bab ii ima

8/10/2019 BAB II ima

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-ima 1/12

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Pengertian Drying

Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi

dalam pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air

yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap

cairan (Treybal, 1980). Dasar proses pengeringan adalah terjadi penguapan air ke udara

karena perbedaan kandungan uap air antara udara dan bahan yang dikeringkan. Faktor-

faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan yaitu faktor yang berhubungan

dengan udara pengering seperti suhu, kecepatan udara, kelembapan, dimana makin tinggi

udara pengering makin cepat pula proses pengeringan berlangsung dan faktor yang

berhubungan dengan bahan yang dikeringkan seperti ukuran bahan, kadar air awal bahan.

Pengeringan secara mekanis dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu:

. !ontinuous drying

"uatu pengeringan bahan dimana pemasukan dan pengeluaran bahan dilakukan

terus menerus.

2. #atch drying

"uatu pengeringan dimana bahan masuk ke alat pengering sampai pengeluaran hasil

kering, kemudian baru dimasukkan bahan yang berikutnya.

Gambar II.1. $lat Pengering %ipe Batch Dryer



Laboratorium Operasi Teknik Kimia II

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI - ITS

BAB II TINJAAN PSTAKA

&&-2

'enurut (ita )2**+, sistem proses pengeringan dibedakan menjadi 2 yaitu:

. Direct drying

Pada system ini bahan dikeringkan dengan cara mengalirkan udara pengering

melewati bahan sehingga panas yang diserap diperoleh dari sentuhan langsung antara

bahan dengan udara pengering, biasanya disebut dengan pengeringan koneksi.

2. Indirect drying

Pada system ini panas pengeringan di dapat dari dinding pemanas yang bersentuhan

dengan bahan yang dikeringkan secara konduksi.

"ecara umum, proses pengeringan )drying + suatu bahan padat dapat diartikan

sebagai pemisahan sejumlah kecil air atau at cair lain dari bahan padat, untuk mengurangi

kandungan sisa at cair di dalam bahan padat tersebut sampai suatu nilai rendah yang dapat

diterima. Pengeringan pada umumnya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi,

dan produk dari pengering siap untuk dikemas. andungan at cair dalam suatu bahan

padat berariasi pada tiap produk. Produk yang tidak mengandung at cair sama sekali

disebut bone-dry. %etapi pada umumnya, produk masih mengandung sedikit at cair.

'isalnya garam dapur yang mengandung sekitar *,/ persen air serta dried coal yang

mengandung sekitar 0 persen air. Pengeringan adalah suatu istilah mengandung arti bahwa

terdapat pengurangan kadar at cair dari suatu nilai awal menjadi suatu nilai akhir yang

dapat diterima )Geankoplis, 199+.

Proses drying dapat dikelompokkan berdasarkan kondisi fisik yang digunakan pada

proses penambahan panas dan pemindahan uap air, yaitu:

. Panas ditambahkan dengan kontak langsung udara panas pada tekanan atmosfer dan

uap yang terbentuk dibuang oleh udara.

2. Pada drying secara akum, panas ditambahkan secara tidak langsung dengan

mengkontakkan dinding logam atau radiasi )suhu rendah dapat digunakan pada kondisiakum untuk material tertentu yang mungin mengalami kerusakan warna atau

terdekomposisi pada suhu tinggi+.

1. Pada !ree"e drying , air disublimasi dari bahan yang beku.

(Geankoplis, 199)

at padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam berbagai bentuk

diantaranya !lake, gran#le, crystal, po$der, slab atau contin#os sheet , dengan sifat yang

berbeda satu sama lain. at cair yang akan diuapkan itu mungkin terdapat pada permukaan

at padat )misalnya drying kristal garam+, bisa seluruhnya terdapat di dalam at padat

&&





FTI - ITS


&&-1

)pada pemisahan at pelarut dari lembaran polimer+, atau bisa juga sebagian di luar dan

sebagian di dalam at padat (%c&abe, 1999)'

'enurut Bernasconi (199), kriteria pemilihan alat pengering dipengaruhi juga

oleh faktor-faktor berikut:

. ondisi bahan yang dikeringkan )bahan padat yang dapat mengalir, pasta, suspensi+.

2. "ifat 3 sifat bahan yang dikeringkan )misalnya apakah menimbulkan bahaya kebakaran,

kemungkinan terbakar, ketehanan panas, kepekaan terhadap pukulan, bahaya ledakan

debu, dan sifat oksidasi+

1. 4enis cairan yang terkandung dalam bahan yang dikeringkan )air, pelarut organik, dapat

terbakar, beracun, korosif+

0. uantitas bahan yang dikeringkan.

/. 5perasi kontinu atau tidak kontinu.

II.1.2 Faktor – Faktor Yang em!engar"#i Pengeringan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan yaitu:

. 6uas Permukaan

Permukaan )yaitu bidang batas untuk perpindahan panas dan massa+ bahan yang

dikeringkan diusahakan seluas munkin. 7al ini dapat dicapai dengan memperlebar

bahan dalam bentuk lapisan tipis )diaduk atau digerak-gerakkan+, difluidisasi atau

dihamburkan. %ahanan yang menghalangi penguapan cairan harus sekecil mungkin. Di

satu pihak tahanan ini tergantung pada keadaan bahan yang dikeringkan )misalnya pada

diameter kapiler+ dan di lain pihak besarnya partikel )panjang kapiler+. Dengan

mengurangi ukuran partikel atau tebal lapisan, tahanan dapat diperkecil sehingga

performansi pengeringan menjadi lebih tinggi. Pada pengeringan hasil-hasil alam

)misalnya tanaman+, sering terlebih dahulu dilakukan penghancuran atau pemecahan bahan yang dikeringkan agar cairan yang terkandung di dalam sel-sel dikeluarkan

) Bernasconi, 199)

2. %ekanan uap dari air

$ir murni dapat berada di tiga physical state: padatan es, cair, dan uap. Physical

state yang ada bergantung pada tekanan dan temperatur. Pada gambar &&. diilustrasikan

macam-macam physical state dari air dan tekanan-suhu berhubugan pada

keseimbangan. Pada gambar &&. ditunjukkan daerah dari padatan, cairan, dan uap.

"ekitar garis $#, fase cair dan uap berdampingan. "ekitar garis $!, fase es dan cair

&&





FTI - ITS


&&-0

berdampingan. "ekitar garis $D, es dan uap berdampingan. 4ika es pada poin )+

dipanaskan pada tekanan yang konstan, suhu naik, dan kondisi fisik terlihat penggeseran

secara horiontal. "eperti garis menyilang $!, padatan melebur, dan pada persilangan

garis $#, cairan menjadi teruapkan. Penggeseran dari poin )1+ ke )0+, es teruapkan

menjadi uap tanpa menjadi cairan (Geankoplis, 199)'

!air dan uap berdampingan di keseimbangan sekitar garis $#, yang merupakan

garis tekanan uap dari air. %itik didih terjadi ketika tekanan uap dari air sama dengan

total tekanan diatas permukaan air. !ontohnya, pada suhu **!! tekanan uap dari air

adalah *,1 kPa ) atam+, dan karena itu akan mendidih pada tekanan atm. Pada suhu

8/,8 !! dari steam tabel pada $ppendiks $.2, tekanan uap dari air adalah 2/,9 kPa.

5leh karena itu pada tekanan 2/,9 kPa dan 8/,8 !!, air akan mendidih.

Gambar II.2 Diagram Fase dari $ir

4ika sebuah panci dipanaskan pada 8/,8 !! di sebuah ruang pada tekanan *,1

kPa, tekanan uap dari air akan kembali lagi menjadi 2/,9 kPa (Geankoplis, 199)'

1. elembaban

elembapan melibatkan transfer dari air dari fase cair kedalam sebuah campuran

gas dan udara dan uap cair. Penghilangan kelembapan melibatkan transfer kembali,dimana uap air ditransfer ke campuran uap dari bahan seperti benene, tapi sebagian

besar mudah diapplikasikan dengan air. ntuk lebih baiknya pemahaman tentang

kelembapan, adalah kebutuhan pertama untuk membicarakan tekanan uap dari air

(Geankoplis, 199)'

II.1.$ a%am&ma%am Dryers

. ac##* +hel! Dryer )6emari Pengering ;akum+

6emari pengering akum sesuai untuk pengeringan kontinyu dari bermacam-

&&





FTI - ITS


&&-/

macam bahan dalam kuantitas yang kecil. 6emari ini sangat menguntungkan jika

digunakan untuk bahan-bahan yang peka terhadap suhu peka terhadap udara atau yang

mengandung racun (andoo, 1999)'

#ahan lembab ditempatkan pada lempeng-lempeng pengering yang diletakkan di

atas pelat yang dipanaskan. Pelat-pelat disusun satu di atas yang lain di dalam sebuah

rumah yang kedap udara berbentuk siku-siku. ap yang terbentuk dihisap keluar dari

rumah pengring dengan bantuan pompa akum )biasanya jenis pompa cincin cairan+ dan

disalurkan ke sebuah kondenser )kondenser kontak untuk uap air, kondenser permukaan

untuk uap dari bahan pelarut+ (andoo, 1999)'

.' Tray Dryer

Tray Dryer sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. $lat ini dapat digunakan

untuk mengeringkan segala macam bahan, tetapi karena memerlukan tenaga kerja untuk

permuatan dan pengosongan, biaya operasinya agak mahal. $lat ini biasanya diterapkan

untuk pengeringan bahan-bahan bernilai tinggi seperti at warna dan bahan farmasi.

Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan at padat biasanya lambat, dan

siklus pengeringan pun panjang. adang-kadang digunakan juga sirkulasi-tembus, namun

cara ini biasanya tidak ekonomis dan bahkan tidak perlu pada pengering tumpak. Tray

Dryer dapat beroperasi dalam akum, kadang-kadang dengan pemanasan tak langsung.

Gambar II.$ Tray Dryer

Tray &on/eyor ditunjukkan pada gambar &&.2. Pengering ini terdiri dari sebuah

ruang dari logam lembaran yang berisi dua buah truk yang mendukung rak-rak 7. "etiap

&&





FTI - ITS


&&-8

rak mempunyai sejumlah talam dangkal yang penuh dengan bahan yang akan dikeringkan.

dara panas disirkulasikan di antara talam dengan bantuan kipas ! dan motor D, mengalir

melalui pemanas <. "ekat-sekat = membagikan udara itu secara seragam di atas susunan

talam tadi. "ebagian udara basah dientilasikan keluar melalui talang pembuang #> sedang

udara segar masuk melalui pemasuk $. (ak-rak itu disusun di atas roda truk &, sehingga

pada akhir siklus pengeringan truk itu dapat ditarik keluar dari kamar dan dibawa ke stasiu

penumpahan talam (%c &abe, 1999)'

' otary Dryer

otary Dryer terdiri dari sebuah selongsongan berbentuk silinder yang beputar,

horiontal, atau agak mring ke bawah ke arah keluar. mpan basah masuk dari satu ujung

silinder, bahan yang kering keluar dari ujung yang satu lagi. Pada waktu selongsong

berputar, sayap-sayap yang erdapat di dalam mengangkat at padat itu dan

menyiramkannya ke bawah melaui bagian dalam selongsongan. otary Dryer ada yang

dipanaskan dengan kontak langsung gas denga at padat, dengan gas panas yang mengalir

melalui mantel luar, atau dengan uap yang terkondensasi di dalam seperangkat tabung

longitudinal yang dipasangkan pada permukaan dalam selongsong (%c &abe, 1999)'

$lat ini kebanyakan untuk mengeringkan bahan berbentuk biji-bijian, misalnya

kedelai, jagung, padi dan lain-lain. #agian dalam alat yang berbentuk silindris ini,

semacam sayap yang banyak. 'elalui antara sayap-sayap tersebut dialirkan udara panas

yang kering sementara silinder pengering berputar. Dengan adanya sayap-sayap tersebut

bahan seolah-olah diaduk sehingga pemanasan merata dan akhirnya diperoleh hasil yang

lebih baik (ita, .010)'

Gambar II.' otary Dryer

&&





FTI - ITS


&&-9

' Dr#* Dryer

$lat pengering drum sesuai untuk pengeringan kontinyu bahan cair, bahan

berbentuk bubur atau berbentuk pasta dalam kuantitas yang besar. $lat ini mempunyai

unjuk kerja pengeringan yang besar dengan olume pekerjaan yang sedikit. arena waktu

tinggal bahan yang singkat, pengering ini sering digunakan sebagai alat pengering awal

(andoo, 199)'

#ahan yang akan dikeringkan ebawa secara kontinu dalam bentuk lapisan tipis oleh

satu atau dua drum berputar yang dipanaskan dari dalam. Dengan pemberian panas selama

berputarnya drum, cairan pada bahan akan menguap. #ahan yang telah kering diambil

dengan pisau serut yang terpasang di dekat tempat pemasukan. Dengan bantuan entilator,

uap yang terbentuk dan udara di sekelilingnya disalurkan ke sebuah kondenser melalui

tudung hisap yang tepasang di atas drum (andoo, 199)'

Gambar II.(. Dr#* Dryer

' +pray Dryer

Dalam pengering semprot, bubur atau larutan didispersikan ke dalam arus gas

panas dalam bentuk kabut atau tetesan halus. ebasahan akan menguap dengan cepat dari

tetesan itu, dan meninggalkan partikel at padat kering, yang lalu dipisahkan dari arus gas.

$liran at cair dan gas bisa searah, bisa berlawanan-arah, atau merupakan gabungan

keduanya di dalam satu unit (%c &abe, 1999)'

%etesan-tetesan itu dibentuk di dalam kamar pengering berbetuk silinder dengan

nosel tekanan, dengan nosel dua fluida, atau di dalam pengering ukuran besar, dengan

piring semprot kecepatan tinggi. Dalam semuanya itu, penting sekali menjaga agar tetesan

itu atau partikel basah tidak sampai menumbuk permukaan padat sebelum pengeringan

berlangsung, sehingga kamar pengering itu biasanya dibuat besar. Diameter sebesar ?

sampai * ft cukup laim ditemui (%c &abe, 1999)'

&&





FTI - ITS


&&-?

Gambar II.). +pray Dryer

2' 3l#idi"ed Bed

Pengering dimana at padatnya difluidisasikan dengan gas pengering banyak

digunakan dalam berbagai maslaah pengering. Partikel-partikel at padat difluidisasikan

dengan udara atau gas didalam unit hamparan-hamparan (boiling bed)' pencampuran dan

perpindahan kalor berlangsung cepat. mpan basah masuk dari atas hamparan, hasil kering

keluar dari samping didekat dasar. Pada pengering, terdapat distribusi acak daripada waktu

menetap, waktu rata-rata tinggalnya partikel didalam pengering adalah kira-kira 1* sampai

2* detik, bila hanya at cair permukaan yang menguap, dan sampai / atau 1* menit jika

terdapat difusi dalam (%c&abe, 199)'

Gambar II.* &ontino#s 3l#idi"ed Bed Dryer

&&





FTI - ITS


&&-@

II.1.' Isti+a# ,an -"m"s

• 3ree *oist#re content F merupakan perbedaan atau selisih antara total *oist#re content

A dan e4#ilibri#* *oist#re content AB, dinyatakan sebagai lb air per lb padatan kering.

...................................................... )+

(Geankoplis, 199)

Gambar II. 7ubungan 3ree %oist#re terhadap waktu

'enurut =eankoplis )@@1+, semakin lama waktu pengeringan maka !ree *oist#re

juga akan semakin kecil tetapi pada waktu tertentu !ree *oist#re akan menjadi konstan.

• Total *oist#re content merupakan jumlah kandungan air total yang terkandung pada

suatu padatan.

...................................................... )2+

(Geankoplis, 199)

• Drying ate adalah kecepatan pengeringan suatu bahan. ecepatan pengringan adalah

banyaknya air yang diuapkan tiap waktu per satuan luas.

( C -dt

dD

$

s6

&&

Es

Es-EA

t =

F C A 3 AB

.................................................)1+





FTI - ITS


&&-*

Gambar II./ 7ubungan Drying rate terhadap 3ree %oist#re

'enurut =eankoplis )@?1+, semakin besar !ree *oist#re maka kecepatan

pengeringan juga akan semakin besar, tetapi pada !ree *oist#re tertentu akan memiliki

kecepatan pengeringan yang konstan.

Dalam gambar &&. @kura tingkat kondisi pengeringan konstan. Pada waktu nol kaar

air bebas awal ditunjukkan pada titik $. Pada awalnya padatan biasanya pada suhu lebih

dingin dari suhu tertinggi adalah naik ke nilai euilibrium atau jika at padat ini cukup

panas untuk memulai dengan angka tersebut mulai dari titik $G. Periode penyeseuaian awal

biasanya cukup pendek dan sering diabaikan dalam analisa pengeringan.

Dari titik # ke ! pada gambar &&./ merupakan garis lurus, dan karenanya lereng dan

tingkat yang konstan selama periode ini. %ingkat konstan periode pengeringan ditampilkan

sebagai garis #! pada gambar &&.@. Pada titik ! pada kedua plot, laju pengeringan mulai

menurun hingga mencapai titik D. Dalam periode menurun tingkat pertama, ditampilkan

sebagai !D dalam gambar &&.@ sering linear.Pada titik D dalam gambar &&.@ laju pengeringan menurun bahkan lebih cepat,

sehingga mencapai titik <, dimana kadar air keseimbangan adalah AB dan ACAB-ABC*.

Dalam beberapa bahan yang dikeringkan, wilayah !D mungkin hilang sepenuhnya atau

mungkin merupakan semua periode laju menurun (Geankoplis, 199)'

&&





FTI - ITS


&&-

II.2 A!+ikasi In,"stri

U0i Kiner0a A+at Pengering Ti!e Bat%# Ska+a ab Unt"k Pengringan Gaba# Dengan

engg"nakan Ba#an Bakar Sekam Pa,i

#iji padi disebut gabah, dan gabah yang sudah tua, dapat diolah menjadi beras.

=abah dengan kadar air tinggi jika diproses menjadi beras dapat menyebabkan beras yang

dihasilkan rusak, busuk, berjamur dan berubah warna. "edangkan gabah dengan

kandungan air rendah jika ditangani akan menghasilkan banyak beras patah atau menir.

5leh karena itu, untuk mengurangi kehilangan pasca panen maka gabah yang akan

diproses harus segera dikeringkan hingga mencapai kadar air 1-0H )arbasi dan

'ehdiabeh, 2**?+. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji kinerja pengeringan gabah

dengan alat pengering tipe batch skala lab )kapasitas / kg 3 2/ kg+ dengan menggunakan

bahan bakar sekam padi.

#ahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah gabah sebanyak 8* kg gabah

kering panen )=P+ yang dihasilkan pada akhir bulan Februari 2*1. Persiapan bahan

diawali dengan menyediakan gabah kering panen )=P+, Pengukuran kadar air sampel

dilakukan pada tiga posisi atas, tengah dan bawah tumpukan. "etelah didapat kadar air

awal maka gabah yang sudah ditimbang dimasukkan ke dalam alat pengering tipe batch.

Pengeringan berlangsung hingga kadar air gaba" men#apai kisaran $3% - $&%'

"emakin lama suhu yang dihasilkan semakin tinggi. "uhu pada bagian bawah lebih

tinggi daripada suhu tengah maupun atas. 7al ini dikarenakan pada bagian bawah ruang

pengering lebih dekat dengan ruang plenum dan ruang pembakaran sehingga udara panas

yang mengalir dari bagian bawah menuju bagian tengah hingga ke atas semakin mengecil

jumlahnya. "uhu yang dialirkan pada bagian bawah lebih besar, karena panas yang

dialirkan untuk memanaskan bahan digunakan untuk menguapkan air pada bagian yang di

bawah sedangkan sisa dari aliran panas tersebut digunakan untuk memanaskan bagian

yang lainnya, sehingga pada bagian atas dan tengah suhunya lebih kecil.

<fisiensi pengeringan digunakan untuk mengetahui tingkat kinerja dari proses

pengeringan gabah dengan menggunakan alat pengering tipe batch dryer. <fisiensi

pengeringan dapat diketahui dengan membandingkan energi untuk memanaskan bahan dan

penguapan air serta energi bahan bakar.

&&






&&-2

6ama pengeringan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, kecepatan aliran

udara, kadar air, dan ketebalan tumpukan. "emakin tinggi suhu dan kecepatan aliran yang

digunakan maka akan semakin cepat pengeringan dan semakin tipis ketebalan tumpukan

bahan maka akan semakin cepat juga proses pengeringan.

6ama pengeringan untuk mendapatkan kadar air yang sama dipengaruhi oleh

ketebalan tumpukan bahan dan suhu udara pengeringan. =abah basah sebanyak /-2/ kg

)kadar air 20 H bb - 28 H bb+ dikeringkan hingga mencapai kadar air rata-rata sebesar

1,?* H bb memerlukan waktu pengeringan rata-rata jam 9 menit. "emakin tipis

tumpukan bahan maka semakin tinggi laju pengeringan atau semakin cepat gabah menjadi

kering. <fisiensi pengeringan rata-rata secara penelitian adalah sebesar 1,18 H lebih

rendah daripada efisiensi secara teori sebesar 90,9 H. 'assa kg sekam padi dapat

mengeringkan ,1/ kg gabah kering panen )=P+ (5ainggolan et al, .01)

&&

bab ii ima

Documents