Perhitungan Efisiensi Pengeringan pada Mesin Pengering Gabah Tipe Flat Bed Dryer di CV. XYZ
Muhamad Fadhlan Suhelmi * , Ratna Dewi Anjani dan Najmudin Fauji Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang, JL. H.S. Ronggowaluyo, Kec. Telukjambe Timur, Kabupaten Karawang, Jawa Barat 41361, Indonesia
*E-mail: 1810631150009@student.unsika.ac.id
Diterima: 06-07-2021; Direvisi: 05-04-2022; Dipublikasi: 30-04-2022

## Abstrak
Semakin meningkat populasi di Indonesia, maka akan semakin meningkat juga kebutuhan pangan, salah satunya yaitu beras.  Untuk  dapat  membuat  padi  menjadi  beras  diperlukan  proses  yang  panjang,  salah  satunya  adalah  proses pengeringan gabah. Di Indonesia, pengeringan gabah masih  mengandalkan panas dari  matahari, sehingga jika terjadi hujan,  gabah  tidak  akan  kering  dengan  sempurna.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menghitung  energi  panas  dan  juga efisiensi pengeringan pada mesin pengering gabah tipe flat bed dryer dengan blower axial fan. Metode yang digunakan adalah  metode  eksperimental  yang  dilakukan  di  CV.  XYZ.  Hasil  analisis  menunjukkan  bahwa  mengeringkan  gabah seberat 20 ton dalam 20 jam membutuhkan energi sebesar 8,4 x 10 6 kJ untuk mengeringkan gabah dengan kadar air awal 28  %  menjadi  14  %.  Laju  perpindahan  panas  dari  blower  ke  gabah  sebesar  9.806,91  W.  Sedangkan  energi  yang disalurkan dari pemanas ke blower sebesar 3,8 x 10 7 kJ, sehingga efisiensi pengeringan gabah sebesar 22,03 %.
Kata kunci : energi panas; flat bed dryer ; gabah; laju perpindahan panas; pengeringan

## Abstract
As the population increases in Indonesia, the need for food will also increase, one of which is rice. To be able to make rice into rice requires a long process, one of which is the process of drying grain. In Indonesia, grain drying still relies on heat from the sun, so if it rains, the grain will not dry perfectly. This study aims to calculate the thermal energy and drying efficiency of a flat bed dryer with a blower axial fan. The method used is an experimental method carried out at CV. XYZ. The results of the analysis showed that drying 20 tons of grain in 20 hours required energy of 8,4 x 10 6 kJ to dry  grain  with  an  initial  moisture  content  of  28%  to  14%.  The  rate  of  heat  transfer  from  the  blower  to  the  grain  is 9.806,91 W. Meanwhile, the energy transferred from the heater to the blower is 3,8 x 10 7 kJ, so that the efficiency of grain drying is 22,03%.
Keywords: drying; flat bed dryer; grain; heat energy; heat transfer rate

## 1. Pendahuluan
Seiring  dengan  bertumbuhnya  jumlah  populasi  masyarakat  di  Indonesia,  tentunya  kebutuhan  pangan  akan  semakin meningkat pula, salah satunya yaitu beras. Hal ini dibuktikan dari jumlah produksi gabah pada tahun 2020 mencapai sebesar 54,65 juta ton gabah kering giling (GKG). Jika dibandingkan dengan tahun sebelumnya yang sebesar 54,60 juta ton GKG, tahun 2020 mengalami peningkatan sebesar 0,08 % [1]. Saat panen tiba padi tidak bisa langsung dikonsumsi karena masih merupakan  bahan  setengah  jadi,  sehingga  perlu  dilakukan  proses  lebih  lanjut  untuk  menghasilkan  beras,  salah  satunya adalah proses pengeringan gabah yang bertujuan untuk menurunkan kadar air yang terkandung pada gabah [2].
Ada dua jenis metode yang digunakan untuk mengeringkan gabah, yaitu pengeringan alami dan pengeringan buatan. Pengeringan  alami  dilakukan  dengan  cara  dijemur  dibawah  sinar  matahari  langsung,  sedangkan  pengeringan  buatan dilakukan dengan menggunakan panas dari hasil pembakaran [3].
Mesin  pengering  gabah  memiliki  berbagai  jenis  yang  telah  ada  dipasaran  antara  lain  adalah flat  bed  dryer , screen conveyor , drum dryer, tray dryer dan tunnel dryer [4]. Mesin pengering flat bed dryer menggunakan prinsip kerja forced convection , dimana aliran udara didorong secara paksa oleh blower, sehingga energi panas dapat sampai menuju gabah [5].
Bahan bakar yang digunakan pada mesin ini dapat berupa batubara, briket, kayu bakar, sekam dan juga LPG [6]. Flat bed dryer dapat dibedakan menjadi dua jenis jika dilihat dari blowernya, yaitu ax ial fan dan centrifugal fan [7].
Banyak yang telah melakukan penelitian terkait dengan mesin pengering tipe flat bed dryer atau bisa disebut juga box dryer diantaranya adalah [8] yang meneliti tentang pengaruh tebal tumpukan, lama pengeringan dan juga kecepatan udara pengering terhadap mutu benih padi. [9] meneliti tentang pengaruh kecepatan angin dan jumlah pipa pemanas terhadap laju pengeringan. [6] meneliti tentang pengaruh temperatur udara pipa terhadap konsumsi bahan bakar gas LPG pada proses kecepatan pengeringan padi.
Dengan demikian, peneliti tertarik  untuk  melakukan penelitian mengenai  energi  panas yang dihasilkan dan efisiensi pengeringan  dari  mesin  pengering  gabah  tipe flat  bed  dryer yang  diproduksi  oleh  CV.  XYZ,  sehingga  nantinya  dapat melakukan inovasi dalam merancang produk mesin pengering gabah.

## 2. Material dan metodologi
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  eksperimental  yang  dilakukan  di  CV.  XYZ  dengan  beralamatkan  di  Jalan Surotokunto KM 7,2 No.32, Warungbambu, Kec. Karawang Tim. Teknik pengumpulan data pada penelitian ini dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :
1. Observasi,  yaitu  melihat  dan  mengamati  langsung  kegiatan  di  lingkungan  kerja  tersebut.  Agar  dapat  memahami permasalahan yang terjadi dilapangan.
2. Wawancara,  yaitu  untuk  mendapatkan  informasi  antara  topik  yang  diangkat  dalam  penelitian  dengan  objek  yang dituju,  maka  perlu  dilakukan  wawancara  dengan  pihak-pihak  terkait,  antara  lain:  koordinator  lapangan  CV.  XYZ mengenai data yang diperlukan untuk topik penelitian ini.
3. Pengukuran, yaitu untuk mengukur nilai  - nilai yang dibutuhkan terkait mesin pengeringan gabah, seperti diameter blower, volume bak, waktu pengeringan, dsb.
4. Literatur, yaitu untuk mendukung data – data yang didapatkan dan juga mengumpulkan data dari berbagai sumber, baik dari buku, jurnal, atau internet.
Metode  analisis  data  pada  penelitian  ini  menggunakan  analisis  kualitatif  dan  analisis  kuantitatif.  Analisis  kualitatif, yaitu  menganalisis  data  dari  hasil  pengamatan,  wawancara  dan  literatur  mengenai  mesin  pengering  gabah,  sedangkan analisis kuantitatif, yaitu mengolah data secara matematis dimana data tersebut berupa angka yang telah diperoleh dari hasil pengukuran ataupun data sekunder.
Mesin pengering yang terdapat di CV. XYZ adalah jenis mesin pengering flat bed dryer tipe blower axial fan. Berikut ini adalah gambar atau lay out mesin pengering gabah yang dapat dilihat pada Gambar 1, sedangkan untuk kipas (blower) dapat dilihat pada Gambar 2 (a) serta tungku pemanas terlihat pada Gambar 2 (b).
Seperti  yang  terlihat  pada  Gambar  1,  bagian  –  bagian  yang  terdapat  pada  mesin  pengering  gabah  antara  lain  adalah tempat  menampung  gabah  dengan  kapasitas  20  ton  (1),  kipas  ( blower )  yang  digunakan  untuk  mengalirkan  udara  panas menuju gabah (2), yang mana blade kipas tersebut digerakan oleh poros (3). Selain itu, ada juga pulley yang berfungsi untuk mentransmisikan  daya  menuju  poros  dan  juga  untuk  memudahkan  perputaran  pada  blade  (4), v-belt berfungsi  untuk mentransfer tenaga dari satu pulley ke pulley yang lainnya (5), motor listrik adalah pusat dari energi mekanik dimana energi listrik diubah menjadi energi mekanik (6) dan yang terakhir ada tungku pemanas yang merupakan sumber panas dengan menggunakan bahan bakar LPG (7).
(a)
(b)
Gambar 2 . (a) Kipas ( blower ) dan (b)  Tungku pemanas
Untuk menganalisis energi panas yang ada pada mesin tersebut, maka harus mengetahui energi yang diperlukan untuk memanaskan gabah dan energi yang dibutuhkan untuk menguapkan air yang terkandung dalam gabah. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut [10,11]:
q out = q sb + q lb (1)
Dimana, q out adalah energi panas yang diperlukan untuk mengeringkan gabah (J), q sb adalah energi untuk memanaskan gabah  (J)  dan  q lb adalah  energi  yang  dibutuhkan untuk  menguapkan  air  dalam  gabah  (J). Energi  yang  digunakan  untuk menguapkan air adalah energi untuk mengeringkan gabah hingga mencapai kadar air yang diinginkan. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut [5,10]:
q lb = m ag h fg (2)
m ag = 𝑚 𝑔 (𝑘 𝑏 −𝑘 𝑘 ) (1−𝑘 𝑘 ) (3)
Dengan, m ag adalah massa air yang diuapkan dalam gabah (kg), h fg adalah panas laten penguapan air (J/kg), m g adalah massa gabah yang dikeringkan (kg), k b adalah kadar air awal (%) dan k k adalah kadar air akhir (%). Sementara itu, energi untuk memanaskan gabah dapat menggunakan persamaan berikut ini [10]:
q sb = m g C pg ΔT (4)
Dengan, C pg sebagai kalor jenis gabah yang dikeringkan (J/kg.K) dan ΔT sebagai perbedaan temperatur bahan awal dan akhir (°C). Salah satu batasan yang harus diketahui dalam pengukuran proses pengeringan gabah, yaitu laju perpindahan panas  dari  blower  menuju  gabah.  Hal  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  laju  perpindahan  panas  maksimal  yang  diberikan udara pengering ke gabah [10].
Laju  perpindahan  panas  ini  dihitung  dengan  pendekatan  kasus  aliran  udara  menuju  gabah  merupakan internal  flow , temperatur  pada  permukaan  gabah  dianggap  konstan  di  setiap  titiknya,  proses  perpindahan  panas  terjadi  dalam  kondisi steady state [10]. Untuk kasus tersebut dapat menggunakan persamaan berikut [12]:
q ub = h A p (T u – T b ) (5)
Dimana,  q ub adalah  laju  perpindahan  panas  dari  udara  pengering  ke  gabah  (W),  A p adalah  luas  penampang  bak penampung  (m 2 ),  h  sebagai  koefisien  konveksi  (W/m 2 K),  T u sebagai  temperatur  udara  pengering  (°C)  dan  T b sebagai temperatur  gabah  (°C).  Laju  perpindahan  panas  dapat  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan  dari  bilangan  nusselt berikut [12]:
Nu D = 0,023 Re D 4/5 Pr 0,4 (6)
Dimana, Re D adalah bilangan reynolds udara pengering dan Pr adalah bilangan Prandtl udara pengering. Udara yang terjadi pada proses pemanasan bersifat konveksi, maka energi yang dapat disalurkan oleh tungku pemanas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut [10]:
q in = ṁ u C pu (T in – T out ) (3600) t (7)
q in = ρ p A t V f C pu (T in – T out ) (3600) t (8)
Dengan, q in sebagai energi pemanas (J), ṁ u sebagai laju alir massa udara (kg/s), C pu sebagai panas jenis udara (J/kg K), T in sebagai temperatur udara saat masuk pemanas (°C), T out sebagai temperatur udara saat keluar pemanas (°C), ρ p sebagai massa jenis udara pemanas (kg/m 3 ), A t sebagai luas penampang tungku pemanas (m 2 ), V f sebagai kecepatan fluida (m/s) dan t sebagai waktu pengeringan (Jam).
Sedangkan untuk menentukan kecepatan fluida dapat menggunakan pendekatan dengan rumus daya, secara matematis dapat ditulis sebagai berikut [13]:
P = 1 2 ρ u A b V f 3 (9)
Dimana, P adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakan blower, ρ u adalah massa jenis udara pada blower dan A b adalah  luas  penampang  blower.  Efisiensi  pengeringan  dapat  didefinisikan  sebagai  perbandingan  antara  energi  yang dikeluarkan untuk memanaskan gabah dengan energi dari alat pengering. Secara matematis dapat dijabarkan sebagai berikut [14,15]:
η = 𝑞 𝑜𝑢𝑡 𝑞 𝑖𝑛 x 100 % (10)

## 3. Hasil dan pembahasan
Data berikut adalah data yang didapat dari pengukuran secara langsung dan juga wawancara dengan pihak CV. XYZ dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data parameter awal
Data Hasil Kadar air gabah awal (k b ) 28 % Kadar air gabah akhir (k k ) 14 % Temperatur udara blower (T u ) 70 °C Temperatur gabah awal (T 1 ) 26 °C Temperatur gabah akhir (T 2 ) 40 °C Temperatur lingkungan (T L ) 30 °C Temperatur tungku pemanas (T t ) 300 °C Massa gabah yang dikeringkan (m g ) 20 ton atau 20.000 kg Waktu pengeringan 20 jam Diameter blower (D b ) 1 m Diameter tungku pemanas (D p ) 30 cm
Data Hasil Tinggi dari tanah ke gabah 0,6 m Volume bak penampung 5 x 12 x 1 m Power dari motor (P) 40 HP atau 29828 Watt
Sedangkan untuk data sekunder yang didapat dari hasil literatur baik itu buku maupun jurnal dapat dilihat pada Tabel 2 sebagai berikut:
Tabel 2. Data sekunder [9, 12]
Data Hasil Panas jenis gabah (C pg ) 1.850 J/kg K Massa jenis udara (ρ u ) 1,0344 kg/m 3 Panas laten penguapan air (h fg ) 2.423,24 kJ/kg Viskositas kinematik udara pengering (v) 18,37 x 10 -6 m 2 /s Bilangan Prandtl udara pengering (Pr) 0,703549 Konduktivitas panas udara pengering (K f ) 0,0281 W/m K Massa jenis udara pemanas (ρ p ) 0,7613 kg/m 3 Panas jenis udara pemanas (C pu ) 1,0224 kJ/kg K
Panas laten  penguapan  didapat  dari  suhu  rata  –  rata  gabah  yaitu  33  °C.  Sedangkan  viskositas  kinematik  udara pengering, bilangan prandtl udara pengering dan konduktivitas panas udara pengering didapatkan dari  temperatur rata  – rata antara udara blower dan gabah yaitu 51,5 °C yang nantinya digunakan untuk menghitung laju perpindahan panas dari blower menuju gabah. Massa jenis udara pemanas dan panas jenis udara pemanas didapatkan dari temperatur rata  – rata antara temperatur tungku pemanas dengan temperatur udara blower yaitu sebesar 185 °C.  Proses untuk mengeringkan 20 ton gabah selama 20 jam membutuhkan energi panas sebesar 8,4 x 10 6 kJ dengan energi untuk memanaskan gabah sebesar 5,18 x 10 5 kJ dari suhu awal gabah 26 °C ke 40 °C dan energi untuk menguapkan air yang terdapat pada gabah sebesar 7,889 x 10 6 kJ. Hal ini dilakukan untuk menurunkan kadar air dalam gabah dari 28 % hingga mencapai 14 %.
Dari penjelasan tersebut maka dapat diketahui bahwa terdapat perbedaan suhu antara udara pengering dengan  gabah. Fenomena tersebut merupakan laju perpindahan panas, dimana panas mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur rendah. Laju  perpindahan  panas  ini  mengalir  dari  70  °C  menuju  33  °C  dengan  menggunakan  pendekatan forced  convection didapatkan  sebesar  9.806,91  W.  Pada  saat  proses  pengeringan  berlangsung,  panas  yang  dihasilkan  berasal  dari  tungku pemanas dengan bahan bakar LPG. Tungku pemanas menghasilkan energi sebesar 3,8 x 10 7 kJ dari 300 °C menuju 70 °C.
Dengan demikian efisiensi pengeringan didapat sebesar 22,03 %.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil penelitian mesin pengering gabah tipe flat bed dryer dengan blower axial fan dapat diambil kesimpulan bahwa  mekanisme  laju  perpindahan  panas  dalam  proses  pengeringan  gabah  terjadi  peristiwa  perpindahan  panas  secara konveksi paksa (forced convection) dari udara pengering menuju gabah. Laju perpindahan panas yang terjadi pada proses pengeringan memiliki nilai sebesar 9.806,91 W. Sedangkan untuk mengeringkan 20 ton gabah dengan kadar awal gabah 28 % menjadi 14 % diperlukan energi sebesar 8,4 x 106 kJ dan energi yang disalurkan dari pemanas sebesar 3,8 x 107 kJ. Sehingga efisiensi yang dihasilkan untuk mengeringkan gabah sebesar 22,03 %, hal ini terjadi karena kehilangan energi
panas  atau  kalor  yang  cukup  besar  antara  tungku  pemanas  dengan  blower  dan  dari  blower  menuju  gabah.  Untuk memaksimalkan kinerja mesin pengering gabah maka perlu dipasang cover dan ditambahkan isolator.

## Daftar Pustaka
[ 1] Kementerian Pertanian Republik Indonesia. Menggembirakan, Produksi Padi 2020 dan Potensi Januari-April 2021 Naik  Dibandingkan Tahun Lalu  [Internet]. Kementerian Pertanian RI. 2020 [cited 2021 Jun 4]. Available from: https://www.pertanian.go.id/home/?show=news&act=view&id=4716.
[2] Swastika DKS. Teknologi Panen dan Pascapanen Padi: Kendala Adopsi dan Kebijakan Strategi Pengembangan. Anal Kebijak Pertan. 2012; 10(4): p. 331–46.
[3] Rahayu  S.  Teknik  Pengeringan  [Internet].  2017  [cited  2021  Jun  14].  Available  from:  https://teknik- pengeringan.tp.ugm.ac.id/2017/10/28/teknik-pengeringan/
[4] Nusyirwan.  Kajian  Pengering  Gabah  Dengan  Wadah  Pengering  Berbentuk  Silinder  dan  Mekanisme  Pengaduk Putar. J Ilm Tek Mesin Cylind. 2014; 1(2): p. 45–52.
[5] Catrawedarma I, Halil. Pengujian Termal Pengering Gabah Unfixed Flat Bed. J Elem. 2018; 5(2): p. 35–40.
[6] Manurung  SMO.  Pengaruh  Temperatur  Udara  Pipa  Terhadap  Konsumsi  Bahan  Bakar  Gas  LPG  pada  Proses Kecepatan Pengeringan Padi. Universitas Medan Area; 2019.
[7] Rachman  FA.  Analisa  Pengaruh  Diameter  Impeller  Pada  Unjuk  Kerja  Blower  Sentrifugal.  Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara; 2019.
[8] A. A. Pengaruh Tebal Tumpukan Terhadap Mutu Benih Padi (Oryza sativa) Hasil Pengeringan dengan Box Dryer. Universitas Hasanuddin; 2012.
[9] Kana MR, Jafri M, Taringan BV, Maliwemu EUK. Pengaruh Kecepatan Angin Blower dan Jumlah Pipa Pemanas terhadap Laju Pengeringan pada Alat Pengering Padi Tipe Bed Dryer Berbahan Bakar Sekam Padi. LJTMU. 2016; 3(2): p. 31–6.
[10] Putra SA, Novrinaldi. Analisis Energi Panas Pada Alat Pengeringan Gabah Tipe Swirling Fluidized Bed. Teknik. 2019; 40(2): p. 84–90.
[11] Tani  K,  Mekar  W, Tegal  D, Teknik  D,  Teknologi  F,  Pertanian  I,  et  al.  Kajian  Kebutuhan Energi  Spesifik  Dan Kapasitas Kerja Mesin  Pengering  Gabah Berbahan Bakar Kayu ( Studi Kasus Di Karawang Timur , Kabupaten Karawang , Provinsi Jawa Barat ). J Tek Pertan Lampung. 2021; 10(1): p. 16–25.
[12] Bergman TL, Lavine AS, Incropera FP, Dewitt DP. Introduction to Heat Transfer. 6th ed. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc; 2002. 960 p.
[13] Aryanto F, Mara IM, Nuarsa M. Pengaruh Kecepatan Angin dan Variasi Jumlah SuduTerhadap Unjuk Kerja Turbin Angin Poros Horizontal. Din Tek Mesin. 2013; 3(1): p. 50–9.
[14] Syarifuddin  MA,  Firman  LOM.  Kajian  Eksperimental  Penggunaan  Ruang  Pengering  Silinder  Vertikal  dan Horisontal Mesin Pengering Gabah Tipe Fluidzed Deep. J Media Tek dan Sist Ind. 2018; 2(1): p. 53–62.
[15] Sari  LJ. Uji Performansi  Alat Pengering Gabah Tipe Dmp-1 dengan Penambahan Batu  Alor  Hitam pada Ruang Kolektor dan Ruang Pengering Sebagai Penyimpan Panas. J Keteknikan Pertan Trop dan Biosist. 2019; 5(3):  p. 84–91.
[16] Nainggolan  SRM,  Tamrin,  Warji,  Lanya  B.  Uji  Kinerja  Alat  Pengering  Tipe  Batch  Skala  Lab  untuk  Pengering Gabah dengan Menggunakan Bahan Bakar Sekam Padi. J Tek Pertan Lampung. 2013; 2(3): p. 161–72.