desain sistem pendingin ruang muat kapal ikan...
TRANSCRIPT
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
1
Abstrak— Kesegaran ikan merupakan faktor utama
yang menentukan harga jual dari ikan tersebut. Untuk menjaga
kesegaran ikan, para nelayan tradisional umumnya menggunakan
metode pendinginan ikan dengan menggunakan es basah yang
sederhana namun memiliki kelemahan yaitu berat dan volume dari
es basah yang cukup besar sehingga akan mengurangi jumlah
muatan ikan. Media penyimpanan ikan merupakan faktor lain
yang dapat mempengaruhi kualitas ikan. Penelitian ini bertujuan
untuk merancang alat pendingin berupa coolbox dengan
penambahan media pendingin berupa uap es kering. Dalam
penelitian ini dilakukan percobaan dengan melakukan variasi
jumlah dari es basah dan es kering yang dimasukkan dalam 2 buah
coolbox yang berbeda yang saling berhubungan dengan kapasitas
total 100 liter. Pada percobaan ini digunakan kipas untuk
mengalirkan paksa uap es kering dari coolbox 2 ke dalam coolbox
1, serta digunakan juga thermostat untuk menjaga suhu coolbox
pada -2oC sampai 2oC. Dari percobaan diperoleh perbandingan
antara beban ikan, es basah, dan es kering yang paling baik adalah
1 : 0,63 : 0,37 yang mampu menghasilkan suhu terendah -2oC
dalam waktu 120 menit dan lama waktu pendinginan total adalah
51 jam 50 menit.
Kata Kunci—Cool box, Es Basah, Es Kering, Pendinginan Ikan
I. PENDAHULUAN
NDONESIA merupakan negara yang memiliki wilayah
perairan yang lebih besar bila dibandingkan dengan
wilayah daratannya, sehingga Indonesia memiliki potensi
sumber daya ikan yang lebih besar.
Ikan laut sebagian besar ditangkap oleh nelayan
tradisional, kemudian disimpan di ruang muat kapal selama
berhari-hari selama pelayaran hingga sampai pendistribusian
dan akhirnya dikonsumsi oleh para konsumen.
Permasalahan yang sering dihadapi oleh nelayan
tradisional adalah mengenai pemasaran hasil produksi ikan
dan penanganannya. Nelayan mengharapkan agar ikan hasil
tangkapannya tetap segar sampai di tangan konsumen dengan
harga jual yang tinggi, namun faktanya hasil tangkapan ikan
yang akan dijual ke konsumen sering mengalami perubahan,
baik perubahan fisik maupun kimia dan secara bertahap
mengarah ke pembusukan yang mengakibatkan harga jual ikan
menjadi rendah[1].
Lamanya waktu yang diperlukan untuk menangkap
ikan, tingginya temperatur ruang penyimpanan hasil
tangkapan, cara penangkapan, serta penanganan hasil
tangkapan yang kurang tepat merupakan berbagai faktor yang
dapat menyebabkan menurunnya kesegaran dan mutu ikan
hasil tangkapan[2].
Cara umum yang paling sering dipakai oleh nelayan
tradisional untuk mempertahankan kesegaran ikan adalah
dengan pendinginan. Pada dasarnya pendinginan ini bertujuan
untuk menghambat berkembangnya bakteri yang dapat
memicu terjadinya pembusukan pada ikan[3]. Pada proses ini
nelayan tradisional menggunakan es balok (es basah).
Penggunaan es basah sebagai media pendingin di
kapal ikan memang sederhana, namun hal ini terdapat banyak
kelemahan diantaranya adalah sifat dari es basah yang mudah
mencair sehingga temperatur ruang muat cepat meningkat
yang dapat menyebabkan ikan menjadi lebih cepat busuk.
Selain itu volume dan berat es basah yang besar sangat
memerlukan tempat yang banyak dan akibatnya akan
mengurangi hasil tangkapan. Selain dengan menggunakan
media pendingin es basah saja, ada juga nelayan yang
mencampurkan garam ke es basah dan ikan untuk
mengawetkan ikan lebih lama tetapi cara ini dapat
menyebabkan perubahan rasa ikan menjadi lebih asin. Selain
dengan cara pendinginan, terdapat juga nelayan yang
menggunakan formalin untuk mengawetkan ikan hasil
tangkapannya. Secara kasat mata memang ikan tersebut
terlihat baik tetapi kandungan formalin yang ada pada ikan
tersebut akan menyebabkan gangguan kesehatan bagi
siapapun yang menkonsumsinya[4].
Alternatif yang bisa dipakai untuk masalah
pendinginan di kapal ikan tersebut, salah satunya adalah
dengan menggunakan es kering. Es kering merupakan CO2
yang dipadatkan. Penggunaan gabungan media pendingin
antara es baasah dan es kering dapat menggabungkan
kelebihan dari keduanya. Es balok sebagai pendingin produk,
sedangkan Es kering sebagai pendingin sistem. Kelebihan dari
es kering adalah dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Es
kering juga lebih ringan sehingga ruang muat bisa
dimaksimalkan untuk hasil tangkapan ikan dengan adanya
pengurangan dari jumlah es basah. Selain itu es kering juga
bersuhu rendah (hingga mencapai -780C). Es kering juga
berkualitas tinggi dengan kemurnian 99,98%, tidak berbau,
tidak mengandung alkohol dan memiliki tingkat kesusutan
yang rendah[5]. Penerapan sistem pendinginan yang tepat juga
akan menjaga kualitas ikan tetap bagus. Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu
sistem pendingin alternatif dengan penambahan media
pendingin es kering dan kemudian juga dilakukan uji performa
dari rancangan sistem pendingin tersebut.
Desain Sistem Pendingin Ruang Muat Kapal Ikan
Tradisional Dengan Memanfaatkan Uap Es Kering
Alwi Asy’ari Aziz, Alam Baheramsyah dan Beni Cahyono
Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected] dan [email protected]
I
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
2
II. METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini berbasis
experimental, yakni dengan pembuatan alat pendingin, dan
selanjutnya dilakukan percobaan dengan beberapa variasi.
Metode penelitian ini dilakukan dengan tahapan pengerjaan
yang dapat diuraikan sebagai berikut :
A. Study Literatur
Pada tahap ini dilaksanakan pengumpulan bahan pustaka
dan literatur – literatur yang diperlukan. Literatur yang
didapatkan berasal dari buku, jurnal, laporan tugas akhir, serta
dari internet. Literatur yang diambil berkaitan dengan ilmu
pengolahan dan pengawetan ikan, berbagai cara pengawetan
ikan, es kering, es basah, perpindahan panas dan isolator
panas, penggunaan coolbox, serta materi lain sebagai
penunjang. Selain itu dilakukan review mengenai hasil
penelitian sejenis yang telah dilakukan sebelumnya.
B. Pengumpulan Data
Pada tahap ini dilaksanakan pengumpulan data di lapangan
untuk mendapatkan data-data yang diperlukan untuk
merancang serta menganalisa performa sistem pendingin. Data
yang diperoleh yakni berupa dimensi dan kapasitas coolbox
yang digunakan oleh nelayan tradisional. Selain itu juga
dilakukan eksperimen dalam skala laboratorium untuk
mendapatkan data pendukung dalam proses perancangan alat.
C. Perancangan Alat
Pada tahap ini coolbox yang banyak dipakai nelayan
tradisional dimodifikasi menjadi 2 buah kotak. Kotak pertama
adalah sebagi tempat beban pendingin. Kotak pertama
merupkan tempat beban pendingin atau tempat ikan yang akan
didinginkan dan juga tempat peletakan es basah. Kotak yang
kedua adalah sebagai alat pendingin. Kotak kedua merupakan
tempat peletakan es kering yang dilengkapi dengan kipas untuk
menghasilkan aliran paksa uap es kering ke kotak pertama.
Peralatan in juga dilengkapi dengan thermostat yang berfungsi
sebagi thermometer untuk mengetahui suhu pada ruang beban
pendingin tersebut, selain itu juga berfungsi untuk memutus
dan menyambung aliran listrik pada kipas jika suhu ruangan
tersebut telah mencapai suhu tertentu. Dinding coolbox diisi
dengan isolator yang terdiri dari polyurethane dan juga
fiberglass untuk menahan panas yang keluar dan masuk
coolbox. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
Gambar. 1. Pandangan Samping Desain Alat Pendingin
Gambar. 2. Pandangan Atas Desain Alat Pendingin
Dimensi dari design coolbox adalah sebagai berikut :
Data Coolbox 1
Panjang : 0,95 m
Lebar : 0,62 m
Tinggi : 0,53 m
Tebal Isolator : 0,06 m
Data Coolbox 2
Panjang : 0,43 m
Lebar : 0,37 m
Tinggi : 0,53 m
Tebal Isolator : 0,06 m
D. Percobaan Performa Coolbox
Pada tahap ini dilakukan percobaan dengan memvariasikan
jumlah es basah dan es kering. Selain itu juga digunakan ikan
sebagai pembebanannya. Percobaan dilakukan untuk
mengetahui suhu serta lama waktu yang mampu dicapai oleh
sistem tersebut. Kemudian dilakukan analisa terhadap hasil
percobaan.
Variasi percobaan yang dilaksanakan sebagai berikut :
1. Ikan:Es Basah =78 kg : 78kg
2. Ikan:Es Kering =78 kg : 45kg
3. Ikan:Es Kering =78 kg : 35kg
4. Ikan:Es Kering =78 kg : 55kg
5. Ikan:Es Basah:Es Kering =95 kg : 60kg : 35 kg
6. Ikan:Es Basah:Es Kering =105kg : 50kg : 35 kg
7. Ikan:Es Basah:Es Kering =125kg : 30kg : 35 kg
III. ANALISA DATA
A. Perhitungan Beban Pendingin
Dari hukum thermodinamika dua yang menyatakan bahwa
besar energi atau kalor yang berpindah dari suatu sisi atau
ruang ke ruangan yang lain adalah sebesar pengurangan energi
pada ruang tersebut. Dalam perhitungan yang dilakukan,
persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut[6]:
Qes = QIkan + QInfiltrasi + QDinding + QTambahan (1)
Dimana :
Qes :Energi yang diperlukan untuk es mencair
seluruhnya, (kkal)
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
3
QIkan :Energi atau kalor yang dilepaskan ikan untuk
mencapai temperatur 00C, (kkal)
QInfiltrasi :Energi atau kalor yang masuk dan keluar ruang
penyimpanan ikan laut saat proses buka tutup pintu,
(kkal)
QDinding :Kerugian kalor melalui dinding ruang penyimpanan
ikan laut, (kkal)
QEs, merupakan energi atau kalor yang diperlukan oleh es
untuk mencair, besarnya dapat diketahui dengan menggunakan
persamaan sebagai berikut :
QEs = m x hsf (2)
Dimana :
m : Massa atau jumlah es, (kg)
hsf : Nilai Entalpy (kcal/kg)
Beban Produk
Beban produk, yaitu beban kalor yang dilepaskan oleh produk
selama proses pembekuan dan penyimpananya. besarnya kalor
yang dilepas, digunakan persamaan:
QIkan = m . c . ΔT (3)
Dimana :
Q : Kalor (Kcal)
m : Massa (kg)
c : Kalor Jenis kkal/kg oC
ΔT : Perbedaan temperatur (oC)
Beban Infiltrasi
Beban panas ini terjadi karena adanya pertukaran udara dari
luar kedalam ruang pendingin baik yang disengaja ataupun
yang tidak disengaja.Untuk menghitung jumlah beban
pertukaran udara dapat menggunakan persamaan sebagai
berikut :
QInfiltrasi= V x ρ x (ho - hi) (4)
Dimana :
Q : Kalor (Kcal)
V : Volume Cold Storage (m3)
ρ : Berat jenis udara kg/m3
ho : Entalpi udara luar (kcal/kg)
hi : Entalpi Udara dalam (kcal/kg)
Beban Transmisi
Persamaan untuk menghitung sumber panas akibat konduksi
dan konveksi yang melalui seluruh permukaan adalah :
q = U . A . (to – ti) (5)
Dimana :
U = 1/(Rtotal) . A (6)
Perpindahan panas pada dinding isolasi coolbox yang terdiri
dari beberapa bahan, koefisien perpindahan panas dapat
dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
1
𝑈=
1
𝑓𝑜+
𝑥1
𝑘1 …
𝑥𝑛
𝑘𝑛+
1
𝑓𝑖 (7)
Dimana :
f0 = Koefisien konveksi udara luar ruangan
fi = Koefisien konveksi udara dalam ruangan
x = Tebal bahan (m)
k = Konduktifitas panas bahan (Kkal/h m oC)
B. Analisa Hasil Percobaan
1.) Percobaan Variasi Media Pendingin
Pada percobaan ini dilakukan 2 variasi percobaan untuk
masing-masing beban ikan sebanyak 78 kg. Percobaan
pertama dengan menggunakan media pendingin 78 kg es
basah, sedangkan percobaan kedua dengan media pendingin
45 kg es kering.
Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur
berbanding waktu sebagai berikut :
Gambar. 3. Grafik Percobaan Variasi Media Pendingin
Dari grafik diatas maka dapat dianalisa sebagai berikut :
Pada percobaan 1 yaitu dengan menggunakan media
pendingin es basah sebanyak 78 kg dengan jumlah
ikan sebanyak 78 kg didapatkan suhu terendah dari
alat pendingin adalah -1oC yang dicapai pada menit
ke-120, dengan rentang waktu pendinginan terbaik
(pada suhu -2oC sampai 5
oC) adalah 1110 menit (18
jam 30 menit). Sedangkan waktu pendinginan total
adalah 2110 menit (35 jam 20 menit).
Pada percobaan 2 yaitu dengan menggunakan media
pendingin es kering sebanyak 45 kg dengan jumlah
ikan sebanyak 78 kg didapatkan suhu terendah dari
alat pendingin adalah -2oC yang dicapai pada menit
ke-220, dengan rentang waktu pendinginan terbaik
(pada suhu -2oC sampai 5
oC) adalah 510 menit (8 jam
30 menit). Sedangkan waktu pendinginan total adalah
1710 menit (28 jam 30 menit).
Dari perbandingan percobaan 1 dan 2, dapat
diketahui bahwa pendinginan dengan menggunakan
media es kering mampu menghasilkan suhu terendah
yang lebih baik daripada pendinginan dengan
menggunakan media pendingin es basah, namun
pendinginan dengan menggunakan media es basah
memiliki rentang waktu pendinginan yang lebih lama
daripada pendinginan dengan menggunakan media es
kering.
Pada percobaan kedua dapat dianalisa bahwa kipas
yang dinyalakan kembali ketika suhu mencapai 2oC
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
4
dapat menurunkan kembali suhu sistem hingga
mencapai suhu 0 oC.
2.) Percobaan Variasi Jumlah Es Kering
Pada percobaan ini dilakukan 3 variasi percobaan
pendinginan untuk masing-masing beban ikan adalah 78 kg.
Percobaan pertama dengan menggunakan media pendingin 35
kg es kering, percobaan kedua menggunakan media pendingin
45 kg es kering, dan percobaan ketiga menggunakan media
pendingin 55 kg es kering. Pada percobaan ini kipas akan
dimatikan ketika mencapai suhu -2oC dan akan dinyalakan
lagi ketika mencapai suhu 2oC.
Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur
berbanding waktu sebagai berikut :
Gambar. 4. Grafik Percobaan Variasi Jumlah Es Kering
Pada percobaan pertama yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 45 kg dengan
jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu
terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang dicapai
pada menit ke-220, dengan rentang waktu
pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5
oC)
adalah 510 menit (8 jam 30 menit). Sedangkan waktu
pendinginan total adalah 1710 menit (28 jam 30
menit).
Pada percobaan kedua yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 55 kg dengan
jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu
terendah dari alat pendingin adalah -2oC yang dicapai
2 kali pada menit ke-160 dan menit ke-480, dengan
rentang waktu pendinginan terbaik (pada suhu -2oC
sampai 5oC) adalah 1130 menit (18 jam 50 menit).
Sedangkan waktu pendinginan total adalah 2010
menit (33 jam 30 menit).
Pada percobaan ketiga yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 35 kg dengan
jumlah ikan sebanyak 78 kg, didapatkan suhu
terendah dari alat pendingin adalah 1oC yang dicapai
pada menit ke-150, dengan rentang waktu
pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5
oC)
adalah 290 menit (4 jam 50 menit). Sedangkan waktu
pendinginan total adalah 1120 menit (18 jam 40
menit).
Dari perbandingan percobaan tersebut dapat dianalisa
bahwa semakin banyak jumlah media pendingin es
kering yang digunakan maka suhu yang di capai juga
akan semakin rendah dan rentang waktu pendinginan
yang dicapai juga akan semakin lama.
Pada percobaan tersebut, kipas yang dimatikan ketika
suhu mencapai -2oC dapat memperpanjang waktu
pendinginan.
Pada percobaan tersebut, kipas yang dinyalakan
kembali ketika suhu mencapai 2oC dapat menurunkan
kembali suhu sistem.
3.) Percobaan Variasi Jumlah Es Kering
Pada percobaan ini dilakukan 3 variasi percobaan
pendinginan dengan kombinasi media pendingin es basah dan
es kering dengan masing-masing media pendingin es kering
adalah 35 kg. Untuk percobaan pertama dengan menggunakan
media pendingin 60 kg es basah dan 95 kg beban ikan,
percobaan kedua menggunakan media pendingin 50 kg es
basah dan 105 kg beban ikan, dan percobaan ketiga
menggunakan media pendingin 30 kg es basah dan 125 kg
beban ikan. Pada percobaan ini kipas akan dimatikan ketika
mencapai suhu -2oC dan akan dinyalakan lagi ketika mencapai
suhu 2oC.
Dari hasil percobaaan didapatkan grafik temperatur
berbanding waktu sebagai berikut :
Gambar. 5. Grafik Percobaan Variasi Jumlah Es Basah
Pada percobaan pertama yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es
basah 60 kg dengan jumlah ikan sebanyak 95 kg.
Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah
dari alat pendingin adalah -2oC yang mampu dicapai
dua kali yaitu pada menit ke-120 dan menit ke-980,
dengan rentang waktu pendinginan terbaik (pada
suhu -2oC sampai 5
oC) adalah 2160 menit (36 jam).
Sedangkan waktu pendinginan total adalah 3110
menit (51 jam 50 menit).
Pada percobaan kedua yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es
basah 50 kg dengan jumlah ikan sebanyak 105 kg.
Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah
dari alat pendingin adalah -2oC yang mampu dicapai
pada menit ke-150, dengan rentang waktu
pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5
oC)
adalah 1480 menit (24 jam 40 menit). Sedangkan
waktu pendinginan total adalah 2850 menit (47 jam
30 menit).
Pada percobaan ketiga yaitu dengan menggunakan
media pendingin es kering sebanyak 35 kg dan es
basah 30 kg dengan jumlah ikan sebanyak 125 kg.
Dari hasil percobaan ini didapatkan suhu terendah
dari alat pendingin adalah -1oC yang mampu dicapai
pada menit ke-110, dengan rentang waktu
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5
5
pendinginan terbaik (pada suhu -2oC sampai 5
oC)
adalah 980 menit (16 jam 20 menit). Sedangkan
waktu pendinginan total adalah 2150 menit (35 jam
50 menit).
Dari perbandingan percobaan tersebut dapat dianalisa
bahwa dengan pengurangan jumlah media pendingin
es basah dan penambahan jumlah ikan, maka akan
menyebabkan temperatur sistem lebih tinggi dan
rentang waktu pendinginan akan semakin pendek.
Pada percobaan tersebut, kipas yang dimatikan ketika
suhu mencapai -2oC dapat memperpanjang waktu
pendinginan.
Pada percobaan tersebut, kipas yang dinyalakan
kembali ketika suhu mencapai 2oC dapat menurunkan
kembali suhu sistem.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan serta estimasi
perhitungan yang telah dilakukan maka dapat diambil
beberapa kesimpulan :
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, diketahui
bahwa alat pendingin yang dirancang dengan
penambahan media pendingin uap es kering dapat
digunakan sebagai pendingin ikan karena mampu
menghasilkan suhu dibawah 0oC. Material insulasi
serta Thermostat yang digunakan pada sistem ini
dapat memperpanjang waktu pendinginan.
Dari hasil percobaan diperoleh bahwa waktu tercepat
yang dihasilkan alat pendingin untuk mencapai suhu
terendah hingga -2oC adalah 120 menit (2 jam).
Untuk rentang waktu pendinginan paling lama yang
mampu dicapai alat pendingin adalah 3110 menit (51
jam 50 menit).
Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perbandingan
antara beban ikan, es basah, dan es kering dengan
performa terbaik untuk mencapai suhu terendah dan
rentang waktu pendinginan yang paling lama
adalah 1 : 0,63 : 0,37.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis ucpakan terima kasih banyak kepada semua pihak
yang turut serta membantu dalam proses pengerjaan penelitian
ini, terutama kepada pihak sponsor yang telah memberikan
dukungan finansial selama pengerjaan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Maulidy, Syukry. 2011. “Analisa Teknis dan Ekonomis Penggunaan Es
Kering Sebagai Pendingin Ruang Muat Pada Kapal Ikan Tradisional”, Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya.
[2] Baheramsyah, A. 2007. “Sistem Pendinginan Ruang Palka Ikan Dengan
CO2 Yang Disrkulasikan”, Prosiding Seminar Nasional Tahunan IV., hal. 1-7.
[3] Ilyas, Sofyan., 1983,“Teknologi Refrigerasi Hasil Perikanan, Teknik
Pendingin Ikan,” CV. Paripurna, Jakarta. [4] Semin, Baheramsyah A., Amiadji, Abdul Rahim Ismail. 2011. “Effect of
Dry Ice Application in Fish Hold of Fishing Boat on the Fish Quality
and Fisherman Income”, American Journal of Applied Sciences,8(12), hal.1263-1267.
[5] Kurniawan, Riki Andri. 2011. “Desain dan Analisa Performa Ruang
Pendingin Kapal Ikan Tradisional dengan Media Pendingin Es Kering”,
Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS, Surabaya.
[6] Sayogyo, Adi. 2006. “Studi Media Pendingin Ikan Pada Kapal Ikan
Tradisional”, Tugas Akhir S-1, Teknik Sistem Perkapalan FTK-ITS,
Surabaya.