BAB IPENDAHULUAN1.1 LATAR BELAKANG Pada zaman sekarang ini produksi limbah semakin banyak diproduksi oleh industi. Kebanyakan dari industri ini menyampingkan pengolahan limbah dengan cara yang baik. Contoh limbah yang kurang diperhatikan yaitu limbah darah sapi dari rumah pemotongan hewan. Darah yang berasal dari sapi ini biasanya langsung dibuang ke aliran sungai. Seekor sapi dapat menghasilkan 28 liter darah (republika 2014). Padahal darah sapi ini dapat dimanfaatkan menjadi pakan ternak, contahnya untuk ikan lele. Untuk dijadikan sebagai pakan ternak, limbah darah sapi diubah kedalam bentuk tepung, untuk menjadikan tepung darah sapi harus melalui proses pengeringan. Untuk itu alat pengeringan dalam proses pembuatan tepung ini sangat penting. Pengeringan merupakan metode pengawetan produk yang bertujuan untuk mengurangi kandungan air di dalam bahan sampai pada tingkat tertentu dimana kerusakan akibat reaksi kimia dan bakteri pembusuk dapat diminimalisir. Alat pengering ini memiliki sumber panas yang berasal dari tungku biomassa. Tungku biomassa memanfaatkan limbah pertanian sebagai bahan bakar, contohnya yaitu sekam padi. Pembakaran biomassa secara langsung sebagai pemanas menimbulkan kendala asap yang akan mempengaruhi kualitas produk yang dikeringkan untuk menangani masalah ini diperlukan alat penukar kalor yang dapat menghasilkan udara panas yang bersih dari tungku biomasa tersebut. Untuk itu pembuatan alat penukar kalor heat exchanger adalah salah satu komponen penting dalam proses pengeringan. Menurut Chapman (1984), heat exchanger merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan sejumlah panas dari sebuah bahan atau zat ke bahan atau zat lain. Alat penukar kalor banyak sekali tipe nya berdasarkan arah aliranya dibedakan menjadi tiga bagian yaitu berlawanan (counter flow), searah parallel flow, dan bersilangan cross flow.Perpindahan panas (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perpedaaan suhu diantara benda atau material. Dari termodinamika telah diketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor (Holman 1986). Kalor dapat berpindah dari tempat dengan temperatur lebih tinggi ke tempat dengan tempertatur yang lebih rendah.Maka dari itu diperlukan untuk mendapatkan alat pengering yang digunakan pembuatan heat exchanger sangat penting dalam proses pengeringan. Untuk itu, penulis mengambil judul pembuatan dan pengujian penukar kalor ( heat exchanger) tipe counter flow pada alat pengering darah sapi sebagai pakan ternak.

1.2 TUJUAN 1. melakukan pembuatan alat penukar kalor tipe counter flow pada alat pengering darah sapi sebagai pakan ternak.2. melakukan pengujian alat penukar kalor tipe counter flow pada alat pengering darah sapi sebagai pakan ternak.1.3 RUMUSAN MASALAHBerdasarkan uraian latar belakang masalah diatas, penulis menyimpulkan beberapa rumusan, yaitu:1. Bagaimana cara menentukan kontrusi alat penukar kalor pada alat pengering darah sapi sebagai pakan ternak?2. berapa kinerja alat penukar kalor tipe counter flow pada alat pengering darah sapi sebagai pakan ternak?1.4 BATASAN MASALAHPenulis tidak membahas kualitas dari kandungan dari gizi tepung setelah melalui proses pengeringan. Fluida yang digunakan yaitu udara panas dari tungku biomassa dan udara dingin dari lingkungan sekitar. Pipa penukar kalor berbahan tembaga. 1.5 METODE PENYELESAIAN MASALAHMetode yang akan dilakukan adalah:1. Studi PustakaMelakukan studi literatur dan mengkaji materi yang sesuai dengan obyek studi tugas akhir.1. Bimbingan Melakukan tanya jawab dan diskusi dengan pembimbing dan staf pengajar yang berkaitan dengan penyusunan objek studi tugas akhir. 1. Pembuatan dan pengujian Melakukan pembuatan alat, dan pengujian untuk mengambil data. Data yang diambil akan dijadikan bahasan pada analisis.

BAB IILANDASAN TEORI1.1 Pengolahan Darah sapiDarah secara ilmiah didefiniskan sebagai cairan yang terdapat pada semua makhluk hidup tingkat tinggi (kecuali tumbuhan) yang berfungsi mengirimkan zat-zat makanan maupun oksigen yang dibutuhkan oleh jaringan tubuh, mengangkut bahan-bahan kimia hasil proses metabolisme maupun sebagai pertahanan tubuh terhadap serangan virus maupun bakteri.Hasil darah dari rumah pemotongan hewan (RPH) menurut Jamila, darah menyumbang sebesar 30-45% dari keseluruhan produk hasil sampingan tersebut. Dari presentase yang cukup besar itu, darah tidak dimanfaatkan dengan baik hanya dibuang begitu saja. Hal inilah yang dapat menimbulkan masalah bagi lingkungan dan masyarakat itu sendiri.Pembuangan limbah dari RPH mempengaruhi tingkat BOD (biochemical oxygen demand), lemak dan padatan terlarut (suspended solid) dari limbah cair. Untuk populasi manusia jumlah yang diijinkan perkapita perhari untuk BOD adalah 0,2 pound, sedangkan rata-rata RPH akan membuang 12,0 sampai 16,0 pound BOD perhari sedangkan Rumah Potong Unggas (RPU) akan membuang rata-rata 37 pound BOD per 1000 ekor ayam. Darah mempunyai BOD tinggi yang besarnya antara 90.000 mg/l untuk darah ayam dan 160.000 mg/l untuk darah sapi (Soejoedono, 1996).Darah mempunyai kandungan air sebanyak 80%. . Darah terdiri atas plasma darah dan sel darah yang hanya dapat dipisahkan melalui proses sentrifugasi. Plasma darah kaya akan senyawa protein dengan penyusun utama berupa albumin, globulin dan fibrinogen.Untuk itu, limbah darah masih dapat digunakan dengan meningkatkan nilai tambah. Cara yang dapat dilakukan dengan proses pengurangan kadar air. Proses ini betujuan untuk memperpanjang umur simpan dan meningkatkan kualitas. Cara yang dapat dilakukan yaitu :1. Teknik adsorbsiTeknik ini dilakukan dengan mencampur darah segar dengan beberapa produk sereal lokal seperti dedak, tepung jagung atau tepung singkong kemudia ditebarkan diatas seng pengering yang dipanaskan dari bawah. Dengan teknik ini diharapkan kekurangan sumber protein bahan pakan yang berasal dari tumbuhan tersebut dapat tertutupi oleh protein yang berasal dari darah tersebut.2. Teknik koagulasiTeknik ini dilakukan dengan memanaskan darah yang disertai dengan prosespengadukan secara konstan hingga terbentuk massa yang hitam. Proses perebusan darah dilakukan selama kurang lebih 15-20 menit dan sedapat mungkin tidak hangus. Terjadinya proses pengentalan ini menandakan bahwa kandungan air di dalamnya telah mengalami pengurangan. Proses perebusan ini dilakukan untuk menyempurnakan proses koagulasi serta menghancurkan beberapa jenis bakteri yang mungkin bersifat patogen. Proses terbaik dapat dilakukan dengan menghembuskan uap panas langsung pada darah untuk mempercepat proses koagulasi dan menghindari terjadi kerusakan pada komposisi darah.3. Perlakuan dengan kapurPenambahan kapur sebanyak 1% dari volume darah menyebabkan terjadinya pengentalan pada darah tersebut menjadi suatu massa yang berwarna hitam menyerupai karet. Salah satu keuntungan dengan teknik ini bahwa daya simpan dari produk ini lebih panjang dan kehilangan komponen serum darah dapat dikurangi. Produk yang dihasilkan ini dapat langsung diberikan kepada ternak dalam keadaan segar atau dapat pula terlebih dahulu dikeringkan yangtentunya melewati tahap sterilisasi. Semakin lama waktu pengeringan akan meningkatkan daya simpannya. Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa pemberian pakan yang bersumber dari darah tanpa melalui proses sterilisasi sangat tidak dianjurkan, olehnya itu bahan mentahnya seharusnya dimasak dahulu sebelum digunakan.4. PengepresanProses pengurangan kadar air selanjutnya dilakukan melalui tahap pengepresan. Jika jumlah darah yang tersedia cukup banyak maka teknik ini akan memberikan hasil yang lebih baik dari sisi waktu dan biaya yang setidaknya dapat ditekan. Proses pengepresan dilakukan dengan menyimpan darah dalam wadah/kantong yang memiliki lubang-lubang kecil. Kurang lebih 40-45% air yang terkandung dalam darah yang telah terkoagulasi dapat diperas. Kantongan tersebut dipres dengan menggunakan alat pres yang dapat dimodifikasi sendiri.5. Pengeringan Proses pengurangan kadar air selanjutnya dilakukan melalui teknik pengeringan, baik pengeringan dengan sinar matahari maupun pengeringan dengan oven. Proses pengeringan darah dapat dilakukan dengan 2 cara, yakni dikeringkan diatas alas pada udara terbuka bila cuaca memungkinkan atau ditempatkan diatas panci datar yang selanjutnya dipanaskan diatas api. Proses selanjutnya sebelum penggilingan adalah pendinginan. Proses pendinginan dilakukan dengan cara ditebar pada lantai selama kurang lebih 1 jam. Proses selanjutnya adalah penggilingan dapat dilakukan dengan 2 cara, yakni menggunakan mortar untuk skala kecil dan grinder untuk skala besar. Darah yang telah dikoagulasi dan dipres dapat dikeringkan dengan menggunakan 3 tipe pengering, yakni :a. Tipe pengering kabinetTipe ini tergolong sederhana dan banyak digunakan pada usaha pemotongan skala kecil ataupun kegiatan pemotongan pribadi. Pada prinsipnya system menyerupai sistem kerja oven dengan menggunakan cabinet dari kayu atau logam yang dilengkapi dengan sumber panas. Darah disebar diatas papan dari logam dan diberi alas dari kawat. Sumber panas ditempatkan pada bagian bawah dan pada bagian atas dilengkapi dengan kipas. Udara panas yang dihembuskan di antara material darah akan mengurangi kadar air secara bertahap.b. Tipe pengering terowonganTipe pengering ini menggunakan rak pengering yang ditempatkan diatas rel yang bergerak dari ujung terowongan yang satu ke ujung terowongan yang lain. Udara panas dialirkan berlawanan arah dengan material darah yang akan dikeringkan. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya kerusakan protein pada material darah akibat proses pemanasan yang terlalu lama. Material yang berada pada posisi paling depan akan terlebih dahulu mengering dan terakhir yang berada pada bagian belakang.c. Tipe pengering berputar (rotary drier)Model pengering ini menggunakan drum yang berputar. Drum tersebut memiliki dua pintu dimana pintu pada bagian atas digunakan saat dilakukan proses pengisian dan pintu bawah digunakan untuk mengambil material yang sudah dikeringkan. Sistem pengeluaran kadar air menggunakan kipas dengan sumber energi berasal dari batu bara atau kayu.5.2 Pembuatan tepung darah Pada proses pembuatan tepung darah, untuk mendapatkan 1 kg tepung darah memerlukan 5 kg darah segar (5:1). Kandungan protein berkisar 85% dengan kadar air 10%. Tepung darah memiliki kandungan kalsium, posfor dan asam amino isoleusin serta glisin yang rendah. Teknik pengolahan darah menjadi tepung darah secara sederhana dapat dilakukan sebagai berikut :1. Darah segar yang telah diperoleh dari Rumah Potong Hewan (RPH) ditampung dalam wadah seperti drum, tong ataupun panci2. Ke dalam darah ditambahkan dengan garam dapur sebanyak 1% dari volume darah3. Darah segar dipanaskan di atas nyala api sedang sambil diaduk secara perlahan hingga akhirnya mengental (kira-kira selama 15-20 menit)4. Darah yang sudah mengental (kadar air 80%) kemudian dicampur dengan dedak (kadar air (15%) sebanyak 100% dari volume darah hingga membentuk seperti adonan5. Campuran darah dan dedak yang sudah memperlihatkan warna hitam menandakan bahwa campuran tersebut sudah matang6. Campuran darah kemudian dijemur di bawah sinar matahari ataupun dapat pula menggunakan oven hingga kering dengan kadar air kira-kira berkisar2 0%.7. Campuran darah selanjutnya digiling dengan menggunakan mesin hingga konsistensinya menyerupai tepung8. Tepung yang sudah digiling kemudian diayak dan dapat langsung diberikanpada ternak sebagai campuran pakan ternak ataupun campuran pupuk kompos.1.2 Sistem Pengeringan Darah Sapi Pembuatan tepung yang berasal dari limbah darah sapi haruslah mempunyai temperature 60 C. Hal ini menyebabkan harus adanya pengaturan dalam temperature. Untuk mengeringkan darah, setidaknya harus memiliki tungku sebagai sumber panas, alat penukar kalor yang berfungsi sebagai penghasi udara panas yang bersih dengan temperature sebesar 60 C dan bak pengering sebagai tempat menampung darah yang akan dikeringkan, untuk lebih jelasnya lagi dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 1. System pengering darah sapi1.3 Heat Exchanger ( Alat Penukar Panas) Menurut Chapman (1984), heat exchanger merupakan alat yang digunakan untuk memindahkan sejumlah panas dari sebuah bahan atau zat ke bahan atau zat lain. Bentuk yang paling sederhana dari penukar panas adalah regenerator berupa kontainer dimana bahan yang bersuhu tinggi didalamnya akan kontak secara langsung dengan bahan yang bersuhu lebih rendah. Pada sistem ini, masing-masing bahan atau fluida akan mencapai suhu akhir yang sama. Jumlah dari panas yang dapat dipindahkan dapat dihitung dengan konsep keseimbangan energi. Energi yang dilepaskan oleh fluida yang lebih panas akan sama dengan jumlah energi yang diterima oleh fluida yang lebih dingin.

(a) (b)

(c)Gambar 2. Konfigurasi dari penukar panas aliran tertutup. (a) Counterflow. (b) Parallelflow. (c) Crossflow.Bentuk lain dari penukar panas adalah menggunakan dinding atau sekat sehingga memungkinkan adanya perambatan panas dari fluida yang bersuhu tinggi ke fluida yang bersuhu rendah. Sistem ini kemudian disebut dengan sistem penukar panas sistem tertutup (closed type heat exchanger). Sedangkan pada penukar panas sistem terbuka (open type heat exchanger) sebelum fluida masuk kedalam sistem penukar panas, fluida akan masuk terlebih dahulu kedalam suatu ruangan terbuka, setelah bercampur fluida akan masuk dan meninggalkan penukar panas dalam aliran tunggal Arah aliran dari fluida juga digunakan sebagai dasar untuk mengklasifikasikan bentuk penukar panas pada sistem tertutup. Arah aliran penukar panas dibedakan menjadi aliran yang berlawanan arah (Counterflow), aliran yang searah (Parallelflow), dan arah aliran yang memotong (Crossflow). Beberapa bentuk dari arah aliran penukar panas dapat dilihat pada Gambar 1.1.4 Perpindahan PanasPerpindahan panas (heat transfer) ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang terjadi karena adanya perpedaaan suhu diantara benda atau material. Dari termodinamika telah diketahui bahwa energi yang pindah itu dinamakan kalor (Holman 1986). Kalor dapat berpindah dari tempat dengan temperatur lebih tinggi ke tempat dengan tempertatur yang lebih rendah. Ada tiga cara pindah panas yang dikenal yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Kalor dari suatu bagian benda bertemperatur lebih tinggi akan mengalir melalui zat benda itu ke bagian lainnya yang bertemperatur lebih rendah. Zat atau partikel zat dari benda yang dialui kalor ini sendiri tidak mengalir sehingga tenaga kalor berpindah dari satu partikel ke lain partikel dan mencapai bagian yang dituju. Perpindahan ini disebut konduksi, arus panasnya adalah arus kalor konduksi dan zatnya itu mempunyai sifat konduksi kalor. Secara umum laju aliran kalor secara konduksi dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

qk = - kA[[footnoteRef:1]] [1: [] (Holman J.P, 1994 hal: 2)]

Konveksi kalor terjadi karena partikel zat bertemperatur lebih tinggi berpindah tempat secara mengalir sehingga dengan sendirinya terjadi perpindahan kalor melalui perpindahan massa. Aliran zat atau fluida, dapat berlangsung sendiri sebagai akibat perbedaan massa jenis karena perbedaan temperatur, dan dapat juga sebagai akibat paksaan .Laju perpindahan kalor antara suatu permukaan plat dan suatu fluida dapat dihitung dengan hubungan:qc = hc A T [[footnoteRef:2]] [2: [] (Holman J.P, 1994 hal: 11) ]

Mode ketiga dari transmisi kalor disebabkan oleh perambatan gelombang elektromagnetik, yang dapat terjadi baik didalam vakum total maupun di dalam medium. Bukti eksperimental mengindikasikan bahwa perpindahan kalor radian adalah proposional terhadap pangkat keempat dari temperatur absolut, sementara konduksi dan konveksi proposional terhadap selisih temperatur linier . Radiasi dalam ruang kurung ini dapat kita tunjukan bahwa pertukaran radiasi netto dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:qr = A (T14-T24) [[footnoteRef:3]] [3: [] (Holman J.P, 1994 hal: 13)]

1.5 Efektifitas Keefektifan penukar panas adalah perbandingan laju perpindahan panas yang sebenarnya dalam penukar panas terhadap laju pertukaran panas yang mungkin terjadi (Kreith, 1973). Efektifitas = =Laju pindah panas sebenarnya = Cmin (Tco Tci) Laju pindah panas yang mungkin terjadi = Cmin (Thi Tci) Nilai efektifitas penukar panas untuk aliran berlawanan dapat dihitung dengan persamaan (Holman, 1986):=2{1+C+(1+C2 )1/2xNTU= C=NTU (number of heat transfer units) adalah jumlah satuan perpindahan panas yang merupakan tolak ukur perpindahan panas suatu penukar panas. Harga NTU semakin besar maka penukar panas mendekati batastermodinamikanya (Kreith, 1973). Bila keefektifan penukar panas telah diketahui, maka kesetaraan laju pindah panas pada persamaan sebelumnya dapat diekspresikan sebagai berikut:Q= x cmin (Thi-Tci)Perbandingan efektifitas untuk susunan penukar kalor berlawanan arah disajikan pada Gambar berikut :

Gambar 3. Hubungan antara efektivitas dan NTU