Jurnal Keteknikan Pertanian (JTEP) merupakan publikasi resmi Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia (PERTETA). JTEP terakreditasi berdasarkan SK Dirjen Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Ristek Dikti Nomor I/E/KPT/2015 tanggal 21 September 2015. Selain itu, JTEP juga telah terdaftar pada Crossref dan telah memiliki Digital Object Identifier (DOI) dan telah terindeks pada ISJD, IPI, Google Scholar dan DOAJ. Sehubungan dengan banyaknya naskah yang diterima redaksi, maka sejak edisi volume 4 No. 1 tahun 2016 redaksi telah meningkatkan jumlah naskah dari 10 naskah menjadi 15 naskah untuk setiap nomor penerbitan, tentunya dengan tidak menurunkan kualitas naskah yang dipublikasikan. Jurnal berkala ilmiah ini berkiprah dalam pengembangan ilmu keteknikan untuk pertanian tropika dan lingkungan hayati. Jurnal ini diterbitkan dua kali setahun baik dalam edisi cetak maupun edisi online . Penulis makalah tidak dibatasi pada anggota PERTETA tetapi terbuka bagi masyarakat umum. Lingkup makalah, antara lain: teknik sumberdaya lahan dan air, alat dan mesin budidaya pertanian, lingkungan dan bangunan pertanian,  energy  alternatif  dan  elektrifikasi,  ergonomika  dan  elektonika  pertanian,  teknik  pengolahan pangan dan hasil pertanian, manajemen dan sistem informasi pertanian. Makalah dikelompokkan dalam invited paper yang menyajikan isu aktual nasional dan internasional, review perkembangan penelitian, atau penerapan ilmu dan teknologi, technical paper hasil penelitian, penerapan, atau diseminasi, serta research methodology berkaitan pengembangan modul, metode, prosedur, program aplikasi, dan lain sebagainya. Penulisan naskah harus mengikuti panduan penulisan seperti tercantum pada website dan naskah dikirim secara elektronik ( online submission ) melalui http://journal.ipb.ac.id/index.php.jtep.

## Penanggungjawab:
Ketua Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia Ketua Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian,IPB
Dewan Redaksi: Ketua :  Wawan Hermawan (Institut Pertanian Bogor) Anggota :  Asep Sapei (Institut Pertanian Bogor) Kudang B. Seminar (Institut Pertanian Bogor) Daniel Saputra (Universitas Sriwijaya, Palembang) Bambang Purwantana (Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta)
Y. Aris Purwanto (Institut Pertanian Bogor) M. Faiz Syuaib (Institut Pertanian Bogor)
Salengke (Universitas Hasanuddin, Makasar) Anom S. Wijaya (Universitas Udayana, Denpasar) Redaksi Pelaksana: Ketua :  Rokhani Hasbullah Sekretaris  :  Lenny Saulia Bendahara  :  Hanim Zuhrotul Amanah Anggota :  Usman Ahmad Dyah Wulandani Satyanto K. Saptomo Slamet Widodo
Liyantono Sekretaris  :  Diana Nursolehat
Penerbit: Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia (PERTETA) bekerjasama dengan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
Alamat: Jurnal Keteknikan Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Kampus Institut Pertanian Bogor, Darmaga, Bogor 16680. Telp. 0251-8624 503, Fax 0251-8623 026,
E-mail: jtep@ipb.ac.id atau jurnaltep@yahoo.com
Website: web.ipb.ac.id/~jtep  atau http://journal.ipb.ac.id/index.php/jtep
Rekening: BRI, KCP-IPB, No.0595-01-003461-50-9 a/n: Jurnal Keteknikan Pertanian
Percetakan: PT. Binakerta Makmur Saputra, Jakarta
P-ISSN 2407-0475  E-ISSN 2338-8439 Vol. 4, No. 2, Oktober 2016

## Ucapan Terima Kasih
Redaksi Jurnal Keteknikan Pertanian mengucapkan terima kasih kepada para Mitra Bebestari yang telah menelaan (me- review ) Naskah pada penerbitan Vol. 4 No. 2 Oktober 2016. Ucapan terima kasih disampaikan kepada: Prof.Dr.Ir. Thamrin Latief, M.Si (Fakultas Pertanian, Universitas Sriwijaya), Prof.Dr.Ir. Ade M. Kramadibrata, (Fakultas Pertanian, Universitas Padjadjaran), Prof.Dr.Ir. Bambang Purwantan, MS (Jurusan Teknik Pertanian, Universitas Gadjah Mada), Prof.Dr.Ir. Tineke Madang, MS (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Prof.Dr.Ir. Sutrisno, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Prof.Dr.Ir. Budi Indra Setiawan (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Siswoyo Soekarno, M.Eng  (Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya), Dr.Ir. Nugroho Triwaskito, MP (Prodi. Ilmu dan Teknologi Pangan, Universitas Muhammadiyah Malang), Dr.Ir. Lady Corrie Ch Emma Lengkey, M.Si (Fakultas Pertanian, Universitas Sam Ratulangi), Dr.Ir. Andasuryani, S.TP, M.Si. (Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Andalas), Dr. Yazid Ismi Intara, SP.,M.Si. (Fakultas Pertanian, Universitas Mulawarman), Dr. Ir. Supratomo, DEA (Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin), Dr. Suhardi, STP.,MP (Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin), Dr.Ir. Desrial, M.Eng (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr  (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Lilik Pujantoro, M.Agr (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Dyah Wulandani, M.Si (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si (Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Sugiarto (Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr. Ir. M. Yanuar J. Purwanto, MS (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr.Ir. Chusnul Arief, STP., MS (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor), Dr. Yudi Chadirin, STP.,M.Agr (Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor).

## Technical Paper

## Analisis Sistem Heat Pump Kompresi Uap untuk Pengeringan Gabah

## The Analysis of Vapor Compression Heat Pump System for Rough Rice Drying
Damawidjaya Biksono, Mahasiswa S3 PS Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah Pascasarjana, IPB. Email: damawidjaya@yahoo.com
Leopold Oscar Nelwan, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Email: lonelwan@yahoo.com Tineke Mandang, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Email: tineke_mandang_2003@yahoo.com Dyah Wulandani, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Email: dwulandani@yahoo.com Yogi Sirodz Gaos. Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Ibnu Khaldun (UIKA) Bogor.

## Abstract
As a drying system, heat pump drying with appropriate configuration is potential to safe energy. The objective of this research was to develop vapor compression heat pump system for rough rice drying and to obtain low energy consumption from several system configurations. Therefore, the model of vapor compression heat pump system was designed in which its configuration was modifiable. The result showed that  the  ratio  of  specific  moisture  extraction  rate  which  calculated  mechanic  and  thermal  consumption (SMER Tot ) upon resistive heating dryer for those several configurations was 159 – 329%. The open cycle heat  pump  drying  method  with  intermittent  operation  produced  the  highest  specific  moisture  extraction rate which only calculated thermal energy (SMER T ) and SMER Tot at 7.06 and 5.06 kg/kWh, respectively. Intermittent operation did not much influence drying rate but significantly reduced energy consumption. Ambient air inlet which placed before evaporator and condenser on a closed cycle could produce different SMER Tot i.e. 4.01 dan 3.07 kg/kWh respectively. The utilization of ambient air through forced convection in heat exchanger could increase SMER Tot , while the utilization of air flow the dryer from outlet could reduce SMER Tot .
Keywords: rough  rice  drying,  vapor  compression  heat  pump  system,  specific  moisture  extraction  rate (SMER)

## Abstrak
Pengeringan heat pump merupakan sistem pengeringan yang berpotensi menghemat energi terutama apabila  konfigurasinya  sesuai.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mengembangkan  sistem heat pump kompresi uap (HPKU) untuk pengeringan gabah dan mendapatkan konsumsi energi yang rendah dari berbagai konfigurasi sistem. Untuk itu pada penelitian ini didesain sebuah model sistem pengering heat pump yang konfigurasinya dapat diubah-ubah untuk pengeringan gabah. Hasil percobaan memperlihatkan bahwa rasio peningkatan specific  moisture  extraction  rate yang memperhitungkan konsumsi energi mekanik dan termal (SMER Tot ) terhadap pengering pemanas resistif untuk berbagai konfigurasi tersebut adalah 159 – 329%. Metode pengeringan heat pump siklus terbuka dengan pengoperasian HPKU yang intermittent memberikan specific moisture extraction rate yang hanya memperhitungkan konsumsi energi termal (SMER T ) dan SMER Tot yang paling tinggi yaitu masing-masing 7.06 dan 5.06 kg/kWh. Pengoperasian intermittent tidak banyak mempengaruhi laju pengeringan, tetapi secara nyata menurunkan konsumsi energi. Penempatan inlet udara lingkungan sebelum evaporator dan sebelum kondensor pada siklus tertutup memberikan SMER Tot yang berbeda yaitu 4.01 dan 3.07 kg/kWh. Penggunaan udara lingkungan dengan menggunakan konveksi paksa melalui penukar panas dapat meningkatkan SMER Tot , sedangkan penggunaan aliran udara dari keluaran pengering dapat menurunkan nilai SMER Tot .
Kata kunci :  Pengeringan gabah, sistem heat pump kompresi uap , specific moisture extraction rate (SMER) Diterima: 14 Maret 2016; Disetujui: 12 Mei 2016
Vol. 4 No. 2, p 139-146
P-ISSN 2407-0475 E-ISSN 2338-8439
Biksono, et al.

## Latar Belakang
Pengeringan adalah penurunan kadar air bahan sampai batas tertentu yang diinginkan atau aman sehingga batas tersebut bebas dari serangan mikroba, enzim dan insekta yang merusak (Henderson dan Perry 1982). Secara lebih luas pengeringan merupakan proses yang terjadi secara serempak antara perpindahan panas dari udara pengering ke massa uap air dari bahan yang dikeringkan (Hall 1970, Brooker et al. 1981). Mekanisasi pada pengeringan padi relatif tertinggal dibandingkan dengan tahapan pascapanen diantaranya mesin penggilingan. Hal tersebut disebabkan oleh mahalnya biaya pengeringan artifisial  gabah  yang  terutama  disebabkan  oleh biaya energinya, sedangkan nilai tambah yang diberikan oleh pengering ditinjau dari sisi kecepatan pengolahannya tidak terlalu besar, sehingga opsi penjemuran masih menjadi pilihan utama karena biaya operasional yang relatif murah.
Sistem HPKU diharapkan dapat mengatasi permasalahan utama tersebut, karena sistem ini mendapatkan panas yang diserap dari suhu lingkungan. Selain digunakan untuk meningkatkan kuantitas panas (dibandingkan input panasnya) sistem HPKU memiliki kemampuan dehumidifikasi udara yang digunakan untuk pengeringan. Umumnya pengeringan dengan sistem HPKU mengkonsumsi energi yang lebih hemat dibandingkan pengering konvensional (Aveces-Sabiro 1992, Harchegani et al. 2012), walaupun ada juga penelitian lain yang memperlihatkan peningkatan konsumsi energi sehubungan dengan waktu yang terlalu lama (Pal et al. 2010). Akan tetapi sehubungan dengan suhu yang relatif rendah maka kompensasi yang diperoleh adalah kualitas pengeringan yang lebih baik (Goh et al. 2011). Rossi et al. (1992) membuat pengeringan sayuran dengan pengeringan heat pump dan pengeringan konvensional menggunakan heater listrik dan dapat penghemat energi 40% dan waktu proses. Mellmann and Furll, (2008) melaporkan hasil penelitiannya dengan penghematan energi dari 30% sampai dengan 50% dari biaya produk. Pengeringan dengan sistem HPKU untuk mengeringkan gabah memiliki potensi untuk digunakan secara lebih efisien, dan umumnya dilakukan pada suhu yang lebih rendah dari pengeringan konvensional sehingga dapat mempertahankan kualitas.
Siklus dalam pengoperasian HPKU secara umum mencakup siklus resirkulasi dan terbuka. Pada siklus resirkulasi, sebagian energi yang berasal dari pengering dimanfaatkan kembali sedangkan pada siklus terbuka pemanasan hanya mengandalkan suhu dari lingkungan. Zigler et al. (2009) melakukan penelitian pengeringan tanaman obat dan rempah-rempah dengan menggunakan pengeringan batch yang ditambah dengan sistem heat pump , dimana pengeringan heat pump
dengan sistem siklus resirkulasi dilanjutkan dengan pengeringan konvensional dan melaporkan hasil penelitian tahap awal dengan konsumsi energi primer dapat dikurangi 40% sampai dengan 55% dengan menggunakan sistem heat pump . Aceves- Saborio (1993) menyatakan walaupun pada umumnya konsumsi energi sistem siklus resirkulasi lebih rendah, tidak ada jaminan apakah siklus resirkulasi ini menguntungkan. Ketergantungan pada kondisi udara lingkungan menyebabkan kondisi yang demikian.
Penelitian ini bertujuan mengembangkan pengeringan gabah dengan sistem HPKU untuk mendapatkan konsumsi energi yang paling rendah per massa air yang diuapkan dari berbagai konfigurasi sistem HPKU yang mencakup penggunaan penukar panas dengan udara lingkungan atau udara ekshaus pada pengoperasian siklus terbuka dan resirkulasi serta membandingkannya dengan pengeringan gabah konvensional yang menggunakan pemanas resistif.

## Bahan dan Metode
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2014 sampai Oktober 2015. Percobaan dilakukan di Laboratorium Teknik Energi Terbarukan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, IPB Bogor.
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabah varietas Ciherang dengan kadar air 22 – 24% b.b. dan alat ukur yang digunakan termokopel tipe T, pressure gauge , rotameter, multimeter CD 800a, moisture tester, clamp meter, power analyzer Lutron DW-6091, timbangan digital, oven, anemometer Kanomax, climd master model A 541, recorder Yokogawa type MV-1000 dan type MV- 2000. Dimana kalibrasi suhu termokopel dilakukan dengan menggunakan thermometer glass standart untuk suhu rendah dan suhu tinggi dengan Oil bath.
Model Pengering dengan Sistem HPKU Gambar 1 memperlihatkan skema desain dari sistem pengering HPKU yang dilengkapi dengan penukar panas dengan udara lingkungan atau udara ekshaus (HE) dengan pengoperasian siklus terbuka dan siklus resirkulasi. Pada siklus terbuka katup gate (A) dan (B) ditutup dan katup gate (C) dan (D) dibuka, dimana udara lingkungan masuk ke sistem HPKU mengalir ke pengering dan ke luar lingkungan. Pada siklus resirkulasi aliran udara bersirkulasi dari sistem HPKU ke pengering dengan katup gate (B) dibuka, dan katup gate (A) atau (D) dibuka sesuai dengan konfigurasi yang diinginkan yaitu udara lingkungan masuk sebelum kondensor atau evaporator dan katup gate (C) dibuka untuk

## Volume 4, 2016
membuang udara dalam jumlah yang sama dengan yang masuk. Dan untuk menghindari masuknya cairan refrigerant ke dalam kompresor maka digunakan receiver sebelum kompresor.
Saluran udara dari sistem pengering tersebut dibuat berbentuk segi empat ukuran (30 x 30) cm bahan plat baja 0.6 mm memudahkan pembentukan konstruksi dan diinsulasi polyurethane foam 5 mm untuk meminimalkan kontak dengan udara luar. Saluran udara HPKU ke ruang pengering bagian tengah sistem antara evaporator dan kondensor dipasang HE yang tujuannya mempercepat pindah panas udara dari lingkungan model sistem HPKU sistem terbuka dan resirkulasi. Sirkulasi udara dari ruang pengering ke sistem HPKU menggunakan pipa PVC ukuran 4 inchi dengan panjang 350 cm, pengering model silinder dengan diameter 82 cm, tinggi 90 cm, jarak bagian plenum atas dan bawah 23 cm.
Gambar 1 memperlihatkan pengukuran suhu sistem HPKU dilakukan pada titik aliran udara masuk (1) dan keluar (2) evaporator, masuk (2) dan keluar (3) heat exchanger , masuk (3) dan keluar (4) kondensor. Pengukuran suhu plenum dilakukan pada bagian bawah, tengah dan atas. Pengukuran suhu bola basah dan bola kering di sistem HPKU dan pengering dilakukan untuk mengetahui kelembaban relatif dan data suhu yang terekam di recorder setiap 10 menit selama kira-kira 12 jam.
Neraca Energi pada Pengeringan Heat Pump Kompresi Uap dengan Sistem Resirkulasi HPKU untuk pengeringan pada sirkulasi sistem resirkulasi murni harus menggunakan kondensor eksternal untuk membuang kelebihan panas sedemikian hingga HPKU dapat bekerja dengan stabil. Pada penelitian ini HPKU tidak dilengkapi kondensor eksternal, sehingga untuk
Gambar 1. Skematik sistem heat pump kompresi uap dengan pengering sistem terbuka dan resirkulasi.
Gambar 3. Skematik HPKu sistem resirkulasi udara masuk sebelum evaporator.
Gambar 2. Skematik HPKu sistem resirkulasi udara masuk sebelum kondensor.
Keterangan Gambar 1 : a. Evaporator, b. Kompresor, c & d.Condensor, e. Receiver, f. Suction Accumulator, g. Hand Valve, h. Filter Dryer, i. Sight Glass (Glas penduga), j. Katup TXV, k. Rota meter, l. Blower, m. Heat Exchanger, n. Ruang pengering, P. Pressure Gauge, T. Thermocouple , Temperatur bola basah (T bb .) dan Temperatur bola kering (T bk .).
Biksono, et al.
pengoperasian sistem resirkulasi sebagian udara dari lingkungan harus dialirkan melalui komponen HPKU dengan jumlah udara pengeringan harus dibuang yang sama besar. Udara lingkungan dapat dialirkan melalui inlet sebelum kondensor atau sebelum evaporator yang secara skematik masing- masing ditunjukkan oleh Gambar 2 dan 3. Neraca energi untuk sistem HPKU adalah:
(1)
Keterangan : = Laju pindah panas kondensor (kW) = Laju pindah panas evaporator (kW) = Kerja kompresor (kW)
Oleh karena itu, jika seluruh panas dari/ke kondensor atau evaporator mengalir dari/ke udara di dalam sistem heat pump maka persamaan neraca untuk sistem Gambar 2 adalah:
(2) Atau (3) Keterangan :
=  Laju aliran udara masuk evaporator (kg/s)
=  Laju aliran udara lingkungan masuk kondensor dan evaporator (kg/s) h ci =  Entalpi udara masuk kondensor (kJ/kg) h co =  Entalpi udara keluar kondensor (kJ/kg) h ei =  Entalpi udara masuk evaporator (kJ/kg) h eo =  Entalpi udara keluar evaporator (kJ/kg) h amb =  Entalpi udara lingkungan (kJ/kg)
Sedangkan persamaan neraca untuk sistem Gambar 3 adalah:
(4)
Atau:
(5)
Sehingga secara neraca energi, kedua skema ini dapat diterapkan.

## Percobaan Pengering Sistem Heat Pump
Kompresi Uap Pengeringan gabah dengan sistem HPKU dilakukan  dengan  9  model  konfigurasi  dan  satu model perlakuan dengan sistem pemanas resistif sebagai pembanding, antara lain sebagai berikut :

## Percobaan Model Pengering dengan Pemanas
Resistif Gambar 4 menunjukkan udara lingkungan disalurkan ke ruang pengering menggunakan saluran udara yang dipasang menyatu dengan ruang pengering dibuat pendek untuk mengurangi kehilangan panas akan tetapi tidak mengganggu penyebaran udara ke ruang pengering. Ukuran diameter saluran di bagian depan saluran sesuai dengan lubang keluaran udara dari blower dan diinsulasi untuk mengurangi kehilangan panas saluran udara melalui pemanas resistif dengan daya 2 kW, suhu pengering diatur otomatis menggunakan termostat suhu antara 40 o C–45 o C, sedangkan pengukuran konsumsi energi listrik dengan menggunakan power analyzer, clamp meter dan multimeter.
Tabel 1. Konfigurasi sistem pengering yang diuji.
Percobaan Konfigurasi Pengeringan 1 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, HE tertutup.
2 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, HE udara lingkungan konveksi bebas.
3 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, HE udara keluar dari ruang pengering
4 Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet udara dari condensor rasio bukaan udara 1/2,  HE udara lingkungan konveksi bebas.
5 Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet udara dari condensor rasio bukaan udara 2/3, HE udara lingkungan konveksi bebas.
6 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, pengoperasian HPKu intermittent dan blower dihidupkan kontinu, HE udara lingkungan konveksi bebas.
7 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, HE udara lingkungan menggunakan blower.
8 Siklus udara pengeringan sistem resirkulasi, inlet udara dari evaporator rasio bukaan udara 1/2, HE udara lingkungan konveksi bebas.
9 Siklus udara pengeringan sistem terbuka, pengoperasian intermittent baik HPKu dan blower dengan sirkulasi, HE udara lingkungan konveksi bebas.
10 Pengeringan dengan sistem pemanas resistif.
Volume 4, 2016
Perhitungan  Specifik  Moisture  Extraction  Rate (SMER) dan Penentuan Laju Pengeringan Nilai SMER merupakan rasio jumlah massa air yang diuapkan dari bahan terhadap energi listrik yang digunakan (kg/kWh). Nilai SMER dapat dinyatakan dalam dua ekspresi, yaitu untuk konsumsi energi listrik yang hanya digunakan untuk maksud pemanasan:
(6) Keterangan : SMER T = Specific Moisture Extraction Rate termal (kg/kWh) W air =  Jumlah massa air yang diuapkan (kg)
E T =  Energi yang digunakan sistem HPKU
(kWh)
dan untuk konsumsi energi listrik yang digunakan untuk total energi yaitu untuk pemanasan dan mekanik (blower), yaitu :
(7) Keterangan : SMER Tot = Specific Moisture Extraction Rate total (kg/kWh)
E Tot = Energi yang digunakan sistem HPKU dan Blower (kWh)
Jumlah air yang diuapkan dihitung dari:
(8)
Keterangan : m f = Kadar air awal (% b.b.) m i = Kadar air akhir (% b.b.) W i = Berat bahan (kg)
Laju pengeringan dalam (kg/s) dinyatakan sebagai:
(9)
Keterangan : = Laju pengeringan (kg/s) ∆ t = Waktu pengeringan (jam)

## Hasil dan Pembahasan
Konsumsi Energi untuk Setiap Konfigurasi Hasil pengukuran konsumsi energi dan rasio energi terhadap pengeringan dengan pemanas resistif serta SMER T dan SMER Tot untuk masing- masing metode pengujian yang dilakukan dapat dilihat pada Tabel 2. Pengeringan dilakukan pada kadar air awal rata-rata 24% b.b. dan kadar air
akhir rata-rata 13.36 - 14.34% b.b. Laju aliran udara pengering yang digunakan adalah 0.125 kg/s serta massa gabah yang dikeringkan sebanyak 150 kg per  konfigurasi  pengujian  pada  tebal  tumpukan gabah 0.6 m. Waktu pengeringan yang dibutuhkan untuk  keseluruhan  konfigurasi  relatif  sama  yaitu antara 11–12 jam. Penurunan kadar air yang paling cepat dari 9 konfigurasi yang dilakukan adalah pada konfigurasi  II  yaitu  merupakan  pengeringan  siklus terbuka dengan HE yang menggunakan konveksi bebas udara lingkungan dengan waktu 11 jam. Pada sistem HPKU nilai SMER T diperoleh 3.39– 7.06 kg/kWh dan SMER Tot berkisar 2.45–5.06 kg/ kWh. Nilai ini jauh lebih tinggi dibandingkan dengan hasil percobaan dari (Harchegani et al. 2012) pada pengeringan gabah dimana nilai SMER 0.1 kg/ kWh. Kemungkinan penyebab rendahnya SMER pada percobaan tersebut mungkin disebabkan oleh jumlah massa gabah yang jauh lebih rendah, namun pada makalah tersebut tidak dijelaskan berapa jumlah massa gabah yang dikeringkan. Bahkan pada produk lain dengan kadar air yang lebih tinggi seperti kayu dan pisang (Prasertsan dan Sean-saby 1998) memperoleh SMER dalam kisaran 0.34–0.57 kg/kWh. Penghematan energi yang cukup signifikan pada penelitian ini kemungkinan justru disebabkan oleh pengoperasian HPKU yang tidak kontinyu akibat terjadinya kondisi over-pressure pada kompresor HPKU. Dengan blower yang secara kontinyu beroperasi, tumpukan gabah tetap dialiri oleh udara lingkungan yang pada percobaan ini memiliki rata-rata suhu dari 30.4 – 31.9 o C dengan RH 63 – 68%. Oleh karena itu, ketika kompresor tak beroperasi untuk beberapa saat, penurunan kadar air masih berlangsung dengan cukup baik. Bahkan pada pengeringan dengan pemanasan resistif dengan suhu dan kelembaban udara lingkungan yang demikian masih memiliki SMER Tot yang cukup tinggi yaitu sebesar 1.54 kg/kWh.
Gambar 4. Skematik sistem pengeringdengan pemanas resistif. Keterangan : 1. Blower 2. Pemanas resistif 3. Thermostat 4. R. Pengering
Dibandingkan dengan pengering yang menggunakan pemanas resistif, nilai SMER Tot dari seluruh konfigurasi pengering HPKU berkisar antara 159 – 329%, yang berarti keefektifan per satuan energi yang digunakan oleh pengering HPKU mencapai lebih dari tiga kali lipat. Nilai SMER T bahkan lebih tinggi lagi, yaitu mencapai hampir empat kali lipat. Hal ini dapat dipahami karena COP sistem HPKU umumnya lebih dari 1. Dari seluruh  konfigurasi  pengering  HPKU,  konfigurasi VI merupakan konfigurasi yang paling menghemat konsumsi energi yaitu dengan SMER Tot dan SMER T masing-masing adalah 7.06 dan 5.06. Hal ini disebabkan pada konfigurasi ini, perbedaan waktu pengeringannya  tidak  signifikan  dibandingkan dengan penurunan energi dengan cara intermittent .

## Pengoperasian dengan Siklus Sistem
Resirkulasi Sistem siklus yang digunakan (resirkulasi atau terbuka) nampaknya tidak terlalu banyak mempengaruhi SMER. Akan tetapi dilihat dari SMER Tot pada  konfigurasi  IV,  V  dan  VIII,  untuk siklus resirkulasi lebih baik digunakan dengan input udara lingkungan dari evaporator (4.01 kg/kWh) dibandingkan dengan input udara dari kondensor (2.46 dan 3.07 kg/kWh). Walaupun persamaan (2) dan (4) memperlihatkan kedua konfigurasi ini sama secara neraca energi, perbedaan dapat disebabkan oleh kerja kompresor yang berbeda saat menerima kondisi yang berbeda pada komponen evaporator dan juga kondensornya.
Efek dari Penggunaan HE Maksud dari penukar panas (HE) yang ditempatkan di antara evaporator dan kondensor adalah untuk meningkatkan panas sensibel setelah udara  didehumidifikasi  di  evaporator.  Penukar panas dioperasikan dengan menggunakan udara lingkungan atau udara dari ekshaus pengering. Pengaliran udara lingkungan dapat menggunakan
blower atau konveksi bebas. Pada siklus terbuka yaitu pada konfigurasi I, II, III dan VII, nilai SMER T masing-masing adalah 3.45, 3.31, 2.45 dan 4.19. Walaupun  dari  konfigurasi  I  dan  II  tidak  nampak efek dari penukar panas, efek ini cukup signifikan ketika mengalirkan udara dalam penukar panas dengan  udara  ekshaus  (konfigurasi  III)  dengan udara lingkungan menggunakan blower (konfigurasi VII). Pengaliran udara menggunakan udara ekshaus tidak membantu konservasi energi karena perpindahan panasnya memiliki driving force beda suhu antara bagian dalam dan luar HE. Walaupun entalpi dari udara keluaran pengering lebih tinggi dari udara lingkungan, suhunya lebih rendah.

## Efek Pengoperasian Intermittent Selama Proses Pengeringan Heat Pump Kompresi Uap
Gambar 5 memperlihatkan perubahan suhu dan RH terhadap waktu pengeringan pada sistem HPKU siklus sistem resirkulasi, dimana Gambar 5a adalah untuk konfigurasi II yang merupakan pengoperasian kontinyu, Gambar 5b buntuk konfigurasi VI dengan pengoperasian intermittent untuk sistem HPKU dan  Gambar  5c  untuk  konfigurasi  IX  dengan pengoperasian intermittent baik untuk sistem HPKU maupun blowernya.
Gambar 5a memperlihatkan bahwa akibat kondisi over-pressure yang menyebabkan kompresor berhenti sementara, suhu plenum (udara pengering) berfluktuasi selama proses pengeringan. Misalnya menit ke 110 – 150 terjadi over-pressure sehingga sistem HPKU mati dan suhu plenum turun dari 40 o C ke 31 o C, sedangkan nilai kelembaban relatif naik dari 40% ke 60%, padahal suhu lingkungan antara jam 08.00–13.00 cenderung meningkat dari 26.3 o C ke 33.8 o C. Dengan kondisi ini nilai rata-rata suhu plenumnya 38.63 o C, dengan kelembaban relatif 43% dan kelembaban mutlak 0.0163 kg/kg u.k. Konfigurasi VI dilakukan dengan 120 menit sistem HPKU dioperasikan dan 30 menit dimatikan selama proses pengeringan. Selama pengeringan blower
Tabel 2.  Konsumsi dan rasio energi terhadap pengeringan dengan pemanas resistif serta SMER T dan SMER Tot untuk masing-masing pengujian.
tetap dioperasikan. Gambar 5b memperlihatkan bahwa pada kondisi dimatikan, dengan segera suhu plenum turun ke kondisi lingkungan seperti yang dapat dilihat pada 30 menit pertama yaitu menit ke 120-150 kelembaban relatif naik dari 36% ke 50% suhu turun dari 42 o C ke 30 o C. Namun demikian nilai rata-rata suhu masih mencapai 39.64 o C dengan kelembaban relatifnya 36% dan kelembaban mutlak 0.0142 kg/kg u.k.
Pada konfigurasi IX, perlakuannya hampir sama dengan  konfigurasi  VI  akan  tetapi  pada  saat  heat pump tidak dioperasikan, blower juga dimatikan. Sebagaimana halnya dengan konfigurasi VI ketika pengoperasian HPKU dan blower dihentikan, suhu plenum menurun sedangkan kelembabannya meningkat.  Karena  blower  pada  konfigurasi  ini juga dimatikan peningkatan suhu plenumnya menjadi lebih lambat sehingga rata-rata suhu pengeringannya sedikit lebih rendah yaitu 37.72 o C dengan kelembaban relatif 44%.
Walaupun terdapat perbedaan suhu dan kelembaban rata-rata pada konfigurasi II, VI dan IX, secara keseluruhan penurunan kadar air bahan (% b.b.) terhadap waktu pengeringan tidak terpengaruh secara signifikan (Gambar 6). Penurunan kadar air pada 180 menit pertama hampir sama untuk ketiga konfigurasi. Perlambatan penurunan kadar air pada menit  ke  90–180  pada  konfigurasi  II  disebabkan oleh tidak beroperasinya kompresor pada menit ke 120 selama kira-kira 30 menit. Selanjutnya penurunan  kadar  air  pada  konfigurasi  ini  tidak terlalu cepat dibandingkan pada konfigurasi VI dan IX ketika HPKU sedang dioperasikan.
Perlambatan penurunan kadar air tidak terlalu signifikan  pada  konfigurasi  VI  pada  saat  HPKU tidak  dioperasikan  akan  tetapi  cukup  signifikan untuk konfigurasi IX. Hal ini disebabkan oleh tidak digunakannya blower pada konfigurasi IX sehingga penurunan kadar air cenderung tidak terjadi pada saat tersebut. Akan tetapi ketika pengoperasian HPKU sedang berjalan, penurunan kadar air pada konfigurasi ini cukup cepat.
Pada studi ini, secara umum dapat dilihat bahwa pengoprasian HPKU secara intermittent pada berbagai  konfigurasi  tidak  berpengaruh  terhadap suhu udara pengering dan penurunan kadar air. Namun demikian, pengoperasian intermittent memberikan efek penurunan konsumsi energi yang  cukup  signifikan,  sehingga  Konfigurasi  VI dan  IX  merupakan  konfigurasi  yang  nilai  SMER Tot paling tinggi. Jika dibandingkan dengan konfigurasi II, nilai SMER Tot dari  kedua  konfigurasi  tersebut kira-kira mencapai 1.5 kali lipat. Selain itu, karena kondisi udara lingkungan yang cukup potensial, penggunaan  blower  secara  kontinyu  (konfigurasi VI) lebih menguntungkan dibandingkan dengan penggunaan blower secara intermittent (konfigurasi
IX).
Gambar 5. Grafik perbandingan suhu pengering dan RH terhadap waktu pengeringan :
(a) konfigurasi II, (b) konfigurasi VI, dan (c) konfigurasi IX.
(5a)
(5b)
(5b)
Biksono, et al.

## Simpulan
Seluruh kondisi udara pengeringan yang dihasilkan  oleh  seluruh  konfigurasi  heat  pump kompresi uap dan pemanas resistif pada studi ini hampir sama yaitu suhu 35.7 - 37.9 o C dan RH 35.4 - 45.9 o C sehingga juga memberikan waktu pengeringan yang hampir sama yaitu 11 – 12 jam. Rasio peningkatan SMER Tot terhadap pengering pemanas  resistif  untuk  berbagai  konfigurasi pengering heat pump kompresi uap yang digunakan pada studi ini adalah 159 – 329%. Tingginya nilai SMER Tot baik dari pengering heat pump kompresi uap maupun pemanas resistif disebabkan oleh pengoperasian yang intermittent pada kondisi suhu dan kelembaban udara lingkungan yang memadai. Metode pengeringan heat pump dengan sistem terbuka dengan pengoperasian heat pump kompresi uap yang intermittent memberikan SMER T dan SMER Tot yang paling tinggi yaitu masing-masing 7.06 dan 5.06 kg/kWh. Pengoperasian intermittent tidak banyak mempengaruhi laju pengeringan, tetapi secara nyata menurunkan konsumsi energi. Penempatan inlet udara lingkungan pada sebelum evaporator lebih baik dibandingkan inlet sebelum kondensor pada siklus tertutup yang ditunjukan oleh SMER Tot berturut-turut 4.01 dan 3.07 kg/kWh. Penggunaan udara lingkungan dengan menggunakan konveksi paksa pada penukar panas akan meningkatkan SMER Tot , sedangkan penggunaan aliran udara dari keluaran alat pengering akan menurunkan nilai SMER Tot .

## Daftar Pustaka
Aceves-Saborio, S. 1992. Analysis of Energy
Consumption in Heat Pump and Conventional
Driers. Heat Recovery System & CHP Vol. 13. No. 5 : 419–428.
Brooker, Donal, B., Brakker-Arkema, Fred, W., Hall,
Carl, W. 1992. Drying and Storage of Grains and Oilseeds. An AVI book, Published by Van Nostrand Reinhold, New York.
Goh, Li Jin. Othman, Mohd Yusof. Mat, Sohif. Ruslan,  Hafidz.  Sopian,  Kamaruzzaman.  2011. Review of Heat Pump Systems for Drying Application. Renew. Sustain. Energy Rev. 15, 4788–4796.
Henderson, SM., and Perry, RL. 1982. Agriculture
Process Engineering. 3 rd Edition. Ceneticut : The AVI Publishing Company, Inc. Wesport. Harchegani, M., Sadeghi, M., Emami, MD. Moheb, A. 2012. Investigating Energy Consumption and Quality of Rough Rice Drying Process using A Grain Heat Pump Dryer. Australian Journal of Crop Science 6 (4) : 209–217.
Mellmann, J. and Fürll, C. 2008. Drying Plants for Medicinal and Spice [ 2 ] Plant - Specific Energy Consumption and Optimization Potential .
Journal of Medicinal and Aromatic Plants 13 ( 3 ) , pp 127-133.
Pal,US., Khan, MK., Mohanty, SN. 2010. Heat pump drying of green sweet pepper. Drying Tecnol. 26,
1584–1590.
Prasertsan, S. and Saen-saby,P. 1998. Heat Pump Drying of Agricultural Materials. Drying Technology , 16 (1&2) : 235–250.
Rossi, SJ., Neues, LC., Kicokbush, TG. 1992.
Thermodynamic and energetic evaluation of a heat pump applied to the drying of vegetables.
In : Mujumdar AS, Editor, Drying’92. Elsevier Science : P. 1475–8.
Ziegler, Th., F. Niebling, F., Teodorov, T., Mellmann, J. 2009. Heat Pump Drying of Drug and Aromatic Plants Possibilities for Increasing the Energy Efficiency / Heat Pump Drying of Medicinal and Spice Pants - Possibilities of Energy Efficiency Enhancement . Journal of Medicinal and Aromatic Plants. 14 (4): 160-166.