Uji Model Alat Pengering Tipe Rak Dengan

UJI MODEL ALAT PENGERING TIPE RAK DENGAN KOLEKTOR SURYA (Studi Kasus Untuk Pengeringan Cabai Merah

(Capsium annum var. Longum))

SKRIPSI

Oleh : DIAH MUFTI ERLINA

NIM. 04540024

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MALIKI MALANG

Oktober 2009



SKRIPSI

Diajukan Kepada: Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)


NIM. 04540024

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN) MALIKI MALANG

Oktober 2009

HALAMAN PERSETUJUAN UJI MODEL ALAT PENGERING TIPE RAK DENGAN

KOLEKTOR SURYA (Studi Kasus Untuk Pengeringan Cabai Merah (Capsium annum var. Longum))

SKRIPSI


NIM. 04540024

Telah disetujui oleh:

Pembimbing I

Imam Tazi, M.Si NIP. 19740730 200312 1002

Pembimbing II

Munirul Abidin, M.Ag NIP. 19720420200212 1003

Mengetahui, Ketua Jurusan Fisika

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maulana Malik Ibrahim Malang

Drs. M. Tirono, M.Si NIP. 19641211 199111 1001

HALAMAN PENGESAHAN



SKRIPSI

OLEH DIAH MUFTI ERLINA

NIM 04540024

Telah Dipertahankan di Depan penguji Skripsi dan Dinyatakan Diterima sebagai Salah Satu Persyaratan untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Tanggal : 14 Oktober 2009

Susunan Dewan Penguji

1. Penguji Utama : Abd. Basit, M. Si

2. Ketua Penguji : Dr. Agus Mulyono, M.Kes

3. Sekretaris : Imam Tazi, M. Si

4. Anggota : Munirul Abidin, M.Ag

Tanda Tangan

( ....................................)

(......................................)

(......................................)

(......................................)

Mengetahui dan Mengesahkan Ketua Jurusan Fisika

Drs. M. Tirono, M. Si NIP. 19641211 199111 1001

MottoMottoMottoMotto

$ u=yy_ u 9$# u$ p]9$# u tGt#u ( !$ t ys ys st#u 9$# !$ u=yy_ u st#u $ p]9$# Z u7 (#tG;tGj9 W s i 3 n/ (#n=tG9u y y t t b9$# z>$ |t :$#u 4

2 u & x o = s W s? "Dan Kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda, lalu "Dan Kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda, lalu "Dan Kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda, lalu "Dan Kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda, lalu

Kami hapuskan tanda malam dan Kami jadikan tandKami hapuskan tanda malam dan Kami jadikan tandKami hapuskan tanda malam dan Kami jadikan tandKami hapuskan tanda malam dan Kami jadikan tanda a a a

siang itu terang, agar kamu mencari kurnia dari siang itu terang, agar kamu mencari kurnia dari siang itu terang, agar kamu mencari kurnia dari siang itu terang, agar kamu mencari kurnia dari

Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui bilangan tahunbilangan tahunbilangan tahunbilangan tahun----tahun dan perhitungantahun dan perhitungantahun dan perhitungantahun dan perhitungan

. dan segala sesuatu telah . dan segala sesuatu telah . dan segala sesuatu telah . dan segala sesuatu telah

Kami terangkan Kami terangkan Kami terangkan Kami terangkan

dengan dengan dengan dengan

jelas."jelas."jelas."jelas."

SEBUAH PERSEMBAHAN:

Ku ucap Syukur Hanya PadaMU

ROBBY Penguasa Jiwaku

Dan Sholawatku Hanya Padamu

Muhammad SAW

Karya ini akan Erlina persembahkan kepada:

Ibuku Tercinta dan Terkasih Yang Penuh Kasih Sayang, slalu memberiku motivasi

dan dorongan, Do'a yang tak pernah lelah, ibu baktiku hanya untukmu love u,

Bapak terima kasih Engkau telahmendidik, membimbingku dan memberikan kekuatan

jiwa untukku, Adekku Rosikhon celotehmu adalah inspirasiku,

Suamiku Muhajir S.S yang Tersayang dan Terkasih, terimakasih atas kasih

sayangmu, kesabaranmu, motivasimu yang menguatkanku dan menemaniku dalam

perjalanan hidup

Kepada Seluruh Guru dan Dosen yang saya hormati, yang telah memberikan

ilmunya, terima kasih tak terhingga atas didikan dan bimbingan serta ilmu yang

Engkau berikan selama ini yang penuh kesabaran dalam memberikannya. Semoga

Allah membalas yang terbaik atas jasanya.Aminn

Sahabat-Sahabatku yang menemaniku saat ku senang dan sedih, memberiku

semangat dan arti sebuah sahabat: Menyun, Erik, Dani, Dewi, Wahyu, Anti,

Titik, Mb Nia, P.Dhe, KHusy, Semoga Kita tidak termasuk Orang-orang yang

Merugi.

Seluruh Teman-teman Fisika khususnya angkatan 2004 semoga generasi kita berjaya

slalu..Amin..

Dan untuk semua yang membantu memberikan motivasi dan inspirasi selama erlina

berjuang menyelesaikan karya kecil ini terima kasih banyak

El-Muha

[email protected]

KATA PENGANTAR

Assalamu'alaikum Warohmatullahi Wabarokatuh

Segala puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul " Uji Model Alat Pengering Tipe Rak Dengan Kolektor Surya (Studi Kasus Untuk Pengeringan Cabai Merah (Capsium Annum Var. Longum)) "

Shalawat serta salam semoga tetap tercurahkan kepada penghulu kita nabi agung Muhammad SAW dan semoga kita termasuk orang yang akan mendapatkan syafaatnya di hari kiamat kelak.

Penulis menyadari bahwa baik dalam perjalanan studi maupun dalam penyelesaian skripsi ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan motivasi dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada: 1. Prof. Dr. H. Imam Suprayogo, selaku Rektor Universitas Islam Negeri (UIN)

Maliki malang, dan para pembantu Rektor, atas segala motivasi dan layanan fasilitas yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.

2. Prof. Dr. Sutiman Bambang, SU, Dsc. Selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Maliki Malang.

3. Drs. Moh.Tirono, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika

4. Imam Tazi, M. Si selaku Dosen Pembimbing yang penuh perhatian, ketelatenan, kesabaran dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan skripsi ini.

5. Munirul Abidin, M.Ag selaku pembimbing kedua yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan selama penulisan skripsi di bidang integrasi Sains dan Al-Qur'an.

6. Segenap bapak ibu dosen pengajar UIN Maliki Malang terima kasih atas ilmu yang telah diberikan dengan penuh ketulusan kepada penilis.

7. Ibu dan bapak yang selalu membimbing, mendidik, mengarahkan dan mendo'akan sehingga sampai pada detik-detik penulisan skripsi ini dengan lancar.

8. Suamiku Muhajir S.S yang dengan penuh kesabaran dan kasih sayang memberikan dukungan, do'a dan motivasinya.

9. Teman-teman Fisika, terutama angkatan 2004 beserta semua pihak yang telah membantu penyelesaian skripsi in. Tiada ucapan yang dapat penulis haturkan kecuali "Jazaakumullah Ahsanal

jazaa" semoga semua amal baiknya diterima oleh Allah SWT. Dengan bekal dan kemampuan terbatas, penulis menyadari bahwa dalam

penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan dan masih banyak kekurangan. Akhirnya, tiada kata selain harapan semoga skripsi ini bermanfaat sesuai dengan maksud dan tujuannya. Amiin Ya Robbal Alamiin. Wassalamualaikum Warohmatullahi Wabarokatuh

Malang, 05 Oktober 2009 Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL............................................................................................. i HALAMAN PENGAJUAN................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................ iii HALAMAN PENGESAHAN............................................................................. iv MOTTO ............................................................................................................... v PERSEMBAHAN............................................................................................... vi KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii DAFTAR ISI....................................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii DAFTAR GRAFIK...........................................................................................xiii ABSTRAK ........................................................................................................ xiv ABSTRAC ......................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 6 1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 6 1.4 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 7 1.5 Batasan Masalah............................................................................................. 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................... 8 2.1 Cabai Merah ................................................................................................... 8

2.1.1 Penanganan Cabai Merah Pasca Panen.................................................. 10 2.2 Pengeringan.................................................................................................. 10 2.3 Kadar Air Bahan .......................................................................................... 13 2.4 Radiasi Matahari .......................................................................................... 14 2.5 Kolektor Plat Datar ...................................................................................... 16 2.6 Sistim Kolektor Surya .................................................................................. 18 2.7 Radiasi Benda-Hitam ................................................................................... 20 2.8 Natrium Metabisulfit ................................................................................. 21 2.9 Perpindahan Panas .................................................................................... 22 2.10 Alat Pengering Tipe Rak........................................................................... 25 2.11 Matahari Dalam Perspektif Al-Qur'an dan Fisika..................................... 29

2.13.1 Manfaat Matahari Dalam Al-Qur'an .................................................... 35 BAB III METODE PENELITIAN..................................................................... 37 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian ....................................................................... 37 3.2 Alat dan Bahan............................................................................................. 37 3.3 Deskripsi Rancangan Fungsional................................................................. 38 3.4 Prosedur Penelirian ...................................................................................... 39 3.5 Penelitian Pertama........................................................................................ 40

3.4.1 Penelitian Kedua .................................................................................... 41 3.6 Pengambilan data ......................................................................................... 43 3.7 Analisa Data ................................................................................................. 43 3.8 Prinsip Kerja Alat......................................................................................... 45

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 46 4.1 Hasil dan Pembahasan Penelitian................................................................. 46 4.2 Analisa Perhitungan Perpindahan Kalor Selama Proses Penelitian............. 66 4.3 Kecepatan Aliran Udara............................................................................... 73 4.4 Efesiensi Alat Pengering .............................................................................. 73 4.5 Analisa Matahari dalam Perspektif Al-Qur'an dan Fisika ........................... 74 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 80 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 80 5.2 Saran............................................................................................................. 81

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 82

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kandungan gizi cabai merah per 100 g bahan ..................................... 9 Tabel 4.1 Data pengamatan I ............................................................................. 48 Tabel 4.2 Data pengamatan II ............................................................................ 55 Tabel 4.3 Penurunan berat dan penguapan kadar air (%) .................................. 60 Tabel 4.4 Penurunan massa dengan menggunakan alat pengering .................... 61 Tabel 4.5 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan massa pada

jenis P1................................................................................................ 62 Tebel 4.6 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan massa pada

jenis P2................................................................................................ 63 Tabel 4.7 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan massa pada

jenis P3................................................................................................ 63 Tabel 4.8 Penurunan massa dengan pengeringan secara manual....................... 63 Tabel 4.9 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan massa pada

jenis P1 (secara manual)...................................................................... 64 Tabel 4.10 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan massa pada

jenis P2 (secara manual)...................................................................... 64 Tabel 4.11 Penurunan penguapan kadar air (%) dan penurunan

massa pada jenis P3 (secara manual) .................................................. 64 Tabel 4.12 Sebaran suhu rata-rata perjam pada penelitian kedua...................... 68 Tabel 4.13 Suhu pada alat pengering dalam kondisi kosong............................. 69 Tabel 4.14 Sebaran suhu rata-rata alat pengering dalam kondisi kosong.......... 72

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.2 Desain Alat ..................................................................................... 20 Gambar 3.1 Desain Alat ..................................................................................... 43

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Pengamatan hari pertama pada pengamatan pertama....................... 49 Grafik 4.2 Pengamatan hari ke-2 pada pengamatan pertama............................. 49 Grafik 4.3 Pengamatan hari ke-3 pada pengamatan pertama............................. 50 Grafik 4.4 Pengamatan hari ke-4 pada pengamatan pertama............................. 50 Grafik 4.5 Pengamatan hari ke-1 pada pengamatan kedua ................................ 56 Grafik 4.6 Pengamatan hari ke-2 pada pengamatan kedua ................................ 56 Grafik 4.7 Pengamatan hari ke-3 pada pengamatan kedua ................................ 56 Grafik 4.8 Pengamatan hari ke-4 pada pengamatan kedua ................................ 57 Grafik 4.9 Pengamatan hari ke-5 pada pengamatan kedua ................................ 57 Grafik 4.10 Penurunan massa perhari dengan jenis sampel P1 ......................... 65 Grafik 4.11 Sebaran suhu rata-rata perjam pada pengamatan ke-2 ................... 69 Grafik 4.12 Sebaran suhu rata-rata perjam dalam kondisi ruang

pengering kosong ................................................................................ 72

ABSTRAK

Diah Mufti Erlina. 2009. Uji Model Alat Pengering Tipe Rak Dengan Kolektor Surya (Studi Kasus Untuk Pengeringan Cabai Merah (Capsium Annum Var. Longum)). Pembimbing: Imam Tazi, M. Si dan Munirul Abidin, M. Ag.

Kata Kunci: Kolektor Surya, Pengering Tipe Rak Pemanfaatan energi radiasi dari matahari merupakan salah satu bentuk energi

alternatif yang dapat menggantikan energi yang dihasilkan oleh minyak bumi. Salah satu bentuk pemanfaatan dari energi radiasi matahari adalah untuk mengeringkan hasil panen dengan menggunakan sebuah perangkat yang disebut dengan kolektor surya.

Alat pengering tenaga surya merupakan alat pengering bahan dalam ruang tertutup yang memanfaatkan radiasi matahari secara langsung dengan menggunakan kolektor. Prinsip kerjanya adalah dengan sinar matahari yang masuk menembus tutup yang berbahan kaca dan memanasi pelat kolektor hitam yang ada di bawahnya. Kolektor didesain dengan diberi lubang-lubang yang bertujuan agar suhu yang ada di dalam ruang kolektor yang mempunyai tekanan besar dapat turun ke tekanan suhu yang lebih rendah melalui lubang-lubang kolektor sehingga udara panas akan mengalir ke bawah dan masuk ke ruang pengering untuk mengeringkan bahan-bahan di dalam ruang pengering tersebut.

Pengamatan ini dilakukan di lahan terbuka di belakang gedung Saintek dimulai tanggal 26 April 2009. Pengambilan data dilakukan setiap 60 menit selama 10 jam dari jam 07.00WIB sampai 17.00 WIB. Pengamatan dilakukan untuk memperoleh kualitas cabai merah kering yang baik. Dengan prinsip kerja di atas akan dianalisa seberapa besar manfaat dan efisiennya alat pengering cabai merah ini dibandingkan dengan alat pengering yang lain.

Hasil dari penelitian ini adalah suhu yang dihasilkan alat pengering dengan kolektor surya tipe rak mencapai 53oC 59oC selama proses pengeringan. Dan pada saat alat pengering dalam kondisi kosong suhu pada ruang pengering mencapai 65oC. Proses pengeringan hanya membutuhkan waktu 5 hari dengan penurunan massa dari 500g menjadi 126g. dan dengan penambahan zat warna yang baik sehingga warna cabai tetap baik. Sedangkan pengeringan secara manual membutuhkan waktu yang lebih lama yaitu sekitar 7 hari dengan penurunan massa dari 500g menjadi 160g, dan cabai yang tidak dicampur dengan natrium metabisulfit kulit cabai terlihat kehitam-hitaman dan timbul bercak-bercak. Kecepatan udara yang masuk alat pengering mencapai 2,01 m/s dan yang keluar mencapai 5,02 m/s hal ini dapat mempengaruhi proses pengeringan. Perpindahan panas yang terjadi selama proses pengeringan yaitu dengan konveksi dan konduksi. Nilai perpindahan panas di dalam ruang kolektor melalui proses konduksi dengan suhu maksimum yang ada di dalam 57,8oC tepatnya pada jam 13.00 WIB, nilai perpindahan panasnya mencapai 5,28 J/s. Sedangakan di ruang pengering sendiri melalui proses konveksi nilai perpindahan panasnya mencapai 15.7x104J/s. Hal inilah yang mampu mempercepat proses pengeringan.

ABSTRACTION

Diah Mufti Erlina. 2009. The Test Of Rack Type Dryer Model With Collector Of Surya (Case Study For The Draining Of Red Chilli (Capsium Annum Var. Longum)). Mentors: Imam Tazi, M. Si and Munirul Abidin, M. Ag

Keyword: Collector of Surya, Dryer Of Rack Type

Exploiting of radiant energy of sun represent one of the form of alternative energy able to replace energy yielded by petroleum. One of the exploiting form of sun radiant energy is to dry result of crop by using a peripheral is called collector of surya.

Energy dryer of surya represent materials dryer in room closed exploiting sun radiation directly by using collector. Principal of its activity is with sunshine which enter to penetrate cover which is glass and heat lisp black collector exist in under him. Collector is designed with given by holes which aim to be temperature exist in collector room having pressure big can go down to lower temperature pressure pass holes collector so that hot weather will empty into under and step into room dryer to dry materials in dryer room.

This perception is conducted in open farm rear building of Saintek from date 26 April 2009. Intake of data conducted by each every 60 minute during 10 hours from 07.00 WIB until 17.00 WIB. Perception is conducted to obtain get the quality of red chilli run dry good. With that principle work will be analysed how big benefit and is efficient of this red chilli dryer compared to other dryer.

The result from this research is temperature dryer with collector of surya rack type is tired 53 0C 59 0C during draining process. And the dryer at the empty condition a temperature at dryer room tired 65 0C. Draining process only requiring time 5 days with degradation of mass from 500g becoming 126g. and with addition of good colour so that chilli colour remain to goodness. While draining manually require longer time that is around 7 days with degradation of mass from 500g becoming 160g, and chilli which do not be mixed with husk metabisulfit natrium chilli seen blackish and arise pocks.

Speed of air which enter tired dryer 2,01 m/s and which go out to reach 5,02 m/s this matter can influence draining process. Transfer of heat that happened during draining process that is with convection and conduction. Assess transfer of heat in collector room through process conduction with maximum temperature exist in 57,8 0C precisely at 13.00 WIB, assess transfer of tired heat 5,28 J/s. While in dryer room through convection process assess transfer of tired heat 15.7x104 J/s. This matter can quicken draining process

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS PENELITIAN

Yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Diah Mufti Erlina

NIM : 04540024 Fakultas/Jurusan : Saintek/ Fisika Judul penelitian : UJI MODEL ALAT PENGERING TIPE RAK DENGAN

KOLEKTOR SURYA (Studi Kasus Untuk Pengeringan Cabai Merah (Capsium annum var. Longum))

Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa hasil penelitian saya ini tidak terdapat unsur-unsur penjiplakan karya penelitian atau karya ilmiah yang pernah dilakukan atau dibuat oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dalam daftar pustaka. Apabila ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur-unsur penjiplakan, maka saya bersedia untuk mempertanggungjawabkan, serta diproses sesuai peraturan yang berlaku.

Malang, 14 Oktober 2009 Yang membuat pernyataan,

Diah Mufti Erlina

NIM. 04540024

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Matahari merupakan salah satu bintang yang ada di jagad raya ini.

Matahari adalah bintang yang paling dekat dengan bumi. Matahari memiliki jarak

150 juta km dari bumi, dan dia menyediakan energi yang sangat dibutuhkan oleh

kehidupan di bumi ini secara terus-menerus.

Dalam al-Quran disebutkan:

9 $#u $y8 pt u y s) 9 $#u # s ) $y9 n= s? $p ]9$# u #s ) $y9 = y_ 9 $#u #s ) $y8 tt !$u 9 $# u $t u $y9 t t/ F{ $# u $t u $y8 yss

pada permukaan matahari. Sedangkan menurut teori kontraksi H Helmholz, panas

itu berasal dari menyusutnya bola gas. Ahli lain, Dr Bothe menyatakan bahwa

panas tersebut berasal dari reaksi-reaksi termonuklir yang juga disebut reaksi

hidrogen helium sintetis.

Banyak sekali manfaat yang dapat diperoleh dari energi matahari di

antaranya:

Panas Matahari juga dapat mengeringkan biji-bijan seperti biji jagung,

gandum, dan padi. Sebelum ditumbuk, padi perlu dijemur dahulu di bawah

panas Matahari.

Merupakan sumber energi (sinar panas). Energi yang terkandung dalam

batu bara dan minyak bumi sebenarnya juga berasal dari matahari.

Mengontrol stabilitas peredaran bumi yang juga berarti mengontrol

terjadinya siang dan malam, tahun serta mengontrol planet-planet lainnya.

Tanpa matahari, sulit dibayangkan kalau akan ada kehidupan di bumi.

Dimanfaatkan sebagai energi alternatif. Sel surya dan panel surya dapat

menghasilkan energi listrik. dll.

Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa energi matahari dapat

dimanfaatkan dalam segala hal salah satu contohnya untuk mengeringkan hasil

pertanian seperti cabai merah.

Energi radiasi dari matahari merupakan salah satu bentuk energi alternatif

yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan guna menggantikan energi

yang dihasilkan oleh minyak bumi. Salah satu bentuk pemanfaatan dari energi

radiasi matahari adalah untuk mengeringkan hasil panen. Suatu karunia yang

indah bahwa Indonesia yang terletak pada katulistiwa bumi mendapatkan sinar

matahari sepanjang tahun, sehingga bentuk energi yang tak terhabiskan ini dapat

dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan sebagai bentuk energi alternatif.

Agar dapat memanfaatkan energi radiasi matahari untuk mengeringkan

hasil panen digunakan suatu perangkat untuk mengumpulkan energi radiasi

matahari yang sampai ke permukaan bumi dan mengubahnya menjadi energi

panas yang berguna. Perangkat ini disebut dengan kolektor surya.

Kolektor surya merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengumpulkan

energi matahari yang masuk dan diubah menjadi energi thermal dan meneruskan

energi tersebut ke fluida. Kolektor surya memiliki beberapa komponen yaitu:

transmisi, refleksi dan absorbsi. Komponen transmisi dapat diperoleh dengan

menggunakan kaca, refleksi dari elemen cermin dan absorber dari bahan

aluminium atau kuningan yang dilapisi dengan permukaan benda hitam.

Pengeringan cabai dilakukan sebagai langkah alternatif untuk

menanggulangi produksi cabai yang berlebihan terutama pada saat panen raya

Proses pengeringan yang dilakukan oleh petani selama ini masih bersifat

sederhana yaitu dengan metode penjemuran secara langsung di bawah sinar

matahari. Metode ini kurang efektif karena akan membutuhkan area yang luas,

waktu pengeringan yang relatif lama yaitu 10-12 hari, proses pengeringan

tergantung pada cuaca, serta efek sinar ultraviolet matahari dapat merusak warna

dari kulit cabai yang tidak terlihat cerah lagi. Mempertimbangkan

kekurangefektifan metode tersebut maka perlu dicari suatu metode yang dapat

menggantikan, namun masih memiliki fungsi yang sama yaitu sebagai pengering

yang dapat menurunkan kandungan kadar air dalam cabai merah menjadi sekitar

10 %.

Pengeringan adalah suatu usaha pengurangan kadar air dari suatu bahan

pangan dengan cara mengubah air tersebut menjadi uap. Pada umumnya, media

pengeringan menggunakan udara kering panas yang dialirkan dengan laju alir

tertentu (mass flow rate). Udara yang semula bersuhu ruang dipanaskan

menggunakan electric heating agar suhunya meningkat. Udara kering panas ini

akan melewati bahan pangan yang ingin dikeringkan, lalu mengangkat air dari

dalam bahan pangan tersebut. Kapasitas udara kering panas dalam mengangkat air

diatur oleh suhu yang semula disetting pada pemanasan dengan electric heating.

Telah banyak dibuat berbagai macam model pengeringan yang digunakan

untuk mengeringkan hasil pertanian. Di antaranya adalah:

Teknologi Hybrid Kolektor Sel Surya Sebagai Teknologi Pengering Hasil

Panen alat ini mempunyai kelebihan yaitu memanfaatkan efek fotovoltaik

untuk merubah energi matahari menjadi energi listrik. Energi thermal yang

dihasilkan dari kolektor surya diubah menjadi energi listrik dan disimpan

dalam sel surya untuk dapat digunakan sewaktu-waktu dan pada berbagai

aplikasi. Akan tetapi alat ini mempunyai kelemahan yaitu masih sangat

tergantung dengan cuaca, kendala ketergantungan terhadap waktu

penggunaan kolektor surya, dan juga biaya yang relatif mahal. (Anonim,

2008)

Pengeringan dengan cara dioven yaitu dengan mengatur panas,

kelembaban, dan kadar air, oven dapat digunakan sebagai dehydrator.

waktu yang diperlukan adalah sekitar 5-12 jam. lebih lama dari dehydrator

biasa. agar bahan menjadi kering, temperatur oven harus di atas 140o

derajat Fahrenheit, membutuhkan biaya yang lebih mahal. (Anonim, 2008)

Sistem pengering hasil panen secara elektrik, alat ini mempunyai

kelebihan antara lain dia bekerja selama 4 jam untuk mengeringkan, lebih

cepat kering dibandingkan secara manual. Akan tetapi juga mempunyai

kelemahan yaitu membutuhkan daya yang relatif besar, maka perlu

adanya penambahan rangkaian penghemat daya. Perlu adanya

penambahan sensor kelembapan dalam menentukan kadar air kering.

Biaya yang relatif besar pula. (Anonim, 2008)

Pengering dengan tenaga surya dan minyak. Kelebihan pada alat ini

hampir sama pada umumnya yaitu mampu mengeringkan bahan yang

relatif cepat dan tidak megitu tergantung dengan cuaca karena ada bantuan

minyak tanah. Akan tetapi kelemahannya adalah membutuhkan banyak

biaya untuk minyak tanah.

Dari berbagai macam alat pengering yang telah disebutkan di atas yang

mempunyai kelebihan dan kekurangan, sehingga berdasarkan hal tersebut

dibuatlah alat pengering untuk mengeringkan berbagai macam sayuran dengan

memanfaatkan radiasi matahari dan kolektor surya plat tipe rak. Diharapkan

dengan pembuatan dan pengujian alat ini, dapat membantu para petani dalam hal

pengeringan hasil panen. Karena alat ini sangat ramah lingkungan, murah dan

tidak membutuhkan biaya besar dalam proses pengeringan.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, terdapat

permasalahan sebagai berikut :

a. Apakah alat pengering tipe rak dengan kolektor surya ini dapat

dijadikan salah satu alternatife sebagai alat pengering?

b. Seberapa besarkah tingkat keefektifan pengering tipe rak dengan

kolektor surya dibandingkan dengan pengeringan secara manual?

c. Apakah alat pengering tipe rak dengan kolektor surya ini lebih murah

dibandingkan dengan alat pengering tenaga surya dengan

menggunakan minyak?

C. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Menunjukkan bahwa alat pengering tipe rak dengan kolektor surya

agar dapat dijadikan sebagai salah satu alternatife alat pengering atau

tidak

b. Menunjukkan bahwa alat pengering tipe rak dengan kolektor surya

lebih efektif dibandingkan dengan pengeringan secara manual

c. Menunjukkan bahwa alat pengering tipe rak dengan kolektor surya ini

lebih murah bila dibandingkan dengan alat pengering tenaga surya

dengan menggunakan minyak

D. Manfaat

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

a. Memperkecil biaya yang dikeluarkan dalam proses pengeringan.

b. Resiko terjadinya pembusukan pada cabai dapat ditekan

c. Dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif alat pengering.

E. Batasan Masalah

Penulisan laporan skripsi ini, agar tidak menyimpang dari inti pokok

pembahasan, maka diberikan batasan masalah. Batasan masalah tersebut adalah

sebagai berikut:

1. Cabai yang dikeringkan jenis cabai merah besar

2. Cabai merah yang dikeringkan memiliki berat 1 kg dan 500 g dengan

ketentuan telah mengalami proses pembersihan dan perendaman

dengan air panas.

3. Tidak membahas masalah jenis dari macam-macam cabai.

4. Hanya membahas masalah pengeringannya.

5. Sebagai pembanding pengering cabai adalah pengering pada cabai tipe

rak dengan menggunakan energi minyak.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Cabai Merah

Cabai merah (Capsium annum var. Longum) merupakan suatu komoditas

sayuran yang tidak dapat ditinggalkan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari.

tanaman cabai berasal dari daratan Amerika Tengah hingga Amerika Selatan dan

Peru. Cabai dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu Cabai besar (Capsicum

annum L.) dan Cabai kecil atau rawit (Capsicum frutescens L.). Tanaman cabai

dapat tumbuh dengan baik pada suhu sekitar 16 23 C. Suhu optimum untuk

pertumbuhan vegetatif dan generatif adalah sekitar 15 20 C.

Tanaman cabai merah merupakan jenis palawija yang dapat tumbuh

dengan baik di daerah tropik dan subtropik. Umumnya tanaman cabai tumbuh di

dataran rendah seperti persawahan dan ladang. Jenis dari cabai merah sangat

bervariasi, namun yang umum dikonsumsi adalah cabai jenis keriting. Cabai

merah keriting ini memiliki banyak keunggulan di antaranya memiliki tekstur

kulit yang tipis dan memiliki banyak isi. Buah cabai banyak dimanfaatkan dalam

kehidupan sehari-hari, baik keperluannya untuk memasak maupun untuk

keperluan lainnya. Cabai merah memiliki dua komponen kimia yang penting yaitu

capsaicin yang memberikan rasa pedas, dan capsantin yang memberikan warna

merah pada cabai.

Tabel 2.1 Kandungan gizi cabai merah besar per 100 g bahan

Cabai memiliki manfaat untuk kesehatan manusia. Antara lain menambah

nafsu makan, melarutkan lendir di tenggorokan, mengobati perut kembung, dan

mempercepat metabolisme tubuh. Selain itu, cabai yang sudah diolah

mengandung vitamin A yang lebih besar daripada kandungan vitamin A pada

wortel. Bahkan masakan yang dicampuri cabai mampu membakar kalori hingga

25 persen. Pemanfaatan cabai dalam dunia farmasi yaitu sebagai campuran dalam

pembuatan obat luar (obat gosok, penghilang rasa gatal dan pegal-pegal), caranya

dengan mencampur bagian dari cabai yang memiliki rasa pedas dengan bahan

utama pembuatan obat-obatan. (Prajnanta, Final. 2004)

Kandungan Gizi Cabai Merah Segar

CabaiMerah Kering

Kadar air (%) Kalori (kal) Protein (g) Lemak (g)

Karbohidrat (g) Kalsium (mg) Fosfor (mg) Besi (mg)

Vitamin A (SI) Vitamin C (mg)

Vitamin B1 (mg) Berat yang dapat

dimakan/ BBD (%)

90,9 31,0 1,0

0,3 7,3

29,0 24,0

0,5 470

18,0 0,05 85

10,0

311 15,9 6,2

61,8 160 370

2,3 576 50,0 0,4 85

2.1.1 Penanganan Cabai Merah Pasca Panen

Penangan pasca panen adalah dengan metode pengeringan yang memiliki

beberapa keuntungan di antaranya adalah memudahkan pengangkutan, produknya

dapat dikemas secara ringkas, dan tahan lama. Untuk mendapatkan kualitas cabai

kering yang memenuhi selera konsumen (pasar), pengeringan cabai dilakukan

untuk menghindari kebusukan. Cara pengeringan yang biasanya dilakukan oleh

para petani ada kalanya menjemurnya di tempat terbuka dengan memanfaatkan

sinar matahari.

Upaya untuk mendapatkan hasil cabai kering yang berkualitas dan tahan lama

yaitu dengan pengeringan. Pengeringan adalah proses pemindahan kandungan air

bahan dengan bantuan energi panas dari sumber panas dan dipindahkan dari

permukaan bahan. Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke

udara dari bahan yang dikeringkan. Penguapan ini dilakukan dengan menurunkan

kelembapan udara dalam ruangan dan mengalirkan udara panas ke sekeliling

bahan sehingga kandungan uap air bahan lebih besar dari pada tekanan uap air

udara. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya uap air dari bahan ke udara

(terjadi proses penguapan yaitu dari air menjadi gas atau uap air ). (Rukmana,

Rahmad. 1996)

2.2 Pengeringan

Selain itu juga bisa didefinisikan sebagai suatu peristiwa perpindahan massa

dan energi yang terjadi dalam pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan

sampai batas kandungan air yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai

fluida sumber panas dan penerima uap cairan (Sumber: Treybal, 1980). (dikutip

oleh Saipul Rahman, 2008)

Pengeringan merupakan proses mengurangi kadar air bahan sampai batas di

mana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat

menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Semakin banyak kadar air

dalam suatu bahan, maka semakin cepat pembusukannya oleh mikroorganisme.

Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang

lebih lama dan kandungan nutrisinya masih ada. Akan tetapi misalnya pada ikan

asin, dilakukan penggaraman terlebih dulu sebelum dikeringkan. Ini dilakukan

agar spora yang dapat meningkatkan kadar air dapat dimatikan. (Anonim, 2008)

Cabai dikeringkan dengan cara penjemuran atau cara pengeringan mekanis.

Pengeringan cabai dapat dilakukan dengan suhu sekitar 60 o C dalam waktu 24 -30

jam. Cabai dapat dikeringkan dalam bentuk utuh atau dibelah. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa cabai yang dibelah pengeringannya lebih cepat dibandingkan

dengan cabai utuh. Pengeringan dengan oven 60 o C lebih baik dibandingkan

dengan penjemuran. Untuk mencapai kadar air 5 8%, cabai utuh membutuhkan

waktu pengeringan 20-25 jam, sedangkan cabai belah membutuhkan waktu 10 -15

jam. Hasil cabai kering berkisar antara 40 -50%, susut berat 50 -60% dihitung dari

berat cabai bersih.(I. Sandi, Adhi. 2008)

Menurut Winarno dan janie (1977) pengeringan secara mekanis atau dengan

alat untuk mendapatkan cabai yang kering dengan suhu yang dicapai 54 o C maka

waktu yang dibutuhkan sekitar 5 -7 hari dengan kadar air 10 -13%.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu:

1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering

Yang termasuk golongan ini adalah:

- Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan

semakin cepat

- Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka

pengeringan akan semakin cepat

- Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan

akan semakin lambat

- Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udara terhadap

posisi bahan, maka bahan semakin cepat kering

2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan

Yang termasuk golongan ini adalah:

- Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan

makin cepat

- Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan

makin cepat.

Laju pengeringan tetap bergantung pada:

a. luas permukaan pengeringan

b. perbedaan kelembapan antara aliran udara pengeringan dengan

permukaan basah.

c. Koefisien pindah massa

d. Kecepatan aliran udara.

2.3 Kadar Air Bahan

Kadar air bahan menunjukkan banyaknya kandungan air persatuan bobot

bahan dan biasanya dinyatakan dalam satuan persen. Ada dua metode dalam

menyatakan kadar air bahan yaitu kadar air basis basah dan kadar air basis kering.

Kadar air basis basah merupakan perbandingan antara berat air terhadap berat

bahan total (berat bahan kering dan berat air). Sedangkan kadar air basis kering

merupakan perbandingan berat air terhadap berat bahan kering mutlak.

Dalam penetuan kadar air bahan hasil pertanian biasanya dilakukan

berdasarkan basis basah. Namun dalam suatu analisis bahan, biasanya kadar air

bahan ditentukan berdasarkan sistem basis kering. Hal ini disebabkan karena

perhitungan berdasarkan basis basah mempunyai kelemahan yakni basis basah

bahan selalu berubah-ubah setiap saat. Kalau berdasarkan basis kering hal ini

tidak akan terjadi karena basis kering bahan selalu tetap. (Taib, 1988 dalam

rahmad, 2001)

Persamaan kedua kadar air tersebut adalah sebagai berikut:

2.1)

2.2)

Keterangan:

m = kadar air basis basah (%)

Wm = berat kadar air (kg)

Wa = berat bahan total (kg)

%100

%100

xWdWmM

xWaWm

Wmm

=

+=

M = kadar air basis kering (%)

Wd = bahan kering mutlak (kg)

2.4 Radiasi Matahari

Teori yang paling populer sampai dengan saat ini yang dapat diterima para

ahli tentang terbentuknya matahari adalah terjadinya proses konstraksi grafitasi

dari partikel-partikel atom hidrogen. Partikel-pertikel atom hidrogen berfusi

sesamanya menghasilkan atom-atom helium. Akibat fusi termonuklir ini adalah

naiknya temperatur yang sangat tinggi.

Dari reaksi fusi atau penggabungan atom-atom hidrogen yang membentuk

atom-atom helium yang terjadi pada inti matahari, energi dibebaskan dalam

bentuk radiasi gelombang elektromagnetik. Pada reaksi inti ini, reduksi atau

pengurangan netto massa inti dapat melepaskan energi yang sangat besar dan

disertai perubahan dari satu jenis inti ke inti lain. Perubahan tersebut sebanding

dengan perubahan netto massa inti dikalikan dengan kuadrat kecepatan cahaya.

Secara matematis ditunjukkan oleh persamaan: 2

.cmE = 2.3)

Keterangan :

E = Energi yang dilepaskan

m = Netto massa inti yang berkurang

c = Kecepatan cahaya (3.10 8 )m/s

reaksi inti yang terjadi di matahari diperkirakan sebagai berikut:

EnergiOHNEnergiNHC

EnergiNHeHH

+++

+++

+++

158

11

147

137

11

126

10

42

31

21

2.4)

Matahari merupakan sebuah reaktor fusi kontinyu dan gasnya dikandung oleh

gaya grafitasi yang besar sekali dan pada bagian permukaan terdapat lapisan gas

tersebut fotosfer yang merupakan sumber radiasi terbanyak.

Energi radiasi fusi inti matahari yang dipancarkan dalam bentuk radiasi

melalui permukaan matahari mempunyai panjang gelombang dari yang paling

panjang yaitu gelombang radio sampai dengan yang paling pendek yaitu

gelombang sinar X dan sinar gamma.

Radiasi matahari merambat melalui ruang hampa pada panjang gelombang

ultra violet, cahaya tampak dan panjang gelombang pendek inframerah dengan

perbandingan cahaya ultra violet terdiri dari 7% dari cahaya total yang

dipancarkan matahari. Cahaya ultra violet dipancarkan dengan panjang

gelombang 0 sampai 0.38 micrometer. Cahaya tampak 47% dari cahaya total.

Cahaya tampak ini dipancarkan dengan panjang gelombang berkisar antara 0.38

micrometer samapi 0.78 micrometer, sedangkan cahaya inframerah sekitar 46%

dari cahaya total dan dipancarkan dengan panjang gelombang 0.78 micrometer

sampai tak terhingga. (jurnal nutrino,2008)

Atmosfer bumi menyerap jumlah spektrum matahari yang berbeda dan

memodifikasi radiasi matahari lapisan ozon pada atmosfer bagian atas kira-kira

terletak 30 km dari permukaan bumi menyerap radiasi ultra violet. Sedangkan uap

air menyerap dengan kuat bagian belakang dari pita radiasi infra merah dan

berkondioksida menyerap dengan kuat bagian tengah pita infra merah.

Setelah melewati atmosfer bumi, komponen radiasi ultra violet berkurang

sampai 4.5%, cahaya tampak 42% sampai 46%, sedangkan infra merah bertambah

menjadi 52% sampai 54%.Perubahan jumlah karbon dioksida (CO2) dan uap air

yang ada di udara. Penting untuk dicatat bahwa cahaya ultraviolet telah berkurang

dari 7% menjadi 4.5%.

Cahaya matahari dalam daerah tampak terdiri dari radiasi semua warna yang

disebut cahaya putih. Warna-warna spektral tampak terdistribusi dalam ukuran

panjang gelombang (0.38-0.45) micrometer cahaya ungu, (0.45-0.48) micrometer

cahaya biru, (0.48-0.51) micrometer cahaya biru hijau, (0.51-0.55) micrometer

cahaya hijau, (0.55-0.57) micrometer cahaya kuning-hijau, (0.57-0.59)

micrometer cahaya kuning, (0.59-0.63) micrometer cahaya jingga dan (0.63-0.78)

micrometer cahaya merah. (Jurnal Nutrino, 2008)

2.5 Kolektor Plat Datar

Kolektor panas merupakan sebuah kotak yang mampu menyerap sinar

matahari, sehingga dapat meningkatkan suhu dalam kotak tersebut. Panas di

dalam kotak kolektor tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan salah

satunya bisa untuk pengering dalam bidang pertanian.

Kolektor datar dan konsentrator merupakan alat yang digunakan untuk

mengumpulkan energi radiasi surya sedemikian sehingga energi termal yang

dihasilkan dapat dimanfaatkan secara lebih praktis untuk berbagai proses.

Kolektor datar surya terdiri dari cover (penutup) transparan, absorber dan

insulator. Radiasi surya yang jatuh pada permukaan bahan transparan dalam

gelombang pendek akan diteruskan oleh bahan transparan untuk kemudian diserap

oleh absorber. Warna hitam pada absorber memiliki sifat absorpsi terhadap radiasi

yang lebih besar sehingga sebagian besar radias matahari akan diserap.

Penyerapan radiasi ini akan membuat suhu absorber menjadi tinggi. Radiasi

panas akan dipancarkan oleh absorber akan tetapi dalam bentuk gelombang

panjang. Kebanyakan bahan transparan akan memiliki sifat opak terhadap radiasi

gelombang panjang dan oleh karena itu sebagian radiasi gelombang panjang ini

dipantulkan kembali oleh bahan transparan menuju absorber. Sebagian radiasi

yang dipantulkan tersebut akan diserap kembali dan sisanya akan mengalami

proses yang sama yaitu sebagian dipantulkan kembali ke absorber. Dengan

demikian, kehilangan panas akibat radiasi menjadi minimal dengan menggunakan

kolektor datar. Selain itu, penutup transparan juga berfungsi sebagai penahan

kehilangan panas yang dibawa oleh udara di atas absorber menuju lingkungan.

Panas dari absorber dimanfaatkan melalui penukar panas ke media pembawa

panas. Media pembawa panas yang umum digunakan dapat merupakan udara

atau air. Ketika menggunakan air sebagai media, absorber akan

mengkonduksikan panas menuju ke permukaan pipa-pipa bagian luar.

Selanjutnya berlangsung konduksi panas dari permukaan luar ke permukaan

dalam. Dengan proses konveksi, panas akan berpindah dari permukaan dalam ke

air yang mengalir di dalam pipa tersebut, sehingga suhu air akan meningkat. Air

dengan suhu yang tinggi kemudian dimanfaatkan pada di bagian lain di luar

kolektor datar. Proses yang mirip terjadi ketika udara digunakan sebagai media

pembawa panas, namun dalam hal ini pipa jarang digunakan. Udara di atas (atau

di bawah) absorber dipanaskan melalui proses konveksi akibat kontak langsung

dengan absorber. Udara dengan suhu tinggi ini kemudian dialirkan keluar

kolektor untuk dimanfaatkan pada proses-proses yang memerlukan udara panas.

Kinerja sebuah kolektor surya akan bergantung dari karakteristik absorptivitas

dari absorber, transmisivitas dari bahan transparan, overall heat transfer

coefficient (koefisien pindah panas keseluruhan) dari insulator, bahan transparan

serta absorber.

Absorbtivitas merupakan porsi cahaya yang diserap oleh suatu objek;

transmisivitas merupakan porsi cahaya yang diteruskan oleh suatu objek;

sedangkan koefisien pindah panas keseluruhan merupakan daya hantar panas atau

kebalikan dari resistansi panas.

2.6 Sistem Kolektor Surya

Dalam kasus plat kolektor surya sebagai perangkap terbaik untuk radiasi

matahari adalah permukaan hitam. Pada permukaan ini radiasi diserap dan

konversi dari energi cahaya menjadi energi panas.

Desain penting yang perlu dipertimbangkan pada kolektor surya adalah

meminimalkan kehilangan (rugi) panas pada kolektor. Untuk keperluan ini

biasanya digunakan penutup transparan yang dapat dilalui oleh radiasi surya dan

dapat mengurangi konduksi dan konveksi panas yang hilang dengan

mempertahankan lapisan udara panas di atas plat kolektor dan juga mengurangi

kehilangan panas radiasi kembali dari plat kolektor. Berkurangnya panas yang

hilang dari sebuah plat kolektor surya berarti pula peningkatan efisiensi.

Peningkatan efisiensi dari kolektor surya ditentukan oleh penutup transparan.

Penutup transparan ideal mempunyai permukaan yang transparan terhadap radiasi

matahari yang menimpanya, dan memantulkan radiasi panjang gelombang besar

kembali ke permukaan kolektor di mana akan diserap kembali.

Efisiensi atau randemen penangkap ( ) dari sebuah plat kolektor surya

didefinisikan sebagai rasio jumlah penggunaan energi yang dikumpulkan dengan

dengan radiasi yang diterima.

=

=

Daya yang digunakan

Daya yang diterima

Daya termal yang diserap - rugi termal

Daya termal yang diterima

2.6)

Kerugian termik pada kolektor surya ada pada refleksi, pancaran kembali

radiasi, konveksi dan konduksi. Selain itu pada kaca (penutup transparan) juga

menyerap sekitar 7 8% radiasi yang menimpanya.

Perlu diketahui bahwa mayoritas kehilangan panas dari kolektor surya adalah

dari permukaan kaca depan (penutup transparan). Sementara kehilangan panas

melalui bagian belakang dan samping dari sebuah kolektor yang diisolasi dengan

baik kira-kira 10% total kehilangan panas. Oleh karena itu, membangkitkan usaha

untuk mengoptimalkan efisiensi kolektor berkaitan dengan permukaan depan

(kaca transparan) ini.

Mekanisme konduksi, konveksi dan radiasi pada kolektor surya dapat

dijelaskan sebagai berikut. Radiasi surya yang menimpa permukaan kaca sebagian

besar ditransmisikan ke permukaan kolektor sehingga terjadi absorbsi pada

permukaan hitam. Permukaan itu menjadi panas (terjadi perpindahan panas

konduksi) dan memberikan radiasi ke kaca pada panjang gelombang besar. Dalam

prakteknya semua radiasi suhu rendah yang dipancarkan oleh benda dalam rumah

kaca bersifat panjang gelombang besar, dan karena itu radiasi tetap terkurung

dalam rumah kaca sehingga terjadi akumulasi panas dalam ruang. Panas ini

kemudian dilepas secara konveksi melalui celah udara, sedangkan permukaan luar

kaca melepas kalor melalui radiasi dan konveksi ke lingkungan. Untuk memahami

konduksi, konveksi dan radiasi pada kolektor dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.1 : Desain alat (sumber: Jurnal Neutrino, 2009)

Keterangan:

(1) isolator terbuat dari tripleks (2) kolektor terbuat dari seng bergelombang

dicat hitam (3) celah tempat mengalirnya udara panas ke ruang pengeringan

(4) kaca transparan (5) perpindahan kalor konduksi (6) perpindahan kalor

konveksi (7) radiasi surya (8) refleksi (9) radiasi termal.

2.7 Radiasi Benda-Hitam

Radiasi (sinaran gelombang elektromagnet) yang dipancarkan oleh suatu

benda akibat temperaturnya disebut radiasi termal. Setiap benda selalu

12

3

4

5

6

6

8 7

9

8

memancarkan radiasi termal ke lingkungannya dan bersama itu juga menyerap

rasiasi termal kelingkungannya. Jika sudah dicapai kesetimbangan termal dengan

lingkungannya, laju pemancarannya selalu sama dengan laju penyerapannya.

Benda hitam didefinisikan sebagai benda yang menyerap seluruh radiasi yang

mengenainya. Contoh terbaik benda hitam adalah lubang kecil di dinding benda

berongga. Radiasi yang masuk ke dalam rongga melalui lubang tidak dapat keluar

lagi dengan segera. Sebab, begitu masuk ke dalam rongga, ia dipantulkan berkali-

kali oleh dinding rngga sebelum akhirnya menemukan lubang dan lepas keluar.

Spektrum radiasi termal benda hitam tidak tergantung pada bahan penyusun

benda, melaikan hanya bergantung pada temperatur benda. Akibatnya, pada

temperatur yang sama semua benda benda hitam memancarkan radiasi termal

dengan spektrum yang sama. (Sutopo, 2005)

2.8 Natrium Metabisulfit

Sulfit dalam makanan mempunyai beberapa fungsi utama yaitu pengendalian

atau penghambatan tumbuhnya mikroba, penghambatan reaksi-reaksi pencoklatan

enzimatis, antioksidan dan senyawa pemutus ikatan disulfida protein dan sebagai

senyawa pemucat untuk pati dan pektin bahan pangan.

Garam-garam sulfit seperti natrium metabisulfit memiliki warna putih sampai

coklat tergantung kemurniannya. Bersifat mudah larut dalam air dan sedikit larut

dalam alkohol. Karena kelarutannya yang tinggi natrium metabisulfit sering

digunakan sebagai pengawet makanan dibandingkan dengan garam sulfit lainnya.

Natrium metabisulfit mempunyi struktur kimia 522 OSNa .

2.9 Perpindahan Panas

Apabila dua logam saling berhimpitan dan suhu-suhu benda itu berbeda, maka

akan terjadi proses perpindahan panas dari benda yang panas menuju benda yang

lebih dingin, sehingga menyebabkan suhu keduanya menjadi sama. Secara umum,

proses perpindahan panas dapat berlangsung dengan beberapa cara, di antaranya :

1) Konduksi

perpindahan panas secara konduksi adalah proses di mana panas

mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu lebih

rendah di dalam suatu medium. Proses perpindahan panas secara

konduksi terjadi karena molekul-molekul suatu bahan saling berbenturan

atau bersinggungan, dengan demikian saling meneruskan energi panas

yang mereka miliki. Proses perpindahan panas secara konduksi tidak

terjadi pada semua bahan, umumnya penghantaran panas hanya terjadi

pada bahan yang memiliki daya hantar yang baik (konduktor).

Laju perpindahan panas konduksi dapat dinyatakan dengan hukum

Fourier sebagai berikut:

LTTAkq T 12..

= 2.7)

Keterangan:

q = kalor (J/s)

kT = konduktivitas termal (W/m)

A = luas penampang (m2)

T = suhu (0C)

L = tebal bahan (m)

2) Radiasi

Perpindahan panas secara radiasi adalah proses di mana mengalirnya

panas dari suatu benda bertemperatur tinggi menuju benda bertemperatur

lebih rendah tanpa adanya perantara dari benda lain. Pemindahan energi

panas lewat pancaran dilakukan oleh gelombang gelombang

elektromagnetik. Cara pemindahan ini juga dapat berlangsung dalam

ruang hampa udara, sebagai contohnya adalah perambatan panas pada

oven. Perpindahan panas secara pancaran atau radiasi ini kebanyakan

dimanfaatkan oleh petani dalam pembudidayaan tanaman pada ruangan

kaca. Bila seberkas energi panas mengenai suatu benda maka sebagian

energi tersebut akan diserap, dipantulkan, dan sebagian diteruskan

melalui benda tersebut. Ciri khas pertukaran energi radiasi yang penting

adalah sifatnya yang menyebar secara merata ke segala arah.

Ini merupakan hukum Stefan-Boltzman untuk rumus radiasi dapat

ditulis:

4ATeR = 2.8) 428

./1067.5 KmWx =

Keterangan:

R = emitansi radian (W/m2)

e = daya pancar permukaan

= tetapan Stefan-Boltzmann (W/m2 K4)


T = suhu (oC)

3) Konveksi

Zat cair dan gas tidak dapat menghantarkan panas dengan baik.

Pemindahan panas lewat zat cair dan gas terutama terjadi karena

konveksi, yaitu karena adanya perbedaan suhu.

Laju perpindahan panas konveksi dapat dinyatakan dengan :

ThAq = . 2.9)

Keterangan:

q = kalor (J/s)

h = koefisien konveksi (J/sm2 oC)


T = perubahan suhu (oC)

Perpindahan panas secara konveksi berlangsung dalam beberapa tahap. Tahap

pertama panas akan mengalir dengan cara konduksi yaitu dari sumber panas

menuju permukaan benda, kemudian energinya berpindah ke benda lainnya

sehingga menaikkan suhu dan energi di sekitarnya. Tahap kedua, partikel-partikel

bergerak dari daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih

rendah. Udara kemudian akan bercampur dan memindahkan sebagian energinya

kepada partikel fluida yang lain.

Perpindahan panas yang terjadi dalam ruangan pengering adalah secara

konveksi. Perpindahan panas secara konveksi dapat terjadi jika adanya perbedan

suhu antara kedua ruangan. Dalam hal ini udara akan bergerak dari daerah yang

bersuhu lebih tinggi menuju ke daerah yang bersuhu yang lebih rendah, kemudian

akan bercampur dan memindahkan sebagian energinya ke partikel fluida yang

lainnya. Perpindahan panas secara konveksi dikenal dua macam yaitu : a)

Perpindahan konveksi alamiah Perpindahan konveksi secara alamiah terjadi

dengan sendirinya tanpa adanya bantuan dari peralatan lain. b) Perpindahan

konveksi paksa Perpindahan konveksi paksa terjadi apabila kalor yang dihasilkan

oleh sumber panas disalurkan menuju ke tempat lain (objek) dengan bantuan

peralatan lain seperti kipas (fan). ( Nyoman Kertiasa, 1997 :136)

2.10 Alat Pengering Tipe Rak

Mesin pengering tipe rak (Tray Dryer) mempunyai bentuk persegi dan

didalamnya terdapat rak-rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan

dikeringkan, bahan diletakkan diatas rak-rak yang diletakkan dalam ruang tertutup

dan hanya disediakan lubang-lubang untuk saluran udara masuk, saluran ke luar

uap air yang dihembuskan oleh blower (Suharto,1991)

Suhu pada proses pengeringan buah dan sayuran yang aman adalah 350

630C. Suhu idealnya adalah 48oC. Pada suhu ini pengeringan berlangsung cukup

cepat tetapi sedikit merusak enzim. Enzim yang penting akan rusak bila suhu

melebihi 60oC. (Kordylas,1991)

Mesin pengering tipe rak dengan suatu ruang pengering, dengan sistem

pemanasan tidak langsung (direct drying) dapat digunakan untuk mengeringkan

beberapa produk hasil pertanian. Kelebihan pengering ini adalah suhu

pengeringan yang lebih seragam, karena bentuk dan ukuran antara ruang

pengering dan heat exchanger sama. Sehingga distribusi suhu pada tiap bagian

(atas, tengah dan bawah) sama. Rak pada mesin pengering tipe rak ini terbuat dari

stainless steel untuk mengamankan produk dari kontaminasi akibat korosi. (susilo,

2000)

Benda padat basah yang diletakkan dalam aliran gas kontinyu akan kehilangan

kandungan air sampai suatu saat tekanan uap air di dalam padatan sama dengan

tekanan parsial uap air dalam gas. Keadaan ini disebut equilibrium dan kandungan

air yang berada dalam padatan disebut equilibrium moisture content. Pada

kesetimbangan, penghilangan air tidak akan terjadi lagi kecuali apabila material

diletakkan pada lingkungan (gas) dengan relative humidity yang lebih rendah

(tekanan parsial uap air yang lebih rendah).

Macam-macam alat pengering antara lain:

a. Batch Tray Dryer (Batch Drying)

Metode batch merupakan metode tray drying yang paling sederhana.

Tray dryer terdiri dari bilik pemanasan yang terbuat dari kayu atau

logam-logam tertentu. Tray/kolom yang telah dimasukkan material

yang ingin dikeringkan kemudian di letakkan secara bersusun dalam

kolom. Setelah ruangan ditutup, maka udara panas dialirkan ke dalam

ruang pemanas hingga semua bahan menjadi kering.

Udara panas yang masuk dari sebelah bawah ruang menyebabkan

material yang ada kolom yang paling bawah menjadi yang paling

pertama kering. Setelah tenggat waktu tertentu, tray akan dikeluarkan

dan material yang telah kering diambil. Material lain yang ingin

dikeringkan dimasukkan dan prosedur terjadi berulang-ulang.

b. Solar Dryer (Continuous Drying)

Solar drying merupakan metode pengeringan yang saat ini sering

digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan makanan hasil panen.

Metode ini bersifat ekonomis pada skala pengeringan besar karena

biaya operasinya lebih murah dibandingkan dengan pengeringan

dengan mesin. Prinsip dari solar drying ini adalah pengeringan dengan

menggunakan bantuan sinar matahari. Perbedaan dari pengeringan

dengan sinar matahari biasa adalah solar drying dibantu dengan alat

sederhana sedemikian rupa sehingga pengeringan yang dihasilkan

lebih efektif.

Metode solar drying sering digunakan untuk mengeringkan padi.

Namun karena pada prinsipnya pengeringan adalah untuk mengurangi

jumlah air (kelembaban) bahan, maka metode ini juga bisa

diaplikasikan untuk bahan makanan lain.

- Cara kerja solar dryer adalah sebagai berikut:

Bahan yang ingin dikeringkan dimasukkan ke dalam bilik yang berada

pada ketinggian tertentu dari permukaan tanah. Udara sekitar masuk

melalui saluran yang dibuat lebih rendah daripada bilik pemanasan dan

secara otomatis terpanaskan oleh sinar matahari secara konveksi pada

saat udara tersebut mengalir menuju bilik pemanasan. Udara yang

telah terpanaskan oleh sinar matahari kemudian masuk ke dalam bilik

pemanas dan memanaskan bahan makanan. Pengeringan bahan

makanan jadi lebih efektif karena pemanasan yang terjadi berasal dari

dua arah, yaitu dari sinar matahari secara langsung (radiasi) dan aliran

udara panas dari bawah (konveksi). (Sumber: http://

www.appropedia.org/Solar_drying)

c. Spray Dryer (Continuous Drying)

Metode mengeringan spray drying merupakan metode pengeringan

yang paling banyak digunakan dalam industri terutama industri

makanan. Metode ini mampu menghasilkan produk dalam bentuk

bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu, buah buahan, dll.

Cara kerja spray dryer adalah sebagai berikut:

Pertama-tama seluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke

dalam bentuk butiran-butiran air dengan cara diuapkan menggunakan

atomizer. Air dari bahan yang telah berbentuk tetesan-tetesan tersebut

kemudian di kontakan dengan udara panas. Peristiwa pengontakkan ini

menyebabkan air dalam bentuk tetesan-tetesan tersebut mengering dan

berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan antara uap

panas dengan serbuk dilakukan dengan cyclone atau penyaring. Setelah

di pisahkan, serbuk kemudian kembali diturunkan suhunya sesuai

dengan kebutuhan produksi.

2.11 Matahari Dalam Perspektif Al-Quran dan Fisika

Agama Islam adalah agama yang membawa rahmat bagi alam semesta ini.

Islam menganjurkan kepada pemeluknya untuk selalu menggunakan akalnya agar

dapat memahami maksud penciptaan alam semesta.

Seperti dalam Firman Allah SWT:

!$t u o = y r& ) Zt qy n= y= j9 Dan tiadalah Kami mengutus kamu, melainkan untuk (menjadi) rahmat bagi semesta alam. (QS. Anbiyaa, 21:107)

Peranan akal dalam menghayati ajaran Islam sangatlah penting. Begitu juga

dalam hal memahami isi kandungan al-Quran dan al-Hadist., peranan akal

sangatlah menentukan kemampuan untuk menyerap pesan-pesan yang terdapat di

dalam al-Quran dan al-Hadist. Seperti pengkajian tentang penciptaan alam

semesta ini, di dalam al-Quran telah banyak dijelaskan tentang penciptaan alam

semesta dan juga manfaat dari penciptaan itu. Al-Quran banyak memberikan

informasi-informasi yang merkaitan dengan berbagai macam ilmu pengetahuan

dan teknologi. Seperti yang akan dikaji oleh penulis yaitu tentang matahari dalam

perspektif al-quran dan fisika.

Matahari merupakan pusat tata surya dan sumber energi bagi segala bagi

kehidupan di bumi. Matahari adalah suatu bola gas panas, merupakan bintang

terdekat dengan bumi dengan jarak 149,680,000 kilometer. Matahari dan sembilan

buah planet membentuk sistem surya. Matahari mempunyai diameter 1,391,980

kilometer dengan suhu permukaan 5,500 C dan suhu teras 15 juta C. Cahaya

daripada matahari memakan masa 8 menit untuk sampai ke bumi dan cahaya yang

terang ini dapat mengakibatkan kebutaan bagi yang memandang terus kepada

matahari.

Matahari merupakan satu bola plasma dengan berat sekitar 2 x 1030 kg. Untuk

terus bersinar, matahari, yang terdiri daripada gas panas menukar unsur hidrogen

kepada helium melalui tindak balas gabungan nuklear pada kadar 600 juta ton,

dengan itu kehilangan empat juta ton massa setiap saat. Matahari dipercayai

terbentuk pada 5,000 juta tahun lalu. Kepadatan massa matahari adalah 1.41

berbanding massa air. Jumlah tenaga matahari yang sampai ke permukaan bumi

dikenali sebagai pemalar solar menyamai 1.37 kilowatt semeter persegi setiap

saat. Matahari berputar 25.04 hari bumi setiap putaran dan mempunyai gravitasi

27.9 kali gravitasi bumi.

Seperti penjelasan sebelumnya bahwa matahari merupakan salah satu sumber

cahaya. Matahari merupakan bintang dengan pengertian bahwa matahari dapat

menghasilkan atau memancarkan cahaya sendiri. Hal ini berbeda dengan bulan.

Bulan bercahaya bukan dihasilkan oleh bulan sendiri, tetapi cahaya didapatkan

dari cahaya matahari.

Matahari merupakan sumber energi yang dibutuhkan oleh semua makhluk

hidup. Hidup ini terasa gelap bila di siang hari tidak ada Matahari terbit. Mungkin

rasanya, siang hari seperti malam terus tanpa sinar yang menerangi dalam arti

gelap. Walaupun di malam hari ada Bulan dan Bintang yang menerangi, tetap saja

tidak akan seterang benderang Matahari. Cahaya Matahari lebih terlihat terang

dibandingkan dengan Bulan dan Bintang.

Matahari mempunyai energi yang besar yang dapat dimanfaatkan oleh alam

jagad raya termasuk bulan dan bumi. Di dalam al-Quran telah memberikan

informasi tentang manfaat dari energi matahari. Walaupun energi matahari tidak

secara gamblang disebutkan dalam al-Quran, namun tersirat juga bahwa matahari

adalah sumber energi:

yy_u t y s) 9$# #Y yy_u } 9 $# % [`# u

Dan Allah menciptakan padanya bulan sebagai cahaya dan menjadikan matahari sebagai pelita? (QS. Nuuh, 71:16)

$u = yy_u % [`#u % [`$ u Dan Kami jadikan pelita yang amat terang (matahari). (QS. An Naba, 78: 13)

Penciptaan matahari sebagai pelita adalah bagian dari penciptaan alam

semesta oleh Allah SWT yang merupakan tanda-tanda akan kekuasaaNya bagi

orang-orang yang mau menggunakan akalnya. Matahari sebagai pelita, berarti di

permukaan matahari terdapat sumber energi yang dapat dibakar (dinyalakan)

sehingga energinya dapat dikirim sampai bumi.

Energi matahari dikirim ke bumi dalam bentuk radiasi gelombang

elektromagnetis yang sampai di bumi dalam bentuk panas. Sehingga hal ini dapat

dimanfaatkan seperti menjemur, mengeringkan hasil panen, mengawetkan bahan

makanan dan lain sebagainya. Sekarang ini energi matahari juga dimanfaatkan

sebagai sumber tenaga untuk baterai matahari atau solar cell.

Di dalam tafsir nurul quran dikatakan bahwasannya ada sejumlah sumpah

penting yang ditunjukkan pada permulaan surah asy-Syams. Dan jumlah sumpah

dalam surah ini merupakan yang terbesar (terbanyak) di sepanjang al-Quran.

Itulah sebabnya, ayat-ayat asy-Syams ini memiliki daya tarik yang dirujukkan

pada sesuatu yang sangat besar (agung). Seperti begitu pentingnya pengkhidmatan

langit, matahari, bumi dan bulan yang sangat berpengaruh bagi kehidupan

manusia.

Dari penjelasan di atas betapa pentingnya matahari buat seisi alam raya ini

salah satu contohnya adalah bumi. Sehingga di dalam al-Quran Allah pun

bersumpah demi matahari, firman Allah:

9 $#u $y8 pt u Demi matahari dan cahayanya di pagi hari. (QS. Asyams, 91:1)

Sumpah yang diucapkan Allah seperti dalam surah asy-Syams ayat 1

menyimpan makna yang sangat penting. Dalam hal ini, sumpah-sumpah itu

menjadikan manusia berpikir dan menghidupkan pemikiranya untuk menjalankan

proses tertentu dari objek besar ciptaan Allah, yang melalui proses itu bisa

menemukan jalan kepadaNya.

Matahari adalah subjek yang memainkan peran penting dalam kehidupan

manusia dan semua makhluk hidup dimuka bumi. Ia bukan saja sumber panas dan

energi yang merupakan faktor esensial bagi kehidupan, namun ia juga menjadi

sumber bagi sejumlah faktor pemberi kehidupan lainnya, seperti angin, hujan,

tetumbuhan, sungai-sungai yang mengalir, air terjun, selain itu juga seumber-

sumber energi lain seperti batu bara, minyak dan lain-lain, semunya tergantung

pada cahaya matahari. Sehingga, apabila lampu yang menyinari dunia ini

berhenti bersinar satu hari saja maka kegelapan, kebisuan dan kematian akan

merajalela di mana-mana. Itulah sebabnya kenapa sampai Allah bersumpah demi

matahari di dalam al-Quran. Betapa penting dan besarnya pengaruh matahari bagi

dunia ini dan juga jagad raya.

Matahari banyak memberikan manfaat. Matahari selalu terbit dari sebelah

timur dan memantulkan radiasi sinar dengan hangat, mengandung energi dan

sumber vitamin E untuk kesehatan kulit dan tulang. Panas Matahari juga dapat

mengeringkan biji-bijan seperti biji jagung, gandum, padi dan cabai. Bahkan pada

masa sekarang ini energi Matahari sudah dapat diubah menjadi energi listrik.

Selain itu juga dimanfaatkan dalam dunia teknologi yaitu energi matahari

digunakan sebagai energi untuk alat pengeringan.

Penelitian ilmiah menemukan bahwa matahari adalah bintang, memiliki

sumber panas berasal dari zona paling inti yang panasnya selalu menyembur.

Semburan ini akibat areal-areal magnetis yang menghasilkan partikel-partikel

panas yang bergerak sangat cepat kemudian menghantam materi udara matahari

terluar yang mengakibatkan bagian ini tertarik ke bagian sumber panasnya. Proses

tersebut berulang terus menerus sehingga matahari seolah hidup dari dirinya

sendiri.

Dalam Al-Quran telah dijelaskan tentang benda-benda yang mengeluarkan

cahaya sendiri (dalam Al-Quran menggunakan kata dhiya seperti matahari.

Sedangkan kata nur (cahaya) dan beberapa turunannya menggambarkan makna

cahaya yang ditimbulkan akibat pantulan benda yang terkena sinar, seperti bulan.

Energi matahari juga mengandung energi panas. Sudah dari zaman dahulu

energi panas matahari dimanfaatkan oleh manusia seperti untuk menjemur

pakaian, mengeringkan hasil panen dan lain sebagainya.

Energi panas matahari sejak 15 abad yang lalu telah disinggung di dalam al-

Quran dan para ilmuan banyak yang belum menyadari hal ini. Walaupun energi

panas matahari tidak secara nyata disebutkan sebagai energi di dalam al-Quran,

akan tetapi tersirat juga bahwa matahari adalah sumber energi. Firman Allah

sebagai berikut :

yy_u t y s) 9$# #Y yy_u } 9 $# % [`# u Dan Allah menciptakan padanya bulan sebagai cahaya dan menjadikan matahari sebagai pelita? (QS. Nuuh, 71:16)

$u = yy_u % [`#u % [`$ u Dan Kami jadikan pelita yang amat terang (matahari). (QS. An Naba: 13)

Ayat di atas memberikan definisi yang tepat untuk kata dhiya (sinar) dan nur

(cahaya) yang dalam bahasa arab kedua kata tersebut digunakan untuk

menunjukkan sesuatu yang memancar dari benda yang terang dan membantu

manusia untuk dapat melihat benda-benda yang dilalui pancaran itu.

Firman Allah yang menyatakan bahwa matahari diciptakan sebagai pelita

seperti yang disebutkan dalam dua ayat tersebut di atas, telah menarik para ahli

astronomi dan astrofisika untuk memikirkan bagaimana terjadinya sumber panas

(pelita) di matahari. Apakah panas matahari mengikuti reaksi kima biasa atau

reaksi lainnya sehingga nyalanya dapat bertahan lama sekali.

Dengan demikian pengartian bahwa pelita yang amat terang itu adalah

suatu reaksi yang terjadi di matahari yang dapat menghasilkan sebuah energi yang

besar yang amat sangat panas, dan merupakan suatu interpretasi baru karena al-

Quran memberikan kemungkinan arti yang tidak terbatas dan ayat-ayatnya selalu

terbuka untuk interpretasi baru sesuai dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan

teknologi saat ini.

2.11.1 Manfaat Matahari Dalam Al-qur'an

Di dalam al-Qur'an telah banyak disebutkan manfaat dari matahari . Di antara

manfaat matahari yang dapat diambil oleh manusia adalah:

1. Petunjuk waktu sholat

# s * s F s% n 4n= 9 $# (# 2 $$s !$# $V u % # Y% u 4 n?t u 6 / _ 4 #s * s G t' y $# (# % r' s n 4n= 9 $# 4 ) n 4n= 9 $# M t%x. n?t 9 $# $Y7 tF. $Y?%

"Maka apabila kamu telah menyelesaikan shalat(mu), ingatlah Allah di waktu berdiri, di waktu duduk dan di waktu berbaring. kemudian apabila kamu telah merasa aman, Maka dirikanlah shalat itu (sebagaimana biasa). Sesungguhnya shalat itu adalah fardhu yang ditentukan waktunya atas orang-orang yang beriman". (QS. An-Nisa : 103)

2. Menentukan perubahan musim

> u s% pR Q$# > u u t/ pR Q $# "Tuhan yang memelihara kedua tempat terbit matahari dan Tuhan yang memelihara kedua tempat terbenamnya". (QS. Ar-Rahman : 17) [1442]

[1442] Dua tempat terbit matahari dan dua tempat terbenamnya ialah

tempat dan terbenam matahari di waktu musim panas dan di musim

dingin.

3. Merupakan sumber energi (sinar panas). Energi yang terkandung dalam

batu bara dan minyak bumi sebenarnya juga berasal dari matahari.

f9$# = %$W9$# "(yaitu) bintang yang cahayanya menembus". (At-Thoriq: 3)

4. Mengontrol stabilitas peredaran bumi yang juga berarti mengontrol

terjadinya siang dan malam, tahun serta mengontrol planet lainnya. Tanpa

matahari, sulit membayangkan kalau akan ada kehidupan di bumi.

$u = yy_u 9$# u$p ]9 $# u tG t# u ( !$t ysy s st# u 9$# !$u = yy_u st# u $p ]9 $# Zu 7 (#tG ;tG j9 Ws i 3n/ (# n= tG 9 u yy t t b9$# z>$|t : $# u 4 2u & x o = s W s?

"Dan Kami jadikan malam dan siang sebagai dua tanda, lalu Kami hapuskan tanda malam dan Kami jadikan tanda siang itu terang, agar kamu mencari kurnia dari Tuhanmu, dan supaya kamu mengetahui bilangan tahun-tahun dan perhitungan. dan segala sesuatu telah Kami terangkan dengan jelas". (QS. Al Isra : 12)

5. Matahari mempunyai fungsi yang sangat penting bagi bumi. Energi

pancaran matahari telah membuat bumi tetap hangat bagi kehidupan,

membuat udara dan air di bumi bersirkulasi, tumbuhan bisa

berfotosintesis, untuk mengeringkan pakaian, hasil panen dan banyak hal

lainnya.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian

Lokasi uji model pengeringan cabai merah (capsium annum var. longum)

menggunakan pengering tipe rak dengan kolektor surya dilaksanakan pada lahan

terbuka di belakang gedung Saintek Universitas Islam Negeri (UIN) Maliki

Malang. Pengambilan data dilakukan setiap jam selama 10 jam mulai dari pukul

07.00 WIB sampai jam 17.00 WIB.

3.2 Alat Dan Bahan

Alat ukur yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Termoter raksa sejumlah 2 buah untuk mengukur suhu udara dan

bahan.

b. Timbangan kg dan g untuk mengukur berat cabai merah dan berat

natrium metabisulfit 0.2%.

c. Anemometer

d. Stopkontak yang digunakan sebagai sumber listrik untuk menjalankan

blower.

e. Triplek digunakan sebagai isolator

f. Seng yang dicat hitam digunakan sebagai plat datar yang berfungsi

untuk menyerap panas.

g. Kaca transparan yang fungsi agar radiasi matahari dapat masuk

menembus kaca menuju plat datar.

h. Pipa yang digunakan untuk aliran udara

i. Kawat yang digunakan untuk tempat pengeringan benda yang dibuat

rak

j. Blower (30 Watt/220 V) yang berfungsi untuk mensirkulasikan udara

dalam kotak pengering.

k. Nampan yang digunakan untuk tempat pengeringan secara manual.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah cabai merah dan

natrium metabisulfit 0.2%.

3.3 Deskripsi Rancangan Fungsional

Alat pengering pada penelitian ini memanfaatkan energi matahari untuk

diubah menjadi energi panas melalui media kolektor. Selain itu juga

menggunakan bantuan energi listrik untuk memperlancar sirkulasi udara yang

masuk dan keluar. Unit kolektor sebagai media penangkap radiasi matahari terdiri

atas beberapa bagian, yaitu: 1) penutup transparan berupa kaca berfungsi untuk

meneruskan radiasi matahari ke permukaan plat penyerap, 2) permukaan penyerap

panas berupa plat seng berfungsi untuk menyerap sinar matahari, 3) isolator

berfungsi untuk mengurangi kehilangan panas secara konduksi dan 4) kerangka

untuk menunjang komponen kolektor.

Rak-rak pengering terletak di dalam ruang pengering dan berfungsi

sebagai tempat cabai basah yang akan dikeringkan. Pintu digunakan untuk

memasukan atau mengeluarkan rak-rak tersebut.

Blower di bagian ujung yang digerakan dengan energi listrik berfungsi

untuk mengatur sirkulasi udara yang masuk dan keluar dan sebagai sumber

tambahan selain energi matahari. Udara akan keluar melalui cerobong

pembuangan udara. Kedudukan cerobong lebih tinggi dari pada saluran udara

yang masuk.

3.4 Prosedur Penelitian

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi:

1. Persiapan bahan dan alat, semua alat dan bahan yang telah disebutkan

di atas disiapkan terutama blower, termometer dan sampel yang akan

diamati.

2. Pemasangan alat ukur, termometer sebagai pencacat suhu dipasang

sebelum pengamatan dilakukan. Yang diletakkan tiap-tiap rak di dalam

alat pengering dan dipasang di luar sebagai pencacat suhu yang ada di

luar.

3. Penimbangan bahan, cabai merah yang akan dijadikan sampel terlebih

dahulu ditimbang untuk mengetahui bobot awalnya. Massa pada

pengamatan pertama menggunakan 1 kg sedangkan pada pengamatan

yang kedua menggunakan 500 g.

4. Proses pengeringan cabai merah. Setelah semua alat dan bahan telah

siap kemudian masuk pada proses pengeringan seperti yang telah

dijelaskan pada prinsip kerja alat.

5. Pengukuran dilakukan secara periodik pada setiap parameter teknik

(60 menit) dari jam 07.00 WIB sampai 17.00 WIB. Hal ini untuk

dilakukan untuk pengambilan data.

3.5 Pengamatan Pertama

pengamatan ini dimulai dengan membuat sampel dengan cabai merah.

Sebelum dikeringkan, cabai merah terlebih dahulu harus mengalami beberapa

proses yaitu cabai merah ditimbang terlebih dahulu untuk mengetahui beratnya.

Kemudian cabai merah dipilih yang baik atau tidak cacat, cabai merah dibersihkan

agar kotoran yang ada pada cabai hilang. Baru kemudian lanjut pada tahap

pengambilan sampel yaitu dengan:

b. Sampel A

- Cabai merah yang sudah dibersihkan kemudian ditimbang dan tanpa

belah

- Cabai merah direndam dalam air panas (Blancing) dan dicampur

dengan natrium metabisulfit 0.2 % atau setara dengan 2 g selama 10

menit.

- Cabai kemudian ditiriskan dan siap untuk dikeringkan.

c. Sampel B

- Cabai merah yang sudah dibersihkan kemudian ditimbang dan

dibelah.

- Cabai merah direndam dalam air panas (Blancing) selama 10 menit

tidak dicampur dengan natrium metabisulfit 0.2%.


d. Sampel C

- Cabai merah yang sudah di bersihkan kemudian ditimbang tanpa

dibelah

- Cabai merah tidak direndam dalam air panas (Blancing) dan

dicampur dengan natrium metabisulfit 0.2%.


e. Sampel D

- Cabai merah yang sudah di bersihkan kemudian ditimbang dan

dibelah.

- Cabai merah tidak direndam dalam air panas dan tidak dicampur

dengan natrium metabisulfit.

3.5.1 Pengamatan Kedua

Pada pengamatan kedua dilakukan dengan dua perlakuan yaitu

dikeringkan dengan menggunakan alat pengering tipe rak dengan kolektor surya

dan dengan dikeringkan secara manual (Dijemur). Masing-masing sampel akan

dibagi menjadi dua.

Sampel A

- Cabai yang telah dibersihkan ditimbang kemudian dibelah dan

dibuka.

- Cabai direndam dalam air panas (Blancing) dan dicampur

menggunakan natrium metabisulfit 0.2%.

- Cabai ditiriskan sebentar di bawah sinar matahari langsung sebelum

dimasukan ke alat pengering.

a. Sampel B


dibuka.

- Cabai direndam dalam air panas (Blancing) tanpa dicampur

menggunakan natrium metabisulfit 0.2%.

- Cabai ditiriskan sebentar di bawah sinar matahari langsung sebelum

dimasukan ke alat pengering

b. Sampel C


dibuka.

- Cabai tidak direndam dalam air panas (Blancing) dan juga tidak

dicampur dengan natrium metabisulfit 0.2%.

- Cabai ditiriskan sebentar dibawah sinar matahari langsung sebelum

dimasukkan ke alat pengering.

3.6 Pengambilan Data

a. Penurunan kadar air cabai merah selama proses pengeringan (%)

b. Berat cabai merah sebelum dan sesudah dikeringkan (kg)

c. Suhu udara pengeringan dan bahan (oC)

d. Perpindahan panas

e. Kecepatan udara

f. Efesiensi pengeringan (%)

Gambar 3.1 Desain Alat

Keterangan:

(1) kaca transparan (2) kolektor surya terbuat dari seng dicat hitam(3)

cerobong untuk udara keluar (4) rak-rak untuk tempat cabai (5) isolator terbuat

dari tripleks (6) celah untuk udara masuk.

3.7 Analisa Data

Dari data yang telah diperoleh untuk setiap pengamatan akan dianalisa

sebagai berikut:

a. Untuk menguji alat pengering tipe rak dengan menggunakan kolektor surya

agar menjadi salah satu alternatif alat pengering maka perlu menganalisa

data perbandingan suhu yang dihasilkan antara suhu pengeringan secara

manual dan dengan suhu yang menggunakan alat pengering. Menganalisa

penurunan massa cabai merah baik yang menggunakan alat pengering

maupun dengan pengeringan secara manual (penjemuran) dan juga

penurunan penguapan kadar air dengan menggunakan kedua perlakuan

tersebut. Kemudian dihitung besarnya nilai perpindahan panas baik dengan

konveksi maupun dengan konduksi untuk mengetahui besarnya penyerapan

panas selama proses pengeringan cabai merah dan penyerapan panas pada

saat alat pengering dalam kondisi kosong (tidak ada bahan). Diukur

besarnya kecepatan udara yang masuk untuk mengetahui pengaruh udara

terdapat proses pengeringan. Dari data-data tersebut di atas maka hasilnya

akan dianalisa untuk mengetahui besarnya nilai efesiensinya.

b. Dari hasil pengamatan yang kedua, data pengukuran suhu yang ada di luar

maupun yang ada di ruang pengering kemudian dibuat grafik. Dari

pengukuran tersebut tujuannya untuk mengetahui seberapa besar penyerapan

panas alat pengering tipe rang dengan kolektor surya. Yang hasilnya adalah

data penurunan massa dan penguapan kadar air dengan menggunakan alat

pengering. Kemudian data tersebut dibandingkan dengan data penurunan

massa dan penguapan kadar air dengan pengeringan secara manual.

c. Membandingkan banyaknya biaya yang dikeluarkan selama proses

pengeringan yang menggunakan alat pengering tipe rak dengan

menggunakan kolektor surya dan yang menggunakan alat pengering surya

yang dibantu dengan minyak.

3.8 Prinsip Kerja Alat.

Prinsip kerja pengering tenaga surya ini adalah sinar matahari memanasi

kolektor yang dicat hitam dan diberi lubang-lubang yang mengakibatkan suhu di

dalam ruang kolektor meningkat. Udara panas di dalam ruang kolektor mengalir

melalui lubang-lubang ke ruang pengering dan akan mengeringkan bahan-bahan

di dalam ruang tersebut. Untuk pengering sederhana tenaga surya ini ruang

kolektor menjadi satu dengan ruang/kotak pengering.

Sinar matahari yang masuk menembus tutup kaca dan memanasi pelat

kolektor hitam yang ada di bawahnya. Sinar matahari akan masuk dan menembus

kaca, mengenai pelat kolektor hitam yang menyebabkan udara di dalam kotak

pengering tersebut menjadi panas yang dibantu dengan blower untuk melancarkan

sirkulasi udara di dalamnya. Udara yang masuk ke dalam kotak pengering melalui

cerobong yang berada di bawah. Jadi bahan yang ada di dalam kotak pengering

tersebut akan dikeringkan langsung oleh sinar matahari dari udara panas di dalam

kotak pengering yang ditimbulkan akibat radiasi benda hitam dari kolektor.

Kemudian uap air yang timbul akan terbawa keluar oleh udara yang masuk dari

bawah menuju ke atas dan keluar melalui cerobong. Ketika matahari redup,

misalnya tertutup awan atau hujan, udara di dalam kotak pengering tersebut tetap

panas karena adanya isolator, meskipun tidak sepanas ketika ada sinar matahari,

ketika sinar matahari bersinar kembali, suhu udara di dalam kotak pengering

tersebut akan segera meninggi kembali .

Kolektor yang digunakan pada alat pengering ini terbuat dari bahan

alumunium (seng) yang mudah menyerap panas. Alat pengering ini dibuat atas

dasar konsep sifat radisi benda hitam. Jadi atas dasar tersebut kolektor dari bahan

alumunium (seng) tersebut dicat warna hitam dan diberi rongga-rongga yang

bertujuan agar udara panas yang dihasilkan dari radiasi matahari dapat turun ke

bawah dan mengeringkan bahan yang ada di bawahnya. Hal ini dikarenakan udara

panas yang dihasilkan dari radiasi matahari yang menggunakan konsep radiasi

benda hitam yang sangat tergantung oleh frekuensi cahaya dan temperatur.

Sehingga kolektor hitam ini bersifat menyerap semua radiasi yang diterimanya

dari sinar matahari yang masuk. Besarnya energi yang diserap oleh benda hitam

dapat menggunakan persamaan empiris hukum stefan: 4

... TAeR = atau 2.10)

Keterangan:

R = emitansi radian (W/m2) e = daya pancar permukaan

= tetapan Stefan-Boltzmann (W/m2 K4)


T = suhu (oC)

Udara panas yang dihasilkan tersebut tidak dapat keluar kotak karena

kotak pengering dibuat tertutup. Sehingga udara panas yang melalui lubang-

lubang pada kolektor tadi akan turun ke bawah. Di bawah kolektor terjadi tekanan

panas yang tinggi karena ada udara yang masuk melalui lubang yang tekanannya

lebih rendah. Uap air yang dihasilkan dari proses ini yang mampu mengeringkan

bahan akan keluar melalui cerobong. Sirkuasi udara di dalam kotak sendi

Uji Model Alat Pengering Tipe Rak Dengan

Documents

Transcript of Uji Model Alat Pengering Tipe Rak Dengan