Pengeringan
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).
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi PengeringanA. Luas
PermukaanMakin 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 SekitarnyaSemakin 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 UdaraMakin 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 UdaraSemakin 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 UdaraMakin 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).
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.Metode Umum PengeringanMetode 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 dryersTray dryerPengering 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 AlatAlat 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).
Drum (Rotary) DryerRotary 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
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.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 keluarmelalui 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 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.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 diaduksehinga 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 padatan2. Penanganan bahan yang baik
sehingga menghindari terjadinya atrisi3. Proses pencampuran yang
baik, memastikan bahwa terjadinya proses pengeringan bahan yang
seragam/merata4. Efisiensi panas tinggi5. Operasi sinambung6.
Instalasi yang mudah7. Menggunakan daya listrik yang
sedikitKekurangan dari penggunaan pengering drum diantaranya adalah
:1. Dapat menyebabkan reduksi kuran karena erosi atau pemecahan2.
Karakteristik produk kering yang inkonsisten3. Efisiensi energi
rendah4. Perawatan alat yang susah5. Tidak ada pemisahan debu yang
jelas(Heriana, dkk., 2012)
Spray dryerSpray 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 dryingPrinsip 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.Desain Spray Drier
AtomizerAtomizer 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. ChamberChamber
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. 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
Dryinga. 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 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 otomatisKekurangan 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 DryingPengeringan semprot (spray drying) cocok
digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi
(dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi) (Ula, 2011).
Freeze dryerFrees 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
: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 dan lyophilesehingga 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 produkjenis 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 alatPengoprasian 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 alatSesuai 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).
Fluidized Bed DryerPengeringan 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
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. PlenumPlenum 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 ruangpengering, kemudian didorong oleh
udara panas yang terkontrol dengan volume dan tekanan tertentu.
Bahan yang telah kering (karena bobotnya sudah lebih ringan) akan
keluar dari ruangpengeringan 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 sensitiveKekurangan 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 denganbahan/material
keringnya terlebih dahulu, agar tidak menimbulkan masalah pada unit
siklon,demikian pula halnya untuk produk ahir yang halus dan
ringan, sangat perlu menggunakan pulsejet bag filter, dikarenakan
siklon penangkap produk umumnya tidak mampu berfungsi denganbaik,
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 dryerVakum 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 denganhubungan 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 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
makananPrinsip 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 GabunganPengeringan 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 60-70COKI 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 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 - 60C. 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 10C 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.
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,
ujungsatunya 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.Berdasarkanmedium yang dilaluinya peristiwa
perpindahan kalor ini dibedakan menjadi 3 sebagai
berikut.Perpidahan Kalor secara KonduksiKonduksi 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 SoalSebuah 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
= 0,16 . 20.10-4 50/1= 1,6.10-3 W/m2Perpindahan Kalor Secara
KonveksiKonveksi 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
diiringiperpindahan 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 SoalSejenis 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 atasPerpidahan Kalor Secara
RadiasiBerbeda 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 medium). Setiap
benda bisa 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. adalah konstanta Setfan-Boltzman =
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 C. Jika suhu sekelilingnya 77 C, hitunglah:a. kalor yang
diserap persatuan waktu persatuan luasb. energi total yang
dipancarkan selama 1 jam.Jawab:Benda hitam, maka e = 1T1 = 300 KT2
= 350 K = 5,67.10-8 watt m-2K-4a. Kalor yang diserap per satuan
waktu = e ( T24 T14) = 1. 5,67.10-8 (3504 3004) = 391,72 watt/m2b.
R = Q/A.t = 391,72. 1. 3600 = 1.410.120 Joule