Analisis Kinerja Pengering Heat Pump Kompresi Uap untuk Pengeringan Temu Putih (Curcuma zedoaria (Berg.) Roscoe)

Abstract

Tanaman obat memerlukan proses pengeringan yang tepat karena mengandung bahan aktif sehingga proses pengeringannya harus diperhatikan agar tidak terjadi penurunan bahkan kehilangan kandungan bahan aktif di dalamnya. Pengeringan tanaman obat pada umumnya berbentuk simplisia dimana bagian rimpang dari tanaman diiris tipis kemudian dikeringkan setelah itu dilakukan proses selanjutnya sesuai kebutuhan. Pengeringan temu putih (Curcuma zedoaria (Berg.) Roscoe) dalam bentuk simplisia memerlukan penanganan yang tepat karena kadar air temu putih yang cukup tinggi berkisar antara 80–90 % sehingga memiliki sifat yang mudah rusak. Suhu, kelembapan relatif dan laju aliran udara menjadi faktor yang berpengaruh dalam pengeringan tanaman obat. Untuk itu agar kualitas pengeringan tanaman obat meningkat, kondisi pengeringan yang tepat perlu diketahui. Pengeringan mekanis adalah pengeringan alternatif untuk mempersingkat waktu pengeringan dan tetap mempertahankan nilai mutu dari komoditi yang dikeringkan. Salah satu pengeringan mekanis yang dapat digunakan yaitu pengering dengan sistem heat pump kompresi uap (HPKU) dimana sistem yang digunakan adalah dengan menyerap kalor ditingkat suhu yang lebih rendah kemudian melepaskannya ditingkat suhu yang lebih tinggi sehingga dapat digunakan untuk pengeringan. Sistem HPKU memanfaatkan masukan panas lingkungan kemudian menghasilkan keluaran panas yang lebih tinggi. Penggunaan sistem HPKU memberikan keuntungan lain dimana uap air yang terkandung di udara didehumidifikasi sehingga kelembapan relatif udara yang dihasilkan lebih rendah dengan melewatkan udara pengering melalui evaporator kemudian udara pengering mengalami peningkatan suhu dari panas yang dilepaskan di kondensor. Pada sistem pengering HPKU ini, aliran udara lingkungan dapat dilewatkan melalui evaporator dan juga kondensor. Untuk itu, konfigurasi aliran udara melalui kedua komponen ini dikaji proporsinya untuk meningkatkan efeknya pada kondisi udara pengering. Selanjutnya konfigurasi udara ini diterapkan untuk pengeringan temu putih untuk dikaji karakteristik pengeringannya. Penelitian ini bertujuan menemukan konfigurasi terbaik laju aliran udara dari heat pump kompresi uap yang menghasilkan kondisi udara pengering yang sesuai untuk pengeringan temu putih kemudian menganalisis kinerja alat pengering heat pump kompresi uap untuk pengeringan temu putih serta melakukan analisis mutu produk yang dihasilkan. Penelitian ini terdiri atas dua bagian yaitu konfigurasi aliran udara dan uji kinerja pengeringan temu putih dengan sistem HPKU. Hasil pengujian didapatkan konfigurasi aliran udara yang terbaik untuk pengeringan temu putih adalah: (i) inlet udara sebelum evaporator diberi kasa dan (ii) inlet udara sebelum kondensor ditutup. Konfigurasi ini memberikan kondisi udara pengering yang lebih baik karena panas yang dapat diberikan ke udara dan kelembapan udara yang dapat diturunkan lebih besar untuk melakukan pengeringan temu putih dengan laju aliran udara dan udara pengering yang dihasilkan lebih tinggi serta kelembapan relatif udara yang rendah. Pengeringan temu putih dilakukan dengan menerapkan konfigurasi aliran udara terbaik yang telah didapat sebelumnya. Pengeringan temu putih dilakukan pada kondisi kadar air awal 77,95 %bb dan mencapai kadar air akhir 8,19 %bb dengan laju aliran udara sebesar 0,129 kg/s dari konfigurasi terbaik yang didapat. Waktu pengeringan yang dicapai adalah 11 jam dengan laju pengeringan rata-rata 45,05 %bk/jam. Hasil pengujian kinerja HPKU pada pengeringan temu putih adalah: (i) COPhp sebesar 3,11, (ii) nilai STEC sebesar 4,066 MJ/kg, (iii) nilai SMERT sebesar 0,870 kg/kWh, dan (iv) nilai SMERTot sebesar 0,449 kg/kWh. Nilai STEC, SMERT dan SMERTot yang didapat dipengaruhi oleh waktu pengeringan, tidak dipengaruhi oleh konsumsi energi pada kompresor. Kinerja sistem HPKU berpengaruh nyata terhadap suhu lingkungan, dimana suhu lingkungan yang tinggi menghasil COPheatpump yang cenderung menurun. Konfigurasi aliran udara terbaik memberikan nilai kadar kurkumin pada simplisia temu putih sebesar 0,074–0,120 %.

Medicinal plants require a proper drying process because they contain active ingredients that must be considered then there is no decrease or even loss of it. In general, simplicia is the common form of medicinal plants drying where the rhizome part of the plant is thinly sliced then dried for the next process as needed. Zedoary (Curcuma zedoaria (Berg.) Roscoe) drying in simplicia form requires a proper treatment because the moisture content of zedoary is quite high, about 80–90 % that have perishable properties. Temperature, relative humidity and air flow rate are influential factors in medicinal plants drying. For this reason, in order to increase the quality of medicinal plants drying, proper drying conditions need to be known. Mechanical dryer is an alternative drying method to shorten drying time and maintain the quality. Dryer with a vapor compression heat pump (VCHP) system is one of the mechanical dryings that can be used, the system works by absorbing heat at lower temperature level then releasing it at higher temperature level then can be used for drying. VCHP system utilize environmental heat as input then produce higher heat as output. Another advantage of using VCHP system is dehumidification of water vapor in the air resulting in lower relative humidity by passing the drying air through the evaporator then drying air temperature increase from the heat released in the condenser. In this VCHP dryer system, environmental air flow can be passed through the evaporator and also the condenser. For this reason, the proportion of the air flow configuration through these two components is assessed to increase their effect on drying air condition. Furthermore, this air configuration is applied for drying zedoary to assess its drying characteristics. The study aims to find the best configuration of air flow rate from vapor compression heat pump which produce drying air conditions that are suitable for zedoary drying then analyze the performance of vapor compression heat pump for zedoary drying and product quality. This research consists of two parts, air flow configuration and zedoary drying performance test with VCHP system. The result obtained the best configuration of air flow for zedoary drying are: (i) the air inlet before the evaporator is given an inhibitor, and (ii) the air inlet before the condenser is closed. This configuration provides best drying air condition, the heat given to the air and lowered humidity to drying zedoary with higher airflow rate and drying air results also low relative humidity. Zedoary drying is carried out by applying the best air flow configuration that has been obtained previously. Zedoary drying is carried out in initial moisture content 77.95 % wet basis and reaches final moisture content 8.19 % wet basis with an airflow rate 0.129 kg/s obtained from the best configuration. Drying time achieved is 11 hours with an average drying rate 45.05 % dry basis/hour. VCHP performance test for zedoary drying results are: (i) COPhp is 3.11, (ii) STEC value is 4.066 MJ/kg, (iii) SMERT value is 0.870 kg/kWh, and (iv) SMERTot value is 0.449 kg/kWh. The STEC, SMERT and SMERTot values obtained are affected by drying time, not by energy consumption in the compressor. The environment temperature affected VCHP system performance, where high ambient temperatures produce COPhp which tend to decrease. The best airflow configuration gives the value of curcumin content in simplicia of zedoary at 0.074–0.120 %.