BAB III

PENGERINGAN DENGAN BERTEKANAN

Aplikasi dari pengeringan dengan bertekanan dapat kita temui dalam alat pengeringan

di industri kayu, pangan maupun bidang lainnya.

3.1. Pengeringan Vakum

Peralatan pengeringan vakum biasanya mengurangi air atau mengurangi pelarut dari

bahan lembab. Peralatan ini juga kadang digunakan untuk mengubah bahan kimia

molekul dan fisik (disebut perubahan fase) dalam operasi khusus seperti reaksi kimia

dan padat polimer. Pengeringan vakum biasanya operasi batch.

Manfaat dan Keterbatasan Pengeringan Vakum

Pengering vakum biasanya digunakan untuk memisahkan cairan yang mudah

menguap dengan penguapan dari bubuk, kue, bubur, atau bahan lembab

lainnya. Proses ini pada dasarnya termal dan tidak melibatkan pemisahan mekanis

cairan dari materi, seperti di filtrasi atau sentrifugasi.

Tidak seperti pengering panas langsung, di mana bahan tersebut dimasukkan

langsung ke media pemanas (biasanya suatu aliran gas panas) dan dikeringkan

dengan konveksi, pengering vakum pengering tidak seperti itu. Artinya,panas

dipindahkan ke materi karena kontak permukaan yang dipanaskan, pengeringan

material dengan konduksi. Memahami perbedaan ini sangat penting untuk mengerti

keuntungan dan keterbatasan dari pengeringan vakum, serta untuk memilih pengering

vakum yang efisien dan ekonomis mencapai tujuan proses.

Pengeringan vakum memberikan keuntungan yang unik. Dengan mengontrol

tekanan atmosfer, pengering vakum meningkatkan suhu efektif untuk suatu proses.

Artinya, pengeringan vakum sederhana mengurangi titik didih - atau suhu penguapan

– yang diperlukan untuk menghilangkan cairan.

12

13

Pengendalian tekanan dan panas di mesin pengering dapat secara signifikan

meningkatkan suhu efektif dan dengan demikian bahan kering lebih cepat dari pada

suasana normal. Untuk alasan ini, pengering vakum sangat cocok untuk pengeringan

bahan peka panas yang mendegradasi diatas temperatur tertentu dan tidak akan

membutuhkan siklus pengeringan panjang. Contoh bahan-bahan tersebut adalah

vitamin, antibiotik, dan bahan kimia lainnya.

Desain sistem tertutup diperlukan untuk mencapai dan mempertahankan

suasana rendah tekanan di dalam mesin pengering juga memberikan keuntungan

untuk pengolahan bahan berbahaya. Contohnya termasuk bahan kimia beracun atau

pelarut dan bahan peledak. Pengering vakum yang berisi dan mengembun uap

berbahaya dari zat-zat tersebut aman tanpa ancaman bagi lingkungan tempat kerja

atau suasana di luar. Dengan beberapa bahan berbahaya, dapat memberikan

perlindungan lebih lanjut dengan menggunakan gas inert untuk membatasi tingkat

oksigen dalam pengering vakum.

Ketika membandingkan pengering vakum dengan pengering panas-langsung,

seperti direct-heat rotary dryer atau fluid bed dryer. Pengering vakum beroperasi

dalam modus batch karena persyaratan pengering itu. Tapi tergantung pada praktek

industri. Sebagai contoh, jika diperlukan untuk mengidentifikasi dan melacak berapa

banyak individu produk, operasi batch mungkin lebih baik. Pengeringan juga

memungkinkan fleksibilitas Batch proses yang lebih besar dan dapat lebih mudah

disesuaikan dengan praktek manufaktur. 

Batasan lain pengering vakum terkait dengan modus transfer panas di

peralatan. Ambang batas maksimum pengering vakum (biasanya sekitar 600 ° F)

lebih rendah dibandingkan direct-heat dryer. Tingkat kenaikan suhu material dalam

pengering vakum juga terbatas. Hal ini karena panas tidak langsung pada pengering

vakum dibatasi oleh luas permukaan yang tersedia untuk perpindahan panas, tidak

seperti direct-heat dryer , yang hanya dibatasi oleh volume gas panas dalam ruang

pengering.

14

Komponen dan Operasi Pengering

Pengering ini terdiri dari sebuah vessel, tertutup jaket termal yang berfungsi

sebagai ruang pengering. Vessel biasanya dibangun dari stainless steel atau paduan

khusus untuk menyesuaikan kebutuhan, dan kapasitas vessel biasanya 1-500 kaki

kubik.

Media pemanas dan komponen circulating.

Dapat menggunakan salah satu dari beberapa sumber panas untuk memasok

media yang panas untuk jaket termal, tergantung pada suhu dan persyaratan BTU. 

Pipa uap di jaket dapat digunakan untuk menghindari masalah kondensat,

menggunakan elemen pemanas dan penukar panas untuk memanaskan cairan

(biasanya air atau minyak) untuk jaket. Media panas mengalir melalui jaket termal

pengering untuk mentransfer panas ke ruang pengering.

Menentukan jaket termal dan media pemanas dan komponen sirkulasi dan

memastikan bahwa media flowrates dan tekanan yang kompatibel dengan jaket

sangat penting untuk kesuksesan pengeringan vakum. Berhati – hati dalam

penggunaan air panas bertekanan atau uap atau panas atau minyak dalam jaket sering

membutuhkan desain jaket tekanan tinggi (untuk menangani tekanan positif yang

lebih tinggi dari 1 atmosfer). Jaket tekanan tinggi memungkinkan flowrates media

dan perpindahan panas yang lebih baik melalui jaket ke dinding pengering, tapi

desain jaket akan perlu untuk memenuhi persyaratan ketat dari Kode ASME untuk

tekanan vessel.

Vakum dan komponen pemulihan pelarut. 

Tekanan yang berjalan dari pengering vakum ke sumber vakum, biasanya

pompa vakum, akan mengurangi tekanan atmosfer dalam pengering. Pompa vakum

bertanggung jawab untuk tingkat pengeringan dalam vakum, selama vessell tersebut

benar dilas dan garis vakum secara efektif disegel untuk vessel. Jenis yang paling

umum adalah sebuah liquid ring vacuum pump. 

Dalam beberapa kasus - seperti ketika pelarut beracun atau berbahaya dan

akan menimbulkan bahaya lingkungan jika dibuang tanpa perawatan khusus - pelarut

15

juga dapat digunakan untuk sealant di pompa vakum cincin cairan. Hal ini

memerlukan melengkapi vakum dengan sistem kondensasi yang memiliki pengaturan

sealant loop tertutup.

Menentukan pengering vakum yang terbaik untuk aplikasi tergantung pada

kelembaban materi. Tapi juga perlu memahami karakteristik partikel materi karena

karakteristik ini pada tingkat kelembaban yang berbeda dapat bervariasi dalam cara

yang tak terduga. Misalnya, filter cake yang mengandung 40 persen air dapat

mengalir lebih baik dari satu dengan 15 persen kelembaban. Untuk alasan ini,

mengharapkan produsen pengering untuk menguji materi sebelum menentukan

pengering yang terbaik.

3.2. Mesin Pengering Sistem Vakum Pada Pengering Kayu

Mesin pengering ini digunakan sebagai pengering kayu. Sistem pengering

vakum investasinya terkenal mahal dan kapasitas hasilnya terbatas (ukuran maksimal

tangki biasanya 20 m2), tetapi sekali proses hanya memerlukan waktu 2 – 3 hari.

Prinsip kerja pengering ini berbeda dengan pengering yang lain. Sistem pengering

vakum menggunakan dasar hisapan dan penekanan udara untuk mengevaporasikan

kandungan air dalam kayu. Sistem ini juga sangat baik untuk pengawetan kayu (wood

treatment) atau untuk memutihkan warna kayu (bleaching).

Skema Cara kerja Mesin Pengering Sistem Vakum

16

Gambar 3.1. Diagram Alir Pengeringan Kayu

Sistem pengering vakum ini sangat cocok untuk pengerjaan kayu karet dan

sangat jarang untuk kayu jenis lain. Kayu karet akan tampil lebih putih dan lebih awet

( tidak terserang jamur biru atau blue stain) dibandingkan bila dikeringkan

denganpengering konvensional; walaupun bahan kimia yang digunakan untuk

pengawetan sama, misalnya Hickson atau borax – borix.

Gambar 3.2. Mesin Pengering Vakum

17

Mesin pengering vakum yang lengkap biasanya mempunyai dua tangki. Satu

tangki untuk menyimpan bahan kimia dan tangki untuk menyimpan bahan kimia dan

tangki yang lain untuk proses pengeringan.

Ciri – ciri sistem pengeringan vakum:

a. Mesin pengering ini menggunakan tangki prsesrvasi untuk proses kerja utama,

tempat kerja pengeringan dan untuk menyimpan bahan kimia ( pemutih atau bahan

pengawet)

b. Mesin ini mempunyai pompa untuk mengeluarkan udara dalam yangki atau

memasukkan udara ke dalamnya. Tekanan udara dalam tangki dapat dibuat vakum

atau bertekanan tinggi.

c. Mesin ini dapat digunakan sekaligus untuk impregnasi dan pemutihan atau

pewarnaan kayu.

d. Proses pengeringan lebih cepat (2 – 3 hari)

e. Biaya operasional cukup tinggi karena investasi tinggi dan hasil keluaran kecil.

Masalah yang sering timbul pada penggunaan mesin pengering vakum ini adalah

pada sistem penumpukan kayu. Bila kayu ditumpuk tanpa ganjal, hisapan udara

vakum tidak merata pada seluruh permukaan kayu sehingga kayu pada bagian terluar

tumpukan biasanya sedikit melengkung. Pengkondisian sangat diperlukan sebelum

tangki dibuka dengan menstabilkan tekanan udara perlahan – lahan.

3.3. Proses Pengeringan Suhu Rendah Vakum Untuk Produksi Probiotik

Probiotik bakteri dengan cepat mendapatkan tanah sebagai suplemen makanan

sehat. Namun, produksi dari "makanan fungsional" memiliki perangkapnya: hanya

beberapa strain bakteri probiotik yang cukup kuat untuk bertahan hidup proses

produksi konvensional. Peneliti dari Technische Universitaet Muenchen sekarang

telah mengembangkan metode yang memungkinkan penggunaan sejauh ini belum

digunakan probiotik . Hasilnya sangat menguntungkan baik untuk produsen dan

konsumen: energi dan biaya yang efisien - dan itu membuat probiotik kurang tahan

lama.

18

Sejauh ini, sebagian besar bakteri probiotik beku-kering, sebelum digunakan

dalam konsentrasi tinggi dalam makanan. Namun, proses pengeringan beku yang

bermasalah - untuk beberapa probiotik itu berarti kematian dan juga cukup memakan

energi. Probiotik pertama - tama harus dibekukan dan dalam panas. Langkah kedua

adalah dimasukkan dalam sampel untuk mengubah es langsung ke uap. Dengan

demikian air akan dihapus dari kultur bakteri. 

Peneliti mencoba pengeringan vakum suhu rendah (Low Temperature Vacuum

Drying). Produk ini tetap dalam keadaan cair, karena dalam ruang hampa penguapan

berlangsung pada suhu rendah: Sebagai contoh air mendidih, pada 8-C dalam suasana

tekanan udara 10 mbar. Dibandingkan dengan pengeringan beku, metode ini

memerlukan energi 40% lebih sedikit.Tim Dr Petra F-rst di Ketua Pemrosesan

Makanan dan Teknologi Susu melakukan eksperimen pada proses ini menggunakan

tiga strain bakteri probiotik. Para peneliti Tum pertama menentukan kondisi optimal

dan LTVD kemudian, dalam langkah kedua, membandingkan hasilnya dengan

konvensional pengeringan beku.

Hasilnya tak terduga: Pengeringan Suhu Rendah Vacuum mengakibatkan

sebagian di tingkat kelangsungan hidup lebih tinggi dibandingkan pengeringan

konvensional.Misalnya, Lactobacillus bulgaricus regangan yoghurt, yang hampir

tidak bertahan beku-kering, menunjukkan menghasilkan sepuluh kali lebih tinggi

berikut LTVD. Proses baru akan memungkinkan kesehatan

mendorong probiotik "kandidat" yang terlalu rapuh untuk proses manufaktur

konvensional untuk digunakan dalam industri makanan. Sebaliknya,

ternyata probiotik yang menangani pengeringan beku-sangat baik, tampil buruk

dalam pengeringan vakum suhu rendah. Untuk memotong cerita panjang pendek:

Proses pengeringan yang optimal tergantung pada strain bakteri masing-masing.

Dr J-rgen Behr dan tim risetnya di Tum Ketua Teknis Mikrobiologi

difokuskan pada latar belakang molekul fenomena ini. Mereka melihat ke dalam

kemungkinan perbedaan antara strain bakteri yang mungkin menjelaskan perilaku

yang berbeda selama pengeringan.Rahasia dapat dilacak kembali ke membran sel

19

bakteri, yang melindungi bakteri dari pengaruh lingkungan. Para peneliti

menunjukkan bahwa pada probiotik ini "perisai" beradaptasi memiliki komposisi

asam lemak yang berbeda untuk setiap strain bakteri.Para peneliti sekarang dapat

bahkan mengendalikan komposisi ini dengan menyesuaikan kondisi budidaya

sebelum proses pengeringan. Dalam sebuah eksperimen mereka berhasil

meningkatkan tingkat kelangsungan hidup strain bakteri dengan sekitar 50% - hanya

dengan mengoptimalkan kondisi pertumbuhan.

Kekosongan proses pengeringan suhu rendah tidak hanya satu energi yang

paling efisien, tetapi juga memiliki pengaruh positif pada stabilitas

penyimpanan. Dibandingkan dengan probiotik dari konvensional pengeringan beku,

probiotik dalam bentuk bubuk diproduksi menggunakan LTVD tetap secara

signifikan lebih lama di mueslis atau susu formula bayi setelah kemasan dibuka. Jadi,

bakteri lebih aktif tetap dalam produk sampai dikonsumsi, bahkan bila disimpan

dalam kondisi tidak menguntungkan.

3.4. Pengeringan Udara Bertekanan

Ada beberapa sistem pengeringan angin yang lazim digunakan

untuk kebu-tuhan peralatan pneumatik. Sistem tersebut antara lain:

1) dengan cara penyerapan,

2) dengan cara endapan, dan

3) dengan cara suhu rendah.

1. Pengeringan dengan cara penyerapan

Sistem pengeringan ini semata-mata memakai proses kimia. Proses penyerapan

dimaksudkan untuk menghisap zat-zat yang berbentuk gas dalam zat padat atau cair.

Penyaringan awal akan memisahkan udara bertekanan dari tetesan-tetesan air dan

minyak yang lebih besar. Pada perlengkapan pemasukan, angin dibuat berputar

(bersirkulasi) dalam ruang pengering (Gambar 3.3).

20

Gambar 3.3. Pengeringan dengan Cara Endapan

2. Pengeringan dengan cara endapan

Sistem pengeringan dengan cara endapan didasarkan atas proses kimia.

Pengendapan yang dimaksud adalah pengendapan zat-zat pada permukaan benda

padat. Proses ini juga dikenal sebagai pengeringan perbaikan atau pembaharuan (lihat

Gambar 3.4). Medium pengeringnya berupa bahan yang berisi butir-butir kecil

tepinya berbentuk runcing atau tajam, dapat juga berbentuk seperti butiran-butiran

keringat. Medium pengering hampir sepenuhnya terdiri dari silikon dioksid. Ada

sementara orang mengistilahkan Silica gel. Wujudnya butiran kecil berwarna putih.

Tujuan dari silica gel itu untuk mengendapkan air dan uap air. Angin yang dalam

keadaan basah dilewatkan melalui permukaan silica gel itu.

21

Gambar 3.4. Skematis Cara Pengeringan Angin dengan Sistem Penyerapan

3. Pengeringan dengan cara suhu rendah

Proses pengeringan udara cara ini bekerja atas dasar prinsip menurunkan titik

embun (lihat Gambar 3.5). Angin didinginkan mengalir ke dalam suhu rendah

pengering. Angin tadi mengalir melalui perubah udara panas dalam bagian pertama

peralatan. Udara panas yang masuk didinginkan oleh udara sejuk tetapi kering yang

dialirkan dari perubah udara panas (evapurator). Kejadian berikutnya adalah

menyebabkan minyak dan air terpisah, dan oleh karena diperlukan mesin pendingin

untuk menjalankan hanya pada kapasitas kurang dari 40%. Pendinginan awal udara

bertekanan masuk ke unit pendingin hanya pada bagian kedua. Udara bertekanan

kemudian didinginkan ke suhu 274,70K (atau hanya 1,70C).

22

Gambar 3.5. Cara Pengeringan Udara Bertekanan dengan Sistem Suhu Rendah