TUGAS MAKALAH
PERALATAN INDUSTRI PROSES
Oleh : KATRINA PUTRI META M ME EDIANA
0609 3 30 040 0 03 3 50
M. FARHAN Kelas 3 KB
DOSEN PEMBIMBING PEMBIMBING : Ir. 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 dima dimana na peral peralata atan n – peral peralata atan n mode modern rn dici dicipta ptaka kan n untu untuk k memp memper ermu muda dah h dan 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 hanya sebaga sebagaii penguk pengukura uran n tetapi tetapi juga juga sebaga sebagaii pengen pengendal dalii karena karena kedua kedua fungsi fungsi tersebut erat kaitannya satu dengan lainnya. Peralatan instrument umumnya berguna untu untuk k memb memban antu tu jala jalanny nnyaa pros proses es prod produk uksi, si, sedan sedangk gkan an peral peralat atan an senso sensorr pada pada khususnya adalah berfungsi sebagai monitoring dari peralatan – peralatan yang vital. alah satu contoh contoh adalah Dryer. !entu !entu saja alat pengering ini berhubung berhubungan an dengan dengan proses humidifikasi dan dehumidifikasi. Dalam tulisan ini dibahas dibahas mengenai mengenai jenis"jenis jenis"jenis alat pengeringan. pengeringan. elain itu juga dibahas mengenai proses humidifikasi dan dehumidifikasi, serta hal"hal yang berhubungan seperti temperature bola basah dan bola kering, humiditas. Dengan demikian demikian dapat menentukan menentukan uap air dalam aliran gas dan untuk mengurangi mengurangi uap air dalam aliran gas. Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi menyangkut system udara air. #ontoh paling sederhana adalah pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran gas sebagai efek sampingan. Pemakaian Pemakaian $# dan pengeringan pengeringan gas juga menggunakan menggunakan proses humidifikasi humidifikasi dan dehumidifikasi. ebagai contoh kandungan uap air harus dihilangkan dari gas klor basah, sehingga gas ini bias digunakan digunakan pada peralatan peralatan baja untuk menghindari menghindari korosi korosi.. Demiki Demikian an juga juga pada pada proses proses pembua pembuatan tan asam sulfat, sulfat, gas yang yang diguna digunakan kan dikeringkan sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati
pada bahan yang menyerap air %dehydrating agent& seperti silica gel, asam sulfat pekat, dan lain"lain.
BAB II ISI HUMIDIFIKASI DAN DEHUMIDIFIKASI
Psikrometrik merupakan ilmu yang mempelajari hubungan antara sifat fisik dan termal dalam campuran udara. Psikrometrik juga merupakan media identifikasi campuran udara yang dapat dimodifikasi sebagai output dari proses pengendalian iklim, untuk menyediakan kenyamanan bagi manusia, hewan, tanaman, maupun proses"proses industri %'adan tandarisasi (asional, )**+&.
Termod!"m#" Ud"r"
dara merupakan campuran gas"gas, termasuk di antaranya udara kering dan uap air, yang berada di -ona atmosfer bumi %http//www.wikipedia.org, )**0a&. Karakteristik udara yang efektif terhadap kehidupan ternak, dicirikan dengan ketersediaan oksigen dalam jumlah yang mencukupi, tanpa disertai gas"gas lain yang berdampak negatif bagi ternak. 1dentifikasi termodinamika udara merupakan kegiatan pengondisian udara sebagai bentuk pengendalian iklim pada bangunan dalam menyediakan kenyamanan bagi manusia, hewan, tanaman, maupun proses"
proses industri %http//www.taftan.com, +220&. Menurut 3ain dkk. %)**4&, terdapat delapan sifat termodinamika untuk mengidentifikasi udara.
A$ Pe!%er&"! H'md(#") D"! De*'md(#")
Proses humidifikasi merupakan suatu proses yang diperlukan untuk menentukan uap air dalam aliran gas. ebaliknya, Dehumidifikasi merupakan suatu proses untuk mengurangi uap air dalam aliran gas.
B$
R"!%#""! Pro)e) Proses 5umidifikasi dengan proses Dehumidifikasi mempunyi
perbedaan,
adapun
perbedaan
antara
proses
humidifikasi
dengan
dehumidifikasi sebagai berikut +. Proses humidifikasi, merupakan suatu proses yang dapat menambah kadar air dalam gas. Dalam prosesnya ada dua cara yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. $rah aliran kedua proses tersebut berbeda tergantung bagaimana kita dapat mengatur buka tutupnya valve. Pada proses ini, gas dikontakan dengan air yang berada di dalam labu secara counter current dimana air mengalir dari atas dan gas/udara menngalir ke atas dari bawah, dengan laju alir sirkulasi air tertentu. Data yang diambil dari percobaan ini seperti, suhu air di dalam labu, suhu gas masuk, suhu gas keluar, dan beda tekanan di dalam labu.
).
Proses Dehumidifikasi, yang merupakan proses pengurangan kadar air dalam gas, sama dengan proses humidifikasi mempunyai dua cara proses, yaitu dengan pemanasan dan tanpa pemanasan. Kesemuanya itu tergantuk cara mengatur valve yang ada. Pada proses ini, gas dilewatkan pada sebuah kolom yang yang didalamnya terdapat -at penyerap %absorbent& dan juga dengan memperbesar tekanan. Data yang diambil pada percobaan ini seperti, suhu gas masuk, suhu gas keluar, beda tekanan pada kolom %DP&, dan suhu keluaran kolom bagian %$, ', #, dan D& yang menempel pada kolom.
Penggunaan yang paling luas dari proses humidifikasi dan dehumidifikasi menyangkut system udara
air. #ontoh paling sederhana
adalah
pengeringan padatan basah dengan pengurangan jumlah kandungan air sebagai tujuan utama dan dehumidifikasi aliran gas sebagai efek sampingan. Pemakaian $# dan pengeringan gas
juga menggunakan proses
humidifikasi dan dehumidifikasi. ebagai contoh kandungan uap air harus dihilangkan dari gas klor basah, sehingga gas ini bisa digunakan pada peralatan baja untuk menghindari korosi. Demikian juga pada proses pembuatan asam sulfat, gas yang digunakan dikeringkan sebelum masuk ke konventor bertekanan yaitu dengan jalan melewati pada bahan yang menyerap air %dehydrating agent& seperti silica gel, asam sulfat pekat, dan lain"lain.
+$ F"#&or ,F"#&or Y"!% Mem-e!%er'* 1$
Ko!)e- Ud"r" Lem.".
#ampuran gas"uap memiliki peran penting di alam dan peralatan teknik. Misalnya keadaan udara lingkungan dalam bahasan meterologi. #ontoh pada peralatan teknik misalnya proses yang terjadi pada klimatisasi, pengeringan, pembakaran dan pembersihan gas buang.
6ambar 7 + ketsa sistem udara lembab #ampuran udara lembab dipandang sebagai campuran dua komponen yaitu komponen inert yang berupa udara kering dan komponen yang dapat terkondensasi yaitu uap air %6ambar 7"+&. dara 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.
6ambar 7") dara lembab pada Diagram !"s #ampuran 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$ o'me S-e)(# Ud"r" Lem.".
8olume spesifik udara lembab dibedakan menjadi dua jenis, sifat spesisik terhadap massa total %v& dan sifat spesifik terhadap massa udara kering %v9&. ifat spesifik berbasis massa dari udara kering %v9&. $ De!)&") Ud"r" Lem.".
:umlah uap air akan mempengaruhi densitas dari campuran udara lembab. ap air merupakan gas ringan jika dibandingkan dengan oksigen dan nitrogen. dara kering lebih rapat dibanding udara lembab.
$ Be)"r"! H'md&")
5umiditas %Kelembaban& adalah nilai kuantitas air yang terkandung dalam udara lembab. (ilai tersebut dapat ditampilkan sebagai 5umiditas absolut %mv& , ;asio 5umiditas %9v& dan 5umiditas relativ %&.
5umiditas absolut mv total massa uap air yang terkandung dalam suatu sistem campuran udara lembab dalam suatu kuantitas volume tertentu.
5umiditas relatif %lebih dikenal dalam meteorologi sebagai relative humidity – ;5& adalah nilai perbandingan antara tekanan parsial uap air aktual terhadap tekanan parsial uap air pada keadaan saturasi dengan suhu yang sama %suhu tabung kering&.
;asio humiditas %5umiditas spesifik& 9v didefinisikan sebagai rasio jumlah massa air yang terkandung dalam setiap satuan massa udara kering. ;asio humiditas dalam udara lembab memiliki nilai antara 9v < * %udara kering& dan nilai maksimum 9v < 9vs %udara saturasi atau jenuh&. •
Keem."."! Re"&(
Menurut 3ain dkk. %)**4&, kelembaban relatif atau relative humidity % RH & merupakan salah satu sifat termodinamika udara yang menyatakan perbandingan tekanan uap parsial % P v& terhadap tekanan uap jenuh % P vs&, 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 3ain dkk. %)**4&, kelembaban relatif dapat didekati dengan persamaan
Keterangan RH < Kelembaban relatif %=& P v < !ekanan uap parsial %kPa& P vs < !ekanan uap jenuh %kPa& •
Keem."."! M'&"#
Menurut 3ain dkk. %)**4&, 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 %kg uap air /kgudara kering& P v < !ekanan uap parsial %kPa& P vs < tekanan uap jenuh %kPa&
5. Suhu Udara e!"a" Suhu #a"u$% &er'$% ( dr) "ul" ( a#au da*a# +u&u* d'se"u# se"a%a' suhu udara, !eru*a&a$ '$d'&as' &a$du$%a$ &al-r dar' +a!*ura$. D'$a!a&a$ suhu udara &er'$% &are$a *ada *e$%u&ura$ #'da& d'*e$%aruh' -leh ua* a'r )a$% ada. Pe$%u&ura$ d'la&u&a$ de$%a$ #er!-!e#er )a$% #erl'$du$%' dar' rad'as' da$ ua* a'r. Suhu #a"u$% "asah ( e# "ul" ( adalah suhu *ada &-$d's' /e$uh ad'a"a#, d'u&ur de$%a$ #er!-!e#er )a$% d'selu"u$%' de$%a$ &a'$ "asah. Pr-ses *e$%ua*a$ #er/ad' de$%a$ !e$%a"s-r*s' &al-r la#e$, seh'$%%a suhu #a"u$% "asah selalu le"'h re$dah dar' suhu #a"u$% &er'$%. Kedua$)a a&a$ sa!a *ada &eadaa$ hu!'d'#as 001. T'#'& E!"u$ ( de *-'$# ( adalah suhu dar' +a!*ura$ udara le!"a" d'!a$a ua* a'r )a$% #er&a$du$% !ula' #er/ad' *e$%e!"u$a$. 2'&a suhu udara !e$de&a#' #'#'& e!"u$ !a&a hu!'d'#as rela#' #'$%%', da$ /'&a suhu udara /auh le"'h #'$%%' !a&a $'la' hu!'d'#as rela#' re$dah.
>. S'*' Bo" Ker!% uhu bola kering atau dry bulb temperature %T db& merupakan suhu campuran udara kering dan uap air yang diukur melalui skala termometer raksa secara langsung %http//www.taftan.com, +220&. uhu udara bola kering tidak dipengaruhi oleh jumlah uap air yang terkandung dalam udara. Menurut 3ain dkk. %)**4&, dalam proses kesetimbangan kalor, suhu bola kering memengaruhi
intensitas
kalor
yang
diproduksi
melalui
penguapan
%respirasi/evaporasi& maupun melalui konveksi, salah satunya dari sistem ventilasi. ?. S'*' Bo" B")"* uhu bola basah atau wet bulb temperature %T wb& merupakan suhu dimana kesetimbangan terjadi antara campuran udara dengan uap air. uhu bola basah akan dicapai, jika udara secara adiabatis telah jenuh oleh penguapan uap
air
%3ain
dkk.,
)**4&. Menurut
http//www.taftan.com %+220&,
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. •
Te#"!"! U"- P"r)"
!ekanan uap parsial % P v& dihasilkan oleh molekul uap air yang terkandung di dalam udara lembab, pada suhu yang sama. $pabila udara mencapai kondisi jenuh, maka tekanan uap tersebut disebut tekanan uap jenuh % P vs& %3ain dkk., )**4&. Menurut http//www.taftan.com %+220&, tekanan uap parsial dapat didekati dengan persamaan
Pendugaan tekanan uap jenuh dapat didekati dengan persamaan
Keterangan P v < !ekanan uap parsial %kPa& P vs < !ekanan uap jenuh %kPa& P a < !ekanan atmosfer %+*+,7)70 kPa&
T db < uhu bola kering %@#& T wb < uhu bola basah %@#& •
E!&"-
Antalpi %h& merupakan sifat termal dari campuran udara dan uap air yang menunjukkan intensitas kalor total, yang terdiri dari kalor sensibel dan kalor laten dalam udara lembab per satuan massa udara kering, di atas suhu acuan %k:/kg udara kering
&. Menurut 3ain dkk. %)**4&, entalpi spesifik untuk satu kg udara kering dapat
didekati dengan persamaan
Keterangan h < Antalpi %k:/kg& T db < uhu bola kering %@#& W < Kelembaban mutlak %kg uap air /kgudara kering& •
o'me S-e)(#
8olume spesifik %v& merupakan volume udara di dalam ruangan yang diisi oleh satu kg udara kering %m7/kgudara kering&. Menurut 3ain dkk. %)**4&, volume spesifik udara dapat didekati dengan persamaan berikut
Keterangan v < 8olume spesifik %m 7/kgudara kering&
P < !ekanan atmosfer %+*+,7)70 kPa& R < !etapan gas %0.7+B.*B+ :/kg.mol.K& T db < uhu bola kering %C#& W < Kelembaban mutlak %kg uap air /kgudara kering&
PERALATAN PENGERINGAN
!ujuan akhir dari sistem pengeringan bukan saja untuk mempercepat proses pengeringan, akan tetapi juga untuk meningkatkan mutu bahan yang dikeringkan dan sistem dapat beroperasi dengan biaya relatif rendah. Dengan kata lain, kita ingin mengoptimumkan operasi sistem pengeringan tersebut. istem pengeringan dapat direka bentuk hanya setelah kita mengetahui prinsip dasar pengeringan suatu jenis bahan. 5al ini penting untuk menghindari proses pengeringan lampau dan pengeringan yang terlalu lama, karena kedua proses pengeringan ini akan meningkatkan biaya operasi.
A$ KELEMBABAN UDARA
Komponen yang paling banyak di dalam udara adalah oksigen, nitrogen, dan uap air. ksigen dan nitrogen tidak mempengaruhi kele mbaban udara, sedangkan kandungan uap air sangat berpengaruh terhadap kelembaban udara. dara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab. etiap 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. :ika tekanan melebihi tekanan jenuh akan menyebabkan uap air kembali membentuk titisan air. eandainya suhu dinaikkan, tekanan jenuh juga akan turnt meningkat. leh karena itu kita dapat mendefenisikan tekanan jenuh sebagai tekanan uap air diatas permukaan air mendidih dalam suatu ketel tertutup tanpa udara. !ekanan jenuh berubah menurut keadaan suhu yang menyebabkan air tersebut mendidih. leh karena itu nilai tekanan jenuh senantiasa berubah. Misalnya, tekanan jenuh pada +**C# ialah +*+,7 kPa sedangkan tekanan jenuh pada suhu >*C# adalah +2,2 kPa. (ilai"nilai ini dapat dilihat pada tabel yang terdapat dalam buku yang ditulis oleh Dossat %+20+&. Daftar lengkap sifat air dan uap jenuhnya ada pada lampiran $. !abel +. menunjukkan sebahagian dari tabel tersebut.
B$ PROSES PENGERINGAN
'ahasa 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. $pabila
ikatan molekul"molekul air yang terdiri dari unsur dasar oksigen dan hidrogen dipecahkan, maka molekul tersebut akan keluar dari bahan. $kibatnya bahan tersebut akan kehilangan air yang dikandungnya. #ara ini juga disebut pengeringan atau penghidratan. ntuk memecahkan ikatan oksigen dan hidrogen ini, biasanya digunakan gelombang mikro. 6elombang mikro merambat dengan frekuensi yang tinggi. $pabila 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. 5al 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. 5al 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 die9pose ke sinar surya secara langsung maupun tidak langsung. ap 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. dara panas hasil pembakaran minyak dialirkan mengenai permukaan bahan tersebut. $khir"akhir ini, cara tersebut diatas juga digunakan dalam teknologi tenaga surya. dara yang dipanaskan oleh pengumpul surya digunakan untuk menguapkan air pada bahan. dara 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. leh karena itu untuk memahami bagaimana proses pengeringan terjadi, maka perlu ditinjau sifat udara.
+. Pengertian dryer Pada umumnya, pengeringan %drying& -at padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau cat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa -at cair di dalam -at 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 -at cair lain dari -at padat dapat dilakukan dengan memeras -at cair itu secara mekanik hingga keluar, atau dengan pemisah sentrifugal, atau dengan penguapan secara termal. Kandungan -at cair didalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Kadang"kadang bahan yang tidak mengandung -at cair sama sekali disebut kering tulang. (amun pada umumnya, -at padat masih mengandung sedikit -at cair. 6aram meja yang telah dikeringkan, misalnya mengandung kira"kira B = kasien kering kira"kira 0=. Pengeringan adalah suatu istilah yang relative dan hanya mengandung arti bahwa terdapat pengurangan kadar -at cair dari suatu nilai akhir yang dapat diterima. $lat pengering konvensi dan alat pengering kontak terbagi menjadi beberapa macam jenis alat, yaitu a. Pengeringan -at padat dan tapal %pasta& Pengering !alam • Pengering Konveyor !abir • Pengering Putar • Pengering Konveyor"Eluidisasi • Pengering 5amparan"Eluidisasi • Pengering Kilat • Pengering Menara •
b. Pengeringan Farutan dan 'ubur Pengering emprot • Pengering Eilm • Pengering !ormol •
Klasifikasi Pengering $da pengeringan yang beroperasi secara kontinyu %sinambung& dan ada pula yang secara tampak %batch&. Pada beberapa proses pengeringan, -at padatnya ada yang diaduk, tetapi ada pula yang -at padatnya boleh dikatakan tidak diaduk. ntuk mengurangi suhu pengeringan, beberapa pengeringan beroperasi dalam vakum. 'eberapa pengeringan dapat menangani segala jenis bahan, tetapi pada yang sangat terbatas dalam hal umpan yang dapat ditanganinnya . Pembagian pokok dalam klasifikasi pengeringan +. Pengeringan"pengeringan dimana -at padat itu bersentuhan langsung dengan gas panas %biasanya udara& ). Pengeringan"pengeringan dimana kalor berpindah ke -at padat dari suatu medium luar, misalnya uap, biasanya melalui permukaan logam yang bersentuhan dengan -at 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&. #ara penggunaan 3at Padat Dalam pengering Kebanyakan pengering industry menangani -at 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, -at padat itu bersentuhan dengan gas menurut salah satu dari cara berikut +& 6as ditiupkan melintas permukaan hamparan atau lembaran -at padat, atau melintas satu atau kedua sisi lembaran atau film sinambung. Proses ini disebut pengeringan dengan sirkulasi silang %cross"circulation drying&. )& 6as ditiupkan melaui hamparan -at padat butiran kasar yang ditempatkan di atas ayak pendukung. #ara ini disebut pengeringan sirkulasi tembus %trhough"
circulating drying&. ebagaimana juga dalam hal pengeringan sirkulasi silang, di sini pun kecepatan gas harus rendah untuk mencegah terjadinya pembawa ikutan %entertainment& terhadap -at padat. 7& 3at 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. B& 6as dilarikan melaui -at padat dengan kecepatan yang cukup untuk memfluidisaikan hamparan. Dalam hal ini tidak dapat dihindarkan terjadinya pembawa ikutan partikel"partikel yang halus. 4& 3at padat seluruhnya di bawa ikutdengan arus gas kecepatan tinggi dan di angkutn secara pnematik dari peranti pencampuran ke pemisah mekanik.
2$ Per""&"! Pe!%er!%
Peralatan pengering yang sering digunakan dalam industri terdiri dari dua kelompok yaitu •
Kelompok pertama yang terbesar yang terdiri dari pengering untuk -at padat
•
tegar atau bijian dan tapal %pasta& setengah"padat. Kelompok kedua terdiri dari pengeringan yang dapat menampung bubur dan umpan"umpan cair.
+. Pengeringan -at padat dan tapal %pasta& Pengeringan -at 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 !alam Pengeringan ini terdiri dari sebuah ruang dari logam lembaran yang berisi dua buah truk yang mendukung rak"rak 5. etiap rak mempunyai talam dangkal kira"kira
7*"in, persegi dan tebal ) sampai >"in, yang penuh dengan bahan yang akan dikeringkan. dara panas disirkulasikan pada kecepatan ? sampai +4 ft/det diantara talam dengan bantuan kipas # dan motor D, mengalir melalui pemanas A. sekat"sekat 6 membagikan udara itu secara seragam di atas susunan tala tadi. ebagian udara basah diventilasikan keluar melalui talang pembuang ', sedang udara segar masuk melaui pemasuk $. ;ak"rak itu disusun di atas roda truk 1, sehingga pada a khir siklus penberingan truk itu dapat ditarik keluar dari kamar itu dan dibawa ke stasiun penumpahan talam. Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan -at padat biasanya lambat dan siklus pengeringan pun panjang B sampau B0 per jam tumpak. b. Pengeringan Konveyor – tabir Fapisan bahan yang akan dikeringakan setebal + sampai >"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 -at padat, didekat ujung keluar, dimana bahan itusudah kering dan mendebu, udara dikeluarkan kebawah melaui tabir. uhu 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 > ft %) m& dan panjang +) sampai +4* ft %B sampai 4* m&, dengan waktu pengeringan 4 sampai +)* menit. kuran anyaman tabir itu kira"kira 7* mesh. 'ahan"bahan bijian kasar, beserpih, atau bahan berserat dapat dikeringkan dengan sirkulasi tembus tanpa sesuatu perlakuan pendahuluan dan tanpa ada baha yang lolos melalui tabir. $kan 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. mpan padat
dijatuhkan pada talam teratas dan dikenakan pada arus udara panas atau gas yang mengalir melintas talam. 3at padat itu lalu dikikis keluar dan dijatuhkan ke talam berkut dibawahnya. 3at padat itu menempuh jalan seperti itu melaui pengering, sampai keluar sebagian hasil yang kering dari dasar menara. $liran -at padat dan gas itu bias searah pula berlawanan arah. d. Pengering putar Pengering putar terdiri dari sebuah selongsong berbentuk silinder yang berputar hori-ontal atau agak miring kebawah kearah luar. mpan basah masuk dari satu ujung silinder, bahan itu keluar dari ujung yang satu lagi. Pada waktu selongsong berputar, sayap"sayap yang terdapat didalam mengangkat -at padat itu dan menyiramkan kebawah melaui bagian dalam selongsong. Pengering putar dapat dipanaskan dengan kontak langsung gas dengan -at 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 !urbo 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 ) sampai 0 ft/det %*,> sampai ),B m/det&. Dua talam terbawah merupakan bagian pendinginan untuk -at padat kering. dar 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 hori-ontal %atau konveyor daun& yang terletak di dalam suatu selongsong"bermantel berbentuk silinder. 3at padat yang diumpankan di satu ujung di angkut perlahan"lahan melaui -one panas yang dikeluarkan dari ujung yang satu lagi.
ap yang keluar disedot melalui pipa yang dipasang pada atap selongsong. elongsong itu memiliki diameter 7 sampai )B in %?4 sampai >** mm& dan panjangnya sampai)* ft %> in&, bila diperlukan lebih panjang, digunakan beberapa selongsong yang dipasang bersusun satu di atas yang lain. ering pula unit paling bawah dalam susunan itu merupakan pendingin dimana air atau bahan pendingin lain yang dialirkan di dalam mantel itu untuk menurunkan suhu -at padat yang telah dikeringkan tersebut sebelum keluar dari pengering. g. Pengering hamparan"fluidisasi Pada alat pengering hamparan"fluidisai menunjukkan suatu alat pengering dimana -at padatnya difluidisasikan dengan gas pengering, yang banyak digunakan dalam masalah pengeringan. Partikel"partikel -at padat difluidisasikan dengan udara atau gas didalam unit hamparan"hamparan %boiling bed&. Pencampuran dan perpindahan kalor berlangsung sangat cepat. mpan 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, -at padat gilingan basah diangkut selama beberapa detik didalam arus gas panas. mpan basah dimasukkan kedalam pencampur, dimana ia dicampurkan dengan sebuah bahan kering secukupnya untuk membuatnya bebas mengalir. 'ahan campuran itu lalu masuk ke dalam penumbuk palu %hammer mill&, yang disapu dari gas bakaran panas dari tungku. 3ata padat serbuk itu lalu dibawa keluar dari penumbuk dengan arus gas melaui talang yang cukup panjang, dimana pengeringan itu berlangsung. 6as dan -at padat kering dipisahkan salam siklon, dan gas bersih dukeluarkan melalui kipas ventilasi. 3at padat dikeluarkan dari siklon melalui pengumpan bintang %star feeder&, yang menjatuhkannya ke dalam pembagi -at padat.
). Pengering Farutan dan 'ubur
'eberapa jenis pengerng dapat menguapkan lartan dan bubur %skurry& sampai kering dengan cara termal. #ontohnya 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 -at padat kering, yang lalu akan dipisahkan dari arus gas. $liran -at dan gas itu bias searah, bias lawan arah, atau merupakan gabungan keduanya di dalam satu unit. !etesan"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 -at cair maupun bubur dan menghasilkan hasil padat yang kering dan bebas mengalir. $lat ini biasanya terdiri dari dua bagian. 'agian pertama merupakan pengering penguap vertical. ebagian besar -at cair di keluarkan disini dari umpan, dan -at padat setengah basah dibuang ke bagian dua, dimana sisi kandungan -at cair dalam bahan dari bagian diturunkan lagi hingga nilai yanhg dikehendaki. Afisiensi termal pengering film biasanya tinggi, dan kehilangan -at padatnya jiga kecil, karena dalam hal ini tdak ada atau hampir tidak ada gas yang disedot melalui unit ini. $lat ini sangat bermanfaat untuk memulihkan pelarut dari hasil padat. Faju pengumpanan yang wajar untuk umpan yang basah air atau basah pelarut, biasanya berkisar antara )*"B* lb/ft"hours %+**")** kg/m7"jam&.
c. Pengering tromol Pengering tromol terdiri dari satu rol logam atau lebih yang dipanaskan di luar tromol itu sampai kering. 3at 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. $lat ini tidak cocok untuk larutan garam yang kelarutannya terbatas atau untuk bubur -at 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. $lat ini tidak cocok untuk larutan garam yang kelarutannya terbatas atau untuk bubur -at padat abrasif yang cenderung mengendapdan membangkitkan tekanan yang berlebihan antara kedua tromol.
Pem*"! Per""&"! Pe!%er!%"!
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. ifat masing"masing alat pengering, menentukan jenis pengering mana yang dipakai. c. Eaktor biaya investasi dan biaya operasi, namun peratian harus diberikan pula pada biaya keseluruhan system isolasi, tidak hanya pada unit pengeringannya.
Ner"3" M"))" -"d" Per""&"! Pe!%er!%"
Pada partikel"partikel padat yang lembab, cairan yang harus dipisahkan dapat berada sebagai
a. #airan bebas, tak terikat pada permukaan partikel b. #airan yang terikat oleh gaya kapiler dan diadsorbsi di dalam pori"pori partikel %pada bahan yang higroskopis&. Pada hal ini, -at 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. mpan terhadap beberapa pengering mungkin berupa -at cair dimana -at padat itu melayang sebagai partikel, atau mungkin pula berbentuk larutan.
Ner"3" P"!") P"d" Per""&"! Pe!%er!%"!
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 ;adiasi Pada proses ini, panas yang diperlukan dipindahkan secara langsung sebagai radiasi infra merah dari suatu sumber panas yang akan ikeringkan. ntuk memindahkan kuantitas panas yang besar, temperature radiasi harus sangat tinggi %B** – )*** *#& D"me&er A"& Pe!%er!%
$gar tetesan atau partikel basah tidak sampai menumbuk permukaan padat sebelum pengeringan berlangsung, maka ruang pengering biasanya dibuat besar. Diameter itu sebesar 0"7* ft %),4"2 m&. Persamaan diamensional untuk diameter pukul rata volume permukaan Ds dari tetesan yang keluar dari pengabut piring 4
Ds=12,2 x 10 r x
(
) () (
I 0,6 µ 0,2 σ ρLLp ❑ ❑ ρ 1 nr 3 I I −2
)
*,7
;ol pengering tromol diameternya berkisar antara )"+* ft %*,> – 7 m& dan panjangnya )"+B ft %*,>"B,7 m &, dan berputar dengan kecepatan +"+* put/min. waktu dimana -at padat itu berada dalam kontak dengan logam adalah >"+4 detik, waktu yang cukup pendek sehingga tidak banyak menyebabkan dekomposisi, juga pada hasil yang peka panas. Koefisien perpindahan kalornya tinggi dari ))*"7>* 'tu/ft ) – hours *E %+)** – )*** G/m) – *#& pada kondisi optimum, walaupun nilainya bias turun sampai +/+* – nya bila kondisi tidak memuaskan. Kapasitas pengeringnya sebanding dengan luas tromol aktif, yaitu antara + – +* lb produk kering per ft ) permukaan pengeringan per jam %4 – 4* kg/m ) – jam&.
