RANCANG BANGUN MESIN COLD STORAGE SISTEM …

Jurnal Ilmiah Mahasiswa Pertanian Unsyiah

Volume 3, Nomor 1, Februari 2018

www.jim.unsyiah.ac.id/JFP

Coresponding author: [email protected] 426 JIM FP (TPE), Vol. 3, No. 1, Februari 2018: 426-422

RANCANG BANGUN MESIN COLD STORAGE SISTEM

PENDINGINAN KOMPRESI UAP PADA PENYIMPANAN BUAH

NANAS (Annanas comosus)

Design Cold Storage Machine Based on Steam Compressed Cooling System

For Pineapple Fruit Storage (Annanas comosus)

Al Hulil Akbar Ferdynanda1, Kiman Siregar1, Ratna*1

1Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Syiah Kuala

Abstrak. Buah nanas (Ananas Comosus) merupakan salah satu buah yang banyak digemari oleh

masyarakat Indonesia, memiliki nilai gizi yang tinggi, kaya akan vitamin A, B, C, dan mineral

(kalsium, fosfor, dan besi), dan mengandung senyawa yang berpotensi sebagai antioksidan

(polifenol dan flavonoid). Masalah yang sering timbul pada buah nanas yaitu mempertahankan mutu

dan kualitas. Hal tersebut dapat dipertahankan jika dilakukan penanganan pasca panen yang stepat

salah satunya penyimpanan suhu rendah. Tujuan penelitian ini yaitu merancang mesin cold storage

sistem pendinginan kompresi uap dengan suhu yang harus dicapai yaitu 7°C, menghitung lama

pencapaian suhu 7°C, beban pendinginan bahan, dan COP mesin. Penelitian ini dilakukan

berdasarkan 3 tahapan, pertama menggambar rancangan cold storage dengan software AutoCad.

Kedua pemasangan alat dan bahan sesuai dengan gambar rancangan. Ketiga pengujian mesin cold

storage dengan suhu yang harus tercapai yaitu 7°C dan pengambilan data dengan menggunakan

bahan nanas sebanyak 4 buah dengan berat total 5,58 kg serta dihitung parameter penelitian seperti

lama pencapaian suhu 7°C, beban pendinginan bahan, dan COP mesin. Hasil dari penelitian ini

menunjukkan bahwa lama waktu pencapaian suhu 7°C dari pengujian bahan dengan suhu awal 30°C

dan suhu akhir 7°C yaitu 16.883 detik (4 jam 41 menit 23 detik). Beban pendinginan bahan dengan

berat total nanas utuh sebesar 5,58 kg dan cp buah nanas 3,68 kJ/kg°C yaitu 472,19 kJ. COP mesin

cold Storage dari penelitian ini adalah 2,45, jika nilai pada mesin cold storage semakin besar maka

semakin efisien hasil kerja mesin tersebut, mesin cold storage dalam penelitian ini termasuk kedalam

mesin pendinginan lambat.

Kata Kunci : Buah Nanas (Annanas comosus), Cold Storage, Suhu, Beban pendinginan, COP.

Abstrack. Pineapple fruit (Ananas Comosus) is one of the most popular fruits of Indonesian society,

has high nutritional value, is rich in vitamins A, B, C, and minerals (calcium, phosphorus and iron),

and contains potentially antioxidant compounds (polyphenols and flavonoids). Problems often arise

in the pineapple is to maintain grade and quality. This can be maintained if post-harvest handling

is correctly treated, one of which is cold storage. The purpose of this research is to design cold

storage engine of vapor compression cooling system with temperature that must be reached that is

7 ° C, to calculate the duration of temperature 7 ° C, material cooling load, and COP of machine.

The research was conducted based on 3 stages, first drawing cold storage design by using AutoCad

software. The second one is to install the tools and materials in accordance with the design

drawings. The third is to test the cold storage machine with temperature that must be reached is 7 °

C and data retrieval using pineapple as much as 4 pieces with total weight 5,58 kg and calculated

research parameters such as temperature 7 ° C, material cooling, and COP machine . The results

of this study indicate that the duration of temperature 7 ° C from material testing with the initial

temperature of 30 ° C and the final temperature of 7 ° C is 16,883 seconds (4 hours 41 minutes 23

seconds). The cooling load of the material with the total weight of whole pineapple is 5.58 kg and

cp pineapple 3.68 kJ / kg ° C is 472.19 kJ. COP cold storage engine of this research is 2.45, if the

value of the cold storage machine is greater then the more efficient the work of the machine, cold

storage engine in this study included into the slow rate cooling machine.

Keywords : Pineapple (Annanas comosus), Cold Storage, Temperature, Cooling Load, COP.




Rancang Bangun Mesin Cold Storage Sistem Pendinginan Kompresi Uap Pada 427 Penyimpanan Buah Nanas (Annanas Comosus)

(Al Hulil Akbar Ferdynanda, Kiman Siregar, Ratna*)

JIM FP (TPE), Vol. 3, No. 1, Februari 2018: 426-442

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Buah nanas (Ananas Comosus) merupakan salah satu buah yang banyak

digemari oleh masyarakat Indonesia. Kerusakan nanas dapat terjadi pada saat

prapanen, pasca panen, pengolahan, dan penyimpanan. Penyimpanan suhu rendah

dapat memperpanjang umur simpan buah nanas, hal ini sangat dibutuhkan oleh para

produsen maupun pedagang. Buah ini sangat baik apabila dibudidayakan didaerah

beriklim tropis pada dataran rendah atau tinggi. Nanas memiliki nilai gizi yang

tinggi, kaya akan vitamin A, B, C, dan mineral (kalsium, fosfor, dan besi), dan

mengandung senyawa yang berpotensi sebagai antioksidan (polifenol dan

flavonoid).

Laju respirasi menandai laju perubahan komposisi bahan tanaman dan

umumnya menjadi indikasi ketahanan umur simpannya. Laju respirasi buah nanas

dapat dipicu oleh peningkatan suhu, agar laju respirasi tersebut diperlambat maka

digunakan penyimpanan buah nanas dengan suhu rendah. Kerusakan buah nanas

ditandai dengan terjadinya perubahan warna, berkurangnya aroma, munculnya bau,

kehilangan vitamin C, pelunakan, dan perubahan tekstur.

Perubahan warna yang menandai kerusakan nanas diantaranya adalah

pencokelatan. Pencokelatan dapat disebabkan oleh reaksi enzimatis dan

nonenzimatis. Pencokelatan internal muncul selama penyimpanan, terutama jika

disimpan pada suhu rendah dalam jangka waktu yang lama. Kerusakan ini sering

dikaitkan dengan chilling injury, nanas akan mengalami chilling injury apabila

disimpan pada suhu dibawah 7°C, buah nanas bisa disimpan pada suhu rendah

dengan suhu 7°C. Nanas dapat disimpan pada suhu 45-54°𝐹 (7-12°𝐶) selama 2-4

minggu tergantung pada kematangan buah, 2 minggu adalah batas untuk buah nanas

yang disimpan pada suhu 54°𝐹 (12°𝐶), penyimpanan buah nanas bisa lebih lama

jika disimpan pada suhu 45°𝐹 (7°𝐶) (Kader, 2009).

Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang dibahas dalam penelitian ini yaitu pada kulkas

kompresor yang digunaka dayanya mampu bekerja mencapai suhu -40°C.

Sedangkan untuk penyimpanan buah nanas suhu yang dibutuhkan sekitar 7°C. Jadi

daya kompresor yang diperlukan lebih kecil dibandingkan dengan kulkas. Sehingga

arus yang dipakai bisa lebih hemat dan mengurangi biaya penggunaan listrik per

harinya, karena semakin besar daya yang dihasilkan maka semakin besar arus yang

digunakan dan semakin besar biaya penggunaan listrik yang dikeluarkan per hari.

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian yaitu untuk merancang sebuah mesin cold storage

dengan suhu yang harus dicapai yaitu 7°C, menghitung waktu pencapaian suhu

7°C, beban pendinginan bahan dan COP mesin cold storage.







METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2017 di Laboratorium Pasca

Panen, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universsitas Syiah Kuala,

Banda Aceh dan di Bengkel Dokter Electronik , Jln. T. Nyak Arief No. 234 Depan

Lr IV Sektor Timur Darussalam.

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam perancangan mesin cold storage yaitu fiber

box dengan panjang 46 cm, lebar 35 cm dan tinggi 29 cm, kompressor dengan daya

sebesar 80 watt atau 0,07 Ampere, kondensor dengan panjang pipa 12 U atau 1.400

cm dan diameter pipa 0,47 cm, Filter, evaporator dengan panjang 445 cm dan

diameter pipa 0,63 cm, pipa kapiler dengan panjang 200 cm dan diameter 0,028 cm,

termometer digital, termostat digital, timer rotari, dan timbangan.

Bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah buah nanas utuh

sebanyak 4 buah dengan berat total 5,58 kg, paku kayu 24 buah, siku aluminium 4

buah, kaki ampli 8 buah, baut 8 buah, mur 8 buah, sekrup 8 buah, tabung refrigeran

R-134a, balok kayu dengan panjang 70 cm, lebar 4 cm, dan tinggi 4 cm sebanyak 3

buah, balok kayu dengan panjang 70 cm, lebar 4 cm dan tinggi 2 cm sebanyak 2

buah, balok kayu dengan panjang 30 cm, lebar 4 cm, dan tinggi 4 cm sebanyak 4

buah, triplek dengan panjang 70 cm, lebar 50 cm dan tebal 1 cm sebanyak 1 lembar.

Prosedur Penelitian

Penelitian perancangan mesin cold storage dan control suhu sistem kompresi

uap pada penyimpanan buah nanas utuh ini dilakukan melalui 3 tahapan, tahapan

pertama yaitu pembuatan gambar teknik dengan menggunakan aplikasi AutoCad.

Setelah tahapan pembuatan gambar selesai tahap selanjutnya adalah pembuatan

mesin cold storage sesuai dengan gambar rancangan yang sudah dibuat

sebelumnya. Setelah pembuatan mesin selesai maka dilakukan pengujian

fungsional alat, dimana pada tahap ini akan dilihat apakah semua bagian alat sesuai

dengan gambar yang telah dibuat dan mencapai suhu yang diinginkan yaitu 7°C.

Setelah semua alat beerfungsi maka dilakukan pengambilan data dengan

menggunakan bahan berupa nanas utuh sebanyak 4 buah kemudian dihitung beban

pendinginan bahan dan COP pada mesin tersebut.

Kriteria Fungsional

1. Rangka

Rangka mempunyai fungsi sebagai penahan wadah tempat penampungan

dan penyimpanan bahan yang akan disimpan dimesin cold storage, sehingga harus

memiliki struktur yang kuat agar mesin cold storage mampu menahan beban yang

masuk dan tidak rusak apabila terbentur maupun terkena kontak fisik lainnya.

2. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menaikkan tekanan refrigeran menuju

kondensor, katup ekspansi, evaporator dan kembali masuk ke kompresor. Sehingga

siklus refrigeran dapat bekerja secara continue selama mesin dihidupkan.







3. Kondensor

Kondensor berfungsi untuk melepas panas refrigeran sehingga refrigeran

kembali dalam fase fluidanya.

4. Evaporator

Evaporator berfungsi menyerap panas dari objek yang akan didinginkan

dengan memanfaatkan sifat tekanan dan titik didih refrigeran yang rendah, sehingga

refrigeran tersebut menguap dan objek menjadi dingin.

5. Katup Ekspansi/ Filter

Katup ekspansi digunakan untuk mengurangi tekanan refrigeran serta

mengatur aliran refrigeran menuju evaporator.

6. Pipa Kapiler

Pipa kapiler berfungsi sebagai tempat sirkulasi refrigeran ketika sedang

bekerja, pipa kapiler berperan sebagai penghubung untuk semua kompnen

pendinginan seperti kompresor, kondensor, katup ekspansi dan evaporator.

7. Thermostat

Thermostat berfungsi untuk mengontrol suhu yang ada didalam mesin cold

storage, thermostat dihubungkan ke kompresor dan cok listrik. Sistem kerjanya

apabila suhu didalam cold storage sudah mencapai batas suhu yang diinginkan,

thermostat secara otomatis memutuskan arus pada kompresor sehingga kompresor

berhenti bekerja, apabila suhu kembali naik thermostat secara otomatis

menyalurkan arus pada kompresor sehingga kompresor kembali bekerja.

8. Pemilihan Refrigeran

Refrigeran yang akan dipilih pada penelitian ini adalah refrigeran R-134a

karena jenis freon ini paling banyak dipakai, refrigeran ini tidak dapat meledak,

tidak terbakar, tidak beracun dan mempunyai sifat-sifat termodinamis yang baik.

(Moeljanto, 1986).

Kriteria Struktural

Rangkaian mesin cold storage yang akan dirancang dapat dilihat pada

Gambar 1 dan 2 dibawah ini :







Gambar 1. Rangkaian Mesin Cold Storage Tampak Bawah

1

2

3

4

Keterangan :

1. Kompresor

2. Pipa Kapiler

3. Filter/Dryer

4. Kondensor







Gambar 2. Rangkaian Mesin Cold Storage Tampak Atas

Data Perencanaan Sistem

Menurut (Broto, 1996 dalam Harnanik, 2012), Penyimpanan nanas utuh

pada suhu kurang dari 7°C dapat menyebabkan chilling injury dan pada suhu 2 -

4°C terjadi pencokelatan (Browning). Sehingga direncanakan :

1. Temperatur didalam cold storage 7°C

2. Maksimal umur penyimpanan 4 minggu

Keterangan :

5. Evaporator

6. Fiber Box

7. Dudukan

8. Thermostat

Digital

5

3

6

7

8







Diagram Alir Penelitian

Gambar 3. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Perancangan cold storage

menggunakan aplikasi autocad

Pemilihan bahan

Pembuatan cold storage

Pengujian alat

Suhu tercapai 7°C

Tidak

Ya

Pengujian alat menggunakan

buah nanas

Analisis: 1. Beban pendingiann

bahan 2. COP

• Data lama pendinginan • Data beban

pendinginan • Data COP mesin

Selesai







Parameter Penelitian

1. Menghitung Beban Pendinginan

Beban pendinginan merupakan penjumlahan dari beban panas yang

memasuki pendinginan dan berasal dari berbagai sumber. Beban panas terdiri dari

dua komponen yaitu panas sensibel yang terjadi jika panas memasuki ruangan dan

mengakibatkan peningkatan suhu ruangan, dan beban panas laten yang terjadi jika

uap air memasuki ruangan dan meningkatkan kelembaban nisbi ruangan.

Perhitungan beban pendinginan yang digunakan adalah beban pendinginan bahan.

Tujuan utama perhitungan beban pendinginan adalah untuk menduga kapasitas

mesin pendingin yang dibutuhkan untuk dapat mempertahankan keadaan optimal

yang diinginkan dalam ruang.

Beban pendinginan produk adalah panas yang dimiliki produk pada saat awal

dimasukkan ke dalam cold storage. Jika sejumlah bahan memasuki ruangan dingin

pada suhu lebih besar dari suhu ruangan tersebut, maka akan terjadi perlepasan

panas sampai suhu bahan sama dengan suhu ruang. Maka panas yang dilepaskan

(Q_p) untuk pendinginan adalah:

(𝑄𝑝) = 𝑚𝑝 Cp ∆𝑇 …………………………………………………(1)

Dimana 𝑚𝑝 : massa (kg)

𝐶𝑝 : panas jenis (J/kg°𝐶) ∆𝑇 : Perubahan suhu bahan (°𝐶)

2. Menghitung Coefficient of Performance (COP) Mesin

Menurut Khalil (2007) koefisien performasi (COP) merupakan suatu nilai

perbandingan antara kalor yang terdapat pada evaporator dengan daya yang

terdapat pada kompresor. Perhitungannya untuk mengetahui kebutuhan energi di

pendingin (refrigerator) yang digunakan untuk pembuatan cold storage dengan suhu

pendingin yang ingin dicapai 7ᴼC dalam lemari kulkas dan suhu ruang. Adapaun

refrigeran yang akan digunakan adalah Freon R-134a.

1. Kompresor

Kompressor yaitu alat yang berfungsi untuk menghisap refrigerant

bertekanan rendah dari evaporator dalam bentuk uap. Selanjutnya uap refrrigeran

ditekan dan dialirkan ke kondensor untuk dikondensasikan. Kerja yang dilakukan

refrigerant selama kompresi isentropic dihitung berdasarkan perkalian perubahan

entalphi dan laju aliran refrigerant:

W = m (h2-h1)…………………………………………………………..(2)

Dimana,

m = Laju aliran massa refrigerant (kg/s)

h1 = entalpi refrigeran pada awal kompresi (kJ/kg-refrigeran)

h2 = entalpi rerigeran pada akhir kompresi (kJ/kg-rerigeran)

W = kerja pada kompresor (kW)

2. Kondensor

Kondensor (pengembun) adalah bagian dari refrigerasi yang menerima uap

refrigeran yang bertekanan tinggi dari kompressor. Di kondensor ini terjadi

perubahan fase dari uap menjadi cair dengan cara melepas panas. Kondensor

refrigerant didinginkan pada tekanan konstan. Panas yang dilepaskan ke lingkungan

ditunjukkan dengan persamaan berikut:







qk = (h2-h3) …………………………..……….……………..(3)

Dimana:

qk = laju panas yang dipindahkan kondensor (kW),

m = laju aliran massa refrigerant (kg/s)

h2 = entalpi refrigeran pada akhir kompresi (kJ/kg-rerigeran)

h3 = entalpi refrigerant keluar dari kondensor (kJ/kg-refrigeran)

3. Evaporator

Evaporator ialah alat yang digunakan untuk menguapkan cairan refrigeran

bertekanan rendah, karena pada saat penguapan terjadi dibutuhkan panas,

maka dalam evaporator terjadi proses penyerapan panas (pendinginan) pada

lingkungan sekitar. Pada evaporator, refrigeran berubah fase dari cair ke gas dan

menerima panas dari lingkungan pada tekanan konstan dan yang diterima refrigeran

diberikan sebagai berikut:

qe = m (h1-h4) …………………………………………………..(4)

Dimana:

qe = laju panas yang diterima evaporator (kW)

h4 = entalpi refrigeran keluar dari evaporator ( kJ/kg-refrigeran)

4. Laju alir massa

Laju alir massa tergantung pada total beban pendingin dan pengaruh

refrigerasi. Total beban pendinginan dihitung dari panas yang dipindahkan

dari dalam ruangan yang refrigerasi. Persamaan dibawah digunakan untuk

menentukan laju alir massa :

m qe

(ℎ1−ℎ4) ……………………………….………………(5)

5. COP mesin pendingin

COP pendinginan pada sistem rerigerasi kompresi uap diatas dihitung

dengan persamaan dibawah ini:

COP (ℎ1−ℎ4)

(ℎ2−ℎ1) ………………………………………………(6)







HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pengukuran Cold Storage

Saat merancang sebuah mesin cold storage harus melalui beberapa langkah

sesuai dengan diagram alir yang ada. Proses awal dari perancangan mesin cold

storage adalah mengetahui ukuran kotak penyimpanan, pengukuran dilakukan

dengan menghitung panjang, lebar, tinggi serta tebal dinding, atap dan alas kotak.

Tabel 1. Spesifikasi Ukuran Kotak Fiber

Tabel 2. Spesifikasi ukuran tutup kotak fiber

Tutup Ukuran (cm)

Panjang 46

Lebar 35

Tinggi 5,5

Tebal Dinding 3

Panjang Bawah 3,5

Panjang Atas 2

Tabel diatas menunjukkan bahwa dengan mengetahui besar ukuran kotak

cold storage, kita dapat menentukan komponen-komponen pendinginan yang sesuai

dengan kotak tersebut, agar hasil suhu yang diinginkan tercapai. Penggunaan kotak

fiber berfungsi untuk menahan suhu keluar-masuk dari kotak, gabus didalam fiber

berperan sebagai penghambat, sehingga proses pendinginan tidak terganggu dan

tidak mengalami kebocoran.

2. Pembuatan Dudukan

Pembuatan dudukan bertujuan untuk menempatkan instrumen pendinginan

dan kotak fiber dalam satu tempat, agar pemasangan instrumen pendinginan

menjadi lebih mudah dan juga sebagai pelindung untuk kotak fiber dari benturan

pada saat diletakkan. Dudukan terdiri dari 4 lapisan, lapisan pertama yaitu, triplek,

lapisan kedua balok kayu sebanyak 3 buah, lapisan ketiga balok kayu sebanyak 2

buah, lapisan keempat balok kayu sebanyak 4 buah (kaki). Lapisan pertama adalah

triplek, tujuan pemilihan triplek karena triplek merupakan bahan yang ringan, tipis

dan murah dibandingkan dengan dudukan lainnya seperti papan, rangka besi, dll.

Kotak Ukuran (cm)

Panjang 46

Lebar 35

Tinggi 29

Tebal Dinding 2







Tabel 3. Spesifikasi Ukuran Dudukan Lapisan Pertama

Triplek Ukuran (cm)

Panjang 70

Lebar 50

Tebal 1

Lapisan kedua adalah balok kayu sebanyak 3 buah dengan ukuran yang sama.

Fungsi balok kayu tersebut sebagai penahan triplek agar tahan terhadap dudukan

yang berat, balok kayu juga berfungsi sebagai tempat untuk kondensor dan dryer.

Tabel 4. Spesifikasi Ukuran Dudukan Lapisan Kedua

Balok Kayu Ukuran (cm)

Panjang 70

Lebar 4

Tinggi 4

Lapisan ketiga adalah balok kayu sebanyak 2 buah, fungsinya sebagai tempat

untuk kondensor.

Tabel 5. Spesifikasi Ukuran Dudukan Lapisan Ketiga


Panjang 70

Lebar 4

Tinggi 2

Lapisan Keempat adalah balok kayu, fungsinya sebagai kaki untuk menahan

seluruh beban yang diletakkan pada dudukan, selain itu tujuan lain dari kaki

dudukan ini adalah memberikan ruang pada kondensor untuk proses pelepasan

panas, agar panas yang dilepaskan bisa terbuang lebih cepat dan sirkulasi udara

lebih luas terbuka.

Tabel 6. Spesifikasi Ukuran Dudukan Lapisan Keempat


Panjang 30

Lebar 4

Tinggi 4

3. Pemasangan Instrumen Pendinginan

1. Evaporator

Evaporator pada sistem pendinginan berfungsi sebagai penyerap panas

didalam ruangan, tujuannya untuk menurunkan suhu didalam ruangan tersebut

karena suhu tinggi berpindah ke suhu yang lebih rendah, refrigeran yang dihasilkan







setelah proses penyerapan panas berubah menjadi dua fase yaitu cair dan uap.

Evaporator yang dipasang pada mesin cold storage ini memiliki panjang pipa 445

cm dan diameter 0,47 cm, penentuan ukuran evaporator sudah disesuaikan dengan

fiber box yang digunakan. Kemudian evaporator dicetak dalam bentuk plat, agar

mempermudah pemasangan kedalam fiber box.

Tabel 7. Spesifikasi Ukuran Pipa Evaporator

Pipa Evaporator Ukuran (cm)

Panjang 445

Diameter 0,47

2. Kondensor

Kondensor pada sistem pendinginan berfungsi sebagai pelepas panas,

tujuannya untuk mengembalikan refrigeran dari fase uap menjadi cair. Kondensor

yang dipasang pada mesin cold storage ini memiliki panjang pipa 1.400 cm, dan

diameter 0,47 cm sebanyak 12U, jarak per U adalah 5 cm. Pemilihan jarak per U

sangat mempengaruhi pelepasan panas dari kondensor, 5 cm merupakan jarak yang

optimal untuk melepaskan panas sesuai dengan ukuran kotak fiber yang digunakan,

pemilihan kondensor sebanyak 12U bertujuan untuk memperbesar pelepasan panas

dari ruangan, semakin banyak U semakin banyak panas yang dilepaskan.

Penempatan kondensor pada mesin cold storage ini menggunakan model atas

bawah.

Tabel 8. Spesifikasi Ukuran Pipa Kondensor

Pipa Kondensor Ukuran (cm)

Panjang 445

Diameter 0,47

3. Kompresor

Kompresor pada sistem pendinginan berfungsi sebagai alat untuk

mengkompresikan refrigeran menuju kondensor. Kompresor yang digunakan

untuk penelitian ini memiliki daya sebesar 80 watt.

4. Dryer/ Filter

Dryer didalam sistem pendinginan berfungsi sebagai penyaring kotoran atau

zat-zat yang dapat menyumbat pipa-pipa yang dilalui refrigeran dari kompresor

dan kondensor.

5. Pipa Kapiler

Pipa kapiler didalam sistem pendinginan berfungsi untuk menurunkan

tekanan tinggi refrigeran yang dihasilkan dari kompresor sehingga tekanan

refrigeran berubah menjadi turun, akibatnya suhu refrigeran juga menjadi rendah

dan refrigeran berubah fase menjadi cair. Setelah refrigeran berubah fase menjadi

cair, pipa kapiler meneruskan refrigeran mengalir menuju pipa evaporator.







Tabel 9. Spesifikasi Ukuran Pipa Kapiler

Pipa Kapiler Ukuran (cm)

Panjang 200

Diameter 0,028

6. Thermostat dan Timer Rotari

Thermostat dalam sistem pendinginan berfungsi sebagai pengatur suhu.

Thermostat adalah kunci dari pencapaian suhu yang diinginkan yaitu 7°C.

Thermostat yang digunakan pada cold storage ini adalah thermostat tipe digital,

tujuannya agar suhu yang terbaca lebih akurat sehingga mempemudah penentuan

suhu yang diinginkan. Proses kerja thermostat adalah sebagai berikut :

1. Mengatur suhu yang ingin dicapai pada modul termostat, pada penelitian ini

suhu yang ingin dicapai adalah 7°C, setiap alat memerlukan toleransi untuk

mencapai suhu yang diinginkan maka angka yang harus diset adalah 2°C

diatas suhu yang diinginkan.

2. Ketika suhu didalam ruangan sudah terbaca dan sesuai dengan suhu yang

diset, maka sensor yang dipasang didalam cold storage akan mengkerut

sehingga modul menggerkakkan relay untuk memutuskan arus listrik,

akibatnya kompresor berhenti bekerja.

3. Ketika suhu didalam ruangan naik pada saat kompresor mati maka sensor

akan memuai sehingga modul menggerakkan relay untuk menghidupkan

kembali kompresor.

Timer rotari berfungsi sebagai penunda waktu untuk menghidupkan arus,

tujuannya agar arus yang dikontrol oleh thermostat, tidak bisa menghidupkan

kompresor secara langsung, karena pada saat kompresor berhenti bekerja

diperlukan waktu untuk menetralkan kerja kompresor didalam pipa cold storage,

jika kompresor pada saat berhenti bekerja kemudian dihidupkan kembali arusnya,

dapat menyebabkan kerusakan pada kompresor dan untuk mencegah hal tersebut

maka dipasang timer rotari. Penempatan timer rotari berada dibawah thermostat dan

disamping kompresor, kabel arus pada kompresor dihubungkan ke timer rotari dan

relay pada thermostat juga dihubungkan ke timer rotari. Sedangkan kabel untuk

menghidupkan thermostat dan timer rotari dihubungkan ke stop kontak disebelah

kiri kompresor.

7. Pemilihan Refrigeran

Refrigeran di dalam sistem pendinginan adalah zat media pendingin yang

menyerap panas dengan bantuan evaporator pada temperatur dan tekanan rendah

serta membuang panas tersebut dengan bantuan kondensor pada tekanan dan

temperatur yang lebih tinggi. Pada mesin cold storage yang sudah dibuat refrigeran

yang digunakan adalah refrigeran tipe R-134a, karena R-134a atau disebut juga

Hydrofluorocarbon (HFC) merupakan refrigeran non chloro dan lebih ramah

lingkungan, tidak menyebabkan korosi terhadap bahan logam yang dipakai pada

sistem pendingin, mempunyai susunan kimia yang stabil, tidak merusak ozon, tidak

terurai setiap kali dilakukan pemampatan, pengembunan dan penguapan. Jumlah

refrigeran yang dimasukkan sebanyak 95 gram.







8. Uji Kinerja Mesin Cold Storage

Setelah mesin cold storage selesai dibuat, maka dapat dihitung waktu

pencapaian suhu 7°C, beban pendinginan bahan, dan COP mesin cold storage.

Untuk menghitung waktu pencapaian suhu 7°C, pengujian ini dilakukan dengan

menggunakan uji bahan nanas utuh sebanyak 4 buah, kemudian nanas dimasukkan

kedalam mesin cold storage. Sebelum mesin dihidupkan dicatat suhu awal dan

sediakan stopwatch setelah itu tekan tombol start stopwatch serentak saat mesin

dihidupkan, tunggu sampai suhu yang terbaca oleh termostat digital mencapai suhu

7°C. Adapun lama waktu pencapaian suhu 7°C yang dihasilkan dari mesin cold

storage dengan suhu awal 30°C adalah 16.883 detik atau 4 jam 41 menit 23 detik.

Lama pencapaian suhu 7°C yang dihasilkan oleh mesin cold storage

dipengaruhi oleh beban pendinginan bahan, untuk mengetahui beban pendinginan

bahan bisa diketahui dengan rumus (Qp) = mp Cp ∆T. Diketahui berat total nanas

utuh adalah 5,58 kg, Cp buah nanas adalah 3,68 kJ/kgᴼC, dengan suhu awal 30°C

dan suhu yang ingin dicapai 7°C sehingga rumus dapat diselesaikan sebagai berikut:

Qp = m*cp * T

= 5,58 kg * 3,68 kJ/kg˚C * (30˚C - 7˚C)

= 472,19 kJ

Jadi beban pendinginan bahan nanas utuh sebanyak 4 buah dengan berat total

5,58 kg adalah 472,19 kJ. Setelah mengetahui beban pendinginan bahan maka

perhitungan COP mesin cold storage dapat diketahui sebagai berikut:

Diketahui:

h1 = 254,475 kJ/kg-refrigeran, suhu 7°C (hg)

h2 = 320 kJ/kg ,Tekanan = 770,64 kPa = 0,7 Mpa, grafik p-h refrigerant 34°C

h3 = 93,58 kJ/kg-refrigeran, suhu 30°C (hf)

h4 = 93,58 kJ/kg-refrigeran, ini karena h3=h4

Kapasitas refrigerasi (7°C) : 80 W = 0,08 kw

Ditatanya:

Wkompresor = . . . ?

qKondensor = . . . ?

qEvaporator = . . . ?

mlaju = . . . ?

COP = . . . ?

Jawab:

1. Dampak refrigerasi = h1- h4

= 254,475 kJ/kg - 93,58 kJ/kg

= 160,895 kJ/kg

2. WKompresor = m (h2-h1)

= 0,000169 kg/det (320 kJ/kg - 254,475 kJ/kg)

= 0,011 kW

3. qKondensor = m (h2-h3)







= 0,000169 kg/det (320 kJ/kg - 93,58 kJ/kg)

= 0,037 kW

4. qEvaporator = m (h1-h4)

= 0,000169 kg/det (254,475 kJ/kg - 93,58 kJ/kg)

= 0,027 kW

6. mlaju = 𝑞𝑒

(ℎ1−ℎ4)

= 0,027 𝑘𝑊

(254,475 kJ/kg − 93,58 kJ/kg)

= 0,000167 kg/s.

7. COP =

(ℎ1−ℎ4)

(ℎ2−ℎ1)

= (254,475 kJ/kg − 93,58 kJ/kg)

(320 kJ/kg − 254,475 kJ/kg)

= 2,45

COP yang diperoleh dari mesin cold storage ini adalah 2,45. COP dengan

angka 2,8 ke atas merupakan COP yang ideal untuk proses pendinginan, sedangkan

dalam penelitian ini COP yang diperoleh yaitu 2,45, jadi mesin cold storage ini

termasuk mesin cold storage dengan pendinginan yang lama. Semakin besar nilai

COP semakin efisien sebuah mesin pendingin

KESIMPULAN DAN SARAN

Lama pencapaian suhu 7°C menggunakan buah nanas utuh sebanyak 5,58 kg

dengan menggunakan mesin cold storage ini adalah 4 jam 41 menit 23 detik. Beban

pendinginan bahan yang diperoleh dari penelitian ini adalah 472,19 kJ. COP yang

dihasilkan dari mesin cold storage ini sebesar 2,45. Semakin besar nilai COP

semakin efisien sebuah mesin pendingin, COP 2,45 termasuk kedalam kategori

pendinginan yang lama.

Berdasarkan hasil penelitian dapat diberikan saran yaitu Untuk penelitian

selanjutnya diharapkan memasang sensor termostat lebih tepat, agar suhu yang

terbaca adalah suhu ruang cold storage bukan suhu pada pipa evaporator. Mesin

cold storage ini bisa dijadikan penelitian lanjutan seperti penyimpanan dengan

variasi bahan sesuai dengan suhu yang diinginkan, pengujian beban pendinginan

bahan secara keseluruhan, dan modifikasi mesin cold storage ini untuk hasil yang

lebih maksimal.







DAFTAR PUSTAKA

Advery, L.N. 2014. Perbandingan COP dan Efisiensi Mesin Pendingin Refrigeran

Sekunder Antara Refrigeran Primer R-134a dengan R-404a. Skripsi.

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. Yogyakarta.

Alexander, S.L., B. Ausra, B. Ceslovas and D. Pavelas. 2012. Chilling injury in

chilling-sensitive plants: a review. Žemdirbystė Agriculture. 99 (2): 111‒

124.

Broto, W., Suyanti dan Syaifullah. 1996. Teknik Pengemasan Buah Nenas dalam

Kemasan Karton untuk Mempertahankan Mutu Segarnya. Jurnal

Hortikultura. 6 (3): 287-302. Developing Countries. a Review of the

literature Davis (CA). University of California Agriculture and Natural

Resources Communications Services. Los Angeles.

Edward, F.K., F.B. Hamm and P.R. Glamm. 1996. Evaluation of HFC-245ca for

Commercial Use in Low Pressure Chillers. Air-Conditioning and

Refrigerant Technology Institute (ARTI). Amerika Serikat.

Fajri. 2008. Efisiensi Sistem Pendingin: COP atau EER.

https://windyhm.wordpress.com/ All-about-refrigeration-and-air-

conditioning/efisiensi-sistem-pendingin-cop-atau-eer/. Diakses pada

tanggal 31 Desember 2017.

Hadiati, S dan N.L.P, Indriyani. 2008. Petunjuk Teknis Budidaya Nenas. Balai

Penelitian Tanaman Buah Tropika. Sumatera Barat.

Harnanik, S. 2012. Perbaikan Mutu Pengolahan Nenas dengan Teknologi Olah

Minimal dan Peluang Aplikasinya di Indonesia. Balai Pengkajian Teknologi

Pertanian, Sumatera Selatan.

Hossain, M.A and S.M.M. Rahman. 2011. Total Phenolics, Flavonoids and

Antioxidant of Tropical Fruit Pineapple. Jurnal Food Research

International. 44: 672-676.

Kader, A and M. Tiruneh. 2009. Postharvest Losses of Fruits And Vegetables in

Khalil, M. 2007. Simulasi Model Perpindahan Panas pada Evaporator Mesin

Pendingin Sistem Kompresi Uap untuk Penyimpanan Sayuran. Skripsi.

Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Syiah

Kuala, Banda Aceh.

Lathifah, D. N. 2008. Pengaruh Perlakuan Pre Cooling Metode Contact Icing dan

Suhu Penyimpanan Terhadap Kualitas Pasca Panen Buah Jeruk Keprok

(Citrus nobilis L.). Doctoral Dissertation, Universitas Islam Negeri Maulana

Malik Ibrahim, Malang.

Lozano, J.E. 2006. Fruit Manufacturing: Scientific Basis, Engineering Properties

and Deteriorative Reactions of Technological Importance. Springer US,

Amerika Serikat.

Mamahit, J.M.E. 2008. Biologi Kutu Putih Dysmicosus Brevipes Cockerel

(Hemiptera: Pseudococcidae) pada Tanaman Nenas dan Kencur. Jurnal

Buletin Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. 19(2): 164-173.

Martinez, F.B., C. Harper, F. Perez-Munoz and M. Chapparo. 2002. Modified

Atmosphere Packaging of Minimally Processed Mango and Pineapple

Fruits. Jurnal Food Science. 67: 3365-3371.

https://windyhm.wordpress.com/







Muzakkir, M.A dan Rifky. 2013. Perbandingan Koefisien Prestasi (COP) pada

Refrigerator dengan Refrigeran CFC R-12 dan HC R-134a untuk Panjang

Pipa Kapiler yang Berbeda. Jurnal Rekayasa Teknologi. 5:1.

Paul, R.E and K.G. Rohrbach. 2003. The Pineapple: Botany, Production and Uses.

CABI Publishing, Cambridge Ma USA 239.

Putri, I.K. 2012. Analisis Beban Pendinginan pada Cold Storage untuk Es Kristal

di CV. Muda Perkasa Lamlagang Banda Aceh. Skripsi. Fakultas Pertanian

Universitas Syiah Kuala. Banda Aceh.

Saputra, F. 2004. Perancangan Unit Cold Storage Ikan. Skripsi. Fakultas Teknik

Universitas Syiah Kuala. Banda Aceh.

Sembiring, A. 2011. Teknik Pengeringan dan Pendinginan Cold Storage. Makalah.

Teknik dan Manajemen Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.

Bandung.

Stocker, W.F and Jones, J.W. 1987. Refrigeration and Air Condition. McGraw-Hill

Book Company, Tokyo.

Thompson, A.K. 2003. Fruit and Vegetable: Harvesting, Handling and Storage.

Second ed. Blackwell Publishing Ltd, Oxford.

Torri, L., N. Shinelli and S.Limbo. 2010. Shelf Life Evaluation of Fresh-Cut

Pineapple by Using Electronic Nose. Jurnal Postharvest Biology

Technology. 56: 239-245.

Documents

RANCANG BANGUN MESIN COLD STORAGE SISTEM …