Downloaded 119 times
More Related Content
Similar to Drying Operasi teknik kimia
![(Deep Learning) Modul Ajar IPAS Kelas 6 Kurikulum Merdeka [MODULKELAS.COM]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/deeplearningmodulajaripaskelas6kurikulummerdekamodulkelas-251110094921-3c75ff82-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Drying Operasi teknik kimia
- 1. Pengeringan Pengeringan merupakan salahsatu 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.
- 2. Tujuan pengeringan untukmengurangi 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). 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.
- 3. B. Perbedaan Suhudan 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).
- 4. Prinsip dasar danmekanisme 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.
- 5. 3. Penarikan airke 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. 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) Jenis-jenis dryers 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
- 6. sehingga dapat dikeluarkandari 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).
- 8. Drum (Rotary) Dryer Rotarydryer 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 scrubber dan penangkap air elektrostatis. Secara umum, alat rotary dryerterdiri 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.
- 9. Pengeringan pada rotarydryer 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 dryerdilengkapi 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. 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
- 10. 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 dalam rotary 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 dryerdiklasifikasikan sebagai direct, indirect-direct, indirect dan special types. Istilah tersebut mengacu pada metode transfer panasnya, istilah direct digunakan pada saat terjadi kontak langsung antara gas dengan solid. Peralatan rotary dryerdapat 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.
- 11. Secara umum, unitpemanas 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) Spray dryer Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying
- 12. menggunakan atomisasi cairanuntuk 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
- 13. permukaan sehingga pengeringandapat 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. Desain Spray Drier · 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 oleh atomizer 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 terjadi over heating.
- 14. · 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.
- 15. Kelebihan metode SprayDrying Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu yang sangat cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100 ton/jam. Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar (aroma) Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein) Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk, dan kandungan air serta sifat-sifat lain yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu yang dapat dikontrol secara manual maupun otomatis Kekurangan metode Spray Drying Memerlukan biaya yang cukup tinggi Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu 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). Freeze dryer Frees Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk kedalam Conduction 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 :
- 16. a. Dapat mempertahankanstabilitas 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 dan lyophile 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 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. 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
- 17. sebanyak 500 mlbisa 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). 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
- 18. kecepatan aliran udarapanas 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 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. Mekanisme kerja: Bahan yang akan dikeringkan dimasukkan secara konstan dan kontinyu kedalam ruang pengering, kemudian didorong oleh udara panas yang terkontrol dengan volume dan
- 19. tekanan tertentu. Bahanyang 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
- 20. siklon,demikian pula halnyauntuk 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). 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. Mesin vacum drying adalah mesin pengering dengan menggunakan teknologi vacuum. Proses pengeringan produk diatur pada suhu yang dikehendaki, disertai dengan
- 21. proses vacuum untukmempercepat 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). 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). Latar belakang : karena Temperatur lingkungan hanya sekitar 33 °C, sedangkan temperatur pengeringan untuk komoditi pertanian kebanyakan berkisar 60-70°C OKI Perlu ditingkatkan temperatur lingkungan dengan cara mengumpulkan udara dalam suatu kolektor surya dan menghembuskannya ke komoditi. (digunakan blower atau kipas angin) 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
- 22. • Alat pengeringtersebut 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.
- 23. Perpidahan Kalor Konduksi,Koveksi, Radiasi – Sama seperti bunyi dan listrik, kalor juga bisa berpindah melalui beraga medium maupun tanpa medium. Medium perpindahan sangat menentukan laju perpindahan kalor. Contoh perpidahan kalor, misal sobat punya besi jeruji roda, ujung satunya sobat hitung panaskan dengan lilin dan ujung satunya kita pegang dengan tangan. Selang beberapa menit atau bahkan detik kita pasti sudah merasakan panasnya. Lain halnya jika sobat menggunakan sebatang lidi mungkin akan sangat lama untuk merasakan panas api dari lilin atau jangan-jangan baru terasa saat lidi sudah hampir terbakar habis? Perpindahan kalor merupakan peristiwa atau proses mengalirnya panas (kalor) dari satu titik ke titik yang lain dalam suatu medium. Namanya perpindahan pasti ada yang namanya kecepatan (laju). Laju perpindahan kalor ini sangat bergantung pada jenis mediumnya. Berdasarkan medium yang dilaluinya peristiwa perpindahan kalor ini dibedakan menjadi 3 sebagai berikut. Perpidahan Kalor secara Konduksi Konduksi adalah perpindahan kalor yang terjadi pada medium padat. Dalam perpidahan ini yang berpindah hanyalah kalor dan mediumnya tidak ikut berpindah. Contohnya ketika seorang pandai besi sedang membuat parang atau pisau bagian ujung besi yang tidak dipanaskan akan ikut panas. Inilah sebabnya kenapa pandai besi menggunakan sarung tangan sebagai isolator. Kalor dari perapian berpindah dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung lain yang tidak dipanaskan. Itulah contoh sederhana bahwa kalor memang berpindah. Secara sederhana laju perpindahan kalor bisa dirumuskan sebagai kalor yang mengalir persatuan waktu. Laju perpidahan kalor secara koduksi dirumuskan sebagai perkalian antara konduktivitas kalor (k) dengan luas penampang (A)dan selisih suhu kedua titik ( T2-T1) dibagi dengan jarak kedua titik (x). Rumus laju perpindahan kalor nya: Contoh Soal Sebuah lempeng baja mempunyai luas penampang 20 cm2 panjang 50 cm. Jika perubahan suhu yang terjadi antara 2 titik yang jaraknya 1 m pada lempeng baja tersebut adalah 50o C dan Konduktivitas kalor dari lempeng baja tersebut adalah 0,16 W/mK. Berapa laju perpindahan kalor? Jawab
- 24. = 0,16 .20. 10-4 50/1 = 1,6. 10-3 W/m2 Perpindahan Kalor Secara Konveksi Konveksi merupakan perpindahan kalor yang terjadi pada medium cair dan gas. Berbeda dengan konduksi, perpindahan kalor ini disertai dengan perpindahan medium. Jadi yang bergerak tidak hanya kalor tetapi juga medium perambatannya. Contoh perpindahan kalor secara konveksi misalnya ketika sobat hitung masak air, ketika air mendidih terjadi perpindahan kalor dari api kompor ke panci kemudian ke air. Perpindahan ini juga diiringi perpindahan atau bergeraknya medium berupa air. Laju perpindahan kalor secara konveksi dapa dirumuskan h = adalah tetapan konveksi. Setiap benda memiliki tetapan konveksi yang berbeda. Semakin mudah benda itu menyerap atau melepas kalor dan memindahkannya maka semakin besar nilai tetapan ini. A adalah luas penampang melintang dan T2-T1 adalah selisih suhu. Contoh Soal Sejenis gas beracun berada di dalam ruang tertutup berbentuk tabung dengan penampang melintang 80 cm2. Jika terjadi perubahan suhu sebesar 80oC dan koefisien konveksi gas tersebut adalah 80 W/mK maka berapa laju perpindahan kalor dalam gas beracun tersebut? Jawab:Heheh ayo sobat hitung silahkan dicoba sendiri ya,, tinggal dimasukkan rumus di atas Perpidahan Kalor Secara Radiasi Berbeda dengan 2 jenis perpindahan kalor sebelumnya yang menggunakan medium, perpindahan kalor ini tdak membutuhkan medium atau perantara. Apa contohnya? Panas matahari yang sampai kebumi melewati ruang angkasa yang hampa udara (tanpa ada
- 25. medium). Setiap bendabisa menyerap kalor dipancarkan secar radiasi. Akan tetapi yang menentukan daya serap dan daya bukannlah jenis bahan benda tersebut melainkan warnanya. Semakin hitam sebuah benda maka benda tersebut akan cenderung semakin menyerap panas yang dipancarkan melalui radiasi. Kehitaman sebuah inilah yang disebut sebagai emisivitas bahan disimbolkan dengan e. Laju penyerapan kalor yang dipancarkan secara radiasi dirumuskan Dengan e adala emisivitas benda, dimana jika benda hitam mempunyai nilai e = 1 jka benda berwarna hitam dan e bernilai 0 (nol) jika benda berwarna putih. σ adalah konstanta Setfan- Boltzman σ = 5,67 x10 -8C. A adalah luas permukaan benda dan T adalah suhu dalam kelvin. Contoh: 1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 1 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah: a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam. Jawab: Benda hitam, maka e = 1 T1 = 300 K T2 = 350 K σ = 5,67.10-8 watt m-2K-4 a. Kalor yang diserap per satuan waktu = e σ ( T2 4 – T1 4) = 1. 5,67.10-8 (3504 – 3004) = 391,72 watt/m2 b. R = Q/A.t = 391,72. 1. 3600 = 1.410.120 Joule