ini berpengaruhterhadap kelembaban nisbi udarapengering36)
Profil suhu alat pengering
Persamaan atur untuk menghitungperubahan suhu dalam ruangan pengeringdisusun berdasarkan hukum keseimbangan
energi sebagai beriku10)
a) suhu atap (Tr1)
ISSN 1410-3680
b) suhu plat (Tpl)
(m Cp)pl dTpdt = (uA)pl I - (hA)Pll (Tpl-Tr) -
(hA)pI2Fp-Tr) - (sA)pl crF2(TpI4-TrI4)- (sArl
crF1(Tpl-TrI4) - (sA)pl crF3(T-Tt4) - (sA)pl
crF4TpI4_Twi4) (2)
c) suhu dinding transparan (Twi)
(mCp)wdT~dt = (sA)pl crF4(TpI4_Twi4)+ (hAM
(T - Twi) + (sA)f crF5(T-T wi4) + u I(Awi4 -UAwi(Tr- Ta) (3)
d) suhu lantai (Tt)
(rncp) dTdt = hf (Ar - ~ak) (Tr -Tt) - (sA)fcrF5(Tt
4-Twi4) ) + (crA)f I+ (sA)ptcrF3(Tp4-Tr4
-(AA)L1xf(Tt-Tfi) (4)
e) suhu udara dalam ruangan (Tr)
(mCp )rdTrldt = hr1Arl(Tr1-Tr) + (hA)pll (TIl- Tr)+ hA)pI2(Tpi - Tr) - (hAM (Tr - Twi) - he(Ar-Abak) (T -T t) + q m t - (mCp)a(Tr - Ta) - (hA)p (T
- Tp) (5)
KelembabanPengering
Perubahan RH dalam ruangan pengeringdihitung berdasarkan asumsi bahwa semuaudara pengering berasal dan udara luar yangdipanaskan oleh bangunan ERK Udaratersebut tidak mengalami penambahan uapair karena diasumsikan air penguapan daribiji kopi semuanya tersedot keluarPerhitungan RH memakai persamaan-persamaan psikrometrik sesuai ASAEStandards 13)
Nisbi dalam Ruang
Suhu dan RH dalam Tumpukan Biji Kepi
Tanpa memperhitungkan panas darldinding bak pengering maka besamyaperubahan suhu udara dan produk padalapisan ke-i dapat dinyatakan denganpersamaan berikut
(mCpR dTRidt= (mCp)Rl (TR-1 - Tr) - hLApi(TRi- Tpi)+ mviHfgi (6)
(mCp) dTpdt = hLApi(Tri - Tpi)- mviHfgi (7)
Persamaan keseimbangan massa uap
air dalam tumpukan kopi adalah sebagaiberikut
(8)
39
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 48
MP Vol4 No1 April 2010 37 - 44
HASIL DAN PEMBAHASAN
Iradiasi Surya Suhu dan RH Lingkungan
Iradiasi surya yang tercatat pada saat
percobaan sangat berfluktuasi dengan nilairata-rata untuk percobaan I II dan III
berturut-turut adalah 3743 3886 dan 3643W m 2
bull Angka ini lebih rendah dari irdiasirata-rata Indonesia sebesar 5625 W m
2bull
Iradiasi maksimum yang dicapai 760 810dan 760 Wm2 sedangkan lama penyinaranadalah 27 25 dan 24 jam sehingga totaliradiasi yang diterima adalah 102 96 dan88 kWhm2 (Gambar 2)
Suhu dan RH lingkungan pada saatpercobaan juga berfluktuasi dengan kisaran
suhu lingkungan sebesar 245-369 235-372 dan 226-355 degc dengan nilai rata-rata301 304 dan 290 degC sedangkan kisaranRH lingkungan 47-100 49-100 dan 51-100 dengan RH rata-rata 70 68 dan74
Profil Suhu Plat serta Suhu dan RH Ruang
Suhu plat suhu ruang dan RH ruangjuga berfluktuasi sebagaimana suhu dan RHlingkungan Kisaran suhu plat yang te~adipada ketiga percobaan berturut-turut adalah341-742 290-786 dan 298-708 degcdengan nilai rata-rata 521 528 dan 523 degcKisaran suhu ruang yang terjadi pada ketiga
IradiasiWm2
180---------===1I l i l i r i k e i
150I-r-----------I~
120+------------1
go bull
60r--------------~
30r-~---------~
O~~~H~+H~ __ ~~~
1400 1515 1630 1745 19002015 2130
Wak1u
W1m2 Imiddotradiasi
700
600
500
400
300
200
100
o
830 100011301300143016001730Waktu
~
bull ~
bull bull bull bull
percobaan berturut-turut adalah 303-563291-616 dan 270-605 C dengan nilai rata-rata 436 495 dan 492 degC sedangkanselang RH adaJah 25-74 21-96 dan 23-81 dengan rata-rata 40 31 dan 32
Suhu rata-rata tertinggi dan RH rata-rataterendah terjadi pada percobaan II hal inljuga sesuai dengan penerirnaan iradiasi dansuhu plat absorber
Kinerja Pengering
Pengeringan kopi pada penelitian inisemuanya dlmulai pada tengah hari antarapukul 1300-1430 Bobot awal biji kopidikeringkan pada ketiga percobaan adaJah400 400 dan 500 kg dengan kadar air awaJ
637 642 dan 651 basis basah Bijikopi dikeringkan daJam bak silinder (bin)
yang berdiameter 185 m (kapasitasmaksimum 1 ton) dengan tebal tumpukanrata-rata berturut-turut yaitu 309 313 dan364 em
Proses pengeringan tidak dilakukanseeara kontinu karena pada malam hari alattidak dioperasikan Waktu pengeringandihitung hanya pada saat alat pengeringdioperasikan dari tiga kali percobaandidapatkan bahwa untuk mencapai kadar airsebesar 12 (bb) atau kurang diperlukanwaktu sekitar 30-32 jam (Gambar 3)
I bull lradiasina bullbull n~m2
I l U U ----------===1700 r i lar i k e - 2 1600I------~--ItcltJ
500r-- bullbullbull---+--~ bullbull---~
400 r-__----------j
300h-----------~200lo-------- bullbull---1
100r--------O~___j
o~~-~~--~~~middot~middot~middotmiddot830 100011301300 143016001730
Waktu
lradiasiWlm2
I l U U
700
600
500
400
300
200
100
a
900 945 1030 1115 1200 1245Wak tu
E-+
bull
Gambar2Data Penerimaan Iradiasi Pada Hari Ke 1-4 Pada Percobaan 1
40 ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 58
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
Laju pengeringan (Gambar 4) terlihatberfluktuasi diakibatkan suhu dan RH ruangpengering tidak konstan tetapi adakecenderungan pada saat awal lajupengeringan naik kemudian cenderungmenurun hingga tercapai kadar air akhirkurang dari 12 Laju pengeringan yang
meningkat ini diduga karena biji kopi masihdalam tahap pemanasan dan tumpukanmasih mengandung air bebas dari prosespencucian setelah kopi difermentasi Setelahfase tersebut laju pengeringan berlangsungdengan kecenderungan menurun dengancepat dan pada kadar air sekitar 25 (bk)laju pengeringan cenderung melambatsampai mendekati akhir pengeringan Hal inisejalan dengan yang dikemukakan olehKashaninejad et al dan Manalu et al bahwauntuk produk- produk pertanian umumnya
hanya mengalami laju pengeringan menurunPada periode ini difusivitas bahan lebihberpengaruh dibandingkan faktor eksternalseperti suhu kelembaban dan laju udarapengering1011)
Simulasi dan Validasi Model
Model yang telah disusun diuji dengandata percobaan pengeringan yang dilakukanKeluaran dari model adalah perubahan suhuplat suhu dan RH ruang suhu atap dinding
dan lantai serta perubahan kadar air kopisedangkan input datanya adalah iradiasisuhu dan RH lingkungan serta panas yangditambahkan
Suhu Plat
Simulasi model untuk mendugaperubahan suhu plat terlihat secara umumsudah dapat merepresentasi data dengankorelasi (R2) 94 dan kesalahan (SO) 272Suhu maksimum yang dihitung dengan
simulasi mencapai 78 c
Waktu(jam)
Gambar3Grafik Penurunan Kadar Air Produk
Selama Proses Pengeringan
ISSN 1410-3680
Pada saat siang hari plat memperolehpanas dari radiasi surya dan kemudianmelepas panasnya ke ruang pengeringsecara konveksi dan radiasi Perubahansuhu plat ini terlihat mengikuti besarnyapenerimaan iradiasi dan peranannya sebagai penyuplai panas dalam ruang ERK sangat
dominan terutama pada saat hari cerah
15
1 2~c
e 9
c
g sc g o a0gt
bull
3 deg5 9 13 17 21 25 29 33
Waktu pengeringan (jam)
Gambar4Grafik Laju Pengeringan Terhadap
Waktu Pengeringan
R2=094 50=27272 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~
66 1-----------=16- 60 1-------~Ylt ---------it
~ 54 lt
1 ii 48 j-----It-ri ___---_--
t - - 42 1 - - - 1 1 0------------
36 42 48 54 60 66 72
T-plat data ( C)
Gambar5Plot Sebaran Suhu Plat Perhitungan
Dan Pengukuran
Plot sebaran suhu plat hasil pengukuran
dan perhitungan tertera pada Gambar 5Pada tingkat suhu di bawah 45degC terdapatkecenderungan hasil pengukuran lebih tinggidari perhitungan Hal ini terjadi karena padasuhu tersebut iradiasi rendah sedangkanpanas radiasi langsung dari burner ke platdalam simulasi diabaikan Sedangkan di atassuhu tersebut iradiasi cukup tinggi sehinggaradiasi burner ke plat memang dapatdiabaikan karena lebih kecil dari radiasisurya terlihat dari lebih meratanya sebaranplot suhu diatas 45 dege
Suhu dan RH Ruang
Simulasi model untuk suhu dan RHruang pengering tertera pada Gambar 8 dari
41
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 28
MP VolA No1 April 2010 37 - 44
2009 produksi kopi Indonesia mencapai total689 ribu ton terdiri dari 81 persen produksikopi Robusta 557 ribu ton dan 19 persen kopiArabika 131 ribu ton Devisa ekspor kopiyang disumbangkan pada tahun 2008
mencapai kisaran US$ 991 juta sertamenyerap 2 juta tenaga kerja 14)
Pad a tahun 2009 nilai ekspor kopiIndonesia mengalami penurunan presentasebiji kopi yang ditolak karena tidak memenuhistandar internasional mencapai 56 Hal inidisebabkan oleh buruknya penangananpasca panen sehingga kualitas kopi yangdihasilkan tidak memenuhistandar mutuyang diminta antara lain kadar air biji kopimaksimal 12 15) Petani pada umumnya
menggunakan cara pengeringan dengan
penjemuran yang mempunyai resiko tinggikarena sangat tergantung pada kondisicuaca dan cenderung menghasilkan mutukopi rendah Untuk itu perlu dikajipenggunaan alat pengering yang cukupmurah dan mudah untuk perbaikan mutu kopiindustri perkebunan rakyat
Pengeringan dilakukan agar hasilpertanian dapat tahan simpan dengan caramengurangi kadar air bahan sampai suatujumlah tertentu Hal ini dimaksudkan untukmeminimalkan resiko berkembangnyamikroorganisme yang merugikan sertamempertahankan mutu produk sebelumdiolah lebih lanjut atau dikonsumsilangsung4)
Pengeringan adalah suatu prosesperpindahan panas dan rnassa yangmemerlukan energi Dalam hal penjemuranenerginya bersumber dan radiasi suryaSumber energi terbarukan ini mempunyaikeuntungan antara lain murah tidakmenimbulkan polusi dan tersedia secara
melimpah dl Indonesia Pengering surya tipeefek rumah kaca (ERK) atau green house
effect (GHE) solar dryer adalah salah satucara pemanfaatan energi surya untuk prosespengeringan Prinsip pengering surya ini
adalah dengan memanfaatkan suatubangunan yang dinding dan atapnya terbuatdari bahan transparan fungsinya sebagaipenyekat dan energi panas yang terjebak didalamnya dapat digunakan untukmeningkatkan suhu di dalam bangunanruang pengering 1)
Tulisan ini bertujuan untuk mengkajiproses pengeringan biji kopi dengan
pengering surya tipe ERK serta menyusunmodel sistem pengeringan dan melakukanpengujian terhadap model
38
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah buah kopi
robusta (Goffea canephora ver robusta) dariPropinsi Bengkulu Kopi dikeringkan dalampengering surya yang terdiri dari bangunanERK dan bak yang berbentuk bulat
dilengkapi dengan pengaduk mekanis(Gambar 1)
Gambar 1Skema Alat Pengering Surya Yang Diuji
Alat-alat ukur meliputi piranometer tipe
MS-42 multimeter digital merek Yokogawatipe 755 hybrid recorder merek HR-2500Etermokopel tipe T (C-C) dan termometeralkohol anemomaster merek KanomaxModel 6141 timbangan digital merek AND
Model EK-1200A oven pengering merekIkeda Rika Model SS-204D manometer tipeGN-300 dan seperangkat alat pengolah data
Metode
1) Pengujian Pengering Surya ERK
Biji kopi yang akan dikeringkan ditaruh
dalam bak pengering Pengeringan dilakukanpada pagi dan siang hari sedangkan waktumalam dihentikan (intermittent drying)
kemudian dilanjutkan lagi pada hariberikutnya Pengeringan dihentikan bilakadar air kopi sudah sama atau lebih kecil
dari 12 basis basah (SNI 2907-2008tentang biji kepi)
Data yang dicatat meliputi iradiasi suryasuhu dan RH (lingkungan udara yang keluardan ruangan pengering) suhu pelat dinding
atap lantai dan produk kecepatan udarawaktu pengeringan dan kadar air biji kopiKinerja pengering dihitung dan dianalisisberdasarkan data percobaan
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 38
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk lndustri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
2) Penentuan Kadar Air
Kadar air biji kopi ditentukan denganmetode oven Sampel biji kopi yang sudahdipotong-potong sebanyak 25 gram
dikeringkan dalam oven pada suhu 103plusmn2 DCselama 16 jam Kadar air bahan adalahselisih berat awal dan akhir pengeringanoven5
)
3) Pengujian Model
Simulasi model pengeringan digunakanuntuk menduga perubahan suhu dan RHdalam bangunan pengering suhu plat danlantai terhadap waktu pengeringan Simulasimodel pindah panas dan masa dalam
bangunan pengering dilakukan denganmemecahkan persamaan atur (governing
equation) secara simultan denganmenggunakan metode Eulers finite
difference Simulasi dilakukan denganbantuan komputer dengan bahasa programQbasic dan basil perhitungan dengansimulasi akan dibandingkan denganpengukuran untuk pengujian atau validasimodel1011)
Penyusunan Model
Sistem pengering surya efek rumah kacadapat dibagi menjadi subsistem penyediaanenergi dan subslstern pengeringan produkPada subsistem penyediaan energi modelyang disusun didasarkan pada persamaanperhitungan iradiasi surya pindah panasradiasi dan konveksi812)
Subsistem pengeringan menyangkutproses pindah panas dan pindah massaPindah panas terjadi baik secara radiasikonveksi maupun konduksi pada atap platpenyerap lantai dinding udara dalam
ruangan produk dan bak pengering Pindahmassa yang terjadi adalah proses transferuap air dari biji kopi ke udara panas yangmelewati bahan Hal ini berpengaruhterhadap kelembaban nisbi udarapengering36)
Profil suhu alat pengering
Persamaan atur untuk menghitungperubahan suhu dalam ruangan pengeringdisusun berdasarkan hukum keseimbangan
energi sebagai beriku10)
a) suhu atap (Tr1)
ISSN 1410-3680
b) suhu plat (Tpl)
(m Cp)pl dTpdt = (uA)pl I - (hA)Pll (Tpl-Tr) -
(hA)pI2Fp-Tr) - (sA)pl crF2(TpI4-TrI4)- (sArl
crF1(Tpl-TrI4) - (sA)pl crF3(T-Tt4) - (sA)pl
crF4TpI4_Twi4) (2)
c) suhu dinding transparan (Twi)
(mCp)wdT~dt = (sA)pl crF4(TpI4_Twi4)+ (hAM
(T - Twi) + (sA)f crF5(T-T wi4) + u I(Awi4 -UAwi(Tr- Ta) (3)
d) suhu lantai (Tt)
(rncp) dTdt = hf (Ar - ~ak) (Tr -Tt) - (sA)fcrF5(Tt
4-Twi4) ) + (crA)f I+ (sA)ptcrF3(Tp4-Tr4
-(AA)L1xf(Tt-Tfi) (4)
e) suhu udara dalam ruangan (Tr)
(mCp )rdTrldt = hr1Arl(Tr1-Tr) + (hA)pll (TIl- Tr)+ hA)pI2(Tpi - Tr) - (hAM (Tr - Twi) - he(Ar-Abak) (T -T t) + q m t - (mCp)a(Tr - Ta) - (hA)p (T
- Tp) (5)
KelembabanPengering
Perubahan RH dalam ruangan pengeringdihitung berdasarkan asumsi bahwa semuaudara pengering berasal dan udara luar yangdipanaskan oleh bangunan ERK Udaratersebut tidak mengalami penambahan uapair karena diasumsikan air penguapan daribiji kopi semuanya tersedot keluarPerhitungan RH memakai persamaan-persamaan psikrometrik sesuai ASAEStandards 13)
Nisbi dalam Ruang
Suhu dan RH dalam Tumpukan Biji Kepi
Tanpa memperhitungkan panas darldinding bak pengering maka besamyaperubahan suhu udara dan produk padalapisan ke-i dapat dinyatakan denganpersamaan berikut
(mCpR dTRidt= (mCp)Rl (TR-1 - Tr) - hLApi(TRi- Tpi)+ mviHfgi (6)
(mCp) dTpdt = hLApi(Tri - Tpi)- mviHfgi (7)
Persamaan keseimbangan massa uap
air dalam tumpukan kopi adalah sebagaiberikut
(8)
39
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 48
MP Vol4 No1 April 2010 37 - 44
HASIL DAN PEMBAHASAN
Iradiasi Surya Suhu dan RH Lingkungan
Iradiasi surya yang tercatat pada saat
percobaan sangat berfluktuasi dengan nilairata-rata untuk percobaan I II dan III
berturut-turut adalah 3743 3886 dan 3643W m 2
bull Angka ini lebih rendah dari irdiasirata-rata Indonesia sebesar 5625 W m
2bull
Iradiasi maksimum yang dicapai 760 810dan 760 Wm2 sedangkan lama penyinaranadalah 27 25 dan 24 jam sehingga totaliradiasi yang diterima adalah 102 96 dan88 kWhm2 (Gambar 2)
Suhu dan RH lingkungan pada saatpercobaan juga berfluktuasi dengan kisaran
suhu lingkungan sebesar 245-369 235-372 dan 226-355 degc dengan nilai rata-rata301 304 dan 290 degC sedangkan kisaranRH lingkungan 47-100 49-100 dan 51-100 dengan RH rata-rata 70 68 dan74
Profil Suhu Plat serta Suhu dan RH Ruang
Suhu plat suhu ruang dan RH ruangjuga berfluktuasi sebagaimana suhu dan RHlingkungan Kisaran suhu plat yang te~adipada ketiga percobaan berturut-turut adalah341-742 290-786 dan 298-708 degcdengan nilai rata-rata 521 528 dan 523 degcKisaran suhu ruang yang terjadi pada ketiga
IradiasiWm2
180---------===1I l i l i r i k e i
150I-r-----------I~
120+------------1
go bull
60r--------------~
30r-~---------~
O~~~H~+H~ __ ~~~
1400 1515 1630 1745 19002015 2130
Wak1u
W1m2 Imiddotradiasi
700
600
500
400
300
200
100
o
830 100011301300143016001730Waktu
~
bull ~
bull bull bull bull
percobaan berturut-turut adalah 303-563291-616 dan 270-605 C dengan nilai rata-rata 436 495 dan 492 degC sedangkanselang RH adaJah 25-74 21-96 dan 23-81 dengan rata-rata 40 31 dan 32
Suhu rata-rata tertinggi dan RH rata-rataterendah terjadi pada percobaan II hal inljuga sesuai dengan penerirnaan iradiasi dansuhu plat absorber
Kinerja Pengering
Pengeringan kopi pada penelitian inisemuanya dlmulai pada tengah hari antarapukul 1300-1430 Bobot awal biji kopidikeringkan pada ketiga percobaan adaJah400 400 dan 500 kg dengan kadar air awaJ
637 642 dan 651 basis basah Bijikopi dikeringkan daJam bak silinder (bin)
yang berdiameter 185 m (kapasitasmaksimum 1 ton) dengan tebal tumpukanrata-rata berturut-turut yaitu 309 313 dan364 em
Proses pengeringan tidak dilakukanseeara kontinu karena pada malam hari alattidak dioperasikan Waktu pengeringandihitung hanya pada saat alat pengeringdioperasikan dari tiga kali percobaandidapatkan bahwa untuk mencapai kadar airsebesar 12 (bb) atau kurang diperlukanwaktu sekitar 30-32 jam (Gambar 3)
I bull lradiasina bullbull n~m2
I l U U ----------===1700 r i lar i k e - 2 1600I------~--ItcltJ
500r-- bullbullbull---+--~ bullbull---~
400 r-__----------j
300h-----------~200lo-------- bullbull---1
100r--------O~___j
o~~-~~--~~~middot~middot~middotmiddot830 100011301300 143016001730
Waktu
lradiasiWlm2
I l U U
700
600
500
400
300
200
100
a
900 945 1030 1115 1200 1245Wak tu
E-+
bull
Gambar2Data Penerimaan Iradiasi Pada Hari Ke 1-4 Pada Percobaan 1
40 ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 58
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
Laju pengeringan (Gambar 4) terlihatberfluktuasi diakibatkan suhu dan RH ruangpengering tidak konstan tetapi adakecenderungan pada saat awal lajupengeringan naik kemudian cenderungmenurun hingga tercapai kadar air akhirkurang dari 12 Laju pengeringan yang
meningkat ini diduga karena biji kopi masihdalam tahap pemanasan dan tumpukanmasih mengandung air bebas dari prosespencucian setelah kopi difermentasi Setelahfase tersebut laju pengeringan berlangsungdengan kecenderungan menurun dengancepat dan pada kadar air sekitar 25 (bk)laju pengeringan cenderung melambatsampai mendekati akhir pengeringan Hal inisejalan dengan yang dikemukakan olehKashaninejad et al dan Manalu et al bahwauntuk produk- produk pertanian umumnya
hanya mengalami laju pengeringan menurunPada periode ini difusivitas bahan lebihberpengaruh dibandingkan faktor eksternalseperti suhu kelembaban dan laju udarapengering1011)
Simulasi dan Validasi Model
Model yang telah disusun diuji dengandata percobaan pengeringan yang dilakukanKeluaran dari model adalah perubahan suhuplat suhu dan RH ruang suhu atap dinding
dan lantai serta perubahan kadar air kopisedangkan input datanya adalah iradiasisuhu dan RH lingkungan serta panas yangditambahkan
Suhu Plat
Simulasi model untuk mendugaperubahan suhu plat terlihat secara umumsudah dapat merepresentasi data dengankorelasi (R2) 94 dan kesalahan (SO) 272Suhu maksimum yang dihitung dengan
simulasi mencapai 78 c
Waktu(jam)
Gambar3Grafik Penurunan Kadar Air Produk
Selama Proses Pengeringan
ISSN 1410-3680
Pada saat siang hari plat memperolehpanas dari radiasi surya dan kemudianmelepas panasnya ke ruang pengeringsecara konveksi dan radiasi Perubahansuhu plat ini terlihat mengikuti besarnyapenerimaan iradiasi dan peranannya sebagai penyuplai panas dalam ruang ERK sangat
dominan terutama pada saat hari cerah
15
1 2~c
e 9
c
g sc g o a0gt
bull
3 deg5 9 13 17 21 25 29 33
Waktu pengeringan (jam)
Gambar4Grafik Laju Pengeringan Terhadap
Waktu Pengeringan
R2=094 50=27272 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~
66 1-----------=16- 60 1-------~Ylt ---------it
~ 54 lt
1 ii 48 j-----It-ri ___---_--
t - - 42 1 - - - 1 1 0------------
36 42 48 54 60 66 72
T-plat data ( C)
Gambar5Plot Sebaran Suhu Plat Perhitungan
Dan Pengukuran
Plot sebaran suhu plat hasil pengukuran
dan perhitungan tertera pada Gambar 5Pada tingkat suhu di bawah 45degC terdapatkecenderungan hasil pengukuran lebih tinggidari perhitungan Hal ini terjadi karena padasuhu tersebut iradiasi rendah sedangkanpanas radiasi langsung dari burner ke platdalam simulasi diabaikan Sedangkan di atassuhu tersebut iradiasi cukup tinggi sehinggaradiasi burner ke plat memang dapatdiabaikan karena lebih kecil dari radiasisurya terlihat dari lebih meratanya sebaranplot suhu diatas 45 dege
Suhu dan RH Ruang
Simulasi model untuk suhu dan RHruang pengering tertera pada Gambar 8 dari
41
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 38
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk lndustri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
2) Penentuan Kadar Air
Kadar air biji kopi ditentukan denganmetode oven Sampel biji kopi yang sudahdipotong-potong sebanyak 25 gram
dikeringkan dalam oven pada suhu 103plusmn2 DCselama 16 jam Kadar air bahan adalahselisih berat awal dan akhir pengeringanoven5
)
3) Pengujian Model
Simulasi model pengeringan digunakanuntuk menduga perubahan suhu dan RHdalam bangunan pengering suhu plat danlantai terhadap waktu pengeringan Simulasimodel pindah panas dan masa dalam
bangunan pengering dilakukan denganmemecahkan persamaan atur (governing
equation) secara simultan denganmenggunakan metode Eulers finite
difference Simulasi dilakukan denganbantuan komputer dengan bahasa programQbasic dan basil perhitungan dengansimulasi akan dibandingkan denganpengukuran untuk pengujian atau validasimodel1011)
Penyusunan Model
Sistem pengering surya efek rumah kacadapat dibagi menjadi subsistem penyediaanenergi dan subslstern pengeringan produkPada subsistem penyediaan energi modelyang disusun didasarkan pada persamaanperhitungan iradiasi surya pindah panasradiasi dan konveksi812)
Subsistem pengeringan menyangkutproses pindah panas dan pindah massaPindah panas terjadi baik secara radiasikonveksi maupun konduksi pada atap platpenyerap lantai dinding udara dalam
ruangan produk dan bak pengering Pindahmassa yang terjadi adalah proses transferuap air dari biji kopi ke udara panas yangmelewati bahan Hal ini berpengaruhterhadap kelembaban nisbi udarapengering36)
Profil suhu alat pengering
Persamaan atur untuk menghitungperubahan suhu dalam ruangan pengeringdisusun berdasarkan hukum keseimbangan
energi sebagai beriku10)
a) suhu atap (Tr1)
ISSN 1410-3680
b) suhu plat (Tpl)
(m Cp)pl dTpdt = (uA)pl I - (hA)Pll (Tpl-Tr) -
(hA)pI2Fp-Tr) - (sA)pl crF2(TpI4-TrI4)- (sArl
crF1(Tpl-TrI4) - (sA)pl crF3(T-Tt4) - (sA)pl
crF4TpI4_Twi4) (2)
c) suhu dinding transparan (Twi)
(mCp)wdT~dt = (sA)pl crF4(TpI4_Twi4)+ (hAM
(T - Twi) + (sA)f crF5(T-T wi4) + u I(Awi4 -UAwi(Tr- Ta) (3)
d) suhu lantai (Tt)
(rncp) dTdt = hf (Ar - ~ak) (Tr -Tt) - (sA)fcrF5(Tt
4-Twi4) ) + (crA)f I+ (sA)ptcrF3(Tp4-Tr4
-(AA)L1xf(Tt-Tfi) (4)
e) suhu udara dalam ruangan (Tr)
(mCp )rdTrldt = hr1Arl(Tr1-Tr) + (hA)pll (TIl- Tr)+ hA)pI2(Tpi - Tr) - (hAM (Tr - Twi) - he(Ar-Abak) (T -T t) + q m t - (mCp)a(Tr - Ta) - (hA)p (T
- Tp) (5)
KelembabanPengering
Perubahan RH dalam ruangan pengeringdihitung berdasarkan asumsi bahwa semuaudara pengering berasal dan udara luar yangdipanaskan oleh bangunan ERK Udaratersebut tidak mengalami penambahan uapair karena diasumsikan air penguapan daribiji kopi semuanya tersedot keluarPerhitungan RH memakai persamaan-persamaan psikrometrik sesuai ASAEStandards 13)
Nisbi dalam Ruang
Suhu dan RH dalam Tumpukan Biji Kepi
Tanpa memperhitungkan panas darldinding bak pengering maka besamyaperubahan suhu udara dan produk padalapisan ke-i dapat dinyatakan denganpersamaan berikut
(mCpR dTRidt= (mCp)Rl (TR-1 - Tr) - hLApi(TRi- Tpi)+ mviHfgi (6)
(mCp) dTpdt = hLApi(Tri - Tpi)- mviHfgi (7)
Persamaan keseimbangan massa uap
air dalam tumpukan kopi adalah sebagaiberikut
(8)
39
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 48
MP Vol4 No1 April 2010 37 - 44
HASIL DAN PEMBAHASAN
Iradiasi Surya Suhu dan RH Lingkungan
Iradiasi surya yang tercatat pada saat
percobaan sangat berfluktuasi dengan nilairata-rata untuk percobaan I II dan III
berturut-turut adalah 3743 3886 dan 3643W m 2
bull Angka ini lebih rendah dari irdiasirata-rata Indonesia sebesar 5625 W m
2bull
Iradiasi maksimum yang dicapai 760 810dan 760 Wm2 sedangkan lama penyinaranadalah 27 25 dan 24 jam sehingga totaliradiasi yang diterima adalah 102 96 dan88 kWhm2 (Gambar 2)
Suhu dan RH lingkungan pada saatpercobaan juga berfluktuasi dengan kisaran
suhu lingkungan sebesar 245-369 235-372 dan 226-355 degc dengan nilai rata-rata301 304 dan 290 degC sedangkan kisaranRH lingkungan 47-100 49-100 dan 51-100 dengan RH rata-rata 70 68 dan74
Profil Suhu Plat serta Suhu dan RH Ruang
Suhu plat suhu ruang dan RH ruangjuga berfluktuasi sebagaimana suhu dan RHlingkungan Kisaran suhu plat yang te~adipada ketiga percobaan berturut-turut adalah341-742 290-786 dan 298-708 degcdengan nilai rata-rata 521 528 dan 523 degcKisaran suhu ruang yang terjadi pada ketiga
IradiasiWm2
180---------===1I l i l i r i k e i
150I-r-----------I~
120+------------1
go bull
60r--------------~
30r-~---------~
O~~~H~+H~ __ ~~~
1400 1515 1630 1745 19002015 2130
Wak1u
W1m2 Imiddotradiasi
700
600
500
400
300
200
100
o
830 100011301300143016001730Waktu
~
bull ~
bull bull bull bull
percobaan berturut-turut adalah 303-563291-616 dan 270-605 C dengan nilai rata-rata 436 495 dan 492 degC sedangkanselang RH adaJah 25-74 21-96 dan 23-81 dengan rata-rata 40 31 dan 32
Suhu rata-rata tertinggi dan RH rata-rataterendah terjadi pada percobaan II hal inljuga sesuai dengan penerirnaan iradiasi dansuhu plat absorber
Kinerja Pengering
Pengeringan kopi pada penelitian inisemuanya dlmulai pada tengah hari antarapukul 1300-1430 Bobot awal biji kopidikeringkan pada ketiga percobaan adaJah400 400 dan 500 kg dengan kadar air awaJ
637 642 dan 651 basis basah Bijikopi dikeringkan daJam bak silinder (bin)
yang berdiameter 185 m (kapasitasmaksimum 1 ton) dengan tebal tumpukanrata-rata berturut-turut yaitu 309 313 dan364 em
Proses pengeringan tidak dilakukanseeara kontinu karena pada malam hari alattidak dioperasikan Waktu pengeringandihitung hanya pada saat alat pengeringdioperasikan dari tiga kali percobaandidapatkan bahwa untuk mencapai kadar airsebesar 12 (bb) atau kurang diperlukanwaktu sekitar 30-32 jam (Gambar 3)
I bull lradiasina bullbull n~m2
I l U U ----------===1700 r i lar i k e - 2 1600I------~--ItcltJ
500r-- bullbullbull---+--~ bullbull---~
400 r-__----------j
300h-----------~200lo-------- bullbull---1
100r--------O~___j
o~~-~~--~~~middot~middot~middotmiddot830 100011301300 143016001730
Waktu
lradiasiWlm2
I l U U
700
600
500
400
300
200
100
a
900 945 1030 1115 1200 1245Wak tu
E-+
bull
Gambar2Data Penerimaan Iradiasi Pada Hari Ke 1-4 Pada Percobaan 1
40 ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 58
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
Laju pengeringan (Gambar 4) terlihatberfluktuasi diakibatkan suhu dan RH ruangpengering tidak konstan tetapi adakecenderungan pada saat awal lajupengeringan naik kemudian cenderungmenurun hingga tercapai kadar air akhirkurang dari 12 Laju pengeringan yang
meningkat ini diduga karena biji kopi masihdalam tahap pemanasan dan tumpukanmasih mengandung air bebas dari prosespencucian setelah kopi difermentasi Setelahfase tersebut laju pengeringan berlangsungdengan kecenderungan menurun dengancepat dan pada kadar air sekitar 25 (bk)laju pengeringan cenderung melambatsampai mendekati akhir pengeringan Hal inisejalan dengan yang dikemukakan olehKashaninejad et al dan Manalu et al bahwauntuk produk- produk pertanian umumnya
hanya mengalami laju pengeringan menurunPada periode ini difusivitas bahan lebihberpengaruh dibandingkan faktor eksternalseperti suhu kelembaban dan laju udarapengering1011)
Simulasi dan Validasi Model
Model yang telah disusun diuji dengandata percobaan pengeringan yang dilakukanKeluaran dari model adalah perubahan suhuplat suhu dan RH ruang suhu atap dinding
dan lantai serta perubahan kadar air kopisedangkan input datanya adalah iradiasisuhu dan RH lingkungan serta panas yangditambahkan
Suhu Plat
Simulasi model untuk mendugaperubahan suhu plat terlihat secara umumsudah dapat merepresentasi data dengankorelasi (R2) 94 dan kesalahan (SO) 272Suhu maksimum yang dihitung dengan
simulasi mencapai 78 c
Waktu(jam)
Gambar3Grafik Penurunan Kadar Air Produk
Selama Proses Pengeringan
ISSN 1410-3680
Pada saat siang hari plat memperolehpanas dari radiasi surya dan kemudianmelepas panasnya ke ruang pengeringsecara konveksi dan radiasi Perubahansuhu plat ini terlihat mengikuti besarnyapenerimaan iradiasi dan peranannya sebagai penyuplai panas dalam ruang ERK sangat
dominan terutama pada saat hari cerah
15
1 2~c
e 9
c
g sc g o a0gt
bull
3 deg5 9 13 17 21 25 29 33
Waktu pengeringan (jam)
Gambar4Grafik Laju Pengeringan Terhadap
Waktu Pengeringan
R2=094 50=27272 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~
66 1-----------=16- 60 1-------~Ylt ---------it
~ 54 lt
1 ii 48 j-----It-ri ___---_--
t - - 42 1 - - - 1 1 0------------
36 42 48 54 60 66 72
T-plat data ( C)
Gambar5Plot Sebaran Suhu Plat Perhitungan
Dan Pengukuran
Plot sebaran suhu plat hasil pengukuran
dan perhitungan tertera pada Gambar 5Pada tingkat suhu di bawah 45degC terdapatkecenderungan hasil pengukuran lebih tinggidari perhitungan Hal ini terjadi karena padasuhu tersebut iradiasi rendah sedangkanpanas radiasi langsung dari burner ke platdalam simulasi diabaikan Sedangkan di atassuhu tersebut iradiasi cukup tinggi sehinggaradiasi burner ke plat memang dapatdiabaikan karena lebih kecil dari radiasisurya terlihat dari lebih meratanya sebaranplot suhu diatas 45 dege
Suhu dan RH Ruang
Simulasi model untuk suhu dan RHruang pengering tertera pada Gambar 8 dari
41
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 48
MP Vol4 No1 April 2010 37 - 44
HASIL DAN PEMBAHASAN
Iradiasi Surya Suhu dan RH Lingkungan
Iradiasi surya yang tercatat pada saat
percobaan sangat berfluktuasi dengan nilairata-rata untuk percobaan I II dan III
berturut-turut adalah 3743 3886 dan 3643W m 2
bull Angka ini lebih rendah dari irdiasirata-rata Indonesia sebesar 5625 W m
2bull
Iradiasi maksimum yang dicapai 760 810dan 760 Wm2 sedangkan lama penyinaranadalah 27 25 dan 24 jam sehingga totaliradiasi yang diterima adalah 102 96 dan88 kWhm2 (Gambar 2)
Suhu dan RH lingkungan pada saatpercobaan juga berfluktuasi dengan kisaran
suhu lingkungan sebesar 245-369 235-372 dan 226-355 degc dengan nilai rata-rata301 304 dan 290 degC sedangkan kisaranRH lingkungan 47-100 49-100 dan 51-100 dengan RH rata-rata 70 68 dan74
Profil Suhu Plat serta Suhu dan RH Ruang
Suhu plat suhu ruang dan RH ruangjuga berfluktuasi sebagaimana suhu dan RHlingkungan Kisaran suhu plat yang te~adipada ketiga percobaan berturut-turut adalah341-742 290-786 dan 298-708 degcdengan nilai rata-rata 521 528 dan 523 degcKisaran suhu ruang yang terjadi pada ketiga
IradiasiWm2
180---------===1I l i l i r i k e i
150I-r-----------I~
120+------------1
go bull
60r--------------~
30r-~---------~
O~~~H~+H~ __ ~~~
1400 1515 1630 1745 19002015 2130
Wak1u
W1m2 Imiddotradiasi
700
600
500
400
300
200
100
o
830 100011301300143016001730Waktu
~
bull ~
bull bull bull bull
percobaan berturut-turut adalah 303-563291-616 dan 270-605 C dengan nilai rata-rata 436 495 dan 492 degC sedangkanselang RH adaJah 25-74 21-96 dan 23-81 dengan rata-rata 40 31 dan 32
Suhu rata-rata tertinggi dan RH rata-rataterendah terjadi pada percobaan II hal inljuga sesuai dengan penerirnaan iradiasi dansuhu plat absorber
Kinerja Pengering
Pengeringan kopi pada penelitian inisemuanya dlmulai pada tengah hari antarapukul 1300-1430 Bobot awal biji kopidikeringkan pada ketiga percobaan adaJah400 400 dan 500 kg dengan kadar air awaJ
637 642 dan 651 basis basah Bijikopi dikeringkan daJam bak silinder (bin)
yang berdiameter 185 m (kapasitasmaksimum 1 ton) dengan tebal tumpukanrata-rata berturut-turut yaitu 309 313 dan364 em
Proses pengeringan tidak dilakukanseeara kontinu karena pada malam hari alattidak dioperasikan Waktu pengeringandihitung hanya pada saat alat pengeringdioperasikan dari tiga kali percobaandidapatkan bahwa untuk mencapai kadar airsebesar 12 (bb) atau kurang diperlukanwaktu sekitar 30-32 jam (Gambar 3)
I bull lradiasina bullbull n~m2
I l U U ----------===1700 r i lar i k e - 2 1600I------~--ItcltJ
500r-- bullbullbull---+--~ bullbull---~
400 r-__----------j
300h-----------~200lo-------- bullbull---1
100r--------O~___j
o~~-~~--~~~middot~middot~middotmiddot830 100011301300 143016001730
Waktu
lradiasiWlm2
I l U U
700
600
500
400
300
200
100
a
900 945 1030 1115 1200 1245Wak tu
E-+
bull
Gambar2Data Penerimaan Iradiasi Pada Hari Ke 1-4 Pada Percobaan 1
40 ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 58
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
Laju pengeringan (Gambar 4) terlihatberfluktuasi diakibatkan suhu dan RH ruangpengering tidak konstan tetapi adakecenderungan pada saat awal lajupengeringan naik kemudian cenderungmenurun hingga tercapai kadar air akhirkurang dari 12 Laju pengeringan yang
meningkat ini diduga karena biji kopi masihdalam tahap pemanasan dan tumpukanmasih mengandung air bebas dari prosespencucian setelah kopi difermentasi Setelahfase tersebut laju pengeringan berlangsungdengan kecenderungan menurun dengancepat dan pada kadar air sekitar 25 (bk)laju pengeringan cenderung melambatsampai mendekati akhir pengeringan Hal inisejalan dengan yang dikemukakan olehKashaninejad et al dan Manalu et al bahwauntuk produk- produk pertanian umumnya
hanya mengalami laju pengeringan menurunPada periode ini difusivitas bahan lebihberpengaruh dibandingkan faktor eksternalseperti suhu kelembaban dan laju udarapengering1011)
Simulasi dan Validasi Model
Model yang telah disusun diuji dengandata percobaan pengeringan yang dilakukanKeluaran dari model adalah perubahan suhuplat suhu dan RH ruang suhu atap dinding
dan lantai serta perubahan kadar air kopisedangkan input datanya adalah iradiasisuhu dan RH lingkungan serta panas yangditambahkan
Suhu Plat
Simulasi model untuk mendugaperubahan suhu plat terlihat secara umumsudah dapat merepresentasi data dengankorelasi (R2) 94 dan kesalahan (SO) 272Suhu maksimum yang dihitung dengan
simulasi mencapai 78 c
Waktu(jam)
Gambar3Grafik Penurunan Kadar Air Produk
Selama Proses Pengeringan
ISSN 1410-3680
Pada saat siang hari plat memperolehpanas dari radiasi surya dan kemudianmelepas panasnya ke ruang pengeringsecara konveksi dan radiasi Perubahansuhu plat ini terlihat mengikuti besarnyapenerimaan iradiasi dan peranannya sebagai penyuplai panas dalam ruang ERK sangat
dominan terutama pada saat hari cerah
15
1 2~c
e 9
c
g sc g o a0gt
bull
3 deg5 9 13 17 21 25 29 33
Waktu pengeringan (jam)
Gambar4Grafik Laju Pengeringan Terhadap
Waktu Pengeringan
R2=094 50=27272 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~
66 1-----------=16- 60 1-------~Ylt ---------it
~ 54 lt
1 ii 48 j-----It-ri ___---_--
t - - 42 1 - - - 1 1 0------------
36 42 48 54 60 66 72
T-plat data ( C)
Gambar5Plot Sebaran Suhu Plat Perhitungan
Dan Pengukuran
Plot sebaran suhu plat hasil pengukuran
dan perhitungan tertera pada Gambar 5Pada tingkat suhu di bawah 45degC terdapatkecenderungan hasil pengukuran lebih tinggidari perhitungan Hal ini terjadi karena padasuhu tersebut iradiasi rendah sedangkanpanas radiasi langsung dari burner ke platdalam simulasi diabaikan Sedangkan di atassuhu tersebut iradiasi cukup tinggi sehinggaradiasi burner ke plat memang dapatdiabaikan karena lebih kecil dari radiasisurya terlihat dari lebih meratanya sebaranplot suhu diatas 45 dege
Suhu dan RH Ruang
Simulasi model untuk suhu dan RHruang pengering tertera pada Gambar 8 dari
41
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 58
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
Laju pengeringan (Gambar 4) terlihatberfluktuasi diakibatkan suhu dan RH ruangpengering tidak konstan tetapi adakecenderungan pada saat awal lajupengeringan naik kemudian cenderungmenurun hingga tercapai kadar air akhirkurang dari 12 Laju pengeringan yang
meningkat ini diduga karena biji kopi masihdalam tahap pemanasan dan tumpukanmasih mengandung air bebas dari prosespencucian setelah kopi difermentasi Setelahfase tersebut laju pengeringan berlangsungdengan kecenderungan menurun dengancepat dan pada kadar air sekitar 25 (bk)laju pengeringan cenderung melambatsampai mendekati akhir pengeringan Hal inisejalan dengan yang dikemukakan olehKashaninejad et al dan Manalu et al bahwauntuk produk- produk pertanian umumnya
hanya mengalami laju pengeringan menurunPada periode ini difusivitas bahan lebihberpengaruh dibandingkan faktor eksternalseperti suhu kelembaban dan laju udarapengering1011)
Simulasi dan Validasi Model
Model yang telah disusun diuji dengandata percobaan pengeringan yang dilakukanKeluaran dari model adalah perubahan suhuplat suhu dan RH ruang suhu atap dinding
dan lantai serta perubahan kadar air kopisedangkan input datanya adalah iradiasisuhu dan RH lingkungan serta panas yangditambahkan
Suhu Plat
Simulasi model untuk mendugaperubahan suhu plat terlihat secara umumsudah dapat merepresentasi data dengankorelasi (R2) 94 dan kesalahan (SO) 272Suhu maksimum yang dihitung dengan
simulasi mencapai 78 c
Waktu(jam)
Gambar3Grafik Penurunan Kadar Air Produk
Selama Proses Pengeringan
ISSN 1410-3680
Pada saat siang hari plat memperolehpanas dari radiasi surya dan kemudianmelepas panasnya ke ruang pengeringsecara konveksi dan radiasi Perubahansuhu plat ini terlihat mengikuti besarnyapenerimaan iradiasi dan peranannya sebagai penyuplai panas dalam ruang ERK sangat
dominan terutama pada saat hari cerah
15
1 2~c
e 9
c
g sc g o a0gt
bull
3 deg5 9 13 17 21 25 29 33
Waktu pengeringan (jam)
Gambar4Grafik Laju Pengeringan Terhadap
Waktu Pengeringan
R2=094 50=27272 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ ~
66 1-----------=16- 60 1-------~Ylt ---------it
~ 54 lt
1 ii 48 j-----It-ri ___---_--
t - - 42 1 - - - 1 1 0------------
36 42 48 54 60 66 72
T-plat data ( C)
Gambar5Plot Sebaran Suhu Plat Perhitungan
Dan Pengukuran
Plot sebaran suhu plat hasil pengukuran
dan perhitungan tertera pada Gambar 5Pada tingkat suhu di bawah 45degC terdapatkecenderungan hasil pengukuran lebih tinggidari perhitungan Hal ini terjadi karena padasuhu tersebut iradiasi rendah sedangkanpanas radiasi langsung dari burner ke platdalam simulasi diabaikan Sedangkan di atassuhu tersebut iradiasi cukup tinggi sehinggaradiasi burner ke plat memang dapatdiabaikan karena lebih kecil dari radiasisurya terlihat dari lebih meratanya sebaranplot suhu diatas 45 dege
Suhu dan RH Ruang
Simulasi model untuk suhu dan RHruang pengering tertera pada Gambar 8 dari
41
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 68
MP VolA No1 April 2010 37 44
plot tersebut terlihat model telah dapatmengikuti kecenderungan data dengancukup baik Plot sebaran antara datapengukuran dan hasil perhitungan terterapada Gambar 6 dan 7 dengan nilai R2untuksuhu dan RH maslnq-rnasinq 88 dan 78dengan SD 179 dan 465
R2=066 SD=I79620
560
6500
Ol
I
440E~
380
320
3 2 38 44 50 56 62
T data (C)
Gambar6
Plot Sebaran Data Pengukuran SuhuRuang Pengering Dan Hasil Perhitungan
bull T ~~ 11)
-T~Co~l
bull ~I-I hl~1
_RH~1l~1
60Hr------------~~--~
sO~~~~~~~~~~~
40~~~~------~--~~
140(1 1515 16~3(l Jl~dj5 1900 UlS 21]0
Wllktll
I + T(cIII tal -Thtun I-claquo L _ _ _ ( l - - _ ( h = bull _ ) _
030 1030 1230 1430 1630WDtlu
R2=07B SD=465
60
C 50 __-~-~~~~~---l
~ 40 __---~~_-----l
~
20 30 40 50 60 70
RH data ( 0)
Gambar7Plot Sebaran Data Pengukuran RH
Ruang Pengering Dan Hasil Perhitungan
Ibull t(~IUI a gt I I - gt (~llJ
c ~IiL _ _ - _ - - - _ - a = h = l - -
60~-----=~-~~
50~~~~~~~~~~~
40~~---------~~~
30 I --~ ----=_ao--+-=J __==gtI
1030 1230 1430 1630WllJld
I+ l(odeJ
C III RHntll)
~ I sect i ~ ~ ~ a00 945 1030 1115 1200 1245
Wmh1
Gambar 8Grafik Suhu Dan RH Dalam Ruang Pengering Hasil Perhilungan Dan Pengukuran
Kesalahan (error) antara hasilperhitungan dengan pengukuran dapatdisebabkan oleh asumsi-asumsi berikut
1 kehilangan panas pada saat pintudibuka dan kebocoran diabaikanserta
2 uap air kopi semua tersedot keluarSimpangan ini lebih banyak terjadipada pada perhitungan RH ruangkarena sebagian penguapan biji kopimasuk ke dalam ruang pengeringditambah kebocoran pada saat pintudibuka sehingga hasll pengukurancenderung lebih tinggi daripadaperhitungan
42
Gambar 9Bak Pengering Dilengkapi Dengan
Pengaduk Mekanis
ISSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 78
Alat Pengering Tenaga Surya Untuk Industri Kopi Rakyat (Lamhot P Manalu)
SIMPULAN
1 Pada percobaan ini sebanyak 400 400dan 500 kg kopi dengan kadar air awal637 642 dan 651 basis basah
dapat dikeringkan hingga kadar air 12selama sekitar 32 jam Rata-rata suhuruang yang terjadi pada ketigapercobaan berturut-turut adalah 436
495 dan 492 c sedangkan rata-rataRH berturut-turut adalah 40 31 dan32
2 Model sistem pengeringan yang dipakaitelah dapat merepresentasikankecenderungan data suhu plat suhu danRH ruang dengan nilai COD dan SEberturut-turut 94 dan 27 88 dan 18
serta 78 dan 47 Simpangan (error)pada pendugaan nilai RH lebih banyakterjadi pada nilai RH yang tinggi
DAFTAR PUSTAKA
1 AbdullahK NelwanLO Wulandani Dand ManaluLP Recent Development ofGHE Solar Dryingmiddot in Indonesi DryingTechnology Journal 19(2) 2001 p245-2562001
2 AbdullahK Optimasi dan simulasi
pengering energi surya dengan efek
rumah kaca Di dalam Training on SolarEnergy Conversion Technology TrainingBogor July 31- August 4 1995
3 Bird RB Stewart WE and LightfootEN Transport Phenomena John Wileyamp Sons New York 1960
4 Brooker DB FW Bakker-Arkema andCW Hall Drying Cereal Grains The
AVI Pub Co Inc WestportConnecticut 1974
5 Doymaz I Drying characteristics and
kinetics of okra Journal of FoodEngineeringa9p275-2792005
6 Geankoplis CJ Mass Transport
Phenomena Holt Rinehart and WinstonInc New York 1972
7 Kashaninejad M Mortazavi ASafekordi A and Tabil LG thin-teyer
drying cberec-terlstics and modeling ofpistachio nuts Journal of Food Eng 78
p98-10820078 Lunde PJ Solar Thermal Engineering
John Wiley amp Sons New York 1980
9 Manalu LP TambunanAH NelwanLO and Hoetman AR The thin layer
drying oftemu putih herb Proceeding 6thAsia-Pacific Drying Conference(ADC2009) Bangkok Thailand October19-212009
ISSN 1410-3680
hI
kL
L
mm
m vQ
R2ReRHr
SSET
Ta
Tr
T n
Tp
r
T rT r1
TbtUW
10 Manalu LP dan AbdullahK Model
Simuasi Proses Pengeringan Kakao
Memakai Pengering Surya Tipe Efek
Rumah Kaca Buletin KeteknikanPertanian Fateta IPB Bogor p154-
166Vol 15 NO3 Desember200111 Pipes LA and Harvill LR Applied
Mathematics for Engineers and
Physicists 3rd Ed McGraw-Hili
Kogakusha Ltd Tokyo 197112 Welty JR Engineering Heat Transfer
John Wiley and Sons New York 197413 ASAE Standards 1994 41st
Edition JosephSt Michigan 199414 Basis data komoditi pertanian
Kementerian Pertanian RepublikIndonesia wwwdeptangoid diakses
Januari 201015 Bermodal cekak petani kopi
indonesia sulit kalahkan Brasil MajalahTempo 02 Juli 2009
DAFTAR SIMBOL
A
aluas permukaan (m2
)
luas permukaan biji per volume bed
(m2)
panas jenis (JkgK)tebal satu lapisan bed
shape factor (-)
humidity ratio (kg uap airlkg udarakering)koefisien pindah panas (Wattlm2K)Iradiasi (Watt lm2)
konduksi (Wattmm 2K )
panjang permukaan (m)tebal tumpukan bahan (m)massa (kg)
laju perpindahan massa (kgdetik)
laju massa uap air (kgdetik)debit (m3detik)
Coefficient of DeterminationBilangan Reynold (-)kelembaban nisbi ()
jari-jari (m2)
luas permukaan bak pengering (m2)
Standard Error (-)suhu (OK)
suhu luarambien (OK)suhu lantai (OK)
suhu lantai bawah (OK)suhu produk (OK)suhu plat (OK)
suhu ruang pengering (OK)suhu atap (OK)
suhu tumpukan bijiwaktu (detik)overall heat transfer
kelembaban mutlak (kgkg)
CpdzF
H
43
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
5112018 Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya - slidepdfcom
httpslidepdfcomreaderfullpengeringan-kopi-oleh-tenaga-surya 88
M P J V olA N o1 Ap ril 2 01 0 37 - 44
Ws kelembaban mutlak pada kondisijenuh (kgkg)
a absorptivitas (-)
amp emisivitas (-)
II selisih (-)
llx tebal dinding (m)llxf teballantai (m)
A konduktivitas (WmK)
t- t viskositas udara (kgms)
p massa jenis (kgm3)
cr konstanta Stefan-Boltzman (567 x1011 kWm2K4)
t transmisivitas Hj1 faktor bentuk produk
44
RIWAYAT PENULIS
Lamhot P Manalu lahir di Palembang tahun1962 Menamatkan pendidikan S1 di InstitutPertanian Bogor dalam bidang TeknikPertanian tahun 1986 Sejak tahun 1986bekerja di BPPT dan meniti karir penelitimulai tahun 1992 Penulis menempuhpendidikan S2 di Institut Pertanian BogorProgram Studi IImu Keteknikan Pertaniandan selesai pada tahun 1999 kemudiandilanjutkan dengan S3 pada tahun 2007 diuniversitas dan program stud1 yang sarnaSaat ini menjabat sebagai Peneliti Madyapada Pusat Teknologi Agroindustri
fSSN 1410-3680
top related