## Studi simulasi distribusi panas pada panci kukus alat pemercepat pengasinan telur otomatis
Nicholas Arga Vino Dewangga 1 , Arifin Nurcholis 1 , Yogie Muhammad Lutfi 1 , Damaris Adi Waskitho 2 , Skolastika Grace Harjaningtyas 3 , Ubaidillah 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
3 Program Studi Ilmu Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret
Jl. Ir. Sutami No. 36A, Surakarta, Jawa Tengah 532163
Email korespondensi: vinodewa4@student.uns.ac.id

## Abstrak
Perpindahan  panas adalah perpindahan energi akibat adanya perbedaan suhu di antara dua tempat yang berbeda. Bahasan utama dalam perpindahan panas ialah cara energi di dalam panas dapat berpindah tempat dan laju perpindahannya dalam kondisi tertentu. Perpindahan panas meliputi proses pemasukan dan pengeluaran panas.  Kajian ini berisi desain teknik dan simulasi distribusi panas pada  panci  kukus alat pemercepat proses osmosis  telur  dengan  memanipulasi  tekanan  osmotik  (hidrostatik)  dengan  nyala  kompor.  Alat  yang  dimaksud berupa panci kukus dengan dudukan dan kompor pemanas yang diletakkan 2,5 inchi dari panci. Pertama, alat ini didesain menggunakan software 3D engineering drawing, metode oven dengan pembakaran sabut kelapa pada alat pengasin telur sebelumnya diubah menjadi metode kukus dengan nyala api kompor untuk menjaga suhu tetap stabil. Metode pengukusan (steaming) dipilih karena dapat mempertahankan cita rasa alami dari bahan makanan dengan terjadinya perpindahan panas secara konveksi dari uap panas ke bahan makanan yang sedang dikukus. Analisis  perambatan  panas  menggunakan  metode  elemen  hingga  menggunakan  software  ANSYS  untuk mengetahui kemampuan distribusi panas pada panci, serta untuk mengetahui bagian yang ikut panas saat alat bekerja,  sehingga  dapat  dilakukan  insulasi.  Simulasi  dilakukan  dengan  memberikan  panas  steady  pada permukaan bawah panci kukus dengan suhu api sebesar 1200°C. Desain berulang kali dilakukan perbaikan untuk meningkatkan kekuatan dan penyebaran panas di daerah kritis dengan cara mengubah material dan mengubah metode  pemanasan,  sehingga  didapat  hasil  yang  baik  untuk  suhu  pemanasan  telur  yang  stabil.  Desain difinalisasikan untuk proses pembuatan produk. Kajian ini dibuat sebagai bentuk pengembangan pemodelan alat masak dan sistem yang optimal pada alat pengasin telur dalam bentuk publikasi jurnal ilmiah.
Kata kunci: simulasi panas, aliran panas, tekanan osmotik, telur asin.

## Abstract
Heat transfer is the transfer of energy due to the difference in temperature between two different places. The main language in heat transfer is the way the energy in heat can move from place to place and its speed under certain  conditions.  Heat  transfer  includes  the  process  of  entering  and  removing  heat.  This  article  contains engineering designs and simulations of heat distribution in a steam pot, a device for accelerating the egg osmosis process by manipulating osmotic (hydrostatic) pressure with a stove flame. The tool in question is a steaming pot with a holder and a stove heater placed 2.5 inches from the pan. First, this tool is designed using 3D engineering drawing software, the oven method by burning coconut fiber in an egg salting tool was previously converted into a steam method with a stove flame to keep the temperature stable. The method of steaming (steaming) was chosen because it can maintain the natural taste of food ingredients by convective heat transfer from hot steam to the food being steamed. Analysis of heat propagation using the finite element method using ANSYS software to determine the ability of heat distribution in the pan, as well as knowing the parts that are hot when the tool is working can insulate. The simulation was carried out by providing a stable heat on the bottom surface of the steam pot with a fire temperature of 12000°C. The design was repeatedly improved to increase the strength and heat distribution in the critical area by changing the material and changing the heating method so as to produce good results for a stable egg heating temperature. The design is finalized for the product manufacturing process. This article was created as a model for developing optimal cooking utensils and systems for salting eggs in the form of scientific journal publications.
Keywords: heat simulation, heat flows, osmotic pressure, salted egg.

## 1. Pendahuluan
Proses pengasinan telur dapat dilakukan melalui dua cara,  yaitu  merendam  telur  dengan  larutan  garam jenuh  dan  membungkus  telur  dengan  adonan garam
yang biasanya terdiri dari bubukan bata, abu gosok, dan  garam  [1].  Telur  asin  secara  tradisional  dibuat dengan merendam telur utuh dalam satu wadah berisi garam atau dengan melapisi telur dengan pasta tanah
yang dicampur dengan garam sekitar 20–35 hari [11- 13]. Menurut Idris, dkk. [2], lama waktu pemeraman telur  asin  merupakan  salah  satu  faktor  yang mempengaruhi  aroma  dan  warna  pada  putih  atau kuning  telur.  Lama  waktu  proses  pengasinan  telur masih menjadi permasalahan yang harus dipecahkan, karena  lama  perendaman  berkaitan  erat  dengan efisiensi  waktu  proses  pengasinan  telur  dan karakteristik organoleptik telur asin yang dihasilkan. Menurut  kajian  tersebut,  proses  pengasinan  telur dapat dipersingkat menjadi hanya 3 jam saja melalui manipulasi tekanan osmotik [3]. Semua produk yang mengandung  kuning  telur  ini  memerlukan  beberapa tingkat  perlakuan  panas  untuk  meningkatkan  atau memastikan  kualitasnya.  Pengaruh  perlakuan  panas yang  baik  untuk  pengemulsi  lipid  adalah  stabilitas panas  [9].  Alat  pemercepat  proses  pengasinan  telur asin yang telah ada saat ini adalah lemari oven asap dengan prinsip kerja pengasapan telur menggunakan oven selama 5-6 jam dengan bahan bakar tabung gas dan sabut kelapa. Kelemahan dari alat ini adalah suhu oven  yang  digunakan  berfluktuatif  dan  susah dikontrol  karena  media  penghantarnya  berupa  sabut kelapa [4]. Hal tersebut menyebabkan telur asin tidak memiliki tingkat kematangan yang sama dan bahkan gosong , sehingga tidak dapat dijual dan mengakibatkan kerugian [5].
Berangkat dari pemikiran tersebut, maka muncul ide untuk  membuat  alat  masak  telur  asin  yang  dapat mendistribusikan  panas  dengan  baik,  sehingga suhunya  tidak  berfluktuatif.  Metode  oven  dengan pembakaran  diubah  menjadi  metode  kukus  untuk menjaga  suhu  tetap  stabil. Metode  pengukusan ( steaming ) dipilih karena dapat mempertahankan cita rasa  alami  dari  bahan  makanan  dengan  terjadinya perpindahan panas secara konveksi dari uap panas ke bahan makanan yang sedang dikukus [10].

## 2. Metode

## Desain
Pengujian dilakukan dengan mendesain panci kukus dengan bahan stainless steel tipe 201 dengan tebal 1 mm. Panci luar didesain dengan ukuran diameter 45 cm dan tinggi 45 cm, sedangkan panci dalam didesain dengan ukuran 35 cm dengan tinggi 40 cm, ukuran ini disesuaikan  dengan  target  kapasitas  alat  yaitu  250 butir  telur.  Dari  selisih  ukuran  panci  luar  dan  panci dalam,  maka  volume  air  yang  dipakai  untuk  media proses  kukus  adalah  25  liter.  Desain  tiga  dimensi dibuat  pada  aplikasi  Autodesk  Fusion  360, ditunjukkan pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1 . Desain panci kukus alat pengasin telur otomatis.

## Pengukuran Profil Api
Desain  panci  kukus  yang  telah  dibuat,  kemudian disimulasikan  melalui  software  ANSYS.  Pengujian ini dilakukan setelah pengambilan data analisis suhu api. Kajian ini menggunakan kompor tipe full burner low  pressure dengan  variasi  jarak  2,5  inchi  dari bagian bawah panci kukus telur asin. Dari profil api dan garis isotermal api, akan didapatkan lokasi tinggi api  terhadap  panci  untuk  memberikan  energi  panas tertinggi, ilustrasi ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2 . Ketinggian api.
Dari  Gambar  2  di  atas,  tampak  kompor  uji  mampu menampilkan  api  yang  sesuai  dengan  katup  bukaan gas. Seperti terlihat pada Gambar 2, terlihat bahwa api tidak  hanya  berwarna  biru  tapi  juga  jingga.  Warna jingga  pada  api  ini  disebut  juga  radiasi  jelaga,  dan termasuk dalam daerah non-stokiometri, di mana pada daerah  tersebut  rasio  campuran  antara  udara  dan bahan  bakar  kurang  dari  satu  dan  dikategorikan sebagai  api  yang  tidak  stabil.  Terjadinya  api  stabil dapat diindikasikan melalui suhu dan warna api yang mampu  dihasilkan  oleh  kompor  [8].  Dari  profil ketinggian  api  didapatkan  bahwa  api  biru  memiliki profil  ketinggian  2,5  inchi  dan  api  jingga  memiliki profil  ketinggian  3  inchi,  maka  untuk  mendapatkan proses  masak  yang  maksimal  panci  diletakkan  2.5 inchi dari sumber panas agar terjadi proses pemanasan maksimal.

## Simulasi
Simulasi panas dilakukan untuk mengetahui seberapa baik  perpindahan  panas  yang  diperoleh  dengan pengujian  menggunakan  metode  elemen  hingga. Analisis  perambatan  panas  menggunakan  software
ANSYS  untuk  mengetahui  kemampuan  distribusi panas pada panci, serta untuk mengetahui bagian yang ikut panas saat alat bekerja sehingga dapat dilakukan insulasi.
Simulasi dilakukan dengan memberikan panas radiasi pada bagian bawah kompor dengan api biru dengan asumsi suhu sebesar 1200˚C sesuai tabel suhu warna api. Proses perpindahan panas pada alat terjadi secara radiasi, konduksi dan konveksi karena adanya proses kukus  menggunakan  media  air  dan  larutan  garam jenuh.  Simulasi  dilakukan  dengan  memasukkan semua  material properties yang  sudah  tersedia  pada software  ANSYS,  Tabel  1  berikut  adalah  data material properties yang  dibutuhkan  untuk melakukan simulasi.
Tabel 1. Material properties.
No Material Densitas ( kg/ 𝒎 𝟑 ) Isotropic Thermal Conductivity ( W/m˚C ) 1. Stainless Steel 201 7799 16,35 2. Baja 7850 60,5 3. Air 998,2 0,6 4. Garam 2160 0,7 5. Kapur 3340 0,45

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari hasil simulasi pada software ANSYS yang telah dilakukan, diperoleh data nilai kerapatan fluks radiasi panas seperti yang tertera pada Tabel 2 berikut.
Tabel  2. Hasil  nilai  kerapatan  fluks  radiasi  pada  bagian bawah panci pada software ANSYS.
Waktu ( detik ) Maks. ( 𝑾/𝒎 𝟐 ) 1 50 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250 3600 87,855 88,966 89,861 91,236 92,130 93,331 94,039 94,733 95,526 95,756 96,279 96,903 97,131 97,257 97,844 98,220
Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa perbedaan suhu pada setiap rentang waktu 250 detik kurang dari 1,1%, yaitu di angka 1,02%. Karena perbedaan suhu
yang kecil tersebut, dapat diambil kesimpulan bahwa desain dan sistem dapat menghantarkan panas secara merata pada setiap menitnya [6, 7]. Desain berulang diperbaiki  untuk  meningkatkan  ketahanan  pada bagian  kritis  dengan  mengubah  material  dan ketebalan  material  hingga  didapatkan  hasil  yang dirasa cukup baik seperti Gambar 3 di bawah ini.

## 1200˚C
1000˚C
750 ˚C
575 ˚C 255 ˚C 115 ˚C 70 ˚C 55 ˚C 0 ˚C
Gambar 3. Hasil simulasi panas pada panci kukus alat pengasin telur otomatis.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil simulasi pengujian ditemukan bahwa bahan stainless steel tipe 201 food grade dengan tebal 1 mm cukup ideal sebagai bahan dasar panci kukus, karena memiliki memiliki kerapatan fluks radiasi yang cukup baik dan konduktivitas termal yang cukup baik untuk mendistribusikan  panas,  seperti  yang  terlihat  pada Gambar 3. Dari hasil perambatan panas pada proses pengasinan  telur  pada  panci  kukus  diperoleh  suhu minimum alat sebesar 88˚C pada menit pertama dan suhu maksimum sebesar 98˚C pada satu jam pertama. Hasil  simulasi  tersebut  menunjukkan  bahwa  panci kukus  dengan  media  perambatan  panas  berupa  air memiliki  kemampuan  perpindahan  panas  dan stabilitas  suhu  yang  baik  dalam  memanipulasi  suhu pada  proses  osmotisasi  telur  ketika  melakukan pengasinan nantinya.

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan  terimakasih  ditujukan  kepada  Dirjen Belmawa  Kementerian  Riset  Teknologi  dan Pendidikan  Tinggi  dan  Kemahasiswaan  Universitas Sebelas  Maret  yang  telah  memberikan  kontribusi dalam pembuatan artikel ini.

## Daftar Pustaka
[1] Sirait, Celly H. 1987. Penggunaan Larutan Teh Dalam  Proses  Pengasinan  Terhadap  Daya Simpan  Telur  Asin. Jurnal  Peternakan .  11 (1):29-32.
[2] Idris, S. 1984. Telur dan Cara Pengawetannya .
Inter  Report  14  Nuffic-Universitas  Brawijaya Malang.
[3] Susilo, J. 2017. Teknologi Pembuatan Telur Asin Selama  3  Jam  Melalui  Manipulasi  Tekanan Osmotik. Jurnal Litbang Sukowati . 1 (1):1-16 [4] Adriana, M., Artika, K. D., dan Fatimah. 2019. Perancangan  Alat  Oven  Asap  Telur  Asin Portabel  Menggunakan  Teknik  Manipulasi Osmotik .  Prosiding  Seminar  Nasional  Riset Terapan .  Politeknik  Tanah  Laut,  Banjarmasin, Kalimantan Selatan. pp.49-53.
[5] Sabar,  W.  P  dan  Parnanto,  N.  H.  R.  2015. Peningkatan  Usaha  Telur  Asin  Asap. Jurnal Inovasi dan Kewirausahaan . 4 (2):87-93.
[6] J.P. Holman. 1986, Heat Transfer, Sixth Edition. McGraw-Hill, Inc., New York.
[7] Reynolds, C. Wiliam, Perkins, C. Henry. 1987, Termodinamika  Teknik,  Edisi  ke-2.  Erlangga,
Jakarta.
[8] R.R. Vienna Sona Saputri Soetadi & Sungkono Kawano  (2012).  Studi  Eksperimen  Distribusi Temperatur Nyala Api Kompor Bioetanol Tipe Side Burner dengan Variasi Diameter Firewall. Jurnal Teknik ITS Vol (1).
[9] L.Campbell,  Raikos,  &  Euston,  (2005).  Heat stability  and  emulsifying  ability  of  whole  egg and egg yolk as related to heat treatment. Food Hydrocolloids 19 (2005) 533–539
[10] Lutfilah.  E.  (1988).  Berbagai  Cara  Penanganan Ikan Rucah dan Pembuatan Pellet Ikan. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
[11] Chen, D. W., Balagiannis, D. P., and Parker, J. K.  2019.  Use  of  Egg  Yolk.  Phospholipids  to Generate  Chicken  Meat  Odorants.  Food Chemistry. 286: 71–77.
[12] Cheng,  S.,  Zhang,  T.,  and  Wang,  X.  2018. Influence  of  Salting  Processes  on  Water  and
Lipid Dynamics, Physicochemical and
Microstructure  of  Duck  Egg.  Journal  of  Food Science and Technology. 95: 143–149.
[13] Su,  Yujie.,  Chen,  Zheng.,  Li,  Junhua.,  Chang, Cuihua.,  Gu,  Luping.,  Yang,Yanjun.  2021. Characterization  of  Salted  Egg  Yolk  Flavoring Prepared by Enzyme Hydrolysis and Microwave
Irradiation.  Journal  of  Food  Chemistry.  338 (2021): 1-8.