## ANALISA MATEMATIS DISTRIBUSI TEMPERATUR DENGAN VARIASI SUDUT ATAP PADA LEMARI PENGASAP IKAN

## MATHEMATICAL ANALYSIS FOR TEMPERATURE DISTRIBUTION OF ROOF ANGLE VARIATION ON THE FISH SMOKING CABINET
Setyawan Dwi Nugroho 1 *, A. Marsha Alviani 1
1 Program Studi Mekanisasi Perikanan, Politeknik Kelautan dan Perikanan Sidoarjo, Sidaorjo
* Email: setya12n@gmail.com

## ABSTRACT
The purposes of this research were to determine the temperature at each point of the fish smoking cabinet  system  and  to  design  the  fish  smoking  cabinet  based  on  SNI  2725.1.2009.  In  this  study, three  variations  of  smoking  cabinet  roof  15º,  45º,  and  60º    was  used  without  load.  The environmental  and    room  temperature  that  used  were  31ºC  and  470 º C.  The  temperature distribution and smoke velocity in the fish smoking cabinet with different roof angle 15 o , 45 o , and 60 o were 46 o C and 1.2 m / s, 49 o C and 1.1 m/s, 64 o C and 0.7 m / s, respectively. Furthermore, in this study was used definite difference technique method with the completion of numerical analysis by dividing the smoker room into 12 nodes (T1 to T12). The temperature distribution for each roof angle 15 o , 45 o , and 60 o were 40.72 o C to 264.65 o C, 38.92 o C to 264.45 o C and 38.36 o C to 264.05 o C. Based on the calculation, it could be concluded that the greater angle of the fish smoking cabinet had a low temperature. The temperature distribution in the fish smoking chamber was vertically. The highest temperature distribution in the fish smoking chamber was in the middle of chamber. Keywords : Smoking cabinet, Boundary Layer

## ABSTRAK
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  temperatur  disetiap  titik  ruang  pengasap  pada  lemari pengasap  ikan  sehingga  dapat  dilakukan  rancang  bangun  lemari  pengasap  ikan  sesuai  dengan kebutuhan standar pengasapan ikan yaitu SNI  2725.1.2009. Dalam penelitian ini dilakukan 3 (tiga) variasi  sudut  atap  lemari  pengasap  ikan  yaitu  15°,  45°  dan  60°  dengan  pengambilan  data  tanpa beban  antara  lain  temperatur  lingkungan  31°C,  temperature  ruang  bakar  470°C.  Pada  lemari pengasap  ikan  dengan  sudut  atap  15°,  45°  dan  60°  secara  berurutan  didapatkan    temperatur  pada atap  lemari  pengasap  ikan  dan  kecepatan  gas  asap  adalah  46°C  dan  1,2  m/s  ,  49°C  dan  1,1  m/s, serta  64°C  dan  0,7  m/s.  Hasil  penelitian  menunjukkan  berdasarkan  perhitungan  dengan  metode definite-difference technique dengan penyelesaian analisis numerik, membagi ruang pengasap ikan menjadi  12  node  (T1  sd  T12)  maka    nilai  ruang  pengasap  ikan  dengan  sudut  atap  15º,  45ºC  dan 60ºC adalah 40,72ºC s/d 264,65ºC, dan 38,92ºC s/d 264,45ºC serta 38,36ºC s/d 264,05ºC. Lemari pengasap ikan dengan sudut atap berbeda dengan perhitungan yang dihasilakan maka disimpulkan bahwa semakin besar sudut atap lemari pengasap ikan maka temperature didalam ruang pengasap semakin  kecil.  Distribusi  temperatur  didalam  ruang  pengasap  ikan  secara  vertical  pada  bagian tengah menunjukkan temperatur lebih tinggi dibandingkan pada bagian yang mendekati lapis batas secara vertical
Kata kunci : lemari pengasap, distribusi, lapis batas
ISSN : 1693-6299

## 1. PENDAHULUAN
Ikan  asap  merupakan  salah  satu produk pengolahan perikanan yang digemari  oleh  masyarakat.  Ikan  asap memiliki  rasa  yang  khas,  aroma  yang sedap  dan  memiliki  keawetan  yang  lebih dibandingkan  dengan  ikan  tanpa  di  asap. Ciri  khas  ikan  asap  yang  baik  adalah warna produk coklat muda dan mengkilat,  bau,  dan  rasa  dari  ikan memberikan  bau  asap  yang  sedap  serta merangsang  selera  (Tri  Margono  et  al., 2000). Proses pengasapan ikan menggunakan  teknik  penggabungan  dari penggaraman  atau  pemberian  bumbu, pengeringan,  dan  pengasapan  pada  ikan. Dengan  penggaraman  rasa  daging  ikan menjadi lebih enak dan awet.
Pengeringan bertujuan untuk menurunkan kadar  air  dan  mendapatkan  tekstur  yang baik sehingga
mengakibatkan terhambatnya aktivitas mikroorganisme.
Ikan  asap  diolah  menggunakan tungku  atau lemari pengasapan ikan baik tradisional  maupun  modern  sebagai pembangkit  energi  panas  yang  diperoleh dari  bahan  bakar.  Beban  panas  tungku atau  lemari  pengasap  ikan  merupakan laju  pengumpanan  dari  nilai  panas perluasan dan volumetriknya.
Permasalahan  yang  sering  dihadapi  oleh masyarakat pengasap ikan adalah kualitas hasil  ikan  asap  yang  tidak  seragam.  Ini merupakan akhibat dari proses pengasapan  ikan  yang  kurang  tepat  yaitu kurang memperhatikan kebutuhan temperatur  dalam  ruang  asap  dan  laju pengumpanan  bahan  bakar  serta  tidak terdistribusinya gas asap secara merata di dalam ruang asap (Nawawi dkk, 2008).
Hal  tersebut  yang  mendasari peneliti  melakukan  penelitian  variasi desain  lemari  pengasap  ikan  sehingga dapat  diketahui  distribusi  panas  dalam lemari  pengasap  ikan  dan  menghasilkan kualitas  hasil  asapan  ikan  sesuai  dengan standar  SNI.  2736.1.2009  tentang  ikan asap.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada rentan waktu Juli s/d oktober 2020 mulai dari  tahap  studi  literatur,  pengumpulan data, pengolahan data, penyusunan laporan.  Tempat  penelitian  dilakukan  di Tefa  Mekanisasi  Perikanan  dan  Tefa tradisional,  Politeknik  Kelautan  dan Perikanan  Sidoarjo.  Jenis  penelitian eksperimen dengan pengambilan data dan perhitungan secara matematis yang dilakukan  adalah  mengetahui  distribusi temperatur  pada  ruang  pengasap  ikan dengan  dibagi  menjadi  12  node  (T1  s/d T12)    Variabel  bebasnya  adalah  sudut atap  lemari  pengasap  ikan  yaitu  15º,  45º dan 60º dengan variabel terikatnya adalah distribusi  temperatur  pada  12  node  pada ruang pengasap ikan. Alat yang digunakan  untuk  penelitian  ini  adalah lemari  pengasap  ikan  dengan  variasi sudut  atap  lemari  pengasap  15º,  45º  dan 60º seperti pada gambar 1. Dimana dalam pengambilan  data  dilakukan  dengan menggunakan termo gun untuk mengukur temperature lingkungan, temperatur ruang  bakar  dan  temperature  pada  atap lemari  pengasap.  Selain  itu  anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan gas asap  pada  cerobong  lemari  pengasap ikan.  Adapun  data  yang  diambil  pada penelitian ini berfungsi untuk menghitung  distribusi  temperatur  di setiap  node  pada  ruang  pengasap  ikan dengan menggunakan metode perhitungan  definite-difference  technique dengan  penyelesaian  analisis  numerik, alat  pengasap  ikan  dengan  variasi  sudut atap  lemari  pengasap  ikan  15º,  45º  dan 60º  seperti  pada  gambar  1  dengan Diagram alir penelitian dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 1. Lemari Pengasap Ikan (a) beberapa jenis variasi tutup atas lemari pengasap 15 o , 45 o , dan 60 o dan (b) ukuran dari alat pengasap
gambar 2. Diagram Alir Penelitian 15° 45° 60° (a) (b) Persiapan peralatan : Lemari pengasap ikan dengan sudut atap 15º, 45º dan 60º,
termo gun, anemometer
Pengambilan data :
Temperatur lingkungan, Temperatur atap pengasap I, termperatur ruang bakar dan kecepatan asap
Hasil dan Pembahasan Mulai Studi literatur dan hipotesa Pengolahan data Kesimpulan selesai

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengambilan  data penelitian  untuk  lemari  pengasap  ikan dengan  sudut  atap  lemari  yang  berbeda maka  data  yang  didapatkan  pada  sudut atap 15º, 45º dan 60º seperti terlihat pada gambar 3, 4 dan 5.
Gambar 3. Ruang pengasap ikan dengan sudut atap lemari pengasap ikan 15º
Gambar 4. Ruang pengasap ikan dengan sudut atap lemari pengasap ikan 45
Gambar 5. Ruang pengasap ikan dengan sudut atap lemari pengasap ikan 60º
Pada lemari pengasap ikan dengan sudut atap lemari pengasap 15º
didapatkan temperature lingkungan, temperature ruang bakar, dan temperature pada atap lemari pengasap serta kecepatan  gas  asap  secara  terturut-turut adalah  31ºC,  470ºC,  dan  64ºC  serta  0,7 m/s.  Dari  data  tersebut  maka  dilakukan perhitungan  secara  matematis  dengan persamaan diferensial sebagai berikut : T m+1, n + T m-1, n + T m, n+1, + T m, n-1 – 4T m,n = 0………………………………………(1)
Persamaan ini berlaku untuk node 1  s/d  12  dan  untuk  semua  sudut  atap lemari  pengasap  ikan.  Pada  sudut  atap 15º  pada  lemari  pengasap  ikan  maka dapat dihitung menjadi :
-4T 1 + T 2 + T 4 = -95 ………….(Node 1) T 1 -4T 2 + T 3 + T 5 = -64…….…(Node 2)
T 2 - 4T 3 + T 6 = -31………...…..(Node 3) T 1 - 4T 4 + T 5 + T 7 = -31…..…...(Node 4)
T 2 + T 4 - 4T 5 + T 6 + T 8 = 0…  ..(Node 5) T 3 + T 5 - 4T 6 + T 9 = -31………(Node 6) T 4 - 4T 7 + T 8 + T 10 - 4T 7 = -31….(Node 7) T 5 + T 7 - 4T 8 + T 9 + T 11 = 0……(Node 8) T 6 + T 8 - 4T 9 + T 12 = - 31……..(Node 9) T 7 - 4T 10 + T 11 = - 501…...……(Node 10) T 8 +T 10 -4T 11 +T 12 = -470 ……..(Node 11) T 9 + T 11 - 4T 12 = - 501………..(Node 12)
Dengan  menggunakan  persamaan diatas  diselesaikan  dengan  menggunakan metode    numerik  maka,  temperatur  pada node 1 s/d 12 didapatkan : T 1 = 57,87ºC T 7 = 118,19ºC T 2 = 62,69ºC T 8 = 147,00ºC T 3 = 40,72ºC T 9 = 116,96ºC T 4 = 73,81ºC T 10 = 220,96ºC T 5 = 88,18ºC T 11 = 264,65ºC
T 6 = 69,22ºC T 12 = 220,65ºC
Sudut atap 45º pada lemari pengasap ikan didapatkan persamaan :
-4T 1 + T 2 + T 4 = -80 …………..(Node 1)
T 1 -4T 2 + T 3 + T 5 = -49…………(Node 2)
T 2 - 4T 3 + T 6 = -31……………..(Node 3)
T 1 - 4T 4 + T 5 + T 7 = -31………...(Node 4)
T 2 + T 4 - 4T 5 + T 6 + T 8 = 0……..(Node 5) T 3 + T 5 - 4T 6 + T 9 = -31………..(Node 6) T 4 - 4T 7 + T 8 + T 10 - 4T 7 = -31….(Node 7) T 5 + T 7 - 4T 8 + T 9 + T 11 = 0……(Node 8) T 6 + T 8 - 4T 9 + T 12 = - 31……...(Node 9) T 7 - 4T 10 + T 11 = - 506…...……(Node 10) T 8 +T 10 -4T 11 +T 12 = -470 ……..(Node 11) T 9 + T 11 - 4T 12 = - 506………..(Node 12)
Dengan  menggunakan  persamaan  diatas diselesaikan dengan menggunakan metode    numerik  maka,  temperatur  pada node 1 s/d 12 didapatkan :
T 1 = 52,05ºC T 7 = 118,12ºC T 2 = 56,46ºC T 8 = 146,99ºC T 3 = 38,92ºC T 9 = 117,18ºC T 4 = 71,76ºC T 10 = 222,73ºC T 5 = 85,86ºC T 11 = 266,80ºC T 6 = 68,24ºC
T 12 = 222,49ºC
Sudut atap 15º pada lemari pengasap ikan didapatkan persamaan :
-4T 1 + T 2 + T 4 = -95 ……….….(Node 1) T 1 -4T 2 + T 3 + T 5 = -64……..…(Node 2) T 2 - 4T 3 + T 6 = -31……………..(Node 3) T 1 - 4T 4 + T 5 + T 7 = -31………...(Node 4) T 2 + T 4 - 4T 5 + T 6 + T 8 = 0……..(Node 5) T 3 + T 5 - 4T 6 + T 9 = -31………..(Node 6) T 4 - 4T 7 + T 8 + T 10 - 4T 7 = -31….(Node 7) T 5 + T 7 - 4T 8 + T 9 + T 11 = 0……(Node 8) T 6 + T 8 - 4T 9 + T 12 = - 31……...(Node 9) T 7 - 4T 10 + T 11 = - 501………(Node 10) T 8 +T 10 -4T 11 +T 12 = -470 ……..(Node 11) T 9 + T 11 - 4T 12 = - 501………..(Node 12)
Dengan  menggunakan  persamaan  diatas diselesaikan dengan menggunakan metode    numerik  maka,  temperatur  pada node 1 s/d 12 didapatkan :
T 1 = 57,87ºC T 7 = 118,19ºC T 2 = 62,69ºC T 8 = 147,00ºC T 3 = 38,36ºC T 9 = 116,96ºC
T 4 = 73,81ºC T 10 = 220,96ºC T 5 = 88,18ºC T 11 = 264,65ºC T 6 = 69,22ºC T 12 = 220,65ºC
Dari hasil perhitungan yang sudah didapatkan  pada  kolom  ke-2  (node  2, node  5,  node  8 dan  node  11) didapatkan bahwa  memiliki  temperatur  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  kolom  pertama (node 1, node 4, node 7 dan node 10) dan kolom  ke-3  (node  3,  node  6,  node  9 dan node 12) untuk semua baris pada seluruh variasi  sudut  atap  lemari  pengasap  ikan 15º,  45º,  dan  60º  seperti  terlitah  pada gambar 3, 4 dan 5.  Ini disebabkan karena pada  kolom  ke-1  dan  3  berbatasan langsung dengan dinding ruang pengasap ikan  sehingga    distribusi  temperature menuju  atas  /  cerobong  mengalami hambatan  sehingga  terjadi  penurunan temperature, dimana lapis batas / boundary  layer    menghambat  distribusi temperature menuju cerobong asap.
Sudut  atap  15º  pada  lemari pengasap ikan menunjukkan hasil perhitungan  temperatur  pada  node  1  s/d 12 adalah 40,72ºC s/d 264,65ºC dan pada sudut  atas  45º  pada  node  1  s/d  12 menunjukkan temperature antara 38,92ºC s/d  264,45ºC  serta  pada  sudut  60º  sesuai dengan  perhitungan  mendapatkan  nilai temperatur  pada  node  1  s/d  12  adalah 38,36ºC  s/d  264,05ºC.  Hasil  perhitungan temperatur  menunjukkan  bahwa  semakin besar  sudut  atap  lemari  pengasap  ikan maka  temperatur  yang  dihasilkan  pada setiap  node  semakin  kecil.  Hal  ini pengaruhi oleh adanya lapis batas dengan sudut  atap  yang  kecil  yaitu  15º  pada lemari  pengasap  ikan  akan  menghambat laju  distribusi  temperatur  /  gas  asap menuju cerobong. Lapis batas / boundary layer  yang  dihasilkan  akan  mempercepat distribusi  temperatur  menuju  seluruh bagian ruang pengasap sehingga temperatur  yang  dihasilkan  akan  lebih tinggi dibandingkan pada lemari pengasap  ikan  dengan  sudut  atap  yang lebih besar yaitu 45º dan 60º.
Kecepatan  gas  asap  di  dalam ruang  asap  pada  lemari  pengasap  ikan dengan variasi sudut atap 15º, 45º dan 60º secara berurutan adalah 0,7 m/s , 1,1 m/s dan  1,2  m/s  seperti  terlihat  pada  gambar 3, 4 dan 5. Perbedaan kecepatan gas asap yang menuju cerobong disebabkan karena sudut  atap  lemari  pengasap  ikan  yang kecil  yaitu  15º  akan  menghambat  laju kecepatan  gas  asap,  sehingga  kecepatan gas  asap  akan  menjadi  lebih  lambat menuju cerobong asap dibandingkan pada lemari  pengasap  ikan  dengan  sudut  atap 45º dan 60º.
Selain  itu  dengan  teori  “tarikan cerobong”  menyatakan  bahwa  pada bagian  ujung  cerobong  memiliki  tekanan udara  yang  lebih  rendah  dibandingkan dibagian bawah sehingga kecepatan udara dibagian  ujung  cerobong  lebih  cepat dibandikan dibagian bawah. Ini berdampak  pada  tarikan  udara  dengan pipa  cerobong  dengan  diameter  besar akan  menarik  udara  dengan  kecepatan lebih  besar  dari  bagian  ruang  pengasap menuju bagian ujung cerobong dibandingkan dengan pipa cerobong yang memiliki diameter yang lebih kecil.

## 4. KESIMPULAN
Lemari  pengasap  ikan  dengan sudut atap 15º, 45º dan 60º menghasilkan distribusi  temperatur  dan  kecepatan  gas asap yang berbeda. Sudut atap yang lebih kecil  yaitu  15º  akan  menghasilkan temperatur  yang besar dan kecepatan gas asap lebih lambat didalam ruang pengasap  dibandingkan  pada  sudut  atap yang  besar  pada  lemari  pengasap  ikan yaitu pada sudut 45º dan 60º. Kemerataan distribusi  temperatur  didalam  ruang pengasap  ikan  cenderung  tidak  beda nyata  sehingga  perbedaan  sudut  atap sedikit  berpengaruh  pada  kemerataan distribusi  temperatur  di  dalam  ruang pengasap pada lemari pengasap ikan.

## DAFTAR PUSTAKA
Bimantara,  Firna,.  Agus  Supriadi,  dan Siti  Hanggita.  2015.  Modifikasi  dan Pengujian Alat Pengasapan Ikan
Sistem  Kabinet.  FishtecH  –  Jurnal Teknologi  Hasil  Perikanan.Vol.  4, No.1: 46-56 Chakraverty, 1981. Past Harvest Technology  of  Cereal  and  Pulses. Indian Institute of Technology, Krapus.  Oxford  and  IBH  Publishing Company.
John  Willey  &  Sosns  Inc.  2011.
Fundamentals of Heat Transfer; Incopera De Witt New York
Lienhard IV, J. H. 2019. A Heat Transfer Textbook,  Fifth  edition  Cambridge, MA. Phlogiston Press
Nawawi, Zamanhuri, Napitupulu,
Syuhada.  2008.  Kajian  Karakteristik Perpindahan Panas Pada Ruang Sistem Pengering / Pengasapan dengan Energi Panasa  dari  Bahan  Bakar  Jurnal Polimesin, Politeknik Negeri
Lhokseumawe,  Vol.  9,  No.  9,  532  - 544 .
Suroso,Erdi.,  Tanto  Pratondo  Utomo,  Sri
Hidayati, Astri Nuraini. 2018. Pengasapan Ikan Kembung Menggunakan  Asap  Cair  dari  Kayu Karet Hasil Redestilasi. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia, Volume 21 Nomor 1.
Tahur,  Muh.,  S.  Salengke,  Mursalim, Metusalach,  and  Wahyu  Caesarendra. 2019.  Performance  of  Smokehouse Designed  for  Smoking  Fish  with  the Indirect  Method.  Processes,  8,  204; doi:10.3390/pr8020204
Received : 28 Desember  2020
Reviewed : 29 Desember 2020
Accepted :  30 Desember 2020