Download - Modul Spray Dryer
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 1/20
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengeringan merupakan suatu proses pemisahan sebagian besar air dari bahan baik
dalam bentuk evaporasi maupun sublimasi sebagai hasil dari penerapan panas.
Pengeringan suatu bahan dilakukan dengan tujuan memperpanjang daya simpan produk,
mengurangi volume dan berat produk dan sebagai tahapan proses antara. Pengeringan
dilakukan baik pada suhu tinggi maupun suhu rendah. Pada pengeringan suhu tinggi
berupa penggunaan energi panas untuk mengubah fase air menjadi uap dan membuang
uap air dalam bahan. Sementara pengeringan suhu rendah merupakan penggunaan
energi panas untuk mengubah es menjadi uap air dan membuang uap air keluar dari
bahan. Jenis-jenis pengeringan yang banyak digunakan antara lain pengeringan matahari
(sun drying) pengeringan atmosferik (solar drying, cabinet drying, tunnel drying,
conveyor drying, drum drying, spray drying), dan pengeringan sub atmosferik (vacuum
drying, freee drying). Pemilihan metode pengeringan didasarkan pada kualitas hasil
akhir yang diinginkan, sifat bahan dasar dan biaya. Spray drying menjadi pilihan dalam
proses pengeringan produk dengan hasil akhir berupa bubuk. Susu maupun kopi bubuk
merupakan produk yang menggunakan proses pengeringan metode spray drying.
1.2 Tujuan
Setelah melakakukan praktikum, mahasis!a diharapkan mampu "
• #engenal karakteristik pengeringan hambur.
• #engoperasikan alat pengeringan hambur skala laboratorium secara batch sesuai
prosedur operasi standar.
• #emisahkan solut dalam larutan tersuspensi dari pelarutnya, hingga diperoleh
produk serbuk susu yang memenuhi syarat preservasi.
• #enghitung laju penguapan air untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi
dengan laju pemanasan tetap.
• #enghitung $perolehan produk untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi
dengan laju pemanasan tetap.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 2/20
• #engevaluasi kinerja alat spray dryer (jumlah air maksimum yang dapat diuapkan
oleh sistem per jam) dengan memvariasikan konsentrasi padatan dalam umpan
dengan laju pemanasan tetap.
• #enghitung efisiensi pemanasan spray dryer.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 3/20
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengeringan
Pengeringan adalah suatu peristi!a perpindahan massa dan energi yang terjadi
dalam pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air
yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima
uap cairan (%reybal, &'). Pada proses pengeringan ini air diuapkan menggunakan
udara tidak jenuh yang dihembuskan pada bahan yang akan dikeringkan. *ir (atau
cairan lain) menguap pada suhu yang lebih rendah dari titik didihnya karena adanya
perbedaan kandungan uap air pada bidang antar-muka bahan padat-gas dengan
kandungan uap air pada fasa gas. +as panas disebut medium pengering, menyediakan
panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus memba!a air keluar. *ir juga
dapat dipisahkan dari bahan padat, secara mekanik menggunakan cara pengepresan
sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal, dengan penguapan termal ataupun
dengan metode lainnya. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya
dan lebih hemat energi dibandingkan dengan pengeringan.
andungan at cair dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke
bahan lain. *da bahan yang tidak mempunyai kandungan at cair sama sekali (bone
dry). Pada umumnya at padat selalu mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat.
andungan air dalam suatu bahan dapat dinyatakan atas dasar basah ($ berat) atau
dasar kering, yaitu perbandingan jumlah air dengan jumlah bahan kering.
asar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan
kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. alam hal ini,kandungan uap air udara lebih sedikit atau udara mempunyai kelembaban nisbi yang
rendah sehingga terjadi penguapan. emampuan udara memba!a uap air bertambah
besar jika perbedaan antara kelembaban nisbi udara pengering dengan udara sekitar
bahan semakin besar. Salah satu faktor yang mempercepat proses pengeringan adalah
kecepatan angin atau udara yang mengalir. dara yang tidak mengalir menyebabkan
kandungan uap air di sekitar bahan yang dikeringkan semakin jenuh sehingga
pengeringan semakin lambat.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 4/20
%ujuan pengeringan untuk mengurangi kadar air bahan sampai batas perkembangan
organisme dan kegiatan enim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau
bakteri terhenti sama sekali. engan demikian bahan yang dikeringkan mempunyai
!aktu simpan lebih lama.
Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air. /ara tersebut dilakukan
dengan menurunkan kelembapan nisbi udara dengan mengalirkan udara panas di
sekeliling bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar dari tekanan uap air di
udara. Perbedaan tekanan itu menyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahan ke
udara.
i industri kimia proses pengeringan adalah salah satu proses yang penting. Proses
pengeringan ini dilakukan biasanya sebagai tahap akhir sebelum dilakukan pengepakan
suatu produk ataupun proses pendahuluan agar proses selanjutnya lebih mudah,
mengurangi biaya pengemasan dan transportasi suatu produk dan dapat menambah nilai
guna dari suatu bahan. alam industri makanan, proses pengeringan ini digunakan
untuk penga!etan suatu produk makanan. #ikroorganisme yang dapat mengakibatkan
pembusukan makanan tidak dapat dapat tumbuh pada bahan yang tidak mengandung
air, maka dari itu untuk mempertahankan aroma dan nutrisi dari makanan agar dapat
disimpan dalam !aktu yang lebih lama, kandungan air dalam bahan makanan itu harus
dikurangi dengan cara pengeringan (0evitasari, 1&).
2.2 Klasifikasi Pengeringan
itinjau dari pergerakan bahan padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua,
yaitu pengeringan batch dan pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah
pengeringan dimana bahan yang dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan
didiamkan selama !aktu yang ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringandimana bahan basah masuk secara sinambung dan bahan kering keluar secara
sinambung dari alat pengering.
2erdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem
dan memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu"
• Pengeringan kntak langsung
#enggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik.
Pada proses ini uap yang terbentuk terba!a oleh udara.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 5/20
• Pengeringan !aku"
#enggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek
radiasi. Pada proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah.
• Pengeringan #eku
Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku.
(+eankoplis, &''3)
2.$ Prinsi% Dasar Pengeringan
Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah
massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama panas harus di transfer dari
medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang
terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini
akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus di transfer melalui struktur bahan
selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus disediakan untuk menguapkan
air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar dapat lepas dari bahan
dan berbentuk uap air yang bebas.
4ama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara
pemanasan yang digunakan. #akin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengeringan
makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. #akin tinggi suhu udara pengering,
makin besar energi panas yang diba!a udara sehingga makin banyak jumlah massa
cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran
udara pengering makin tinggi maka makin cepat massa uap air yang dipindahkan dari
bahan ke atmosfer. elembaban udara berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air.
Pada kelembaban udara tinggi, perbedaan tekanan uap air di dalam dan di luar bahan
kecil, sehingga pemindahan uap air dari dalam bahan keluar menjadi terhambat.
Proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air maka perlu terlebih
dahulu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu sifat-sifat bahan yang
meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang dikandungnya dan
molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam bahan pangan dinyatakan dengan
kadar air dan aktivitas air, sedangkan peranan air di udara dinyatakan dengan
kelembaban relatif dan kelembaban mutlak.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 6/20
2.& S%ra' Dr'er
2.&.1 Pengertian S%ra' Dr'er
Spray dryer atau pengering hambur adalah suatu operasi yang di gunakan untuk
memindahkan at terlarut dan pelarutnya dengan cara mengkontakan dengan udara
kering dan panas. Salah satu bagian tama dari operasi spray dryer adalah larutan di
kabutkan melalui noel yang berada pada silinder tegak yang berakhir pada tempat
pemisahan yang berbentuk siklon.
Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk pengeringan bahan
pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi).
/airan yang akan dikeringkan dile!atkan pada suatu nole (semacam saringan
bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) cairan yang sangat halus.2utiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dile!ati oleh aliran udara
panas (*nonim, 1').
5vaporasi air akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkan bagian
padatan produk dalam bentuktepung. apasitasnya dapat beberapa kg per jam hingga
6 ton per jam penguapan (1 pengering semprot) dan umpan yang diatomisasi
dalam bentuk percikan disentuhkan dengan udara panas yang dirancang dengan baik.
#etode mengeringan spray drying merupakan metode pengeringan yang paling
banyak digunakan dalam industri terutama industri makanan. #etode ini mampu
menghasilkan produk dalam bentuk bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu,
buah buahan dan lain-lain. 7ungsi spray dryer itu sendiri adalah digunakan untuk
menguapkan dan mengeringkan larutan dan bubur (slurry) sampai kering dengan cara
termal, Sehingga didapatkan hasil berupa at padat (bubuk) yang kering.
2.&.2 Prinsi% Kerja S%ra' Dr'er
Seluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke dalam bentuk butiran-
butiran air dengan cara diuapkan menggunakan atomier. *ir dari bahan yang telah
berbentuk tetesan-tetesan tersebut kemudian di kontakan dengan udara panas. Peristi!a
pengontakkan ini menyebabkan air dalam bentuk tetesan-tetesan tersebut mengering
dan berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan antara uap panas dengan
serbuk dilakukan dengan cyclone atau penyaring. Setelah di pisahkan, serbuk kemudian
kembali diturunkan suhunya sesuai dengan kebutuhan produksi. Pada prinsipnya
cairan disemprotkan melalui sebuah alat penyemprot (sprayer) ke dalam ruangan yang
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 7/20
panas. engan demikian air akan dapat menguap sehingga bahan dapat kering menjadi
bubuk atau po!der.
2.&.$ (ekanis"e Kerja S%ra' Dr'er
Pada proses dengan menggunakan spray dryer li8uid atau larutan slurry
disemprotkan ke dalam tempat yang dialirkan gas-gas panas berupa titik-titik berkabut,
air dengan cepat diuapkan dari dropplet menuju partikel padat yang disemprotkan
kepada aliran gas panas tadi. *liran gasdan cairan di dalam spray yang dialirkan secara
co-counter, counter-current dan kombinasi keduanya (0anganna, &'99).
%etesan yang terbentuk tadi selanjutnya diumpankan dengan spray noel atau
cakram spray dengan kecepatan tinggi yang berputar di dalam kamar-kamar silinder.
:al ini dapat menjamin bah!a tetesan-tetesan air dan partikel padatan basah tidak
bercampur dan permukan padatan tidak kaku sebelum sampai ke tempat pengeringan,
setelah itu baru digunakan chamber yang besar. Padatan kering akan keluar di ba!ah
chamber melalui scre! conveyer. emudian gas dialirkan dengan cyclone separator
agar proses dapat berlangsung dengan baik. Produknya berupa partikel ringan dan
berporos. /ontohnya susu bubuk kering yang dihasilkan dari pengeringan susu
cair dengan spray dryer.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 8/20
BAB $
(ET)D)L)*I PE+,)BAAN
$.1 Alat -an Baan
*dapun alat dan bahan yang diperlukan dalam percobaan adalah sebagai berikut"
N. Alat -an Baan S%esifikasi Ju"la
1 Spray dryer & set
2 +elas kimia & m4 1 buah
$ 2atang pengaduk & buah
& Spatula 2esar & buah
/ aca arloji ecil 1 buah
0 Pompa dosing & buah
;eraca analitik & buah ;eraca teknis & buah
3 +elas ukur & m4 & buah
14 Stop!atch & buah
11 Susu bubuk <6 gram
12 *8uades secukupnya
+ambar skema peralatan spray dryer
$.2 Langka Kerja
$.2.1 Persia%an Alat
Merangkai alat spray dryer
Membuka valve :
Udara tekan hingga 2 bar,
Laju alir blower pada skala 2
Menyalakan pemanas udara (T =
!"o#$
Mengatur udara keluar dari bejana
pengering (T=!%o#$
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 9/20
$.2.2 Pe"#uatan Larutan
$.2.$ Prses Pengeringan -engan S%ra' Dr'er
Larutan susu 2%&
'usu bubuk 2% gr )uadest "" ml
Menimbang drying *hamber, siklon,
labu penampung produk+ Men*atat
beratnya
Memasukkan lar+ susu ke bejana
umpan
Menyalakan pompa umpan dengan
laju alir besar (skala 2$
engeringan
T =
!%o#
mati butiran yang
keluar,
men*atat waktu dan
perubahan temperature
setiap menit
-utiran susu keringLar+ susu di
penampung
Mengukur beratMengukur volume
Mengamati produk
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 10/20
$.$ Data Penga"atan
$.$.1 Knsentrasi 24 5
ata *!al *khir
2erat cyclone 11.9 gr 19.9 gr
2erat drying chamber & gr &6 gr
4abu penampung produk 1&.'= gr 11 gr 4abu penampung yang tak teruapkan &9=.' gr
2erat susu 1 gr
>olume umpan & ml
2erat piknometer kosong &9.'= gr
2erat piknometer ? umpan <<.&6 gr
2erat ca!an kosong 16.=3 gr
2erat ca!an ? produk basah 16.'< gr
2erat ca!an ? produk kering 16. gr
%abel pengamatan
t (menit) % udara keluar (o/) % udara masuk (o/)
96 &39
& 6< &3'
1 <1 &<&
3 <' &<&
< 6 &<3
6 6 &<3
= 6 &<6
9 =6 &<6
=' &<<
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 11/20
' 91 &<<
& 96 &<6
&& 9= &<6
&1 9= &<6
&3 9 &<=&< &<9
&6 1 &<6
&= 1 &<9
&9 3 &<9
& < &<6
&' 6 &<
1 = &<=
1& 6 &<9
11 = &<
13 = &<
$.$.2 Knsentrasi 2/5
ata *!al *khir
2erat cyclone 11.9 gr =6 gr
2erat drying chamber & gr &' gr
4abu penampung produk 1&.'= gr
4abu penampung yang tak teruapkan &9=.' gr
2erat susu 16 gr
>olume umpan & ml
2erat piknometer kosong &9.'= gr
2erat piknometer ? umpan <6.<6 gr
2erat ca!an kosong 16.=3 gr 2erat ca!an ? produk basah 1'.'9 gr
2erat ca!an ? produk kering 1'.'1 gr
%abel pengamatan
t (menit) % udara keluar (o/) % udara masuk (o/)
3 &36
& 99 &3=
1 9= &39
3 &3=
< 6 &39
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 12/20
6 = &<=
= 9 &<
9 ' &<
&&'
' = &<& = &1
&& 1 &
&1 6 &&=
&3 9 &16
&< &1
$.& Hasil Per6#aan
ata onsentrasi 1$ onsentrasi 16$
#assa jenis umpan &.<9= gr@ml &.''= gr@ml#assa umpan &<.9= gr &'.'= gr
#assa umpan sisa =1.6= gr =6.<1 gr
#assa produk kering .16 gr <.1' gr
#assa susu dalam umpan teruapkan gr &.&& gr
#assa umpan teruapkan <&.'< gr <<.< gr
4aju massa penguapan air .1<= gr@s .<' gr@s
alor penguapan air 66.6= J@s '1.3 J@s
adar air &'.36$ &.&6$
5fisiensi penguapan <$ <.<6$
$yield 3.&16$ <1.<3$
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 13/20
BAB &
PE(BAHASAN
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 14/20
BAB /
KESI(PULAN
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 15/20
LA(PI+AN
Knsentrasi 245
#assa susu A 1 gr
> umpan (susu ? air) A & ml
#assa jenis umpan
#assa umpan A & ml B &.<9= gr@ml
A &<.9= gr
> umpan sisa A = ml
#assa umpan sisa
#assa produk kering
Ket " massa produk kering hanya dihitung dari labu penampung dan dari cyclone yang
bisa jatuh ke labu penampung dan kemudian dipanaskan. #assa produk yang menempel
pada cyclone tidak dianggap massa produk kering karena tidak dapat dilakukan proses
pemanasan, hanya dihitung sebagai massa teruapkan.
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 16/20
#assa susu dalam umpan teruapkan
#assa umpan teruapkan
4aju massa penguapan air
alor penguapan air
adar air
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 17/20
Knsentrasi 2/5
#assa susu A 16 gr
> umpan (susu ? air) A & ml
#assa jenis umpan
#assa umpan A & ml B &.''= gr@ml
A &'.'= gr
> umpan sisa A 6'.66 ml
#assa umpan sisa
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 18/20
#assa produk kering
Ket " massa produk kering hanya dihitung dari labu penampung dan dari cyclone yang
bisa jatuh ke labu penampung dan kemudian dipanaskan. #assa produk yang menempel
pada cyclone tidak dianggap massa produk kering karena tidak dapat dilakukan proses
pemanasan, hanya dihitung sebagai massa teruapkan.
#assa susu dalam umpan teruapkan
#assa umpan teruapkan
4aju massa penguapan air
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 19/20
alor penguapan air
adar air
7/21/2019 Modul Spray Dryer
http://slidepdf.com/reader/full/modul-spray-dryer 20/20
DA7TA+ PUSTAKA
+eankoplis, /hristie John. 13. Transport Processes and Separation Process
Principles. S " Pearson 5ducation Cnc, 13.
:#C oms %eknologi Pertanian 2ra!ijaya #alang. 1&1. #etode Pengeringan Spray
rying. Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) Komisariat Teknologi Pertanian
Universitas rawi!a"a Malang. DEnlineF Januari , 1&1. D/ited" #aret 1, 1&6.F
http"@@hmitpub.blogspot.com@1&1@&@metode-pengeringan-spray-drying.html.
#artiano, *#. 1&. Spray ryer. Tekim. DEnlineF #ei 3, 1&. D/ited" #aret 1,
1&6.F http"@@matekim.blogspot.com@1&@[email protected].
#ayani, >iolleni, :erdyna +ita and Prihadi, *yu 4estari. 1&1. #etode Pengeringan
dengan #enggunakan Spray ryer (/ontinuous rying). TS# #armasi Unsoed
$%&$. DEnlineF #ei 1&, 1&1. D/ited" #aret 1, 1&6.F
https"@@tsffarmasiunsoed1&1.!ordpress.com@1&1@6@1&@metode-pengeringan-
dengan-menggunakan-spray-dryer-continuous-drying@.
Purba, 7ebriani. 1&1. #esin Pengering (rying #achine). M" 'ream. DEnlineF
esember &&, 1&1. D/ited" #aret 1, 1&6.F
http"@@febrianipurba.blogspot.com@1&1@&[email protected].
0ohman, Saepul. 1. %eknologi Pengeringan 2ahan #akanan. Ma!ari Magaine.
DEnlineF esember &', 1. D/ited" #aret 1&6, 1&6.F
http"@@majarimagaine.com@1@&1@teknologi-pengeringan-bahan-makanan@.
%indaon, Hestryan. 1&3. Pengeringan. Teknik Kimia. DEnlineF Juli &, 1&3. D/ited"
#aret 1, 1&6.F http"@@!estryantindaon.blogspot.com@1&3@[email protected].