PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIALAPORANTRAY DRYERLaporan ini
disusun untuk diajukan sebagai tugas mata kuliah laboratorium
Teknik KimiaDosen Pembimbing : Ir,.Rintis Manfaati,.MT,
Disusun oleh:Kelompok VIEsa Mayasari(131411036)Rd. Yova Salza
F(131411045)Rizwan Firzatulloh(131411049)Rahmi Harlen
F(131411060)Kelas: 2B
Tanggal Praktikum: 18 Maret 2015Tanggal Penyerahan Laporan : 25
Maret 2015
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK
NEGERI BANDUNG2015BAB IPENDAHULUAN
I. LATAR BELAKANG MASALAHPengeringan merupakan bagian dalam
rangkaian operasi pada industri proses. Pengeringan adalah
pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat
sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat
sampai batas yang dapat diterima.Zat padat yang akan dikeringkan
terdapat dalam berbagai macam bentuk antara lain serpih,
biji-bijian, serbuk, kristal, lempeng, atau lembaran sinambung.
Untuk mengeringkan bahan-bahan tersebut di industri telah terdapat
berbagai bentuk alat pengering. Alat-alat pengering itu antara lain
tray dryer, screen conveyor dryer, tower dryer, rotary dryer and
spray dryer (Geankoplis, 1993).
II. TUJUAN Menentukan kandungan air kritik (Xc) Menentukan laju
pengeringan konstan (Rc) Menentukan kandungan air kesetimbangan
(X*)
BAB IILANDASAN TEORIIII. DASAR TEORIA. Pengeringan Pengeringan
adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air dalam jumlah yang
relatif kecil dari bahan dengan menggunakan energi panas. Hasil
dari proses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar
air setara dengankadar air keseimbangan udara (atmosfir) normal
atau setara dengan nilai aktivitas air yang aman dari kerusakan
mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi.Proses pengeringan dilakukan
dengan cara penguapan air. Cara ini dilakukan dengan menurunkan
kelembaban nisbi udara dengan mengalirkan udara panas di sekeliling
bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar daripada tekanan
uap air di udara. Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya
aliran uap air dari bahan ke udara.Tujuan dari pengeringan pada
prinsipnya adalah menurunkan kadar air suatu produk sehingga
memenuhi rencana penggunaan selanjutnya.Secara garis besar
pengeringan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengeringan
secara alami (natural drying) dan pengeringan buatan (artificial
drying). Pengeringan secara alami dapat dilakukan dengan cara
menjemur di bawah sinar matahari (sun drying). Sedangkan
pengeringan secara buatan dilakukan dengan menggunakan alat
pengering.
B. Pengeringan AlamiPengeringan alami atau pengeringan matahari
telah digunakan pada daerah beriklim panas untuk memproduksi
buah-buahan atau biji-bijian kering. Pengeringan ini dapat
dilakukan dengan penyinaran matahari langsung dimana pengeringan
dilakukan dengan udara kering panas. Terbukti bahwa buah-buahan
kering hanya dihasilkan di daerah dimana keadaan cuaca mendukung
seperti temperatur yang relatif tinggi, kelembaban relatif rendah,
dan sedikit atau bahkan tidak ada curah hujan.
C. Pengeringan BuatanPengeringan adiabatik adalah pengeringan
dimana panas dibawa ke alat pengering oleh udara panas. Udara panas
ini akan memberikan panas pada bahan pangan yang akan dikeringkan
dan mengangkut uap air yang dikeluarkan oleh bahan. Sedangkan
pengeringan isotermik adalah pengeringan dimana bahan yang akan
dikeringkan berhubungan langsung dengan lembaran atau plat logam
panas.
Metoda Umum PengeringanMetoda dan proses pengeringan dapat
dikelompokkan dengan beberapa cara:1.Proses partaian (batch)Jika
bahan dimasukkan ke alat pengering dan diproses dalam rentang waktu
tertentu.
2.Proses sinambung (continuous)Jika bahan dialirkan ke alat
pengering dan bahan kering dikeluarkan secara terus menerus.Proses
pengeringan dapat juga dikelompokkan berdasarkan kondisi untuk
mensuplaikalor dan memisahkan air, menjadi :a. Kalor disuplai
dengan cara pengontakkan langsung dengan udara pada tekanan
atmosfir, dan uap air yang terbentuk dipisahkan menggunakan
udara,b. Penguapan air dilakukan lebih cepat pada tekanan rendah
dan kalor disuplai dengan pengontakkan tidak langsung melalui
dinding logam atau radiasi, disebut pengeringan vakum (temperatur
rendah dapat juga digunakan untuk bahan yang mudah rusak pada
temperatur tinggi),c. Air disublimasikan dari bahan yang dibekukan,
disebut pengeringan beku (freeze drying).Kelembaban dan Peta
KelembabanKelembaban mutlak (H) campuran uap-air adalah massa uap
air yang terkandung dalam 1 kg udara kering. Kelembaban bergantung
kepada tekanan parsial uap air (PA) dalam udara dan tekanan total
(P). Jika berat molekul air 18,02 dan berat molekul udara
28,97.Kelembaban mutlak jenuh (Hs) adalah kelembaban pada saat
tekanan parsial uap air dalam udara sama dengan tekanan uap air
jenuh (PAs).Prosen kelembaban (Hp) adalah perbandingan kelembaban
mutlak terhadap kelembaban mutlak jenuh dikalikan 100.Peta
kelembaban udara-uap air adalah grafik yang memuat sifat-sifat
fisik campuran udara uap-air.Pada gambar peta kelembaban di bawah
ini menunjukan H terhadap suhu aktual campuran udara-uap air (suhu
bola kering). Setiap titik pada grafik menunjukkan satu campuran
dengan komposisi tertentu antara udara dan air.Garis kurva bertanda
100% menunjukkan kelembaban udarajenuh (Hs) sebagai fungsi
temperatur udara. Setiap titik yang terletak pada sebelah bawah
garis jenuh menunjukkan udara yang tidak jenuh,dan titik-titik pada
sumbu temperatur adalah udara kering. Garis-garis lengkung antara
garis jenuh dan sumbu temperatur yang ditandai dengan persen
menunjukkan campuran udara-air pada persen kelembaban
tertentu.Temperatur Bola BasahSifat-sifat yang dibahas dan yang
terlihat pada grafik kelembaban adalah besaran-besaran statik atau
kesetimbangan. Disamping itu, yang terpenting adalah laju
perpindahaan massa dan kalor antara gas dan zat cair yang tidak
berada pada kesetimbangan. Suatu besaran yang bergantung pada kedua
laju ini adalah temperatur bola basah.Temperatur penjenuhan
adiabatik adalah temperatur pada keadaan tunak yang dapat dicapai
jika sejumlah air dikontakkan dengan udara, sehingga temperatur dan
kelembaban udara berubah.Temperatur bola basah adalah temperatur
yang dapat dicapai pada keadaan tunak tak setimbang jika sejumlah
air dikontakkan dengan aliran udara secara sinambung pada keadaan
adiabatik.Temperatur dan kelembaban udara tidak berubah karena
jumlah airnya kecil.Metoda pengukuran suhu bola basah
diilustrasikan dengan sebuah termometer yang dibalut dengan kapas
atau tisu yang dibasahi, lalu dialirkan udara. Air dari kapas atau
tisu akan teruapkan secara tunak dan suhu tisu akan turun kemudian
tetap.
Kandungan Air KesetimbanganPengeringan suatu bahan umumnya
dilakukan menggunakan cara pengontakkan dengan campuran udara-uap
air. Udara yang digunakan berjumlah besar sehingga kondisinya dapat
dianggap tetap. Pengontakkan yang lama akan menghasilkan kandungan
air dalam padatan mencapai nilai tertentu, yang disebut kandungan
air kesetimbangan pada H dan T udara tertentu. Kandungan air
kesetimbangan untuk beberapa jenis padatan bergantung dari arah
mana kesetimbangan didekati. Kandungan air kesetimbangan karena
bahan penyerap air akan berbeda dengan kandungan air kesetimbangan
karena bahan basah dikeringkan.Air kesetimbangan dan Air bebasUdara
yang berfungsi sebagai fluida pengering selalu memiliki kandungan
air dan mempunyai kelembaban relatif tertentu.Untuk udara dengan
kelembaban relatif tertentu, kandungan air yang keluar dari
pengering tidak dapat kurang dari air kesetimbangan yang berkaitan
dengan kelembaban udara masuk.Ada sebagian air yang terdapat dalam
zat padat yang basah tersebut tidak dapat dikeringkan oleh udara
masuk karena kandungan air kesetimbangan pada udara pengering
tersebut. Air bebas adalah adalah selisih kandungan air total
didalam zat padat dengan kandungan air dalam equililbrium moisture.
Jika Xt adalah kandungan moisture total dan X* adalah kandungan air
kesetimbangan, Air bebas X dapat dihitung dengan persamaan :X = Xt
X*Dimana :Xt : kandungan air totalX* : Kandungan air
kesetimbanganKandungan air bebas adalah air yang dapat dipisahkan
menggunakan cara pengeringan pada kelembaban relative tertentu.
Laju PengeringanLaju pengeringan diperlukan untuk merencanakan
jadwal (waktu) pengeringan dan untuk memperkirakan ukuran alat yang
digunakan untuk pengeringan suatu bahan tertentu. Dalam kaitan
dengan ini perlu diketahui berapa lama diperlukan untuk
mengeringkan suatu bahan dari suatu kandungan air tertentu sampai
kandungan air yang lain dan bagaimana pula pengaruh kondisi udara
pengering terhadap waktu tersebut.Seperti halnya kandungan air
kesetimbanagan, laju pengeringan suatu bahan juga tidak dapat
diramalkan tetapi harus dengan diamati dan ditentukan dengan
percobaan.Percobaan pengeringan dilakukan dengan cara mengeringkan
suatu bahan dengan kondisi (suhu, kelembaban dan laju alir) udara
yang tetap. Berat bahan diamati pada tiap selang waktu
tertentu.Dari data berat bahan pada berbagai waktu selama
pengeringan dapat ditentukan laju pengeringan pada berbagai
saat.Percobaan pengeringan ini dilakukan sampai bahan tidak
mengalami perubahan berat.
Kurva laju pengeringan konstanData yang diperoleh dari percobaan
pengeringan batch biasanya berupa berat total pada berbagai waktu.
Data tersebut dikonversi menjadi laju pengeringan dengan langkah
berikut ini.Xt = (W Ws) / Ws = kg air/kg padatan keringDimana :Xt =
kandungan air setiap saatW = berat bahan setiap saat Ws = berat
bahan bebas airKandungan air kesetimbangan pada kondisi tertentu
dapat ditentukan, misalnya X* selanjutnya dihitung kandungan air
bebasnya dengan menggunakan persamaan:X = Xt X* X diplot terhadap
waktu,kemudian dihitung laju pengeringan R dan diplot terhadap
X.Dimana : R : laju pengeringan, kg air/kg padatanA : luas
permukaan yang kontak padatan dengan udara pemanas.Jenis Jenis Alat
Pengering1. Pengering BakiPengering 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.2. Vacuum-Shelf Indirect
DryersPengering rak vakum adalah pengering partaian (batch) dengan
pemanasan tak langsung, sama dengan pengering baki. Pengering
terdiri dari kabinet yang terbuat dari besi cor atau pelat baja,
dengan pintu yang rapat sehingga dapat dioperasikan pada keadaan
vakum..Pengering ini digunakan untuk mengeringkan bahan yang mahal,
sensitif terhadap suhu atau mudah teroksidasi.3. Pengering
Terowongan Sinambunga.pengering terowongan dengan gerobak dan udara
berlawanan arahb.pengering konveyer dengan sirkulasi4. Pengering
PutarPengering putar terdiri dari sebuah silinder yang diputar dan
dipasang sedikit miring. 5. Pengering DrumPengering drum digunakan
untuk mengeringkan bahan padat yang berupa slurry atau pasta.6.
Spray DryerCairan yang akan dikeringkan disemprotkan kedalam aliran
gas panas dalam pengering, membentuk tetesan yang halus. Air
menguap sangat cepat dan padatan kering bergerak ke bawah.Aliran
gas dan cairan dapat searah, berlawanan atau kombinasi.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
1.
V. DATA PENGAMATAN1. Objek pengamatana. Jenis sampel: roti
tawarb. Luas permukaan: 2 x 0.022 m2 = 0.044 m2 2. Variabel
operasia. Laju alir udara diukur di keluaran tray dryer:
meter3/detikb. Set point temperatur pemanas: 65 c. Tray yang
dipakai: atas dan bawah3. Kondisi udara lingkungana. Suhu bola
kering: 28.68 (rata-rata)b. Suhu bola basah: 24 (rata-rata)4.
Pengukuran berat kering solida. Berat basah sampel: 5.42 gramb.
Berat kering sampel: 3.2 gramc. Temperatur oven: 100d. %
pengeringan: 61.24%5. Pengamatan berat dalam tray dryera. Berat
tray kosong: 190.9 gramb. Berat tray awal diisi sampel: 245.6 gram
c. Berat sampel: 54.7 gram
Perkembangan berat total sampel dan tray sepanjang waktu sesuai
tabel berikut:Waktu (menit)Berat tray(gram)TemperaturBerat roti
(gram)% Humidity Kesetim-bangan air (X*)
Udara masuk ()Sebelum TrayUdara keluar ()
KeringBasahKeringBasah
0245.602622.735282354.70608
10242.502724.547302451.60608
20238.70272646342447.80406
30235.90282648382545.00343.8
40234.10282648382543.20343.8
50232.60282548382541.70313
60229.10312749382538.20313
70228.01292650382537.11313
80226.90292648382636.00354
90225.40292651382634.50354
100224.80292649362533.90354
110224.50292649362533.60354
120224.40292649362533.50354
130224.40292649362533.50354
140224.40292649362533.50354
Grafik Berat roti kering terhadap waktuKadar pengeringan =
XtX*X
0.6328460-59.3672
0.540360-59.4597
0.4268740-39.5731
0.3432834-33.6567
0.2895534-33.7104
0.2447831-30.7552
0.140331-30.8597
0.1077631-30.8922
0.0746335-34.9254
0.0298535-34.9701
0.0119458-57.9881
0.0029958-57.997
058-58
058-58
058-58
Dengan menggunakan rumus X = Xt-X* hasilnya negative jadi kami
menggunakan X = Xt.
Kadar air terhadap waktuWaktu (menit)Berat roti (gram)Xt
054.70.632835821
1051.60.540298507
2047.80.426865672
30450.343283582
4043.20.289552239
5041.70.244776119
6038.20.140298507
7037.110.107761194
80360.074626866
9034.50.029850746
10033.90.011940299
11033.60.002985075
12033.50
13033.50
14033.50
Grafik Xt terhadap waktu
XtR
0.6328360
0.5402990.113183
0.4268660.13874
0.3432840.128
0.2895520.129
0.2447760.127
0.1402990.127787
0.1077610.061
0.0746270.06
0.0298510.054766
0.011940.021906
0.0029850.010953
00.003651
00
00
Grafik antara laju pengeringan (R) terhadap kadar air (X)
Tabel Pengamatan Berat KeringT = 100Waktu (menit)Berat Roti dan
Kaca Arloji (gram)
026.95
1026.49
2025.85
3025.25
4024.93
5024.78
6024.74
7024.74
8024.73
9024.73
VI. PEMBAHASANEsa Mayasari 131411036Pada praktikum kali ini
adalah pengeringan dengan metode tray dryer menggunakan sampel roti
tawar. Pengeringan dengan metode tray dryer ini menggunakan tray
dan pemanas (heater) sebagai komponen utama untuk mengeringkan
sampel. Metode ini juga menggunakan blower dan timbangan sebagai
komponen utamanya dengan prinsip sampel yang akan dikeringkan
dilewtkan udara panas. Roti tawar yang digunakan berbentuk lembaran
yang menutupi tray. Udara panas yang melewati roti dalam tray
menguapkan air yang ada dalam roti ke udara, sehingga kadar air
dalam roti berkurang. Walaupun begitu udara yang digunakan untuk
mengeringkan roti juga berasal dari udara sekitar yang telah
mengandung uap air dari roti sehinga akan terjadi kesetmbangan
kadar air antara roti dan udara yang berada sekitar system tray
dryer. Tujuan dari percobaan ini sendiri adalah untuk mendapatkan
nilai kandungan air kritik (Xc), laju pengeringan konstan (Rc) dan
kandungan air kesetimbangan (X*). Seperti yang terlihat pada grafik
berat roti kering terhadap waktu, berat roti terlihat berkurang
seiring dengan lama waktu pemanasan. Hal ini menunjukkan hilangnya
berat air ke udara sekitar system dan terjadi kesetimbangan
kelembaban pada system sekitar tray dryer dan roti. Sehingga
sebenarnya roti yang telah mengalami pengeringan tidak benar-benar
kering hanya saja kadar airnya sudah mengalami kesetimbangan dan
jenuh. Massa air yang hilang pada roti setelah mengalami pemanasan
adalah 61,24%. Kandungan air keseimbangan yang terkandung dalam
roti tawar menurut percobaan adalah 0,15.Setelah terjadi kontak
antara roti dan udara panas dari heater suhu roti akan menyesuaikan
diri sampai terjadi keadaan steady atau konstan . Suhu bahan padat
dan laju pengeringanakan naik atau turun mencapai kondisi steady.
Pada kondisi ini suhu bola basah dari media pengering, dan
akibatnya suhu dalam bahan padat juga akan sama dengan suhu bola
basah dari udara. Apabila suhu tersebut mencapai suhu bola basah
dari udara, maka akan didapat suatu kondisi yang cukup stabil, dan
laju pengeringan juga akan konstan. Keadaan ini disebut
periodepengeringandengan laju konstan atau disebut denganconstant
rate drying period. Laju pengeringan konstan yang di dapat adalah
13 m3/s.Rd. Yova Salza Febrian 13141145
Rizwan Firzatulloh 131411049
Rahmi Harlen 131411060
VII. KESIMPULANBerdasarkan percobaan yang telah dilakukan
diperoleh hasil sebagai berikut : Kandungan air kritik (Xc): 0.1
Laju pengeringan konstan (Rc): 13 m3/s Kandungan air kesetimbangan
(X*): 0.15Mekanisme yang terjadi pada percobaan ini adalah
perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang
terdapat di permukaan benda padat dan perpindahan massa air yang
terdapat di dalam benda ke permukaan.Semakin lama waktu yang
digunakan dalam pengeringan metoda tray dryer, berat sampel akan
semakin konstankarena air yang terdapat dalam sampel telah berada
pada keseimbangannya dengan kelembaban udara pengering yang
digunakan.
VIII. DAFTAR PUSTAKA
Anonim. Tanpa tahun. Teknologi Pengolahan Bahan Pangan. Bogor :
http://web.ipb.ac.id/~tepfteta/elearning/media/Teknik%20Pengolahan%20Pangan/bab8.php
Rohman, Saeful. 2008. Teknologi Pengeringan Bahan Makanan. Tanpa
kota :
http://majarimagazine.com/2008/12/teknologi-pengeringan-bahan-makanan/
Sianipar, Roy. 2009. Pengeringan. Tanpa kota :
http://royfensianiparboy.wordpress.com/