Simulasi Perpindahan Panas dan Massa pada Buah Salak (Salacca zalacca (Gaertn.) Voss) selama Penyimpanan dengan Geometri Aktual berbasis Computational Fluid Dynamics

Neyreza Arviana Putri, Dr. Ir. Devi Yuni Susanti, S.T.P., M.Sc., IPU. ASEAN Eng., APEC Eng.; Bayu Nugraha, S.T.P., M.Sc., Ph.D., IPM.

2025 | Skripsi | TEKNIK PERTANIAN

Buah salak (Salacca zalacca (Gaertn.) Voss) memiliki sifat yang mudah 

rusak setelah dipanen yang dapat menurunkan mutu buah. Evaluasi kualitas 

menjadi hal yang krusial untuk diperhatikan, terutama dalam hal perubahan suhu 

dan kadar air yang dapat memengaruhi mutu buah karena salak menjadi komoditas 

ekspor unggulan di Indonesia. Pengetahuan mengenai fenomena perpindahan panas 

dan massa selama penyimpanan menjadi hal yang sangat penting untuk upaya 

menjaga kualitas dan memperpanjang massa simpan. Teknik evaluasi ini dapat 

dilakukan secara non-destruktif melalui pendekatan secara komputasi untuk 

mendapatkan informasi mengenai kondisi penyimpanan yang optimal. Penelitian 

ini bertujuan untuk (i) membangun model Computational Fluid Dynamics (CFD) 

yang dapat mensimulasikan distribusi suhu dan kadar air buah salak; (ii) menganalis 

pengaruh variasi suhu dan kelembapan relatif (RH) ruangan penyimpanan serta 

geometri buah terhadap perubahan suhu, kadar air, susut bobot, dan kelembapan 

efektif air buah; dan (iii) validasi model prediksi dengan eksperimen. Komputasi 

perpindahan panas dan massa dilakukan dengan menggunakan software COMSOL 

Multiphysics dalam bentuk model Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD 

digunakan untuk menentukan kondisi penyimpanan dengan suhu dan RH ruangan 

penyimpanan yang divariasikan (8°C dan 90%, 18°C dan 85%, 25°C dan 80%). 

Penelitian ini juga dilakukan pada lima geometri salak dengan ukuran yang 

berbeda-beda. Semakin tinggi suhu penyimpanan, maka waktu yang dibutuhkan 

untuk distribusi suhu yang merata lebih cepat, kadar air menurun, susut bobot 

meningkat dan difusivitas efektif air juga meningkat. Sementara itu, perbedaan 

geometri belum mampu memprediksi perubahan parameter selama penyimpanan. 

Suhu, susut bobot, dan kadar air buah digunakan untuk validasi. Suhu buah salak 

yang diprediksi menunjukkan hasil yang kuat dengan data eksperimen yang 

memiliki nilai error yang cukup rendah. Sementara itu, susut bobot menunjukkan 

nilai signifikansi sebesar 0,987 dan kadar air sebesar 0,001. Model ini dapat 

dikembangkan menjadi digital twins untuk mengontrol proses penyimpanan dengan 

menggunakan masukan terukur berupa kondisi penyimpanan seperti suhu dan kadar 

air.

Snake fruit (Salacca zalacca (Gaertn.) Voss) has properties that make it prone

to spoilage after harvesting, which can reduce fruit quality. Quality evaluation is

crucial, especially in terms of changes in temperature and moisture content that can

affect fruit quality, as snake fruit is a leading export commodity in Indonesia.

Understanding the phenomena of heat and mass transfer during storage is vital for

maintaining quality and extending shelf life. This evaluation technique can be

performed non-destructively through computational approaches to obtain

information on optimal storage conditions. This study aims to (i) develop a

Computational Fluid Dynamics (CFD) model capable of simulating temperature

and moisture content distribution in snake fruit; (ii) analyze the effects of variations

in storage room temperature and relative humidity (RH), as well as fruit geometry,

on changes in temperature, moisture content, weight loss, and effective moisture

content of the fruit; and (iii) validate the predictive model through experiments.

Heat and mass transfer calculations were performed using COMSOL Multiphysics

software in the form of a Computational Fluid Dynamics (CFD) model. CFD was

used to determine storage conditions with varying storage room temperatures and

RH (8°C and 90%, 18°C and 85%, 25°C and 80%). This study was also conducted

on five different geometries of snake fruit with varying sizes. As storage

temperature increases, the time required for uniform temperature distribution

decreases, water content decreases, weight loss increases, and effective water

diffusivity also increases. Meanwhile, geometric differences were unable to predict

parameter changes during storage. Temperature, weight loss, and moisture content

of the fruit were used for validation. The predicted temperature of snake fruit shows

strong results with experimental data that has a fairly low error value. Meanwhile,

weight loss shows a significance value of 0.987 and moisture content of 0.001. This

model can be developed into digital twins to control the storage process using

measurable inputs such as storage conditions like temperature and moisture content.

Kata Kunci : Salak, evaluasi kualitas, perpindahan panas dan massa, Computational Fluid Dynamics