Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

8

Transcript of Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

Page 1: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 2: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 3: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 4: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 5: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 6: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 7: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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

Page 8: Pengeringan Kopi Oleh Tenaga Surya

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