BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kendala dalam hal peningkatan produksi salah satunya disebabkan oleh proses pengeringan,
karena
masih mengandalkan
sinar matahari.
Sehingga
ketergantungan pada kondisi iklim saat pengeringan, menjadikan persoalan tersendiri. Ini mengakibatkan tidak bisa mengoptimalkan kapasitas produksi, karena proses pengeringan tergantung pada intensitas cahaya matahari, yang memerlukan tempat yang sangat luas. Selain itu, higienis produk juga menjadi faktor yang tidak diperhatikan oleh mitra. Selama ini mitra melakukan proses penurunan kadar air pakan dengan menjemur di bawah sinar matahari selama lebih kurang 3-4 hari. Proses pengeringan secara konvensional k onvensional yang dilakukan memiliki beberapa kelemahan yaitu rendahnya higienitas produk, konsumsi waktu pengeringan dan intensitas matahari yang tidak merata sepanjang hari. Hal ini mempengaruhi proses produksi yang menurunkan kualitas produk. Salah satu penyebab kerusakan bahan dan produk agroindustri adalah kerusakan mikrobiologis. Kerusakan ini disebabkan karena banyaknya sumber energi yang terkandung dalam bahan pertanian, seperti protein dan karbohidrat. Kedua sumber energi ini yang memicu tumbuhnya mikroba. Selain itu faktor kandungan air yang terkandung dalam bahan juga salah satu keadaan yang disukai oleh mikroorganisme. Alat pengering dapat dikelompokkan menjadi dua, berdasarkan jenis bahan yang dikeringkan, yaitu pengering bahan padat dan pasta, seperti pengering rak, pengering konveyor, pengering rotary, pengering flash, pengering beku, dan pengering fluidized bed; pengering bahan cair, seperti spray dryer dan drum dryer. Banyaknya jenis alat pengeringan memerlukan pengetahuan yang cukup untuk menentukan penggunaan alat pengeringan dan prosedurnya sesuai jenis bahan/produk yang akan dikeringkan.
Oleh karena hal tersebut maka dibuat alat-alat pengering yang digunakan untuk mengeringkan bahan yang tidak tergantung pada matahari, sebagai seorang sarjana teknik kimia kita perlu mengetahui proses, cara kerja, kelebihan dan kekurangan alat-alat pengering tersebut.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Dr um dryer
Pengeringan merupakan salah satu unit operasi energi paling intensif dalam pengolahan pasca panen. Unit operasi ini diterapkan untuk mengurangi kadar air produk seperti berbagai buah-buahan, sayuran, dan produk pertanian lainnya setelah panen. Pengeringan adalah proses pemindahan panas dan uap air secara simultan yang memerlukan panas untuk menguapkan air dari permukaan bahan tanpa mengubah sifat kimia dari bahan tersebut. Dasar dari proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dan bahan yang dikeringkan. Laju pemindahan kandungan air dari bahan akan mengakibatkan berkurangnya kadar air dalam bahan tersebut. Pengeringan adalah pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima, menggunakan panas. Pada proses pengeringan ini air diuapkan menggunakan udara tidak jenuh yang dihembuskan pada bahan yang akan dikeringkan. Air (atau cairan lain) menguap pada suhu yang lebih rendah dari titik didihnya karena adanya perbedaan kandungan uap air pada bidang antar-muka bahan padat-gas dengan kandungan uap air pada fasa gas. Gas panas disebut medium pengering, menyediakan panas yang diperlukan untuk penguapan air dan sekaligus membawa air keluar. Air juga dapat dipisahkan dari bahan padat, secara mekanik menggunakan cara pengepresan sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal, dengan penguapan termal ataupun dengan metode lainnya. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya dan lebih hemat energi dibandingkan dengan pengeringan. Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Dalam hal ini, kandungan uap air udara lebih sedikit atau udara mempunyai kelembaban nisbi yang rendah sehingga terjadi penguapan. Kemampuan udara membawa uap air bertambah
besar jika perbedaan antara kelembaban nisbi udara pengering dengan udara sekitar bahan semakin besar. Salah satu faktor yang mempercepat proses pengeringan adalah kecepatan angin atau udara yang mengalir. Udara yang tidak mengalir menyebabkan kandungan uap air di sekitar bahan yang dikeringkan semakin jenuh sehingga pengeringan semakin lambat. Tujuan pengeringan untuk mengurangi kadar air bahan sampai batas perkembangan organisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau bakteri terhenti sama sekali. Dengan demikian bahan yang dikeringkan mempunyai waktu simpan lebih lama. Proses pengeringan diperoleh dengan cara penguapan air. Cara tersebut dilakukan dengan menurunkan kelembapan nisbi udara dengan mengalirkan udara panas di sekeliling bahan, sehingga tekanan uap air bahan lebih besar dari tekanan uap air di udara. Perbedaan tekanan itu menyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahan ke udara. Di Industri kimia proses pengeringan adalah salah satu proses yang penting. Proses pengeringan ini dilakukan biasanya sebagai tahap akhir sebelum dilakukan pengepakan suatu produk ataupun proses pendahuluan agar proses selanjutnya lebih mudah, mengurangi biaya pengemasan dan transportasi suatu produk dan dapat menambah nilai guna dari suatu bahan. Dalam industri makanan, proses pengeringan ini digunakan untuk pengawetan suatu produk makanan. Mikroorganisme yang dapat mengakibatkan pembusukan makanan tidak dapat dapat tumbuh pada bahan yang tidak mengandung air, maka dari itu untuk mempertahankan aroma dan nutrisi dari makanan agar dapat disimpan dalam waktu yang lebih lama, kandungan air dalam bahan makanan itu harus dikurangi dengan cara pengeringan.
2.2
Faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan
1.
Luas Permukaan Makin luas permukaan bahan makin cepat bahan menjadi kering Air menguap
melalui permukaan bahan, sedangkan air yang ada di bagian tengah akan merembes
ke bagian permukaan dan kemudian menguap. Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan dikeringkan dipotong-potong atau di iris-iris terlebih dulu. Hal ini terjadi karena: a. pemotongan atau pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar. b. potongan-potongan kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana panas harus bergerak sampai ke pusat bahan pangan. Potongan ke cil juga akan mengurangi jarak melalui massa air dari pusat bahan yang harus keluar ke permukaan bahan dan kemudian keluar dari bahan tersebut.
2.
Perbedaan Suhu dan Udara Sekitarnya Semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan
makin cepat pemindahan panas ke dalam bahan dan makin cepat pula penghilangan air dari bahan. Air yang keluar dari bahan yang dikeringkan akan menjenuhkan udara sehingga kemampuannya untuk menyingkirkan air berkurang. Jadi dengan semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat. Akan tetapi bila tidak sesuai dengan bahan yang dikeringkan, akibatnya akan terjadi suatu peristiwa yang disebut "Case Hardening ", yaitu suatu keadaan dimana bagian luar bahan sudah kering sedangkan bagian dalamnya masih basah.
3.
Kecepatan Aliran Udara Makin tinggi kecepatan udara, makin banyak penghilangan uap air dari
permukaan bahan sehinngga dapat mencegah terjadinya udara jenuh di permukaan bahan. Udara yang bergerak dan mempunyai gerakan yang tinggi selain dapat mengambil uap air juga akan menghilangkan uap air tersebut dari permukaan bahan pangan, sehingga akan mencegah terjadinya atmosfir jenuh yang akan memperlambat penghilangan air. Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan berjalan dengan
baik, proses pengeringan akan semakin cepat, yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan.
4.
Tekanan Udara Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk
mengangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kerapatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tetampung dan disingkirkan dari bahan pangan. Sebaliknya jika tekanan udara semakin besar maka udara disekitar pengeringan akan lembab, sehingga kemampuan menampung uap air terbatas dan menghambat proses atau laju pengeringan.
5.
Kelembapan Udara Makin lembab udara maka Makin lama kering sedangkan Makin kering udara
maka makin cepat pengeringan. Karena udara kering dapat mengabsobsi dan menahan uap air Setiap bahan mempunyai keseimbangan kelembaban nisbi masingmasing. kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan kehilangan air (pindah) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari atmosfir.
2.3
Prinsip Dasar Pengeringan
Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama panas harus di transfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus di transfer melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus di sediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang di keringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Makin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengeringan makin
cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin tinggi suhu udara pengering, makin besar energi panas yang di bawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang di uapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan. Jika kecepatan aliran udara pengering makin tinggi maka makin cepat massa uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfer. Kelembaban udara berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air. Pada kelembaban udara tinggi, perbedaan tekanan uap air didalam dan diluar bahan kecil, sehingga pemindahan uap air dari dalam bahan keluar menjadi terhambat. Pada pengeringan dengan menggunakan alat umumnya terdiri dari tenaga penggerak dan kipas, unit pemanas (heater ) serta alat-alat kontrol. Sebagai sumber tenaga untuk mengalirkan udara dapat digunakan blower . Sumber energi yang dapat digunakan pada unit pemanas adalah tungku, gas, minyak bumi, dan elemen pemanas listrik. Proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air maka perlu terlebih dahulu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu sifat-sifat bahan yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang dikandungnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam bahan pangan dinyatakan dengan kadar air dan aktivitas air, sedangkan peranan air di udara dinyatakan dengan kelembaban relatif dan kelembaban mutlak.
2.4
Mekanisme Pengeringan
Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut: 1. Air bergerak melalui tekanan kapiler. 2. Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan. 3. Penarikan air ke permukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisanlapisan permukaan komponen padatan dari bahan. 4. Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap.
2.5
Sistem Kerja Drum Dryer
Drum dryer umumnya terdiri dari satu atau dua silinder berongga yang dipasang horizontal yang terbuat dari besi cor bermutu tinggi atau stainless steel, bingkai penunjang, sistim aliran produk, dan scraper. Diameter drum berkisar antara 0,5 – 6 m dan panjang antara 1 – 6 m (sesuai skala produksi). Tiga komponen utama dari Drum dryer adalah : 1. Tangki Fungsi : Sebagai tempat produk yang akan dikeringkan. Produk yang akan dikeringkan ditampung dan dikumpulkan di tempat ini. Bentuk tangki dibuat sedemikian rupa agar semua produk dapat dikeringkan dengan sempurna. 2. Drum Fungsi : Sebagai alat pengering dimana ditempatkan uap panas ke dalam drum . Drum mempunyai konstruksi sedemikian rupa sehingga dapat dimasukan uap panas ke dalamnya. Saat drum berputar maka proses pengeringan yang dilakukan pada drum ini merupakan proses pengeringan lapis batas dimana produk akan bersinggungan dengan permukaan panas dan menempel pada drum sehingga dapat terangkut mengikuti putaran drum. Selama pengangkutan ini kandungan air dalam produk akan menguap sehingga saat drum berputar menyelesaikan siklus putarnya produk telah mencapai kadar air yang diinginkan. Putaran Drum dan panas uap yang dimasukkan diatur sedemikian rupa untuk mendapatkan produk dengan kadar air yang ditetapkan. 3. Pisau Skrap Fungsi: Memisahkan produk yang telah kering. Produk yang diinginkan dan masih menempel di drum dipisahkan dan ditampung ke dalam tangki keluaran. Proses pemisahan ini dilah-ukan dengan sebuah pisau skrap yang dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat memisahkan produk dari drum dengan sempurna.
Dalam operasional pengering drum, ada 4 hal yang harus diperhatikan, yaitu:
Tekanan uap-panas atau suhu media pemanas
Kecepatan putaran
Ketebalan film
Sifat umpan, yaitu konsentrasi padatan, reologi dan suhu (Devahastin, 2001).
Sistem kerja, uap sampai suhu 200oC akan memanaskan permukaan bagian dalam drum. Bahan/material yang seragam diletakan dalam lapisan tipis (0,5 – 2 mm) ke luar drum permukaan. Waktu tinggal produk pada drum berkisar antara beberapa detik sampai puluhan detik untuk mencapai kadar air akhir kurang dari 5%. Konsumsi energi dalam pengering drum berkisar antara 1,1 kg uap per kg air yang diuapkan dan 1,6 kg uap per kg air menguap, sesuai dengan efisiensi energi sekitar 60% – 90%. Dalam kondisi ideal, kapasitas penguapan maksimum pengering drum dapat mencapai 80 kg H2O/hr m2. Pengering drum dapat menghasilkan produk pada tingkat antara 5 kg/ hr m2 dan 5 kg/ hr m2, tergantung pada jenis makanan, kadar air awal dan akhir, serta kondisi operasional lainnya. Beberapa permasalahan yang timbul pada drum dryer yang mengakibatkan kinerja pengeringan yang tidak konsisten antara lain:
terjadi fluktuasi kadar air dan ketebalan bahan
akumulasi noncondensable gas dalam tabung yang mempengaruhi keseragaman pengeringan
2.6
suhu permukaan drum mungkin berbeda-beda sepanjang drum.
Metode Umum Pengeringan
Metode dan proses pengeringan dapat diklasifikasikan dalam berbagai cara yang berbeda. Proses pengeringan dapat dikelompokkkan sebagai:
1. Batch; bahan dimasukkan ke dalam peralatan pengering dan pengering berlangsung selama periode waktu tertentu. 2. Kontinu; bahan ditambahkan secara terus-menerus ke dalam pengering dan bahan kering dipindahkan secara terus-menerus.
2.7
Klasifikasi Drum Dryer
Pengering Drum diklasifikasikan menjadi 3, yaitu single drum dryer, double drum dyer, dan twin drum dryer seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 2.1 (a) single drum dryer dan (b) double drum dryer
Gambar 2.2 (a) driving system dan (b) feeding system
Double drum dyer memiliki dua drum yang berputar terhadap satu sama lain pada bagian atas. Gap antara dua drum akan mengontrol ketebalan lapisan bahan yang diletakan pada permukaan drum. Twin drum dryer juga memiliki dua drum, tetapi berputar berlawan satu sama lain pada bagian atas. Diantara tiga jenis drum dryer, single dan double drum dryer paling sering digunakan untuk buah-buahan dan sayuran. Misalnya untuk keripik kentang (single drumdryer) dan pasta tomat (double drum dryer). Sedangkan twin drum dryer digunakan untuk pengeringan bahan yang menghasilkan produk berupa butiran/debu. Untuk bahan yang sensitif terhadap panas, modifikasi dengan vacum drum dryer dapat digunakan untuk mengurangi suhu/panas pengeringan. Vacum drum dryer pada prinsipnya mirip dengan drum dryer, hanya drum tertutup dalam ruang kedap udara/vakum.
2.8
Metode Feeding
Metode penyaluran bahan produk pada permukaan drum berbeda-beda, tergantung pada susunan drum, konsentrasi zat padat, viskositas, dan kemampuan
membasahi pada bahan. Untuk skala industri, pengeringan drum menggunakan 5 metode penyaluran bahan (feeding) yaitu, roll feed, nip feed, pencelupan, penyemprotan, dan percikan.
Gambar 2.3 Berbagai metode feeding dalam drum dryer:
(a) roll feed; (b) nip feed; (c) dip feed;(d) spray; dan (e) splash. (Tang,et al,2003)
(a) Roll feed : digunakan baik pada single maupun double drum dryer. Metode ini efektif pada bahan yang viscous dan kental. Multirolls sering digunakan untuk meningkatkan ketebalan film,sehingga throughput juga meningkat. Jarak antara drum dengan rolls dapat diatur secara individu. Kecepatan putar rolls dapat sama atau tidak sama dengan kecepatan putar drum. Metode roll feeding
kadang-kadang digunakan bersamaan dengan teknik feeding lainnya untuk menghasilkan karakteristik pengeringan yang diinginkan pada beberapa produk tertentu. (b) Nip feed : merupakan metode feeding paling sederhana. Hanya digunakan dalam double drum dryer. Cocok digunakan untuk mengeringkan lapisan tipis seperti susu dan whey. Nip feeding menggunakan jarak yang dapat diatur antara 2 drum untuk mengontrol ketebalan film. Keseragaman distribusi umpan (feed) sepanjang drum merupakan hal yang perlu diperhatikan pada metode feeding ini. (c) Dip feed : digunakan pada single maupun double drum dryer. Dengan metode ini, drum sebagian tenggelam dalam tray dan produk dalam tray melekat pada permukaan drum yang berputar. Cocok digunakan pada bahan berupa suspensi padatan dan untuk menghindari terjadinya penggumpalan bahan dalam tray. (d) Spray feeding : bahan yang akan dikeringkan dikabutkan dengan nozzle ke permukaan drum. Nozzle dapat berada di bagian bawah drum atau lokasi lain. Kuantitas produk ditentukan oleh sistem nozzle. (e) Splash feeding : metode ini khusus digunakan pada bahan yang mempunyai laju sedimentasi yang tinggi. Dapat digunakan pada single maupun double drum dryers.
Keuntungan penggunaan rotar y/drum dryer sebagai alat pengering adalah : 1. Dapat mengeringkan baik lapisan luar ataupun dalam dari suatu padatan 2. Penanganan bahan yang baik sehingga menghindari terjadinya atrisi 3. Proses pencampuran yang baik, memastikan bahwa terjadinya proses pengeringan bahan yang seragam/merata 4. Efisiensi panas tinggi 5. Operasi sinambung 6. Instalasi yang mudah
7. Menggunakan daya listrik yang sedikit Kekurangan dari penggunaan pengering drum diantaranya adalah : 1. Dapat menyebabkan reduksi kuran karena erosi atau pemecahan 2.
Karakteristik produk kering yang inkonsisten
3. Efisiensi energi rendah 4. Perawatan alat yang susah 5. Tidak ada pemisahan debu yang jelas http://westryantindaon.blogspot.com/2013/07/pengeringan.html http://adimarjani.wordpress.com/2010/09/15/teknologi-pengeringan-drumdrum-drying/
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2012. http://tsffarmasiunsoed2012.wordpress.com/2012/06/15/metode pengeringan-rotary-dryer/ . 11 November 2014 Tindaon, W. 2013. Pengeringan. http:// westryantin daon .blogspot.com/2013/07/ pengeringan.html. 11 November 2014 Luqman,
A.
2012.
http://agungluqman-online.blogspot.com/2012/02/drum-
drying.html. 11 November 2014 Marjani, 2010. http://adimarjani.wordpress.com/2010/09/15/teknologi-pengeringandrum-drum-drying/. 11 November 2014 Tindaon, W. 2013. Pengeringan. http:// westryantin daon .blogspot.com/2013/07/ pengeringan.html. 11 November 2014
