Pengeringan kakao dengan energi surya menggunakan rak pengering dengan kolektor tipe efek rumah kaca

Abstract

Tujuan penelitian ini adalah untuk (1) mendapatkan performansi dari alat pengering Efek Rumah Kaea (ERK) yang dimodifikasi dengan rak penge­ring bergetar untuk pengeringan kakao, (2) merumuskan model matematik un­tuk menghitw1g perubahan suhu, RH dan penurunan kadar air biji kakao se­lama pengeringan dan melakukan validasi dari model tersebut, (3) melakukan simulasi untuk kondisi cuaca dan sistem yang berbeda dari yang ada pada per­cobaan yang dilakukan dan (4) melakukan analisa kelayakan ekonomi dari alat pengering ERK dalam pengeringan kakao. Perubahan suhu, RH dan kadar air kakao diduga berdasarkan model­model yang meliputi persamaan-persamaan pindah panas dan massa, penyerap­an iradiasi surya pada bidang miring, pengeringan lapisan tipis kakao dan per­samaan-persamaan psikrometrik. Metode beda hingga dan eliminasi Gauss­Jordan digunakan dalam penyelesaian model-model tersebut dengan komputer. Bahan dasar yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji kakao basil fermentasi yang dipeoleh dari PTPN VIII Cikasungka, Jawa Barat. Penelitian ini dilaksanakan dalam empat tahap, yakni pengukuran sifat termofisik biji kakao, pembuatan alat pengering dan rak, pengujian alat dan simulasi. Untuk pengukuran sifat termofisik dilakukan dalam lima tingkat suhu. Sedangkan un­tuk pengujian alat dilakukan tiga percobaan dengan massa awal, kadar air awal, kecepatan angin dan tebal tumpukan kakao yang berbeda. Hasil pengukuran tennofisik menunjukkan bahwa kisaran nilai K adalah 0.000938-0.002542 1/menit (model lempeng) dan 0.001397-0.004238 1/menit (model bola). Nilai Me berkisar antara 8.55-13.53 % b.k. (model lempeng) dan 1.39-10.59 %b.k. (model bola), sedangkan nilai D berkisar antara 8.92E- 09-2.71E-08 (model lempeng) dan 8.42E-09-2.28E-08 (model bola). Pengujian alat yang dilakukan menunjukkan bahwa rata-rata suhu ruang pengering ERK selama percobaan berkisar antara 44.8-46.9 °C dengan RH berkisar antara 39.4-42.9 %. Dengan kondisi demikian massa kakao sebanyak 133-228 kg dari kadar air awal 45.4-61.7 % b.b. dapat dikeringkan dengan kisaran waktu pengeringan 39-45 jam. Input energi yang berasal dari iradiasi surya berkisar antara 10.7-16.4 %. Efisiensi total sistem dengan iradiasi ber­kisar antara 8.61-19.03 %, sedangkan tanpa iradiasi berkisar antara 10.3-21.47 %. Koe:fisien determinasi (COD) antara model yang digunakan untuk men­duga suhu ruang, suhu pelat, RH dan kadar air dengan hasil pengukuran secara berturut-turut menunjukkan nilai-nilai 0.83, 0.89, 0.76 dan 0.97, dengan per­sentasi simpangan mutlak (APD) 3.5, 6.6, 12.8 dan 15.4 %. Hasil simulasi untuk hari cerah menunjukkan bahwa dengan laju aliran massa 0.1 kg/detik dan tanpa penggunaan bahan bakar pengeringan berlangsung selama 42 jam. Biaya pokok pengeringan dengan alat pengering ini adalah sebesar Rp. 237.21kg.