Copy dari tulisan orang lain
JENIS-JENIS ALAT PENGERING
DISUSUN OLEH:
|
westryan
tindaon
|
|
hary
surya
|
|
ryan
sarandi
|
Dosen : Dr.
Halimatuddahliana, ST, Msc
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA
UTARA
MEDAN
2013
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kendala dalam hal peningkatan produksi salah
satunya disebabkan oleh proses pengeringan, karena masih mengandalkan sinar
matahari. Sehingga ketergantungan pada kondisi iklim saat pengeringan,
menjadikan persoalan tersendiri. Ini mengakibatkan tidak bisa mengoptimalkan
kapasitas produksi, karena proses pengeringan tergantung pada intensitas cahaya
matahari, yang memerlukan tempat yang sangat luas. Selain itu, higienis produk
juga menjadi faktor yang tidak diperhatikan oleh mitra. Selama ini mitra
melakukan proses penurunan kadar air pakan dengan menjemur di bawah sinar
matahari selama lebih kurang 3-4 hari. Proses pengeringan secara konvensional
yang dilakukan memiliki beberapa kelemahan yaitu rendahnya higienitas produk,
konsumsi waktu pengeringan dan intensitas matahari yang tidak merata sepanjang
hari. Hal ini mempengaruhi proses produksi yang menurunkan kualitas produk.
Salah satu penyebab kerusakan bahan dan
produk agroindustri adalah kerusakan mikrobiologis. Kerusakan ini disebabkan
karena banyaknya sumber energi yang terkandung dalam bahan pertanian, seperti
protein dan karbohidrat. Kedua sumber energi ini yang memicu tumbuhnya mikroba.
Selain itu faktor kandungan air yang terkandung dalam bahan juga salah satu
keadaan yang disukai oleh mikroorganisme.
Alat pengering dapat dikelompokkan menjadi 2,
berdasarkan jenis bahan yang dikeringkan, yaitu pengering bahan padat dan
pasta, seperti pengering rak, pengering konveyor, pengering rotary, pengering
flash, pengering beku, dan pengering fluidized bed; pengering bahan cair,
seperti spray dryer dan drum dryer.
Banyaknya jenis alat pengeringan memerlukan
pengetahuan yang cukup untuk menentukan penggunaan alat pengeringan dan
prosedurnya sesuai jenis bahan/produk yang akan dikeringkan (Mardliyan dan
hardiyan, 2012).
Oleh karena hal tersebut maka dibuat
alat-alat pengering yang digunakan untuk mengeringkan bahan yang tidak tergantung
pada matahari, sebagai seorang sarjana teknik kimia kita perlu mengetahui
proses, cara kerja, kelebihan dan kekurangan alat-alat pengering tersebut.
1.2 Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah sebagai
berikut :
1. Mempelajari tentang proses dan cara kerja alat-alat
pengering
2. Mempelajari tentang kelebihan alat-alat pengering
3. Mempelajari tentang kekurangan alat-alat pengering
1.3 Manfaat
Manfaat dari makalah ini adalah:
1. Dapat mengetahui tentang proses dan cara kerja
alat-alat pengering
2. Dapat mengetahui tentang kelebihan alat-alat
pengering
3. Dapat mengetahui tentang kekurangan alat-alat
pengering
1.4 Kriteria Pemilihan Alat pengering:
1. Sifat bahan yamg dikeringkan,
2. Keadaan bahan yang dikeringkan,
3. Sifat cairan yang ada dalam bahan,
4. Cara pengoperasianya kontinu atau batch,
5. Banyaknya bahan yang akan dikeringkan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan
Pengeringan merupakan salah satu unit operasi energi paling
intensif dalam pengolahan pasca panen. Unit operasi ini diterapkan untuk
mengurangi kadar air produk seperti berbagai buah-buahan, sayuran, dan produk
pertanian lainnya setelah panen. Pengeringan adalah proses pemindahan panas dan
uap air secara simultan yang memerlukan panas untuk menguapkan air dari
permukaan bahan tanpa mengubah sifat kimia dari bahan tersebut. Dasar dari
proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan
kandungan uap air antara udara dan bahan yang dikeringkan. Laju pemindahan
kandungan air dari bahan akan mengakibatkan berkurangnya kadar air dalam bahan
tersebut.
Pengeringan adalah pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan
sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu
nilai rendah yang dapat diterima, menggunakan panas. Pada proses pengeringan
ini air diuapkan menggunakan udara tidak jenuh yang dihembuskan pada bahan yang
akan dikeringkan. Air (atau cairan lain) menguap pada suhu yang lebih rendah
dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada bidang
antar-muka bahan padat-gas dengan kandungan uap air pada fasa gas. Gas panas
disebut medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air
dan sekaligus membawa air keluar. Air juga dapat dipisahkan dari bahan padat,
secara mekanik menggunakan cara pengepresan sehingga air keluar, dengan pemisah
sentrifugal, dengan penguapan termal ataupun dengan metode lainnya. Pemisahan
air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya dan lebih hemat energi
dibandingkan dengan pengeringan.
Kandungan zat cair dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu
bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak mempunyai kandungan zat cair sama
sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu mengandung sedikit fraksi air
sebagai air terikat. Kandungan air dalam suatu bahan dapat dinyatakan atas
dasar basah (% berat) atau dasar kering, yaitu perbandingan jumlah air dengan
jumlah bahan kering.
Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena
perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Dalam
hal ini, kandungan uap air udara lebih sedikit atau udara mempunyai kelembaban
nisbi yang rendah sehingga terjadi penguapan. Kemampuan udara membawa uap air
bertambah besar jika perbedaan antara kelembaban nisbi udara pengering dengan
udara sekitar bahan semakin besar. Salah satu faktor yang mempercepat proses
pengeringan adalah kecepatan angin atau udara yang mengalir. Udara yang tidak
mengalir menyebabkan kandungan uap air di sekitar bahan yang dikeringkan
semakin jenuh sehingga pengeringan semakin lambat.
Tujuan pengeringan untuk mengurangi kadar air bahan sampai batas
perkembangan organisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan
terhambat atau bakteri terhenti sama sekali. Dengan demikian bahan yang
dikeringkan mempunyai waktu simpan lebih lama.
Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air. Cara
tersebut dilakukan dengan menurunkan kelembapan nisbi udara dengan mengalirkan
udara panas di sekeliling bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar
dari tekanan uap air di udara. Perbedaan tekanan itu menyebabkan terjadinya aliran
uap air dari bahan ke udara.
Di Industri kimia proses pengeringan adalah salah satu proses yang
penting. Proses pengeringan ini dilakukan biasanya sebagai tahap akhir sebelum
dilakukan pengepakan suatu produk ataupun proses pendahuluan agar proses selanjutnya
lebih mudah, mengurangi biaya pengemasan dan transportasi suatu produk dan
dapat menambah nilai guna dari suatu bahan. Dalam industri makanan, proses
pengeringan ini digunakan untuk pengawetan suatu produk makanan. Mikroorganisme
yang dapat mengakibatkan pembusukan makanan tidak dapat dapat tumbuh pada bahan
yang tidak mengandung air, maka dari itu untuk mempertahankan aroma dan nutrisi
dari makanan agar dapat disimpan dalam waktu yang lebih lama, kandungan air
dalam bahan makanan itu harus dikurangi dengan cara pengeringan (Revitasari,
2010).
2.2
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan
A. Luas Permukaan
Makin luas permukaan
bahan makin
cepat bahan menjadi kering Air menguap melalui permukaan bahan, sedangkan air
yang ada di bagian tengah akan merembes ke bagian permukaan dan kemudian
menguap. Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan
dikeringkan dipotong-potong atau di iris-iris terlebih dulu. Hal ini terjadi
karena:
(1)
pemotongan atau pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan
permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air
mudah keluar,
(2)
potongan-potongan kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana panas
harus bergerak sampai ke pusat bahan pangan. Potongan kecil juga akan
mengurangi jarak melalui massa air dari pusat bahan yang harus keluar ke
permukaan bahan dan kemudian keluar dari bahan tersebut.
B.
Perbedaan Suhu dan Udara Sekitarnya
Semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan
pangan makin cepat pemindahan panas ke dalam bahan dan makin cepat pula
penghilangan air dari bahan. Air yang keluar dari bahan yang dikeringkan akan
menjenuhkan udara sehingga kemampuannya untuk menyingkirkan air berkurang. Jadi
dengan semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin
cepat. Akan tetapi bila tidak sesuai dengan bahan yang dikeringkan, akibatnya
akan terjadi suatu peristiwa yang disebut "Case Hardening", yaitu
suatu keadaan dimana bagian luar bahan sudah kering sedangkan bagian dalamnya
masih basah.
C. Kecepatan Aliran Udara
Makin tinggi kecepatan udara, makin banyak penghilangan uap air
dari permukaan bahan sehinngga dapat mencegah terjadinya udara jenuh di
permukaan bahan. Udara yang bergerak dan mempunyai gerakan yang tinggi selain
dapat mengambil uap air juga akan menghilangkan uap air tersebut dari permukaan
bahan pangan, sehingga akan mencegah terjadinya atmosfir jenuh yang akan
memperlambat penghilangan air. Apabila aliran udara disekitar tempat
pengeringan berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat, yaitu
semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan.
D. Tekanan Udara
Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara
untuk mengangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan
berarti kerapatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak
tetampung dan disingkirkan dari bahan pangan. Sebaliknya jika tekanan udara
semakin besar maka udara disekitar pengeringan akan lembab, sehingga kemampuan
menampung uap air terbatas dan menghambat proses atau laju pengeringan.
E. Kelembapan Udara
Makin lembab udara maka Makin lama kering sedangkan Makin kering
udara maka makin cepat pengeringan. Karena udara kering dapat mengabsobsi dan
menahan uap air Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi
masing-masing. kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan kehilangan
air (pindah) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari atmosfir
(Supriyono, 2003).
2.3
Prinsip dasar dan mekanisme pengeringan
Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah
panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama panas
harus di transfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi
penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan
ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan
harus di transfer melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung.
Jadi panas harus di sediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi
melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk
uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang di
keringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Makin tinggi suhu dan kecepatan
aliran udara pengeringan makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin
tinggi suhu udara pengering, makin besar energi panas yang di bawa udara
sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang di uapkan dari permukaan bahan
yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran udara pengering makin tinggi maka makin
cepat massa uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfer. Kelembaban udara
berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air. Pada kelembaban udara tinggi,
perbedaan tekanan uap air didalam dan diluar bahan kecil, sehingga pemindahan
uap air dari dalam bahan keluar menjadi terhambat. Pada pengeringan dengan
menggunakan alat umumnya terdiri dari tenaga penggerak dan kipas, unit pemanas
(heater) serta alat-alat kontrol. Sebagai sumber tenaga untuk mengalirkan
udara dapat digunakan blower. Sumber energi yang dapat digunakan pada unit
pemanas adalah tungku, gas, minyak bumi, dan elemen pemanas listrik.
Proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air maka
perlu terlebih dahulu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu
sifat-sifat bahan yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul
air yang dikandungnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam
bahan pangan dinyatakan dengan kadar air dan aktivitas air, sedangkan peranan
air di udara dinyatakan dengan kelembaban relatif dan kelembaban mutlak.
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan
adalah sebagai berikut:
1. Air
bergerak melalui tekanan kapiler.
2. Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan
disetiap bagian bahan.
3. Penarikan air ke permukaan bahan disebabkan oleh absorpsi
dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan.
4.
Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap.
(Dewi,
2010)
2.4 Metode Umum Pengeringan
Metode dan proses pengeringan dapat diklasifikasikan dalam
berbagai cara yang berbeda. Proses pengeringan dapat dikelompokkkan sebagai:
1. Batch; bahan dimasukkan ke
dalam peralatan pengering dan pengering berlangsung selama periode waktu
tertentu.
2. Kontinu; bahan ditambahkan
secara terus-menerus ke dalam pengering dan bahan kering dipindahkan secara
terus-menerus.
(Dewi,
2010)
2.5 Jenis-jenis dryers
2.5.1 Tray dryer
Pengering baki (tray dryer) disebut juga pengering rak atau
pengering kabinet, dapat digunakan untuk mengeringkan padatan bergumpal atau
pasta, yang ditebarkan pada baki logam dengan ketebalan 10-100 mm. Pengeringan
jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan material yang akan dikeringkan
pada baki yang lansung berhubungan dengan media pengering. Cara perpindahan
panas yang umum digunakan adalah konveksi dan perpindahan panas secara konduksi
juga dimungkinkan dengan memanaskan baki tersebut.
Rangka bak pengering terbuat dari besi, rangka bak pengerik di
bentuk dan dilas, kemudian dibuat dinding untuk penyekat udara dari bahan plat
seng dengan tebal 0,3mm. Dinding tersebut dilengketkan pada rangka bak
pengering dengan cara di revet serta dilakukan pematrian untuk menghindari kebocoran
udara panas. Kemudian plat seng dicat dengan warna hitam
buram,agar dapat menyerap panas dengan lebih cepat. Pada bak pengering
dilengkapi dengan pintu yang berguna untuk memasukan dan mengeluarkan produk
yang dikeringkan. Di pintu tersebut dibuat kaca yang mamungkinkan kita dapat
mengetahui temperature tiap rak, dengan cara melihat thermometer yang sengaja
digantungkan pada setiap rak pengering. Di bagian atas bak pengering dibuat
cerobong udara, bertujuan untuk memperlancar sirkulasi udara pada proses
pengeringan.
Spesifikasi
Alat Dan Cara Kerja Alat
Alat pengering tipe rak (tray dryer) mempunyai bentuk
persegi dan di dalamnya berisi rak-rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang
akan dikeringkan. Pada umumnya rak tidak dapat dikeluarkan. Beberapa alat
pengering jenis itu rak-raknya mempunyai roda sehingga dapat dikeluarkan dari
alat pengering. Ikan-ikan diletakkan di atas rak yang terbuat dari logam dengan
alas yang berlubang-lubang. Kegunaan dari lubang tersebut untuk mengalirkan
udara panas dan uap air.
Ukuran rak yang digunakan bermacam-macam, ada yang luasnya 200 cm2 dan
ada juga yang 400 cm2. Luas rak dan besar lubang-lubang rak
tergantung pada bahan yang akan dikeringkan. Selain alat pemanas udara,
biasanya juga digunakan kipas (fan) untuk mengatur sirkulasi udara dalam
alat pengering. Kipas yang digunakan mempunyai kapasitas aliran 7-15 fet per
detik. Udara setelah melewati kipas masuk ke dalam alat pemanas, pada alat
tersebut udara dipanaskan lebih dahulu kemudian dialirkan diantara rak-rak yang
sudah berisi bahan. Arah aliran udara panas di dalam alat pengering dapat dari
atas ke bawah dan juga dari bawah ke atas. Suhu yang digunakan serta waktu
pengeringan ditentukan menurut keadaan bahan. Biasanya suhu yang digunakan
berkisar antara 80-1800C. Tray dryer dapat digunakan untuk
operasi dengan keadaan vakum dan seringkali digunakan untuk operasi dengan
pemanasan tidak langsung. Uap air dikeluarkan dari alat pengering dengan pompa
vakum.
Alat tersebut juga digunakan untuk mengeringkan hasil pertanian
berupa biji-bijian. Bahan diletakkan pada suatu bak yang dasarnya
berlubang-lubang untuk melewatkan udara panas. Bentuk bak yang digunakan ada
yang persegi panjang dan ada juga yang bulat. Bak yang bulat biasanya digunakan
apabila alat pengering menggunakan pengaduk, karena pengaduk berputar
mengelilingi bak. Kecepatan pengadukan berputar disesuaikan dengan bentuk bahan
yang dikeringkan, ketebalan bahan, serta suhu pengeringan. Biasanya putaran
pengaduk sangat lambat karena hanya berfungsi untuk menyeragamkan pengeringan.
Alat
pengering tipe bak terdiri atas beberapa komponen sebagai berikut :
a. Bak pengering yang lantainya berlubang-lubang serta memisahkan
bak pengering dengan ruang tempat penyebaran udara panas (plenum chamber).
b. Kipas, digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya
ke plenum chamber dan melewati tumpukan bahan di atasnya.
c. Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar
kelembapan nisbi udara pengering menjadi turun sedangkan suhunya naik.
Keuntungan
dari alat pengering jenis itu sebagai berikut :
a. Laju
pengeringan lebih cepat
b.
Kemungkinan terjadinya over drying lebih kecil
c. Tekanan udara pengering yang rendah dapat melalui lapisan bahan
yang dikeringkan.(Revitasari, 2010).
2.5.2 Drum
(Rotary) Dryer
Rotary dryer atau bisa
disebut drum dryer merupakan alat pengering berbentuk sebuah drum yang berputar
secara kontinyu yang dipanaskan dengan tungku atau gasifier. Alat
pengering ini dapat bekerja pada aliran udara melalui poros silinder pada suhu
1200-1800 oF tetapi pengering ini lebih seringnya digunakan
pada suhu 400-900 oF.
Rotary dryer sudah sangat dikenal luas di kalangan industri
karena proses pengeringannya jarang menghadapi kegagalan baik dari segi output
kualitas maupun kuantitas. Namun sejak terjadinya kelangkaan dan mahalnya bahan
bakar minyak dan gas, maka teknologi rotary dryer mulai dikembangkan untuk
berdampingan dengan teknologi bahan bakar substitusi seperti burner batubara,
gas sintesis dan sebagainya.
Pengering rotary dryer biasa digunakan untuk mengeringkan bahan
yang berbentuk bubuk, granula, gumpalan partikel padat dalam ukuran besar.
Pemasukkan dan pengeluaran bahan terjadi secara otomatis dan berkesinambungan
akibat gerakan vibrator, putaran lubang umpan, gerakan berputar dan gaya
gravitasi. Sumber panas yang digunakan dapat berasal dari uap listrik, batubara,
minyak tanah dan gas. Debu yang dihasilkan dikumpulkan oleh scrubberdan
penangkap air elektrostatis.
Secara umum, alat rotary dryer terdiri dari sebuah
silinder yang berputar di atas sebuah bearing dengan kemiringan yang kecil
menurut sumbu horisontal, rotor, gudang piring, perangkat transmisi, perangkat
pendukung, cincin meterai, dan suku cadang lainnya.. Panjang silinder biasanya
bervariasi dari 4 sampai lebih dari 10 kali diameternya (bervariasi dari 0,3
sampai 3 m). Feed padatan dimasukkan dari salah satu ujung silinder dan karena
rotasi, pengaruh ketinggian dan slope kemiringan, produk keluar dari salah satu
ujungnya. Pengering putar ini dipanaskan dengan kontak langsung gas dengan zat
padat atau dengan gas panas yang mengalir melalui mantel luar, atau dengan uap
yang kondensasi di dalam seperangkat tabung longitudinal yang dipasangkan pada
permukaan dalam selongsong.
Pada alat pengering
rotary dryer terjadi dua hal yaitu kontak bahan dengan dinding dan aliran uap
panas yang masuk ke dalam drum. Pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan
dengan dinding disebut konduksi karena panas dialirkan melalui media yang
berupa logam. Sedangkan pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan
aliran uap disebut konveksi karena sumber panas merupakan bentuk aliran. Pada
pengeringan dengan menggunakan alat ini penyerapan panas mudah dilakukan dan
terjadi penyusutan bobot yang lebih tajam dibandingkan dengan penurunan
pembobotan yang dialami tray dryer.
Pengeringan pada rotary
dryer dilakukan pemutaran berkali-kali sehingga tidak hanya permukaan atas yang
mengalami proses pengeringan, namun juga pada seluruh bagian yaitu atas dan
bawah secara bergantian, sehingga pengeringan yang dilakukan oleh alat
ini lebih merata dan lebih banyak mengalami penyusutan. Selain itu rotary ini
mengalami pengeringan berturut-turut selama satu jam tanpa dilakukan
penghentian proses pengeringan. Pengering rotary ini terdiri dari unit-unit
silinder, dimana bahan basah masuk diujung yang satu dan bahan kering keluar
dari ujung yang lain.
Proses pengeringan terjadi
ketika bahan dimasukkan ke dalam silinder yang berputar kemudian bersamaan
dengan itu aliran panas mengalir dan kontak dengan bahan. Didalam drum yang
berputar terjadi gerakan pengangkatan bahan dan menjatuhkannya dari atas ke
bawah sehingga kumpulan bahan basah yang menempel tersebut terpisah dan proses
pengeringan bisa berjalan lebih efektif. Pengangkatan memerlukan desain yang
hati-hati untuk mencegah dinding yang asimetri. Selain itu bahan bergerak dari
bagian ujung dryer keluar menuju bagian ujung lainnya akibat kemiringan drum.
Bahan yang telah kering kemudian keluar melalui suatu lubang yang berada
di bagian belakang pengering drum. Sumber panas didapatkan dari gas yang diubah
menjadi uap panas dengan cara pembakaran.
Kontak yang terjadi
antara padatan dan gas pada alat pengering rotary dryer dilengkapi
dengan flights, yang diletakkan di sepanjang silinder rotary dryer.
Volume material yang ditransport oleh flights antara 10 sampai
15 % dari total volume material yang terdapat di dalam rotary dryer. Mekanismenya
sebagai berikut, pada saat silinder pengering berputar, padatan diambil keatas
oleh flights, terangkat pada jarak tertentu kemudian terhamburkan
melalui udara. Kebanyakan pengeringan terjadi pada saat seperti proses ini,
dimana padatan berkontak dengan gas. Flights juga berfungsi
untuk mentransfer padatan melalui silinder.
Gambar
2.7 Skematis Pengering Rotary Dryer
(Heriana, dkk., 2012)
Proses yang terjadi di
dalam rotary dryer sangat kompleks dan masih sedikit
dimengerti dengan baik sehingga menjadi obyek penelitian dari banyak peneliti.
Untuk dapat menganalisis dan mendesain sistem rotary dryer secara
benar dan meyakinkan, perlu difahami fenomena perpindahan panas, perpindahan
massa dan transportasi partikel padat di dalam rotary dryer.
Mula-mula panas dipindahkan dari gas ke padatan basah, karena adanya driving
force suhu, dan temperatur padatan akan naik dan kehilangan uap air.
Uap air berpindah ke aliran gas karena adanya gradien tekanan uap. Hal ini
merupakan proses simultan dari perpindahan massa dan perpindahan panas yang
terjadi pada saat partikel padat bergerak secara kontinyu membentuk pancaran
berputar di seluruh silinder dari masukan sampai keluaran (Earle,1989). Metoda
perpindahan panas yang terjadi adalah konveksi dan konduksi.
Pada umumnya kebanyakan alat pengering, panas dipindahkan dengan
lebih dari satu cara, tetapi pengering industri tertentu (misalnya pengeringan
makanan) mempunyai satu metoda perpindahan panas yang dominan. Sedangkan pada rotary
dryer, perpindahan panas yang dominan adalah perpindahan panas konveksi,
panas yang diperlukan biasanya diperoleh dari kontak langsung antara gas panas
dengan padatan basah. Pengeringan dalamrotary dryer menggunakan
suhu tidak lebih dari 70oC dengan lama pengeringan 80-90 menit, dan
putaran rotary dryer 17-19 rpm. Untuk memperoleh hasil
pengeringan yang baik selain ditentukan oleh suhu dan putaran mesin juga
ditentukan oleh kapasitas mesin pengering. Kapasitas per batch mesin
pengering ditentukan oleh diameter mesin itu.
Rotary dryer diklasifikasikan
sebagai direct, indirect-direct, indirect danspecial
types. Istilah tersebut mengacu pada metode transfer panasnya, istilah
direct digunakan pada saat terjadi kontak langsung antara gas dengan solid.
Peralatan rotary dryer dapat diaplikasikan untuk pemrosesan
material solid secara batch maupun kontinyu.
Material solid harus mempunyai sifat dapat mengalir bebas dan berwujud
granular.
Dalam merencanakan alat
pengering rotary dryer hendaklah diketahui kadar air input, kadar air output,
densiti material, ukuran material, maksimum panas yang diijinkan, sifat fisika
atau kimia, kapasitas output, dan ketersediaan jenis bahan bakar sehingga dapat
ditentukan dimensi rotary dryer, sistem pemanas (langsung atau tidak langsung),
arah gas panas (co-current atau counter current), volume dan tekanan udara,
kecepatan dan tenaga putar, dan dimensi siklon.
Pengering rotary
telah menjadi andalan bagi banyak industri yang menghasilkan produk dalam
tonase yang tinggi. Pengeringan ini biasanya membutuhkan modal yang besar
dan kurang efisien, tetapi sangat fleksibel. Penggunaan tabung uap yang dibenamkan
dalam sel yang berputar membuat pengeringan pancuran (cascanding
rotary dryer) lebih efisien secara termal.
Pengering rotary memiliki
keuntungan dari struktur yang wajar, manufaktur yang sangat baik, output
tinggi, konsumsi energi yang rendah, operasi yang mudah digunakan dan
sebagainya. Pengering rotary berlaku untuk bahan partikel, dan juga berlaku
untuk bahan pasta dan kental yang bercampur dengan bahan partikel, atau bahan
yang kadar air tinggi. Ini memiliki keuntungan dari volume produksi yang besar,
berbagai aplikasi, hambatan aliran kecil, rentang disesuaikan besar, dan
operasi yang mudah digunakan, dll.
Secara umum, unit pemanas
langsung merupakan unit yang sederhana dan paling ekonomis. Unit ini digunakan
pada saat kontak langsung antara padatan dan flue gas dapat ditoleransi. Karena
beban panas total harus diberikan dan diambil, sejumlah volume total gas yang
besar dan kecepatan yang tinggi diperlukan. Kecepatan gas yang ekonomis
biasanya kurang dari 0,5 m/s.
Bagian dalam alat yang
berbentuk silindris ini, semacam sayap yang banyak. Melalui antara sayap-sayap
tersebut dialirkan udara panas yang kering sementara silinder pengering
berputar. Dengan adanya sayap-sayap tersebut bahan seolah-olah
diaduk sehinga pemanasan meratadan akhirnya diperoleh hasil yang lenih
baik. Alat ini dilengkapi 2 silinder, yang satu ditempatkan di bagian dekat
pemasukan bahan yang akan dikeringkan, dan yang satu lagi di bagian dekat
tempat pengeluaran bahan hasil pengeringan. Masing- masing silinder tersebut
berhubungan dengan sayap-sayap (kipas) yang mengalirkan secara teratur udara
panas disamping berfungsi pula sebagai pengaduk dalam proses pengeringan,
sehingga dengan cara demikian pengeringan berlangsung merata.
Keuntungan penggunaan rotary/drum dryer sebagai alat pengering
adalah :
1. Dapat mengeringkan baik
lapisan luar ataupun dalam dari suatu padatan
2. Penanganan bahan yang baik
sehingga menghindari terjadinya atrisi
3. Proses pencampuran yang
baik, memastikan bahwa terjadinya proses pengeringan bahan yang seragam/merata
4. Efisiensi panas tinggi
5. Operasi sinambung
6. Instalasi yang mudah
7. Menggunakan daya listrik
yang sedikit
Kekurangan dari penggunaan pengering drum diantaranya adalah :
1. Dapat menyebabkan reduksi
kuran karena erosi atau pemecahan
2. Karakteristik produk
kering yang inkonsisten
3. Efisiensi energi rendah
4. Perawatan alat yang susah
5. Tidak ada pemisahan debu
yang jelas
(Heriana,
dkk., 2012)
2.5.3 Spray dryer
Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi
kadar air suatu bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan
cairan. Spray drying menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet,
selanjutnya droplet yang terbentuk dikeringkan menggunakan udara kering
dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang digunakan dalam pengeringan
spry drying dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi. Sementara produk
akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat tergantung
sifat fisik-kimia bahan yang akan dikeringkan, desain alat pengering dan hasil
akhir produk yang diinginkan.
Mekanisme
kerja spray drying
Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan
yang akan dikeringkan dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya
dikontakkan dengan udara pengering yang panas. Udara panas akan memberikan
energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang keluar dari bahan.
Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu
nozzle (saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet)
yang sangat halus. Butiran ini
selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Hasil pengeringan berupa bubuk
akan berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya dialirkan ke bak
penampung.
Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying
melalui 5 tahap :
a.
Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan
harus tepat, kandungan bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang digunakan sangat encer
dengan total padatan terlarut yang sangat rendah maka harus dilakukan pemekatan
terlebih dahulu melalui proses evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan
dikeringkan terlalu tinggi maka proses spray drying kurang maksimal dimana
bubuk yang dihasilkan masih mengandung kadar air yang tinggi. Selin itu juga
menyebabkan kebutuhan energi yang tinggi dalam proses pengeringan.
b.
Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat
spray drier harus dihomogenisasikan terlebih dahulu agar ukuran droplet yang
dihasilkan seragam dan tidak terjadi penyumbatan atomizer. Homogenisasi
dilakukan dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan kedalam atomizer berupa
ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization merupakan
proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan dikeringkan dirubah
ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih halus. Tujuan dari atomizer ini
adalah untuk memperluas permukaan sehingga pengeringan dapat terjadi lebih
cepat. Pada Industri makanan, luas permukaan droplet setelah melalui atomizer
adalah mencapai 1-400 mikrometer.
c.
Kontak
droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer, nozzle(atomizer)
tersusun melingkar seperti pada gambar 2. Dan pada tengahnya
disemprotkan udara panas bertekanan tinggi dengan suhu mencapai 300 0C.
Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan ke bawah. Kondisi ini
menyebabkan terjadinya kontak antara droplet dengan udara panas sehingga
terjadi pengeringan secara simultan.
d.
Pengeringan droplet : adanya kontak broplet dengan udara panas
menyebabkan evaporasi kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga dihasilkan
bubuk. Bubuk yang telah kering jatuh ke bawah drying chamber (ruang pengering)
yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan diameter 5 m. dari atas chamber hingga
mencapai dasar hanya memerlukan waktu selama beberapa detik.
3.
eparasi : udara hasil pengeringan dipisahkan dengan pengambilan
udara yang mengandung serpihan serbuk dalam chamber, selanjutnya udara
akan memasuki separator. Udara hasil pengeringan dan serpihan serbuk
dipisahkan dengan menggunakan gaya sentrifulgal. Selanjutnya udara
dibuang, dan serpihan bahan dikembalikan dengan cara di blow sehingga
bergabung lagi dengan produk dalam line proses.
Desain
Spray Drier
Gambar 2.8 Desain Spray Dryer
(Mayani,dkk., 2010)
· Atomizer
Atomizer merupakan
bagian terpenting pada spray drier dimana memiliki fungsi untuk menghasilkan
droplet dari cairan yang akan dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan
didistribusikan (disemprotkan) secara merata pada alat pengering agar terjadi
kontak dengan udara panas. Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu
besar karena proses pengeringan tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu
ukuran droplet juga tidak boleh terlalu kecil karena menyebabkan terjadinya over
heating.
· Chamber
Chamber merupakan
ruang dimana terjadi kontak antara droplet cairan yang dihasilkan olehatomizer dengan
udara panas untuk pengeringan. Kontak udara panas dengan droplet akan
menghasilkan bahan kering dalam bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun
ke bagian bawah chamber dan akan dialirkan dalam bak
penampung.
· Heater :
Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai
pengering. Panas yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik bahan,
ukuran droplet yang dihasilkan dan jumlah droplet. Suhu udara pengering yang
digunakan diatur agar tidak terjadiover heating.
· Cyclone :
Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan.
Bubuk yang dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone.
· Bag Filter ;
Bag Filter berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara
setelah digunakan pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses.
Parameter
Kritis Spray Drying
a.
Suhu pengering yang masuk : Semakin tinggi suhu udara yang
digunakan untuk pengeringan maka proses penguapan air pada bahan akan semakin
cepat, namun suhu yang tinggi memungkinkan terjadinya kerusakan secara fisik
maupun kimia pada bahan yang tidak tahan panas.
b.
Suhu pengering yang keluar : Suhu pengering yang keluar
mengontrol kadar air bahan hasil pengeringan (bubuk) yang terbentuk.
c.
Viskositas bahan (larutan) yang masuk : Viskositas bahan yang
akan dikeringkan mempengaruhi partikel yang keluar melalui nozel. Viskositas
yang rendah menyebabkan kurangnya energi dan tekanan dalam menghasilkan
partikel pada atomization.
d.
Jumlah padatan terlarut : Jumlah padatan terlarut pada bahan
yang masuk diatas 30% agar ukuran partikel yang terbentuk tepat.
e.
Tegangan permukaan : Tegangan permukaan yang tinggi dapat
menghambat proses pengeringan, umumnya untuk menurunkan tegangan permukaan
dilakukan penambahan emulsifier. Emulsifier juga dapat menyebabkan ukuran
partikel yang keluar dari nozzle lebih kecil sehingga mempercepat proses
pengeringan.
f.
Suhu bahan yang masuk : Peningkatan suhu bahan yang akan
dikeringkan sebelum memasuki alat akan membawa energi sehingga proses
pengeringan akan lebih cepat.
g.
Tingkat volatilitas bahan pelarut : bahan pelarut dengan tingkat
volatilitas yang tinggi dapat mempercepat proses pengeringan. Namun dalam
prakteknya air menjadi pelarrut utama dalam bahan pangan yang dikeringkan.
h.
Bahan dasar nozzle umumnya terbuat dari stainless steel karena
tahan karat sehingga aman dalam proses penggunaannya.
Kelebihan
metode Spray Drying
Ø Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan
terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100
ton/jam.
Ø Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam
jumlah besar (aroma)
Ø Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi
protein)
Ø Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk,
dan kandungan air serta sifat-sifat lain yang dapat dikontrol sesuai yang
diinginkan
Ø Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan
merupakan system kontinyu yang dapat dikontrol secara manual maupun otomatis
Kekurangan
metode Spray Drying
Ø Memerlukan biaya yang cukup tinggi
Ø Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan
tingkat kekentalan tertentu
Ø Tidak
dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena akan
menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat
Aplikasi Spray Drying
Pengeringan semprot (spray drying) cocok
digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak
kopi) (Ula, 2011).
2.5.4 Freeze dryer
Frees
Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk kedalamConduction
Dryer/ Indirect Dryer karena proses perpindahan terjadi secara tidak
langsung yaitu antara bahan yang akan dikeringkan (bahan basah) dan media
pemanas terdapat dinding pembatas sehingga air dalam bahan basah / lembab yang
menguap tidak terbawa bersama media pemanas. Hal ini menunjukkan bahwa
perpindahan panas terjadi secara hantaran (konduksi), sehingga disebut
juga Conduction Dryer/ Indirect Dryer.
Pengeringan beku (freeze
drying) adalah salah satu metode pengeringan yang mempunyai keunggulan dalam
mempertahankan mutu hasil pengeringan, khususnya untuk produk-produk yang
sensitif terhadap panas.
Keunggulan pengeringan beku, dibandingkan metoda lainnya, antara
lain adalah :
a. Dapat mempertahankan stabilitas produk (menghindari perubahan
aroma, warna, dan unsur organoleptik lain)
b. Dapat mempertahankan stabilitas struktur bahan (pengkerutan
dan perubahan bentuk setelah pengeringan sangat kecil)
c. Dapat meningkatkan daya rehidrasi (hasil pengeringan sangat
berongga danlyophile sehingga daya rehidrasi sangat tinggi dan dapat
kembali ke sifat fisiologis, organoleptik dan bentuk fisik yang hampir sama
dengan sebelum pengeringan).
Keunggulan-keunggulan tersebut tentu saja dapat diperoleh jika
prosedur dan proses pengeringan beku yang diterapkan tepat dan sesuai dengan
karakteristik bahan yang dikeringkan. Kondisi operasional tertentu yang sesuai
dengan suatu jenis produk tidak menjamin akan sesuai dengan produk jenis
lain.
Spesifikasi
alat
Gambar 2.9 Freeze Dryer
(Haryani, dkk., 2012)
Spesifikasi alat ini terdiri komponen asesorisnya terdiri dari:
vaccum sensor, vaccum hose, base plate, 3 unheated shelves, drying chamber,
rubber valve, vaccum pump dan exhaust filter. Sedangkan menu display antara
lain dari beberapa setting program antara lain: pengaturan suhu, waktu
oprasional, dll.
Gambar 2.10 Skema
Pengering Freeze Dryer
(Haryani, dkk., 2012)
Cara
kerja alat
Pengoprasian alat tersebut sedikit lebih panjang karena banyak
menu display yang harus diseting dahulu dan harus lebih hati-hati karena banyak
peralatan/asesoris terbuat dari gelas. Cara oprasionalnya sebagai berikut:
ekstrak cairan atau kental sebelum dimasukkan kedalam Freeze Dryer telah
dibekukan dalam refrigerator (lemari es) minimal semalam. Setelah membeku
kemudian dimasukkan ke dalam alat, alat disetting sesuai dengan yang
diinginkan. Oleh vaccum puma alat tersebut akan menyedot solvent yang telah
beku (freeze) menjadi uap. Prinsip kerja alat ini adalah merubah fase
padat/es/freeze menjadi fase gas (uap).
Kegunaan
alat
Sesuai dengan namanya pula Freeze Dryer (pengering beku) dapat
digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan cair seperti ekstrak baik cair maupun
kental, lebih ditekankan untuk pengeringan ekstrak dengan penyari/solvent dari
air. Pengeringan ekstrak relatif lama, sebagai ilustrasi kerja alat tersebut
sebagai berikut: untuk mengeringkan ekstrak cair sebanyak 500 ml bisa
membutukan waktu lebih dari 20 jam. Untuk itu lebih disarankan ekstrak yang
dikeringkan dalam Freeze Dryer sudah dalam ekstrak kentalnya sehingga waktu
pengeringan akan lebih cepat sehingga biaya akan lebih murah. Kapasitas alat
tersebut mampu mengeringkan ekstrak sampai 6 liter sekaligus.
Proses pengeringan beku dengan alat freeze dryer ini berlangsung
selama 18-24 jam, karena proses yang panjang inilah membuat produk-produk bahan
alam ini menjadi lebih stabil dibandingkan dengan metode pengeringan yang lain
seperti pengeringan semprot atau yang dikenal dengan spray drying. Pengeringan
beku ini dapat meninggalkan kadar air sampai 1%, sehingga produk bahan alam
yang dikeringkan menjadi stabil dan sangat memenuhi syarat untuk pembuatan
sediaan farmasi dari bahan alam yang kadar airnya harus kurang dari 10%.
pada prosesnya yang panjang ini sampel akan dibekukan terlebih dahulu, lalu
setelah itu dimasukkan kedalam alat freeze dryer yang akan diset suhu dan
tekanannya dibawah titik triple. dan akan terjadi proses sublimasi yaitu dari
padat menjadi gas. Penggunaan freeze drying ini sendiri juga telah banyak
diaplikasikan dalam pengeringan produk makanan, hasil dari pengeringan ini
tidak merubah tekstur dari produk itu sendiri dan cepat kembali kebentuk
awalnya dengan penambahan air.
Untuk proses pengeringan beku (freeze dryer), menurut Muchtadi
(1992), bahan yang dikeringkan terlebih dahulu dibekukan kemudian dilanjutkan
dengan pengeringan menggunakan tekanan rendah sehingga kandungan air yang sudah
menjadi es akan langsung menjadi uap, dikenal dengan istilah sublimasi.
Pengeringan menggunakan alat freeze dryer lebih baik dibandingkan dengan oven
karena kadar airnya lebih rendah. Pengeringan menggunakan alat freeze
dryer/pengering beku lebih aman terhadap resiko terjadinya degradasi senyawa
dalam ekstrak. Hal ini kemungkinan karena suhu yang digunakan untuk
mengeringkan ekstrak cukup rendah (Haryani, dkk., 2012).
2.5.5 Fluidized Bed
Dryer
Pengeringan
hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan
memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan
menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti
fluida.
Metode pengeringan fluidisasi digunakan untuk mempercepat proses
pengeringan dan mempertahankan mutu bahan kering. Pengeringan ini banyak
digunakan untuk pengeringan bahan berbentuk partikel atau butiran, baik untuk
industri kimia, pangan, keramik, farmasi, pertanian, polimer dan limbah. Proses
pengeringan dipercepat dengan cara meningkatkan kecepatan aliran udara panas
sampai bahan terfluidisasi. Dalam kondisi ini terjadi penghembusan bahan
sehingga memperbesar luas kontak pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan
kalor konveksi, dan peningkatan laju difusi uap air.
Kecepatan minimum fluidisasi adalah tingkat kecepatan aliran
udara terendah dimana bahan yang dikeringkan masih dapat terfluidisasi dengan
baik, sedangkan kecepatan udara maksimum adalah tingkat kecepatan tertinggi
dimana pada tingkat kecepatan ini bahan terhembus ke luar ruang pengering
Gambar 2.11 Fluidized Bed Dryer (Rahmawati, dkk., 2010)
Bagian-bagian
mesin pengering sistem fluidisasi:
1. Kipas (Blower)
Kipas (Blower) berfungsi untuk menghasilkan aliran udara,
yang akan digunakan pada proses fluidisasi. Kipas juga berfungsi sebagai
penghembus udara panas ke dalam ruang pengering juga untuk mengangkat bahan
agar proses fluidisasi terjadi.
2. Elemen Pemanas (heater)
Elemen Pemanas (heater) berfungsi untuk memanaskan udara
sehingga kelembaban relatif udara pengering turun, dimana kalor yang dihasilkan
dibawa oleh aliran udara yang melewati elemen pemanas sehingga proses penguapan
air dari dalam bahan dapat berlangsung.
3. Plenum
Plenum dalam mesin
pengering tipe fluidisasi merupakan saluran pemasukan udara panas yang
dihembuskan kipas ke ruang pengeringan. Bagian saluran udara ini dapat
berpengaruh terhadap kecepatan aliran udara yang dialirkan, dimana arah aliran
udara tersebut dibelokkan menuju ke ruang pengering dengan bantuan sekat-sekat
yang juga berfungsi untuk membagi rata aliran udara tersebut.
4. Ruang Pengering.
Ruang
pengering berfungsi sebagai tempat dimana bahan yang akan dikeringkan
ditempatkan. Perpindahan kalor dan massa uap air yang paling optimal terjadi
diruang ini.
5. Hopper.
Hopper berfungsi sebagai tempat memasukkan bahan yang akan
dikeringkan ke ruang pengering.
Gambar 2.12 Skema Pengeringan Fluidized Bed Dryer (Batch)
(Rahmawati, dkk., 2010)
Gambar 2.13 Skema Pengeringan Fluidized Bed Dryer (Continuous)
(Rahmawati, dkk., 2010)
Mekanisme
kerja:
Bahan yang akan dikeringkan dimasukkan secara konstan dan
kontinyu kedalam ruang pengering, kemudian didorong oleh udara panas yang
terkontrol dengan volume dan tekanan tertentu. Bahan yang telah kering (karena
bobotnya sudah lebih ringan) akan keluar dari ruang pengeringan menuju
siklon untuk ditangkap dan dipisahkan dari udara, namun bagi bahan yang halus
akan ditangkap oleh pulsejet bag filter.
Kelebihan
pengering sistem fluidisasi:
1.
Aliran bahan yang menyerupai fluida mengakibatkan bahan mengalir
secara kontinyu sehingga otomatis memudahkan operasinya.
2.
Pencampuran atau pengadukan bahan menyebabkan kondisi bahan
hampir mendekati isothermal.
3.
Sirkulasi bahan diantara dua fluidized bed membuatnya
memungkinkan untuk mengalirkan sejumlah besar kalor yang diperlukan ke dalam
ruang pengering yang besar.
4.
Pengering tipe fluidisasi cocok untuk skala besar.
5.
Laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa uap air antara
udara pengering dan bahan sangat tinggi dibandingkan dengan pengering metode
kontak yang lain.
6.
Pindah kalor dengan menggunakan pengering tipe fluidisasi
membutuhkan area permukaan yang relatif kecil.
7.
Sangat ideal untuk produk panas sensitif dan non-panas sensitive
Kekurangan
pengering sistem fluidisasi:
1.
Sulit untuk menggambarkan aliran dari udara panas yang
dihembuskan ke ruang pengering, dikarenakan simpangan yang besar dari aliran
udara yang masuk dan bahan terlewati oleh gelembung udara, menjadikan sistem
kontak/singgungan tidak efisien.
2.
Pencampuran atau pengadukan bahan padatan yang terus menerus
pada hamparan akan menyebabkan ketidakseragaman waktu diam bahan di dalam ruang
pengering, karena bahan terus menerus terkena hembusan udara panas.
3.
Tidak dapat mengolah bahan yang lengket atau berkadar air tinggi
dan abrasive.
Hal-hal
yang perlu diperhatikan dalam sistem Fluidized Bed Dryer adalah
pengaturan yang baik antara: tekanan udara, tingkat perpindahan panas dan waktu
pengeringan, sehingga tidak timbul benturan/gesekan bahan/material pada saat
proses pengeringan berlangsung. Untuk bahan yang lengket atau berkadar air
tinggi sangat beresiko mengaplikasikan sistem ini, situasi seperti ini perlu
dilakukan pengkondisian awal yaitu mencampurnya dengan bahan/material
keringnya terlebih dahulu, agar tidak menimbulkan masalah pada unit
siklon,demikian pula halnya untuk produk ahir yang halus dan ringan, sangat
perlu menggunakan pulse jet bag filter, dikarenakan siklon penangkap
produk umumnya tidak mampu berfungsi dengan baik, bahkan dapat menimbulkan
polusi udara. Penentuan dimensi ruang bakar, suhu yang diaplikasikan serta
volume dan tekanan udara sangat menentukan keberhasilan proses pengeringan,
sehingga perlu diketahui data pendukung untuk merancang sistim ini diantaranya
kadar air input, kadar air output, densiti material, ukuran material, maksimum
panas yang diizinkan, sifat fisika/kimia, kapasitas output/input dan sebagainya
(Rahmawati, dkk., 2010).
2.5.6 Vacum dryer
Vakum berasal dari bahasa latin, vacuus, artinya
kosong. Jadi vakum artinya menghampakan suatu ruangan atau suatu kemutlakan
dibawah nol tekanan. Sitem ruang hampa dikepung oleh atmospir bumi. Untuk
meciptakan ruang hampa diperlukan pompa untuk mengeluarkan udara keluar dari
system. Kebutuhan ini merupakan arti pekerjaan dasar dari vakum.
Analisa termodinamika hanya memperhatikan nilai tekan mutlak.
Akan tetapi, kebanyakan piranti pengukuran tekanan hanya menunjukkan tekanan
ukur (gauge) yakni perbedaan tekanan mutlak suatu sistem dan tekanan mutlak
atmosfer. Pengukuran bumbung-bourdon, misalnya, mengukur tekanan relatif
terhadap atmosfer sekeliling. Konversi dari tekanan ukur ketekanan mutlak
didapatkan dengan
hubungan
berikut.
P(mutlak) = P(ukur) + P(atm)
Untuk pengeringan padatan berbentuk butiran atau sluri,
pengering vakum dengan berbagai rancangan mekanis telah tersedia secara
komersial. Pengeringan jenis ini lebih mahal dari pada pengering bertekanan
atmosfir tetapi sesuai untuk bahan yang sensitif panas dan memerlukan pemulihan
pelarut atau jika ada rasio kebakaran atau ledakan. Pencampuran berbentuk
kerucut tunggal atau ganda dapat diterapkan untuk pengeringan denagn pemanasan
selimut bejana dan pemakuman untuk mengeluarkan uap air. Gambar menunjukkan dua
pengering vakum yang tersedia dipasar. Pengering vakum jenis pedal cocok untuk
bahan seperti lumpur sedangkan pengering vakum jenis sabuk cocok untuk bahan berbentuk
pasta.
Gambar 2.14 Pengering Vakum Jenis Pedal
(Parapat, 2009)
Gambar 2.15 Pengering Vakum Jenis sabuk
(Parapat, 2009)
Mesin vacum drying adalah mesin pengering dengan menggunakan
teknologi vacuum. Proses pengeringan produk diatur pada suhu yang dikehendaki,
disertai dengan proses vacuum untuk mempercepat pengeringan.Mesin vacuum drying
ini biasanya digunakan untuk produk yang dikeringkan harus dengan suhu rendah,
agar gizi tidak rusak.
Vacum drying ini bermanfaat untuk pengeringan sayur-sayuran dan
produk lainnya sesuai dengan keinginan Anda. Mesin ini digunakan untuk berbagai
keperluan, antara lain mengeringkan sayur-sayuran pada suhu tidak terlalu
tinggi, sehingga nilai gizi tidak hilang. Mesin ini juga bisa digunakan untuk
produk makanan
Prinsip kerja mesin ini adalah memanaskan produk pada suhu yang
bisa diatur, disertai dengan penyedotan (pemvakuman) uap air dari produk yang
dipanaskan tersebut (admin, 2010).
Gambar 2.16 Konstruksi Pengeringan Vakum
(Parapat, 2009)
2.5.7 Pengeringan
Gabungan
Pengeringan gabungan adalah pengeringan dengan energi smh dan
bahan bakar minyak atau biomass yang menggunakan konveksi paksa (udara panas
dikumpulkan dalam kolektor kemudian dihembus ke komoditi).
Ø Latar belakang : karena Temperatur lingkungan hanya
sekitar 33 °C, sedangkan temperatur pengeringan untuk komoditi pertanian
kebanyakan berkisar 60-70°C
Ø OKI Perlu ditingkatkan temperatur lingkungan dengan cara
mengumpulkan udara dalam suatu kolektor surya dan menghembuskannya ke komoditi.
(digunakan blower atau kipas angin)
Ø Contoh:
a. Alat pengering energi surya tipe
lorong
• terdiri
atas kipas angin sentrifugal, pemanas udara (kolektor) dan lorong pengering.
• Kolektor
dan lorong pengering dipasang paralel dan diatasnya ditutup dengan plastik
transparan.
• Alat
pengering dipasang dengan arah membujur utara-selatan dan diletakkan diatas
tanah.
• Udara
pengering yang dihasilkan dalarn kolektor dihcmbuskan ke komoditi dengan
kccepatan 400 - 900 m3/jam agar tercapai temperatur pengeringan 40 - 600C.
b. Alat pengering energi surya-biomassa
tipe lorong
• Alat
pengering tipe lorong diatas dimodifikasi menjadi alat pengering
energi surya dan biomass
• Ruang
pengering dan kolektor dipasang pada satu sumbu supaya kehilangan tekanan udara
menjadi lebih kecil. Kipas dengan tenaga listrik 60 watt dapat berfungsi secara
efisien, bahkan kipas arus scarab 32 watt dengan penggerak photovoltaik dapat
dipakai pada sistem tersebut
• Alat
pengering tersebut dipasang diatas struktur kayu dan disangga dengan batako
setinggi 60 cm dari tanah.
• Pada alat
pengering yang dimodifikasi ini dilengkapi dengan tungku biomass din alat
penukar panas yang terbuat dari plat baja, agar pada waktu hujan atau malam
hari masih dapat dilakukan operasi pengeringan.
c. Alat pengering rumah asap
• Alat
ini terdiri atas : plat pemanas matahari yang dihubungkan dengan ruang
pengering. Di dalam ruang pengering yang berbentuk rumah yang pada bagian
atasnya terdapat penggantung komoditas.
• Sebagian
dari udara buang dikembalikan ke plat pemanas sehingga temperatur kembali dapat
dinaikkan menjadi 45 - 60°C. Untuk mengurangi ketergantungan pada kondisi
cuaca, alat ini dilengkapi dengan tungku biomass yang dipasang dibawah rumah
asap.
d. Unit prosesing
kakao/rumah pengering surya.
• Atap
seluas 100 m2 dan berfungsi juga sebagai kolektor matahari. Udara masuk ke
kolektor sehingga menjadi panas. Dengan menggunakan kipas angin (blower), udara
panas tersebut kemudian "ditarik" dan dihembus ke tempat pengering.
Pemasangan atap dibuat dengan kemiringan 10°C pada arah utara-selatan.
• Rumah
pengering ini dirancang untuk memeroses 2-3 ton biji kakao basah, menggunakan 4
buah blower aksial.
• Unit
ini mampu berfungsi dengan efektif. Satu siklus pengolahan berlangsung selama 5
hari. Dengan pengoperasian tungku pada malam hari, waktu pengeringan lebih
singkat yaitu sekitar 36-44 jam.
(Parapat,
2009).
BAB III
KESIMPULAN
1. Pengeringan
adalah pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga mengurangi
kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang
dapat diterima, menggunakan panas.
2. Kriteria pemilihan alat
pengering adalah sifat bahan yamg dikeringkan, keadaan bahan yang dikeringkan,
sifat cairan yang ada dalam bahan, cara pengoperasianya kontinu atau batch, dan
banyaknya bahan yang akan dikeringkan.
3. Faktor- faktor yang
mempengaruhi pengeringan adalah luas Permukaan, perbedaan suhu dan udara
sekitar, kecepatan aliran udara, tekanan udara dan kelembapan udara.
4. Proses pengeringan pada
prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara
bersamaan (simultan). Pertama panas harus di transfer dari medium pemanas ke
bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus
dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan
menyangkut aliran fluida di mana cairan harus di transfer melalui struktur
bahan selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus di sediakan untuk
menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar
supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses
pengeringan tergantung pada bahan yang di keringkan dan cara pemanasan yang
digunakan.
5. Jenis-jenis dryer adalah
tray dryer, rotary dryer, spray dryer, freeze dryer, fluidized bed dryer, vacum
dryer dan pengeringan gabungan.
6. Mekanisme keluarnya air
dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut: Air bergerak
melalui tekanan kapiler, Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi
larutan disetiap bagian bahan, Penarikan air ke permukaan bahan
disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari
bahan, Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan
uap.
