## Pengaruh penggunaan blower pada kolektor surya sebagai alat alternatif untuk meningkatkan kualitas hasil pengeringan biji kopi di daerah aceh
Andi Mulkan * , Teuku Zulfadli Prodi Teknik Mesin, Universitas Iskandar Muda Jl. Kampus Unida – Surien Banda Aceh, 23234, Indonesia
* Corresponding author: andeend40@gmail.com

## Abstrak
Saat musim panen kopi banyak petani di Aceh khususnya yang menjual kopi yang masih berwarna merah. Hal tersebut terjadi karena lamanya proses pengeringan. Pengeringan secara alami di bawah sinar matahari membutuhkan waktu yang sangat lama dan higienis produk juga menjadi kendala karena biasaya penjemuran dilakukan di lahan terbuka. Dengan menggunakan perpindahan panas secara alamiah maka waktu yang dibutuhkan utuk proses pengeringan biji kopi berkisar antara 12-20 jam. Penelitian ini memaparkan kolektor surya sebagai alat alternatif pengeringan biji kopi sehingga produk biji kopi yang dihasilkan lebih higienis tanpa terpapar baik oleh kotoran maupun bakteri serta proses pengeringan  yang  tidak  terlalu  lama  sehingga  kualitas  biji  kopi  pun  diharapkan  akan  meningkat.  Metode  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  dengan  menganalisis  kemampuan  penyerapan  panas  absorber  yang menggunakan material alumunium yang sebelumnya telah dicat dengan warna hitam serta penggunaan blower udara. Data temperatur dalam ruang pengering diambil dalam waktu interval 30 menit. Pengukuran massa biji kopi diukur setiap 1 jam dengan menggunakan timbangan digital. Begitu pula dengan laju penurunan massa dari biji kopi dan penurunan  kadar  air  yang  juga  diukur  setiap  1  jam.  Dari  hasil  penelitian  dapat  dilihat  bahwa  penggunaan  blower dengan kecepatan hembusan udara 3,65 m/s dengan temperatur rata-rata 56 ℃ dapat mengurangi kadar air sebanyak 25,5 %. Untuk kecepatan udara 4,55 m/s dengan temperatur rata-rata 54,2 ℃ maka kadar air yang berkurang sebanyak 24,52 %, sedangkan untuk kecepatan 4,95 m/s dengan temperatur rata-rata 52,7 ℃ maka kadar air yang berkurang sebanyak 21,78 % dalam waktu 4 jam.
Kata Kunci : Kolektor Surya, Blower, Laju Aliran Udara, Energi Thermal, Biji Kopi

## Abstract
During the coffee harvest season, many farmers in Aceh sell their red coffee harvest due to the long drying process. Naturally drying in the sun takes a very long time and product hygiene is also an obstacle because usually drying is done on open land. Using natural heat transfer, the time required for the coffee bean drying process ranges from 12- 20 hours. The study describes a solar collector as an alternative device for drying in resulting coffee bean products with more hygienic without being exposed to dirt or bacteria. Shorter processes in which the quality of coffee beans increased were expected. The method used in this research is to analyze the heat absorption ability of the absorber using aluminum material which has been previously painted and the use of an air blower. The temperature inside was taken at thirty-minute intervals. Measurement of the mass of coffee beans was measured every 1-hour using digital scales. Similarly, mass and moisture content were also measured every 1 hour. From the results, it shows that the use of a blower with an airflow rate of 3.65 m/s with an average temperature of 56 ℃ can reduce the moisture content by 25.5%. For an air velocity of 4.55 m/s with an average temperature of 54.2 ℃, the moisture content reduces as much as  24.52%.  Furthermore,  for  an  airflow  rate  of  4.95  m/s  with  an  average  temperature  of  52.7  ℃,  the  moisture decreased by 21.78% within 4 hours.
Keywords: Solar Collector, Air Blower, Air Velocity, Thermal Energy, Coffee Beans

## 1. Pendahuluan
Pengeringan  dengan  sinar  matahari  adalah proses  pertanian  yang  umum  di  banyak  negara, khususnya dengan suhu luar ruangan mencapai 30  C atau  lebih  tinggi.  Di  negara-negara  Asia  Tenggara, tanaman rempah-rempah dan herba dikeringkan secara rutin.  Namun,  kondisi  cuaca  seringkali  menghalangi penggunaan  penjemuran  karena  kerusakan  akibat rehidrasi  selama  hari-hari  hujan  yang  tidak  terduga [1].
Pengeringan  dan  dehidrasi  buah-buahan  dan sayuran  segar  adalah  salah  satu  proses  yang  paling intensif  pada  industri  makanan  dan  metode  yang menjanjikan untuk mengurangi kerugian pasca panen [2]. Namun, ada sedikit kemajuan di bidang teknologi pengeringan  matahari.  Teknologi  pengeringan matahari  di  negara  berkembang  untuk  tanaman komersial  (tembakau,  teh,  kopi,  kismis  anggur, kapulaga  kecil  dan  besar,  cabai,  biji  ketumbar,  jahe,
kunyit,  lada  hitam,  bawang  merah,  serpihan  bawang putih,  dll.)  memiliki  potensi  besar.  Untuk  produk makanan  seperti  itu,  bahkan  dengan  investasi  modal tinggi dari pengering surya, biaya satuan pengeringan matahari diharapkan menjadi sebagian kecil dari harga jual produk kering [3]. Metode pengeringan meliputi sistem konvensi,  solar, oven, dehydrator, dan pompa panas [4].
Solusi  alternatif  untuk  metode  pengeringan tradisional dan untuk mengatasi masalah pengeringan dengan sinar matahari terbuka digunakan solar dryer tipe  tidak  langsung.  Alasan  utamanya  adalah pengeringan matahari tipe tidak langsung mempertahankan  kualitas  produk  yang  baik dibandingkan  dengan  pengeringan  matahari  terbuka. Selain  itu,    waktu  untuk  proses  pengeringan  dapat dikurangi  secara  signifikan  dibandingkan  dengan pengeringan  dengan  sinar  matahari  terbuka.  Alasan lain  adalah  karena  makanan  kering  dapat  diawetkan untuk  waktu  yang  lama  dan  produk  menjadi  sangat ringan sehingga mudah untuk diangkut [5].
Dalam penelitian ini, alat pengering dilengkapi dengan  sebuah  blower  yang  menghembuskan  aliran udara  panas  ke  dalam  ruang  pengering.  Dengan adanya  blower  ini  akan  dilihat  pengaruh  variasi kecepatan  aliran  udara  terhadap  karakteristik pengeringan  biji  kopi.    Fungsi  dari  blower  adalah untuk mempercepat proses pengeringan dalam ruang pengering.
.
2. Metode Penelitian
Pengeringan terutama dilakukan untuk menurunkan  kadar  air  makanan  ke  tingkat pembusukan  yang  disebabkan  oleh  berbagai  reaksi yang  dapat  diminimalkan  [6].  Proses  perpindahan panas  pada  proses  pengeringan  terjadi  karena temperatur  bahan  lebih  rendah  daripada  temperatur yang dialirkan sekelilingnya. Panas yang diberikan itu akan  menaikan  temperatur  bahan  dan  menyebabkan tekanan uap air dari bahan ke udara yang merupakan perpindahan  massa  sebelum  proses  pengeringan. Tekanan  uap  air  pada  bahan  berada  dalam kesetimbangan dengan tekanan uap air di sekitarnya.
Laju perpindahan panas dengan cara konveksi antara  suatu  permukaan  dan  fluida  dihitung  dengan persamaan [7]:
𝑞 𝑐 = ℎ 𝑐 𝐴∆𝑇 (2.1) Dimana : h   = koefesien perpindahan panas konveksi (W/m 2 K) A  = luas permukaan laluan (m 2 ) ∆𝑇 = perubahan temperatur (K)
Penentuan  Laju  aliran  massa (mass  flow  rate) ditentukan dengan menggunakan persamaan :
m = Q x ρ (2.2)
Dimana : 𝑚 = Laju aliran massa (kg/s) Q  =  Debit aliran (cm 3 / jam) 𝜌 = massa jenis air pada temperatur normal (kg/m³)
Kemampuan suatu material dalam proses penyerapan energi  thermal  yang  dibutuhkan  untuk  proses pemanasan  air  di  dalam  kolektor  dapat  ditentukan menggunakan persamaan berikut [7]:
Q m = C ×   ∆T (2.3) Dimana :
Q  = Energi yang terserap oleh material (J/kg) 𝑚 = Massa dari material absorber (kg) 𝐶 = Kapasitas Kalor ( J/(kg K) ∆𝑇 = Perubahan temperatur fluida (K)
Energi  panas  yang  dibutuhkan  untuk menaikkan  temperatur  ruang  pengering  dengan menggunakan persamaan [7]:
Q = m . Cp . ∆𝑇 (2.4)
Dimana :
Q   = Energi panas ( kj) m   = massa udara panas didalam ruang pengering (kg) Cp  = panas spesifik udara (joule/kg ℃ ) ∆𝑇 = perbedaan temperatur udara pengering ( ℃ )
Energi  panas  yang  dibutuhkan  untuk  proses pengeringan  biji  kopi  didapat  dengan  menggunakan persamaan :
Q pengeringan = Mn . Lh (2.5) Dimana :
Mn  = berat biji kopi setelah dikeringkan (kg) Lh   = panas laten pada temperatur (kJ/kg)
Dalam penelitian ini, ruang pengering memiliki dimensi 1,5m x 1m x 1m dengan berkapasitas 4 rak, sedangkan  kolektor  surya  berdimensi  3m  x  1,5  m dengan  dasar  yang  telah  dilapisi  cat  hitam  seperti terlihat
pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Ruang pengering dan kolektor surya
Dalam penelitian ini, sebuah blower digunakan untuk membantu menghembus udara panas ke dalam ruang  sistem  pengering.  Kecepatan  aliran  udara blower  diatur  dengan  sebuah  katup  ( Valve ).    Alat pengukur  kecepatan  udara  ( Anemometer )  digunakan untuk  mengukur  kecepatan  angin  dari  blower.  Data temperatur  dalam  ruang  pengering  diambil  dalam waktu interval 30 menit. Pengukuran massa biji kopi diukur setiap 1 jam dengan menggunakan timbangan digital. Begitu pula dengan laju penurunan massa dari biji  kopi  dan  penurunan  kadar  air  yang  juga  diukur setiap 1 jam.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Analisis Temperatur Ruang Pengering Tabel 4.1 di bawah memperlihatkan temperatur rata-rata di dalam ruang pengering.
Tabel 1. Temperatur Rata-Rata Ruang Pengering
Waktu (Menit) Kecepatan Udara (m/s) 3.65 4.55 4.95 Temperatur Ruang Pengering Rata-Rata  C 0 25.6 25.8 26.9 30 59.5 57.5 53.5 60 62.5 57.5 54.5 90 59.5 57.5 55.5 120 59.5 57.5 55.5 150 59.5 58.5 56.5 180 58.5 57.5 56.5 210 59.5 57.5 57.5 240 59.5 58.5 57.5
Gambar  2  memperlihatkan  grafik  hubungan  antara temperatur  di  dalam  ruang  pengering  dan  waktu dengan  menggunakan  laju  udara  yang  berbeda  dari penggunaan blower udara.
Gambar 2. Grafik Temperatur Ruang Pengering dan Waktu
Dari tabel dan grafik  dapat dilihat bahwa temperatur udara di dalam ruang pengering mengalami kenaikan yang  signifikan  dari  temperatur  awal  26  C  menjadi 56,8  C pada menit ke-30. Pada saat kecepatan aliran udara  3,65  m/s,  temperatur  rata-rata  adalah  56  C. Ketika  kecepatan  udara  dinaikkan  ke  4,55  m/s, temperatur rata-rata ruang  menurun ke 54,2  C.  Dan pada saat kecepatan udara 4,95 m/s, temperatur rata- rata  ruang  pengering  menjadi  52,7  C.  Temperatur rata-rata ruang pengering keseluruhan adalah 57,8  C.

## 3.2 Analisis Kadar Air dan Massa Bahan
Tabel  4.2  dan  4.3  di  bawah  memperlihatkan persentase  kadar  air  biji  kopi  dan  massa  biji  kopi dengan variasi laju kecepatan udara blower.
Tabel 2. Persentase Kadar Air Biji Kopi Waktu Kecepatan Udara (m/s) 3.65 4.55 4.95 Kadar Air Rata-Rata (%) 08.00 43.40 43.70 43.81 09.00 31.50 30.67 27.78 10.00 24.54 22.75 18.77 11.00 15.51 14.73 11.80 12.00 12.54 10.75 6.74
Tabel 3. Massa Biji Kopi Waktu Laju Udara (m/s) 3.65 4.55 4.95 Massa Biji Kopi (gram) 08.00 23.3 23.4 23.5 09.00 20.5 20.4 18.7 10.00 19.1 18.6 17.9 11.00 17.2 17.0 16.4 12.00 16.4 16.1 15.5
Gambar  3  dan  4  memperlihatkan  grafik  hubungan antara persentase kadar air dan massa biji kopi dengan variasi laju kecepatan udara blower.
Gambar 3. Grafik Persentase Kadar Air Biji Kopi dan Waktu
Gambar 4. Grafik Penurunan Massa Biji Kopi dan Waktu
Dari  Tabel  4.2  dan  Gambar  2  dapat  dilihat bahwa persentase kadar air terus menurun ketika laju udara blower dinaikkan. Pada  saat laju udara blower 3,65 m/s, persentase  kadar air bahan terus  menurun dari  43,4  %  menjadi  12,54  %  Pada  saat  laju  udara dinaikkan  4,55  m/s  persentase  kadar  air  bahan  juga mengalami penurunan secara signifikan dari keadaan awal  43,7  %  menjadi  10,75  %.  Persentase  kadar  air bahan juga mengalami penurunan dari 43,8 % menjadi 6,7  %  pada  saat  laju  udara  4,95  m/s  dalam  interval waktu 4 jam.
Begitu  pula  dengan  massa  bahan  juga mengalami penurunan. Pada saat laju udara 3,65 m/s, massa bahan mengalami penurunan dari keadaan awal 23,3 gram menjadi 16,4 gram. Pada saat laju dinaikkan ke  4,55  m/s  dan  4,95  m/s,  massa  bahan  mengalami penurunan  pada  keadaan  akhir  16,1  gram  dan  15,5 gram secara berturut-turut. Semakin cepat laju udara panas  menyebabkan  temperatur  di  dalam  rak meningkat  yang  mengakibatkan  perpindahan  panas pada biji kopi semakin cepat sehingga massa biji kopi akan cepat berkurang temperatur [8].
Penelitian  sebelumya  pengeringan  jagung  [8] menggunakan  solar  kolektor  dengan  konveksi  paksa yang  menggunakan  blower  melaporkan  bahwa temperatur  rerata  rak  untuk  kecepatan  udara  3  m/s sedikit  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  kecepatan
udara 2 m/s. Hal ini disebabkan karena semakin tinggi kecepatan  udara  maka  perpindahan  panas  akan semakin  baik.  Semakin  cepat  perpindahan  panas mengakibatkan  temperatur  menurun.  Begitu  pula dengan massa bahan. Penuruan kadar air pada awalnya relatif  cepat  kemudian  seiring  dengan  penambahan waktu  pengeringan,  penurunan  kadar  air  semakin kecil.  Hal  ini  terjadi  karena  semakin  lama  waktu pengeringan,  maka  kadar  air  semakin  sedikit  dan akibatnya air semakin susah untuk diuapkan.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa penggunaan blower dalam sistem pengeringan sangat berpengaruh terhadap temperatur, kadar air ( moisture ), dan  massa  biji  kopi.  Dengan  kecepatan  aliran  udara 3,65  m/s,  temperatur  rata-rata  dalam  ruang  rak pengering adalah 56  C dengan kadar air 12,54 % dan massa  biji  kopi  16,4  gram  selama  4  jam  waktu pengeringan.  Ketika  kecepatan  udara  4,55  m/s, temperatur rata-rata dalam ruang rak pengering turun 54,2  C dengan kadar air 10,75 % dan massa biji kopi 16,1 gram, sedangkan pada kecepatan udara 4,95 m/s, temperatur rata-rata dalam ruang rak pengering turun menjadi 52,7  C dengan kadar air 6,74 % dan massa biji kopi 15,5 gram.  Semakin cepat aliran udara panas di dalam ruangan pengering maka semakin cepat pula penurunan  temperatur,  penurunan  kadar  air,  serta massa biji kopi [8]. Sistem pengering kolektor surya dapat mengurangi waktu pengeringan dan menghasilkan produk yang berkualitas sehingga lebih efisien  daripada  pengeringan  dengan  sinar  matahari terbuka [5].

## Ucapan Terima Kasih
Penulis  ingin  mengucapkan  terima  kasih  kepada Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Ristekdikti atas bantuan dana penelitian melalui Skema Penelitian Dosen Pemula (PDP) Tahun 2020.

## Referensi
[1] A. Sharma, C. R. Chen, and N. Vu Lan, “Solar- energy drying systems: A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 13, no. 6–7. pp. 1185–1210, 2009.
[2] D.  M.  Kadam  and  D.  V.  K.  Samuel, “Convective flat-plate solar heat collector for cauliflower drying,” Biosyst. Eng. , vol. 93, no. 2, pp. 189–198, 2006.
[3] O. Prakash and A. Kumar, “Historical review and  recent  trends  in  solar  drying  systems,” International  Journal  of  Green  Energy ,  vol. 10, no. 7. pp. 690–738, 2013.
[4] L. J. Goh, M. Y. Othman, S. Mat, H. Ruslan, and K. Sopian, “Review of heat pump systems
for  drying  application,” Renewable  and Sustainable  Energy  Reviews ,  vol.  15,  no.  9.
Elsevier Ltd, pp. 4788–4796, 2011.
[5] A. Lingayat, V. P. Chandramohan, and V. R. K. Raju, “Design, Development and Performance of  Indirect  Type  Solar  Dryer  for  Banana Drying,” in Energy Procedia , 2017, vol. 109, no. November 2016, pp. 409–416.
[6] M.  Yahya,  A.  Fudholi,  H.  Hafizh,  and  K. Sopian, “Comparison of solar dryer and solar- assisted  heat  pump  dryer  for  cassava,” Sol. Energy , vol. 136, pp. 606–613, 2016.
[7] W.  .  Duffie,  J.A.  and  Beckman, Solar
Engineering of Thermal Process , 2nd ed. New York: John Wiley, 1991.
[8] I.  B.  Alit  and  I.  G.  B.  Susana,  “Pengaruh
Kecepatan Udara Pada Alat Pengering Jagung Dengan Mekanisme Penukar Kalor,” Rekayasa  Mesin ,  no.  December  2019,  pp. 117–124, 2020.