6 BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar Pengeringan Dari sejak dahulu pengeringan sudah dikenal sebagai salah satu metode untuk membuat agar bahan makanan menjadi awet. Prinsip dasar dari pengeringan adalah suatu proses pemindahan panas dan uap air secara simultan yang memerlukan energi untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas (Taib G, dkk, 1987). Tujuan dasar pengeringan adalah untuk mengurangi kadar air bahan secara termal sampai ke tingkat tertentu sehingga kerusakan akibat mikroba dan reaksi kimia dapat diminimalisasi untuk dapat tetap menjaga kualitas produk kering dari bahan tersebut. Proses pengeringan merupakan suatu proses akhir dari suatu deretan operasi proses, dan setelah pengeringan bahan siap untuk disimpan atau dijual. Menurut cara kontak media pengering dan bahan yang dikeringkan, dibedakan atas dua yakni pengeringan langsung (direct drying) dan pengeringan tidak langsung (indirect drying). Kedua hal tersebut diuraikan dengan rincian sebagai berikut : 1.Pengeringan langsung (direct drying) Pada pengeringan langsung ini bahan yang dikeringkan kontak langsung dengan udara yang dipanaskan. 2. Pengeringan tidak langsung (indirect drying) Pada pengeringan tidak langsung, udara panas kontak dengan bahan yang dikeringkan melalui perantara, umumnya berupa dinding-dinding atau tempat meletakkan bahan. Bahan akan kontak dengan panas secara konduksi.
17
Embed
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Dasar …erepo.unud.ac.id/10002/3/0f4b23752b7852502b9d341b007b...8 2. Perpindahan panas konveksi Adalah suatu proses perpindahan panas yang terjadi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Dasar Pengeringan
Dari sejak dahulu pengeringan sudah dikenal sebagai salah satu metode
untuk membuat agar bahan makanan menjadi awet. Prinsip dasar dari pengeringan
adalah suatu proses pemindahan panas dan uap air secara simultan yang
memerlukan energi untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari
permukaan bahan yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa
panas (Taib G, dkk, 1987). Tujuan dasar pengeringan adalah untuk mengurangi kadar
air bahan secara termal sampai ke tingkat tertentu sehingga kerusakan akibat mikroba
dan reaksi kimia dapat diminimalisasi untuk dapat tetap menjaga kualitas produk
kering dari bahan tersebut. Proses pengeringan merupakan suatu proses akhir dari
suatu deretan operasi proses, dan setelah pengeringan bahan siap untuk disimpan
atau dijual. Menurut cara kontak media pengering dan bahan yang dikeringkan,
dibedakan atas dua yakni pengeringan langsung (direct drying) dan pengeringan
tidak langsung (indirect drying). Kedua hal tersebut diuraikan dengan rincian
sebagai berikut :
1.Pengeringan langsung (direct drying)
Pada pengeringan langsung ini bahan yang dikeringkan kontak langsung dengan
udara yang dipanaskan.
2. Pengeringan tidak langsung (indirect drying)
Pada pengeringan tidak langsung, udara panas kontak dengan bahan yang
dikeringkan melalui perantara, umumnya berupa dinding-dinding atau tempat
meletakkan bahan. Bahan akan kontak dengan panas secara konduksi.
7
Secara simultan terjadi dua proses pada saat suatu bahan dikeringkan. Proses
proses tersebut adalah perpindahan energi panas dan perpindahan massa.
Perpindahan energi panas dari lingkungan dapat menguapkan air dari bahan yang
dikeringkan dan perpindahan massa disebabkan oleh penguapan tersebut.
2.2 Dasar-Dasar Perpindahan Kalor
Definisi dari perpindahan kalor adalah berpindahnya energi dari suatu bidang
ke bidang lainnya sebagai akibat adanya perbedaan suhu di antara kedua bidang
tersebut. Secara umum perpindahan kalor dapat dikategorikan dalam tiga cara yang
berbeda yaitu :
1. Perpindahan panas konduksi adalah suatu proses pertukaran panas panas
mengalir dari daerah yang bersuhu lebih tinggi menuju daerah yang bersuhu lebih
rendah di dalam satu media (padat, cair dan gas), atau antara media-media yang
berlainan yang bersinggungan secara lansung. Untuk menghitung laju aliran secara
konduksi dapat dijabarkan dalam suatu persamaan yang dinyatakan dengan hukum
Fourier, (Wiranto Arismunandar,1985):yaitu :
dx
dTkAqkond (2.1)
Dimana :
qkond : Laju perpindahan panas konduksi, (W)
k : Konduktivitas thermal, (W/m.K)
A : Luas penampang tegak lurus pada aliran panas, (m2)
dx,dT : Gradien temperatur dalam arah aliran panas
Dalam aliran panas konduksi, perubahan energi terjadi karena hubungan molekul
secara langsung tanpa adanya perpindahan molekul-molekul yang cukup besar.
8
2. Perpindahan panas konveksi
Adalah suatu proses perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat
dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan media
penghantar berupa fluida (cairan/gas). Perpindahan panas secara konveksi sangat
penting sebagai mekanisme perpindahan panas antara permukaan benda padat dan
cairan atau gas. Panas secara konveksi menurut cara pergerakannya dibagi dua
bagian yaitu :
1. Konveksi alamiah (natural convection) terjadi jika gerakan mencampur
berlansung semata-mata akibat dari perbedaan kerapatan yang disebabkan oleh
gradien massa jenis.
2. Konveksi paksa (forced convection) terjadi jika gerakan mencampur di
sebabkan oleh suatu alat dari luar seperti pompa atau kipas.
Pada umumnya, perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan
dengan suatu fluida dapat dihitung dengan suatu persamaan, yaitu :
fwc TThAq (2.2)
(Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal. 11)
Dimana :
qc : Laju perpindahan panas konveksi, (W)
A : Luas permukaan perpindahan panas, (m2)
h : Koefesien perpindahan panas konveksi, (W/m2.K)
Tf : Temperatur fluida, (K)
Tw : Temperatur dinding, (K)
9
3. Perpindahan Panas Radiasi
Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda bersuhu tinggi
menuju ke suatu benda yang bersuhu lebih rendah, bila benda-benda itu terpisah
dalam ruangan dan bahkan bila terdapat ruang hampa di antara benda-benda
tersebut. Untuk menghitung laju pancaran radiasi pada suatu permukaan dapat
digunakan persamaan sebagai berikut :
4ATqr (2.3)
(Sumber Holman, J.P Perpindahan Panas, hal 11)
Dimana :
rq : Laju perpindahan kalor radiasi, (W)
: Emisivitas benda,
: Konstanta Stefan-Boltzznann, 5,67 x 10-8 W/(m2.K4)
T4 : Perpindahan temperatur, (K)
A : Luas permukaan bidang, (m2)
Pada kenyataannya, permukaan bukan merupakan pemancar atau pun penyerap
yang sempurna dari radiasi termal. Permukaan tersebut ditandai oleh fraksi-fraksi
dari jumlah ideal yang dipancarkan ( , emisivitas) dan diserap (α, absorbsivitas).
Perpindahan panas yang terjadi dalam sebuah kolektor surya adalah perpindahan
panas radiasi dari plat penyerap ke plat penutup kaca. Hubungan untuk plat paralel
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut,
(2.4)
10
2.3 Pengering Energi Surya
Potensi sumber energi surya antara 4,8 sampai 5,2 kWh/m2 per hari terdapat di
sebahagian besar wilayah Indonesia. Sumber energi surya merupakan bagian dari
sumber energi terbarukan yang sifatnya bersih dan pada saat penggunaannya tidak
menghasilkan emisi. Dalam perkembangannya, energi surya digunakan sebagai
sumber energi pada sistem pengering. Sebuah pengering surya adalah unit tertutup
yang bertujuan untuk menjaga makanan aman dari kerusakan yang diakibatkan
oleh burung, serangga, dan curah hujan yang tak terduga. Berdasarkan jenis energi
yang digunakan, pengering surya dapat diklasifikasikan menjadi tiga
(Baker&ChristopherGJ, 1997) yaitu :
1. Solar Natural Dryer, adalah suatu metode pengering yang menggunakan
energy surya alami tanpa menggunakan bantuan peralatan luar untuk mengalirkan
fluida kerja.Yang termasuk ke dalam kelompok ini adalah (a) Cabinet dryers, (b)
Tent type dryers, (c) Shelf type dryers.
Gambar 2.1 Tent type solar dryer. Sumber. (Baker&ChristopherGJ, 1997)
2. Semi Artifical Solar Dryer, adalah pengering surya dengan konveksi paksa,
memanfaatkan bantuan peralatan luar untuk mengalirkan fluida kerja. Yang
11
termasuk ke dalam jenis ini adalah a. Solar tunnel dryers , b. Greenhouse-type
solar dryers, c. Solar room dryers.
Gambar 2.2 Solar room dryer. Sumber (Baker&ChristopherGJ, 1997)
3. Solar-Assisted Artificial Dryer, adalah pengering surya yang memanfaatkan
lebih dari satu sumber energy matahari dan sumber energi lain hanya bersifat
sebagai energi pembantu.
Pengering surya terdiri dari dua bagian penting yaitu kolektor surya dan ruang
pengering. Keduanya merupakan konstruksi sederhana dan dapat dibangun dengan
menggunakan bahan-bahan lokal yang tersedia seperti kayu, batu bata, pelat logam
dan lembaran plastik transparan. Metode pengeringan surya didasarkan pada
pengalaman jangka panjang dan terus digunakan di seluruh dunia untuk tanaman
kering, biji, daging, ikan, dan produk pertanian lainnya.
2.4 Kolektor Surya
Hal yang paling utama dalam sistem surya termal adalah kolektor surya.
Radiasi matahari ini dikumpulkan dan diserap lalu dikonversikan menjadi energi
panas. Absorber pada kolektor surya berfungsi untuk menyerap sinar dan panas
12
dari matahari, selanjutnya sebagian cahaya matahari akan dipantulkan kembali ke
lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi
energi panas, dan panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi di
dalam kolektor surya untuk dimanfaatkan pada berbagai aplikasi yang
membutuhkan panas. Untuk mengeringkan suatu produk pertanian, dibutuhkan
energi yang sangat besar. Petani kebanyakan melakukan penjemuran di bawah
teriknya sinar matahari. Temperatur lingkungan adalah sekitar 33° C, sedangkan
temperatur pengeringan untuk komoditi ikan berkisar 60-70°C. Jika kita
menggunakan udara pemanas bertemperatur lingkungan atau lebih rendah dari
temperatur pengeringan tersebut, maka akan membutuhkan waktu yang lebih
panjang untuk mengeringkan suatu produk. Untuk memperpendek waktu
pengeringan bahan maka komoditi yang dikeringkan tersebut dihembuskan udara
panas yang didapat dari pengumpulan panas pada kolektor surya. Bagian bagian
utama dari kolektor ini (Duffie John A.,dan William A.Beckman,1991) terdiri atas
beberapa bagian, antara lain :
1. Cover, berfungsi untuk memperkecil terbuangnya energi panas ke udara sekitar
Secara konveksi
2. Absorber, sebagai tempat untuk menyerap radiasi matahari
3. Kanal, sebagai tempat mengalirnya fluida .
4. Isolator, sebagai tempat untuk mengurangi kehilangan panas karena konduksi
dari absorber menuju udara sekitar.
5. Frame,sebagai tempat untuk menyangga kolektor energi surya.
13
Besarnya energi yang dapat diserap oleh kolektor bergantung pada sifat
absorbsivitas bahan kolektor. Berikut ditunjukkan besarnya energi radiasi matahari