ACARA III

TRANSFER MASSA UAP AIR SELAMA PENGERINGAN

I. Tujuan Praktikum

Mengetahui laju transfer massa uap air selama pengeringan.

II. Tinjauan Pustaka

a. Tinjauan Alat dan Bahan

Pada praktikum ini, digunakan alat yang bekerja sebagai

pengering bahan. Pengeringan adalah proses pembuangan air yang

terkandung pada material yang dikeringkan. Dalam hal ini, yang

dikeringkan ialah ubi kayu. Alat pengering disebut pula sebagai alat untuk

membuang kadar air sehingga makanan menjadi kering. Proses

pengeringan perlu fluida udara kering yang mampu menyerap air di dalam

material. Upaya untuk membuat udara kering dengan melakukan

pemanasan terhadap udara sebelum melintasi material yang dikeringkan.

Dengan kondisi tersebut, udara mampu menyerap air yang membasahi

material tersebut sampai kering dalam waktu yang lebih singkat

(Suriadi, 2011).

Adapun media lain pengering yang lebih modern ialah dengan

menggunakan mesin Porous media vakum pengeringan. Porous media

vakum pengeringan ini menggunakan teknik yang rumit dengan

pemanasan dan proses transfer massa namun pengoperasiannya lebih

mudah. Berdasarkan teori perpindahan panas dan massa, model ini

digabungkan untuk vakum media berpori pengeringan pada proses bahan.

Model ini diimplementasikan dan diselesaikan dengan menggunakan

software COMSOL, sehingga hasil dari pengeringan lebih akurat dan

canggih. Air tingkat penguapan ditentukan dengan menggunakan metode

non-ekuilibrium dengan parameter konstanta laju pengeringan (Kr)

(Zhang, 2012).

b. Tinjauan Teori

Pembekuan, pengalengan, dan pengeringan adalah tiga teknik

pengawetan makanan pokok digunakan saat ini. Baking roti, pembuatan es

krim, produksi buah, fermentasi yoghurt dan banyak hasil lainnya

dilakukan dengan cara tersebut. Teknik-teknik tersebut diklasifikasikan

sebagai manufaktur karena tujuan utama mereka adalah penciptaan

makanan baru produk. Pembekuan, pengeringan, dan pengalengan

digunakan untuk melindungi semua makanan (pertanian mentah

menghasilkan serta makanan diproduksi) dari mikroba, kimia, atau fisik

pembusukan selama berbulan-bulan (Eskin, 2000).

Menurut Komari, beberapa proses penanganan produk pangan

yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan mutu adalah perlakuan

panas tinggi, pembekuan, pengemasan, pencampuran, serta pemompaan.

Pengeringan dapat memperpanjang umur simpan. Namun, pada proses

pengeringan perlu diperhatikan agar air yang keluar dari bahan tidak

merusak struktur jaringan, sehingga mutu bahan pangan dapat

dipertahankan (Herawati, 2008).

Dalam hal ini, praktikum menggunakan proses pengeringan untuk

mengetahui kadar air dalam bahan. Pengeringan adalah salah satu metode

pengolahan dan pengawetan makanan untuk mencegah pertumbuhan

mikroba dan menghambat timbulnya beberapa biokimia yang tidak

diinginkan dalam reaksi pada makanan. Namun pengeringan kondisi

termal menyebabkan kerusakan yang mempengaruhi fisik dan kimia sifat

dari produk negatif. Hal ini sangat penting untuk melindungi fisik dan

kimia sifat produk bagi konsumen ketika meningkatnya permintaan produk

menjaga olahan bahan seperti karakteristik aslinya (Estürk, 2010).

Adapun tujuan dilakukannya proses pengeringan adalah

memudahkan penanganan, mengurangi biaya trasportasi dan pengemasan,

mengawetkan bahan, meningkatkan nilai guna bahan serta dapat

memberikan hasil yang baik, mengurangi biaya korosi. Hal ini penting

untuk menghindari proses pengeringan lampau dan pengeringan yang

terlalu lama, karena kedua proses pengeringan ini akan meningkatkan

biaya operasi. Metodologi dan teknik pengeringan dapat dikatakan baik

apabila perpindahan massa dan energi pada proses pengeringan dapat

dikendalikan (Irawan, 2011).

Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah

panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Proses

perpindahan panas yang terjadi adalah dengan cara konveksi serta

perpindahan panas secara konduksi dan radiasi tetap terjadi dalam jumlah

yang relative kecil. Pertama-tama panas harus ditransfer 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 dengan cairan harus ditransfer

melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung. 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 (Irawan, 2011).

Berbeda dengan perpindahan kalor konduksi dan konveksi

dimana perpindahan energi terjadi melalui media, maka kalor juga bisa

dipindahkan melalui ruang vakum. Pada praktikum ini, kalor yang

dipindahkan melalui media wadah yang digunakan untuk mengeringkan.

Mekanisme ini disebut radiasi elektromagnetik. Radiasi elektromagnetik

yang dihasilkan oleh perbedaan temperatur disebut radiasi termal

(Yunus, 2009).

Dasar proses pengeringan adalah terjadi penguapan air ke udara

karena perbedaan kandungan uap air antara udara dan bahan yang

dikeringkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2

golongan yaitu faktor yang berhubungan dengan udara pengering seperti

suhu, kecepatan udara, kelembapan, dimana makin tinggi udara pengering

makin cepat pula proses pengeringan berlangsung dan faktor yang

berhubungan dengan bahan yang dikeringkan seperti ukuran bahan, kadar

air awal bahan (Dwiyanti, 2010).

Porositas adalah ukuran seberapa besar ruang kosong yang ada

dalam suatu material. Biasanya didefinisikan dengan satuan persentase.

Porositas secara tidak langsung berhubungan dengan luas permukaan.

Semakin tinggi porositas bahan maka akan semakin rendah laju transfer

massa uap air. Hal ini dikarenakan semakin banyaknya ruang kosong

menyebabkan semakin besarnya luas permukaan sehingga membutuhkan

waktu pengeringan yang lebih lama (Anonim1, 2013).

Adapun pemilihan kondisi pengeringan, sesuai dengan produk

dan bahan yang digunakan. Contohnya ialah makanan kering: kopi, susu,

kismis, sultana, dan buah-buahan lainnya, pasta, tepung (termasuk roti

campuran), kacang-kacangan, kacang-kacangan, kacang-kacangan, sereal

sarapan, teh dan rempah-rempah; bahan kering: telur bubuk, perasa &

pewarna, laktosa, sukrosa atau fruktosa bubuk, enzim & ragi. Pengeringan

pada bahan makanan tersebut melibatkan aplikasi simultan panas &

penghapusan kelembaban dari makanan (kecuali untuk dehidrasi osmotik).

Tingkat kontrol faktor makanan kering, berhubungan dengan kondisi

pengolahan, sifat makanan dan desain kering. Dalam hal ini, ubi kayu

termasuk makanan kering yang dikeringkan dengan proses tertentu

(Greensmith, 1998).

Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan umur

simpan adalah transfer uap air dari pertukaran uap air diantara makanan

dan lingkungan. Produk pangan dapat bersifat higroskopis, yaitu dapat

menyerap uap air dari udara sekelilingnya (adsoprsi) dan juga sebaliknya

dapat melepaskan sebagian air yang dikandungnya ke udara (desorpsi).

Transfer uap air dapat menyebabkan perubahannya yang tidak dinginkan

tergantung pada karakteristik produk (Fauzi, 2006).

Ketika kadar air dihilangkan dari makanan, hendaknya memiliki

media untuk reaksi yang baik untuk reaksi kimianya. Dengan demikian,

Reaksi kimia yang paling penurunan tingkat sebagai kadar air menurun.

Reaktan pertama dalam pengeringan mulai berkonsentrasi sehingga laju

reaksi awal dapat meningkatkan. Untuk mencegah hal ini, suhu tetap

rendah selama proses tersebut, agar laju hilangnya air tidak terlalu besar.

Tingkat pengeringan atau Konsentrasi yang terbaik diwakili oleh faktor

yang menggambarkan aktifitas air dalam makanan (Gibbons, 1979).

Ketika pengeringan, terjadilah perpindahan massa. Proses

perpindahan massa sangat penting dalam bidang ilmu pengetahuan dan

teknik. Perpindahan massa terjadi pada komponen dalam campuran

berpindah dalam fase yang sama atau dari fase satu ke fase yang lain

karena adanya perbedaan konsentrasi. Perpindahan massa dapat dijumpai

dalam kehidupan sehari-hari, sebagai contoh gula yang dimasukkkan

dalam kopi yang akhirnya larut dan mendifusi ke seluruh bagian larutan

(Welasih, 2006).

Perpindahan massa juga didasari oleh perpindahan panas. Prinsip

dasar proses pengeringan adalah terjadinya pengurangan kadar air atau

penguapan kadar air oleh udara karena perbedaan kandungan uap air

antara udara sekeliling dan bahan yang dikeringkan. Penguapan ini terjadi

karena kandungan air diudara mempunyai kelembapan yang cukup rendah.

Pada saat proses pengeringan, akan berlangsung beberapa proses yaitu

proses perpindahan massa (perpindahan massa uap air atau pengalihan

kelembaban dari permukaan bahan ke sekeliling udara), proses

perpindahan panas (akibat penambahan (perpindahan) energi panas

terjadilah proses penguapan air dari dalam bahan ke permukaan bahan atau

proses perubahan fasa cair menjadi fasa uap) (Yuliati, 2012).

Tidak ada tingkat konstan pengeringan periode karena sebagian

besar tanaman menunjukkan tingkat konstan pengeringan karakteristik

pada kadar air kritis mereka Oleh karena kakao tidak terkecuali. Namun,

Bravo dan McGaw (1982) dan Baryeh (1985) menyatakan bahwa coklat

menunjukkan perilaku laju konstan selama pengeringan, dari kadar air 70-

100% db, namun awal kadar air tidak sampai ke kisaran ini. Pada tingkat

jatuh periode gerakan kelembaban dalam tanaman ke permukaan diatur

oleh difusi karena bahan ini tidak lagi jenuh dengan air (Chinenye, 2010).

Setelah equilibrium awal fase, pengeringan partikel padat basah

hasil pada tingkat yang konstan sampai cairan massa basah tercapai, di

bawah ini yang tingkat pengeringan semakin berkurang, yaitu pengeringan

hasil pada tingkat jatuh. Dalam konteks ini, pengeringan Tingkat

didefinisikan sebagai laju kehilangan massa karena penguapan cairan per

satuan luas permukaan pengeringan (Berggren, 2001).