makalah humidifikasi dan drier
DESCRIPTION
PengeringanTRANSCRIPT
TUGAS MAKALAH
PERALATAN INDUSTRI PROSES
Oleh :
KATRINA PUTRI
META MEDIANA 0609 3040 0350
M. FARHAN
Kelas 3 KB
DOSEN PEMBIMBING : Ir. Jaksen M. Amin, M.Si
TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PERIODE 2010 / 2011
BAB I
PENDAHULUAN
Mengingat kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini sangat pesat
dimana peralatan – peralatan modern diciptakan untuk mempermudah dan
mempercepat suatu proses dan kerja di pabrik. Dalam rangka memenuhi permintaan
pasar maka peningkatan efisien pada industri sudah merupakan suatu keharusan yang
tidak dapat ditunda lagi. Pada saat sekarang ini perkembangan teknik instrument
mengalami peningkatan yang begitu pesat. Kebutuhan pemakaian instrument tidak
hanya sebagai pengukuran tetapi juga sebagai pengendali karena kedua fungsi
tersebut erat kaitannya satu dengan lainnya. Peralatan instrument umumnya berguna
untuk membantu jalannya proses produksi, sedangkan peralatan sensor pada
khususnya adalah berfungsi sebagai monitoring dari peralatan – peralatan yang vital.
Salah satu contoh adalah Dryer. Tentu saja alat pengering ini berhubungan dengan
proses humidifikasi dan dehumidifikasi.
Dalam tulisan ini dibahas mengenai jenis-jenis alat pengeringan. Selain itu
juga dibahas mengenai proses humidifikasi dan dehumidifikasi, serta hal-hal yang
berhubungan seperti temperature bola basah dan bola kering, humiditas. Dengan
demikian dapat menentukan uap air dalam aliran gas dan untuk mengurangi uap air
dalam aliran gas.
Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi
menyangkut system udara air. Contoh paling sederhana adalah pengeringan padatan
basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan
dehumidifikasi aliran gas sebagai efek sampingan.
Pemakaian AC dan pengeringan gas juga menggunakan proses humidifikasi
dan dehumidifikasi. Sebagai contoh kandungan uap air harus dihilangkan dari gas
klor basah, sehingga gas ini bias digunakan pada peralatan baja untuk menghindari
korosi. Demikian juga pada proses pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan
dikeringkan sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati
pada bahan yang menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, asam sulfat
pekat, dan lain-lain.
BAB II
ISI
HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI
Psikrometrik merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara sifat fisik
dan termal dalam campuran udara. Psikrometrik juga merupakan media identifikasi
campuran udara yang dapat dimodifikasi sebagai output dari proses pengendalian
iklim, untuk menyediakan kenyamanan bagi manusia, hewan, tanaman, maupun
proses-proses industri (Badan Standarisasi Nasional, 2001).
Termodinamika Udara
Udara merupakan campuran gas-gas, termasuk di antaranya udara kering dan
uap air, yang berada di zona atmosfer bumi (http://www.wikipedia.org, 2008a).
Karakteristik udara yang efektif terhadap kehidupan ternak, dicirikan dengan
ketersediaan oksigen dalam jumlah yang mencukupi, tanpa disertai gas-gas lain yang
berdampak negatif bagi ternak. Identifikasi termodinamika udara merupakan
kegiatan pengondisian udara sebagai bentuk pengendalian iklim pada bangunan
dalam menyediakan kenyamanan bagi manusia, hewan, tanaman, maupun proses-
proses industri (http://www.taftan.com, 1998). Menurut Zain dkk. (2005), terdapat
delapan sifat termodinamika untuk mengidentifikasi udara.
A. Pengertian Humidifikasi Dan Dehumidifikasi
Proses humidifikasi merupakan suatu proses yang diperlukan untuk
menentukan uap air dalam aliran gas. Sebaliknya, Dehumidifikasi merupakan
suatu proses untuk mengurangi uap air dalam aliran gas.
B. Rangkaian Proses
Proses Humidifikasi dengan proses Dehumidifikasi mempunyi
perbedaan, adapun perbedaan antara proses humidifikasi dengan
dehumidifikasi sebagai berikut:
1. Proses humidifikasi, merupakan suatu proses yang dapat menambah
kadar air dalam gas. Dalam prosesnya ada dua cara yaitu dengan
pemanasan dan tanpa pemanasan. Arah aliran kedua proses tersebut
berbeda tergantung bagaimana kita dapat mengatur buka tutupnya valve.
Pada proses ini, gas dikontakan dengan air yang berada di dalam labu
secara counter current dimana air mengalir dari atas dan gas/udara
menngalir ke atas dari bawah, dengan laju alir sirkulasi air tertentu. Data
yang diambil dari percobaan ini seperti, suhu air di dalam labu, suhu gas
masuk, suhu gas keluar, dan beda tekanan di dalam labu.
2. Proses Dehumidifikasi, yang merupakan proses pengurangan kadar air
dalam gas, sama dengan proses humidifikasi mempunyai dua cara proses,
yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Kesemuanya itu tergantuk
cara mengatur valve yang ada. Pada proses ini, gas dilewatkan pada
sebuah kolom yang yang didalamnya terdapat zat penyerap (absorbent)
dan juga dengan memperbesar tekanan. Data yang diambil pada
percobaan ini seperti, suhu gas masuk, suhu gas keluar, beda tekanan
pada kolom (DP), dan suhu keluaran kolom bagian (A, B, C, dan D) yang
menempel pada kolom.
Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi
menyangkut system udara air. Contoh paling sederhana adalah
pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air
sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran gas sebagai efek
sampingan.
Pemakaian AC dan pengeringan gas juga menggunakan proses
humidifikasi dan dehumidifikasi. Sebagai contoh kandungan uap air harus
dihilangkan dari gas klor basah, sehingga gas ini bisa digunakan pada
peralatan baja untuk menghindari korosi. Demikian juga pada proses
pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan dikeringkan sebelum masuk
ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati pada bahan yang
menyerap air (dehydrating agent) seperti silica gel, asam sulfat pekat, dan
lain-lain.
C. Faktor –Faktor Yang Mempengeruhi
1. Konsep Udara Lembab
Campuran gas-uap memiliki peran penting di alam dan peralatan
teknik. Misalnya keadaan udara lingkungan dalam bahasan meterologi.
Contoh pada peralatan teknik misalnya proses yang terjadi pada klimatisasi,
pengeringan, pembakaran dan pembersihan gas buang.
Gambar 3 1: Sketsa sistem udara lembab
Campuran udara lembab dipandang sebagai campuran dua komponen yaitu
komponen inert yang berupa udara kering dan komponen yang dapat terkondensasi
yaitu uap air (Gambar 3-1).
Udara dalam campuran udara lembab memiliki kemampuan untuk menyerap
uap air yang amat tergantung pada suhu dan tekanan. Makin tinggi suhu akan
semakin besar kemampuan serapan tersebut. Kondisi dimana kapasitas serapan uap
air maksimal pada suhu dan tekanan tertentu dinamakan dengan kondisi jenuh.
Gambar 3-2: Udara lembab pada Diagram T-s
Campuran udara lembab dipandang sebagai dua komponen gas yaitu bagian yang
tidak kondensasi (yang dinyatakan sebagai udara kering) dan komponen yang dengan
mudah terkondensasi (uap air).
2. Volume Spesifik Udara Lembab
Volume spesifik udara lembab dibedakan menjadi dua jenis, sifat spesisik
terhadap massa total (v) dan sifat spesifik terhadap massa udara kering (vx).
Sifat spesifik berbasis massa dari udara kering (vx).
3. Densitas Udara Lembab
Jumlah uap air akan mempengaruhi densitas dari campuran udara lembab.
Uap air merupakan gas ringan jika dibandingkan dengan oksigen dan
nitrogen. Udara kering lebih rapat dibanding udara lembab.
4. Besaran Humiditas
Humiditas (Kelembaban) adalah nilai kuantitas air yang terkandung dalam
udara lembab. Nilai tersebut dapat ditampilkan sebagai Humiditas absolut
(mv) , Rasio Humiditas (xv) dan Humiditas relativ ().
Humiditas absolut mv: total massa uap air yang terkandung dalam suatu
sistem campuran udara lembab dalam suatu kuantitas volume tertentu.
Humiditas relatif (lebih dikenal dalam meteorologi sebagai relative humidity
– RH) adalah nilai perbandingan antara tekanan parsial uap air aktual
terhadap tekanan parsial uap air pada keadaan saturasi dengan suhu yang
sama (suhu tabung kering).
Rasio humiditas (Humiditas spesifik) xv didefinisikan sebagai rasio jumlah
massa air yang terkandung dalam setiap satuan massa udara kering. Rasio
humiditas dalam udara lembab memiliki nilai antara xv = 0 (udara kering)
dan nilai maksimum xv = xvs (udara saturasi atau jenuh).
Kelembaban Relatif
Menurut Zain dkk. (2005), kelembaban relatif atau relative humidity (RH)
merupakan salah satu sifat termodinamika udara yang menyatakan perbandingan
tekanan uap parsial (Pv) terhadap tekanan uap jenuh (Pvs), pada suhu konstan.
Kelembaban relatif merupakan hasil perbandingan antara massa aktual uap air dari
campuran udara terhadap massa uap air yang menjadi jenuh pada suhu yang sama,
yang dinyatakan dalam satuan %. Menurut Zain dkk. (2005), kelembaban relatif
dapat didekati dengan persamaan :
Keterangan :
RH = Kelembaban relatif (%)
Pv = Tekanan uap parsial (kPa)
Pvs = Tekanan uap jenuh (kPa)
Kelembaban Mutlak
Menurut Zain dkk. (2005), kelembaban mutlak atau rasio kelembaban (W) adalah
massa uap air (mu) yang terkandung dalam udara lembab per satuan massa udara
kering (ma), yang dapat didekati dengan persamaan berikut :
Keterangan :
W = Kelembaban mutlak (kguap air/kgudara kering)
Pv = Tekanan uap parsial (kPa)
Pvs = tekanan uap jenuh (kPa)
5. Suhu Udara Lembab
Suhu tabung kering - dry bulb - atau dapat cukup disebut sebagai suhu udara,
merupakan indikasi kandungan kalor dari campuran. Dinamakan suhu udara kering
karena pada pengukuran tidak dipengaruhi oleh uap air yang ada. Pengukuran
dilakukan dengan termometer yang terlindungi dari radiasi dan uap air. Suhu
tabung basah - wet bulb - adalah suhu pada kondisi jenuh adiabat, diukur dengan
termometer yang diselubungi dengan kain basah. Proses penguapan terjadi
dengan mengabsorpsi kalor laten, sehingga suhu tabung basah selalu lebih rendah
dari suhu tabung kering. Keduanya akan sama pada keadaan humiditas 100%. Titik
Embun - dew point - adalah suhu dari campuran udara lembab dimana uap air
yang terkandung mulai terjadi pengembunan. Jika suhu udara mendekati titik
embun maka humiditas relativ tinggi, dan jika suhu udara jauh lebih tinggi maka
nilai humiditas relativ rendah.
6. Suhu Bola Kering
Suhu bola kering atau dry bulb temperature (Tdb) merupakan suhu campuran
udara kering dan uap air yang diukur melalui skala termometer raksa secara
langsung (http://www.taftan.com, 1998). Suhu udara bola kering tidak
dipengaruhi oleh jumlah uap air yang terkandung dalam udara. Menurut Zain
dkk. (2005), dalam proses kesetimbangan kalor, suhu bola kering
memengaruhi intensitas kalor yang diproduksi melalui penguapan
(respirasi/evaporasi) maupun melalui konveksi, salah satunya dari sistem
ventilasi.
7. Suhu Bola Basah
Suhu bola basah atau wet bulb temperature (Twb) merupakan suhu dimana
kesetimbangan terjadi antara campuran udara dengan uap air. Suhu bola
basah akan dicapai, jika udara secara adiabatis telah jenuh oleh penguapan
uap air (Zain dkk., 2005). Menurut http://www.taftan.com (1998),
pengukuran suhu bola basah dapat dilakukan melalui termometer raksa yang
terbalut kain basah pada ujung sensornya, dengan tujuan untuk mengurangi
efek radiasi di dalam udara.
Tekanan Uap Parsial
Tekanan uap parsial (Pv) dihasilkan oleh molekul uap air yang terkandung di dalam
udara lembab, pada suhu yang sama. Apabila udara mencapai kondisi jenuh, maka
tekanan uap tersebut disebut tekanan uap jenuh (Pvs) (Zain dkk., 2005). Menurut
http://www.taftan.com (1998), tekanan uap parsial dapat didekati dengan
persamaan :
Pendugaan tekanan uap jenuh dapat didekati dengan persamaan :
Keterangan :
Pv = Tekanan uap parsial (kPa)
Pvs = Tekanan uap jenuh (kPa)
Pa = Tekanan atmosfer (101,3238 kPa)
Tdb = Suhu bola kering (ºC)
Twb = Suhu bola basah (ºC)
Entalpi
Entalpi (h) merupakan sifat termal dari campuran udara dan uap air yang
menunjukkan intensitas kalor total, yang terdiri dari kalor sensibel dan kalor laten
dalam udara lembab per satuan massa udara kering, di atas suhu acuan (kJ/kgudara
kering). Menurut Zain dkk. (2005), entalpi spesifik untuk satu kg udara kering dapat
didekati dengan persamaan :
Keterangan :
h = Entalpi (kJ/kg)
Tdb = Suhu bola kering (ºC)
W = Kelembaban mutlak (kguap air/kgudara kering)
Volume Spesifik
Volume spesifik (v) merupakan volume udara di dalam ruangan yang diisi oleh satu
kg udara kering (m3/kgudara kering). Menurut Zain dkk. (2005), volume spesifik udara
dapat didekati dengan persamaan berikut :
Keterangan :
v = Volume spesifik (m3/kgudara kering)
P = Tekanan atmosfer (101,3238 kPa)
R = Tetapan gas (8.314.041 J/kg.mol.K)
Tdb = Suhu bola kering (°C)
W = Kelembaban mutlak (kguap air/kgudara kering)
PERALATAN PENGERINGAN
Tujuan akhir dari sistem pengeringan bukan saja untuk mempercepat proses
pengeringan, akan tetapi juga untuk meningkatkan mutu bahan yang dikeringkan dan
sistem dapat beroperasi dengan biaya relatif rendah. Dengan kata lain, kita ingin
mengoptimumkan operasi sistem pengeringan tersebut.
Sistem pengeringan dapat direka bentuk hanya setelah kita mengetahui
prinsip dasar pengeringan suatu jenis bahan. Hal ini penting untuk menghindari
proses pengeringan lampau dan pengeringan yang terlalu lama, karena kedua proses
pengeringan ini akan meningkatkan biaya operasi.
A. KELEMBABAN UDARA
Komponen yang paling banyak di dalam udara adalah oksigen, nitrogen, dan
uap air. Oksigen dan nitrogen tidak mempengaruhi kelembaban udara, sedangkan
kandungan uap air sangat berpengaruh terhadap kelembaban udara. Udara yang
kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang
mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab.
Setiap unsur di dalam udara, termasuk uap air, mempengaruhi tekanan udara.
Pada suatu nilai tekanan udara tertentu, tekanan maksimum uap air yang dapat
dicapai dinamakan tekanan jenuh. Jika tekanan melebihi tekanan jenuh akan
menyebabkan uap air kembali membentuk titisan air. Seandainya suhu dinaikkan,
tekanan jenuh juga akan turnt meningkat. Oleh karena itu kita dapat
mendefenisikan tekanan jenuh sebagai tekanan uap air diatas permukaan air
mendidih dalam suatu ketel tertutup tanpa udara.
Tekanan jenuh berubah menurut keadaan suhu yang menyebabkan air
tersebut mendidih. Oleh karena itu nilai tekanan jenuh senantiasa berubah.
Misalnya, tekanan jenuh pada 100°C ialah 101,3 kPa sedangkan tekanan jenuh
pada suhu 60°C adalah 19,9 kPa. Nilai-nilai ini dapat dilihat pada tabel yang
terdapat dalam buku yang ditulis oleh Dossat (1981). Daftar lengkap sifat air dan
uap jenuhnya ada pada lampiran A. Tabel 1. menunjukkan sebahagian dari tabel
tersebut.
B. PROSES PENGERINGAN
Bahasa ilmiah pengeringan adalah penghidratan, yang berarti menghilangkan
air dari suatu bahan. Proses pengeringan atau penghidratan berlaku apabila bahan
yang dikeringkan kehilangan sebahagian atau keseluruhan air yang
dikandungnya. Proses utama yang terjadi pacta proses pengeringan adalah
penguapan. Penguapan terjadi apabila air yang dikandung oleh suatu bahan
teruap, yaitu apabila panas diberikan kepada bahan tersebut. Panas ini dapat
diberikan melalui berbagai sumber, seperti kayu api, minyak dan gas, arang baru
ataupun tenaga surya.
Pengeringan juga dapat berlangsung dengan cara lain yaitu dengan
memecahkan ikatan molekul-molekul air yang terdapat di dalam bahan. Apabila
ikatan molekul-molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen
dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. Akibatnya bahan
tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya.
Cara ini juga disebut pengeringan atau penghidratan. Untuk memecahkan
ikatan oksigen dan hidrogen ini, biasanya digunakan gelombang mikro.
Gelombang mikro merambat dengan frekuensi yang tinggi. Apabila gelombang
mikro disesuaikan setara dengan getaran molekul-molekul air maka akan terjadi
resonansi yaitu ikatan molekul-molekul oksigen dan hidrogen digetarkan dengan
kuat pada frekuensi gelombang mikro yang diberikan sehingga ikatannya pecah.
Hal ini yang menyebabkan air tersebut menguap. Proses yang sama terjadi
pada oven gelombang mikro (microwave) yang digunakan untuk memasak
makanan.Pada pembahasan selanjutnya kita tidak akan menyinggung proses
pengeringan menggunakan gelombang mikro, tetapi difokuskan pada
pengeringan menggunakan tenaga panas. Hal ini disebabkan sistem pengeringan
gelombang mikro mahal dan tidak digunakan secara luas untuk mengeringkan
suatu bahan terutama dalam sektor pertanian.
Dalam sektor pertanian sistem pengeringan yang umum digunakan adalah
tenaga surya. Pada sistem tenaga surya ini, bahan diexpose ke sinar surya secara
langsung maupun tidak langsung. Uap air yang terjadi dipindahkan dari tempat
pengeringan melalui aliran udara. Proses aliran udara ini terjadi karena terdapat
perbedaan tekanan. Perbedaan tekanan udara ini dapat terjadi secara konveksi
bebas maupun konveksi paksa. Konveksi bebas terjadi tanpa bantuan luar, yaitu
pengaliran udara hanya bergantung pada perbedaan tekanan yang disebabkan
oleh perbedaan densitas udara, sedangkan pada konveksi secara paksa digunakan
kipas untuk memaksa gerakan udara.
Pada sistem pengeringan yang bersumberkan tenaga minyak, bahan yang
akan dikeringkan diletakkan di dalam suatu ketel tertutup. Udara panas hasil
pembakaran minyak dialirkan mengenai permukaan bahan tersebut. Akhir-akhir
ini, cara tersebut diatas juga digunakan dalam teknologi tenaga surya. Udara yang
dipanaskan oleh pengumpul surya digunakan untuk menguapkan air pada bahan.
Udara merupakan medium yang sangat penting dalam proses pengeringan,
untuk menghantar panas kepada bahan yang hendak dikeringkan, karena udara
satu-satunya medium yang sangat mudah diperoleh dan tidak memerlukan biaya
operasional. Oleh karena itu untuk memahami bagaimana proses pengeringan
terjadi, maka perlu ditinjau sifat udara.
1. Pengertian dryer
Pada umumnya, pengeringan (drying) zat padat berarti pemisahan
sejumlah kecil air atau cat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi
kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yng
dapat diterima. Pengertian biasanya merupakan langkah terakhir dari
sederetan opersi, dan hasil pengeringan biasanya siap untuk dikemas.
Pemisahan air atau zat cair lain dari zat padat dapat dilakukan dengan
memeras zat cair itu secara mekanik hingga keluar, atau dengan pemisah
sentrifugal, atau dengan penguapan secara termal. Kandungan zat cair
didalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain.
Kadang-kadang bahan yang tidak mengandung zat cair sama sekali disebut
kering tulang. Namun pada umumnya, zat padat masih mengandung sedikit
zat cair. Garam meja yang telah dikeringkan, misalnya mengandung kira-kira
4 % kasien kering kira-kira 8%. Pengeringan adalah suatu istilah yang
relative dan hanya mengandung arti bahwa terdapat pengurangan kadar zat
cair dari suatu nilai akhir yang dapat diterima.
Alat pengering konvensi dan alat pengering kontak terbagi menjadi beberapa
macam jenis alat, yaitu :
a. Pengeringan zat padat dan tapal (pasta)
Pengering Talam
Pengering Konveyor Tabir
Pengering Putar
Pengering Konveyor-Fluidisasi
Pengering Hamparan-Fluidisasi
Pengering Kilat
Pengering Menara
b. Pengeringan Larutan dan Bubur
Pengering Semprot
Pengering Film
Pengering Tormol
Klasifikasi Pengering
Ada pengeringan yang beroperasi secara kontinyu (sinambung) dan ada pula
yang secara tampak (batch). Pada beberapa proses pengeringan, zat padatnya ada
yang diaduk, tetapi ada pula yang zat padatnya boleh dikatakan tidak diaduk. Untuk
mengurangi suhu pengeringan, beberapa pengeringan beroperasi dalam vakum.
Beberapa pengeringan dapat menangani segala jenis bahan, tetapi pada yang sangat
terbatas dalam hal umpan yang dapat ditanganinnya .
Pembagian pokok dalam klasifikasi pengeringan :
1. Pengeringan-pengeringan dimana zat padat itu bersentuhan langsung dengan
gas panas (biasanya udara)
2. Pengeringan-pengeringan dimana kalor berpindah ke zat padat dari suatu
medium luar, misalnya uap, biasanya melalui permukaan logam yang
bersentuhan dengan zat padat itu (pengering adiabatic) dan dimana
perpindahan kalor berlangsung dari suatu medium luar (pengering
nonadiabatic) tetapi pada beberapa unit terdapat gabungan pengeringan
adiabatic dan nonadiabatic. Pengeringan ini biasanya disebut pengeringan
langsung-tak langsung (direct-undirect dryer).
Cara penggunaan Zat Padat Dalam pengering
Kebanyakan pengering industry menangani zat padat butiran pada sebagian
atau keseluruhan siklus pengeringannya, ada juga yang mengeringkan benda-benda
besar seprti barang-barang keramik atau lembaran polimer.
Dalam pengeringan adiabatic, zat padat itu bersentuhan dengan gas menurut
salah satu dari cara berikut :
1) Gas ditiupkan melintas permukaan hamparan atau lembaran zat padat, atau
melintas satu atau kedua sisi lembaran atau film sinambung. Proses ini disebut
pengeringan dengan sirkulasi silang (cross-circulation drying).
2) Gas ditiupkan melaui hamparan zat padat butiran kasar yang ditempatkan di atas
ayak pendukung. Cara ini disebut pengeringan sirkulasi tembus (trhough-
circulating drying). Sebagaimana juga dalam hal pengeringan sirkulasi silang, di
sini pun kecepatan gas harus rendah untuk mencegah terjadinya pembawa ikutan
(entertainment) terhadap zat padat.
3) Zat padat disiramkan ke bawah melalui suatu arus gaya yang bergerak perlahan-
lahan ke atas, kadang-kadang dalam hal ini terdapat pembawa ikutan yang tidak
dikehendaki dari pada pertikel halus oleh gas.
4) Gas dilarikan melaui zat padat dengan kecepatan yang cukup untuk
memfluidisaikan hamparan. Dalam hal ini tidak dapat dihindarkan terjadinya
pembawa ikutan partikel-partikel yang halus.
5) Zat padat seluruhnya di bawa ikutdengan arus gas kecepatan tinggi dan di
angkutn secara pnematik dari peranti pencampuran ke pemisah mekanik.
2. Peralatan Pengering
Peralatan pengering yang sering digunakan dalam industri terdiri dari dua kelompok
yaitu :
Kelompok pertama yang terbesar yang terdiri dari pengering untuk zat padat
tegar atau bijian dan tapal (pasta) setengah-padat.
Kelompok kedua terdiri dari pengeringan yang dapat menampung bubur dan
umpan-umpan cair.
1. Pengeringan zat padat dan tapal (pasta)
Pengeringan zat padat dan tampal terdiri dari pengeringan talam (tray
dryer) dan pengeringan konveyor-tabir (screen-cinveyordryer) untuk bahan-
bahan yang tidag boleh diaduk, dan pengeringan menara (tower dryer),
pengeringan putar (rotary dryer), pengeringan konveyor-sekrup (screw-
conveyor dryer), pengeringan hamparan-fluidisasi (fluid-bed dryer) dan
pengeringan kilat (flash dryer), dimana pengadukan boleh dilakukan.
a. Pengeringan Talam
Pengeringan ini terdiri dari sebuah ruang dari logam lembaran yang berisi dua
buah truk yang mendukung rak-rak H. Setiap rak mempunyai talam dangkal kira-kira
30-in, persegi dan tebal 2 sampai 6-in, yang penuh dengan bahan yang akan
dikeringkan. Udara panas disirkulasikan pada kecepatan 7 sampai 15 ft/det diantara
talam dengan bantuan kipas C dan motor D, mengalir melalui pemanas E. sekat-sekat
G membagikan udara itu secara seragam di atas susunan tala tadi. Sebagian udara
basah diventilasikan keluar melalui talang pembuang B, sedang udara segar masuk
melaui pemasuk A. Rak-rak itu disusun di atas roda truk I, sehingga pada akhir siklus
penberingan truk itu dapat ditarik keluar dari kamar itu dan dibawa ke stasiun
penumpahan talam.
Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan zat padat biasanya
lambat dan siklus pengeringan pun panjang 4 sampau 48 per jam tumpak.
b. Pengeringan Konveyor – tabir
Lapisan bahan yang akan dikeringakan setebal 1 sampai 6-in diangkut
secara perlahan-lahan di atas tabir logam melalui kamar atau terowongan
pengeringan. Kamar itu terdiri dari sederetan bagian terpisah yang masing-
masing mempunyai kipas dan pemanas udaranya sendiri. Pada ujung masuk
pengering itu, udara biasanya mengalir keatas melaui tabir dan zat padat,
didekat ujung keluar, dimana bahan itusudah kering dan mendebu, udara
dikeluarkan kebawah melaui tabir. Suhu udara dan kelembaban mungkin
tidak sama pada masing-masing bagian itu, sehingga tedapat kondisi
pengeringan yang optimum pada setiap titik.
Pengering konveyor-tabir biasanya mempunyai lebar 6 ft (2 m) dan
panjang 12 sampai 150 ft (4 sampai 50 m), dengan waktu pengeringan 5
sampai 120 menit. Ukuran anyaman tabir itu kira-kira 30 mesh. Bahan-bahan
bijian kasar, beserpih, atau bahan berserat dapat dikeringkan dengan sirkulasi
tembus tanpa sesuatu perlakuan pendahuluan dan tanpa ada baha yang lolos
melalui tabir. Akan tetapi, tampal dan ampas seringa yang halus dipercetak
terlebih dahulu untuk dapat ditangani dengan pengering konveyor tabir.
c. Pengering Menara
Pengering menara terdiri dari sederetan talam bundar yang dipasang
bersusun ke atas pada suatu poros tengah yang berputar. Umpan padat
dijatuhkan pada talam teratas dan dikenakan pada arus udara panas atau gas
yang mengalir melintas talam. Zat padat itu lalu dikikis keluar dan dijatuhkan
ke talam berkut dibawahnya. Zat padat itu menempuh jalan seperti itu melaui
pengering, sampai keluar sebagian hasil yang kering dari dasar menara.
Aliran zat padat dan gas itu bias searah pula berlawanan arah.
d. Pengering putar
Pengering putar terdiri dari sebuah selongsong berbentuk silinder
yang berputar horizontal atau agak miring kebawah kearah luar. Umpan
basah masuk dari satu ujung silinder, bahan itu keluar dari ujung yang satu
lagi. Pada waktu selongsong berputar, sayap-sayap yang terdapat didalam
mengangkat zat padat itu dan menyiramkan kebawah melaui bagian dalam
selongsong. Pengering putar dapat dipanaskan dengan kontak langsung gas
dengan zat padat, dengan gas panas yangmengalir melaui mantel luar, atau
dengan uap yang kondensasi di dalam seperangkat tabung longitudinal yang
dipanaskan pada permukaan dalam selongsong.
e. Pengering Turbo
Pengering turbo (turbo dryer) ialah suatu pengering menara dengan
resirkulasi dalam gas pemanas. Kipas-kipas turbin digunakan untuk
mensirkulasikan udara atau gas kearah luar diantara beberapa talam, diata
elemen pemanas, dan kearah dalam diantara talam-talam lain. Kecepatan gas
biasanya adlah 2 sampai 8 ft/det (0,6 sampai 2,4 m/det). Dua talam terbawah
merupakan bagian pendinginan untuk zat padat kering. Udar yang dipanaskan
terlebih dahulu biasanya masuk melaui bawah menara dan keluar dari atas
sehingga terdapat aliran lawan arah.
Pengeringan turbo berfungsi sebagian dengan pengeringan sirkulasi
silang, seperti pada penering talam dan sebagian dengan menyiramkan
partikel-partikel itu jatuh dari satu talam ketalam berikutnya.
f. Pengeringan Konveyor-sekrp
Pengering konveyor-sekrup adalah suatu pengering kontinu kalor tak
langsung, yang terdiri pada pokonya dari sebuah konveyor-sekrup horizontal
(atau konveyor daun) yang terletak di dalam suatu selongsong-bermantel
berbentuk silinder. Zat padat yang diumpankan di satu ujung di angkut
perlahan-lahan melaui zone panas yang dikeluarkan dari ujung yang satu lagi.
Uap yang keluar disedot melalui pipa yang dipasang pada atap
selongsong. Selongsong itu memiliki diameter 3 sampai 24 in (75 sampai 600
mm) dan panjangnya sampai20 ft (6 in), bila diperlukan lebih panjang,
digunakan beberapa selongsong yang dipasang bersusun satu di atas yang
lain. Sering pula unit paling bawah dalam susunan itu merupakan pendingin
dimana air atau bahan pendingin lain yang dialirkan di dalam mantel itu
untuk menurunkan suhu zat padat yang telah dikeringkan tersebut sebelum
keluar dari pengering.
g. Pengering hamparan-fluidisasi
Pada alat pengering hamparan-fluidisai menunjukkan suatu alat
pengering dimana zat padatnya difluidisasikan dengan gas pengering, yang
banyak digunakan dalam masalah pengeringan. Partikel-partikel zat padat
difluidisasikan dengan udara atau gas didalam unit hamparan-hamparan
(boiling bed). Pencampuran dan perpindahan kalor berlangsung sangat cepat.
Umpan basah masuk dari atas hamparan, hasil kering keluar dari samping.
Partikel-partikel kecil dipanaskan pada dasarnya sampai suhu cembul kering
gas fluidisasi.
h. Pengering kilat
Dalam pengering kilat, zat padat gilingan basah diangkut selama
beberapa detik didalam arus gas panas. Umpan basah dimasukkan kedalam
pencampur, dimana ia dicampurkan dengan sebuah bahan kering secukupnya
untuk membuatnya bebas mengalir. Bahan campuran itu lalu masuk ke dalam
penumbuk palu (hammer mill), yang disapu dari gas bakaran panas dari
tungku. Zata padat serbuk itu lalu dibawa keluar dari penumbuk dengan arus
gas melaui talang yang cukup panjang, dimana pengeringan itu berlangsung.
Gas dan zat padat kering dipisahkan salam siklon, dan gas bersih dukeluarkan
melalui kipas ventilasi. Zat padat dikeluarkan dari siklon melalui pengumpan
bintang (star feeder), yang menjatuhkannya ke dalam pembagi zat padat.
2. Pengering Larutan dan Bubur
Beberapa jenis pengerng dapat menguapkan lartan dan bubur (skurry)
sampai kering dengan cara termal. Contohnya ialah pengering semprot (spray
dryer), pengering film tipis (thin-film dryer), dan pengering tromol (drum dryer).
a. Pengering semprot
Dalam pengering semprot , bubur atau larutan didipersikan ke dalam
arus gas panas dalam bentuk kabut atau tetesan halus. Kebasahan akan
menguap dari tetesan itu, dan meninggalkan partikel zat padat kering, yang
lalu akan dipisahkan dari arus gas. Aliran zat dan gas itu bias searah, bias
lawan arah, atau merupakan gabungan keduanya di dalam satu unit.
Tetesan-tetesan itu dibentuk di dalam kamar pengering berbentuk silinder
dengan nossel tekanan, dengan nossel dua fluida, atau di dalam pengering ukuran
besar, dengan piring semprot kecepatan tinggi.
Keuntungan dari pengering semprot adalah waktu pengeringannya sangat
singkat, sehingga memungkinkan pengeringan bahan-bahan yang peka panas dan
menghasilkan partikel-partikel berbentuk bola pejal maupun bolong.
b. Pengering film-tipis
Pengering film tipis dapat menangani zat cair maupun bubur dan
menghasilkan hasil padat yang kering dan bebas mengalir. Alat ini biasanya
terdiri dari dua bagian. Bagian pertama merupakan pengering penguap
vertical. Sebagian besar zat cair di keluarkan disini dari umpan, dan zat padat
setengah basah dibuang ke bagian dua, dimana sisi kandungan zat cair dalam
bahan dari bagian diturunkan lagi hingga nilai yanhg dikehendaki.
Efisiensi termal pengering film biasanya tinggi, dan kehilangan zat padatnya
jiga kecil, karena dalam hal ini tdak ada atau hampir tidak ada gas yang
disedot melalui unit ini. Alat ini sangat bermanfaat untuk memulihkan pelarut
dari hasil padat. Laju pengumpanan yang wajar untuk umpan yang basah air
atau basah pelarut, biasanya berkisar antara 20-40 lb/ft-hours (100-200
kg/m3-jam).
c. Pengering tromol
Pengering tromol terdiri dari satu rol logam atau lebih yang
dipanaskan di luar tromol itu sampai kering. Zat padat kering dikikis dari rol
itu pada waktu rol berputar dengan perlahan-lahan.
Pengering tromol ganda efektif untuk larutan encer, juga untuk larutan
pekat dari bahan yang sangat mudah terlarut, serta untuk bubur yang tidak
terlalu pekat. Alat ini tidak cocok untuk larutan garam yang kelarutannya
terbatas atau untuk bubur zat padat abrasif yang cenderung mengendap dan
membangkitkan tekanan yang berlebihan antara kedua tromol.
Pengering tromol ganda efektif untuk larutan encerm, juga untuk
larutan pekat dari bahan yang sangat mudah terlarut, serta untuk bubur yang
tidak terlalu pekat. Alat ini tidak cocok untuk larutan garam yang
kelarutannya terbatas atau untuk bubur zat padat abrasif yang cenderung
mengendapdan membangkitkan tekanan yang berlebihan antara kedua
tromol.
Pemilihan Peralatan Pengeringan
Pertimbangan-pertimbangan yang harus diperhatikan dalam pemilihan alat
pengeringan antra lain adalah :
a. Kemudahan operasi terutama kemampuannya dalam menghasilkan produk
yang dikehendaki dalam bentuk dan laju yang diperlukan.
b. Sifat masing-masing alat pengering, menentukan jenis pengering mana yang
dipakai.
c. Faktor biaya investasi dan biaya operasi, namun peratian harus diberikan pula
pada biaya keseluruhan system isolasi, tidak hanya pada unit pengeringannya.
Neraca Massa pada Peralatan Pengeringa
Pada partikel-partikel padat yang lembab, cairan yang harus dipisahkan dapat berada
sebagai :
a. Cairan bebas, tak terikat pada permukaan partikel
b. Cairan yang terikat oleh gaya kapiler dan diadsorbsi di dalam pori-pori
partikel (pada bahan yang higroskopis).
Pada hal ini, zat padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam berbagai
bentuk serpih (flake), bijian (granule), Kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng
(slab), atau lembaran senambung (continous shet) dengan sifat-sifat yang mungkin
sangat berbeda mungsatu sama lain. Umpan terhadap beberapa pengering mungkin
berupa zat cair dimana zat padat itu melayang sebagai partikel, atau mungkin pula
berbentuk larutan.
Neraca Panas Pada Peralatan Pengeringan
Perpindahan panas pada pengeringan dapat berlangsung secara langsung maupun
tidak langsung tergantung pada suhu pengeringan baik di bawah titik didih dari
cairan yang harus diuapkan ataupun pada suhu didihnya.
a. Pengeringan Konveksi
Pada proses ini, panas yang diperlukan dipindahkan langsung ke bahan yang
akan dikeringkan oleh suatu gas panas (biasanya udara). Dalam hal ini bahan
yang akan dikeringkan dapat dikontakkan dengan udara panas.
b. Pengeringan Kontak
Pada proses ini, panas yang dibutuhkan diberikan pada bahan dengan
penghantaran panas tak langsung. Dalam hal ini bahan yang dikeringkan pada
permukaan yang telah dipanasi atau dengan alat pengering pirirng, alat
pengering kerucut ganda, alat pengering serok.
c. Pengeringan Radiasi
Pada proses ini, panas yang diperlukan dipindahkan secara langsung sebagai
radiasi infra merah dari suatu sumber panas yang akan ikeringkan. Untuk
memindahkan kuantitas panas yang besar, temperature radiasi harus sangat
tinggi (400 – 20000C)
Diameter Alat Pengering
Agar tetesan atau partikel basah tidak sampai menumbuk permukaan padat
sebelum pengeringan berlangsung, maka ruang pengering biasanya dibuat
besar. Diameter itu sebesar 8-30 ft (2,5-9 m).
Persamaan diamensional untuk diameter pukul rata volume permukaan Ds
dari tetesan yang keluar dari pengabut piring :
Ds=12,2 x104 r x ( Iρ 1nr 3 )❑0,6( µ
I )❑0,2( σ ρL LpI−2 )0,3
Rol pengering tromol diameternya berkisar antara 2-10 ft (0,6 – 3 m) dan
panjangnya 2-14 ft (0,6-4,3 m ), dan berputar dengan kecepatan 1-10 put/min.
waktu dimana zat padat itu berada dalam kontak dengan logam adalah 6-15
detik, waktu yang cukup pendek sehingga tidak banyak
menyebabkan dekomposisi, juga pada hasil yang peka panas. Koefisien
perpindahan kalornya tinggi dari 220-360 Btu/ft2 – hours 0F (1200 – 2000
W/m2 – 0C) pada kondisi optimum, walaupun nilainya bias turun sampai 1/10
– nya bila kondisi tidak memuaskan. Kapasitas pengeringnya sebanding
dengan luas tromol aktif, yaitu antara 1 – 10 lb produk kering per ft2
permukaan pengeringan per jam (5 – 50 kg/m2 – jam).