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




• #engevaluasi kinerja alat spray dryer (jumlah air maksimum yang dapat diuapkan

oleh sistem per jam) dengan memvariasikan konsentrasi padatan dalam umpan


• #enghitung efisiensi pemanasan spray dryer.



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.



%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.



• 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.



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



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.



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#$



$.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



$.$ 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

=' &<<



' 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



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$



BAB &

PE(BAHASAN



BAB /

KESI(PULAN



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.



#assa susu dalam umpan teruapkan

#assa umpan teruapkan

4aju massa penguapan air

alor penguapan air

adar air



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



#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



alor penguapan air

adar air



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].

modul spray dryer

Documents