STUDI MEKANISME ALAT PENGERING SPRAY DRYER DAN MICROWAVE Disusun oleh : Detya Pitaloka Sari Ellen Demi Winata Mawar Sarastuti Farida Kautsar Dapha Ariani Eka Pratiwi 105100501111016 105100401111018 105100807111002 105100301111010 104100401111026JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2012 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat dan k arunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan tugas Mata Kuliah Alat dan Mesin Pengola han tentang Studi mekanisme alat pengering spray dryer dan microwave oven. Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Dan penulis juga menyadari bahwa dalam makalah ini masih banyak kekurangannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun demi kemajuan di masa yang akan datang.PenulisBAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hakekat dasar pemgolahan dan pengembangan industri produk makanan dan minuman da lam negeri bertujuan untuk memenuhi kebutuhan pasar, pengawetan dan diversifikas i pangan. Salah satu proses pengolahan termal yaitu proses pengeringan. Proses pengeringantelah lama digunakan sebagai salah satu bentuk teknologi pengawetan. Menurut Es tiasih (2009), proses pengeringan merupakan teknologi pengawetan dengan cara pen gurangan kadar air dari bahan pangan sehingga daya simpan menjadi lebih panjang. Perpanjangan daya simpan terjadi karena aktivitas mikroorganisme dan enzim menu run sebagai akibat dari air yang dibutuhkan untuk aktivitasnya tidak cukup. Pemilihan jenis pengeringan yang sesuai untuk suatu produk pangan ditentukan ole h kualitas produk akhir yang diinginkan, sifat bahan pangan yang dikeringkan, da n biaya produksi atau pertimbangan ekonomi. Beberapa jenis pengeringan telah dig unakan secara komersial, dan jenis pengeringan tertentu cocok untuk produk panga n tertentu, tetapi belum tentu cocok untuk produk pangan yang lain. Banyak sekali jenis pengeringan yang digunakan dalam industry makanan. D alam makalah ini kami akan membahas 2 jenis alat pengering serta aplikasinya dal am pengolahan bahan pangan, yaitu oven pengering dan spray dryer atau pengering semprot. 1.2 a. b. c. gative Tujuan Untuk mengetahui prinsip kerja microwave oven pengering dan Spray dryer Untuk memahami desain pengering yang cocok dengan bahan pangan tertentu Memahami proses pengolahan yang baik dengan cara meminimalisir dampak ne pada produk setelah melewati proses pengolahanBAB II PEMBAHASAN SPRAY DRYING Spray drying telah menjadi metode yang paling aplikatif untuk dehidrasi makanan/ produk cair. Pengembangan proses berkaitan erat dengan industri susu yaitu pembu atan susu bubuk. Teknologi telah diperluas mencakup kelompok makanan besar yang sekarang sudah berhasil menggunakan spray drying. Pada proses spray drying, cairan disemprotkan mealui nozel pada udara panas. But iran halus cairan secara cepat mengering menghasilkan produk kering yang bersifa t bubuk. Proses pengeringan dengan pengering semprot banyak digunakan untuk meng hasilkan susu bubuk dan bubuk buah. Ada dua tipe pengering semprot, yaitu tipe horizontal dan tipe vertical. Konstru ksi alat pengering semprot secara umum terdiri dari : 1. Pemanas dengan satu atau lebih kipas untuk menghasilkan udaran panas den gan suhu dan kecepatan tertentu. 2. Atomizer, nozel, atau jet untuk menghasilkan partikel-partikel cairan de ngan ukuran tertentu. 3. Chamber atau wadah pengering di mana partikel-partikel cairan kontak den gan udara pengering. 4. Wadah penampung untuk menampung produk yang sudah dikeringkan. Aplikasi Aplikasi Spray Drying Pisang Telur (utuh) Protein (hewan) Darah Telur (putih) Protein (susu) Kue Mixes Telur (kuning telur) Protein (tanaman) Jeruk Juice Ikan konsentrat Shortening (roti) Kopi Bayi formula Pati derivative Jagung sirup Susu (keseluruhan) The Krim Susu (skim) Tomat pure Creamers (kopi) Susu (replacers) Ragi Cremes (pharmac.) Kentang YogurtSuhu yang relatif tinggi diperlukan untuk operasi spray drying. Namun, kerusakan akibat panas pada produk umumnya hanya sedikit, karena diminimalisir oleh efek pendinginan evaporative selama periode pengeringan kritis dan waktu kontak bahan kering dengan suhu tinggi sangat singkat. Suhu permukaan partikel dalam zona pe ngeringan konstan yaitu 45-50 C. Hal tersebut akan meminimalisir kerusakan pada. Sifat fisik produk sangat berkaitan erat dengan struktur bubuk yang dihasilkan selama spray drying. Hal ini dimungkinkan untuk mengendalikan factor-faktor yang mempengaruhi struktur bubuk untuk mendapatkan sifat yang diinginkan. Sistem Pengeringan Spray Drying Diagram menunjukkan representasi skematik dari sistem semprot khas pengeringan s usu bubuk. Untuk spray drying, biasanya untuk memompa konsentrat dari produk cai r ke perangkat atomisasi mana ini dibagi menjadi tetesan kecil. Tetesan ini meme nuhi aliran udara panas dan mereka kehilangan kelembaban mereka sangat cepat sem entara masih ditangguhkan di udara pengeringan. Bubuk kering dipisahkan dari uda ra lembab di siklon oleh tindakan sentrifugal. Tindakan sentrifugal disebabkan o leh peningkatan besar dalam kecepatan udara saat campuran partikel dan udara mem asuki sistem siklon. Partikel bedak padat dipaksa menuju dinding siklon sedangka n udara, lebih ringan lembab diarahkan jauh melalui pipa-pipa knalpot. Serbuk me ngendap ke bagian bawah siklon di mana ia diangkat melalui perangkat pemakaian.K adang-kadang ber-saluran untuk menyampaikan bubuk kering yang terhubung dengan s istem pendingin yang mengakui udara dingin untuk pengangkutan produk melalui pip a menyampaikan. Topan pengering, seperti ditampilkan di sini telah dirancang unt uk jadwal produksi besar yang mampu pengeringan ton-banyak bubuk per jam. Cyclone Spray Dryer Berikut ini adalah diagram dari operasi semprot khas pengeringan memanfaatkan al at penyemprot sentrifugal dan pemisah siklon.PENJELASANBox Spray Dryer Dalam proses ini, udara disaring dipanaskan dengan uap atau gas dan dihembuskan ke membutuhkan saluran kerja (A) dan kemudian ke kepala mendistribusikan khusus proporsional (B), melewati lubang udara ke ruang pengering (C). Udara panas meny erap kelembaban dari halus yang terpisah, dikabutkan semprot cair dan lewat di b awah penyekat udara (D) untuk tas kain saring (E) dimana 100% setiap sisa bubuk yang terperangkap dari udara knalpot. Kantong-kantong filter sesekali terguncang oleh perangkat mekanik untuk melepaskan bubuk menaati yang kemudian turun ke la ntai dan menyatu dengan bubuk yang tersisa. Rogers Spray Drying Process. Udara lembab kemudian habis ke atmosfir melalui exhaust fan (S). Cairan harus di keringkan dipanaskan di pemanas (G), melewati ke pompa tekanan tinggi (H), melal ui saluran tekanan tinggi (I) untuk menyemprot nozel terletak di inlet udara (C) . Tetesan cairan dikabutkan dikeringkan sementara ditangguhkan dalam ruang dan b ubuk mengendap ke lantai di mana ia disampaikan oleh pengerik reciprocating (J) ke conveyor sekrup (K). Serbuk bergerak ke outlet ruang (L) di mana ia dapat dihapus secara manual atau dijemput oleh sistem pneumatik opsional untuk pemisah si klon (M) yang mendinginkan bedak dengan udara segar. Sebuah ayakan terletak di b awah debit topan. KELEBIHAN METODE SPRAY DRYING Ekonomi operasi (penguapan lebih murah) Peningkatan kapasitas (jumlah penguapan air adalah konstan) Meningkatkan ukuran partikel (tetesan masing-masing berisi padatan lebih) Meningkatkan kepadatan partikel (pengurangan ukuran vakuola) Lebih efisien bubuk pemisahan (terkait dengan kepadatan meningkat) Peningkatan redispersibilitasnya produk (pengurangan luas permukaan) KEKURANGAN METODE SPRAY DRYING Biaya pemasangan alat yang mahal Efisiensi termal buruk Timbulnya pencoklatan pada produk bubukCONTOH APLIKASI Proses Produksi Kopi menggunakan Metode Spray Drying 1.Sortasi Setelah melalui proses seleksi, biji kopi akan disortasi lagi menurut bobot dan ukuran. Selama proses ini, terjadi proses pembersihan dari benda asing pada biji kopi hijau sebelum mengalami proses produksi. 2.Penyimpanan Biji kopi disimpan sesuai dengan keperluan penggorengan berikutnya. 3.Penggorengan 4.Pencampuran 5.Ekstraksi Ekstraksi menggunakan pelarut air. Prosesnya melalui dua tahap yaitu Perkolasi ( di-ngin) dan Ekstraksi ( panas). Alatnya seperti yang dibawah ini :PerkolasiEkstraksi per Batch 6. Filtrasi ( Penyaringan) 7. Sentrifugasi Aroma kopi dipertahankan dengan cara reverse osmosis menggunakan membran filtasi . Selain itu, proses ekstraksi dengan panas juga akan mempengaruhi aroma, untuk itu pasca ekstraksi proses berikutnya adalah pendinginan ekstrak hingga suhu di bawah nol derajat celcius. 8. Evaporasi ( Penguapan) : Fungsinya adalah untuk mendapatkan kadar ekstrak ideal9. Pemisahan : Dipisah sesuai dengan kebutuhan hasil akhir olahan kopi yang dibutuhkan yaitu : a. Spray Dried b. Aglomerasi c. Ekstraksi Biasa1. Spray Drying Prinsipnya adalah untuk menghilangkan air, dengan cara ekstrak dilewatkan dalam sebuah kolom; temperatur tinggi dalam kolom tersebut akan menguapkan air hingga didapatkan bubuk kopi. Bubuk kopi dikumpulkan pada bagian bawah kolom. Karbondio ksida bertekanan tinggi disemburkan via nozzle dengan butiran halus kopi.Alat spray drier seperti ini :2. Aglomerasi Bubuk kopi spray dried direbus lagi untuk mendapatkan gumpalan antar partikel bu buk yang lebih besar, fungsinya adalah untuk mendapatkan rasa yang lebih kaya da n aroma yang lebih kuat. Alat aglomeratornya seperti ini :3. Ekstraksi Kopi hasil ekstraksi awalan tidak mengalami proses lagi, dan langsung dikemas.Visualisasi proses mulai dari pemilihan hingga pengepakan minuman kopiDiagram Alir Metode Spray DryingMICROWAVE OVEN Prinsip Dasar Microwave Oven Ada dua konsep yang menjadi dasar dalam pemanfaatan gelombang mikro untuk meman askan benda. Dua konsep tersebut adalah : 1. Radiasi gelombang Microwave oven menggunakan gelombang radio berfrekuensi 2,5GHz untuk memanaskan makanan. Gelombang tersebut merambat secara radiasi. 2. Pemanasan dielektrik Fenomena dimana gelombang radio memanaskan material dielektrik. Material disini berupa air, lemak, dan gula. Jenis material ini berkaitan erat dengan frekuensi gelombang radio yang berada pada frekuensi 2,5GHz. Gelombang radio pada frekuens i tersebut, akan diserap oleh material-material tadi. Hal ini akan menyebabkan a tom-atom pada material tadi berotasi dan saling bertabrakan. Dari sinilah akan t imbul panas sehingga makanan yang kita masukkan ke dalam microwave tadi bisa men jadi panas atau hangat. Cara KerjaPada bagian ini, kami akan menjelaskan definisi, bentuk dan cara kerja microwave oven. Beberapa istilah yang berkaitan dengan solarcell juga akan kami jelaskan. Definisi Microwave adalah sebuah gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang antar a 1 milimeter sampai 1 meter dan berfrekuensi antara 300 megahertz sampai 300 g igahertz. Oven adalah sebuah peralatan dapur yang digunakan untuk memasak atau m emanaskan makanan. Microwave oven adalah adalah sebuah peralatan dapur yang meng gunakan radiasi gelombang mikro untuk memasak atau memanaskan makanan. Bentuk Fisik Microwave oven yang sekarang beredar dipasaran sangat banyak bentuknya. Teknolog i yang digunakan juga sudah semakin beragam. Pada Gambar dibawah menunjukan seb uah microwave oven dan komponen-komponen penyusun dari sebuah microwave oven. Gambar microwave oven Berikut adalah gambar dari sebuah microwave oven yang biasa digunakan di rumah t angga untuk memasak. Komponen-komponen microwave oven MagnetronGambar 1 Sanyo Magnetron Magnetron merupakan bagian inti dari microwave oven. Komponen ini akan mengubah energi listrik menjadi radiasi gelombang mikro. Pada bagian dalam magnetron, ele ctron dipancarkan dari sebuah terminal central yang disebut katode. Kutub positi f yang disebut anode mengelilingi katode menarik elektron-elektron. Selama perja lanan pada garis lurus, magnet permanen memaksa elektron untuk bergerak dalam ja lur melingkar. Seiring elektron-elektron melewati resonansi di dalam ruangan ove n, elektron-elektron tersebut menghasilkan gelombang medan magnet yang terus-men erus. Gambar 2 Skema Magnetron Waveguide Gambar 3 Waveguide dalam Microwave Oven Waveguide adalah sebuah komponen yang didesain untuk mengarahkan gelombang. Untu k tiap jenis gelombang waveguide yang digunakan tidak sama. Waveguide untuk gel ombang mikro dapat dibangun dari bahan konduktor. Microwave StirrerGambar 4 Microwave Stirrer Komponen yang menyerupai baling-baling ini digunakan untuk menyebarkan gelombang mikro di dalam microwave oven. Biasanya dikombinasikan dengan sebuah komponen s eperti piringan yang dapat diputar pada bagian bawah. Kombinasi ini memungkinkan kecepatan tingkat kematangan yang merata saat memasak. Cara Kerja Berikut adalah cara kerja dari sebuah microwave oven dalam memanaskan sebuah obj ek: 1. Arus listrik bolak-balik dengan beda potensial rendah dan arus searah de ngan beda potensial tinggi diubah dalam bentuk arus searah. 2. Magnetron menggunakan arus ini untuk menghasilkan gelombang mikro dengan frekuensi 2,45 GHz. 3. Gelombang mikro diarahkan oleh sebuah antenna pada bagian atas magnetron ke dalam sebuah waveguide. 4. Waveguide meneruskan gelombang mikro ke sebuah alat yang menyerupai kipa s, disebut dengan stirrer. Stirrer menyebarkan gelombang mikro di dalam ruang ov en. 5. Gelombang mikro ini kemudian dipantulkan oleh dinding dalam oven dan dis erap oleh molekul molekul makanan.6. Karena setiap gelombang mempunyai sebuah komponen positif dan negatif, m olekul-molekul makanan didesak kedepan dan kebelakang selama 2 kali kecepatan fr ekuensi gelombang mikro, yaitu 4,9 juta kali dalam setiap detik. Gelombang mikro merupakan hasil radiasi yang dapat ditransmisikan, dipantulkan a tau diserap tergantung dari bahan yang berinteraksi dengannya. Oven microvawe me manfaatkan 3 sifat dari gelombang mikro tersebut dalam proses memasak. Gelombang mikro dihasilkan oleh magnetron, gelombang tersebut ditransmisikan ke dalam wav eguide, lalu gelombang tersebut dipantulkan ke dalam fan stirrer dan dinding dar i ruangan didalam oven, dan kemudian gelombang tersebut diserap oleh makanan. Microwave oven dapat membuat air berputar, putaran molekul air akan mendorong te rjadinya tabrakan antar molekul. Tabrakan antar molekul inilah yang akan membuat molekul-molekul tersebut memanas. Perlu diingat bahwa sebagian besar makanan me miliki kadar air didalamnya dan jika makanan tersebut memiliki kadar air berarti efek yang sama akan terjadi jika makanan tersebut dimasukan dalam microwave ove n. Selain itu harus dingat juga bahwa molekul makanan yang lain akan menjadi pan as karena ada kontak langsung antara molekul tersebut dengan molekul air yang me manas. Melalui perpindahan energi, panas disebabkan oleh pergerakan molekul-molekul. Pe rpindahan energi ini dapat terjadi dengan 3 cara berbeda, yaitu: Konduksi Terjadi karena adanya kontak langsung dengan sumber panas, contoh papan pengoren gan yang menjadi panas setelah bersentuhan dengan sumber api pada kompor. Konveksi Konveksi terjadi ketika uap panas naik atau uap berputar di dalam ruangan tertut up seperti oven. Panas uap ini akan memanaskan bagian luar makanan dan diteruska n sampai bagian dalam makanan tersebut. Radiasi Terjadi karena adanya gelombang elektromagnetik yang membuat molekul-molekul ai r bergerak. Tipe Microwave Oven Dipasaran ada beberapa tipe dari microwave oven, pembagian tipe microwave oven t ersebut didasarkan pada ukuran dari microwave tersebut. Klasifikasinya dapat di sebutkan sebagai berikut: 1. Compact Microwave Compact microwave disebut juga sebagai portable microwave, yaitu tipe terkecil d ari mikrowave oven. Ukuran dari oven jenis ini sekitar 46 cm untuk lebarnya, 35 cm untuk tebalnya dan 30 cm untuk tingginya. Tenaga yang digunakan untuk mengope rasikan oven jenis ini antara 500 sampai 1000 watt. Harga dari microwave oven je nis ini kurang dari $100 US. 2. Medium Capacity Microwave Microwave jenis ini empunyai ukuran lebih besar dari compact microwave. Untuk te naga listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan oven jenis ini sekitar 1000-15 00 watt. Jenis microwave ini mempunyai kemampuan untuk memasak dan menghangatkan makanan lebih cepat dibanding dengan compact microwave. 3. Large Capacity Microwave Jenis oven ini adalah jenis yang terbesar dengan ukuran lebih besar daripada med ium microwave. Tenaga listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan oven jenis in i mencapai 2000 watt. Large microwave cocok digunakan untuk restoran ataupun tem pat-tempat yang membutuhkan makanan dalam jumlah yang besar. Dampak Penggunaan Microwave A. Dampak Positif Cepat panasnya makanan yang dipanaskan. Pemanasan bisa merata pada semua bagian makanan yang dipanaskan. Praktis dalam penggunaannya sehingga bisa mengefisienkan waktu. B. Dampak NegatifMembutuhkan energi (listrik) yang cukup besar untuk mengoperasikan microwave ove n. Menimbulkan resiko jika tidak mengerti cara penggunaannya. Diagram Alir Microwave (dihubungkan dengan jurnal microwave oven)Diagram Alir Mekanisme Microwave OvenBAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Prinsip pengeringan spray driying adalah menghilangkan air dengan cara ekstrak d ilewatkan dalam sebuah kolom; temperatur tinggi dalam kolom tersebut akan mengua pkan air hingga didapatkan bubu. Bubuk dikumpulkan pada bagian bawah kolom. Karb ondioksida bertekanan tinggi disemburkan via nozzle dengan butiran halusbubuk yang sudah terbentuk. Pada microwave oven, ada dua konsep yang menjadi dasar dalam pemanfaata n gelombang mikro untuk memanaskan benda. Dua konsep tersebut adalah radiasi gel ombang yaitu menggunakan gelombang radio berfrekuensi 2,5GHz untuk memanaskan ma kanan. Gelombang tersebut merambat secara radiasi. Dan konsep kedua yaitu pemana san dielektrik dimana gelombang radio memanaskan material d ielektrik. 3.2 Saran Dari pembuatan makalah ini diharapkan bahwa pembaca dapat mengerti dan memahami tentang mekanisme kerja alat pengering semprot dan microwave. Pembaca juga dihar apkan dapat mengambil manfaat dari makalah yang telah kami susun. Kritik dan sar an sangat kami harapkan untuk memperbaiki penulisan makalah yang selanjutnya.DAFTAR PUSTAKA Belitz, H. D. And W. Grosch, 1987. Food Chemistry. Springer Verlag Berlin. He idelberg. Fitrotin, Ulyatu. dkk. 2010. Pembuatan Bubuk Sari Buah Tomat dengan Metode Spray Drying. Kajian Dari pH Awal, Konsentrasi Dekstrin, Tween 80 Dan Lama Penyimpana n. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) NTB : Fakultas Teknologi Hasil Pe rtanian, UNIBRAW Histifarina, D., D. Musaddad, dan E. Murtiningsih. 2004. Teknik Pengeringan dala m Oven untuk Irisan Wortel Kering Bermutu. Jurnal Hortikultura 14(2):107-112,200 4. Balai Penelitian Tanaman Sayuran Bandung. Maharani, 2012. Pemilihan dan Desain Alat Pengering. Malang : Universitas Brawij aya Winarno, F. G. 1991. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.