Praktikum Drying Teknik Kimia UNDIP

LAPORAN RESMI

MATERI

: DRYING

KELOMPOK

: VII/KAMIS

PENYUSUN

: 1. EUNICE ELIZABETH (21030114130118) 2. MEDISA MAHARANI (21030114120004) 3. M. ADI SETIAWAN

(21030114120014)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016

LAPORAN RESMI

MATERI

: DRYING

KELOMPOK

: VII/KAMIS

PENYUSUN


(21030114120014)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN RESMI LABORATORIUM UNIT OPERASI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS DIPONEGORO Materi

: Drying

Kelompok

: 7 / Kamis

Anggota

: Eunice Elizabeth (21030114130118) Medisa Maharani (21030114120004) M. Adi Setiawan (21030114120014)

Semarang, November 2016 Mengesahkan, Dosen Pembimbing

Dr.Ing. Suherman , S.T, M.T NIP. 197608042000121002

ii

RINGKASAN Salah satu cara pengambilan air dari suatu bahan padat adalah dengan cara pengeringan. Pengeringan adalah cara pengambilan air yang relatif kecil dari suatu zat padat atau campuran. Tujuan percobaan drying adalah membuat grafik hubungan antara waktu pengeringan versus kadar air, membuat grafik hubungan kadar air versus laju pengeringan dan mengertahui tray efektif. Prinsip pengeringan menggunakan direct dryer adalah pengambilan moisture dalam bahan dengan mengontakkan udara panas secara langsung pada bahan sehingga moisture akan terikat oleh aliran udara dan produk memiliki kandungan moisture yang hampir kosong. Mekanisme pengeringan dapat diterangkan dengan teori perpindahan massa yaitu lepasnya molekul air dari permukaan tergantung bentuk dan permukaan bahan. Bahan yang digunakan dalam percobaan adalah melon dengan luas permukaan untuk sampel yaitu 1 cm2 dengan interval suhu tiap 5 menit. Suhu yang digunakan adalah 40oC, 50oC dan 60oC. Percobaan dilakukan dengan terlebih dahulu menyiapkan bahan sesuai variabel, kemudian mengisi tray dengan bahan yang sudah diperiksa kadar airnya (digunakan tray 1,2,3,4). Percobaan dilakukan dengan mengamati bahan tiap 5 menit sampai 45 menit. Analisis kadar air dengan oven dilakukan dengan menimbang berat awal bahan kemudian dioven pada suhu 110oC selama 3.5 jam lalu ditimbang berat akhir bahan. Dari percobaan diperoleh hasil dan kesimpulan untuk setiap tray dan variabel semakin lama waktu pengeringan maka kadar air dalam bahan akan semakin kecil dan laju pengeringan menjadi lebih besar. Untuk perbandingan tiap tray (tray 1,2,3,4) tidak ada pengaruh yang signifikan dari letak tray terhadap kadar air pada masing masing bahan. Hasil plot kurva sorption isoterm diketahui moisture content pada 40oC, 50oC dan 60oC adalah 0.057, 0.0495 dan 0.025. Aplikasi dari pengeringan buah melon adalah pembuatan bubuk melon untuk minuman. Saran yang dapat diberikan adalah penimbangan bahan sebelum dan sesudah pengeringan dilakukan dengan teliti dan posisi bahan pada tray dryer selama pengeringan harus sama. Bahan memiliki kematangan yang sama dan penimbangan dengan teliti.

iii

SUMMARY Drying is one of methods for moisture removal from solids. Drying is a process to remove moisture which has small quantity from solids or mixtures. The purpose of this experiment are to make curve drying time versus moisture content, to make curve moisture content versus drying rate and to determine the effective tray. Direct dryer of drying process principle is to remove moisture from solids by directly contacting hot-air to materials. Thus, moisture is bounded to airflow and products have moisture content almost empty. Drying mechanism can be explained with mass transfer theory, where water molecules are released from surface depends on form and material surface. Materials in this experiment are soy melon with surface area for all is 1 cm2 in 5 minutes interval. Temperature which used is 40oC, 50oC dan 60oC. The preliminary step is preparing materials, then filling the tray with materials which have been analyzed their moisture content (use tray 1,2,3 and 4). Next step is observing the material every 5 minutes until 45 minutes. To analyze moisture content, use oven to dry the materials at 110oC for 3.5 hours and weigh the material. The experimental results and summary for each tray and variables are moisture content decreasing as time. From the experimental results obtained and conclusions for each tray and variable the longer the drying time, the water content in the materials will be smaller and the drying rate becomes larger. For a comparison of each tray (tray 1,2,3,4) there was no significant effect on the location of the tray to the water content of each ingredient. The results of sorption isotherms curves plot the known moisture content at 40oC, 50oC and 60oC is 0057, 0.0495 and 0.025. Application of drying fruit melon melon is the manufacture of powder for beveragesFor each variables have different drying curve, melon has two periods. For each tray (tray 1,2,3,4) there is no impact with moisture content in the variables. Suggestions for this experimental are carefully controlling temperature, weighing material before and after drying process and material position at tray must be the same

iv

PRAKATA Rasa syukur dan terima kasih penyusun ucapkan kepada Allah SWT berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan resmi laboratorium Operasi Teknik Kimia ini. Tujuan dari penulisan laporan resmi dengan materi Drying ini adalah sebagai pelaksanaan tugas praktikum operasi teknik kimia dan sebagai bukti hasil praktikum Drying. Penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr.Ing. Suherman , S.T, M.T selaku dosen pembimbing materi Drying 2. Melati Mahardhika Putri U. selaku asisten pengampu materi drying 3. Mbak Marissa dan Pak Mur selaku laboran Laboratorium Operasi Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang Tahun 2016 4. Segenap teman-teman dan pihak terkait yang telah memberikan dukungan baik materi maupun spiritual. Tidak ada yang sempurna di dunia ini. Oleh karena itu penyusun menyadari adanya banyak kekurangan yang perlu diperbaiki. Maka dari itu kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat penyusun harapkan. Semoga laporan ini dapat bermanfaat sebagai penambah ilmu dan wawasan bagi semua pihak yang membutuhkan.

Semarang,

November 2016

Penyusun

v

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN............................................................................................................

ii

RINGKASAN .................................................................................................................................. iii SUMMARY ..................................................................................................................................... iv PRAKATA .......................................................................................................................................

v

DAFTAR ISI .................................................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ........................................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... ix BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang........................................................................................................

1

1.2.

Rumusan Masalah ..................................................................................................

1

1.3.

Tujuan .....................................................................................................................

1

1.4.

Manfaat ...................................................................................................................

1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Pengeringan ............................................................................................................

2

2.2.

Laju Pengeringan ....................................................................................................

3

2.3.

Sorption Isoterm .....................................................................................................

5

2.4.

Pengeringan Rak .....................................................................................................

6

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1.

Rancangan Percobaan .............................................................................................

8

3.1.1.

Rancangan Praktikum .......................................................................................

8

3.1.2.

Penetapan Variabel ...........................................................................................

8

3.2.

Bahan dan Alat yang Digunakan ............................................................................

8

3.3.

Gambar Rangkaian Alat .........................................................................................

8

3.4.

Prosedur Praktikum ................................................................................................

9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.

Hubungan moisture content terhadap waktu Pengeringan Buah Melon ................ 11

4.2.

Hubungan Laju Pengeringan Buah Melon terhadap Moisture Content ................. 14

4.3.

Pengaruh Letak Tray Terhadap Kurva Pengeringan Pada Suhu 60oC ................... 17

4.4.

Kurva Sorption Isoterm .......................................................................................... 18

4.5.

Aplikasi Pengeringan Buah Melon ......................................................................... 20

vi

BAB V PENUTUP 5.1.

Kesimpulan ............................................................................................................. 21

5.2.

Saran ....................................................................................................................... 21

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................................... 22 LAMPIRAN

vii

DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Format tabel hubungan Drying time (hour) dengan Total moisture..................... 10 Tabel 3.2. Format tabel hubungan Waktu, kandungan air rata-rata dan drying rate............. 10

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Kurva Batch pada Kondisi Pengeringan Konstan ............................................

3

Gambar 2.2. Kurva Sorption Isotherm ..................................................................................

6

Gambar 2.3. Alat Pengering Rak ...........................................................................................

7

Gambar 3.1. Rangkaian Alat .................................................................................................

9

Gambar 4.1. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 1 ............. 10 Gambar 4.2. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 2 ............. 10 Gambar 4.3. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 3 ............. 11 Gambar 4.4. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 4 ............. 11 Gambar 4.5. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada referensi ........ 12 Gambar 4.6. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 1................. 13 Gambar 4.7. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 2................. 13 Gambar 4.8. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 3................. 14 Gambar 4.9. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 4................. 14 Gambar 4.10. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada referensi .......... 15 Gambar 4.11. Pengaruh letak tray terhadap moisture content pada buah melon .................. 16 Gambar 4.12. Kurva sorption isotherm buah melon pada refferensi .................................... 17 Gambar 4.13. Kurva psychrometric ...................................................................................... 18

ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Pengeringan merupakan suatu proses penguapan cairan pada bahan baku basah dengan

pemberian panas. Pengeringan adalah operasi penting dalam kimia pertanian, bioteknologi, makanan, polimer, keramik, farmasi, pulp dan kertas, pengolahan mineral dan industri pengolahan kayu. Pengeringan berbagai bahan baku diperlukan untuk satu atau beberapa alasan berikut: kebutuhan untuk mudah menangani padatan bebas-mengalir, pengawetan dan penyimpanan, penurunan biaya transportasi, mencapai mutu yang diinginkan produk, dll. Dalam banyak proses, pengeringan yang tidak benar dapat menyebabkan kerusakan permanen pada kualitas produk dan karenanya produk tidak dapat dijual.

1.2.

Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang, telah dipilih metode pengeringan untuk proses

pengambilan air dalam bahan padat. Pada percobaan ini akan diselidiki mengenai waktu pengeringan, menentukan “critical moisture content” dan menentukan rak (tray) yang efektif.

1.3.

Tujuan 1. Mampu menyebutkan dan menjelaskan cara kerja dari alat pengering. 2. Mampu menjelaskan variabel-variabel operasi dalam pengeringan. 3. Mampu mengoperasikan alat. 4. Mampu mengambil data-data percobaan secara jujur dan mengolahnya. 5. Dapat menentukan critical moisture content pada zat padat yang dikeringkan di dalam alat pengering. 6. Membuat grafik antara moisture content zat padat dengan kecepatan pengeringan (drying rate dari zat yang dikeringkan).

1.4.

Manfaat 1. Dapat mengetahui tray yang efektif pada pengering rak (tray dryer). 2. Dapat mengetahui waktu dan temperatur pengeringan yang efisien.

1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Pengeringan Pengeringan adalah operasi yang sangat kompleks yang melibatkan perpindahan

panas transien dan massa bersama dengan beberapa tingkat proses, seperti transformasi fisik atau kimia yang pada gilirannya dapat menyebabkan kualitas dalam produk serta mekanisme panas dan perpindahahan massa. Perubahan fisik yang mungkin terjadi meliputi penyusutan (shrinkage), penggembungan (puffing), kristalisasi, transisi kaca (glass transition). Dalam beberapa kasus, diinginkan atau tidak diinginkan reaksi kimia atau biokimia mungkin terjadi menyebabkan perubahan warna, tekstur, bau atau properti lain dari produk padatan. Dalam pembuatan katalis, misalnya kondisi pengeringan dapat menghasilkan perbedaan yang signifikan dalam aktivitas katalis dengan mengubah luas permukaan internal. Pengeringan terjadi dengan penguapan cairan dengan memberikan panas pada bahan baku basah. Seperti disebutkan sebelumnya, panas mungkin disediakan oleh konveksi (pengeringan langsung), dengan konduksi (kontak atau dengan pengeringan tidak langsung), radiasi atau volumetris dengan menempatkan bahan basah dalam bidang frekuensi mikro atau radio elektromagnetik. Lebih dari 85% pengeringan industri adalah jenis konvektif dengan udara panas atau gas pembakaran langsung dengan media pengeringan. Lebih dari 99% dari aplikasi melibatkan penghilangan air. Semua mode kecuali dielektrik (microwave dan frekuensi radio) memasok panas pada batas objek pengeringan sehingga panas harus berdifusi ke padat terutama oleh konduksi. Cairan harus berjalan ke batas materi sebelum diangkut pergi oleh gas pembawa (atau oleh aplikasi vakum untuk pengeringan non-konvektif). Transportasi uap cair dalam padatan dapat terjadi oleh salah satu atau lebih dari mekanisme transfer massa berikut : 

Difusi cair, jika padatan basah pada suhu di bawah titik didih cairan.



Difusi uap, jika cairan menguap dalam bahan.



Knudsen difusi, jika pegeringan dilakukan pada suhu dan tekanan yang sangat rendah, misalnya dalam pengeringan beku.



Difusi permukaan (mungkin walaupun tidak terbukti)



Perbedaan tekanan hidrostatik ketika laju penguapan interna lmelebihi laju transportasi uap melalui padatan ke lingkungan.



Kombinasi dari mekanisme di atas.

2

2.2.

Laju Pengeringan Berdasarkan pada pengeringan padatan basah pada kondisi pengeringan yang tetap.

Dalam kasus yang paling umum, setelah periode awal penyesuaian, kadar air basis kering X menurun secara linier dengan waktu, seiring dengan dimulainya penguapan. Hal ini dilanjutkan dengan penurunan non-linier pada X hingga waktu tertentu, setelah selang waktu yang sangat lama, padatan mencapai keseimbangan kadar air, X* dan proses pengeringan pun berhenti. Kadar air bebas dapat didefinisikan sebgai : Xf = (X – x*)

(2.0)

Penurunan laju pengeringan hingga nol pada Xf = 0 N = (Ms/A) . (dX/dT) atau (Ms/A) . (dXf/dt)

(2.1)

Di bawah kondisi pengeringan konstan. Disini, N (Kg.m-2.h-1) adalah laju penguapan air, A merupakan luas permukaan penguapan (mungkin berbeda dari luas perpindahan panas) dan Ms adalah massa padatan yang kering. Jika A tidak diketahui, maka laju pengeringan dapat dinyatakan dalam kg air yang diuapkan per jam. Hubungan N vs X (atau Xf) disebut kurva laju pengeringan. Kurva ini diperoleh berdasarkan kondisi pengeringan yang konstan. Perlu diperhatikan dalam kondisi nyata, bahan yang kering pada umumnya dikontakkan pada kondisi pengeringan yang berubah (misalnya pada kecepatan relatif gas padat yang berbeda). Jadi perlu untuk mengembangkan metodologi untuk interpolasi atau eksploitasi data laju pengeringan yang umum yang menampilkan periode laju.

Gambar 2.1. Kurva batch pada kondisi pengeringan konstan

3

Gambar 2.1 menunjukkan kurva laju pengeringan eksternal, dimana N = Nc = konstan. Periode laju konstan diatur sepenuhnya oleh pemanasan eksternal dan perpindahan massa di sebuah film air pada permukaan penguapan. Periode pengeringan tidak dipengaruhi oleh jenis material yang sedang dikeringkan. Banyak makanan dan produk pertanian, bagaimanapun tidak menampilkan periode laju konstan sama sekali, karena laju perpindahan panas, internal dan massa menentukan laju alir menjadi terekspose ke permukaan penguapan. Pada periode pengeringan laju konstan, laju pengeringan tidak tergantung pada kandungan kebasahan. Selama periode ini, zat cair ini sedemikian basah sehingga terdapat suatu film kontinyu pada keseluruhan permukaan, dan air itu berperilaku seakan-akan tidak ada zat padat disitu. Jika zat padat itu tidak berpori, air yang keluar dalam periode ini terutama adalah air permukaan yang terdapat pada permukaan zat. Dalam zat padat berpori kebanyakan air yang dikeluarkan pada periode laju konstan berasal dari bagian dalam (interior) zat padat. Penguapan dari bahan berpori berlangsung menurut mekanisme yang sama seperti penguapan dari thermometer cembul basah pada dasarnya adalah suatu pengeringan laju konstan. Dalam keadaaan dimana tidak ada radiasi atau perpindahan kalor konduksi melalui kontak langsung dengan permukaan panas, suhu zat padat tersebut selama periode laju konstan adalah cembul basah udara. Selama periode laju konstan laju pengeringan persatuan luas Rc dapat ditaksir dengan ketelitian yang memadai dari korelasi-korelasi yang dikembangkan untuk evaporasi dari permukaan zat cair bebas. Perhitungan bisa didasarkan atas perpindahan massa persamaan 2.2 atau perpindahan kalor persamaan 2.3, sebagai berikut: mu = mu = Dimana : mu

𝑀𝑢 𝐾𝑦 (𝑦𝑖 −𝑦)𝐴 (1−𝑦)𝐿 ℎ𝑦 (𝑇−𝑇𝑖 )𝐴 𝑥𝑖

(2.2) (2.3)

= luas penguapan

A

= luas permukaan

hy

= koefisien perpindahan kalor

Mu = bobot molekul uap T

= suhu gas

Ti

= suhu antarmuka

y

= fraksi mol

yi

= fraksi mol uap pada antarmuka

Xi

= kalor laten pada suhu Ti

4

Bila udara itu mengalir sejajar dengan permukaan zat padat, koefisien perpindahan kalor dapat ditaksir dengan dimensional. h = 0,0128G0.8 dimana :

(2.4)

hy = koefisien perpindahan kalor G = kecepatan massa, lb/ft2.jam

Bila aliran itu tegak lurus terhadap permukaan, persamaan itu adalah : h = 0,37G0.37

(2.5)

laju perpindahan konstanta Rc adalah : Rc = Mv/A = hy(T-Ti) /λ

(2.6)

Dalam kebanyakan situasi ini sebagaimana disinggung terdahulu, suhu Ti dapat diandaikan sama dengan udara cembul basah. Bila radiasi dari lingkungan panas serta konduksi dari permukaan padat yang berada dengan kontak dengan bahan itu tidak dapat diabaikan, maka suhu pada antarmuka itu akan lebih besar dari suhu cembul basah,yi akan bertambah besar, dan laju pengeringan sesuai dengan persamaan 2.2 akan meningkat pula mengikutinya. Metode untuk menafsir efek-efek ini sudah ada.

2.3.

Sorption Isoterm Parameter yang menyatakan menyatakan berapa banyak air yang ada dalam suatu

padatan adalah kadar uap air (X). Kadar uap air ini bisa dinyatakan dalam dua kondisi, yang pertama adalah kadar uap air basis kering (Xbk), merupakan rasio antar berat air dibagi dengan berat padatan kering adalah : 𝑀𝑎𝑖𝑟

Xbk = 𝑀

(2.7)

𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

Bila kadar uap air dinyatakan dalam basis basah (Xbb) maka Xbk = 𝑀

𝑀𝑎𝑖𝑟

𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ

𝑀𝑎𝑖𝑟

=𝑀

𝑎𝑖𝑟 +𝑀𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔

(2.8)

Hubungan antara Xbk dan Xbb adalah 𝑋

𝑋

Xbk = 1−𝑋𝑏𝑏 atau Xbb = 1−𝑋𝑏𝑘 𝑏𝑏

𝑏𝑘

(2.9)

5

Moisture Content (%)

Desorption

Adsorption

Relative Humidity (%)

Gambar 2.2. Kurva sorption isoterm

2.4.

Pengeringan Rak Sebuah contoh pengering tampak ditunjukkan pada gambar 2.3. Pengering ini terdiri

dari sebuah ruang dari logam lembaran yang berisi dua buah sisi mendukung rak-rak. Setiap rak mempunyai sejumlah talam dangkal, kira-kira 30 inchi dan tebal 2 sampai 6 inchi, yang penuh dengan bahan yang akan dikeringkan. Udara panas disirkulasikan pada kecepatan 7 sampai 15 ft/sekon diantara talam dengan bantuan kapas C dan motor D, mengalir melalui panas E. Sekat-sekat G membagikan udara itu secara seragam di atas susunan talam tadi. Sebagian udara basah diventilasikan keluar melalui pemasuk A. Rak-rak itu disusun di atas roda truck I, sehingga pada akhir siklus pengeringan truck itu dapat ditarik keluar dari kaar dan dibawa ke stasiun penumpahan talam. Pengeringan talam sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. Alat ini dapat digunakan untuk mengeringkan segala macam bahan, tetapi karena memerlukan tenaga kerja pemuatan dan pengosongan, biaya operasinya agak mahal. Alat ini biasanya diterapkan untuk pengeringan bahan-bahan bernilai tinggi seperti zat warna dan zat farmasi. Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan zat padat biasanya lambat, dan siklus pengeringan pun panjang yaitu antara 4 sampai 48 jam per tumpak.

6

Gambar 2.3. Alat pengering rak

7

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1.

Rancangan Percobaan 3.1.1. Rancangan Praktikum Dalam kegiatan praktikum pengeringan rak ini, akan mendapatkan data berat bahan untuk setiap 5 menit sampai 45 menit. Dari data ini kemudian dibuat tabel, selanjutnya dibuat grafik kadar uap air padatan versus waktu. Setelah itu, dibuat kurva pengeringan dalam bentuk X vs t dan N vs X. Variabel berubah yaitu suhu operasi pengeringan, jenis bahan, ukuran bahan, dan lokasi rak. 3.1.2. Penetapan Variabel Variabel tetap

: buah melon Luas permukaan sampel 1 cm x 1 cm x 1 cm

Variabel berubah : suhu 40oC, 50oC, 60oC

3.2.

Bahan dan Alat yang Digunakan 3.2.1. Bahan 

Buah Melon

3.2.2. Alat

3.3.



Pengering rak batch (tray batch dryer)



Oven



Timbangan



Cawan porselen



Stopwatch



Pisau

Gambar Rangkaian Alat Alat yang digunakan 1. Alat pengering rak (tray dryer) 2. Alat pemanas sebagai sumber udara panas (electrical heater) Kedua alat ini dihubungkan satu sama lain dengan pipa agar udara panas dapat masuk

pada ruang tray dryer. Tray dryer terdiri dari 4 rak yang diisi zat padat yang akan dipanaskan dan diletakkan dalam ruang tray dryer tersebut. Alat tersebut sebagai berikut :

8

Gambar 3.1. Rangkaian Alat Perlengkapan lain yang dibutuhkan 1. Timbangan yang teliti 2. Krus porselen lengkap dengan tutup 3. Sendok pengambilan sampel 4. Oven atau furnace untuk penguapan

3.4.

Prosedur Praktikum Pengeringan pada Pengering Rak (Tray Batch Dryer) 1. Siapkan bahan yang akan dikeringkan. 2. Siapkan alat pengering rak (tray batch dryer) dan atur suhu hingga konstan pada suhu yang telah ditentukan. 3. Pengisian bahan ke dalam rak dengan susunan potongan 4x4 buah. 4. Operasi pengeringan dilakukan dengan menimbang sampel pada tiap rak untuk memperkirakan jumlah air yang menguap setiap interval waktu 5 menit selama 45 menit. Pada saat bahan dikeluarkan dari alat tray dryer dan ditimbang, stopwatch dihentikan dan dihidupkan kembali saat bahan dimasukan kembali ke alat tray dryer. 5. Setelah selesai, hasil percobaan dianalisa dan diambil kesimpulan. Analisa Kadar Air 1. Menimbang 20 gram bahan yang akan dianalisa sebelum proses pengeringan. 2. Memasukkan bahan ke dalam cawan porselen, lalu cawan beserta bahan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 110oC sampai kering lalu ditimbang.

9

3. Hitung selisih berat bahan awal dan akhir serta didapat kadar air. Tabel 3.1. Format tabel hubungan Drying time (hour) dengan Total moisture content (lb) No

Drying time (hour)

Total moisture content (lb)

4. Membuat tabel waktu, moisture rata-rata dalam kecepatan pengeringan. Tabel 3.2. Format tabel hubungan Waktu, kandungan air rata-rata dan drying rate No

Waktu

Kandungan air rata-rata(lb/lb)

Drying rate(lb/hour.ft3)

Dari hasil pengolahan data diatas, kemudian digambarkan grafik hubungan antara drying rate dengan moisture content.

10

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hubungan moisture content terhadap waktu Pengeringan Buah Melon

100

Moisture content (%)

90 80 70 60 50

40 C

40

50 C

30

60 C

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)

Gambar 4.1. Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 1

100 90


4.1.

80 70 60 50

40 C

40

50 C

30

60 C

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)

Gambar 4.2 Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada tray 2

11

100 90


80 70 60 50

40 C

40

50 C

30

60 C

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)


100 90


80 70 60 50

40 C

40

50 C

30

60 C

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)


12

X (Kg air/Kg bahan kering)

x eksperimen T= 40oC x prediksi T= 40oC, R3= 0,952% x eksperimen T= 50oC x prediksi T= 50oC, R3= 0,983% x eksperimen T= 60oC x prediksi T= 60oC, R3= 0,966%

t (detik)

Gambar 4.5 Hubungan moisture content terhadap waktu pengeringan pada refferensi Dari gambar 4.1, gambar 4.2, gambar 4.3, gambar 4.4, menunjukkan bahwa moisture content akan terus menurun seiring berjalannya waktu pengeringan baik pada tray 1, 2, 3 maupun pada tray 4. Selain itu semakin tinggi suhu pengeringan maka nilai moisture content semakin kecil. Fenomena ini sesuai dengan kurva referensi pada gambar literatur. Hal ini terjadi karena air dalam bahan akan menguap terbawa udara yang terlewatkan. Oleh karena itu kandungan air dalam buah melon akan menurun seiring berjalannya waktu. Penguapan ini terjadi karena kandungan air di udara pengering mempunyai kelembaban yang cukup rendah. Udara kering yang dialirkan ke sekeliling bahan menyebabkan tekanan uap air bahan lebih besar daripada tekanan uap air pada sekeliling bahan. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya perpindahan massa air dari bahan menuju ke sekeliling (Moreira, 2015). Semakin tinggu suhu udara pengering yang dialirkan akan semakin mempercepat proses penguapanair yang terjadi dalam bahan. Selain itu, dari gambar 4.1 sampai 4.5 disimpulkan bahwa pada waktu yang sama suhu dan % moisture content memiliki hubungan berbanding terbalik sehingga semakin tinggi suhu maka semakin kecil %moisture content. Hal ini sesuai dengan persamaan dibawah ini : mu =

ℎ𝑦 (𝑇−𝑇𝑖 )𝐴 𝑥𝑖

13

Dimana : mu

=

luas penguapan

A

=

luas permukaan

hy

=

koefisien perpindahan kalor

T

=

suhu gas

Ti

=

suhu antarmuka

Xi

=

kalor laten pada suhu Ti

Pengeringan pada saat praktikum hanya sampai menit ke 45 sedangkan direferensi waktu pengeringan mencapai 5 jam, sehingga dapat dikatakan proses pengeringan pada saat praktikum lebih efektif.

Laju pengeringan (gr/cm2 jam)

Hubungan Laju Pengeringan Buah Melon terhadap Moisture Content 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

40 C 50 C 60 C


Gambar 4.6. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 1 Laju pengeringan (gr/cm2 jam)

4.2.

0,3 0,25 0,2 0,15

40 C

0,1

50 C

0,05

60 C

0


Gambar 4.7. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 2

14


0,3 0,25 0,2 0,15

40 C

0,1

50 C

0,05

60 C

0



Gambar 4.8 Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 3 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2

40 C

0,15

50 C

0,1

60 C

0,05 0


Gambar 4.9 Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada tray 4

15

dX/dt (Kg/Kg db/detik)

dX/dt eksperimen, T=40oC dX/dt eksperimen, T=50oC dX/dt eksperimen, T=60oC

X (Kg air/Kg bahan kering)

Gambar 4.10. Hubungan laju pengeringan terhadap moisture content pada refferensi Gambar 4.6 hingga 4.9 menunjukkan hubungan moisture content dengan laju pengeringan berdasarkan hasil percobaan pada suhu 40○C, 50○C, dan 60○C. Dari gambar 4.6 hingga 4.9 dapat disimpulkan bahwa moisture content memiliki hubungan yang searah dengan laju pengeringan, dimana moisture ratio semakin tinggi maka laju pengeringan akan semakin tinggi, begitu pula sebaliknya. Hal ini dikarenakan semakin rendah moisture content bahan mengindikasikan beda tekanan uap air dalam buah melon dengan tekanan uap air disekeliling bahan akan semakin turun, sehingga kecepatan perpindahan air dalam bahan keluar bahan akan semakin menurun Selain hal tersebut, dari gambar 4.6 hingga 4.10 menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu udara pengering yang dipakai, maka laju pengeringan akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena semakin banyak air dalam bahan yang menguap, pada waktu (t) yang sama, laju pengeringan akan semakin tinggi. Semakin tinggi temperatur udara pengering maka kelembapan udara pengering makin rendah, sehingga gaya dorong kandungan air antara bahan dengan udara makin besar. Disamping itu, makin tinggi temperatur udara pengering akan makin banyak pula panas yang dipindahkan dari udara ke permukaan bahan yang selanjutnya dapat menguapkan moisture di dalam bahan (Istadi dkk,2002).

16

4.3.

Pengaruh Letak Tray Terhadap Kurva Pengeringan Pada Suhu 60oC 100


90 80 70 60

Tray 1

50

Tray 2

40

Tray 3

30

Tray 4

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Waktu (menit)

Gambar 4.11. Pengaruh letak tray terhadap moisture content pada buah melon Letak umpan dalam tray juga menentukan laju pengeringannya. Berdasarkan percobaan pada suhu 50oC dapat diketahui bahwa tray 3 menghasilkan melon dengan moisture content paling rendah, namun tidak dapat dikatakan paling efektif, karena perbedaan moisture content tidak signifikan antar tray. Fenomena tersebut disebabkan karena saat pengeringan berlangsung udara kering dari atas langsung menuju ke bawah kemudian kontak dengan buah melon sampai ke tray paling bawah yaitu tray 4 baru kemudian bergerak ke atas menuju tray 1 kembali. Jadi ketika kontak dengan buah melon di tray selanjutnya ( 3, 2, dan 1) sudah mengandung air sehingga kesempatan lepasnya molekul air yang terdapat pada buah melon di tray selanjutnya lebih kecil daripada kesempatan lepas molekul air pada buah melon di tray bawah.

17

4.4.

Kurva Sorption Isoterm

Gambar 4.12. Kurva sorption isotherm buah melon pada refferensi Sorption Isoterm adalah hubungan kadar air keseimbangan bahan (dinyatakan sebagai massa air per satuan massa bahan kering) dan aktivitas air pada suhu tertentu. Data pada pratikum hari kamis, 29 september di kawasan semarang, memiliki kelembapan sebesar 80 %, dengan suhu rata-rata 33oC (91,4oF). Suhu operasi pengeringan adalah 40oC (104oF), 50oC (122oF) dan 60oC (140oF). dari hasil plot data suhu dan % RH pada 33oC pada gambar 4.13 dapat diperoleh nilai humidity pada 40oC, 50oC dan 60oC berturut-turut adalah 57 %, 34 % dan 23 %. Dan dari hasil plot pada gambar 4.12 diketahui moisture content suhu 40oC, 50oC dan 60oC berturut-turut adalah 0,057 , 0,0495 dan 0,025.

18

Gambar 4.13. Kurva psychrometric

19

4.5.

Aplikasi Pengeringan Buah Melon Buah melon termasuk jenis buah yang sudah banyak dikenal oleh setiap orang

khususnya orang Indonesia, dan varietasnya beragam. Melon merupakan tanaman semusim, merambat tidak menjalar, dan tidak memanjat. Pengeringan merupakan cara pengawetan bahan makanan yang sangat sederhana. Pengeringan dilakukan untuk mempermudah proses penggilingan dan pengayakan. Teknologi pengeringan yang biasanya digunakan adalah batch tray dryer dan spray drying sudah umum digunakan oleh industri dalam pembuatan minuman serbuk. Melon setelah dikeringkan akan membentuk bubuk melon dan dapat digunakan didalam minuman kaleng sebagai perasa, atau dapat juga dimanfaatkan sebagai perasa eskrim dan sebagianya.

20

BAB V PENUTUP 5.1.

Kesimpulan 1. Semakin tinggi suhu udara pengering, maka moisture content pada bahan semakin rendah. 2. Semakin tinggi suhu udara pengering, laju pengeringan bahan semakin tinggi juga. 3. Tray 3 menghasilkan moisture content yang terendah namun tidak dapat dikatakan paling efektif Karena kurva tiap tray cenderung seragam sehingga perbedaan tidak signifikan. 4. Berdasarkan plot data pada kurva sorption isoterm diketahui bahwa moisture content pada suhu 40oC, 50oC dan 60oC berturut-turut adalah 0,057 ; 0,0495 dan 0,025. 5. Salah satu aplikasi pengeringan buah melon adalah produksi bubuk melon.

5.2.

Saran 1. Usahakan ukuran sampel seragam 2. Posisi bahan pada tray dryer selama operasi berlangsung diusahakan selalu pada posisi yang sama 3. Buah melon yang digunakan memiliki tingkat kematangan yang sama 4. Penimbangan bahan sebelum dan sesudah pengeringan dilakukan secara teliti.

21

DAFTAR PUSTAKA Badger, W.L.and Banchero, J.T. Introduction to chemical engineering.Treyball. R.E. Mass transfer operation. Borah dkk. 2015. Drying kinetics of whole and sliced turmeric rhizomes (Curcuma longa L.) in a solar conduction dryer. Department of Agricultural Engineering, Assam Agricultural University, Assam, India Harianto dan Tazwir. 2008. Studi teknik pengeringan gelatin ikan dengan alat pengering kabinet. Badan Pascapanen dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan. Istadi, S. Sumardiono dan D. Soetrisnanto. 2002. Penentuan Konstanta Pengeringan dalam Sistem Pengeringan Lapis Tipis. Semarang. Meria, Ekadan Nazripah. 2010. Drying equipment : try dryer, spray dryer dan drum dryer. Oluwamukomi, M. 2009. Adsorption isotherm modeling of soy-melon-enriched and unenriched ‘gari’ using GAB equation. Department of Food Science and Technology, Federal University of Technology, Akure (FUTA), Nigeria Moraira, R., Chenlo F., Torres M. D., Rama B. And Arufe S.2015. Air Drying of Chopped Chesnuts at Several Conditions: effect on colour and chemical characteristics of chesnuts flour. Jerman. Tatang, Hidayat dkk. 1991. Pengeringan lada hitam dengan alat pengering tipe bak. Balai.

22

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA

MATERI : DRYING

KELOMPOK

: VII/KAMIS

PENYUSUN


(21030114120014)

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2016

A-1

Hasil percobaan : 



Kondisi saat percobaan Suhu

= 33oC

Relative Humidity

= 80%

Analisa Kadar Air Berat Sampel

= 20 gram

Berat Sampel Kering = 2,54 gram 

Data Luas Permukaan 16 x 6 x sisi x sisi



= 16 x 6 x 1 x 1 = 96 cm2

Tray Batch Dryer Suhu 40oC t (menit)

Tray 1

Tray 2

Tray 3

Tray 4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

20,52 20,38 20,22 19,25 18,66 17,96 17,14 16,43 15,78 15,21

19,33 18,99 16,77 15,87 14,91 13,98 13,09 12,26 11,47 10,7

18,12 17,83 15,77 14,73 13,74 12,8 11,94 11,11 10,37 9,65

19,71 18,55 17,34 16,35 15,36 14,37 13,58 12,71 11,91 11,16

t (menit)

Tray 1

Tray 2

Tray 3

Tray 4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,77 18,92 18,08 17,33 16,52 15,63 15,03 14,3 13,59 12,91

19,42 18,12 17,66 16,34 14,92 14 12,95 11,91 10,95 10,02

19,55 18,25 16,81 16,11 14,32 13,16 12,16 11,17 10,25 9,39

19,3 18,53 17,28 15,55 14,9 13,83 12,75 11,69 10,76 9,29

Suhu 50oC

A-2

Suhu 60oC t (menit)

Tray 1

Tray 2

Tray 3

Tray 4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,69 18,33 17,31 16,29 15,37 14,42 13,48 12,65 11,85 11,1

19,59 17,37 15,65 14,11 12,68 11,26 10,01 8,98 7,95 7,03

19,41 17,21 15,52 14 12,68 10,84 10,12 9,01 8,01 7,1

19,75 18,13 15,16 15,09 13,78 12,53 10,91 9,84 9,14 8,18

Semarang, 29 September 2016 Asisten,

Praktikan,

Eunice E.

Medisa M.

M. Adi S.

Melati Mahardhika Putri U.

A-3

LEMBAR PERHITUNGAN Variabel tetap

: buah melon Luas permukaan sampel 1 cm x 1 cm x 1 cm

Variabel berubah : suhu 40oC, 50oC, 60oC

1. Menentukan kadar air sampel 𝑀

𝑎𝑖𝑟 Xbb = 𝑀 = 𝑝𝑎𝑑𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑠𝑎ℎ

=

(20−2,48)𝑔𝑟𝑎𝑚 20 𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑀𝑎𝑤𝑎𝑙 −𝑀𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 × 100% 𝑀𝑎𝑤𝑎𝑙

× 100%

Xbb = 87,6%

2. Menentukan luas permukaan sampel A = 16 x 16 x sisi x sisi A = 16 x 16 x 1 x 1 = 96 cm2

3. Proses drying menggunakan tray dryer a. Variabel suhu 40oC Tray 1 Perhitungan kadar uap air (X) : Wawal = Wo = 20,52 gram Xo

= Xbb =

87,6 % = Mbk

𝑊𝑜 −𝑀𝑏𝑘

20,52−𝑀𝑏𝑘 20,52

𝑊𝑜

× 100%

× 100%

= 2,54 gram

W5menit = 20,38 gram X5menit = =

𝑊5𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 −𝑀𝑏𝑘 𝑊5𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 20,38−2,54 20,38

× 100%

× 100%

= 87,6 % *dengan cara yang sama, maka nilai kadar uap air (X) tiap waktu dapat dihitung.

B-1

Perhitungan laju pengeringan : N5menit = =

𝑊𝑜 −𝑊5𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝐴×∆𝑡 (20,52−20,38)𝑔𝑟𝑎𝑚 1 𝑗𝑎𝑚

96 𝑐𝑚2 ×(5 𝑚𝑒𝑖𝑡 ×60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡)

= 0,0175 gram/cm2.jam *dengan cara yang sama, maka nilai laju pengeringan (N) tiap waktu dapat dihitung.  Tray 1 suhu 40oC t (menit)

W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

20,52 20,38 20,22 19,25 18,66 17,96 17,14 16,43 15,78 15,21

87,6 87,537 87,438 86,805 86,388 85,857 85,181 84,54 83,904 83,3

0 0,0175 0,02 0,12125 0,07375 0,0875 0,1025 0,08875 0,08125 0,07125

 Tray 2 suhu 40oC t (menit)

W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,33 18,99 16,77 15,87 14,91 13,98 13,09 12,26 11,47 10,7

87,6 87,378 85,7071 84,8965 83,9241 82,8546 81,6889 80,4493 79,1027 77,5989

0 0,042502 0,277511 0,112505 0,120005 0,116255 0,111254 0,103754 0,098754 0,096254

B-2


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

18,12 17,83 15,77 14,73 13,74 12,8 11,94 11,11 10,37 9,65

87,6 87,398 85,752 84,746 83,647 82,446 81,182 79,776 78,333 76,716

0 0,03625 0,25751 0,13001 0,12375 0,1175 0,1075 0,10375 0,0925 0,09


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,71 18,55 17,34 16,35 15,36 14,37 13,58 12,71 11,91 11,16

87,6 86,825 85,905 85,052 84,088 82,992 82,003 80,771 79,479 78,1

0 0,145 0,1513 0,1238 0,1238 0,1238 0,0988 0,1088 0,1 0,0938


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,77 18,92 18,08 17,33 16,52 15,63 15,03 14,3 13,59 12,91

87,6 87,043 86,441 85,854 85,161 84,316 83,689 82,857 81,961 81,011

0 0,10625 0,105 0,09375 0,10125 0,11125 0,075 0,09125 0,08875 0,085

B-3


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,42 18,12 17,66 16,34 14,92 14 12,95 11,91 10,95 10,02

87,6 86,7104 86,3642 85,2627 83,8601 82,7994 81,4048 79,781 78,0084 75,9673

0 0,162507 0,057502 0,165007 0,177507 0,115005 0,131255 0,130005 0,120005 0,116255


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,55 18,25 16,81 16,11 14,32 13,16 12,16 11,17 10,25 9,39

87,6 86,717 85,579 84,952 83,071 81,579 80,064 78,297 76,349 74,183

0 0,16251 0,18001 0,0875 0,22376 0,14501 0,12501 0,12375 0,115 0,1075


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,3 18,53 17,28 15,55 14,9 13,83 12,75 11,69 10,76 9,29

87,6 87,085 86,15 84,61 83,938 82,696 81,23 79,528 77,758 74,239

0 0,0963 0,1563 0,2163 0,0813 0,1338 0,135 0,1325 0,1163 0,1838

B-4


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,69 18,33 17,31 16,29 15,37 14,42 13,48 12,65 11,85 11,1

87,6 86,68 85,895 85,012 84,115 83,068 81,888 80,699 79,396 78,004

0 0,17001 0,12751 0,12751 0,115 0,11875 0,1175 0,10375 0,1 0,09375


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,59 17,37 15,65 14,11 12,68 11,26 10,01 8,98 7,95 7,03

87,6 86,0152 84,4782 82,7841 80,8426 78,4266 75,7327 72,9492 69,4445 65,4458

0 0,277511 0,215009 0,192508 0,178757 0,177507 0,156256 0,128755 0,128755 0,115005


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,41 17,21 15,52 14 12,68 10,84 10,12 9,01 8,01 7,1

87,6 86,015 84,492 82,808 81,019 77,797 76,217 73,287 69,952 66,101

0 0,27501 0,21126 0,19001 0,16501 0,23001 0,09 0,13876 0,12501 0,11375

B-5


W (gram)

X (%)

N (gram/cm2.jam)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

19,75 18,13 15,16 15,09 13,78 12,53 10,91 9,84 9,14 8,18

87,6 86,492 83,846 83,771 82,228 80,455 77,553 75,112 73,206 70,061

0 0,2025 0,3713 0,0088 0,1638 0,1563 0,2025 0,1338 0,0875 0,12

B-6

REFERENSI

DIPERIKSA KETERANGAN NO.

TANGGAL

TANDA TANGAN

Praktikum Drying Teknik Kimia UNDIP

Recommend Documents