Performance Analysis of a Semi-Automatic Roasting Machine Through Modification of a Thermocontroller Heating System
Moh Bagus Rialdo
1Teknik
Mesin, Fakultas Vokasi, Universitas Negeri Surabaya, Indonesia 60231
E-mail: mhmdbagus1503@gmail.com
Abstrak
Proses
pemanggangan dalam industri pengolahan makanan memerlukan pengendalian suhu
yang stabil untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang konsisten. Namun,
mesin pemanggang konvensional umumnya masih memiliki kelemahan dalam hal
distribusi panas dan kestabilan suhu, sehingga berdampak pada efisiensi energi
dan mutu hasil pemanggangan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk
menganalisis kinerja mesin pemanggang semi otomatis melalui modifikasi sistem
pemanas berbasis termokontroler menggunakan sensor termokopel. Metode yang
digunakan adalah pendekatan rekayasa yang meliputi perancangan, pembuatan, dan
pengujian alat pada variasi suhu 160°C hingga 300°C. Parameter yang dianalisis
meliputi stabilitas suhu, waktu pemanggangan, serta kualitas hasil masakan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan termokopel mampu menurunkan
fluktuasi suhu menjadi ±1°C–±2°C, mempercepat waktu pemanggangan, serta
meningkatkan konsistensi kualitas masakan dengan nilai rata-rata 4–4,5. Dengan
demikian, modifikasi sistem pemanas berbasis termokontroler terbukti efektif
dalam meningkatkan kinerja mesin pemanggang dan berpotensi diterapkan pada
industri kecil dan menengah.
Kata kunci: efisiensi energi, mesin pemanggang, stabilitas suhu,
termokontroler, termokopel
Abstract
The roasting
process in the food processing industry requires stable temperature control to
produce consistent product quality. However, conventional roasting machines
generally have limitations in heat distribution and temperature stability,
which affect energy efficiency and the quality of the final product. Therefore,
this study aims to analyze the performance of a semi-automatic roasting machine
through the modification of a thermocontroller-based heating system using a
thermocouple sensor. The research employed an engineering design method,
including the design, fabrication, and testing of the machine at temperature
variations ranging from 160°C to 300°C. The evaluated parameters included
temperature stability, roasting time, and product quality. The results showed
that the implementation of the thermocouple significantly reduced temperature
fluctuations to ±1°C–±2%, shortened the roasting time, and improved the
consistency of product quality with an average score of 4–4.5. In conclusion,
the thermocontroller-based heating system effectively enhances the performance
of the roasting machine and has strong potential for application in small and
medium enterprises.
Keywords: energy efficiency; roasting machine; temperature stability;
thermocontroller; thermocouple
PENDAHULUAN
Industri pengolahan makanan sangat bergantung pada
proses pemanggangan yang presisi untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi.
Mesin pemanggang menjadi salah satu komponen penting karena berperan dalam
mengatur suhu dan waktu selama proses berlangsung. Namun, mesin pemanggang
konvensional umumnya masih menggunakan sistem pengendalian suhu yang sederhana,
sehingga sering menghasilkan distribusi panas yang tidak merata dan berdampak
pada kualitas produk akhir [1].
Perkembangan teknologi telah menghadirkan solusi
berupa penggunaan sensor suhu seperti termokopel yang mampu memberikan
pengukuran suhu secara lebih akurat. Teknologi ini memungkinkan pengendalian
suhu yang lebih stabil dan presisi dalam mesin pemanggang modern. Dengan
demikian, penggunaan termokopel tidak hanya meningkatkan kualitas hasil
pemanggangan, tetapi juga mampu meningkatkan efisiensi energi selama proses
berlangsung [2][3].
Meskipun demikian, penerapan teknologi ini pada mesin
pemanggang semi otomatis, khususnya di sektor industri kecil dan menengah
(UMKM), masih tergolong terbatas. Banyak mesin yang masih mengandalkan sistem
pemanas tradisional yang kurang efisien, sehingga menyebabkan tingginya
konsumsi energi serta ketidakkonsistenan kualitas produk. Kondisi ini
menunjukkan adanya kebutuhan untuk mengembangkan sistem pemanas yang lebih
optimal dan terjangkau [4],
[5].
Modifikasi sistem pemanas menggunakan termokopel pada
mesin pemanggang semi otomatis menjadi salah satu solusi yang potensial.
Integrasi termokopel memungkinkan pengaturan suhu secara real-time sesuai
kebutuhan proses pemanggangan. Hal ini diharapkan dapat meningkatkan efisiensi
pemanasan serta menghasilkan produk dengan kualitas yang lebih seragam [6].
Penelitian ini berfokus pada analisis kinerja mesin
pemanggang semi otomatis yang telah dimodifikasi dengan sistem pemanas berbasis
termokopel. Parameter yang dianalisis meliputi pengaturan suhu optimal,
kecepatan pemanasan, serta efisiensi energi yang dihasilkan selama proses
pemanggangan. Analisis ini bertujuan untuk menemukan konfigurasi sistem yang
paling efektif dalam meningkatkan performa mesin [7].
Selain itu, pengembangan mesin pemanggang dengan
sistem kontrol suhu yang lebih baik diharapkan dapat memberikan dampak positif
terhadap efisiensi operasional dan keberlanjutan lingkungan. Penggunaan energi
yang lebih efisien tidak hanya menurunkan biaya operasional, tetapi juga
mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan, sehingga teknologi ini memiliki
nilai tambah dari sisi keberlanjutan [8],
[9].
Berdasarkan latar belakang tersebut, tujuan penelitian
ini adalah merancang dan mengembangkan mesin pemanggang multifungsi semi
otomatis dengan sistem pemanas berbasis termokopel, serta mengevaluasi
kinerjanya melalui serangkaian pengujian. Evaluasi ini bertujuan untuk
memastikan bahwa modifikasi yang dilakukan mampu meningkatkan efisiensi energi,
kestabilan suhu, dan konsistensi kualitas hasil pemanggangan.
KAJIAN TEORITIS
Prinsip Kerja Mesin
Pemanggang
Mesin pemanggang bekerja dengan mentransfer panas
melalui tiga mekanisme utama, yaitu radiasi, konveksi, dan konduksi. Radiasi
berasal dari elemen pemanas seperti kawat nikrom atau inframerah yang langsung
memanaskan permukaan makanan tanpa media perantara, sedangkan konveksi terjadi
melalui sirkulasi udara panas di dalam ruang pemanggang untuk menghasilkan
distribusi panas yang merata [10]. Mesin pemanggang modern dilengkapi fitur kontrol suhu
presisi berbasis sensor untuk menjaga kestabilan suhu serta waktu pemanggangan
otomatis guna meningkatkan konsistensi hasil dan mencegah overcooking . Selain
itu, desain multifungsi memungkinkan pemanggangan berbagai jenis makanan dalam
satu alat sehingga meningkatkan efisiensi dan produktivitas . Kombinasi prinsip
perpindahan panas dan teknologi ini menjadikan mesin pemanggang lebih efisien
serta menghasilkan kualitas pemanggangan yang lebih baik dan konsisten.
Standar Waktu Kematangan
Objek
Waktu dan suhu pemanggangan merupakan faktor penting
untuk memastikan tingkat kematangan yang optimal serta menghindari overcooking.
Setiap jenis bahan memiliki standar yang berbeda, misalnya sayuran umumnya
dipanggang pada suhu 200–220°C selama 20–30 menit, dengan waktu yang
dipengaruhi oleh ketebalan potongan [11]. Seafood seperti ikan dan udang memerlukan suhu lebih
rendah, yaitu 180–200°C, dengan waktu sekitar 10 menit per inci ketebalan untuk
ikan dan 5–8 menit untuk udang. Sementara itu, unggas membutuhkan suhu minimal
165°C dengan durasi sekitar 20–30 menit per 500 gram, tergantung jenis dan
ketebalan potongan. Perbedaan ini menunjukkan bahwa parameter suhu dan waktu
harus disesuaikan dengan karakteristik bahan untuk memperoleh hasil
pemanggangan yang optimal.
Termokontroler
Termokontroler merupakan perangkat elektronik yang berfungsi
mengatur dan menjaga kestabilan suhu pada sistem pemanasan. Dengan bantuan
sensor suhu, perangkat ini mampu mendeteksi perubahan suhu secara cepat dan
memberikan umpan balik untuk mengontrol elemen pemanas agar tetap berada pada
kondisi yang diinginkan. Sensor sendiri berperan mengubah besaran fisik seperti
suhu menjadi sinyal listrik, sedangkan sistem kontrol bertujuan meminimalkan
kesalahan hingga batas toleransi tertentu [12]. Dalam mesin pemanggang, integrasi sensor dan termokontroler
menjadi kunci untuk menghasilkan proses pemanggangan yang stabil dan konsisten.
Beberapa jenis termokontroler yang umum digunakan antara lain thermostat
sederhana, PID controller yang lebih presisi, serta kontrol analog yang lebih
sederhana.
Kompor
Kompor merupakan komponen utama dalam sistem pemanas yang
berfungsi sebagai sumber energi panas. Seiring perkembangan teknologi, kompor
mengalami evolusi dari penggunaan kayu bakar, minyak tanah, hingga gas (Efendi
dkk., 2023). Pada mesin pemanggang semi otomatis, kompor didesain untuk
menghasilkan distribusi panas yang merata sehingga dapat meningkatkan kualitas
pemanggangan dan efisiensi proses.
Perpindahan Panas
Perpindahan panas adalah proses transfer energi akibat
perbedaan suhu yang sangat penting dalam sistem pemanggangan (Kreith, 1973).
Terdapat tiga mekanisme utama, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi, yang
masing-masing memiliki karakteristik dan persamaan matematis. Konduksi
dinyatakan dengan
konveksi dengan
dan radiasi dengan
Ketiga mekanisme ini bekerja secara simultan
dalam mesin pemanggang untuk menghasilkan distribusi panas yang optimal dan
meningkatkan efisiensi pemanasan.
Metode
Penelitian
ini merupakan penelitian rekayasa (engineering design) yang berfokus
pada perancangan, pembuatan, dan pengujian mesin pemanggang multifungsi semi
otomatis berbasis termokontroler. Variabel bebas dalam penelitian ini
adalah variasi temperatur (200–250°C) yang mempengaruhi tingkat kematangan dan
waktu pemanggangan, sedangkan variabel terikat meliputi efektivitas
pemanggangan dan waktu yang dibutuhkan. Variabel kontrol berupa waktu
pemanggangan yang dijaga konstan pada setiap percobaan. Penelitian dilakukan
selama 6 bulan di De Alamuda Residence, Surabaya. Alur penelitian secara umum
ditunjukkan pada Gambar 1 Diagram Alir, yang menggambarkan tahapan mulai dari
perencanaan hingga evaluasi sistem.
Gambar 1. Diagram Alir
Prosedur
penelitian meliputi studi literatur, analisis masalah, perancangan dan desain
alat menggunakan perangkat lunak CAD, pembuatan prototipe,
perakitan, hingga pengujian kinerja alat. Studi literatur dilakukan untuk
memahami teknologi pemanggangan, sistem kontrol suhu, serta penelitian terkait.
Tahap analisis masalah bertujuan mengidentifikasi kebutuhan sistem dan
menentukan solusi yang tepat. Selanjutnya dilakukan perancangan mekanik dan
sistem kontrol, termasuk desain 2D dan 3D termokontroler serta mesin
pemanggang. Perakitan dilakukan dengan menggabungkan komponen utama seperti
kompor, termokontroler, dan sistem rangka, kemudian dilanjutkan dengan
pengujian untuk memastikan alat bekerja sesuai dengan spesifikasi yang
diharapkan.
Analisis
kinerja sistem dilakukan melalui perhitungan perpindahan panas dan pengujian
eksperimental. Perpindahan panas yang terjadi meliputi konduksi dan konveksi,
dengan perhitungan menggunakan parameter seperti konduktivitas termal, luas
penampang, koefisien konveksi, dan perbedaan suhu. Selain itu, pengujian
dilakukan dengan mengukur stabilitas suhu, waktu pemanggangan, serta kualitas
hasil masakan. Data yang diperoleh kemudian dianalisis untuk mengevaluasi
efektivitas sistem pemanas berbasis termokopel dalam meningkatkan
efisiensi dan konsistensi proses pemanggangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konfigurasi Awal Sebelum Pemasangan Termokopel
Pengujian awal
mesin pemanggang dilakukan pada variasi suhu 160°C, 190°C, 240°C, dan 300°C
dengan pengaturan knop gas yang dinaikkan secara bertahap sebesar 25% dari
posisi terendah hingga tertinggi untuk mengontrol aliran gas dan suhu ruang
pemanggangan. Pada tahap ini, pengukuran suhu dilakukan menggunakan termometer
digital yang ditempatkan di dalam ruang pemanggang untuk mengevaluasi
stabilitas suhu, waktu pemanggangan, serta kualitas hasil masakan tanpa sistem
kontrol elektronik. Hasil pengujian menunjukkan adanya perbedaan antara suhu
aktual dan suhu target, serta fluktuasi suhu selama proses pemanggangan. Grafik
pada Gambar 2. memperlihatkan bahwa stabilitas suhu meningkat seiring kenaikan
temperatur, meskipun masih terdapat penyimpangan pada setiap pengaturan.
Gambar 2. Stabilitas Suhu Selama Pengujian
Pengukuran waktu
pemanggangan menggunakan stopwatch digital
menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu, waktu pemanggangan semakin
singkat, yaitu 27 menit (160°C), 25 menit (190°C), 22 menit (240°C), dan 18
menit (300°C). Hal ini menunjukkan peningkatan efisiensi termal pada suhu yang
lebih tinggi, namun tetap memerlukan pengendalian suhu yang baik agar tidak
menurunkan kualitas hasil pemanggangan. Hubungan antara suhu dan waktu ini
menjadi indikator penting dalam mengevaluasi performa awal alat sebelum dilakukan
modifikasi sistem pemanas.
Hasil
pemanggangan jagung tanpa penggunaan termokopel menunjukkan bahwa kualitas
masakan meningkat seiring kenaikan suhu, dari nilai 3 pada 160°C hingga 4 pada
240–300°C. Pada suhu rendah, pemanggangan cenderung tidak merata dengan
beberapa bagian terlalu matang, sedangkan pada suhu lebih tinggi distribusi
panas lebih baik dan menghasilkan warna serta tekstur yang lebih seragam.
Namun, masih ditemukan ketidakkonsistenan akibat fluktuasi suhu, sehingga
menunjukkan bahwa tanpa sistem kontrol suhu yang presisi, kualitas hasil
pemanggangan belum optimal.
Data Pengujian Sebelum Pemasangan Termokopel
Tabel 1 menunjukkan data hasil pengujian
mesin pemanggang sebelum pemasangan sistem termokopel, yang mencakup variasi
suhu antara 160°C hingga 300°C. Data ini meliputi suhu aktual, stabilitas suhu,
waktu pemanggangan, dan kualitas masakan.
Tabel 1. Pengambilan Data Sebelum Modifikasi Sistem
Pemanas
|
Parameter
Uji |
Variasi Suhu
(°C) |
Suhu
Aktual (°C) |
Stabilitas Suhu
(± °C) |
Waktu Pemanggang
an (Menit) |
Kualitas
Masakan (1-5) |
|
Percobaan
1 |
160 |
155-162 |
±6 |
27 |
3 |
|
Percobaan
2 |
190 |
185-196 |
±5 |
24 |
3.5 |
|
Percobaan
3 |
240 |
235-242 |
±7 |
20 |
4 |
|
Percobaan
4 |
300 |
285-305 |
±18 |
17 |
4 |
Suhu Aktual mengacu pada rentang suhu
yang terukur selama proses pemanggangan yang sebenarnya terjadi di dalam ruang
pemanggang. Suhu ini dipantau secara langsung menggunakan alat pengukur suhu
yang terpasang di dalam mesin pemanggang. Suhu aktual menc erminkan fluktuasi yang terjadi selama
pemanggangan, yang dapat disebabkan oleh berbagai faktor seperti distribusi
panas yang tidak merata atau ketidakseimbangan dalam sistem pemanas.
Stabilitas Suhu adalah ukuran dari
seberapa konsisten suhu yang tercatat selama pemanggangan. Dalam hal ini,
stabilitas suhu dihitung dengan melihat fluktuasi suhu yang terjadi di antara
titik pengukuran selama periode pemanggangan. Nilai stabilitas suhu yang rendah
menunjukkan fluktuasi yang lebih besar, sedangkan nilai stabilitas yang lebih
tinggi menunjukkan suhu yang lebih stabil. Fluktuasi ini dihitung berdasarkan
perbedaan antara suhu maksimum dan minimum yang tercatat pada saat
pemanggangan, yang juga dipengaruhi oleh ketepatan kontrol suhu pada mesin
pemanggang.
Kedua parameter ini diperoleh melalui
penggunaan sensor suhu yang terpasang di dalam ruang pemanggang, dan data suhu
yang tercatat diambil setiap beberapa detik atau menit selama proses
pemanggangan. Data ini diolah untuk mendapatkan rentang suhu yang tercatat pada
setiap variasi suhu yang diuji (160°C, 190°C, 240°C, dan 300°C).
·
Percobaan 1 (160°C): Suhu aktual berkisar antara 155°C
hingga 162°C, dengan stabilitas suhu ±6°C. Fluktuasi suhu yang besar ini
menunjukkan kontrol suhu yang kurang baik, yang menyebabkan ketidakmerataan
panas. Waktu pemanggangan mencapai 27 menit, yang lebih lama dibandingkan
percobaan lainnya. Kualitas masakan dinilai 3, menandakan bahwa pemanggangan
pada suhu rendah menghasilkan hasil yang kurang optimal, dengan beberapa bagian
terlalu matang sementara lainnya kurang matang.
·
Percobaan 2
(190°C): Suhu aktual tercatat antara 185°C hingga 196°C, dengan stabilitas suhu
±5°C. Fluktuasi suhu mulai berkurang dibandingkan percobaan pertama, meskipun
masih belum cukup stabil. Waktu pemanggangan berkurang menjadi 24 menit,
sedikit lebih cepat daripada percobaan pertama. Kualitas masakan meningkat
menjadi 3.5, menunjukkan distribusi panas yang lebih baik meskipun belum
sepenuhnya merata.
·
Percobaan 3
(240°C): Suhu aktual berada pada kisaran 235°C hingga 242°C, dengan stabilitas
suhu ±7°C. Stabilitas suhu semakin baik pada suhu ini, yang menghasilkan suhu
dalam alat pemanggang lebih terkendali dan merata. Waktu pemanggangan menjadi
lebih efisien, hanya membutuhkan 20 menit. Kualitas masakan mencapai nilai 4,
menunjukkan bahwa pemanggangan pada suhu ini menghasilkan masakan dengan
tekstur dan kematangan yang lebih merata.
·
Percobaan 4
(300°C): Suhu aktual berkisar antara 285°C hingga 305°C, dengan stabilitas suhu
±18°C. Meskipun stabilitas suhu pada suhu tertinggi ini lebih baik dibandingkan
percobaan sebelumnya, fluktuasi suhu yang masih cukup besar menunjukkan
perlunya kontrol yang lebih baik. Waktu pemanggangan tercepat adalah 17 menit,
yang menunjukkan bahwa suhu tinggi mempercepat proses pemanggangan. Kualitas
masakan tetap dinilai 4, dengan kematangan dan tekstur yang cukup baik meskipun
waktu pemanggangan lebih singkat.
Dari hasil pengujian ini dapat dilihat
bahwa semakin tinggi suhu, waktu pemanggangan semakin singkat, dan stabilitas
suhu semakin membaik. Meskipun demikian, fluktuasi suhu yang masih ada
menunjukkan bahwa tanpa penggunaan sistem termokopel, pemanggangan belum
mencapai stabilitas suhu yang optimal. Kenaikan suhu berhubungan langsung
dengan efisiensi waktu pemanggangan yang lebih baik, namun kontrol suhu yang
lebih akurat diperlukan untuk mencapai hasil masakan yang lebih konsisten dan
merata.
Konfigurasi Awal
Termokopel dan Pengujian Setelah Pemasangan
Konfigurasi awal sistem termokopel meliputi pemilihan
termokopel tipe K yang sesuai dengan rentang suhu hingga 300°C, penempatan
sensor di area pemanggangan tanpa kontak langsung dengan api, serta pengkabelan
yang baik untuk menghindari gangguan sinyal. Selain itu, dilakukan kalibrasi
guna memastikan akurasi pembacaan suhu serta pengaturan parameter kontrol
seperti set point dan PID agar sistem bekerja secara cepat, stabil, dan
akurat. Setelah seluruh sistem terpasang, dilakukan pengujian awal untuk
memastikan termokopel mampu membaca dan mengendalikan suhu sesuai dengan nilai
yang diinginkan.
Pengujian dilakukan dengan variasi suhu 160°C, 190°C, 240°C,
dan 300°C untuk membandingkan kinerja setelah pemasangan termokopel. Hasil
menunjukkan bahwa pengaturan jarak main jet terhadap titik api
mempengaruhi suhu yang dihasilkan, di mana jarak yang lebih dekat menghasilkan
suhu yang lebih tinggi. Dengan adanya termokopel, suhu dapat dipertahankan
mendekati nilai target dengan fluktuasi yang jauh lebih kecil dibandingkan
sebelum modifikasi. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 3 Stabilitas Suhu Setelah
Pemasangan Termokopel, di mana deviasi suhu hanya berkisar ±1°C hingga ±2°C,
jauh lebih stabil dibandingkan kondisi sebelumnya.
Gambar 3.
Stabilitas Suhu Setelah Pemasangan Termokopel
Selain itu, efisiensi waktu pemanggangan juga mengalami
peningkatan seiring dengan kenaikan suhu, yaitu dari 25 menit pada 160°C
menjadi 15 menit pada 300°C. Kualitas hasil pemanggangan menunjukkan kematangan
yang lebih merata dengan tekstur dan warna yang lebih konsisten. Secara
keseluruhan, penggunaan termokopel terbukti mampu meningkatkan stabilitas suhu,
mempercepat proses pemanggangan, serta menghasilkan kualitas masakan yang lebih
baik dibandingkan sistem tanpa kontrol suhu.
Data Pengujian Setelah Pemasangan Termokopel
Tabel ini menunjukkan hasil pengujian
pemanggang setelah menggunakan sistem termokopel. Pengujian dilakukan pada
berbagai variasi suhu, dengan data yang dicatat meliputi suhu aktual,
stabilitas suhu, waktu pemanggangan, dan kualitas masakan. Sistem termokopel
digunakan untuk menjaga suhu tetap stabil selama proses pemanggangan.
Tabel 2. Rancangan Pengujian Alat dengan Sistem Pemanas Termokopel
|
Parameter
Uji |
Variasi
Suhu (°C) |
Set
Point Termokopel
(°C) |
Suhu
Aktual (°C) |
Stabilitas
Suhu (± °C) |
Waktu
(Menit) |
Kualitas
Masakan (1-5) |
|
Percobaan
1 |
160 |
160 |
159-162 |
±2 |
15 |
4 |
|
Percobaan
2 |
190 |
190 |
189-191 |
±1 |
14 |
4.5 |
|
Percobaan
3 |
240 |
240 |
238-242 |
±2 |
13 |
4 |
|
Percobaan
4 |
300 |
300 |
198-302 |
±2 |
12 |
4 |
Analisis Hasil Pengujian :
1. Variasi Suhu
dan Set Point Termokopel:
Suhu yang diatur (set point) mengikuti
variasi suhu yang diinginkan, yaitu 160°C, 190°C, 240°C, dan 300°C. Termokopel
berfungsi untuk menjaga suhu tetap konstan selama pemanggangan.
2. Suhu Aktual
·
Pengertian Suhu Aktual: Suhu aktual adalah suhu yang
terukur pada alat pemanggang selama proses pemanggangan, yang dapat sedikit
berbeda dari suhu set point yang diatur. Pengukuran suhu aktual dilakukan
menggunakan sensor suhu yang terpasang pada sistem termokopel, yang secara
kontinu memantau fluktuasi suhu di dalam ruang pemanggang.
·
Sumber Data Suhu Aktual: Data suhu aktual diperoleh
dari pembacaan langsung alat pengukur suhu yang terhubung dengan sistem
termokopel. Setiap percobaan, alat ini merekam suhu yang tercatat pada berbagai
titik waktu, yang kemudian dihitung rata-rata atau rentang variasinya. Pada
suhu 160°C, misalnya, suhu aktual tercatat dalam rentang 159–162°C, dan pada
suhu 300°C, rentangnya adalah 198–302°C. Rentang ini menunjukkan bahwa meskipun
ada variasi, pengaruhnya terhadap kualitas pemanggangan tidak signifikan.
3. Stabilitas
Suhu (± °C):
·
Pengertian Stabilitas Suhu: Stabilitas suhu mengacu
pada seberapa konsisten suhu dalam ruang pemanggang tetap mendekati suhu yang
diinginkan (set point) selama periode pemanggangan. Fluktuasi suhu yang kecil
menunjukkan bahwa sistem termokopel dapat menjaga suhu dengan sangat stabil,
sementara fluktuasi yang besar menunjukkan kurangnya kontrol yang baik atas
suhu.
·
Sumber Data Stabilitas Suhu: Data stabilitas suhu
diukur dengan memonitor perubahan suhu yang terjadi selama proses pemanggangan.
Sensor suhu yang terhubung dengan sistem termokopel secara real-time merekam
fluktuasi suhu pada interval waktu tertentu. Sebagai contoh, pada suhu 160°C
dan 240°C, fluktuasi suhu tercatat sekitar ±2°C, sedangkan pada suhu 190°C,
fluktuasi lebih kecil yaitu ±1°C. Ini menunjukkan bahwa semakin rendah suhu
yang diatur, semakin stabil suhu yang tercatat.
4. Waktu
Pemanggangan
·
Waktu pemanggangan menunjukkan tren yang semakin cepat
seiring dengan meningkatnya suhu. Pada suhu 160°C, waktu pemanggangan mencapai
15 menit, sedangkan pada suhu 300°C, waktu pemanggangan hanya 12 menit. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu yang diterapkan, semakin singkat waktu
yang dibutuhkan untuk memanggang.
5. Kualitas
Masakan (1-5):
·
Kualitas masakan dinilai dengan skala 1 hingga 5. Pada
suhu 190°C, kualitas masakan mencapai nilai tertinggi, yaitu 4.5, yang
mencerminkan kematangan dan tekstur yang optimal. Pada suhu lainnya, kualitas
masakan dinilai 4, yang juga menunjukkan hasil yang baik meskipun ada sedikit
perbedaan dalam kematangan atau tekstur.
Berdasarkan data yang tercatat,
penggunaan sistem termokopel terbukti efektif dalam menjaga kestabilan suhu
selama pemanggangan. Meskipun ada sedikit fluktuasi pada suhu aktual,
pengaruhnya terhadap kualitas masakan tidak signifikan. Semakin tinggi suhu yang
digunakan, semakin cepat waktu pemanggangan, namun kualitas masakan tetap
terjaga dengan baik. Sistem termokopel memungkinkan pemanggangan yang lebih
efisien dan menghasilkan masakan dengan kualitas yang konsisten.
Dalam penelitian ini, perubahan kalor
dihitung untuk mengevaluasi hubungan antara energi termal yang disuplai oleh
sistem pemanas termokopel dan kualitas masakan. Perhitungan kalor dilakukan
dengan rumus:
Q= m⋅c⋅ΔT
(4)
di mana:
· m: massa
bahan yang dipanaskan (kg),
· c: kalor jenis bahan (J/kg°C),
· ΔT: perubahan suhu (Takhir−Tawal)
Berikut hasil
perhitungan kalor untuk setiap variasi suhu:
Tabel 3. Perhitungan
Kalor
|
Percobaan |
Massa Bahan
(kg) |
Kalor Jenis
(J/kg°C) |
ΔT (°C) |
Q (kJ) |
|
1 |
0,5 |
4,186 |
137 |
286,78 |
|
2 |
0,5 |
4,186 |
166 |
347,44 |
|
3 |
0,5 |
4,186 |
202 |
422,78 |
|
4 |
0,5 |
4,186 |
302 |
633,26 |
Dari tabel di atas, terlihat bahwa
semakin tinggi variasi suhu, energi yang dibutuhkan untuk memanaskan bahan juga
meningkat. Hubungan ini sesuai dengan teori termodinamika, di mana energi kalor
Q sebanding dengan perubahan suhu (ΔT)
SIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisis terhadap alat
pemanggang dengan sistem pemanas berbasis termokopel, dapat disimpulkan bahwa
penggunaan termokopel mampu meningkatkan stabilitas suhu secara signifikan,
dengan penurunan fluktuasi dari ±30°C menjadi ±1°C hingga ±2°C. Peningkatan ini
berdampak langsung pada efisiensi proses pemanggangan, di mana waktu
pemanggangan berkurang secara signifikan, dari 27 menit menjadi sekitar 12
menit pada suhu 300°C. Selain itu, kualitas hasil pemanggangan menjadi lebih konsisten
dengan nilai rata-rata 4 hingga 4,5 (skala 5), terutama pada rentang suhu
optimal 190°C–240°C yang menghasilkan tekstur dan tingkat kematangan terbaik.
Hal ini menunjukkan bahwa modifikasi sistem pemanas menggunakan termokopel
efektif dalam meningkatkan kinerja alat secara keseluruhan.
Berdasarkan hasil tersebut, disarankan untuk dilakukan
pengembangan lebih lanjut guna meningkatkan performa alat. Optimasi jarak main
jet perlu dilakukan untuk meminimalkan fluktuasi suhu, khususnya pada suhu
tinggi. Selain itu, penambahan sensor suhu di beberapa titik dapat meningkatkan
pemerataan distribusi panas. Pengujian terhadap berbagai jenis bahan makanan
juga perlu dilakukan untuk memperluas validasi kinerja alat. Selanjutnya,
integrasi sistem otomatisasi dalam pengaturan suhu dan waktu pemanggangan dapat
menjadi solusi untuk meningkatkan kemudahan penggunaan serta efisiensi
operasional alat pemanggang.
Referensi
[1] W. Huang and J. Tan, “Optimization of heating
systems in semi-automatic food processors,” Food Control, vol. 133, p.
107245, 2022.
[2] P. Johnson, K.
Brown, and R. Taylor, “Thermocontroller integration in modern baking
equipment,” J. Food Eng., vol. 115, no. 2, pp. 45–58, 2019.
[3] T. Johnson, S.
Lee, and M. Thompson, “Optimal cooking temperatures and times for poultry,” Int.
J. Food Saf., vol. 35, no. 3, pp. 182–190, 2021.
[4] V. Kumar and R.
Singh, Energy Efficiency in Food Processing: Approaches and Technologies.
Wiley, 2018.
[5] X. Liao and Y.
Zhang, “Real-time temperature control in baking machines using
thermocontrollers,” Int. J. Food Sci. Technol., vol. 56, no. 7, pp.
1323–1331, 2021.
[6] J. Murphy, L.
Johnson, and K. Allen, “Cooking methods and their effect on seafood quality,” J.
Seaf. Sci., vol. 28, no. 2, pp. 56–64, 2019.
[7] L. McKenzie, Sustainable
Food Processing: Innovations for a Green Future. Elsevier, 2023.
[8] R. Singh, R.
Patel, and R. Sharma, “Effect of roasting on the quality attributes of
vegetables,” J. Food Sci. Technol., vol. 57, no. 4, pp. 1432–1441, 2020.
[9] J. Smith and A.
Brown, Advances in Food Processing Technology: Innovations and Applications.
Springer, 2020.
[10] M. R. Al
Falaq, A. M. Sakti, F. I. Abdi, and A. N. F. Ganda, “Rancang Bangun Mesin
Pemanggang Multifungsi Semi Otomatis dengan Sistem Penggerak Berbasis Dimmer
Menggunakan Motor Listrik Daya 190 Watt,” J. Rekayasa Mesin, vol. 9, no.
01, pp. 247–254, 2024, doi: 10.26740/jrm.v9i01.61512.
[11] R. Rinaldy, H.
Hasbaini, D. S. Saputra, and I. Ihsan, “Alat Pemanggang Dengan Tuas Pembalik,” SULIWA
J. Multidisiplin Tek. Sains, Pendidikan dan Teknologi, vol. 2,
no. 1, pp. 1–8, 2025, doi: 10.62671/suliwa.v2i1.17.
[12] M. Rizal, P.
Bakhtiar, I. Sujana, and D. Wijayanto, “Rancang Bangun Alat Pemanggang Untuk
Meningkatkan Efektifitas dan Produktivitas Dengan Mophologi Chart Method,” J.
TIN Univ. Tanjungpura, vol. 4, no. 1, p. 36, 2020, [Online]. Available:
https://jurnal.untan.ac.id/index.php/jtinUNTAN/article/view/38910
No comments:
Post a Comment