## ANALISA SISTEM PENGERING BIJI JAGUNG

## DENGAN METODE NATURAL CONVECTION

## EVI SUNARTI ANTU

## POGRAM STUDI MESIN DAN PERALATAN PERTANIAN POLITEKNIK GORONTALO

## ABSTRAK
Untuk mendapatkan standar SNI 01-03920-1995 kadar air untuk jagung adalah 13-14%, jagung harus melewati proses  pengeringan.  Masyarakat  Gorontalo  dalam  pengeringan  masih  menggunakan  cara  konvensional  yakni dengan  menjemur  dibawah  terik  matahari  langsung  sehingga  berpengaruh  pada  laju  pengeringan.  Salah  satu metode  pengeringan  buatan  yang  telah  dikembangkan  antara  lain  adalah  alat  pengering  dengan  metode  surya kolektor.  Kolektor  surya  yang  dirancang  dan  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  kolektor  surya  hybrid dengan absorber seng gelombang, divariasikan dengan dua sudut kolektor. Kedua sudut kolektor yakni 75 0 dan 45 0 .
Kadar  air  jagung  awal  sebelum  penelitian  adalah  20,7%.  dengan  penjemuran  konvensional  kadar  air  dalam sehari menurun hingga 18%., sedangkan dengan menggunakan alat kolektor surya pada variasi sudut 45 0 kadar airnya menurun hingga 15,01% Laju penguapan (Qe) sebesar 2758,011 watt.
Kata kunci : Kadar air, Jagung,Kolektor Surya, sudut

## ABSTRACT
To get the standard SNI 01-03920-1995 water content for corn is 13-14%, maize must pass through the drying process. The community of Gorontalo in drying is still using conventional means: with drying under a blazing sun  directly  so  that  the  effect  on  the  rate  of  drying.  One  of  the  artificial  drying  methods  that  have  been developed, among others, is a  method of solar dryers  with  collectors. Solar collectors  which are designed and used  in  this  research  is  the  hybrid  solar  collector  Tin  wave  absorber,  with  varied  with  two  corners  of  the collector. The second corner collectors i.e. 75 0 and 45 0 .
Moisture  content  of  corn  before  the  research  was  20.7%. with  conventional  drying  out  water  content  in  a  day dropped to 18%, whereas by using solar collectors on a variation of the angle of the water levels dropped to 450 15.01% rate of evaporation (Qe) of 2758.011 Watts.
Keywords: Moisture content, Corn, Solar Collector, Corner

## 1. PENDAHULUAN
Jagung  mempunyai  harga  jual  tinggi apabila  kadar  air  yang  terdapat  pada  biji  jagung sesuai  standar  yang  diinginkan  di  pasaran.  Standar SNI  01-03920-1995  kadar  air  jagung  yakni  13- 14%.  Untuk  mendapatkan  standar  tersebut,  jagung harus  melewati  proses  pengeringan.  Teknik pengeringan  saat  ini  sudah  banyak  dilakukan,  dari yang  metode  alami  dan  sederhana  dengan pengeringan  langsung  dibawah  sinar  matahari sampai  dengan  yang  menggunakan  peralatan  yang canggih  dan  memerlukan  keahlian  tertentu.  Untuk pengeringan  langsung  di  bawah  sinar  matahari, jagung  membutuhkan  waktu  3-5  hari  penjemuran untuk  mencapai  kadar  air  standar  jagung  yang dibutuhkan.
Salah  satu  metode  pengeringan  buatan  yang  telah dikembangkan  antara  lain  adalah  alat  pengering dengan  metode  kolektor  surya.  Pada  dasarnya metode  pengeringan  buatan  dilakukan  dengan
memberikan  panas  yang  relatif  konstan  terhadap bahan, sehingga proses pengeringan dapat berlangsung  dengan  cepat  dengan  hasil  yang maksimal.

## 2. METODE PENELITIAN
Alat  yang  dirancang  untuk  sistem  pengering berupa kolektor surya hybrid dengan menggunakan batu  kali  sebagai  heat  storage.  Berikut  ini  bagan- bagian dari alat tersebut :
a. Kolektor, kolektor surya dengan ukuran 1,5m x 0,75m yang terdiri dari kaca penutup transparan dengan  tebal  kaca  2  mm.  Plat  penyerap  yang dicat warna hitam. Kolektor dirancang sedemikian  rupa  agar  sudut  kolektornya  dapat diubah  sesuai  variasi  yang  akan  dilakukan dalam penelitian (Tabel 1).
b. Ruang  pengering,  ruang  pengering  dengan ukuran  0,75  x  0,75  m,  di  dalamnya  terdapat  2
rak  sebagai  bak  pengeringan  yang  terbuat  dari kawat anyaman halus.
c. Cerobong di bagian atas ruang pengering untuk penguapan  dengan  ukuran  diameter  pipa  100 mm  dan  tinggi  cerobong  300mm.  Detail  dari alat seperti pada Gambar 1.
Tabel 1  Variasi Pengujian Variasi Sudut kolektor Variasi 1 75 0 Variasi 2 45 0
Pengambilan  data  dilakukan  selama  10  kali, dengan  pengambilan  data  tiap  variasi  sebanyak  2 kali.  Pengambilan  data  dilakukan  dari  pukul  09.00 WITA  sampai  dengan  pukul  17.00  WITA. Dilakukan  pengambilan  data  pada  waktu  tersebut karena  sebelum  dan  sesudah  waktu  tersebut penyinaran  matahari  tidak  maximal.  Data  diambil tiap 1 jam.
Gambar 1 . Skema alat pengering yang digunakan.

## 3. PEMBAHASAN
3.1. Luasan Efektif Kolektor Berdasarkan  data  dari  BMKG  provinsi
Gorontalo yang berada pada 00.39 LU dan 122,51 BT  (BMKG,  2014)  dan  dengan  menggunakan persamaan (Bany, 1986):
 
      1 . .       n L H L A L A A s s c (1)
dimana
                     tan cos sin cos cos 1 s s A A A D A H (2)
          cos tan cos sin tan sin sin cos     s s s A D L L

## (3)
Dengan Hs adalah tinggi bayangan,  A adalah luas kolektor, L adalah panjang kolektor, dan D adalah jarak antar kolektor, n adalah hari ke-n dalam satu tahun. Sudut-sudut  yang digunakan adalah β yaitu sudut  kemiringan  kolektor,  α  sudut  solar  altitude, γ s adalah  sudut  solar  azimuth.  Hasil  perhitungan persamaan  (1)  didapatkan  hasil  sisi  luasan  efektif pada kolektor (A c ) seperti Tabel 2.
Tabel 2.  Luasan Efektif Kolektor

## 3.2. Perpindahan Panas di Ruang Pengering
Perubahan  sudut  kolektor  menghasilkan  laju perpindahan  panas  yang  berbeda-beda  untuk konduksi  dari  bak  ke  jagung  dan  konveksi  di dalam  ruang  pengering  (Tabel  3).  Sedangkan harga h (koefiesien  konveksi)  di  dalam  ruang pengering relatif tidak berubah.
Penentuan  Q cond  b-c dan  h  berdasarkan  persamaan (Titahelu, 2010):
x T k Q c b cond      (4)
L k Nu h   (5)
Dimana  k  adalah  konstanta  konduktivitas  termal dan  bilangan  Nusselt  ditentukan  dari  keadaan (Gr/Re 2 >>1) (Titahelu, 2010):
11 7 3 1 7 4 4 1 10 10 untuk 15 , 0 atau 10 10 untuk 54 , 0       L L L L L L Ra Ra Nu Ra Ra Nu (6)
Sedangkan jika kedaan (Gr/Re 2 <<1) digunakan:
3 1 2 1 Pr Re 453 , 0
L L Nu  (7)
Bilangan  Prandtl  (Pr)  ditentukan  dari  Tabel (Incropera, 1996).
Bilangan  Rayleigh  (Ra)  dan  Grashof  (Gr) ditentukan dari:
2 3 '   TL g Gr L   (8)
  3 ' TL g Ra L
  (9)
Variasi Sudut  Kolektor Ac (cm 2 ) 75 0 42897,13 45 0 41724
Dimana  g  adalah  konstanta  gravitasi,    β’  adalah koefisien  ekspansi  volumetrik,  ΔT  adalah perbedaan temperatur antara penutup dengan pelat absorber,  L  adalah  panjang  karakteristik,  υ  adalah viskositas  kinematik  dan  α  adalah  viskositas termal.
Sedangkan  Q conv-c dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan (Incropera, 1996):
T hA Q c conv   
(10)
Tabel 3 Perpindahan panas konduksi pada ruang pengering Variasi Sudut kolektor Q cond,b-c (w) h (W/m 2 .K) Q conv-c (w) 75 0 580072,5 7,5707 11,37 45 0 362790 7,5639 9,45
3.3. Efisiensi Pengeringan
Efisiensi  pengeringan  didefinisikan  sebagai (Ekechukwe, 1997):
   
    % 100
2 1          T T Vc h m T T c m T T c m u fg w p a a p p k   (11)
m k adalah  massa  kering  jagung,  c p adalah  panas jenis  jagung,  T p dan  T ∞ adalah  temperatur  akhir jagung dan temperatur udara, m a adalah massa air, c a adalah panas jenis air, m w adalah massa air yang diuapkan,  h fg adalah  panas  laten  penguapan  air,  ρ adalah  massa  jenis  udara,  V  adalah  volume  udara (volume  ruang  pengering),  c u adalah  kapasitas panas  udara,  T 1 dan  T 2 adalah  temperatur  udara masuk  dan  keluar.  Hasil  perhitungan  dapat  dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Efisiensi Pengeringan Variasi Sudut Kolektor (η o ) % 75 0 18,47 45 0 18,89
Terlihat  dari  Tabel  4  bahwa  nilai  efisiensi pengeringan  untuk  tiap  variasi  hampir  sama nilainya. Nilai efisiensi tertinggi ada pada sudut 45 0 yakni  18,89%.  Bila  dikaitkan  dengan  laju penguapan  yang  telah  dibahas  sebelumnya,  maka dapat  disimpulkan  bahwa  jika  laju  penguapan tinggi  maka  efisiensi  pengeringan  kan  tinggi  pula nilainya.  Ini  dapat  dilihat  bahwa  keduanya mempunyai nilai efsiensi dan laju penguapan  yang tinggi saat kolektor berada pada sudut 45 0 .
3.4. Laju Pengeringan Laju pengeringan ditentukan dari persamaan:
  t w w L p 1 0   (12)
Dimana  w 0 adalah  berat  jagung  sebelum dikeringkan, sedangkan w 1 berat akhir jagung tiap jam. Adapun laju pengeringan tersebut
dibandingkan
dengan laju pengeringan
konvensional  yang  hanya  dijemur  di  lamporan (Gambar 2).
9 10 11 12 13 14 15 16 17 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 La ju Pe ng eri ng an (g ra m/ ja m) Jam Sudut kolektor 45 o konvensional
Gambar 2. Laju Pengeringan kolektor sudut 45° dibandingkan dengan pengeringan konvensional .
Terlihat bahwa
pengeringan dengan menggunakan kolektor surya lebih cepat dibandingkan  dengan  menggunakan  pengering konvensional.    Perbedaan  semakin  signifikan setelah jam 12.00.
3.5. Kadar air
Pengukuran  kadar  air  dilakukan  dengan menggunakan  oven  dengan  suhu  105 0 C  selama  3 jam.  Kadar  air  jagung  sesuai  standar  SNI  adalah 13-14%.  Kadar  air  awal  sampel  jagung  sebesar 20,7%. Dari Tabel 5 dapat dilihat, saat penjemuran konvensional  dalam  1  hari  kadar  penurunan  kadar air mencapai 18,21%. Sedangkan pada pengeringan dengan  menggunakan  alat  kolektor  surya  pada variasi sudut 45 0 penurunan kadar airnya mencapai 15%.  Dari  pengujian  inilah  dapat  kita  simpulkan bahwa  untuk  mencapai  kadar  air  yang  diinginkan pada  pengeringan  konvensional  bisa  memakan waktu  2  sampai  3  hari,  sedangkan  dengan menggunakan  alat  kolektor  ini  dalam  1  hari  bisa mencapai  penurunan  kadar  air  yang  diinginkan yakni 13% sesuai standar SNI.

## Tabel 5. Penurunan Kadar air
No Jenis Pengering Kadar air (%) Sebelum Sesudah 1 Pengering konvensional 20,7 18,21 2 Sudut kolektor 75° 16,05 3 Sudut kolektor 45° 15,01

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengujian  dan  perhitungan  yang telah  dilakukan,  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa variasi terbaik  kolektor pada saat sudut 45 0 dengan efisiensi  pengeringan  (η pengeringan )  sebesar  18,89  %. Kadar air setelah pengujian selama 9 jam turun dari 20,7% menjadi 15,01%.

## DAFTAR PUSTAKA
Badan  Meteorologi  klimatologi  dan  geofisika (BMKG).  2014, Iklim  di  wilayah  Gorontal, Artikel  diakses        tanggal  12  Januari  2014 pukul
11.00
WITA. http://bmkg.gorontalo.go.id .
Bany,  J,  Appelbaum,  J.  (1986),  The  Effect  of Shading  on  the  Design  of  a  Field  of  Solar Collector, Energy 40 , 509 565
Ekechukwe,  O.V.  (1997)  Review  of  solar-energy drying  systems  I:  an  overview  of  drying principles and theory. Energy Conversion and Management, 40 , 593–613.
Incropera,  Frank  P.  dan  Dewitt,  David  P.  (1996) Fundamentals  of  Heat  and  Mass  Transfer . United States: John Willey & Sons.
Titahelu  Nicolas.  (2010),  Eksperimen  Pengaruh
Beban Panas Terhadap Karakteristik
Perpindahan      Panas  Oven  Pengering Cengkih. Jurnal  Teknologi ,  Volume 7 Nomor 1, 744 -750.
Tiwari  Anwar  (2000),    Evaluation  Of  Convective Heat  Transfer  Coefficient  In  Crop  Drying Under Open Sun Drying Conditions, Energy Conversion  and  Managemement , 42 ,  1687- 1698.