Sunday, February 27, 2011

Rancang Bangun Alat Pengering Sederhana Energi Surya untuk Mempelajari Laju Kehilangan Air pada Irisan Pisang Selama Proses Pengeringan

ABSTRAK

Budidaya pisang dapat memberikan keuntungan yang cukup besar dalam waktu yang relatif singkat, akan tetapi budidaya di Indonesia yang sekarang belum dikelola secara optimal. Salah satu kendalanya adalah kesulitan dalam penanganan pasca panennya karena pisang merupakan salah satu komoditas pertanian yang mudah rusak (perishable). Upaya untuk menghambat proses metabolisme pada pisang setelah dipanen adalah dengan menurunkan kadar airnya melalui proses pengeringan. Berdasarkan hal tersebut, tujuan penelitian ini adalah untuk: (1) merancang alat pengering sederhana energi surya dengan menggunakan bahan yang mudah diperoleh di pasaran, (2) mempelajari pola kehilangan air pada irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya, dan (3) menentukan laju pengeringan irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya. Alat pengering sederhana dibuat sebanyak 3 jenis yang dibedakan oleh isolator yang digunakan, yaitu sekam, kertas, dan serbuk gergaji. Produk yang dikeringkan adalah irisan pisang setebal 0.5 cm. Parameter yang diamati adalah suhu lingkungan, suhu ruang pengering, dan kelembaban relatif dalam ruang pengering. Pengukuran parameter tersebut dilakukan tiap 15 menit. Data hasil pengamatan dianalisis dengan menggunakan analisis kecenderungan (trend analysis).Hasil analisis menunjukkan bahwa alat yang dirancang dapat digunakan untuk melakukan proses pengeringan irisan pisang. Selama proses pengeringan bobot irisan pisang menunjukkan penurunan. Penurunan bobot pisang selama proses pengeringan dapat dibedakan menjadi dua periode yaitu perode laju konstan (constant rate period) dan periode laju penurunan (falling rate period). Persamaan matematis penurunan bobot irisan pisang adalah sebagai berikut : Pada Constant Rate Period kotak dengan isolator sekam memiliki persamaan Y= -0.0538 X +26.199, kotak dengan isolator kertas Y = -0.0492 X + 26.308, dan Kotak dengan serbuk gergaji memiliki persamaan Y = -0.0623 X + 26.093. Sedangkan pada Falling Rate Period, Kotak dengan sekam sebagai isolatornya memiliki persamaan matematis Y = -0.0082 X + 12.623, kemudian kotak dengan isolator kertas Y = -0.0136 X + 13.695 dan kotak dengan serbuk gergaji sebagai isolatornya memiliki persamaan matematis Y = -0.0065 X + 12.164.

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pisang termasuk dalam suku Musaceae (Wikipedia, 2010). Seperti halnya buah yang lainnya, pisang merupakan sumber gizi karena mengandung vitamin, mineral dan juga karbohidrat (Desrosier, 1988). Di Indonesia, potensi pisang sebagai sumber gizi cukup besar mengingat produksi pisang mencapai 40% dari produksi buah nasional (Departemen Pertanian,2004). Di kawasan Asia Tenggara, Indonesia termasuk dalam negara yang dikenal sebagai sentra produksi pisang (Satuhu dan Supriyadi, 1999).
Usaha tani budidaya pisang memberikan keuntungan yang cukup besar dalam waktu yang relatif singkat (1-2th) dengan BEP (Break Event Point) 1.76, akan tetapi budidaya di Indonesia yang sekarang belum dikelola secara optimal. Salah satu kendalanya adalah kesulitan dalam penanganan pasca panennya karena pisang merupakan salah satu komoditas pertanian yang mudah rusak (perishable) karena pisang masih tetap melakukan metabolisme sehingga kualitasnya menurun bersama waktu dalam tahap pasca panen. Salah satu upaya untuk menghambat proses metabolisme pada pisang setelah dipanen adalah dengan menurunkan kadar airnya melalui proses pengeringan.
Secara umum pengeringan dapat diartikan sebagai upaya mengurangi kadar air dari bahan pangan sampai batas yang aman untuk disimpan atau dilakukan proses pengolahan selanjutnya (Earle, 1982). Cara ini merupakan suatu proses yang ditiru dari alam; kita telah memperbaiki pelaksanaannya pada bagian-bagian tertentu.
Pengeringan merupakan salah satu cara pengawetan pangan yang paling tua, namun cara ini merupakan salah satu metode pengawetan pangan yang paling luas digunakan (Desrosier, 1988). Dalam pengeringan, dikenal dua teknik yaitu pengeringan mekanik dan pengeringan sederhana (Liptan, 2001).
Pengeringan mekanik dilakukan dengan alat yang telah dirancang sesuai dengan sifat-sifat bahan hasil pertanian sehingga tujuannya dapat dicapai (Jaya, 2010). Teknik pengeringan sederhana umumnya masih dilaksanakan oleh masyarakat petani nelayan yang tinggal di pedesaan yakni dengan menjemur langsung produk yang akan dikeringkan diatas para-para bambu, lampit dan atau diatas tikar (Liptan, 2001). Pada industri kecil dan rumah tangga, panas matahari juga biasa digunakan dalam proses pengeringan (Soemangat, 1983).Menurut Liptan (2001), proses pengeringan sederhana atau pengeringan langsung di bawah terik matahari memiliki beberapa kekurangan, antara lain:
1. Sangat tergantung terhadap intensitas cahaya matahari
2. Dilakukan ditempat terbuka sehingga produk yang dihasilkan terkesan kotor (berdebu)
3. Bahan bisa dikerumuni lalat sehingga mutu kurang terjamin
Kecenderungan masyarakat pedesaan menggunakan cara ini sulit untuk ditinggalkan. Namun, mengingat kondisi sosial ekonomi masyarakat pedesaan, penggunaan alat pengeringan sederhana yang menggunakan bantuan matahari tetap menjadi alternatif pilihan. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengembangan rancangan alat pengeringan sederhana sehingga dapat diperoleh alat yang paling efektif untuk mendapatkan hasil optimal.
Berdasarkan hal-hal tersebut di atas rancangan alat sederhana perlu dikaji kinerjanya yang terkait dengan penurunan kadar air bahan selama proses pengeringan dan lama waktu pengeringan yang diperlukan untuk mendapatkan bahan pangan dengan kadar air tertentu.

1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang perlu dikaji dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana rancang bangun alat pengering sederhana energi surya dengan menggunakan bahan yang mudah diperoleh di pasaran?
2. Bagaimana pola kehilangan air pada irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya?
3. Bagaimana laju pengeringan irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya?

1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini masalah yang dikaji dibatasi pada pembuatan alat dan pengukuran kinerjanya berdasarkan perubahan berat bahan yang dikeringkan.

1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang alat pengering sederhana energi surya dengan menggunakan bahan yang mudah diperoleh di pasaran.
2. Mempelajari pola kehilangan air pada irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya.
3. Menentukan laju pengeringan irisan pisang selama proses pengeringan dengan menggunakan alat pengering sederhana energi surya.

1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari pelaksanaan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Memahami aplikasi beberapa aspek pada ilmu Fisika, Biologi, Kimia, dan Matematika dalam kehidupan masyarakat.
2. Mendapat pengalaman pengembangan kreativitas untuk menerapkan teknologi sederhana yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat.
3. Mendapat pengetahuan tentang fenomena kehilangan air pada produk pertanian selama proses pengeringan.
4. Memperoleh tambahan pengetahuan dari literature-literatur yang digunakan dan selama proses pembimbingan.
5. Mendapatkan wawasan pentingnya pengembangan teknologi untuk memenuhi kebutuhan masyarakat.
1.6 Hipotesa
Alat yang dirancang dapat digunakan untuk melakukan proses pengeringan irisan pisang dengan menggunakan prinsip perpindahan panas dan perpindahan massa.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pisang
Pisang adalah nama umum dari buah yang berasal dari tumbuhan terna yang berdaun besar memanjang dari suku Musaceae (Wikipedia, 2010). Ahli sejarah dan botani mengambil kesimpulan, bahwa asal mula tanaman pisang adalah Asia Tenggara.
Kawasan Asia Tenggara, termasuk Indonesia disebut sebagai sentra asal tanaman pisang. Oleh para penyebar agama Islam, pisang disebarkan ke sekitar Laut Tengah. Dari Afrika Barat menyebar ke Amerika Selatan dan Amerika tengah (Satuhu dan Supriyadi, 1999).
Buah pisang tersusun dalam tandan dengan kelompok-kelompok yang tersusun menjari, yang disebut sisir. Sesudah bunga keluar akan terbentuk sisir pertama, kemudian memanjang lagi dan terbentuk sisir kedua, ketiga dan seterusnya (Satuhu dan Supriyadi, 1999).
Hampir semua buah pisang memiliki kulit berwarna kuning ketika matang, meskipun ada beberapa yang berwarna jingga, ungu, atau bahkan hampir hitam. Buah pisang sebagai bahan pangan merupakan sumber energi (karbohidrat) dan mineral, terutama kalium.

Tabel 1. Tingkat Kematangan Buah Pisang Secara Umum
No. Warna Kulit % Pati % Gula Kriteria
1. Hijau 20 0.5 Keras, belum matang
2. Hijau kekuningan 18 2.5 Mulai terjadi pematangan
3. Hijau lebih banyak dari kuning 16 4.5
4. Kuning lebih banyak dari hijau 13 7.5
5. Kuning dengan ujung berwarna hijau 7 13.5
6. Kuning penuh 2.5 18 Matang penuh
7. Kuning penuh dengan bercak coklat 1.5 19 Matang penuh dengan aroma kuat
8.
Kuning dengan bercak coklat yang lebih luas 1 19
Lewat matang, daghing buah lunak, aroma sangat kuat
Sumber: Suyanti Satuhu, B.Sc. dan Ir. Ahmad Supriyadi, Pisang, Budidaya, Pengolahan dan Prospek Pasar. 1999 (repro Banana Research Advisory Committee, 1969.)

Perlu disadari, istilah "pisang" juga dipakai untuk sejumlah jenis yang tidak menghasilkan buah konsumsi, seperti pisang abaka, pisang hias, dan pisang kipas. Sedangkan, buah pisang konsumsi banyak digunakan sebagai makanan seperti tepung, anggur, sale, sari buah, pisang rebus, keripik, kolak, getuk, sayur pisang muda dan sebagai buah segar.

2.1.1 Kandungan Pisang
Kandungan gizi pisang terdiri dari air, karbohidrat protein, lemak dan vitamin A, B1, B2 dan C. Komposisi kandungan gizi pisang dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2 : Komposisi Kandungan Gizi Pisang (Per Berat Basah Isi)
Kandungan % Berat basah air
Air
Gula ringkas
Bukan gula ringkas
Jumlah Karbohidrat
Protein
Lemak 62 - 78
0.4 - 2
1 - 4
18 - 25
0.1 - 0.2
0.1 - 0.2
Vitamin Isi segar (b.s.j)
B-carotene (A)
Thiamin (B1)
Niacin
Riboflavin (B2)
Pyridoxine (B6)
Vitamin C 1.5 - 2.0
0.3 - 0.6
6 - 12
0.23 - 0.87
3.2
20 - 240
Sumber: Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Holtikultura, 2005

Pisang ternyata mengandung gizi yang cukup banyak dibandingkan buah lainnya, faktanya dapat dilihat di tabel berikut:

Tabel 3. Komposisi beberapa Buah (Daftar Komposisi Bahan Pangan Nabati)
Pangan (Buah-buahan) Komposisi Bagian Dapat Dimakan (%)
Karbohidrat Protein Lemak Abu Air
Pisang 24,0 1,3 0,4 0,8 73,5
Jeruk 11,3 0,9 0,2 0,5 87,1
Apel 15,0 0,8 0,5 0,5 84,0
Stroberi 8,3 0,8 0,5 0,5 89,9
Semangka 6,0 0,6 0,2 0,4 92,8

Sumber: Teknologi Pengawetan Pangan, Norman W. Desrosier (dari Food Composition Tables, Food Agricultural Organization of U.N., Roma)
Selain memberikan kontribusi gizi lebih tinggi daripada apel, pisang juga dapat menyediakan cadangan energi dengan cepat bila dibutuhkan. Termasuk ketika otak mengalami keletihan.

2.1.2 Jenis- Jenis Pisang
Klasifikasi botani tanaman pisang adalah sebagai berikut:
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Monocotyledonae
Keluarga : Musaceae
Genus : Musa
Spesies : Musa spp.
Jenis-jenis tanaman pisang di indonesia jumlahnya mencapai ratusan, namun secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi empat (Satuhu dan Supriyadi,1999) :
1. Pisang Serat (Noe. Musa texstiles)
2. Pisang hias ( Heliconia indica Lamk)
3. Pisang buah (Musa paradisiaca L.)
4. Pisang komersial antara lain:
• Pisang barangan
• Pisang raja sere
• Pisang kepok
• Pisang raja jambe
• dll.

2.1.3 Potensi Pisang Di Indonesia
Budidaya pisang sangat sesuai dengan iklim Indonesia baik dataran rendah maupun tinggi s/d 1300 dpl, dan optimal pada suhu 18 – 27o C, dan secara teknis mudah dibudidayakan. Produksi pisang adalah produksi buah terbesar di Indonesia yaitu 40% dari produksi buah nasional. Budidaya pisang hampir ada di seluruh wilayah di Indonesia terutama di Jabar, Jatim, Jateng, Sulsel, Sumbar, NTB, Sumsel, Lampung, NTT dan Bali (Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Holtikultura, 2005).

Tabel 4. Produktifitas Budidaya Pisang di Indonesia (dalam Ku/Ha)
Nasional/ Provinsi Tahun 2000 2001 2002 2003
Nasional 509.52 559.06 586.53 487.5
Nanggroe Aceh Darussalam 256.17 374.17 495.25 495.4
Sumatera Utara 341.63 353.28 354.31 581
Sumatera Barat 418.51 420.87 449.51 451
Riau 436.3 479 376.88 456.3
Jambi 280.84 492.33 275.12 422.6
Sumatera Selatan 220.15 271.76 401.71 344.4
Bengkulu 425.1 499.47 443.52 443.4
Lampung 388.5 295.34 316.4 420.6
Bangka Belitung 0 323.8 443.85 236.1
Daerah Khusus Ibukota Jakarta 334.27 574 354.76 349.4
Jawa Barat 626.71 730.92 901.36 692
Jawa Tengah 460.62 556.78 582.95 570.1
Daerah Istimewa Yogyakarta 569.04 522.17 555.19 569.4
Jawa Timur 688.03 666.51 721.06 555.5
Banten 0 566.61 526.16 508.8
Bali 320.15 389.85 536.96 404.7
Nusa Tenggara Barat 231.7 881.41 185.54 270.8
Nusa Tenggara Timur 670.97 436.19 873.87 235.2
Kalimantan Barat 411.94 817.53 877.34 650.2
Kalimantan Tengah 321.32 237.6 247.57 305.1
Kalimantan Selatan 319.35 314.2 307.57 373
Kalimantan Timur 426.13 316.48 462.34 458.9
Sulawesi Utara 314.49 349.66 458.42 484.1
Sulawesi Tengah 591.29 486.19 582.96 583.6
Sulawesi Selatan 351.13 280.04 409.82 343.5
Sulawesi Tenggara 717.86 574.62 711.17 712.2
Gorontalo 0 298.61 290.83 213
Maluku 224.15 309.45 265.67 266
Papua 247.8 344.91 456.19 251.9
Maluku Utara 0 318.27 309.14 179.7
Sumber: Pusdatin, Departemen Pertanian, 2004.
Secara usaha tani budi daya pisang memberikan keuntungan yang cukup besar dalam waktu yang relatif singkat (1-2th) dengan BEP 1,76 akan tetapi budidaya di Indonesia yang sekarang belum dikelola secara optimal.

2.2 Proses Pengeringan Bahan Pangan
2.2.1. Energi Matahari
Energi matahari adalah energi yang didapat dengan mengubah energi panas matahari melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain. Matahari bagi bumi lebih dari sekedar sumber cahaya, tetapi juga merupakan hal yang sangat vital bagi segala macam kehidupan di bumi.
Setiap hari, matahari memancarkan energi potensial yang sangat besar ke bumi. Pada saat keadaan cuaca cerah, permukaan bumi menerima sekitar 1000 watt energi matahari per-meter persegi. Kurang dari 30 % energi tersebut dipantulkan kembali ke angkasa, 47% dikonversikan menjadi panas, 23 % digunakan untuk seluruh sirkulasi kerja yang terdapat di atas permukaan bumi, 0,25 % ditampung angin, gelombang dan arus, dan 0,025 % disimpan melalui proses fotosintesis di dalam tumbuh-tumbuhan yang akhirnya digunakan dalam proses pembentukan batu bara dan minyak bumi (bahan bakar fosil, proses fotosintesis yang memakan jutaan tahun) yang saat ini digunakan secara ekstensif dan eksploratif bukan hanya untuk bahan bakar tetapi juga untuk bahan pembuat plastik, formika, bahan sintesis lainnya. Sehingga bisa dikatakan bahwa sumber segala energi adalah energi matahari .
Sumber energi ini akan tersedia selama 5 miliar tahun lagi – secara terus-menerus, gratis, dan ramah lingkungan. Energi matahari bersama energi angin, air dan biomassa digolongkan sebagai energi terbaharukan, dengan bahan baku tak terbatas. Dengan beberapa cara, energi ini dapat diubah sehingga lebih bermanfaat.
2.2.2. Neraca Kesetimbangan Energi
Neraca kesetimbangan energi dibuat berdasarkan pada hukum pertama termodinamika. Hukum pertama ini menyatakan kekekalan energi, yaitu energi tidak dapat dimusnahkan atau dibuat, tetapi hanya dapat diubah bentuknya. Perumusan dari neraca energi suatu sistem mirip dengan perumusan neraca massa.
Namun demikian, terdapat beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu suatu sistem dapat berupa sistem tertutup namun tidak terisolasi (tidak dapat terjadi perpindahan massa namun dapat terjadi perpindahan panas) dan hanya terdapat satu neraca energi untuk suatu sistem (tidak seperti neraca massa yang memungkinkan adanya beberapa neraca komponen).

Suatu neraca energi memiliki persamaan:
Energi masuk = Energi keluar + Energi akumulasi

Tidak seperti neraca massa yang memiliki variabel produksi, neraca energi tidak memiliki variabel produksi. Hal ini disebabkan energi tidak dapat diproduksi, hanya dapat diubah bentuknya. Namun demikian, bila terdapat suatu jenis energi diabaikan, misalnya bila neraca dibuat dengan hanya memperhitungkan energi kalor saja, maka persamaan neraca energi akan menjadi:
Kalor masuk + Kalor produksi = Kalor keluar + Kalor akumulasi
dengan Kalor produksi bernilai negatif jika kalor dikonsumsi.
2.2.3. Campuran Udara – Uap Air
Jumlah uap air yang terkandung dalam campuran uadara – uap air digambarkan dengan istilah kelembaban relatif. Kelembaban relatf dari suatu campuran udara-air didefinisikan sebagai rasio dari tekanan parsial uap air dalam campuran terhadap tekanan uap jenuh air pada temperatur tersebut.

Kelembaban relatif menggunakan satuan persen dan dihitung dengan cara berikut:

di mana:
adalah kelembaban relatif campuran;
adalah tekanan parsial uap air dalam campuran; dan
adalah tekanan uap jenuh air pada temperatur tersebut dalam campuran.

2.2.4. Kriteria Perancangan Alat Pengering
Cvc merupakan cara pengeringan yang paling sesuai untuk iklim Indonesia. Perencaan system pemanas tenaga surya untuk pengeringan pisang ini mengacu pada pertimbangan faktor-faktor berikut:
a. Menggunakan system yang sesederhana mungkin (tepat guna)
b. Dapat dikerjakan dengan teknologi sederhana
c. Menggunakan material-material yang mudah didapat
d. Mudah dioperasikan
e. Biaya pengoperasian murah
f. Perawatan mudah dan murah
Dengan memenuhi persyaratan/kriteria di atas diharapkan system pengering ini mudah dikembangkan dan dapatdipergunakan oleh masyarakat.
2.3 Pengeringan
Pengeringan dapat diartikan sebagai upaya untuk mengurangi kadar air produk pertanian dengan jalan penguapan sampai batas yang aman untuk disimpan. Batas kandungan air yang dicapai tergantung dari maksud dan tujuan pengeringan itu sendiri (Batubara, 2000)
Secara umum tujuan pengeringan produk pertanian menurut Henderson dan Perry (1976) adalah:
a. Mempertahankan kualitas bahan
b. Mengurangi kerusakan dan serangan jamurdalam penyimpanan
c. Memperbesar kapasitas pengangkutan
d. Memudahkan pengolahan selanjutnya
Penggunaan alat pengering akan menjadikan proses pengeringan lebih cepat dan efisien. Namun, penggunaan alat pengering pada tingkat petani masih belum optimalkarena rancangan alat yang tidak sesuai untuk tingkat pedesaan secara ekonomis maupun teknologis. (Batubara, 2000)
2.3.1. Penghantaran Kalor Pengeringan
Kalor pengeringan dapat dihantarkan secara konduksi, konveksi, radiasi, serta kombinsai ketiganya (Chakraverty dan De, 1981)
Konduksi
Pada pengeringan cara konduksi penghantaran kalor dilakukan melalui media padat (umumnya logam). Karakteristik pengeringan cara ini adalah:

a. Penghantaran kalor menuju bahan melalui permukaan logam.
b. Media pendistribusian kalor dan sumbernya dapat berupa aliran panas air panas, gas pembakaran, minyak panas dan sebagainya.
c. Suhu permukaan media padat bervariasi cukup besar.
Konveksi
Pada pengeringan konveksi kalor diahntarkan melalui pantaran udara. Secara garis besar pengeringan secara konveksi dapat menjadi dua jenis yaitu:
a. Konveksi Alami
Konveksi yang terjadi karena Udara berkurang densitasnya oleh adanya proses pemanasan sehingga udara akan bergerak naik. Keuntuangn dari cara ini adalah investasi relatif murahm sedang kelemahanya adalah kapasitas pengeringan terbatas
b. Konveksi Paksa
Pengeringan secara konveksi paksa, udara panas pengering dihrmbuskan ke ruang pengering. Cara demikian umumnya digunakan pada alat pengering mekanis. Keuntungan cara ini adalah kapasitas dan laju pengeringan besar sedang kelemahanya adalah investasinya tinggi.

Radiasi
Pengeringan ini didasarkan pada absorbsi dari energi matahari dan perubahan dalam energi panas untuk mengeringkan bahan pertanian. Pengeringan matahari secara langsung merupakan salah satu contoh pengeringan secara radiasi. Keuntungan radiasi matahari langsung adalah biaya operasional murah sedang kelemahannya adalah tergantung pada cuaca.
Dari ketiga cara penghantaran kalor pada proses pengeringan tersebut cara radiasi merupakan cara yang sering dilakukan petani di desa, tetapi sesuai tuntutan produksi yang semakin meningkat, cara konveksi mulai banyak diterapkan dalam pengeringan produk pertanian dengan menggunakan alat pengering buatan (Batubara, 2000)

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan di SMA N 2 Purwokerto pada tanggal 21-24 Juli 2010.
3.2 Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
• 3 kardus ukuran besar (45cmx30cmx30cm)
• 3 kardus ukuran kecil (33cmx27cmx30cm)
• 3 Lembar karton/kardus (30cmx40cm)
• Koran bekas
• Sekam
• Serbuk gergaji
• Aluminium foil
• Plastik bening
• Cat semprot hitam
• Selang minuman
Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
• Gunting
• Cutter
• Isolasi
• Lem
• Termometer bola basah dan termometer bola kering
• Stopwatch
• Tisu atau kapas
3.3 Rancang Bangun Alat Pengering
1. Kardus besar dipotong dan disesuaikan ukurannya dengan kardus kecil, sehingga jika kardus kecil dimasukkan ke dalam kardus besar, dinding-dinding antara kedua kardus berjarak 2-6 cm (Gambar 1).

2. Bagian dasar kardus kecil dicat hitam atau dilapisi kertas warna hitam. Warna hitam ini akan menyerap panas, karena warna hitam dapat menyerap semua panjang gelombang cahaya matahari (Gambar 2).
3. Dinding bagian dalam kardus kecil dilapisi aluminium foil, untuk memantulkan cahaya ke bagian dasar yang berwarna hitam (Gambar 3).
4. Masing-masing kardus dilubangi selebar lubang selang minuman, dengan jarak antar lubang 10 cm, sebagai ventilasi keluarnya uap air (Gambar 4).
5. Letakkan isolator koran, pada dasar kardus besar hingga ketinggian 2-6 cm, letakkan kardus kecil diatasnya, masukkan selang pada lubang-lubang yang telah dibuat, dan penuhi bagian di antara dinding-dinding kardus dengan dengan koran. Lakukan langkah ini pada isolator sekam dan serbuk gergaji (Gambar 5).
6. Buat reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya ke dalam alat dalam intensitas yang tinggi dengan memotong kardus selebar alat pengering dan tinggi 60cm.
7. Pasangkan plastik bening untuk mencegah terhamburnya panas dari dalam kotak.

3.4 Perlakuan dalam Percobaan
Pisang yang telah dipotong dengan ketebalan 0,5 cm dan bobot 26,9 gram diletakkan pada nampan dan dimasukkan ke dalam alat pengering. Pada masing-masing alat diletakkan termometer bola basah dan kering untuk mengukur suhu dan kelembaban dalam alat tersebut. Kemudian alat ditutup dengan plastik bening hingga rapat.
Selain 3 kelompok tersebut, diperlakukan juga kelompok kontrol, yaitu pisang dengan ukuran dan bobot yang sama dijemur di bawah sinar matahari langsung. Pada lingkungan terbuka, juga diukur kelembabannya menggunakan termometer bola basah dan kering.

3.5 Pengamatan
Setiap 15 menit, amati perubahan bobot pisang, suhu lingkungan, suhu dalam kotak serta kelembaban relatif masing-masing kotak pengering. Kemudian catat di tabel yang telah di buat sebelumnya.
3.6 Analisis Data
Data yang diperoleh dalam pengamatan dianalisis dengan menggunakan analisis kecenderungan (trend analysis).

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Suhu Selama Proses Pengeringan
Pada Tabel 5 disajikan suhu yang diamati pada lingkungan, ruang pengering 1 ruang pengering 2, dan ruang pengering 3 pada proses pengeringan hari pertama, sedangkan pada Tabel 6 disajikan hasil pengamatan pada hari kedua. Pada masing-masing tabel disajikan juga suhu maksimum, suhu minimum, dan suhu rata-rata selama pengamatan.
Tabel 5. Suhu Lingkungan dan Suhu Ruang Pengering Pada Pengamatan Hari Pertama.
Waktu Pengamatan (menit) SUHU ( C )
Lingkungan Ruang Pengering 1 Ruang Pengering 2 Ruang Pengering 3
0 37.0 86.0 80.0 59
15 38.0 72.0 69.0 63
30 35.0 60.0 91.0 63
45 34.0 64.0 - 59
60 32.0 60.0 70.0 55
75 34.0 55.0 57.0 64
90 36.0 57.0 63.0 53
105 34.0 52.0 50.0 56
120 31.0 55.0 60.0 56
135 39.0 52.0 75.0 58
150 46.0 54.0 94.0 -
Maksimum 46.0 86.0 94.0 64.0
Minimum 31.0 52.0 50.0 53.0
Rata-rata 36.4 61.9 71.1 58.6
Keterangan :
1. Ruang Pengering 1 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator sekam.
2. Ruang Pengering 2 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator kertas koran.
3. Ruang Pengering 3 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator serbuk kayu.

Tabel 6. Suhu Lingkungan dan Suhu Ruang Pengering Pada Pengamatan Hari Kedua.
Waktu Pengamatan (menit) SUHU ( C )
Lingkungan Ruang Pengering 1 Ruang Pengering 2 Ruang Pengering 3
0 36.0 57.0 41.0 41
15 36.0 49.0 45.0 55
30 35.0 53.0 59.0 58
45 36.0 56.0 58.0 62
60 37.0 59.0 62.0 65
75 34.5 59.0 53.0 58
90 35.0 59.0 52.0 62
105 32.0 51.0 48.0 54
120 32.0 43.0 44.0 59
135 33.0 48.0 47.0 51
150 31.0 48.0 47.0 49
Maksimum 37.0 59.0 62.0 65.0
Minimum 31.0 43.0 41.0 41.0
Rata-rata 34.3 52.6 50.7 55.4
Keterangan :
1. Ruang Pengering 1 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator sekam.
2. Ruang Pengering 2 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator kertas koran.
3. Ruang Pengering 3 = ruang pengering pada alat pengering yang terbuat dari kardus dengan isolator serbuk kayu.

Pada Grafik 1 dan Grafik 2 disajikan suhu maksimum, suhu minimum, dan suhu rata-rata dari lingkungan, ruang pengering 1, ruang pengering 2, dan ruang pengering 3. Secara umum gambar tersebut menunjukkan bahwa suhu tertinggi dicapai pada ruang pengering 1 yang diikuti oleh suhu pada ruang pengering 2. suhu pada ruang pengering 3, dan suhu pada lingkungan. Hal ini menunjukkan bahwa ruang-ruang pengering yang dirancang mampu menaikkan suhu dalam ruang-ruang tersebut sehingga lebih tinggi daripada suhu lingkungan. Suhu yang lebih tinggi tersebut disebabkan oleh adanya radiasi energi surya yang melewati plastik bening dan panas dari radiasi tersebut terperangkap dalam ruang pengering. Akumulasi panas yang terperangkap dalam pengering matahari secara bertahap akan meningkatkan suhu di dalam ruang pengering sehingga lebih tinggi daripada suhu lingkungan.

Pada hari pertama selisih suhu lingkungan dengan suhu ruang pengering 1, suhu ruang pengering 2, dan suhu ruang pengering 3 berturut-turut adalah sebesar 25.5 oC, 34.7 oC, dan 22.2 oC. Sedangkan pada hari kedua selisih suhu lingkungan dengan suhu ruang pengering 1, suhu ruang pengering 2, dan suhu ruang pengering 3 berturut-turut adalah sebesar 18.3 oC, 16.4 oC, dan 21.1 oC. Selisih suhu-suhu tersebut pada hari pertama lebih besar dibandingkan selisih pada hari kedua karena pada hari pertama cuaca lebih cerah dibandingkan cuaca pada hari kedua.
Perbedaan suhu diantara jenis-jenis ruang pengering yang dibuat diduga disebabkan oleh adanya perbedaan bahan isolator yang digunakan. Berdasarkan data pada Tabel 7, isolator yang paling efektif adalah koran Sedangkan isolator sekam dan isolator serbuk kayu tidak menunjukkan perbedaan yang nyata.
Tabel 7. Selisih Suhu Lingkungan dengan Suhu Ruang Pengering (oC)
Rata-Rata Suhu Lingkungan (oC) Rata-Rata Suhu Ruang Pengering (oC)
1 2 3
35.3 57.3 60.9 57.0
Selisih terhadap suhu lingkungan 21.9 25.6 21.7

4.2 Kelembaban Relatif Selama Proses Pengeringan
Pada Tabel 4 disajikan hasil pengamatan terhadap kelembaban relatif dalam ruang pengering. Kelembaban relatif awal dalam ruang pengering adalah kelembaban relatif yang terukur dalam ruang pengering tanpa adanya beban. Pada Tabel tersebut tampak bahwa proses pengeringan meningkatkan kelembaban relatif dalam ruang pengering sebagai akibat adanya uap air yang berasal dari bahan yang dikeringkan.

Rata-Rata Kelembaban Relatif (%)
Ruang Pengering 1 Ruang Pengering 2 Ruang Pengering 3
Awal 36% 25% 40%
Hari Pertama 67% 42% 74%
Hari Kedua 68% 84% 74%

Data hari pertama pada Tabel 4 mengindikasikan bahwa ruang pengering 3 menampung uap air yang berasal dari bahan paling banyak dan diikuti oleh ruang pengering 1 dan ruang pengering 2. Pada hari kedua, ruang pengering yang paling banyak menampung uap air adalah ruang pengering 2, yang diikuti oleh ruang pengering 3 dan ruang pengering 1.

4.3 Kehilangan Air dari Bahan Selama Pengeringan
Selama proses pengeringan bobot irisan pisang terus menurun (Grafik 3). Pada hari pertama, penurunan bobot irisan pisang menurun dengan sangat tajam, sedangkan pada hari kedua penurunan bobot menjadi lebih lambat. Hal tersebut ditunjukkan dengan tajamnya peningkatan jumlah air yang hilang dari irisan pisang pada hari pertama, dan semakin lambatnya kehilangan air pada hari kedua (Grafik 4).
Pada hari pertama, pola penurunan bobot sebagai akibat kehilangan air pada irisan pisang mengindikasikan bahwa kehilangan air berada pada periode laju-konstan (constant-rate period), sedangkan pola penurunan pada hari kedua mengindikasikan berada pada periode laju-penurunan (falling-rate period).

Menurut Henderson dan Perry (1982), pada Periode Laju-Konstan (Constant-Rate Period) bahan yang mempunyai kadar air tinggi dan permukaannya berair akan mengalami kehilangan air seperti pada permukaan air terbuka. Air dan lingkungannya adalah faktor yang paling berpengaruh dalam periode ini. Periode Laju-Konstan (Constant-Rate Period) akan berlangsung sampai permukaan bahan bebas dari uap air bebas dan selanjutnya laju kehilangan air menurun dengan cepat. Sedangkan Periode laju-penurunan (falling-rate period) meliputi dua proses, yaitu : (1) pergerakan uap air dalam bahan ke permukaan bahan dan (2) pembuangan uap air dari permukaan bahan ke lingkungan.

4.4 Laju Pengeringan

Laju pengeringan (drying rate) adalah jumlah air yang hilang dari bahan per satuan waktu. Jumlah air yang hilang dapat diindikasikan dengan penurunan bobot irisan pisang selama proses pengeringan. Pada Gambar 5 disajikan kondisi laju pengeringan irisan pisang pada berbagai kondisi ruang pengering yang digunakan dalam penelitian ini.
Pada gambar tersebut tampak bahwa laju pengeringan tertinggi terjadi pada penggunaan alat pengering yang isolatornya serbuk gergaji (RP 3) yaitu 0.0623 gr/menit dan diikuti oleh alat pengering dengan isolator sekam (RP 1), pengeringan pada udara terbuka (kontrol), dan alat pengering dengan isolator kertas (RP 2) yang besarnya berturut-turut adalah 0.0538 gr/menit, 0.0532 gr/menit, dan 0.0492 gr/menit.

Perkembangan kehilangan air pada hari kedua (Grafik 6) menunjukkan bahwa laju pengeringan tertinggi terjadi pada pengeringan pada udara terbuka (kontrol) yaitu 0.0139 gr/menit dan diikuti oleh alat pengering dengan isolator kertas (RP 2), alat pengering dengan isolator kertas (RP 1), dan alat pengering dengan isolator kertas (RP 3) yang besarnya berturut-turut adalah 0.0136 gr/menit, 0.0082 gr/menit, dan 0.0065 gr/menit.

4.5 Pembahasan Umum

Secara umum, fenomena yang terjadi dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Panas matahari masuk ke dalam ruang pengering setelah melewati plastik bening dengan perpindahan panas konduksi.
2. Panas tersebut selanjutnya akan memanaskan bahan yang dikeringkan dan udara dalam ruang pengering.
3. Perpindahan panas menuju bahan yang dikeringkan terjadi secara konveksi. Sedangkan perpindahan panas dari permukaan bahan menuju bagian dalam bahan terjadi secara konduksi.
4. Peningkatan suhu dalam ruang pengering menyebabkan terjadinya penurunan tekanan uap air dalam ruang pengering.
5. Peningkatan suhu bahan menyebabkan terjadinya penguapan air, terutama air yang berada pada bahan bagian paling luar sehingga tekanan uap air bahan meningkat.
6. Adanya tekanan uap air bahan yang lebih besar dibandingkan dengan tekanan uap air pada ruang pengering menyebabkan terjadinya perpindahan uap air dari bahan ke ruang pengering.
7. Berkurangnya kadar air pada bagian paling luar bahan menyebabkan terjadinya perpindahan air dari dalam bahan menuju bagian terluar tersebut.
8. Perpindahan uap air tersebut akan terus berjalan sampai terjadi keseimbangan antara tekanan uap air bahan dengan tekanan uap air pada ruang pengering.
Indikasi adanya fenomena tersebut dapat ditunjukkan oleh adanya peningkatan kelembaban relatif dalam ruang pengering selama proses pengeringan dan adanya penurunan bobot irisan pisang selama proses pengeringan. Jumlah uap air bahan yang dapat dipindahkan terutama sangat dipengaruhi oleh kapasitas udara dalam ruang pengering untuk menampung uap air dari bahan.
Pada Grafik 7 disajikan hubungan antara laju pengeringan dengan selisih rata-rata kelembaban relatif awal dalam ruang pengering dengan rata-rata kelembaban relatif dalam ruang selama proses pengeringan pada hari pertama. Sedangkan pada Grafik 8 disajikan hubungan yang sama pada hari kedua.


BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan terhadap hasil penelitian, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Alat pengering sederhana tenaga surya dapat dibuat dan dioperasikan untuk pengeringan irisan pisang.
2. Bobot irisan pisang semakin menurun selama proses pengeringan karena kehilangan air selama proses tersebut.
3. Persamaan matematis penurunan bobot irisan pisang pada berbagai alat pengering yang dibuat dan dioperasikan adalah sebagai berikut :
Jenis isolator pada alat pengering Persamaan Matematis R2
Constant Rate Period
Sekam Y = -0.0538 X + 26.199 0.9743
Kertas Y = -0.0492 X + 26.308 0.9784
Serbuk Gergaji Y = -0.0623 X + 26.093 0.9739
Falling Rate Period
Sekam Y = -0.0082 X + 12.623 0.7709
Kertas Y = -0.0136 X + 13.695 0.7851
Serbuk Gergaji Y = -0.0065 X + 12.164 0.6088

4. Laju pengeringan irisan pisang pada berbagai alat pengering yang dibuat dan dioperasikan adalah sebagai berikut :

Jenis isolator pada alat pengering Laju Pengeringan (gr/menit)
Constant Rate Period
Sekam 0.0538
Kertas 0.0492
Serbuk Gergaji 0.0623
Falling Rate Period
Sekam 0.0082
Kertas 0.0136
Serbuk Gergaji 0.0065

5.2 Saran
Hal-hal yang perlu disarankan untuk penelitian lebih lanjut adalah sebagai berikut :
1. Perlu diteliti laju pengeringan irisan pisang dengan bobot yang lebih besar.
2. Perlu diteliti laju pengeringan dengan menggunakan ukuran ruang pengering yang lebih besar.
3. Perlu dikaji lubang ventilasi yang efektif untuk sirkulasi udara masuk dan keluar ruang pengering.

DAFTAR PUSTAKA

Alonge, A.F dan R.O Hammed. 2007. A Direct Passive Solar Dryer For Tropical Corps. African Crop Science Society. El-Minia.
Anonim. 2010. Kelembaban relatif. http://id.wikipedia.org/wiki/Kelembaban_relatif#Definisi
Batubara, Siti Chairiyah. 2000. Uji Preformasi Alat Pengering Mekanis Tipe Kabinet Pada Pengeringan Cabe Merah. Fakultas Pertanian Universitas Jenderal Soedirman. Purwokerto.
Desrosier, Norman W. 1988.Teknologi Pengawetan Pangan. Penerbit Universitas Indonesia-Press. Jakarta.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Erlangga. Jakarta
Henderson, S M dan RL Perry. 1982. Agriculture Process Engineering Third Edition. The Avi Publishing Company, Inc. Connecticut
Jaya, Rahayu Martha. 2010. Pengeringan. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember. http://eremjezone.blogspot.com/2010/05/pengeringan.html
Kanginan, Marthen. 2007. Fisika 1 Untuk SMA Kelas X. Erlangga. Jakarta
Olokor, Julius Oghenekaro dan Funso Samuel Omonjowo. 2009. Adaptation And Improvement Of A Simple Solar Tent Dryer To Enhance Fish Drying. National Institute for Freshwater Fisheries Research (NIFFR), P.M. New-Bussa, Niger-state. Nigeria.
Pantastico, ER B. 1989. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buah-Buahan dan Sayur-Sayuran Tropika dan Subtropika. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Prayogo, YissaLuthana.2010. Teknologi Pengeringan Bahan Pangan. http://yissaprayogo.wordpress.com/2010/05/07/teknologi-pengeringan-bahan-makanan/
Rimbualam, Ivan Hadinata. 2010. Kesetimbangan Uap Cair Dalam Pemisahan udara Secara Kriogenik. http://ivanhadinata.blogspot.com/2010/01/kesetimbangan-uap-cair-dalam-pemisahan.html.
Rohman, Saepul.2008. Teknologi Pengeringan Bahan Makanan
http://majarimagazine.com/2008/12/teknologi-pengeringan-bahan-makanan/.
Satuhu, Suyanti dan Ahmad Supriyadi. 1999. Pisang, Budidaya, Pengolahan dan Prospek Pasar. Penebar Swadaya. Jakarta.
Setyawati, Ika Purwo.2005. Analisis Kinerja Mesin Pengolahan Gabah di Bulog 404 Klahang Sokaraja Kabupaten Banyumas. Fakultas Pertanian Universitas Jenderal Soedirman.Purwokerto.

#Juara 1 LKIR bidang Teknologi Provinsi Jawa Tengah 2010

Oleh :
Istianah Maryam Jamilah,
Mitra Surya Darojat,
Mokhamad Ali Zaenal Abidin.
SMA NEGERI 2 PURWOKERTO

3 comments:

  1. sebelum.a salam kenal nee, saya Firman .
    bos kira" rancang bangun alat yang sederhana tapi tidak berhubungan dengan microkontroler apa yaa ??
    saya jurusan elektro listrik, makasih

    ReplyDelete
  2. salam kenal juga,,,ini juga gak pake microkontroler kok..

    ReplyDelete
  3. hi dee hi pendekar-zaman.blogspot.com admin discovered your blog via search engine but it was hard to find and I see you could have more visitors because there are not so many comments yet. I have found website which offer to dramatically increase traffic to your site http://cheap-mass-backlinks.com they claim they managed to get close to 4000 visitors/day using their services you could also get lot more targeted traffic from search engines as you have now. I used their services and got significantly more visitors to my website. Hope this helps :) They offer best services to increase website traffic Take care. Richard

    ReplyDelete