LABORATORIUM PILOT PLANTSEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN
2014/2015
MODUL :Fluidized Bed Dryer
PEMBIMBING: Ir. UnungLeoanggraini, MT
Tanggal Praktikum: 16 Oktober 2014Tanggal Penyerahan : 6
Nopember 2014(Laporan)
Oleh:
Kelompok:V (Lima)Nama:1. Nurul Fathatun,1214240232. Pria Gita
Maulana,1214240243. Reni Swara M,1214240264. Resza Diwansyah
P,1214240275. Rinaldi Adiwiguna,121424028Kelas:3A
PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN
TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
I. Tujuan PraktikumSetelah melakukan percobaan ini diharapkan
dapat: Menjalankan peralatan unit pengering fluidisasi dengan aman
dan benar. Menghitung efisiensi panas/ kalor dari peralatan unit
pengering fluidisasi di lab. Pilot Plant. Mengetahui titik
fluidisasi, laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkna dengan
optimum.
II. LandasanTeoriPengeringan adalah Pengurangan/Penurunan kadar
air dalam bahan sampai batas tertentu yang diperlukan untuk proses
lanjutan, dengan penerapan panas. Pengeringan merupakan proses
penghantaran panas dan massa yang terjadi secara serempak. Sebagai
media pembawa panas dan massa uap biasanya dipakai udara dengan
entalpi dan tekanan tertentu.Tujuan Pengeringan yaitu sebagai :1.
Pengawetan2. Mengurangi volume dan berat produk: transportasi dan
penyimpanan3. Penganekaragaman produk seperti breakfast cereal dan
minuman instanPemisahan komponen yang memiliki perbedaan sifat
fisik ataupun kimiawi merupakan salah satu proses yang sering
dijumpai pada proses teknik kimia selain pencampuran, reformasi,
dan lain-lain. Pengering sistem fluidisasi unggun sebagai proses
pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu
komponen yang berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan
terkandung yang bertitik didih lebih rendah. Padatan yang mempunyai
titik didih lebih tinggi akan didapatkan sebagai produk akhir yang
diharapkan kering, ringan tetapi mempunyai karakteristik awal.
Penggunaan pemanasan biasanya adalah steam, sangat besar
pengaruhnya selain rancang bangun dari peralatan sendiri. Proses
ini banyak digunakan pada produk farmasi yang mementingkan
sterilitas, tetapi untuk produk produk bangunan semen, bijih
plastik, dan lain-lain kapasitas merupakan prioritas.Perhitungan
perpindahan kalor, massa memerlukan pengetahuan tentang luas area
kontak fluida (udara) dengan partikel unggun, laju massa, dan
kekuatan penyebab (driving force) yang biasanya berupa temperatur
atau konsentrasi. Masalah yang sering dijumpai adalah penentuan
titik fluidisasi yang dikategorikan optimum yaitu laju fluida dan
ketingian unggun terfluidisasi tidak terlalu tinggi yang
menyebabkan timbulnya dua fasa yang sangat berbeda (tidak homogen),
satu fasa sinambung (kontinyu) dan tidak sinambung. Faktor-faktor
yang Mempengaruhi Pengeringan1. Faktor yang berhubungan dengan
udara pengeringYang termasuk golongan ini adalah: Suhu: Makin
tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat Kecepatan
aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan
semakin cepat Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses
pengeringan akan semakin lambat Arah aliran udara: Makin kecil
sudut arah udara terhadap posisibahan, makabahan semakin cepat
kering2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahanYang termasuk
golongan ini adalah: Ukuran bahan: Makinkecil ukuran benda,
pengeringan akan makin cepat Kadar air: Makin sedikit air yang
dikandung, pengeringan akan makin cepat.
Tahap PengeringanDasar pengeringan adalah terjadinya penguapan
air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan
bahan yang dikeringkan. 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.
Peristiwa yang terjadi selama pengeringan meliputi dua proses,
yaitu :1. Proses perpindahan panas, yaitu proses menguapkan air
dari dalam bahan atau proses perubahan bentuk cair ke bentuk gas.2.
Proses perpindahan massa, yaitu proses perpindahan massa uap air
dari permukaan bahan ke udara.Proses perpindahan panas terjadi
karena suhu bahan lebih rendah dari suhu udara yang dialirkan di
sekelilingnya. Panas yang diberikan akan menaikkan suhu bahan dan
menyebabkan tekanan uap air di dalam bahan lebih tinggi dari
tekanan uap air di udara, sehingga terjadi perpindahan uap air dari
bahan ke udara yang merupakan perpindahan massa. Klasifikasi
PengeringPengering dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara
tergantung pada kriteria yang digunakan. Dua klasifikasi yang
terpakai didasarkan pada metode perpindahan panas maupun metode
penanganan bahan padat. Klasifikasi sehubungan dengan perpindahan
panas penting dalam menunjukkan perbedaan kasar dalam persyaratan
rancangan pengering, pengerjaan dan energi yang dibutuhkan.
Klasifikasi dengan metode penanganan zat padat lebih sesuai jika
diberikan perlakuan khusus terhadap sifat bahan yang akan
dikeringkan. Berdasarkan cara penanganan bahan, pengeringan dapat
digolongkan sebagai berikut:1. Pengering Bidang StatisSistem dimana
tidak ada gerakan relativ diantara partikel-partikel zat padat yang
dikeringkan meskipun mungkin ada pergerakan bulk dari keseluruhan
massa yang mengering. Hanya satu bagian dari seluruh jumlah
partikel yang langsung dipaparkan pada sumber panas. Permukaan yang
dipaparkan dapat ditingkatkan dengan mengurangi ketebalan bidang
dan memberikan udara pengering untuk mengalir melaluinya.2.
Pengering Bidang BergerakSistem dimana partikel-partikel yang
mengering dipisah sebagian, sehingga saling mengalir bertindih satu
sama lain. Gerakan dapat diinduksi baik oleh berat atau gerakan
mekanik. Resultan pemisahan dari partikel-partikel dan pemaparan
terus menerus dari permukaan baru memungkinkan perpindahan panas
dan pemindahan massa panas yang lebih cepat dari pada yang terjadi
pada bidang tetap.3. Pengering Bidang CairSistem dimana pertikel
padat sebagian ditahan dalam arus gas yang bergerak ke atas.
Partikel terangkat dan jatuh kembali secara acak sehingga campuran
resultan dari zat padat dan gas bersifat seperti cairan yang
mendidih.4. Pengering PneumatikSistem dimana partikel yang
mengering diarahkan dan ditujukan dalam arus gas dengan kecepatan
tinggi. Sistem Pneumatik lebih jauh memperbaiki bidang yang cair,
karena tidak ada penyaluran atau perputaran singkat dari jalan
aliran gas melalui suatu bidang partikel-partikel. Masing-masing
partikel seluruhnya dikelilingi oleh selubung gas pengering. Panas
resultan dan perpindahan massa sangat cepat, sehingga waktu
pengeringan singkat.
Neraca massa dalam pengeringan Satu persamaan dari percobaan
pengeringan/adsorpsi iso-oktana dari arus campuran uap tersebut
dengan udara oleh bijih-bijih alumina. Percobaan oleh A. G.
Bakhtiar dapat diterapkan pada pengeringan fluidisasi unggun dengan
persaan sebagai berikut:Gu( y - yo ) = WF d/dtGu = laju udara
kering masuk (kg/dt) = laju volum udara terukur (m3/dt) X volume
jenis udara W= massa dari padatan dalam unggun kering sebelum
direndam air.F= banyaknya air terserap dalam padatan (kg)y=
kandungan uap air dalam aliran udara masuk (keluar,yo)t= waktu
operasiDi sini banyaknya kalor yang dilepas oleh kukus persatuan
waktu tidak dapat ditentukan /dihitung dengan tepat dikarenakan
tekanan steam yang dipakai tidak konstan sehingga katup pneumatik
mengalami perubahan pembukaan sepanjang waktu tergantung keadaan
udara masuk. Begitu juga temperatur steam masuk tidak tidak dapat
ditentukan dengan tepat.Kalor dilepas kukus = Kalor (kukus awal +
kondensasi kondensat sisa kukus sisa).Q1 = m1hg + m2hfg m2hf
m3hgDengan :hg= energi dalam kukus pada temperatur kukus sisa
keluarhf= energi dalam kondensat pada temperatur kondensat
keluarhfg= kalor laten kondensasi kukus pada temperatur
kondensasim1= laju massa kukus terpakai dalam kg/jamm2= laju massa
kondensat saja dalam kg/jamm3= laju massa kukus tidak terpakai
dalam kg/jam [m1-m2]Asumsi:Kondisi awal steam tidak mengalami
kondensasi.Kondisi akhir steam terkondensasi semua menjadi
kondensat.Gas masuk keperalatan dengan U1 (laju udara masuk), dan
RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v
(volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu.
Setelah mengalami pemanasan pada penukar panas maka nilai nilai
parameter tersebut akan berubah sesuai dengan grafik phsycometric
chart dengan mengubah salah satu sumbu titik potong yaitu
temperatur kering /temperatur diset.Sedangkan udara yang keluar
peralatan juga kita dapatkan U2 (laju udara masuk), dan RH tertentu
, yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume
jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu. Panas yang
dilepas udara unggun secara sederhana dan diasumsikan tidak ada
yang hilang adalah sebagai berikut :Kalor dilepas,Q2 = kalor udara
awal kalor udara akhir + kalor untuk penguapan air (dari unggun)Q2=
( U1 x H1 ) ( U2 x H2 ) + ( U1 x 1 )dan laju perpindahan massa:M1=
( U2 x Y2 ) (U1 x Y1 )*U1, U2 = Laju alir udara kering masuk,
keluar.
Jenis Pengering 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.Fluidisasi tercapai apabila
kecepatan aliran udara lebih besar dari kecepatan minimum
fluidisasi. Selama proses pengeringan apabila kecepatan aliran
udara ditingkatkan, tekanan statik udara pengering meningkat dan
bahan yang dikeringkan akan terangkat sampai ketinggian tertentu
dan menyebabkan bahan terfluidisasi. Pada kondisi ini bahan teraduk
secara merata dan bantalan udara yang menyangga bahan pada
ketinggian tertentu disebut dalam keadaan fluidisasi minimum.
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada system fluidized bed dryer
adalah :1. Bagian-bagian alat : Posisi pelat distribusi udara
mempengaruhi pola aliran udara di dalam alat tersebut. Bentuk dasar
dari alat tersebut mempengaruhi produk yang dihasilkan dan proses
fluidisasi. Tekanan operasi positif dan negative.2. Faktor-faktor
yang mempengaruhi proses fluidized bed drying, seperti : Temperatur
Kelembaban Laju alir udara Karakteristik Unggun Tidak
TerfluidakanKarakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam
bentuk grafik antara penurunan tekanan (P) dan kecepatan
superficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal, kurva hubungan
ini berbentuk seperi terlihat dalam gambar 1:
Gambar 1. Kurva Karakteristik Fluidisasi IdealKeterangan:Garis
AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diamGaris BC
: menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakanGaris DE:
menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu
kita menurunkan kecepatan air fluida . Harga penurunan tekanan
untuk kecepatan aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah
daripada harga penurunan tekanan pada saat awal operasi.
Evaluasi Parameter-parameter di dalam Peristiwa Fluidisasi1)
Densitas partikelPenentuan densitas partikel untuk zat padat yang
masih dan tidak menyerap air atau zat cair lain, bisa dilakukan
dengan memakai piknometer. Sedang untuk partikel berpori, cara
diatas akan menimbulkan kesalahan yang cukup besar karena air atau
cairan akan memasuki pori-pori didalam partikel, sehingga yang
diukur bukan lagi densitas partikel (berikut pori-porinya) seperti
yang diperlukan dalam persamaan di muka, tetapi densitas bahan
padatnya (tidak termasuk pori-pori didalamnya). Untuk
partikel-artikel yang demikian ada cara lain yang biasa digunakan,
yaitu dengan metode yang diturunkan Ergun.2) Bentuk partikelDalam
persamaan yang telah diturunkan, partikel padatnya dianggap sebagai
butiran yang berbentuk bola dengan diameter rata-rata dp. Untuk
partikel bentuk lain, harus ada koreksi yang menyatakan bentuk
partikel sebenarnya.III. PercobaanAlat yang digunakan : 1 unit alat
Fluidized Bed Dryer Anemometer Termometer bola basah dan kering
PenggarisBahan yang digunakan : KetumbarAlat pelindung diri :Dalam
praktikum ini diharuskan pemakaian alat pelindung berupa:1. Jas
laboratorium1. Sepatu dengan alas yang tidak licin
IV. Langkah Kerja4.1. Persiapan Bahan Unggun
4.2. Pengoperasian AlatPutar saklar HS dan BS ke 1 (on)Kabel
catu daya terhubung, putar saklar utama ke kananMembuka katup udara
tekan dan mengatur tekanan antara 4-5 bar
Atur temperature udara masuk 50C dengan menekan tombol
pengendali temperaturAtur waktu 60 menit pada panel waktu
prosesPutar pembersih filter ke 1 (on) dan interval 6-8
Tekan tombol start dan atur laju udara sampai titik
fluidisasiPutar saklar putih ke posisi heating (tidak menggunakan
steam saklar tetap pada posisi cooling Buka katup kukus/steam
sampai tekanan 2 bar (apabila proses menggunakan steam)
Untuk penghentian proses, tutup katup-katup manualCatat laju
kukus, temperature kondensat, dan kukus sisaUkur kelembaban
Putar tombol pembersih filter ke 0 disusul tombol HS dan BSPutar
tombol waktu ke 0 dan putar tombol biru ke 0Putar tombol putih ke
cooling (menggunakan steam) dan tekan stop untuk waktu
Lepas kabel dari panel dan ambil wadah. Ukur temperature dan
berat unggun
Tutup katup kukus dan udara tekanMatikan saklar utama dengan
menekan
I. Data Pengamatan
a. Data AlatDiameter tabung udara masuk dan keluar=10 cmBerat
Fluidized Bed Dryer kosong=9,5 kgb. Data Pengamatan Run 1
(Cooling)Berat ketumbar kering=0,5 kgBerat ketumbar basah=0,68
kgVolume air yang ditambahkan= 200 mlTemperatur awal
unggun=28CTemperatur akhir unggun= 30CTinggi unggun awal=6,5
cmDiameter unggun awal=19 cmTinggi unggun mulai terfluidisasi=7,5
cm, (pada volume udara = 6)Berat ketumbar setelah dikeringkan=0,53
kgWaktu (menit)Tinggi Unggun (cm)Udara MasukUdara Keluar
Temperatur (C)Laju (m/s)Temperatur (C)Laju (m/s)
ProsesKeringBasahProsesKeringBasah
0??---?---
57,526,232308,6723323010,15
101327,430229,5023332410,42
151427,83022,59,1723332411,99
201628,330228,8125342311,24
251728,330239,1126332410,40
3017,528,930,5238,4527332410,57
35182930239,1527342410,25
401929,130239,1028342410,89
4519,529,230249,0728332410,97
502029,230249,232933.52410,65
c. Data Pengamatan Run 2 (Heating)Berat ketumbar kering=0,4
kgBerat ketumbar basah=0,62 kgVolume air yang ditambahkan= 40
mlTemperatur awal unggun=28,5CTemperatur akhir unggun=37CTinggi
unggun awal=2,8 cmDiameter unggun awal=4 cmTinggi unggun mulai
terfluidisasi=19 cm, (pada volume udara = 7)Berat ketumbar setelah
dikeringkan=0,398 kgMassa kondensat=1,58 kg
d. Data Pengamatan Run 3 (Heating)Berat ketumbar kering=0,4
kgBerat ketumbar basah=0,52 kgVolume air yang ditambahkan= 120
mlTemperatur awal unggun=30CTemperatur akhir unggun=40CTinggi
unggun awal=4,9 cmDiameter unggun awal=18,6 cmTinggi unggun mulai
terfluidisasi=5,3 cm, (pada volume udara = 6)Berat ketumbar setelah
dikeringkan=0,38 kgMassa kondensat=2,36 kgWaktu (menit)Tinggi
Unggun (cm)Udara MasukUdara Keluar
Temperatur (C)Laju (m/s)Temperatur (C)Laju (m/s)
ProsesKeringBasahProsesKeringBasah
05,355,932248,813440279,80
51350,233248,214144279,50
101251,333247,844346,5289,97
15115533247,854947289,82
20115332237,9446472710,05
251350,232237,864846279,44
301152,532237,684947279,72
35115933237,744947289,55
40115033,5237,584947289,59
45124832237,764947278,95
50136033237,894947289,66
II. Pengolahan DataA. Menghitung air yang teruapkanRun I
(cooling)t= 50 menitW= 500 gramBerat air dalam unggun= 680 gr 500 g
= 180 grBerat air teruapkan= 680 gr 530 gr= 150 grBerat sisa air
dalam unggun= 180 150 = 30 gr%Berat unggun teruapkan= x 100%=
83,33%
Run II (heating)t= 50 menitW= 400 gramBerat air dalam unggun=
620 gr 400 gr = 220 grBerat air teruapkan= 620 gr 398 gr= 222
grBerat sisa air dalam unggun = 220 222 = -2 gr% Berat unggun
teruapkan= x 100%= 100,91%
Run III (heating)t= 50 menitW= 400 gramBerat air dalam unggun=
520 gr 400 gr= 120 grBerat air teruapkan= 520 gr 380 gr= 140
grBerat sisa air dalam unggun = 120 140 = -20%Berat unggun
teruapkan= x 100%= 116%
B. Mencari data dari Psychometric Chart
Run II (heating)t= 50 menitW= 400 gramBerat air dalam unggun=
620 gr 400 gr = 220 grBerat air teruapkan= 620 gr 398 gr= 222
grBerat sisa air dalam unggun = 220 222 = -2 gr% Berat unggun
teruapkan= x 100%= 100,91%
1. Mencari Rh, H dan YDiketahui suhu basah dan suhu kering dari
setiap kondisi, kemudian kelembaban relatif (Rh), entalpi (H), dan
Kelembaban mutlak (Y) dapat dicari.Contoh pada run pertama, kondisi
menit ke-5 di laju udara masuk. Diketahui Tdry = 32oC dan Twet =
30oC.Lalu didapatkan Rh = 86,5%, H = 99,9 kJ/kg UK, dan Y = 0.0264
kg H2O/kg UK.
2. Mencari VhVolume jenis udara (Vh) dapat pula dicari di
psychometric chart atau dari rumus :Vh = 22,4 x x x ( + x Y
)Dimana,T = suhu operasi (K)P = tekanan (asumsi = 1 atm)Y =
kelembaban (kg H2O/kg UK)Contoh pada run pertama, kondisi menit
ke-5 di laju udara masuk.Diketahui T = 26,2 oC = 299,2 K dan Y
(dapat dari psychometric chart) = 0,0264 kg H2O/kg UKVh = 22,4 x x
x ( + x 0,0264 )Vh = 0,88 m3/kg dry air.
RUN 1 (cooling)W = 0,5 kgWaktu (menit)Udara masukUdara
Keluar
T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry air)T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry
air)
0
526.286.50.02640.8832486.520.02660.876
1027.450.040.01340.8682347.690.01520.858
1527.852.740.01410.8702347.690.01520.858
2028.350.040.01340.8712539.30.01320.861
2528.355.480.01490.8732647.690.01520.867
3028.953.170.01460.8742747.690.01520.870
352955.480.01490.8752743.80.01470.869
4029.155.480.01490.8752843.80.01470.872
4529.261.130.01640.8782847.690.01520.872
5029.261.130.01640.8782945.750.01490.875
RUN 2 (heating)W = 0,4 kgWaktu (menit)Udara masukUdara
Keluar
T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry air)T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry
air)
052.2630.01490.9423162.50.01880.886
555.551.820.01550.9533449.40.01760.893
1056.156.290.01590.9554338.070.01510.916
1550.851.820.01550.9394529.750.01380.920
2055.168.160.02060.9594727.080.01550.928
2555.743.890.01470.9524825.050.01510.930
3057.544.810.01380.9564923.630.01420.932
3546.342.920.01360.9234722.230.01340.925
4055.542.920.01360.9505023.160.01470.936
4555.146.780.0140.9494825.940.01650.932
5050.542.920.01360.9354923.160.01470.933
RUN 3 (heating)W = 0,4 kgWaktu (menit)Udara masukUdara
Keluar
T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry air)T (oC)Rh (%)YVh (m3/kg dry
air)
055.951.820.01550.9543436.920.01730.893
550.247.690.01520.9374127.080.01560.911
1051.347.690.01520.9404324.980.01640.918
155547.690.01520.9514924.050.01610.935
205346.780.0140.9434621.40.01430.923
2550.246.780.0140.9354823.160.01470.930
3052.546.780.0140.9424921.40.01430.932
355942.920.01360.9604924.050.01610.935
405041.110.01340.9344924.050.01610.935
454846.780.0140.9294921.40.01430.932
506042.920.01360.9634924.050.01610.935
C. Perhitungan Neraca massaMencari Luas Permukaan udara masuk
dan keluarLuas permukaan = r2 = 3,14 x (5 cm) = 78,5 cm2 = 7,85 x
10-3 m2Mencari Laju Alir Udara Masuk (Gu1)Diketahui laju udara yang
diukur menggunakan anemometer dan Volume Jenis Udara yang didapat
dari perhitungan atau psychometric chart.Rumusnya adalah :Gu1 =
Diketahui v = kecepatan udara (m/s)A = luas permukaan (m2)Vh =
Volume jenis udara (m3/kg dry air)Contoh pada run pertama, kondisi
menit ke-5 di laju udara masuk.Diketahui v = 8,67 m/s, A = 7,85 x
10-3 m2, dan Vh = 0,88 m3/kg dry air.Gu1 = Gu1 = 0,077 kg/s= 278,42
kg/jamMenghitung Neraca MassaDiketahui berat unggun awal (W), laju
alir udara masuk (Gu1) hasil dari perhitungan, Kelembaban kondisi
udara masuk dan keluar (Y0 dan Y), dan waktu operasi (t). Sehingga
dicari banyaknya air yang diserap dalam padatan (F), dengan rumus
:Gu1 ( y - yo ) t = W FContohnya pada run pertama, kondisi menit
ke-5Diketahui W = 0,5 kg, Gu1 = 278,42 kg/jam, Y0 = 0,0264, Y =
0,0266, t = 50 menit.278,42 * ( 0,0266 0,0264 ) 50/60 = 0,5 * FF =
0,09 Kg.air/Kg.UKContohnya pada run kedua, kondisi menit
ke-5.Diketahui W = 0,5 kg, Gu1= 227,82 kg/jam, Y0= 0,0155, Y=
0,0176, t = 50 menit227,82 x (0,0176 0,0155) 50/60 = 0,5 x FF = 0,8
Kg air/Kg UK
Menghitung Laju Perpindahan MassaM = Gu (y-yo)Dik :Gu = laju
alir udara masuky = kelembaban mutlak (udara keluar)yo = kelembaban
mutlak (udara masuk)Contohnya pada run pertama, kondisi menit
ke-5Gu = 277,64 kg/jamy = 0.0266yo = 0,0264Maka, M = 0,0555
kg/jam
Run 1 (cooling)W = 0,5 kgWaktu (menit)Y Yo (kadar air
teruapkan)Gu1 (kg/jam)F (kg air/kg dry air)M (kg/jam)
0
50.0002277.6210.0930.055524
100.0018309.1950.9280.556551
150.0011297.7290.5460.327502
20-0.0002285.881-0.095-0.05718
250.0003294.9180.1470.088475
300.0006273.1370.2730.163882
35-0.0002295.527-0.099-0.05911
40-0.0002293.814-0.098-0.05876
45-0.0012292.060-0.584-0.35047
50-0.0015297.212-0.743-0.44582
Run 2 (heating)W = 0,5 kgWaktu (menit)Y Yo (kadar air
teruapkan)Gu1 (kg/jam)F (kg air/kg dry air)M (kg/jam)
00.0039260.3461.6921.015351
50.0021227.8240.7970.478429
10-0.0008219.571-0.293-0.17566
15-0.0017241.965-0.686-0.41134
20-0.0051265.770-2.259-1.35543
250.0004243.4070.1620.097363
300.0004237.6950.1580.095078
35-0.0002251.007-0.084-0.0502
400.0011222.5550.4080.244811
450.0025235.1900.9800.587975
500.0011239.2890.4390.263218
Run 3 (heating)W = 0,4 kgWaktu (menit)Y Yo (kadar air
teruapkan)Gu1 (kg/jam)F (kg air/kg dry air)M (kg/jam)
00.0018261.0270.9790.469848
50.0004247.6560.2060.099063
100.0012235.6930.5890.282832
150.0009233.3310.4370.209998
200.0003237.9030.1490.071371
250.0007237.5470.3460.166283
300.0003230.4670.1440.06914
350.0025227.8631.1870.569658
400.0027229.4431.2910.619497
450.0003236.1320.1480.07084
500.0025231.5821.2060.578955
D. Perhitungan Neraca EnergiRUN 2 (heating) 0,4 kgA = 8,49 x
10-3 m2Perhitungan pada t = 5 menitVh1 = 1,0811 m3/Kg.udara
keringVh2 = 0,9003 m3/Kg.udara kering0. Unggun H Pemanasan unggun
kering= m unggun x Cp uk x Tmasuk= 0,4 kg x 1,0072 kj/kg K x 326,5
K= 131,54 kj H Pemanasan air = Massa unggun x Cp air x Tmasuk = 0,4
kg x 4,2 kj/kg K x 326,5 K= 548,52 kj H Penguapan air= Massa unggun
x = 0,4 kg x 2374 kj/kg= 949,6 kjH Unggun = H Pemanasan unggun + H
Pemanasan air + H Penguapan air = 131,54 kj + 548,52 kj + 949,6 kj
= x 60 menit/jam = 1955,592 kj/jamG1= 249,069 kg/jamG2= 349,667
kg/jam Hyin= (1,005 + (1,884 x Yin)) x (Tin0C) + (2501,14 x Yin) =
(1,005 + (1,884 x 0.0153)) x (53,5) + (2501,14 x 0.0153)= 93,577
kJ/kg.ukHyout= (1,005 + (1,884 x Yout)) x (Tout 0C) + (2501,14 x
Yout)= (1,005 + (1,884 x 0.0159)) x (31) + (2501,14 x 0.0159)=
71,85 kJ/kg.uk
H Udara= (G1. Hy masuk G2.Hy keluar) x T= (249,069 kg/jam x
93,577 kJ/kg.uk 349,667 kg/jam x 71,85 kJ/kg.uk) x (-22,5 oC)=
40869,993 kj/jam
unggun= x 100%= x 100%= 4,785 %
1. Neraca Energi Steam-Udara Panas yang dilepas steam= Panas
latent steam ke kondensat H Steam terpakai= m kondensat x kondensat
= m2 . c= x 60 menit/jam x 2374 kj/kg= 4501,1 kj/jam
Panas diterima udara = (G1.Hy masuk - G2. Hy keluar)= (249,069
kg/jam x 93,577 kJ/kg.uk 349,667 kg/jam x 71,85 kJ/kg.uk)= 1816,44
kj/jam
Neraca Energi = x 100 %= x 100%= 90,8 %III. Pembahasan
Pengeringan adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air
dalam jumlah yang relatif kecil dari bahan dengan menggunakan
enersi panas. Hasil dari proses pengeringan adalah bahan kering
yang mempunyai kadar air setara dengan kadar air keseimbangan udara
(atmosfir) normal atau setara dengan nilai aktivitas air (aw) yang
aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi. Pada
praktikum kali ini praktikan menganalisis efisiensi panas dan
peristiwa fluidisasi pada peralatan 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 pada Fluidized Bed Dryer dilakukan tanpa
pemanasan dan dengan pemanasan sehingga terlihat perbedaan yang
terjadi pada hasil pengeringan.Proses pengeringan tanpa pemanasan
dilakukan hanya dengan menghembuskan udara tekan sedangkan
pengeringan dengan pemanasan dilakukan dengan menghembuskan udara
tekan yang terlebih dahulu dikontakan dengan steam. Pada praktikum
ini bahan yang digunakan sebagai unggun adalah ketumbar. Percobaan
dilakukan sebanyak tiga kali RUN dengan satu RUN tanpa pemanasan
dan dua RUN dengan pemanasan. Masing-masing RUN dilakukan selama 50
menit dan dilakukan pengambilan data setiap 5 menit sekali. Data
yang diambil antara lain temperature proses, temperature bola basah
(Tw), temperature bola kering (Td), tinggi unggun dan laju untuk
aliran masuk dan keluar.Langkah pertama yang dilakukan setelah
menimbang ketumbar adalah memercikan air pada ketumbar setelah itu
menimbangnya kembali sehingga massa air diketahui. Pada RUN pertama
dan kedua ketumbar kering yang digunakan adalah sebanyak 0.4 kg,
hanya saja pada RUN pertama tidak dilakukan pemanasan (cooling)
sedangkan untuk RUN kedua dilakukan pemanasan (heating), sedangkan
untuk RUN ketiga ketumbar kering yang digunakan adalah sebanyak 0.5
kg dengan proses pemanasan (heating). Hal ini dilakukan untuk
melihat pengaruh massa bahan yang dikeringkan terhadap efisiensi
pengeringan.Fluidisasi pada proses cooling (RUN1) massa ketumbar
yang sudah diberi air adalah 0,44 kg. Temperature proses udara
masuk rata-rata sebesar 28.34C. pada akhir proses massa ketumbar
menjadi 0.53 kg. sehingga jika dibandingkan dengan massa ketumbar
awal sebelum diberi air, masih terdapat kandungan air sebesar 0.03
kg pada ketumbar yang sudah melalui proses fluidisasi. Hal ini
terjadi karena tidak dilakukan proses pemanasan sehingga masih
terdapat air pada ketumbar tersebut.
Oleh Nurul Fathatun (NIM. 121424023)Pengeringan adalah pemisahan
sejumlah kecilairatau zat cair dari bahan sehingga mengurangi
kandungan/sisa cairan di dalam zat padat itu sampai suatu nilai
yang dikehendaki. Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized
BedDrying) 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.Pada praktikum ini bahan yang digunakan dalam proses
pengeringan adalah ketumbar. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali
RUN, setaip RUN masing-masing dilakukan selama 50 menit dan
dilakukan pengambilan data setiap 5 menit sekali. Data yang diambil
antara lain temperature proses, temperature bola basah (Tw),
temperature bola kering (Td), tinggi unggun dan laju untuk aliran
masuk dan keluar. Pada RUN pertama dan kedua ketumbar yang
digunakan adalah sebanyak 0.5 kg, hanya saja pada RUN pertama tidak
dilakukan pemanasan (cooling) sedangkan untuk RUN kedua dilakukan
pemanasan (heating), sedangkan untuk RUN ketiga ketumbar yang
digunakan adalah sebanyak 0.4 kg dengan proses pemanasan (heating).
Hal ini dilakukan untuk melihat pengaruh massa bahan yang
dikeringkan terhadap efisiensi pengeringan.Langkah pertama yang
dilakukan adalah membasahi ketumbar yang sudah ditimbang dengan
cara memercikan air. Selanjutnya ketumbar yang sudah mengandung air
ditimbang kembali untuk mengetahui massa air yang ditambahkan.Untuk
RUN pertama dilakukan fluidisasi dengan proses cooling, sehingga
aliran steam tidak dinyalakan. Pada proses ini massa ketumbar yang
sudah diberi air adalah 0.68 kg. Temperature proses udara masuk
rata-rata sebesar 28.34C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi
0.53 kg. sehingga jika dibandingkan dengan massa ketumbar awal
sebelum diberi air, masih terdapat kandungan air sebesar 0.03 kg
pada ketumbar yang sudah melalui proses fluidisasi. Hal ini terjadi
karena tidak dilakukan proses pemanasan sehingga masih terdapat air
pada ketumbar tersebut.Pada RUN kedua dilakukan fluidisasi dengan
proses heating, pada proses ini sebelum udara kering dialirkan
menuju ruang fluidized bed dryer terlebih dahulu dikontakkan dengan
steam dengan tekanan 2 bar. pada proses ini massa ketumbar yang
sudah diberi air adalah 0.66 kg. Temperature proses udara masuk
rata-rata sebesar 53.34C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi
0.42 kg, lebih kecil dibandingkan dengan massa ketumbar sebelum
diberi air. Hal ini terjadi karena pada saat RUN pertama terjadi
kesalahan pengerjaan. Ketumbar yang telah diberi air tumpah
sehingga menggunakan ketumbar yang baru. Sedangkan untuk RUN kedua
digunakan ketumbar yang telah tumpah tadi. Sehingga pada RUN kedua
anggapan ketumbar awal sebelum diberikan air adalah ketumbar yang
tumpah tadi sehingga sebenarnya pada massa ketumbar awal (500 kg)
sudah mengandung air.Pada RUN ketiga dilakukan fluidisasi dengan
proses heating. Pada RUN ketiga ini mekanisme pengerjaannya sama
dengan RUN kedua yaitu udara kering terlebih dahulu dikontakkan
dengan steam bertekanan 2 bar. Massa ketumbar yang sudah diberi air
adalah 0.52 kg. Temperature proses udara masuk rata-rata adalah
sebesar 53.19C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi 0.38 kg.
dapat terlihat bahwa massa ketumbar setelah proses pengeringan
kurang dari massa ketumbar awal (0.4 kg). Hal ini dapat disebabkan
karena ketumbar awal mengandung sedikit air sehingga air tersebut
ikut teruapkan.Dari hasil pengolahan data didapatkan data: Unggun
(%) Neraca Energi (%)
RUN 119,9-
RUN 23,1547,65
RUN 312,195,23
Dari data tersebut dapat terlihat bahwa efisiensi unggun
tertinggi adalah pada RUN pertama. Padahal pada RUN pertama tidak
dilakukan proses pemanasan. Seharusnya efisiensi unggun akan
semakin besar jika dilakukan pemansan. Sedangkan pengaruh massa
(banyaknya bahan yang dikeringkan) terhadap efisiensi unggun dan
efisiensi energi adalah semakin sedikit bahan yang dikeringkan maka
efisiensi unggun dan energy akan semakin besar.Oleh Pria Gita
Maulana (NIM. 121424024)Pengeringan merupakan proses pengurangan
kadar air sampai batas tertentu yang terkandung di dalam bahan
dengan menggunakan panas. Pada praktikum ini proses pengeringan
dilakukan dengan menggunakan alat Fluidized Bed Dryer. Pengeringan
hamaparan terfluidisasi (fluidized bed drying) merupakan salah satu
proses pengeringan yang memanfaatkan aliran udara panas dengan
kecepatan tertentu yang dialirkan menembus hamparan bahan sehingga
hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida. Bahan yang
dikeringkan pada proses pengeringan dengan alat Fluidized Bed Dryer
ini adalah ketumbar. Sementara itu, proses pengeringan pada
praktikum ini dilakukan dalam 3 run. Run 1 dan 2 dilakukan dengan
berat bahan yang sama, namun hal yang membedakan adalah pada run 1
tidak menggunakan steam, sedangkan run 2 menggunakan steam. Run 3
dilakukan terhadap run 2 untuk mengetahui pengaruh berat bahan dan
banyaknya kadar air yang terkandung dalam bahan terhadap efisiensi
pengeringan. Dari pengolahan data didapatkan nilai efisiensi unggun
untuk setiap run. Untuk nilai efisiensi unggun tertinggi didapatkan
pada saat run 1 yang tidak menggunakan steam pemanas untuk
mengeringkan bahan. Seharusnya nilai efisiensi unggun akan lebih
besar ketika proses pengeringan dilakukan dengan menggunakan steam
dari pada hanya menggunakan udara kering saja. Salah satu faktor
yang menjadi penyebab nilai efisiensi unggun untuk run 1 lebih
tinggi dari pada run 2 dan 3 adalah suhu masuk pada proses
pengeringan yang tidak konstan dan cenderung terus meningkat. Untuk
mengatasinya maka laju steam harus di atur setiap saat, artinya
laju steam pada proses pengeringan dengan menggunakan steam juga
tidak konstan. Hal ini yang menyebabkan pengeringan bahan dengan
menggunakan steam menghasilkan nilai efisiensi unggun yang tidak
seoptimal pengeringan yang hanya menggunakan udara kering.Sementara
itu, untuk nilai efisiensi neraca energi pada run 1 tidak dihitung
karena tidak menggunakan steam pemanas. Nilai efisiensi neraca
energi tertinggi didapatkan pada run 3, dimana pada run 3 mempunyai
berat dan kadar air bahan lebih sedikit dari pada run 2. Hal ini
dapat membuktikan bahwa banyaknya bahan dan kandungan kadar air
dalam bahan akan mempengaruhi jalannya proses pengeringan. Semakin
sedikit bahan yang dikeringkan dan kadar air dalam bahan, maka
semakin cepat proses pengeringan di dalam bahan tersebut. Hal ini
dibuktikan dengan tingginya efisiensi unggun dan efisiensi neraca
energi pada run 3 dibandingkan dengan run 2.Selain banyaknya bahan
dan kadar air dalam bahan, proses pengeringan akan berjalan optimal
ketika suhu masuk dalam proses pengeringan tidak terlalu tinggi dan
tidak terlalu rendah. Suhu optimal untuk proses pengeringan adalah
pada suhu sebesar 50C. Proses pengeringan juga jangan dilakukan
terlalu lama karena dapat merusak bahan.
Oleh Reni Swara Mahardika (NIM. 121424026)Pengeringan
menggunakan Fluidized Bed Dryer adalah proses pengeringan dengan
memanfaatkan aliran udara dengan kecepatan, suhu, dan tekanan
tertentu yang dilewatkan menembus unggun sehingga memiliki sifat
seperti fluida. Pada proses ini, udara dipaksa melalui unggun
dengan kecepatan cukup tinggi agar melebihi gaya gravitasi sehingga
unggun selalu dalam posisi melayang-layang dalam udara pengering.
Penghembusan udara tersebut bertujuan untuk memperbesar luas kontak
pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi, dan
peningkatan laju difusi uap air. Bagian-bagian mesin pengering
sistem fluidisasi adalah blower untuk menghasilkan aliran udara,
heater untuk memanaskan udara, plenumsebagai saluran udara panas
yang dihembuskan kipas ke ruang pengeringan, dan ruang pengering
sebagai tempat unggun akan dkeringkan.Operasi pengeringan dilakukan
dengan dua metode, yaitu pendinginan dan pemanasan. Proses
pendinginan dilakukan dengan hanya menghembuskan udara tekan. Namun
pada proses pemanasan, udara tekan dikontakkan terlebih dahulu
dengan steam sehingga udara bertekanan yang berhembus pada unggun
adalah udara panas. Pada praktikum ini, dilakukan satu kali
percobaan dengan proses pendinginan dan dua kali percobaan dengan
proses pemanasan selama 50 menit untuk setiap proses percobaan.
Bahan yang akan dikeringkan adalah ketumbar 500 gram pada percobaan
pertama dan kedua, lalu ketumbar 400 gram pada percobaan
ketiga.Selama praktikum, ada beberapa parameter yang diukur yaitu
suhu bola basah, suhu bola kering, dan kecepatan udara pada setiap
jalur udara masuk dan udara keluar, serta suhu operasi yang dapat
dilihat pada panel pengendali. Suhu bola basah adalah suhu yang
dicapai jika udara diguyur air sampai kelembabannya 100%, sehingga
untuk mengetahuinya pengukuran menggunakan termometer ayun dimana
sensor suhunya dibalut kain basah. Suhu bola kering adalah suhu
yang diukur pada saat di udara terbuka. Dari kedua data suhu ini,
dapat dicari kelembaban mutlak, kelembaban relatif, volume jenis,
serta entalpi pada tabel psikometrik. Kelembaban relatif dan
kelembaban mutlak pada proses pemanasan lebih kecil dibanding
dengan proses pendinginan, karena udara panas akan mempercepat air
untuk menguap sehingga kadar air yang terkandung pada bahan lebih
sedikit. Namun, volume jenis pada proses pemanasan lebih besar
dibandingkan dengan proses pendinginan, menunjukkan bahwa volume
air dalam udara panas yang berhembus lebih banyak karena proses
penguapan yang lebih besar. Meskipun fluktuatif, terlihat pula
bahwa semakin lama waktu pengeringan, laju udara masuk dan laju
udara keluar semakin besar, hal ini disebabkan karena air sudah
menguap sehingga unggun lebih ringan dan dapat terfluidisasi dengan
mudah.Dari data hasil praktikum, dapat diketahui kadar air yang
teruapkan melalui perhitungan praktis yaitu membandingkan berat
bahan kering setelah dipanaskan dan berat bahan kering sebelum
dicampurkan air. ParameterPercobaan 1Percobaan 2Percobaan 3
ProsesPendinginanPemanasanPemanasan
Berat ketumbar awal500 gr500 gr400 gr
Berat ketumbar basah680 gr660 gr520 gr
Volume air yang ditambahkan200 ml180 ml120 ml
Berat ketumbar akhir530 gr420 gram380 gr
Berat unggun teruapkan83,33%150%116%
Pada percobaan pertama yaitu proses pendinginan, kadar air yang
teruapkan adalah sebesar 83%. Percobaan kedua yaitu proses
pemanasan, menghasilkan kadar air teruapkan sebesar 150%. Hal ini
dikarenakan ketumbar yang ditimbang sebagai berat ketumbar awal
adalah ketumbar yang telah digunakan atau ketumbar yang masih
banyak mengandung air, sehingga bisa jadi proses pengeringan
sebelumnya belum sempurna akibat waktu pengeringan yang singkat.
Percobaan ketiga pun merupakan proses pemanasan yang menghasilkan
kadar air teruapkan sebesar 116%. Kasus ini sama halnya dengan
bahan yang digunakan pada proses kedua.Pengukuran menggunakan
anemometer menunjukkan kecepatan udara. Untuk mengetahui laju
udara, maka harus dikalikan dengan luas permukaan lubang masukan
dan keluaran udara. Diameter lubang udara masuk dan keluar sama
yaitu 10 cm, sehingga luas permukaannya adalah 7,85 x 10-3 m2.
Selanjutnya, praktikan menghitung neraca massa air yang diserap
dalam padatan serta laju perpindahan massanya. Dari setiap
percobaan, parameter dirata-ratakan dan hasilnya sebagai berikut
:ParameterPercobaan 1Percobaan 2Percobaan 3
Gu1 (kg/jam)291.7 240,41237,149
F (Kgair/kgUK)0,03680,1190,607
M (kg/jam)0,0220,0710,291
Dari data tersebut, dikatakan bahwa laju udara masuk pada proses
pemanasan lebih cepat dibandingkan proses pendinginan. Sehingga,
suhu sangat mempengaruhi dalam pengeringan karena dapat mempercepat
penguapan kadar air dalam unggun. Selain itu, dengan bertambahnya
laju udara, unggun akan lebih mudah terfluidisasi sehingga luas
permukaan kontak udara dan unggun semakin besar. Banyaknya air yang
diserap (F) pada proses pemanasan lebih banyak dibandingkan dengan
proses pendinginan, sehingga laju perpindahan massa air dari bahan
ke udara pun semakin besar karena adanya peningkatan laju difusi
air. Banyaknya unggun pun mempengaruhi kecepatan pemanasan dan
menghasilkan pengeringan lebih efisien akibat koefisien perpindahan
lebih besar. Titik fluidisasi yang dilakukan untuk seluruh
percobaan yaitu ada angka 7.Selanjutnya adalah menghitung efisiensi
dengan cara neraca energi yaitu membandingkan entalpi panas yang
diserap oleh unggun terhadap panas yang diberikan oleh
steam.ParameterPercobaan 1Percobaan 2Percobaan 3
H Unggun (kJ/jam)1545,6182448,111935,06
H Udara (kJ/jam)7757,7377794,4816001,573
unggun (%)19,923,1512,1
Neraca energi steam-udara
H Steam terpakai (kj/jam)-3452,76651,23
Panas yg diterima udara (kj/jam)-1645,296333,77
Efisiensi (%)-47,65 95,23
Percobaan pertama yaitu pendinginan sehingga tidak menggunakan
steam. Efisiensi pada proses pemanasan lebih besar dibandingkan
proses pendinginan. Dengan tingkat efisiensi yang optimal pada
percobaan ketiga yaitu 95,23%, maka jumlah kalor yang diserap oleh
unggun mencapai jumlah maksimumnya untuk menguapkan sejumlah kadar
air karena tingkat perpindahan massanya yang tinggi. Semakin banyak
unggun yang akan dikeringkan, maka waktu pengeringan harus lebih
lama. Serta, diperhatikan pula suhu, kecepatan udara, dan tekanan
udara, karena parameter tersebut mempengaruhi laju perpindahan
massa dan luas kontak pengeringan.Kemudian, untuk mengendalikan
proses pengeringan adalah mengetahui keberadaan air dalam produk
bahan yang akan dikeringkan. Karena keberadaan molekul air dalam
produk bahan pangan terdiri dari tipe molekul air terikat yang
terserap pada dinding serat dan tipe air bebas terikat yang berada
pada celah-celah dalam bahan pangan padat.
Oleh Resza Diwansyah Putra (NIM. 121424027)Fluidisasi merupakan
suatu proses dimana padatan memiliki perilaku seperti fluida. Pada
praktikum ini, unggun basah mengalami fluidisasi dengan udara
sehingga, unggun tersebut menjadi kering. Adapun alat yang
digunakan pada praktikum ini adalah fluidized bed dryer yang
berfungsi mengontakkan antara udara dengan unggun. Percobaan ini,
menggunakan udara dengan dua variasi yaitu udara yang dipanaskankan
dengan steam dan udara tanpa pemanasan. Bahan yang digunakkan
sebagai unggun pada percobaan ini adalah ketumbar yang memiliki
komponen dasar selulosa. Selulosa dibasahi dengan air sedikit demi
sedikit sehingga seluruh ketumbar terbasahi namun tidak ada air
yang menetes dai ketumbar tersebut. Praktikum ini dilakukan
sebanyak tiga kali. Run pertama dan kedua menggunakan ketumbar
sebanyak 500 gram sedangkan run ketiga menggunakan ketumbar 400
gram. Selain itu, udara yang dikontakkan dengan unggun pada run
pertama tidak dipanaskan sedangkan pada run kedua dan ketiga udara
dipanaskan dengan steam sebelum dikontakkan dengan unggun. Driving
force yang bekerja pada run pertama adalah perbedaan konsentrasi
air antara udara dengan unggun basah. Unggun basah memiliki
kandungan air lebih banyak daripada udara. Sehingga ketika
dikontakkan, air pada unggun berpindah ke udara sehingga kelembapan
udara keluar meningkat. Kemudian, Driving force yang bekerja pada
run kedua dan ketiga adalah perbedaan konsentrasi air dan perbedaan
suhu antara udara dengan unggun basah. Dengan demikian, pengeringan
pada run kedua dan ketiga lebih efektif karena selain udara yang
akan dikontakkan lebih kering, perbedaan suhu juga membantu
penguapan air pada unggun. Adapun data yang dicatat pada percobaan
ini adalah massa unggun sebelum dan setelah pengeringan, suhu bola
basah dan suhu bola kering udara masuk dan keluar, laju alir udara
masuk dan keluar dan tinggi unggun.Pada perhitungan, didapatkan
efisiensi unggun dan efisiensi neraca energi. Efisiensi unggun
dinyatakan sebagai perbandingan antara perubahan entalpi unggun
dengan entalpi udara. Efisiensi unggun dikatakan seratus persen
apabila kemampuan udara untuk mengeringkan unggun dipakai secara
maksimal sehingga perubahan entalpi unggun sama dengan perubahan
entalpi udara. Adapun pada run pertama, run kedua dan run ketiga
didapatkan berturut-turut adalah 19,92%, 3,15%, dan 12,1%. Dari
data tersebut dapat disimpulkan bahwa efisiensi tertinggi dicapai
pada run pertama. Hal yang menyebabkan efisiensi unggun pada run
kedua dan ketiga menjadi lebih kecil adalah fluktuasi suhu udara
panas. Fluktuasi ini disebabkan karena steam yang digunakan untuk
memanaskan udara mengalami perubahan secara cepat karena operasi
tidak boleh lebih dari 500C.Sementara itu efisiensi neraca energi
dinyatakan sebagai perbandingan antara perubahan entalpi yang
diterima udara dengan perubahan entalpi steam yang terpakai.
Efisiensi neraca nergi dikatakan seratus persen apabila seluruh
steam yang dipakai dugunakan untuk memanaskan udara sehingga
perubahan entalpi steam sama dengan perubahan entalpi yang diterima
oleh udara. Adapun efisiensi yang didapat pada run kedua dan run
ktiga berturut-turut adalah 47,65% dan 95,23%. Pada run ketiga
didapatkan efisiensi yang lebih tinggi karena unggun yang
dikeringkan pada run ketiga lebih sedikit. Tidak ada perhitungan
efisiensi neraca energi pada ru pertama karena run pertama tidak
digunakan steam sebagai pemanas udara.Proses pengeringan dapat
berjalan optimal pada pada suhu tertentu. Dan semakin kering udara
yang digunakan maka proses pengeringan berjalan lebih cepat.
Kemudian, pengeringan tidak boleh dilakukan terlalu lama apalagi
dengan suhu yang tinggi, karena dapat merusak bahan unggun.
Oleh Rinaldi Adiwiguna (NIM. 121424028)Pengering zat padat dapat
diartikan pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari
bahan padat, sehingga mengurangi kandungan zat cair di dalam zat
padat itu sampai suatu nilai tertentu sesuai kebutuhan.Pengering
unggun termasuk alat pengering secara tidak langsung, karena steam
tidak bersentuhan langsung dengan zat padat yang akan dikeringkan,
melainkan digunakan media udara tekan untuk mengeringkan zat padat.
Besarnya kecepatan udara tekan yang dialirkan melalui zat padat
disesuaikan sehingga dapat memfluidisasikan hamparan zat
padat.Metode pengering unggun cocok digunakan untuk mengeringkan
zat padat untuk kebutuhan farmasi (padatan steril) dan produk
makanan, karena kipas yang digunakan untuk menghisap udara yang ada
didalam wadah unggun di lengkapi filter sehingga kotoran-kotoran
dari udara luar tidak akan masuk kedalam unggun.Pada praktikum
dilakukan proses pengeringan ketumbar basah dalam suatu silinder
pengering, dengan menggunakan udara panas. Laju udara panas
disesuaikan sampai semua beras basah terfluidisasi. Praktikum
dilakukan sebanyak 3 kali run, pertama dilakukan proses cooling
yaitu proses fluidisasi dengan menggunakan udara tekan tanpa
pemanasan dalam waktu 50 menit. Selanjutnya Praktikum dilakukan
dengan udara tekan menggunakan pemanasan, dalam waktu 50 menit.
Setelah 50 menit laju udara panas yang masuk dihentikan dan setiap
5 menit sekali diambil data berupa Tw, Td, ketinggian unggun dan
laju udara nya. Percobaan dilakukan dengan variasi berat beras
yaitu 0,5 dan 0,4 Kg.Berdasarkan praktikum, didapatkan data sebagai
berikut :Run%Unggun teruapkan unggun neraca energi
183,33%19,92%-
2150%3,15%47,65%
3116%12,1%95,23%
Air yang teruapkan pada run 1 tidak mencapai 100%, hal tersebut
diakibatkan karena pada run 1, proses pengeringan tidak dilakukan
pemanasan sehingga masih tersisa air pada ketumbar. Sedangkan run 2
jauh lebih dari 100% disebabkan ketumbar yang digunakan pada run 2
adalah ketumbar yang berhamburan pada run 1 yang telah mengandung
banyak air, sehingga berat air yang terkandung dalam ketumbar awal
tidak terhitung. Untuk run 2 dan 3 berat air yang teruapkan lebih
dari 100% dikarenakan ketumbar yang digunakan bukan ketumbar yang
benar-benar kering, dan juga terjadi pengurangan masa ketumbar yang
diakibatkan suhu udara tekan yang terlalu panas, sehingga kadar
cairan yang terkandung dalam ketumbar ikut teruapkan. Efisiensi
unggun terbesar adalah pada run 1, seharusnya efisiensi terbersar
tedapat pada run 2 atau 3 karena memakai pemanasan. Efisiensi
neraca energi terbesar terdapat pada run 3, hal tersebut
dikarenakan berat ketumbar pada run 3 lebih sedikit daripada berat
ketumbar pada run 2.Berikut faktor yang mempengaruhi pengeringan :
Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat
Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka
pengeringan akan semakin cepat Kelembaban udara: Makin lembab
udara, proses pengeringan akan semakin lambat Arah aliran udara:
Makin kecil sudut arah udara terhadap posisibahan, makabahan
semakin cepat kering Ukuran bahan: Makinkecil ukuran benda,
pengeringan akan makin cepat Kadar air: Makin sedikit air yang
dikandung, pengeringan akan makin cepat.
Untuk berat bahan yang berbeda maka kecepatan minimum
fluidisasinya akan berbeda dan kecepatan udara yang di butuhkan
untuk terfluidisasi akan berbeda. Seperti yang sudah di jelaskan
pada factor diatas ketika bahan tersebut semakin berat maka
kebutuhan kecepatan udara harus lebih besar dan kecepatan minimum
fluidisasinya juga akan semakin besar karena tekanan yang di
butuhkan akan semakin besar untuk mendorong partikel keatas.
Semakin besar laju alir udara, penurunan tekanan semakin besar,
tetapi ada saat dimana penurunan tekanan mencapai titik maksimum.
Saat penurunan tekanan mencapai titik maksimum, maka beras basah
terfluidisasi. Titik maksimum tersebut dinamakan titik
fluidisasi.
IV. Kesimpulan Pengeringan bahan melalui alat fluidized bed
dryer memanfaatkan aliran udara kering untuk menghamburkan bahan di
dalam unggun sehingga memiliki sifat seperti fluida. Nilai
efisiensi unggun tertinggi didapatkan pada proses pengeringan tanpa
menggunakan steam pemanas. Seharusnya efisiensi unggun akan lebih
besar ketika menggunakan steam pemanas. Hal ini terjadi dikarenakan
tidak konstannya suhu masuk dan aliran steam masuk. Semakin sedikit
bahan yang dikeringkan dan kadar air dalam bahan, maka semakin
cepat proses pengeringan bahan berlangsung, dibuktikan dengan
tingginya nilai efisiensi unggun dan efisiensi neraca energi yang
dihasilkan. Proses pengeringan bahan akan berjalan optimal ketika
suhu proses tidak terlalu tinnggi dan tidak terlalu rendah, suhu
proses optimal sebesar 50C. Selain itu, proses pengeringan juga
akan optimal keetika waktu pengeringan tidak terlalu lama karena
akan merusak bahan.
Daftar Pustaka
Anonim. 2013. Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia Pilot
Plant. Bandung : Politeknik Negeri BandungRahayu, Tri. 2012. Teknik
Pengeringan dengan Fluidized BedDryer.
http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/22/teknik-pengeringan-dengan-fluidized-bed-dryer/
Diakses tanggal 6 November 2014
Lampiran
Unggun yang terfluidisasi
Panel pengendali alat
Pengukuran kecepatan udara masuk dan udara keluar menggunakan
anemometer
Pengukuran suhu udara masuk dan udara keluar menggunakan
termometer ayun
Indikator tekanan steam
Indikator tekanan udara tekan