modul spray dryer

Click here to load reader

Post on 05-Mar-2016

39 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

OTK

TRANSCRIPT

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangPengeringan 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, freeze 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, mahasiswa diharapkan mampu :

Mengenal karakteristik pengeringan hambur. Mengoperasikan alat pengeringan hambur skala laboratorium secara batch sesuai prosedur operasi standar. Memisahkan solut dalam larutan tersuspensi dari pelarutnya, hingga diperoleh produk serbuk susu yang memenuhi syarat preservasi. Menghitung laju penguapan air untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi dengan laju pemanasan tetap. Menghitung %perolehan produk untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi dengan laju pemanasan tetap. Mengevaluasi kinerja alat spray dryer (jumlah air maksimum yang dapat diuapkan oleh sistem per jam) dengan memvariasikan konsentrasi padatan dalam umpan dengan laju pemanasan tetap. Menghitung efisiensi pemanasan spray dryer.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PengeringanPengeringanadalah 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). Pada proses pengeringan ini air diuapkan menggunakan udara tidak jenuh yang dihembuskan pada bahan yang akan dikeringkan. Air (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. Gas panas disebut medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus membawa air keluar. Air 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.Kandungan zat cair dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Kandungan air dalam suatu bahan dapat dinyatakan atas dasar basah (% berat) atau dasar kering, yaitu perbandingan jumlah air dengan jumlah bahan kering.Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Dalam hal ini, kandungan uap air udara lebih sedikit atau udara mempunyai kelembaban nisbi yang rendah sehingga terjadi penguapan. Kemampuan udara membawa 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. Udara yang tidak mengalir menyebabkan kandungan uap air di sekitar bahan yang dikeringkan semakin jenuh sehingga pengeringan semakin lambat.Tujuan pengeringan untuk mengurangi kadar air bahan sampai batas perkembangan organisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau bakteri terhenti sama sekali. Dengan demikian bahan yang dikeringkan mempunyai waktu simpan lebih lama.Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air. Cara 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.Di 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. Dalam industri makanan, proses pengeringan ini digunakan untuk pengawetan suatu produk makanan. Mikroorganisme 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 waktu yang lebih lama, kandungan air dalam bahan makanan itu harus dikurangi dengan cara pengeringan (Revitasari, 2010).2.2 Klasifikasi PengeringanDitinjau 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 waktu yang ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk secara sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering.Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: Pengeringan kontak langsungMenggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini uap yang terbentuk terbawa oleh udara.

Pengeringan vakumMenggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah.

Pengeringan bekuPengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku.

(Geankoplis, 1993)

2.3 Prinsip DasarPengeringanProses 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. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Makin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengeringan makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin tinggi suhu udara pengering, makin besar energi panas yang dibawa 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. Kelembaban 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.2.4 Spray Dryer

2.4.1 Pengertian Spray Dryer

Spray dryer atau pengering hambur adalah suatu operasi yang di gunakan untuk memindahkan zat terlarut dan pelarutnya dengan cara mengkontakan dengan udara kering dan panas. Salah satu bagian Utama dari operasi spray dryer adalah larutan di kabutkan melalui nozel yang berada pada silinder tegak yang berakhir pada tempat pemisahan yang berbentuk siklon.Pengeringan semprot(spray drying) cocok digunakan untuk pengeringanbahan pangan cair sepertisusu dan kopi(dikeringkan dalam bentuklarutanekstrak kopi). Cairan yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle(semacam saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet)cairan yang sangathalus. Butiraniniselanjutnya masuk kedalam ruang pengeringyang dilewatioleh aliran udara panas (Anonim, 2009).Evaporasiair akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkanbagian padatan produk dalam bentuktepung. Kapasitasnya dapatbeberapa kg perjam hingga 50ton per jam penguapan (20000pengering semprot) danumpan yang diatomisasi dalam bentuk percikan disentuhkan dengan udara panas yangdirancang dengan baik.Metode mengeringan spray dryingmerupakan metode pengeringan yang paling banyakdigunakan dalam industri terutama industri makanan. Metode ini mampu menghasilkan produkdalam bentuk bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu, buah buahan dan lain-lain.Fungsi spray dryeritu sendiri adalah digunakan untuk menguapkan dan mengeringkan larutan dan bubur (slurry) sampai kering dengan cara termal, Sehingga didapatkan ha