Fluidized Bed Dryer

LABORATORIUM PILOT PLANT

SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2014/2015

MODUL

:Fluidized Bed Dryer

PEMBIMBING

: Ir. UnungLeoanggraini, MT

Tanggal Praktikum : 16 Oktober 2014

Nopember 2014 Tanggal Penyerahan : 6 Nopember (Laporan)

Oleh

:

Kelompok

:

V (Lima)

Nama

:

1. Nurul Fathatun

,121424023

2. Pria Gita Maulana

,121424024

3. Reni Swara M

,121424026

4. Resza Diwansyah P

,121424027

5. Rinaldi Adiwiguna

,121424028

Kelas

:

3A

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

I.

Tujuan Praktikum

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan dapat: 

Menjalankan peralatan unit pengering fluidisasi dengan aman dan benar.



Menghitung efisiensi panas/ kalor dari peralatan unit pengering fluidisasi di lab. Pilot Plant.



Mengetahui titik fluidisasi, laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkna dengan optimum.

II.

LandasanTeori

Pengeringan adalah Pengurangan/Penurunan kadar air dalam bahan sampai batas tertentu yang diperlukan untuk proses lanjutan, dengan penerapan panas. Pengeringan merupakan proses penghantaran panas dan massa yang terjadi secara serempak. Sebagai media pembawa panas dan massa uap biasanya dipakai udara dengan entalpi dan tekanan tertentu. Tujuan Pengeringan yaitu sebagai : 1. Pengawetan 2. Mengurangi volume dan berat produk: transportasi dan penyimpanan 3. Penganekaragaman produk seperti breakfast cereal dan minuman instan Pemisahan komponen yang memiliki perbedaan sifat fisik ataupun kimiawi merupakan salah satu proses yang sering dijumpai pada proses teknik kimia selain pencampuran, reformasi, dan lain-lain. Pengering sistem fluidisasi unggun sebagai proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan terkandung yang bertitik didih lebih rendah. Padatan yang mempunyai titik didih lebih tinggi akan didapatkan sebagai produk akhir yang diharapkan kering, ringan tetapi mempunyai karakteristik awal. Penggunaan pemanasan biasanya adalah steam, sangat besar pengaruhnya selain rancang bangun dari peralatan sendiri. Proses ini banyak digunakan pada produk farmasi yang mementingkan sterilitas, tetapi untuk produk produk bangunan bangunan semen, bijih plastik, dan lain-lain kapasitas merupakan prioritas. Perhitungan perpindahan kalor, massa memerlukan pengetahuan tentang luas area kontak fluida (udara) dengan partikel unggun, laju massa, dan kekuatan penyebab (driving force) yang biasanya berupa temperatur atau konsentrasi. Masalah yang sering dijumpai adalah penentuan titik fluidisasi yang dikategorikan optimum yaitu

I.

Tujuan Praktikum

Setelah melakukan percobaan ini diharapkan dapat: 

Menjalankan peralatan unit pengering fluidisasi dengan aman dan benar.



Menghitung efisiensi panas/ kalor dari peralatan unit pengering fluidisasi di lab. Pilot Plant.



Mengetahui titik fluidisasi, laju fluida dan perkiraan waktu yang dibutuhkna dengan optimum.

II.

LandasanTeori

Pengeringan adalah Pengurangan/Penurunan kadar air dalam bahan sampai batas tertentu yang diperlukan untuk proses lanjutan, dengan penerapan panas. Pengeringan merupakan proses penghantaran panas dan massa yang terjadi secara serempak. Sebagai media pembawa panas dan massa uap biasanya dipakai udara dengan entalpi dan tekanan tertentu. Tujuan Pengeringan yaitu sebagai : 1. Pengawetan 2. Mengurangi volume dan berat produk: transportasi dan penyimpanan 3. Penganekaragaman produk seperti breakfast cereal dan minuman instan Pemisahan komponen yang memiliki perbedaan sifat fisik ataupun kimiawi merupakan salah satu proses yang sering dijumpai pada proses teknik kimia selain pencampuran, reformasi, dan lain-lain. Pengering sistem fluidisasi unggun sebagai proses pemisahan bertujuan meningkatkan konsentrasi atau kemurnian suatu komponen yang berbentuk padatan dengan menghilangkan cairan terkandung yang bertitik didih lebih rendah. Padatan yang mempunyai titik didih lebih tinggi akan didapatkan sebagai produk akhir yang diharapkan kering, ringan tetapi mempunyai karakteristik awal. Penggunaan pemanasan biasanya adalah steam, sangat besar pengaruhnya selain rancang bangun dari peralatan sendiri. Proses ini banyak digunakan pada produk farmasi yang mementingkan sterilitas, tetapi untuk produk produk bangunan bangunan semen, bijih plastik, dan lain-lain kapasitas merupakan prioritas. Perhitungan perpindahan kalor, massa memerlukan pengetahuan tentang luas area kontak fluida (udara) dengan partikel unggun, laju massa, dan kekuatan penyebab (driving force) yang biasanya berupa temperatur atau konsentrasi. Masalah yang sering dijumpai adalah penentuan titik fluidisasi yang dikategorikan optimum yaitu

laju fluida dan ketingian unggun terfluidisasi tidak terlalu tinggi yang menyebabkan timbulnya dua fasa yang sangat berbeda (tidak homogen), satu fasa sinambung (kontinyu) dan tidak sinambung. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Mempengaruhi Pengeringan  Faktor-faktor

1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering Yang termasuk golongan ini adalah:  Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat  Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan semakin cepat  Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin lambat  Arah aliran udara: Makin kecil sudut s udut arah udara terhadap posisi bahan, maka bahan semakin cepat kering 2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan Yang termasuk golongan ini adalah:  Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat  Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat.

 Tahap Pengeringan Pengeringan Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. 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. Peristiwa yang terjadi selama pengeringan meliputi dua proses, yaitu : 1. Proses perpindahan panas, yaitu proses menguapkan air dari dalam bahan atau proses perubahan bentuk cair ke bentuk gas. 2. Proses perpindahan massa, yaitu proses perpindahan massa uap air dari permukaan bahan ke udara. Proses perpindahan panas terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari suhu udara yang dialirkan di sekelilingnya. Panas yang diberikan akan menaikkan suhu bahan dan menyebabkan tekanan uap air ai r di dalam bahan lebih tinggi dari tekanan uap

air di udara, sehingga terjadi perpindahan uap air dari bahan ke udara yang merupakan perpindahan massa.  Klasifikasi Pengering Pengering dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara tergantung pada kriteria yang digunakan. Dua klasifikasi yang terpakai didasarkan pada metode perpindahan panas maupun metode penanganan bahan padat. Klasifikasi sehubungan dengan perpindahan panas penting dalam menunjukkan perbedaan kasar dalam persyaratan rancangan pengering, pengerjaan dan energi yang dibutuhkan. Klasifikasi dengan metode penanganan zat padat lebih sesuai jika diberikan perlakuan khusus terhadap sifat bahan yang akan dikeringkan. Berdasarkan cara penanganan bahan, pengeringan dapat digolongkan sebagai berikut: 1. Pengering Bidang Statis Sistem dimana tidak ada gerakan relativ diantara partikel-partikel zat padat yang dikeringkan meskipun mungkin ada pergerakan bulk dari keseluruhan massa yang mengering. Hanya satu bagian dari seluruh jumlah partikel yang langsung dipaparkan pada sumber panas. Permukaan yang dipaparkan dapat ditingkatkan dengan mengurangi ketebalan bidang dan memberikan udara pengering untuk mengalir melaluinya. 2. Pengering Bidang Bergerak Sistem dimana partikel-partikel yang mengering dipisah sebagian, sehingga saling mengalir bertindih satu sama lain. Gerakan dapat diinduksi baik oleh berat atau gerakan mekanik. Resultan pemisahan dari partikel-partikel dan pemaparan terus menerus dari permukaan baru memungkinkan perpindahan panas dan pemindahan massa panas yang lebih cepat dari pada yang terjadi pada bidang tetap. 3.

Pengering Bidang Cair Sistem dimana pertikel padat sebagian ditahan dalam arus gas yang bergerak ke atas. Partikel terangkat dan jatuh kembali secara acak sehingga campuran resultan dari zat padat dan gas bersifat seperti cairan yang mendidih.

4. Pengering Pneumatik Sistem dimana partikel yang mengering diarahkan dan ditujukan dalam arus gas dengan kecepatan tinggi. Sistem Pneumatik lebih jauh memperbaiki bidang yang cair, karena tidak ada penyaluran atau perputaran singkat dari jalan aliran gas melalui suatu bidang partikel-partikel. Masing-masing partikel seluruhnya

dikelilingi oleh selubung gas pengering. Panas resultan dan perpindahan massa sangat cepat, sehingga waktu pengeringan singkat.

 Neraca massa dalam pengeringan Satu persamaan dari percobaan pengeringan/adsorpsi iso-oktana dari arus campuran uap tersebut dengan udara oleh bijih-bijih alumina. Percobaan oleh A. G. Bakhtiar dapat diterapkan pada pengeringan fluidisasi unggun dengan persaan sebagai berikut: Gu( y - yo ) = WF d/dt

Gu

= laju udara kering masuk (kg/dt) = laju volum udara terukur (m 3/dt) X volume jenis udara

W

= massa dari padatan dalam unggun kering sebelum direndam air.

F

= banyaknya air terserap dalam padatan (kg)

y

= kandungan uap air dalam aliran udara masuk (keluar,yo)

t

= waktu operasi Di sini banyaknya kalor yang dilepas oleh kukus persatuan waktu tidak dapat

ditentukan /dihitung dengan tepat dikarenakan tekanan steam yang dipakai tidak konstan sehingga katup pneumatik mengalami perubahan pembukaan sepanjang waktu tergantung keadaan udara masuk. Begitu juga temperatur steam masuk tidak tidak dapat ditentukan dengan tepat. Kalor dilepas kukus = Kalor (kukus awal + kondensasi – kondensat sisa – kukus sisa). Q1 = m1hg + m2hfg – m2hf – m3hg

Dengan : hg

= energi dalam kukus pada temperatur kukus sisa keluar

hf

= energi dalam kondensat pada temperatur kondensat keluar

hfg

= kalor laten kondensasi kukus pada temperatur kondensasi

m1

= laju massa kukus terpakai dalam kg/jam

m2

= laju massa kondensat saja dalam kg/jam

m3

= laju massa kukus tidak terpakai dalam kg/jam [m1-m2]

Asumsi: Kondisi awal steam tidak mengalami kondensasi. Kondisi akhir steam terkondensasi semua menjadi kondensat. Gas masuk keperalatan dengan U1 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp)

dan kalor laten tertentu. Setelah mengalami pemanasan pada penukar panas maka nilai – nilai parameter tersebut akan berubah sesuai dengan grafik phsycometric chart dengan mengubah salah satu sumbu titik potong yaitu temperatur kering /temperatur diset. Sedangkan udara yang keluar peralatan juga kita dapatkan U2 (laju udara masuk), dan RH tertentu , yang akan didapatkan H (enthalpi), kalor lembab, v (volume jenis), S (kalor spesifik, Cp) dan kalor laten tertentu. Panas yang dilepas udara unggun secara sederhana dan diasumsikan tidak ada yang hilang adalah sebagai berikut : Kalor dilepas,Q2 = kalor udara awal – kalor udara akhir + kalor untuk penguapan air (dari unggun) Q2 = ( U1 x H1 ) – ( U2 x H2 ) + ( U1 x

1)

dan laju perpindahan massa: M1 = ( U2 x Y2 ) – (U1 x Y1 ) *U1, U2 = Laju alir udara kering masuk, keluar.

 Jenis Pengering Fluidized Bed Dryer Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida. Fluidisasi tercapai apabila kecepatan aliran udara lebih besar dari kecepatan minimum fluidisasi. Selama proses pengeringan apabila kecepatan aliran udara ditingkatkan, tekanan statik udara pengering meningkat dan bahan yang dikeringkan akan terangkat sampai ketinggian tertentu dan menyebabkan bahan terfluidisasi. Pada kondisi ini bahan teraduk secara merata dan bantalan udara yang menyangga bahan pada ketinggian tertentu disebut dalam keadaan fluidisasi minimum.

Hal-hal yang perlu diperhatikan pada system fluidized bed dryer adalah : 1. Bagian-bagian alat :  Posisi pelat distribusi udara mempengaruhi pola aliran udara di dalam alat tersebut.  Bentuk dasar dari alat tersebut mempengaruhi produk yang dihasilkan dan proses fluidisasi.  Tekanan operasi positif dan negative. 2. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fluidized bed drying, seperti :  Temperatur  Kelembaban  Laju alir udara  Karakteristik Unggun Tidak Terfluidakan Karakter unggun terfluidakan biasanya dinyatakan dalam bentuk grafik antara penurunan tekanan (ΔP) dan kecepatan superficial fluida (U). Untuk keadaan yang ideal, kurva hubungan ini berbentuk seperi terlihat dalam gambar 1:

Gambar 1. Kurva Karakteristik Fluidisasi Ideal

Keterangan: Garis AB : menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam Garis BC : menunjukkan keadaan dimana unggun telah terfluidakan Garis DE: menunjukkan kehilangan tekanan pada daerah unggun diam pada waktu kita menurunkan kecepatan air fluida . Harga penurunan tekanan untuk kecepatan aliran fluida tertentu, sedikit lebih rendah daripada harga penurunan tekanan pada saat awal operasi.

 Evaluasi Parameter-parameter di dalam Peristiwa Fluidisasi 1) Densitas partikel Penentuan densitas partikel untuk zat padat yang masih dan tidak menyerap

air

atau

zat

cair

lain,

bisa

dilakukan

dengan

memakai

piknometer. Sedang untuk partikel berpori, cara diatas akan menimbulkan kesalahan yang cukup besar karena air atau

cairan akan memasuki pori-pori

didalam partikel, sehingga yang diukur bukan lagi densitas partikel (berikut pori-porinya) densitas

seperti

bahan

yang

padatnya

diperlukan (tidak

dalam persamaan

termasuk pori-pori

partikel-artikel yang demikian ada cara lain

yang

di

muka, tetapi

didalamnya).

biasa

digunakan,

Untuk yaitu

dengan metode yang diturunkan Ergun. 2) Bentuk partikel Dalam persamaan yang telah diturunkan, partikel padatnya dianggap sebagai butiran yang berbentuk bola dengan diameter rata-rata dp. Untuk partikel bentuk lain, sebenarnya.

harus ada koreksi

yang menyatakan bentuk partikel

III.

Percobaan

Alat yang digunakan : 

1 unit alat Fluidized Bed Dryer



Anemometer



Termometer bola basah dan kering



Penggaris

Bahan yang digunakan : 

Ketumbar

Alat pelindung diri : Dalam praktikum ini diharuskan pemakaian alat pelindung berupa: 1. Jas laboratorium 2. Sepatu dengan alas yang tidak licin

IV.

Langkah Kerja 4.1.Persiapan Bahan Unggun

Timbang 500 gram ketumbar kering sebagai unggun

Timbang ember + air + ketumbar. Dan catat massa ketumbar dan air, dengan dikurangi oleh massa ember kosong

Masukkan unggun ke dalam wadah dan ratakan. Kemudian catat suhu awal dan tinggi awal unggun

Masukkan ketumbar ke dalam ember yang telah diketahui berat kosongnya

Isi ember tersebut dengan air sedikit demi sedikit, sampai ketumbar menjadi basah namun tidak meninggalkan tetesan air

Letakkan wadah beserta isi pada penopang pada peralatan dan tancapkan kabel ke panel

4.2. Pengoperasian Alat Putar saklar HS dan

Kabel catu daya

Membuka katup udara

BS ke 1 (on)

terhubung, putar

tekan dan mengatur

saklar utama ke kanan

tekanan antara 4-5 bar

Putar pembersih

Atur waktu 60 menit

Atur temperature udara

filter ke 1 (on) dan

pada panel waktu

masuk 50ºC dengan

interval 6-8

proses

menekan tombol pengendali temperatur

Tekan tombol start dan atur laju udara sampai titik fluidisasi

Ukur kelembaban

Putar saklar putih ke

Buka katup

posisi heating (tidak

kukus/steam sampai

menggunakan steam

tekanan 2 bar (apabila

saklar tetap pada

proses menggunakan

posisi cooling

steam

Catat laju kukus,

Untuk penghentian

temperature kondensat,

proses, tutup katup-

dan kukus sisa

katup manual

Putar tombol putih ke

Putar tombol pembersih filter ke 0

Putar tombol waktu ke 0

cooling (menggunakan

disusul tombol HS

dan putar tombol biru ke 0

steam) dan tekan stop untuk waktu

dan BS

Lepas kabel dari panel dan ambil wadah. Ukur

Matikan saklar utama

Tutup katup kukus

temperature dan berat

dengan menekan

dan udara tekan

unggun

I.

Data Pengamatan a. Data Alat

Diameter tabung udara masuk dan keluar

= 10 cm

Berat Fluidized Bed Dryer kosong

= 9,5 kg

b. Data Pengamatan Run 1 (Cooling)

Waktu (menit)

Berat ketumbar kering

= 0,5 kg

Berat ketumbar basah

= 0,68 kg

Volume air yang ditambahkan

= 200 ml

Temperatur awal unggun

= 28°C

Temperatur akhir unggun

= 30°C

Tinggi unggun awal

= 6,5 cm

Diameter unggun awal

= 19 cm

Tinggi unggun mulai terfluidisasi

= 7,5 cm, (pada volume udara = 6)

Berat ketumbar setelah dikeringkan

= 0,53 kg

Udara Masuk

Tinggi Unggun

Temperatur (°C)

Udara Keluar Temperatur (°C)

Laju

Laju

(cm)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

0

?

?

-

-

-

?

-

-

-

5

7,5

26,2

32

30

8,67

23

32

30

10,15

10

13

27,4

30

22

9,50

23

33

24

10,42

15

14

27,8

30

22,5

9,17

23

33

24

11,99

20

16

28,3

30

22

8,81

25

34

23

11,24

25

17

28,3

30

23

9,11

26

33

24

10,40

30

17,5

28,9

30,5

23

8,45

27

33

24

10,57

35

18

29

30

23

9,15

27

34

24

10,25

40

19

29,1

30

23

9,10

28

34

24

10,89

45

19,5

29,2

30

24

9,07

28

33

24

10,97

50

20

29,2

30

24

9,23

29

33.5

24

10,65

c. Data Pengamatan Run 2 (Heating)

Waktu (menit)


= 0,5 kg


= 0,66 kg


= 180 ml


= 28°C


= 38°C

Tinggi unggun awal

= 5,5 cm


= 19 cm


= 6 cm, (pada volume udara = 7)


= 0,42 kg

Massa kondensat

= 1,22 kg Udara Masuk

Tinggi Unggun

Temperatur (°C)


Laju

Laju

(cm)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

0

6

52,2

30

23

8,68

31

32

26

9,84

5

14,5

55,5

32

24

7,68

34

35

26

9,99

10

11

56,1

31

24

7,42

43

37

25

9,84

15

11

50,8

32

24

8,04

45

40

25

9,58

20

16

55,1

32

27

9,02

47

44

27

10,77

25

16,5

55,7

34

24

8,20

48

45

27

9,85

30

17

57,5

32,5

23

8,04

49

45

26,5

9,15

35

17,5

46,3

33

23

8,20

47

45

26

10,31

40

17

55,5

33

23

7,48

50

46

27

10,00

45

17

55,1

32

23

7,9

48

46

28

9,18

50

17

50,5

33

23

7,92

49

46

27

9,85

d. Data Pengamatan Run 3 (Heating)

Wakt u (menit


= 0,4 kg


= 0,52 kg


= 120 ml


= 30°C


= 40°C

Tinggi unggun awal

= 4,9 cm


= 18,6 cm


= 5,3 cm, (pada volume udara = 6)


= 0,38 kg

Massa kondensat

= 2,36 kg Udara Masuk

Tinggi

Temperatur (°C)

Unggun


Laju

Laju

(cm)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

Proses

Kering

Basah

(m/s)

0

5,3

55,9

32

24

8,81

34

40

27

9,80

5

13

50,2

33

24

8,21

41

44

27

9,50

10

12

51,3

33

24

7,84

43

46,5

28

9,97

15

11

55

33

24

7,85

49

47

28

9,82

20

11

53

32

23

7,94

46

47

27

10,05

25

13

50,2

32

23

7,86

48

46

27

9,44

30

11

52,5

32

23

7,68

49

47

27

9,72

35

11

59

33

23

7,74

49

47

28

9,55

40

11

50

33,5

23

7,58

49

47

28

9,59

45

12

48

32

23

7,76

49

47

27

8,95

50

13

60

33

23

7,89

49

47

28

9,66

)

II.

Pengolahan Data A. Menghitung air yang teruapkan Run I (cooling)

t

= 50 menit

W

= 500 gram

Berat air dalam unggun

= 680 gr – 500 g

= 180 gr

Berat air teruapkan

= 680 gr – 530 gr

= 150 gr

Berat sisa air dalam unggun = 180 – 150 %Berat unggun teruapkan

=

 

x

= 30 gr 100%

= 83,33%

Run II (heating)

t

= 50 menit

W

= 500 gram


= 660 gr – 500 gr

= 160 gr

Berat air teruapkan

= 660 gr – 420 gr

= 240 gr

Berat sisa air dalam unggun = 160 – 240 % Berat unggun teruapkan

=

 

x

= -80 100%

= 150%

Run III (heating)

t

= 50 menit

W

= 400 gram


= 520 gr – 400 gr

= 120 gr

Berat air teruapkan

= 520 gr – 380 gr

= 140 gr

Berat sisa air dalam unggun = 120 – 140 %Berat unggun teruapkan

=

 

x

= -20 100%

= 116%

B. Mencari data dari Psychometric Chart 1. Mencari Rh, H dan Y

Diketahui suhu basah dan suhu kering dari setiap kondisi, kemudian kelembaban relatif (Rh), entalpi (H), dan Kelembaban mutlak (Y) dapat dicari. Contoh pada run pertama, kondisi menit ke-5 di laju udara masuk. Diketahui Tdry = 32oC dan Twet = 30oC. Lalu didapatkan Rh = 86,5%, H = 99,9 kJ/kg UK , dan Y = 0.0264 kg H 2O/kg UK .

2. Mencari Vh

Volume jenis udara (Vh) dapat pula dicari di psychometric chart atau dari rumus : Vh Dimana,

= 22,4 x











x x (



+



x Y )



T = suhu operasi (K) P = tekanan (asumsi = 1 atm) Y = kelembaban (kg H2O/kg UK)

Contoh pada run pertama, kondisi menit ke-5 di laju udara masuk. Diketahui T = 26,2 oC = 299,2 K dan Y (dapat dari psychometric chart) = 0,0264 kg H2O/kg UK  

= 22,4 x

Vh

= 0,88 m /kg dry air.

 3

x



Vh

x (

 

 

+

 

x 0,0264 )

RUN 1 (cooling) W = 0,5 kg Udara masuk Waktu (menit)

o

T ( C)

R h (%)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

26.2 27.4 27.8 28.3 28.3 28.9 29 29.1 29.2 29.2

86.5 50.04 52.74 50.04 55.48 53.17 55.48 55.48 61.13 61.13

Udara Keluar

Y

Vh 3 (m /kg dry air)

o

T ( C)

R h (%)

Y

Vh (m /kg dry air)

0.0264 0.0134 0.0141 0.0134 0.0149 0.0146 0.0149 0.0149 0.0164 0.0164

0.883 0.868 0.870 0.871 0.873 0.874 0.875 0.875 0.878 0.878

24 23 23 25 26 27 27 28 28 29

86.52 47.69 47.69 39.3 47.69 47.69 43.8 43.8 47.69 45.75

0.0266 0.0152 0.0152 0.0132 0.0152 0.0152 0.0147 0.0147 0.0152 0.0149

0.876 0.858 0.858 0.861 0.867 0.870 0.869 0.872 0.872 0.875

3

RUN 2 (heating) W = 0,5 kg Udara masuk Waktu (menit)

o

T ( C)

R h (%)

Y

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

52.2 55.5 56.1 50.8 55.1 55.7 57.5 46.3 55.5 55.1 50.5

55.48 51.82 56.29 51.82 68.16 43.89 44.81 42.92 42.92 46.78 42.92

0.0149 0.0155 0.0159 0.0155 0.0206 0.0147 0.0138 0.0136 0.0136 0.014 0.0136

Udara Keluar Vh 3 (m /kg dry air) 0.942

0.953 0.955 0.939 0.959 0.952 0.956 0.923 0.950 0.949 0.935

3

o

T ( C)

R h (%)

Y

Vh (m /kg dry air)

31 34 43 45 47 48 49 47 50 48 49

62.5 49.4 38.07 29.75 27.08 25.05 23.63 22.23 23.16 25.94 23.16

0.0188 0.0176 0.0151 0.0138 0.0155 0.0151 0.0142 0.0134 0.0147 0.0165 0.0147

0.886 0.893 0.916 0.920 0.928 0.930 0.932 0.925 0.936 0.932 0.933

RUN 3 (heating) W = 0,4 kg Udara masuk Waktu (menit)

o

T ( C)

R h (%)

Y

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

55.9 50.2 51.3 55 53 50.2 52.5 59 50 48 60

51.82 47.69 47.69 47.69 46.78 46.78 46.78 42.92 41.11 46.78 42.92

0.0155 0.0152 0.0152 0.0152 0.014 0.014 0.014 0.0136 0.0134 0.014 0.0136

Udara Keluar Vh 3 (m /kg dry air) 0.954

0.937 0.940 0.951 0.943 0.935 0.942 0.960 0.934 0.929 0.963

3

o

T ( C)

R h (%)

Y

Vh (m /kg dry air)

34 41 43 49 46 48 49 49 49 49 49

36.92 27.08 24.98 24.05 21.4 23.16 21.4 24.05 24.05 21.4 24.05

0.0173 0.0156 0.0164 0.0161 0.0143 0.0147 0.0143 0.0161 0.0161 0.0143 0.0161

0.893 0.911 0.918 0.935 0.923 0.930 0.932 0.935 0.935 0.932 0.935

C. Perhitungan Neraca massa Mencari Luas Permukaan udara masuk dan keluar

Luas permukaan

=  r 2 = 3,14 x (5 cm) = 78,5 cm 2 = 7,85 x 10-3 m2

Mencari Laju Alir Udara Masuk (Gu 1)

Diketahui laju udara yang diukur menggunakan anemometer dan Volume Jenis Udara yang didapat dari perhitungan atau psychometric chart. Rumusnya adalah : Gu1

=

  

Diketahui v = kecepatan udara (m/s) A = luas permukaan (m 2) Vh = Volume jenis udara (m 3/kg dry air) Contoh pada run pertama, kondisi menit ke-5 di laju udara masuk. Diketahui v = 8,67 m/s, A = 7,85 x 10-3 m2, dan Vh = 0,88 m3/kg dry air.     

Gu1

=

Gu1

= 0,077 kg/s



= 278,42 kg/jam

Menghitung Neraca Massa

Diketahui berat unggun awal (W), laju alir udara masuk (Gu 1) hasil dari perhitungan, Kelembaban kondisi udara masuk dan keluar (Y 0 dan Y), dan waktu operasi (t). Sehingga dicari banyaknya air yang diserap dalam padatan (F), dengan rumus : Gu1 ( y - yo ) t = W F Contohnya pada run pertama, kondisi menit ke-5 Diketahui W = 0,5 kg, G u1 = 278,42 kg/jam, Y0 = 0,0264, Y = 0,0266, t = 50 menit. 278,42 * ( 0,0266 – 0,0264 ) 50/60 = 0,5 * F F = 0,09 Kg.air/Kg.UK

Contohnya pada run kedua, kondisi menit ke-5. Diketahui W = 0,5 kg, Gu1= 227,82 kg/jam, Y0= 0,0155, Y= 0,0176, t = 50 menit 227,82 x (0,0176 – 0,0155) 50/60 = 0,5 x F F = 0,8 Kg air/Kg UK

Menghitung Laju Perpindahan Massa M = Gu (y-yo)

Dik :

Gu = laju alir udara masuk y = kelembaban mutlak (udara keluar) yo = kelembaban mutlak (udara masuk)

Contohnya pada run pertama, kondisi menit ke-5 Gu = 277,64 kg/jam

y = 0.0266

Maka, M = 0,0555 kg/jam

yo = 0,0264

Run 1 (cooling) W = 0,5 kg Y – Yo (kadar air teruapkan)

Gu1 (kg/jam)

F (kg air/kg dry air)

M (kg/jam)

0.0002 0.0018 0.0011 -0.0002 0.0003 0.0006 -0.0002 -0.0002 -0.0012 -0.0015

277.621 309.195 297.729 285.881 294.918 273.137 295.527 293.814 292.060 297.212

0.093 0.928 0.546 -0.095 0.147 0.273 -0.099 -0.098 -0.584 -0.743

0.055524 0.556551 0.327502 -0.05718 0.088475 0.163882 -0.05911 -0.05876 -0.35047 -0.44582

Waktu (menit)

Y – Yo (kadar air teruapkan)

Gu1 (kg/jam)


M (kg/jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0.0039 0.0021 -0.0008 -0.0017 -0.0051 0.0004 0.0004 -0.0002 0.0011 0.0025 0.0011

260.346 227.824 219.571 241.965 265.770 243.407 237.695 251.007 222.555 235.190 239.289

1.692 0.797 -0.293 -0.686 -2.259 0.162 0.158 -0.084 0.408 0.980 0.439

1.015351 0.478429 -0.17566 -0.41134 -1.35543 0.097363 0.095078 -0.0502 0.244811 0.587975 0.263218

Waktu (menit)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Run 2 (heating) W = 0,5 kg

Run 3 (heating) W = 0,4 kg Waktu (menit)

Y – Yo (kadar air teruapkan)

Gu1 (kg/jam)


M (kg/jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0.0018 0.0004 0.0012 0.0009 0.0003 0.0007 0.0003 0.0025 0.0027 0.0003 0.0025

261.027 247.656 235.693 233.331 237.903 237.547 230.467 227.863 229.443 236.132 231.582

0.979 0.206 0.589 0.437 0.149 0.346 0.144 1.187 1.291 0.148 1.206

0.469848 0.099063 0.282832 0.209998 0.071371 0.166283 0.06914 0.569658 0.619497 0.07084 0.578955

D. Perhitungan Neraca Energi RUN 1 (cooling) 0,5 kg

A = 7,85 x 10 -3 m2 Perhitungan pada t = 5 menit Vh1 = 0,88 m 3/Kg.udara kering Vh2 = 0.87 m 3/Kg.udara kering 1. Unggun 

H Pemanasan unggun kering

= m unggun x Cp uk x Tmasuk = 0,5 kg x 1,0048 kj/kg x 26,2 oC = 13,16 kj



H Pemanasan air

= Massa unggun x Cp air x Tmasuk = 0,5 kg x 4,2 kj/kg x 26,2 oC = 55,02 kj



H Penguapan air

= Massa unggun x  = 0,5 kg x 2439,67 kj/kg = 1219,835 kj

Maka : H Unggun = H Pemanasan unggun + H Pemanasan air + H Penguapan air

= 13,16 kj + 55,02 kj + 1219,835 kj =

   

x 60 menit/jam

= 1545,618 kj/jam G1 = 277,62 kg/jam G2 = 327,31 kg/jam Hyin

= (1,005 + (1,884 x Y in)) x (Tin 0C) + (2501,14 x Y in) = (1,005 + (1,884 x 0,0264)) x (26,2) + (2501,14 x 0,0264) = 68,33kJ/kg.uk

Hyout

= (1,005 + (1,884 x Y out)) x (Tout 0C) + (2501,14 x Y out) = (1,005 + (1,884 x 0,0266)) x (24) + (2501,14 x 0,0266) = 68,73 kJ/kg.uk

H Udara

= (G2. Hy keluar – G1.Hy masuk) x T = (327,31 kg/jam x 68,73 kJ/kg.uk – 277,62 kg/jam x 68,33 kJ/kg.uk) x 2,2 oC = 7757,73 kj/jam

 unggun

= =

   

x 100%

   

x 100%

= 19,92 %

Tidak menghitung neraca energi dan udara karena tidak menggunakan steam

RUN 2 (heating) 0,5 kg

A = 7,85 x 10 -3 m2 Perhitungan pada t = 5 menit Vh1 = 0,95 m 3/Kg.udara kering Vh2 = 0,89 m 3/Kg.udara kering 1.

Unggun




= m unggun x Cp uk x Tmasuk = 0,5 kg x 1,0075 kj/kg K x 328,5 K = 165,48 kj



H Pemanasan air

= Massa unggun x Cp air x Tmasuk = 0,5 kg x 4,2 kj/kg K x 328,5 K = 689,85 kj



H Penguapan air

= Massa unggun x  = 0,5kg x 2369,52 kj/kg

= 1184,76 kj H Unggun = H Pemanasan unggun + H Pemanasan air + H Penguapan air

= 165,48 kj + 689,85 kj + 1184,76 kj =

   

x 60 menit/jam


= (1,005 + (1,884 x Y in)) x (Tin0C) + (2501,14 x Y in) = (1,005 + (1,884 x 0,0155)) x (55,5) + (2501,14 x 0,0155) = 96,16 kJ/kg.uk

Hyout


H Udara = (G1. Hy masuk – G2.Hy keluar) x T

= (227,82 kg/jam x 96,16 kJ/kg.uk – 316,06 kg/jam x 79,32 kJ/kg.uk) x (-21,5 oC) = 77794,48 kj/jam

 unggun = =

   

x 100%

 

x 100%

 

= 3,15 %

2. Neraca Energi Steam-Udara

Panas yang dilepas steam H Steam terpakai

= Panas latent steam ke kondensat = m kondensat x  kondensat = m2 . c =

   

x 60 menit/jam x 2358,4 kj/kg

= 3452,7 kj/jam

Panas diterima udara

= (G1.Hy masuk - G2. Hy keluar) = (277,82 kg/jam x 96,16 kJ/kg.uk - 316,06 kg/jam x 79,32 kJ/kg.uk) = 1645,29 kj/jam

 Neraca Energi

= =

         

= 47,65 %

x 100 %

x 100%

RUN 3 (heating) 0,4 kg

A = 7,85 x 10 -3 m2 Perhitungan pada t = 5 menit Vh1 = 0,94 m 3/Kg.udara kering Vh2 = 0,91 m 3/Kg.udara kering 1. Unggun 


= m unggun x Cp uk x Tmasuk = 0,4 kg x 1,0066 kj/kg K x 323,2 K = 130,133 kj



H Pemanasan air

= Massa unggun x Cp air x Tmasuk = 0,4 kg x 4,2 kj/kg K x 323,2 K = 542,976 kj



H Penguapan air

= Massa unggun x  = 0,4 kg x 2348,6 kj/kg

= 939,44 kj H Unggun = H Pemanasan unggun + H Pemanasan air + H Penguapan air

= 130,133 kj + 542,976 kj + 939,44 kj =

   

x 60 menit/jam


= (1,005 + (1,884 x Y in)) x (Tin0C) + (2501,14 x Y in) = (1,005 + (1,884 x 0,0152)) x (50,2) + (2501,14 x 0,0152) = 89,9 kJ/kg.uk

Hyout


H Udara = (G1. Hy masuk – G2.Hy keluar) x T

= (247,66 kg/jam x 89,9 kJ/kg.uk – 294,78 kg/jam x 81,43 kJ/kg.uk) x (-9,2 oC) = 16001,573 kj/jam

 unggun = =

   

x 100%

 

x 100%

 

= 12,1 %

2. Neraca Energi Steam-Udara

Panas yang dilepas steam

=

Panas latent steam ke kondensat

H Steam terpakai

=

m kondensat x  kondensat

=

m2 . c

= =

Panas diterima udara

 

x 60 menit/jam x 2348,6 kj/kg

 

6651,23 kj/jam

= (G1.Hy masuk - G2. Hy keluar) = 294,78 kg/jam x 89,9 kJ/kg.uk - 247,66 kg/jam x 81,43 kJ/kg.uk) = 6333,77 kj/jam

 Neraca Energi

= =

         

= 95,23 %

x 100 %

x 100%

III.

Pembahasan Oleh Nurul Fathatun (NIM. 121424023)

Pengeringan adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan sehingga mengurangi kandungan/sisa cairan di dalam zat padat itu sampai suatu nilai yang dikehendaki. Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida. Metode pengeringan fluidisasi digunakan untuk mempercepat proses pengeringan dan mempertahankan mutu bahan kering. Pengeringan ini banyak digunakan untuk pengeringan bahan berbentuk partikel atau butiran, baik untuk industri kimia, pangan, keramik, farmasi, pertanian, polimer dan limbah. Proses pengeringan dipercepat dengan cara meningkatkan kecepatan aliran udara panas sampai bahan terfluidisasi. Dalam kondisi ini terjadi penghembusan bahan sehingga memperbesar luas kontak pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi, dan peningkatan laju difusi uap air. Pada praktikum ini bahan yang digunakan dalam proses pengeringan adalah ketumbar. Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali RUN, setaip RUN masing-masing dilakukan selama 50 menit dan dilakukan pengambilan data setiap 5 menit sekali. Data yang diambil antara lain temperature proses, temperature bola basah (Tw), temperature bola kering (Td), tinggi unggun dan laju untuk aliran masuk dan keluar. Pada RUN pertama dan kedua ketumbar yang digunakan adalah sebanyak 0.5 kg, hanya saja pada RUN pertama tidak dilakukan pemanasan (cooling ) sedangkan untuk RUN kedua dilakukan pemanasan ( heating ), sedangkan untuk RUN ketiga ketumbar yang digunakan adalah sebanyak 0.4 kg dengan proses pemanasan (heating ). Hal ini dilakukan untuk melihat pengaruh massa bahan yang dikeringkan terhadap efisiensi pengeringan. Langkah pertama yang dilakukan adalah membasahi ketumbar yang sudah ditimbang dengan cara memercikan air. Selanjutnya ketumbar yang sudah mengandung air ditimbang kembali untuk mengetahui massa air yang ditambahkan. Untuk RUN pertama dilakukan fluidisasi dengan proses cooling, sehingga aliran steam tidak dinyalakan. Pada proses ini massa ketumbar yang sudah diberi air adalah 0.68 kg. Temperature proses udara masuk rata-rata sebesar 28.34°C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi 0.53 kg. sehingga jika dibandingkan dengan massa ketumbar awal sebelum diberi air, masih terdapat kandungan air sebesar 0.03 kg pada ketumbar yang sudah melalui

proses fluidisasi. Hal ini terjadi karena tidak dilakukan proses pemanasan sehingga masih terdapat air pada ketumbar tersebut. Pada RUN kedua dilakukan fluidisasi dengan proses heating, pada proses ini sebelum udara kering dialirkan menuju ruang fluidized bed dryer terlebih dahulu dikontakkan dengan steam dengan tekanan 2 bar. pada proses ini massa ketumbar yang sudah diberi air adalah 0.66 kg. Temperature proses udara masuk rata-rata sebesar 53.34°C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi 0.42 kg, lebih kecil dibandingkan dengan massa ketumbar sebelum diberi air. Hal ini terjadi karena pada saat RUN pertama terjadi kesalahan pengerjaan. Ketumbar yang telah diberi air tumpah sehingga menggunakan ketumbar yang baru. Sedangkan untuk RUN kedua digunakan ketumbar yang telah tumpah tadi. Sehingga pada RUN kedua anggapan ketumbar awal sebelum diberikan air adalah ketumbar yang tumpah tadi sehingga sebenarnya pada massa ketumbar awal (500 kg) sudah mengandung air. Pada RUN ketiga dilakukan fluidisasi dengan proses heating. Pada RUN ketiga ini mekanisme pengerjaannya sama dengan RUN kedua yaitu udara kering terlebih dahulu dikontakkan dengan steam bertekanan 2 bar. Massa ketumbar yang sudah diberi air adalah 0.52 kg. Temperature proses udara masuk rata-rata adalah sebesar 53.19°C. pada akhir proses massa ketumbar menjadi 0.38 kg. dapat terlihat bahwa massa ketumbar setelah proses pengeringan kurang dari massa ketumbar awal (0.4 kg). Hal ini dapat disebabkan karena ketumbar awal mengandung sedikit air sehingga air tersebut ikut teruapkan. Dari hasil pengolahan data didapatkan data: ɳ Unggun (%)

ɳ Neraca Energi (%)

RUN 1

19,9

-

RUN 2

3,15

47,65

RUN 3

12,1

95,23

Dari data tersebut dapat terlihat bahwa efisiensi unggun tertinggi adalah pada RUN pertama. Padahal pada RUN pertama tidak dilakukan proses pemanasan. Seharusnya efisiensi unggun akan semakin besar jika dilakukan pemansan. Sedangkan pengaruh massa (banyaknya bahan yang dikeringkan) terhadap efisiensi unggun dan efisiensi energi adalah semakin sedikit bahan yang dikeringkan maka efisiensi unggun dan energy akan semakin besar.

Oleh Pria Gita Maulana (NIM. 121424024)

Pengeringan merupakan proses pengurangan kadar air sampai batas tertentu yang terkandung di dalam bahan dengan menggunakan panas. Pada praktikum ini proses pengeringan dilakukan dengan menggunakan alat Fluidized Bed Dryer . Pengeringan hamaparan terfluidisasi ( fluidized bed drying ) merupakan salah satu proses pengeringan yang memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dialirkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida. Bahan yang dikeringkan pada proses pengeringan dengan alat Fluidized Bed Dryer ini adalah ketumbar. Sementara itu, proses pengeringan pada praktikum ini dilakukan dalam 3 run. Run 1 dan 2 dilakukan dengan berat bahan yang sama, namun hal yang membedakan adalah pada run 1 tidak menggunakan steam, sedangkan run 2 menggunakan steam. Run 3 dilakukan terhadap run 2 untuk mengetahui pengaruh berat bahan dan banyaknya kadar air yang terkandung dalam bahan terhadap efisiensi pengeringan. Dari pengolahan data didapatkan nilai efisiensi unggun untuk setiap run. Untuk nilai efisiensi unggun tertinggi didapatkan pada saat run 1 yang tidak menggunakan steam pemanas untuk mengeringkan bahan. Seharusnya nilai efisiensi unggun akan lebih besar ketika proses pengeringan dilakukan dengan menggunakan steam dari pada hanya menggunakan udara kering saja. Salah satu faktor yang menjadi penyebab nilai efisiensi unggun untuk run 1 lebih tinggi dari pada run 2 dan 3 adalah suhu masuk pada proses pengeringan yang tidak konstan dan cenderung terus meningkat. Untuk mengatasinya maka laju steam harus di atur setiap saat, artinya laju steam pada proses pengeringan dengan menggunakan steam juga tidak konstan. Hal ini yang menyebabkan pengeringan bahan dengan menggunakan steam menghasilkan nilai efisiensi unggun yang tidak seoptimal pengeringan yang hanya menggunakan udara kering. Sementara itu, untuk nilai efisiensi neraca energi pada run 1 tidak dihitung karena tidak menggunakan steam pemanas. Nilai efisiensi neraca energi tertinggi didapatkan pada run 3, dimana pada run 3 mempunyai berat dan kadar air bahan lebih sedikit dari pada run 2. Hal ini dapat membuktikan bahwa banyaknya bahan dan kandungan kadar air dalam bahan akan mempengaruhi jalannya proses pengeringan. Semakin sedikit bahan yang dikeringkan dan kadar air dalam bahan, maka semakin cepat proses pengeringan di dalam bahan tersebut. Hal ini dibuktikan dengan tingginya efisiensi unggun dan efisiensi neraca energi pada run 3 dibandingkan dengan run 2.

Selain banyaknya bahan dan kadar air dalam bahan, proses pengeringan akan berjalan optimal ketika suhu masuk dalam proses pengeringan tidak terlalu tinggi dan tidak terlalu rendah. Suhu optimal untuk proses pengeringan adalah pada suhu sebesar 50ºC. Proses pengeringan juga jangan dilakukan terlalu lama karena dapat merusak bahan.

Oleh Reni Swara Mahardika (NIM. 121424026)

Pengeringan menggunakan Fluidized Bed Dryer adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara dengan kecepatan, suhu, dan tekanan tertentu yang dilewatkan menembus unggun sehingga memiliki sifat seperti fluida. Pada proses ini , udara dipaksa melalui unggun dengan kecepatan cukup tinggi agar melebihi gaya gravitasi sehingga unggun selalu dalam posisi melayang-layang dalam udara pengering. Penghembusan udara tersebut bertujuan untuk memperbesar luas kontak pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi, dan peningkatan laju difusi uap air. Bagian-bagian mesin pengering sistem fluidisasi adalah blower untuk menghasilkan aliran udara, heater untuk memanaskan udara, plenum sebagai saluran udara panas yang dihembuskan kipas ke ruang pengeringan, dan ruang pengering sebagai tempat unggun akan dkeringkan. Operasi pengeringan dilakukan dengan dua metode, yaitu pendinginan dan pemanasan. Proses pendinginan dilakukan dengan hanya menghembuskan udara tekan. Namun pada proses pemanasan, udara tekan dikontakkan terlebih dahulu dengan steam sehingga udara bertekanan yang berhembus pada unggun adalah udara panas. Pada praktikum ini, dilakukan satu kali percobaan dengan proses pendinginan dan dua kali percobaan dengan proses pemanasan selama 50 menit untuk setiap proses percobaan. Bahan yang akan dikeringkan adalah ketumbar 500 gram pada percobaan pertama dan kedua, lalu ketumbar 400 gram pada percobaan ketiga. Selama praktikum, ada beberapa parameter yang diukur yaitu suhu bola basah, suhu bola kering, dan kecepatan udara pada setiap jalur udara masuk dan udara keluar, serta suhu operasi yang dapat dilihat pada panel pengendali. Suhu bola basah adalah suhu yang dicapai jika udara diguyur air sampai kelembabannya 100%, sehingga untuk mengetahuinya pengukuran menggunakan termometer ayun dimana sensor suhunya dibalut kain basah. Suhu bola kering adalah suhu yang diukur pada saat di udara terbuka. Dari kedua data suhu ini, dapat dicari kelembaban mutlak, kelembaban relatif, volume jenis, serta entalpi pada tabel psikometrik. Kelembaban relatif dan kelembaban mutlak pada proses pemanasan lebih kecil

dibanding dengan proses pendinginan, karena udara panas akan mempercepat air untuk menguap sehingga kadar air yang terkandung pada bahan lebih sedikit. Namun, volume jenis pada proses pemanasan lebih besar dibandingkan dengan proses pendinginan, menunjukkan bahwa volume air dalam udara panas yang berhembus lebih banyak karena proses penguapan yang lebih besar. Meskipun fluktuatif, terlihat pula bahwa semakin lama waktu pengeringan, laju udara masuk dan laju udara keluar semakin besar, hal ini disebabkan karena air sudah menguap sehingga unggun lebih ringan dan dapat terfluidisas i dengan mudah. Dari data hasil praktikum, dapat diketahui kadar air yang teruapkan melalui perhitungan praktis yaitu membandingkan berat bahan kering setelah dipanaskan dan berat bahan kering sebelum dicampurkan air. Parameter

Percobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

Pendinginan

Pemanasan

Pemanasan

Berat ketumbar awal

500 gr

500 gr

400 gr


680 gr

660 gr

520 gr


200 ml

180 ml

120 ml

Berat ketumbar akhir

530 gr

420 gram

380 gr

83,33%

150%

116%

Proses

Berat unggun teruapkan

Pada percobaan pertama yaitu proses pendinginan, kadar air yang teruapkan adalah sebesar 83%. Percobaan kedua yaitu proses pemanasan, menghasilkan kadar air teruapkan sebesar 150%. Hal ini dikarenakan ketumbar yang ditimbang sebagai berat ketumbar awal adalah ketumbar yang telah digunakan atau ketumbar yang masih banyak mengandung air, sehingga bisa jadi proses pengeringan sebelumnya belum sempurna akibat waktu pengeringan yang singkat. Percobaan ketiga pun merupakan proses pemanasan yang menghasilkan kadar air teruapkan sebesar 116%. Kasus ini sama halnya dengan bahan yang digunakan pada proses kedua. Pengukuran menggunakan anemometer menunjukkan kecepatan udara. Untuk mengetahui laju udara, maka harus dikalikan dengan luas permukaan lubang masukan dan keluaran udara. Diameter lubang udara masuk dan keluar sama yaitu 10 cm, sehingga luas permukaannya adalah 7,85 x 10 -3 m2. Selanjutnya, praktikan menghitung neraca massa air

yang diserap dalam padatan serta laju perpindahan massanya. Dari setiap percobaan, parameter dirata-ratakan dan hasilnya sebagai berikut : Parameter

Percobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

Gu1

(kg/jam)

291.7

240,41

237,149

F

(Kgair /kgUK )

0,0368

0,119

0,607

M

(kg/jam)

0,022

0,071

0,291

Dari data tersebut, dikatakan bahwa laju udara masuk pada proses pemanasan lebih cepat dibandingkan proses pendinginan. Sehingga, suhu sangat mempengaruhi dalam pengeringan karena dapat mempercepat penguapan kadar air dalam unggun. Selain itu, dengan bertambahnya laju udara, unggun akan lebih mudah terfluidisasi sehingga luas permukaan kontak udara dan unggun semakin besar. Banyaknya air yang diserap (F) pada proses pemanasan lebih banyak dibandingkan dengan proses pendinginan, sehingga laju perpindahan massa air dari bahan ke udara pun semakin besar karena adanya peningkatan laju difusi air. Banyaknya unggun pun mempengaruhi kecepatan pemanasan dan menghasilkan pengeringan lebih efisien akibat koefisien perpindahan lebih besar. Titik fluidisasi yang dilakukan untuk seluruh percobaan yaitu ada angka 7. Selanjutnya

adalah

menghitung

efisiensi

dengan

cara

neraca

energi

yaitu

membandingkan entalpi panas yang diserap oleh unggun terhadap panas yang diberikan oleh steam. Parameter

Percobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

H Unggun

(kJ/jam)

1545,618

2448,11

1935,06

H Udara

(kJ/jam)

7757,73

77794,48

16001,573

unggun

(%)

19,92

3,15

12,1

-

3452,7

6651,23

-

1645,29

6333,77

-

47,65

95,23

Neraca energi steam-udara H Steam terpakai

(kj/jam) Panas yg diterima udara (kj/jam) Efisiensi

(%)

Percobaan pertama yaitu pendinginan sehingga tidak menggunakan steam. Efisiensi pada proses pemanasan lebih besar dibandingkan proses pendinginan. Dengan tingkat efisiensi yang optimal pada percobaan ketiga yaitu 95,23%, maka jumlah kalor yang diserap oleh unggun mencapai jumlah maksimumnya untuk menguapkan sejumlah kadar air karena tingkat perpindahan massanya yang tinggi. Semakin banyak unggun yang akan dikeringkan, maka waktu pengeringan harus lebih lama. Serta, diperhatikan pula suhu, kecepatan udara, dan tekanan udara, karena parameter tersebut mempengaruhi laju perpindahan massa dan luas kontak pengeringan. Kemudian, untuk mengendalikan proses pengeringan adalah mengetahui keberadaan air dalam produk bahan yang akan dikeringkan. Karena keberadaan molekul air dalam produk bahan pangan terdiri dari tipe molekul air terikat yang terserap pada dinding serat dan tipe air bebas terikat yang berada pada celah-celah dalam bahan pangan padat.

Oleh Resza Diwansyah Putra (NIM. 121424027)

Fluidisasi merupakan suatu proses dimana padatan memiliki perilaku seperti fluida. Pada praktikum ini, unggun basah mengalami fluidisasi dengan udara sehingga, unggun tersebut menjadi kering. Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini adalah fluidized bed dryer yang berfungsi mengontakkan antara udara dengan unggun. Percobaan ini, menggunakan udara dengan dua variasi yaitu udara yang dipanaskankan dengan steam dan udara tanpa pemanasan. Bahan yang digunakkan sebagai unggun pada percobaan ini adalah ketumbar yang memiliki komponen dasar selulosa. Selulosa dibasahi dengan air sedikit demi sedikit sehingga seluruh ketumbar terbasahi namun tidak ada air yang menetes dai ketumbar tersebut. Praktikum ini dilakukan sebanyak tiga kali. Run pertama dan kedua menggunakan ketumbar sebanyak 500 gram sedangkan run ketiga menggunakan ketumbar 400 gram. Selain itu, udara yang dikontakkan dengan unggun pada run pertama tidak dipanaskan sedangkan pada run kedua dan ketiga udara dipanaskan dengan steam sebelum dikontakkan dengan unggun. Driving force yang bekerja pada run pertama adalah perbedaan konsentrasi air antara udara dengan unggun basah. Unggun basah memiliki kandungan air lebih banyak daripada udara. Sehingga ketika dikontakkan, air pada unggun berpindah ke udara sehingga

kelembapan udara keluar meningkat. Kemudian, Driving force yang bekerja pada run kedua dan ketiga adalah perbedaan konsentrasi air dan perbedaan suhu antara udara dengan unggun basah. Dengan demikian, pengeringan pada run kedua dan ketiga lebih efektif karena selain udara yang akan dikontakkan lebih kering, perbedaan suhu juga membantu penguapan air pada unggun. Adapun data yang dicatat pada percobaan ini adalah massa unggun sebelum dan setelah pengeringan, suhu bola basah dan suhu bola kering udara masuk dan keluar, laju alir udara masuk dan keluar dan tinggi unggun. Pada perhitungan, didapatkan efisiensi unggun dan efisiensi neraca energi. Efisiensi unggun dinyatakan sebagai perbandingan antara perubahan entalpi unggun dengan entalpi udara. Efisiensi unggun dikatakan seratus persen apabila kemampuan udara untuk mengeringkan unggun dipakai secara maksimal sehingga perubahan entalpi unggun sama dengan perubahan entalpi udara. Adapun pada run pertama, run kedua dan run ketiga didapatkan berturut-turut adalah 19,92%, 3,15%, dan 12,1%. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa efisiensi tertinggi dicapai pada run pertama. Hal yang menyebabkan efisiensi unggun pada run kedua dan ketiga menjadi lebih kecil adalah fluktuasi suhu udara panas. Fluktuasi ini disebabkan karena steam yang digunakan untuk memanaskan udara mengalami perubahan secara cepat karena operasi tidak boleh lebih dari 50 0C. Sementara itu efisiensi neraca energi dinyatakan sebagai perbandingan antara perubahan entalpi yang diterima udara dengan perubahan entalpi steam yang terpakai. Efisiensi neraca nergi dikatakan seratus persen apabila seluruh steam yang dipakai dugunakan untuk memanaskan udara sehingga perubahan entalpi steam sama dengan perubahan entalpi yang diterima oleh udara. Adapun efisiensi yang didapat pada run kedua dan run ktiga berturut-turut adalah 47,65% dan 95,23%. Pada run ketiga didapatkan efisiensi yang lebih tinggi karena unggun yang dikeringkan pada run ketiga lebih sedikit. Tidak ada perhitungan efisiensi neraca energi pada ru pertama karena run pertama tidak digunakan steam sebagai pemanas udara. Proses pengeringan dapat berjalan optimal pada pada suhu tertentu. Dan semakin kering udara yang digunakan maka proses pengeringan berjalan lebih cepat. Kemudian, pengeringan tidak boleh dilakukan terlalu lama apalagi dengan suhu yang tinggi, karena dapat merusak bahan unggun.

Oleh Rinaldi Adiwiguna (NIM. 121424028)

Pengering zat padat dapat diartikan pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai tertentu sesuai kebutuhan. Pengering unggun termasuk alat pengering secara tidak langsung, karena steam tidak bersentuhan langsung dengan zat padat yang akan dikeringkan, melainkan digunakan media udara tekan untuk mengeringkan zat padat. Besarnya kecepatan udara tekan yang dialirkan melalui zat padat disesuaikan sehingga dapat memfluidisasikan hamparan zat padat. Metode pengering unggun cocok digunakan untuk mengeringkan zat padat untuk kebutuhan farmasi (padatan steril) dan produk makanan, karena kipas yang digunakan untuk menghisap udara yang ada didalam wadah unggun di lengkapi filter sehingga kotorankotoran dari udara luar tidak akan masuk kedalam unggun. Pada praktikum dilakukan proses pengeringan ketumbar basah dalam suatu silinder pengering, dengan menggunakan udara panas. Laju udara panas disesuaikan sampai semua beras basah terfluidisasi. Praktikum dilakukan sebanyak 3 kali run, pertama dilakukan proses cooling yaitu proses fluidisasi dengan menggunakan udara tekan tanpa pemanasan dalam waktu 50 menit. Selanjutnya Praktikum dilakukan dengan udara te kan menggunakan pemanasan, dalam waktu 50 menit. Setelah 50 menit laju udara panas yang masuk dihentikan dan setiap 5 menit sekali diambil data berupa Tw, Td, ketinggian unggun dan laju udara nya. Percobaan dilakukan dengan variasi berat beras yaitu 0,5 dan 0,4 Kg. Berdasarkan praktikum, didapatkan data sebagai berikut : Run

%Unggun

 unggun

 neraca energi

teruapkan 1

83,33%

19,92%

-

2

150%

3,15%

47,65%

3

116%

12,1%

95,23%

Air yang teruapkan pada run 1 tidak mencapai 100%, hal tersebut diakibatkan karena pada run 1, proses pengeringan tidak dilakukan pemanasan sehingga masih tersisa air pada ketumbar. Sedangkan run 2 jauh lebih dari 100% disebabkan ketumbar yang digunakan pada run 2 adalah ketumbar yang berhamburan pada run 1 yang telah mengandung banyak air,

sehingga berat air yang terkandung dalam ketumbar awal tidak terhitung. Untuk run 2 dan 3 berat air yang teruapkan lebih dari 100% dikarenakan ketumbar yang digunakan bukan ketumbar yang benar-benar kering, dan juga terjadi pengurangan masa ketumbar yang diakibatkan suhu udara tekan yang terlalu panas, sehingga kadar cairan yang terkandung dalam ketumbar ikut teruapkan. Efisiensi unggun terbesar adalah pada run 1, seharusnya efisiensi terbersar tedapat pada run 2 atau 3 karena memakai pemanasan. Efisiensi neraca energi terbesar terdapat pada run 3, hal tersebut dikarenakan berat ketumbar pada run 3 lebih sedikit daripada berat ketumbar pada run 2. Berikut faktor yang mempengaruhi pengeringan : 

Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat



Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan semakin cepat



Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin lambat



Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udara terhadap posisi bahan, maka bahan semakin cepat kering



Ukuran bahan: Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat



Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat.

Untuk berat bahan yang berbeda maka kecepatan minimum fluidisasinya akan berbeda dan kecepatan udara yang di butuhkan untuk terfluidisasi akan berbeda. Seperti yang sudah di jelaskan pada factor diatas ketika bahan tersebut semakin berat maka kebutuhan kecepatan udara harus lebih besar dan kecepatan minimum fluidisasinya juga akan semakin besar karena tekanan yang di butuhkan akan semakin besar untuk mendorong partikel keatas. Semakin besar laju alir udara, penurunan tekanan semakin besar, tetapi ada saat dimana penurunan tekanan mencapai titik maksimum. Saat penurunan tekanan mencapai titik maksimum, maka beras basah terfluidisasi. Titik maksimum tersebut dinamakan titik fluidisasi.

IV.

Kesimpulan

 Pengeringan bahan melalui alat fluidized bed dryer memanfaatkan aliran udara kering untuk menghamburkan bahan di dalam unggun sehingga memiliki sifat seperti fluida.  Nilai efisiensi unggun tertinggi didapatkan pada proses pengeringan tanpa menggunakan steam pemanas. Seharusnya efisiensi unggun akan lebih besar ketika menggunakan steam pemanas. Hal ini terjadi dikarenakan tidak konstannya suhu masuk dan aliran steam masuk.  Semakin sedikit bahan yang dikeringkan dan kadar air dalam bahan, maka semakin cepat proses pengeringan bahan berlangsung, dibuktikan dengan tingginya nilai efisiensi unggun dan efisiensi neraca energi yang dihasilkan.  Proses pengeringan bahan akan berjalan optimal ketika suhu proses tidak terlalu tinnggi dan tidak terlalu rendah, suhu proses optimal sebesar 50ºC. Selain itu, proses pengeringan juga akan optimal keetika waktu pengeringan tidak terlalu lama karena akan merusak bahan.

Daftar Pustaka

Anonim. 2013. Petunjuk Praktikum Operasi Teknik Kimia Pilot Plant. Bandung : Politeknik Negeri Bandung Rahayu,

Tri. 2012. “Teknik Pengeringan dengan Fluidized Bed Dryer ”. http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/05/22/teknik-pengeringan-denganfluidized-bed-dryer/ Diakses tanggal 6 November 2014

Lampiran

Unggun yang terfluidisasi

Panel pengendali alat

Pengukuran kecepatan udara masuk dan udara keluar menggunakan anemometer

Fluidized Bed Dryer

Recommend Documents