PRESENTASI SIDANG SKRIPSI
PRESENTASI SIDANG SKRIPSIDisusun oleh:WIN ALFALAH
NASUTION0906512362FTUI
Analisa Temperatur Pengeringan Minimum Spray Drying dalam
Pembuatan Vitamin C Bubuk Ditambahkan 14,9% Maltodekstrin dengan
Pemanfaatan Dehumidifier UNIVERSITAS INDONESIA3 Juli 2013
1
Nama: Win Alfalah NasutionLahir : Jakarta, 14 Januari 1992NPM:
0906512362Jurusan: Teknik mesinPembimbing skripsi : Dr. Ir. Engkos
A. Kosasih, MT
Biodata Penulis
LATAR BELAKANG PEMILIHAN TEMA3
3
LATAR BELAKANG PEMILIHAN TEMAVitamin C digunakan secara luas
dalam industri makanan
Vitamin C merupakan heat sensitive material yang mulai mengalami
kerusakan pada suhu 55oC
Dalam pembuatan jus atau buah buahan seperti apel dan persik,
asam askorbat ditambahkan untuk mencegah browning (pencoklatan
enzimatis)
Metode pengeringan semprot dengan dehumidifier cenderung tidak
merusak produk karena dapat mengeringkan pada temperatur rendah
4
TUJUAN PENELITIANMengetahui karakteristik pengering semprot dari
beberapa variasi laju aliran massa bahan uji, debit udara, dan
tekanan nozel penyemprot bahan terhadap temperatur minimum
pengeringan.
Mengetahui kinerja sistem pengering semprot dengan pemanfaatan
dehumidifier juga kombinasi penggunaan pompa kalor dan pemanas
listrik sebagai pemanas udaranya.
5
Spray Drying (SD) atau pengering semprot adalah proses
transformasi cairan yang dapat dipompa yang akan mengubahnya
menjadi produk yang kering dalam satu operasi (Filkova, Huang &
Mujumdar, 1995)Pengeringan atau dehidrasi didefinisikan sebagai
pengurangan kandungan air oleh panas buatan dengan kondisi suhu,
RH, dan aliran udara terkontrol. Tujuan utama dari pengeringan atau
dehidrasi untuk mengurangi kandungan air tanpa merusak struktur
produk (Brennan, 1978)Berdasarkan dua diskripsi pengeringan
tersebut, dapat disimpulkan bahwa terdapat beberapa pemahaman
tentang pengeringan, yaitu:Pengeringan adalah pengurangan kandungan
air pada suatu zatTerjadi perubahan massa pada zat yang
dikeringkanTerjadi perubahan energi panas pada sistemTerkontrolnya
kondisi suhu, kelembaban, dan aliran udaraPengeringan bertujuan
mengurangi kandungan air tanpa merusak produk
Spray Drying6
METODOLOGI (contd)Alur Inovasi Spray Drying7
METODOLOGIAlur Penelitian8
Variabel Variabel Eksperimen1.Variabel tidak bebasa.Objek
penelitian ini: larutan vitamin C 0,1% ditambahkan maltodextrin
14,9% berat dan 85% berat aquadesTemperatur dew point udara keluar
evaporator, yaitu: 16,56oC.
2.Variabel bebasa.Tiga kombinasi tekanan nozel udara bahan
masuk, yaitu: 1 bar, 2 bar, dan 3 bar b.Tiga kombinasi debit/aliran
bahan, yaitu: 0,15; 0,30; dan 0,45 [L/jam] Tiga kombinasi
debit/aliran udara pengering, yaitu: 17,327; 24,504; 30,012
[m3/jam].
3.Variabel terikatTemperatur minimum pengeringan dengan kadar
moisture produk 3%.
METODOLOGI (contd)9
METODOLOGI (contd)Skema Pengering Semprot DTM FTUI
10
Dari temperatur dry bulb dan temperatur wet bulb lingkungan
didapatkan temperatur dew point lingkungan, dan entalpi lingkungan
(indeks: 1). Dari hal ini, kita dapatkan SV1 (specific volume 1),
sehingga dapat dicari SW1 (specific weight 1). Dari pengukuran
temperatur udara di orifice, didapatkan dry bulb dan temperatur wet
bulb, dan entalpi setelah evaporator (indeks: 2), sehingga dapat
dicari temperatur dew point 2. METODOLOGI (contd)
11
Dengan:a = udarada = dry air (udara kering)v = vapourw = watern
= nozel1 = lingkungan2 = keluar evaporator dan kondenser3 = setelah
heater4 = keluar cyclone
METODOLOGI (contd)12
Entalpi air didapatkan dari tabel properti air
h3 didapatkan dari temperatur minimum pengeringan dengan
moisture content 2 = 3 h4 didapatkan dari 4 dengan temperatur
keluar cyclone (Tout) sebagai dry bulb pada software properti
udara. 4 didapatkan dengan:
METODOLOGI (contd)13
METODOLOGI (contd)
14
Sedangkan, temperatur bahan keluar nozel didapatkan sebagai wet
bulb dengan dan temperatur minimum pengeringan sebagai dry bulb
pada software properti udara. hw out dicari dengan tabel properti
air dengan Tout bahan sebagai temperatur keluar bahan dari
nozel.
METODOLOGI (contd)15
METODOLOGI (contd)
16
Perhitungan Energi pada Sistem1.Energi Blower Spesifikasi debit
udara blower 1320 m3/jam = 0,367 m3/s dengan P = 0,9 kW,
diasumsikan tidak terjadi perubahan tekanan udara, sehingga:
METODOLOGI (contd)17
2.Energi Kompresor DehumidifierPerhitungan energi kompresor
dehumidifier adalah
METODOLOGI (contd)18
Temperatur Minimum Kering Berdasarkan Flow Bahan HASIL &
PEMBAHASANhmanometer (m)pnozzle (bar)Qbahan (rpm)Theater minimum
(oC)0.0051165274385215527338731472713850.0101160271382215026937931462663740.015115626538021472663763145263371
19
HASIL & PEMBAHASAN (contd)
Temperatur minimum pengeringan vs tekanan nozel semakin tinggi
tekanan nozel, semakin rendah temperatur minimum
pengeringanTemperatur minimum pengeringan vs debit bahan semakin
tinggi debit bahan, semakin tinggi temperatur minimum
pengeringanTemperatur minimum pengeringan vs debit udara semakin
tinggi debit udara, semakin rendah temperatur minimum
pengeringan
pn dp TminQbahan TminQudara Tmin20
20
a.Daya heater tidak selalu mempunyai nilai apabila kondisi udara
yang dipanaskan cukup hanya memanfaatkan panas buang dari
kondensor, dengan kata lain temperatur udara masuk ruang pengering
yang diinginkan hanya dihasilkan oleh daya kompresor. Akan tetapi,
apabila temperatur udara yang masuk ruang pengering membutuhkan
temperatur lebih tinggi dari udara keluaran kondensor, tambahan
daya dibutuhkan dari heater untuk menambah temperaturnya.HASIL
& PEMBAHASAN (contd)Kinerja Pengeringan Berdasarkan Flow Bahan
21
b.Daya minimal ini dihitung dari daya daya yang masuk ke dalam
sistem dengan mengabaikan kehilangan daya pada sistem dan daya daya
kecil, seperti daya pompa produk, antara lain:Daya blower untuk
menghembuskan udara pengering ke sistem Daya kompresor untuk
dehumidifikasi udara pengering Daya heater untuk pemanasan udara
pengering masuk chamber pengeringan utama Kalor buang kondensor
sebagai salahsatu pemanas udara pengering
HASIL & PEMBAHASAN (contd)22
HASIL & PEMBAHASAN (contd)Tabel Perhitungan Energi dan
Kinerja Pengeringan23
Perbandingan Kinerja Pengeringan Berdasarkan Flow Bahan HASIL
& PEMBAHASANhmanometer (m)pnozzle (bar)Qbahan
(rpm)KP0.005110.563220.819530.9483210.852920.818430.8933311.625220.880730.94830.010110.481920.622830.7125210.793920.672830.7588311.143820.728830.86920.015110.493720.650330.6205210.938320.595130.6617311.193820.647930.7627
24
HASIL & PEMBAHASAN (contd)
Kinerja pengeringan Vs tekanan nozel semakin tinggi tekanan
nozel, semakin tinggi kinerja pengeringan
p dp KP
25
25
Pada debit bahan relatif rendah, kinerja pengeringan cenderung
tinggi karena perbandingan debit air pada bahan yang diuapkan
terhadap daya yang digunakan lebih besar daripada debit bahan yang
relatif tinggi. Karena pada tekanan nozel 3 bar, ukuran droplet
relatif lebih kecil, kepadatan droplet terhadap volume ruang
pengering lebih kecil, sehingga kontak droplet dengan udara
pengeringan lebih besar. Oleh karena itu, laju penguapan menjadi
lebih tinggi. Pada debit bahan yang relatif rendah ini dengan
tekanan nozel 1 bar, kinerja pengeringan paling rendah termasuk
untuk semua rentang data pada eksperimen ini karena ukuran droplet
yang relatif besar. Ukuran droplet 1 bar didapatkan dari Filkova
dan Mujumdar (1995), diameter rata - rata droplet dihitung
menggunakan persamaan:
HASIL & PEMBAHASAN (contd)26
Ukuran diameter droplet 1 bar adalah 206,287 m, 2 bar sebesar
163,73 m dan 3 bar sebesar 143,03 m. Dari diameter droplet 1 bar,
diketahui laju penguapannya lebih kecil karena kepadatan droplet
terhadap volume chamber pengering lebih besar, sehingga kontak
permukaan droplet dengan udara pengering menjadi lebih kecil,
sehingga laju penguapan menjadi lebih kecil. Nilai kinerja
pengeringan tertinggi dimiliki oleh tekanan nozel 3 bar karena
memiliki daya nozel (yang diabaikan di perhitungan) paling tinggi.
Selain itu, kontak permukaan droplet dengan udara panas menjadi
lebih besar. Oleh karena itu, kinerja sistem menjadi lebih efisien
(kinerja pengeringan semakin tinggi).Kecenderungan kinerja sistem
meningkat karena daya kalor panas yang digunakan pada saat itu
cukup hanya dengan menggunakan pemanfaatan panas buang kondensor
dari sistem dehumidifikasi. Sedangkan, ketika kecenderungan kinerja
sistem menurun, hal ini disebabkan mulai digunakannya pemanas
listrik sebagai tambahan daya karena daya yang diperlukan untuk
memanaskan udara dari panas buang kondensor masih kurang cukup.
Ketika debit bahan semakin sedikit, temperatur minimum pengeringan
juga semakin rendah, sehingga daya kalor panas yang dibutuhkan juga
semakin sedikit, sehingga relatif hampir tercukupi oleh pemanfaatan
panas buang kondensor saja.
HASIL & PEMBAHASAN (contd)27
Hasil pengujian pengering semprot tipe pemanas listrik dan
kombinasinya dengan pompa kalor dapat ditarik beberapa kesimpulan
sebagai berikut: 1.Karakteristik pengering semprot terhadap variasi
- variasi parameter pengeringan memiliki tren yang hampir sama,
yaitu temperatur minimum pengeringan akan turun bila debit bahan
menurun, tekanan udara nozel dinaikkan, atau debit udara dinaikkan.
Spray dryer yang digunakan untuk pengujian pada temperatur dew
point udara keluar evaporator 16,56oC bisa mencapai temperatur
minimum pengeringan 45oC untuk mengeringkan debit bahan sebanyak
0,15 L/jam dengan tekanan nozel 3 bar dan debit udara 30,012
m3/jam.2. Kinerja sistem pada pengering semprot dengan pemanfaatan
dehumidifier yang diuji memiliki daerah optimal pada tekanan nozel
1 bar karena kepadatan droplet terhadap volume ruang pengeringan
lebih besar, sehingga udara pengering lebih sering mengalami kontak
dengan partikel droplet. Pada sistem pengeringan ini, sistem
refrigrasi dehumidifier sangat berperan dalam meningkatkan kinerja
sistem dari pengering semprot ini. Kesimpulan28
3.Identifikasi karakteristik dan kinerja pengering semprot
dengan pemanfaatan dehumidifier ini diperlukan untuk mendapatkan
nilai optimasi sistem, baik dari nilai temperatur minimum
pengeringan, kinerja pengeringan, dsb. sebagai pertimbangan
terhadap bahan yang memiliki kandungan material yang sensitif
terhadap temperatur.
Kesimpulan (contd)29
Adapun beberapa saran yang dapat dilakukan untuk penelitian
selanjutnya adalah: 1.Pada aliran bahan spray drying sebaiknya
dipasangi dengan flowmeter/rotameter, sehingga nilai debit bahan
yang didapatkan dalam eksperimen menjadi lebih akurat.Proses
pengambilan data temperatur minimum pengeringan dan aliran udara di
nozel penyemprot bahan sebaiknya dilakukan dengan menggunakan data
akuisisi yang terkalibrasi. Kemudian, nozel penyemprot dipasangi
juga dengan sensor kelembaban yang dapat mendeteksi tingkat
kebasahan dinding ruang pengering, sehingga data yang diambil dapat
lebih terkontrol dan lebih akurat.
Saran30
3.Agar tidak terjadi kondensasi pada saluran udara dan pengaruh
eksternal karena perbedaan temperatur dalam dan lingkungan di ruang
pengering, ruang pengering spray dryer DTM FTUI sebaiknya
diisolasi.Untuk penelitian lebih lanjut, penelitian juga sebaiknya
diperluas mengenai karakteristik nozel sebagai alat atomisasi
tetesan terkait dengan ukuran diameter tetesan yang dihasilkan.
Saran (contd)31
TERIMA KASIH!Selesai