PERALATAN INDUSTRI PROSES II

PERALATAN PENGERINGAN (DRYER)

Makalah Ini Ditulis Untuk Memenuhi Tugas PIP II yang Dibimbing oleh

Ibu Meilianti, S.T, M.T

Disusun Oleh

Kelompok VIII :

1. RA RIFKA FADILLAH (061330400308)

2. RADEN AYU WILDA ANGGRAINI (061330400309)

Kelas : 3 KA

Dosen Pembimbing : Meilianti, S.T, M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

2014

Jalan Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telpon : +620711353414 Fax: +62711355918 Web : http :// www.polsri.ac.id atau http://www.polisriwijaya.ac.id

Email : info@polsri.ac.id

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah kami ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

karuniaNya kepada kami sehingga dapat menyelesaikan makalah ini dengan sangat baik. Tak

lupa kami selalu hanturkan salam dan shalawat kepada baginda Rasulullah SAW beserta

sahabat dan pengikutnya hingga akhir zaman yang tak henti-hentinya membawa kebenaran

agama Islam ke seluruh penjuru dunia.

Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada Ibu Meilianti, S.T, M.T yang telah

mempercayai kami untuk menyusun makalah ini. Serta kepada teman- teman sekalian yang

berkat partisipasinya makalah ini dapat terselesaikan dengan baik.

Makalah ini kami susun dengan sangat sistematis sesuai sajian dengan bahasan kami

yaitu Alat Pengeringan (Dryer). Kami mengulas tema makalah ini dengan wawasan yang

kami dapatkan dari berbagai buku dan sumber informasi lainnya.

Kami menyadari bahwa makalah yang kami susun ini masih banyak kekurangan baik

dari segi penulisan maupun keterbatasan sumber pengetahuan kami. Oleh karena itu, saran

dan kritik untuk perbaikan makalah ini akan sangat dinantikan. Akhir dari pengantar ini

penulis berharap semoga dari makalah ini kita dapat memperoleh ilmu yang bermanfaat.

Palembang, November 2014

Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.................................................................................................. i

Daftar Isi........................................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah................................................................................. 2

1.3 Tujuan dan Manfaat.............................................................................. 2

1.4 Metode Penulisan.................................................................................. 2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Drayer................................................................................ 3

2.2 Jenis Peralatan Dryer........................................................................... 4

2.3 Neraca Massa dan Panas Pada Dryer................................................... 5

2.4 Tinggi dan diameter dryer................................................................... 6

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan......................................................................................... 7

3.2 Saran................................................................................................... 8

DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... 9

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di dalam industri kimia dryer atau pengering banyak di perlukan pada akhir

proses industri. Tujuannya adalah untuk menghilangkan sejumlah air yang masih

terkandung di dalam suatu produk. Dengan pengeringan diharapkan, kandungan air

tersebut dapat berkurang atau dihilangkan sehingga dihasilkan produk tanpa atau

sedikit kandungan air. Tidak hanya air yang akan dihilangkan tetapi juga kandungan

cairan lain yang terdapat di dalamnya.

Pada umumnya hasil dari pengeringan ini berupa padatan. Pengeringan kadar

air atau cairan lain biasanya dilakukan dengan cara penguapan (vaporization). Alat

pengeringan ini berupa alat pengering untuk solid dan paste serta alat pengering untuk

liquid dan slurries yang selanjutnya akan dibahas pada makalah ini.

1.2 Rumusan Masalah

1. Jelaskan yang dimaksud dengan pengeringan serta klasifikasinya!

2. Jelaskan cara penanganan zat padat di dalam pengeringan!

3. Jelaskan mengenai prinsip-prinsip pengeringan!

4. Jelaskan pertimbangan pemilihan peralatan!

5. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan!

6. Jelaskan macam-macam alat pengeringan berdasarkan karakteristik bahan yang

akan dikeringkan!

7. Jelaskan aplikasi peralatan pengeringan pada industri!

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan:

1. Untuk mengetahui definisi pengeringan, klasifikasinya, prinsip-prinsipnya

2. Untuk mengetahui pertimbangan yang akan diambil dalam memilih peralatan

pengeringan serta faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan\

3. Untuk mengetahui macam-macam dryer, mekanismenya serta aplikasinya pada

industri

Manfaat:

Dengan makalah ini diharapkan penulis dan pembaca dapat mengetahui definisi

pengeringan, klasifikasinya, prinsip-prinsipnya, pertimbangan dalam memilih

peralatan, faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan, macam-macam peralatan

pengeringan serta prinsip kerjanya, dan yang terpenting adalah dapat mengaplikasikan

perlatan tersebut.

1.4 Metode Penulisan

Metode yang digunakan dalam makalah ini adalah kajian pustaka, yaitu metode yang

dilakukan dengan mempelajari dan mengumpulkan data dari pustaka baik berupa

buku maupun informasi di internet.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengeringan

2.1.1 Definisi Pengeringan

Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat

cair dari bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat

padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Pengeringan biasanya

merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi dan hasil pengeringan

biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi, dan hasil

pengeringan biasanya siap dikemas.

Pemisahan air dari bahan padat dapat dilakukan dengan memeras

zat tersebu secara mekanik sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal,

atau dengan pengauapan termal. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih

murah biayanya, sehingga biasanya kandungan zat cair itu diturunkan

terlebih dahulu sebanyak-banyaknya dengan cara mekanik sebelum

diumpankan ke dalam pengering termal.

Kandungan zat cair dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu

bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak mempunyai kandungan zat cair sama

sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu mengandung sedikit fraksi air

sebagai air terikat.

Zat padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam bentuk

serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder),

lempeng (slab), atau lembaran sinambung (continous sheet) dengan sifat-sifat

yang berbeda satu sama lain. Zat cair yang akan diuapkan mungkin terdapat

pada permukaan zat padat seperti pada kristal; dapat pula seluruh zat cair

terdapat di dalam zat padat seperti pada pemisahan pelarut dari lembaran

polimer; atau dapat pula sebagian zat cair sebagian di luar dan sebagian di

dalam. Umpan pengering mungkin berupa zat cair di mana zat padat melayang

sebagai partikel, atau dapat pula berbentuk larutan. Hasil pengeringan ada

yang tahan terhadap penanganan mekanik kasar dan berada dalam

lingkungan yang sangat panas, ada pula yang memerlukan penanganan

hati-hati pada suhu rendah atau sedang. Perbedaan pengering terutama

terletak dalam hal cara memindahkan zat padat di dalam zona pengering

dan dalam proses perpindahan kalornya.

Dalam dunia industri, jenis mesin pengering ada banyak. Secara umum

klasifikasi mesin pengering (dryer) dapat digolongkan menjadi 2 yaitu :

1. Klasifikasi berdasarkan cara perpindahan panas dari media pemanas ke bahan

yang akan dikeringkan.

2. Klasifikasi berdasarkan karakteristik bahan yang akan dikeringkan.

Berdasarkan cara perpindahan panas, peralatan pengering (dryer) dapat

dibagi menjadi 2 yaitu :

a. Direct Dryer / Convection Dryer

Disebut direct dryer karena proses perpindahan panas berjalan secara

langsung, artinya terjadi kontak langsung antara bahan yang akan dikeringkan

dengan media pemanas sehingga air dalam bahan basah / lembab tersebut akan

menguap dan terbawa bersama media pemanas. Media pemanas dapat berupa

udara panas ataupun gas panas. Jadi pada proses pengeringan dengan peralatan

direct dryer terjadi proses perpindahan panas secara konveksi (aliran). Macam

direct dryer ada 2 jenis yaitu untuk proses batch dan untuk proses continuous :

Proses Batch

Contoh :

• Tray Dryer (pengering talam)

• Batch Through Circulation Dryer

Proses Continuous

Contoh :

• Continuous Tray Dryer

• Rotary Dryer

• Spray Dryer

• Tunnel Dryer

• Fluid Bed Continuous Dryer

• Pneumatic Continuous Dryer

b. Indirect Dryer / Conduction Dryer

Disebut indirect dryer karena proses perpindahan terjadi secara tidak

langsung yaitu antara bahan yang akan dikeringkan (bahan basah) dan media

pemanas terdapat dinding pembatas sehingga air dalam bahan basah / lembab

yang menguap tidak terbawa bersama media pemanas. Hal ini menunjukkan

bahwa perpindahan panas terjadi secara hantaran (konduksi), sehingga disebut

juga Conduction Dryer. Macam indirect dryer ada 2 jenis yaitu untuk proses

batch dan untuk proses continuous.

Proses Batch

Contoh :

• Freeze Dryer

• Agitation Pan Dryer

• Vaccum Rotary Dryer

• Vaccum Tray Dryer

Proses Continuous

• Vibrating Tray Dryer

• Cylinder Dryer

• Drum Dryer

• Screw Conveyor Dryer

• Steam Tube Rotary Dryer

Berdasarkan karakteristik bahan yang akan dikeringkan, peralatan

pengering digolongkan menjadi 2 macam yaitu :

A. Pengering zat padat dan tapal (pasta)

1. Tray Dryer

2. Screen Conveyor Dryer

3. Rotary Dryer

4. Screw Conveyor Dryer

5. Fluidisized Bed Dryer

6. Flash Dryer

7. Tower Dryer

B. Pengering Larutan dan Bubur

1. Spray Dryer

2. Thin Film Dryer

3. Drum Dryer

2.1.2 Cara Penanganan Zat Padat Dalam Pengering

Dalam pengering adiabatik, zat padat itu bersenthan dengan gas menurut

salah satu dari cara berikut :

a. Gas ditiupkan melintas permukaan hamparan atau lembaran zat padat, atau

melintas dari satu atau kedua sisi lembaran. Pengeringan ini disebut dengana

sirkulasi silang (cross-circulation drying)

b. Gas ditiupkan melalui hamparan zat butiran kasar yang ditempatkan di atas

ayakan pendukung. Cara ini disebut pengeringan sirkulasi tembus (trough-

circulation drying).

c. Zat padat disiramkan ke bawah melalui suatu arus gaya yang bergerak perlahan-

lahan ke atas. Kadang hal ini terdapat pembawa ikutan yang tidak dikehendaki

dari pada partikel halus oleh gas.

d. Gas dialirkan melalui zat padaat dengan kecepatan yang cukup untuk

mefluidisasikan hamparan, dalam hal ini tidak dapat dihindarkan terjadinya

pembawa ikutan partikel-partikel yang halus.

e. Zat padat seluruhnya dibawa ikut dengan arus gas kecepatan tinggi dan diangkut

secara pnuematic dari peranti pencampuran ke pemisah mekanik.

Dalam pengeringan non adiabatic dibadakan terutama berdasarkan cara

zat padat itu berkontak dengan permukaan panas aayau sumberkallor lainnya.

a. Zat padat dihamparkan diatas suatu permukaan horisontal yang stasioner atau

bergerak lambat, dan dimasak hingga kering. Pemanasan permukaan dapat

dilakukan dengan listrik atau dengan fluida perpindahan kalor seperti uap atau

air panas atau dapaat pula dengan pemanas radiasi yan ditempatkan di atas zat

padat itu.

b. Zat padat itu bergerak di atas permukaan panas, yang biasanya berbentuk

silinder dengan banntuan pengduk atau konveyor sekrup (screw conveyor) atau

konveyor dayung (paddle conveyor).

c. Zat padat tergelincir dengan gaya gravitasi di atas permukaan panas yang miring

atau dibawa naik bersama permukaan itu selama waktu tertentu dan kemudian

diluncurkan lagi ke suatu lokasi baru.

2.1.3 Prinsip-Prinsip Pengeringan

Mengingat banyaknya ragam bahan yang dikeringkan di dalam peralatan

koersial dan mengingat banyaknya macam peralatan yang digunakan orang, maka

tidak ada satu teori pun mengenai pengeringan yang dapat meliputi semua jenis

bahan dan peralatan yang ada. Variasi bentuk dan ukuran bahan, keseimbangan

kebasahannya (moisture), mekanisme aliran bahan pembasah itu di dalm zat

padat, serta metode pemberian kalor yang diperlukan untuk penguapan-semuanya

itu menyebabkan kita tidak bisa melakukan satu pembahasan tunggal. Kita

terpaksa mengandalkan mepada pinsip-prinip umum yang digunakan secara

semikuantitatif. Pengering jarang sekali dirancang sendiri oleh pemakai, tetapi

biasanya dibeli dari perusahaan-perusahaan yang mengkhususkan diri pada

perekayasaan dan fabrikasi peralatan 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.

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 lapisan-

lapisan permukaan komponen padatan dari bahan.

4. Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap.

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.

2.1.4 Pertimbangan Pemilihan Peralatan Pengeringan

Pemilihan peralatan pengeringan

Pertimbangan-pertimbangan yang harus diperhatikan dalam pemilihan alat

pengeringan antara lain adalah kemudahan operasi terutama kemampuannya

dalam menghasilkan produk yang dikehendaki dalam bentuk laju yang diperlukan.

Walaupun terdapat banyak macam pengering komersial di pasaran, namun

berbagai jenis itu saling melengkapi, dan tidak bersaing, dan sifat masing-masing

masalah pengeringan itulah yang menentukan jenis pengering mana yang harus

dipakai, atau sedikitnya membatasi masalah pilihan kita menjadi dua atau tiga

kemungkinan saja. Pilihan akhir ditentukan atas dasar biaya investasi dan biaya

operasi. Namun perhatian harus diberikan pada biaya keseluruhan sistem isolasi,

tidak hanya pada unit pengering saja.

Pedoman Umum

Ada beberapa pedoman umum untuk memilih pengering, tetapi kita harus

maklum bahwa aturan-aturan itu tidaklah ketat sama sekali dan pengecualiannya

pun sering terjadi. Pengering batch, misalnya, paling banyak dipakai bila laju

produksi zat padat kering kurang dari 300 sampai 400 lb/jam (150 sampai

200kg/jam), pengering kontinu hampir selalu merupakan pilihan bila laju produksi

lebih besar dari 1 sampai 2 ton/jam. Pada laju produksi di antara kedua nilai itu,

faktor-faktor lain harus dipertimbangkan. Bahan yang peka termal perlu

dikeringkan pada suhu rendah, atau dengan pengeringan yang sangat cepat seperti

pada flash dryer (pengering kilat) atau spray dryer (pengering semprot). Kristal-

kristal yang rapuh harus ditangani dengan hati-hati misalnya dalam tray dryer

(pengering talam), screen conveyor dryer (pengering komveyor tabir), atau tower

dryer ( pengering menara)

Pengering itu harus dapat beroperasi dengan keandalan yang memuaskan,

aman, dan ekonomis. Biaya operasi dan biaya pemeliharaan tidak boleh terlalu

tinggi; pencemaran harus dikendalika; sedang konsumsi energi harus rendah.

Sebagaimana juga dengan peralatan lain, pertimbangan ini mungkin bertentangan

satu sama lain, dan kita harus mencapai kompromi dalam memilih pengering yang

optimum untuk suatu tugas tertentu.

Sejauh hal tersebut menyangkut operasi pengeringan itu sendiri, pengering

adiabatik pada umumnya lebih murah daripada pengering nonadiabatik, walaupun

unit adiabatik mempunyai efisiensi termal yang lebih rendah. Akan tetapi,

kerugiannya ialah bahwa dalam pengering adiabatik terdapat banyak debu terbawa

ikut dan partikel-partikel ini harus dipisahkan dari gas pengering. Untuk itu

diperlukan peralatan pemisahan partikel yang cukup rumit, dan biayanya mungkin

tidak kurang dari biaya pengering itu. Hal ini yang menyebabkan pengering

adiabatik tidak seekonomis sistem “tertutup” non-adiabatik yang tidak banyak

menggunakan atau sama sekali tidak menggunakan gas. Contohnya ialah rotary

dryer (pengering putar); dulu jenis ini merupakan yang paling banyak dipakai

diantara pengering kontinu; tetapi karena tidak dapat menghindarkan masalah

pembawaikutan, pengering jenis lain yang tidak mengundang masalah

pembawaikutan debulah yang baisanya dipilih, bila mungkin, sebagai

penggantinya. Pengering non adiabatik selalu dipilih untuk partikel yang sangat

halus atau untuk zat padat yang terlalu amat reaktif terhadap arus gas. Alat ini juga

banyak dipakai untuk pemisahan dan pemulihan zat pelarut.

2.1.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pengeringan

Disamping berdasarkan pertimbangan – pertimbangan ekonomi,

pemilihan alat pengering ditentukan oleh faktor–faktor berikut:

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:

(1) pemotongan atau pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan

permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air

mudah keluar,

(2) potongan-potongan kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana

panas harus bergerak sampai ke pusat bahan pangan. Potongan kecil 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

masing-masing. kelembaban pada suhu tertentu dimana bahan tidak akan

kehilangan air (pindah) ke atmosfir atau tidak akan mengambil uap air dari

atmosfir (Supriyono, 2003).

2.2 Jenis-Jenis Alat Pengering Berdasarkan Karakteristik Bahan yang Akan Dikerngkan

2.2.1 Alat Pengering Zat Padat (Solid) dan Tapal (Paste)

1. Tray Dryer

Alat pengering ini terdiri dari sebuah ruang dari lembaran logam yang

berisi dua buah truk yang mendukung rak-rak H. Setiap rak mempunyai

sejumlah talam atau tray dangkal, kira-kira 30 in persegi dan tebal sampai 6.in,

yang penuh dengan bahan yang akan dikeringkan. Udara panas disirkulasikan

pada kecepatan 7 sampai 15 ft/det di antara talam atau tray dengan bantuan

kipas C dan motor D, mengalir melalui pemanas E. Sekat-sekat G

membagikan udara itu secara seragam di atas susunan talam atau tray tadi.

Sebagian udara basah diventilasikan keluar melalui talang pembuang B;

sedang udara segar masuk melalui pemasuk A. Rak-rak itu disusun di atas

roda truk I, sehingga pada akhir siklus pengeringan truk itu dapat ditarik

keluar dan dibawa menuju stasiun penumpahan talam.

Pengering ini sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. Alat ini dapat

mengeringkan segala macam bahan, akan tetapi diperlukan tenaga kerja untuk

pemuatan dan pengosongan, biaya operasinya agak mahal. Alat ini biasanya

digunakan untuk bahan-bahan yang bernilai tinggi seperti zat warna dan bahan

farmasi. Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang pada lapisan zat padat

biasanya lambat, dan siklus pengeringannya panjang (4 sampai 48 jam per

tumpukan). Kadang-kadang digunakan juga sirkulasi-tembus, namun cara ini

biasanya tidak ekonomis dan bahkan tidak diperlukan pada alat pengering ini,

karena pemendekan siklus pengeringan tidak akan mengurangi biaya tenaga

kerja yang diperlukan untuk setiap batch. Namun, penghematan energinya

mungkin cukup berarti.

Alat pengering ini dapat juga dioperasikan dalam keadaan vakum,

kadang-kadang dengan pemanasan tidak langsung. Tray itu mungkin terletak

di atas plat-plat logam bolong yang dilalui uap atau air panas atau kadang-

kadang mempunyai ruang lagi untuk fluida pemanas. Uap dari zat padat

dikeluarkan dengan ejektor atau pompa vakum. Pengering beku (freeze

driying) terdiri dari sublimasi air dari es pada vakum tinggi pada suhu di

bawah 0oC. Hal ini dilakukan di dalam suatu pengering piring vakum khusus

untuk mengeringkan vitamin dan berbagai hasil yang sensitif panas.

2. Screen Conveyor Dryer

Contoh umum screen conveyor dryer dengan sirkulasi tembus

ditunjukkan pada Gambar 12. Lapisan bahan yang akan dikeringkan

setebal 1 sampai 6 in diangkut perlahan di atas lapisan screen logam

melalui ruang lurus seperti pengering. Selama pergerakan itu bahan

dikeringkan. Ruang/ terowongan tersebut terdiri dari sederetan bagian

terpisah, yang masing-masing mempunyai kipas dan pemanas udaranya

sendiri. Pada ujung masuk ke perngering itu, udara biasanya mengalir ke

atas melalui lapisan screen dan zat padat. Di dekat ujung jeluar di mana

bahan sudah kering dan umumnya jadi berdebu, udara dialirkan ke bawah

melalui screen tersebut. Temperatur udara dan kelembaban mungkin tidak

sama pada masiung-masing bahan, sehingga terdapat kondisi pengeringan

yang optimum pada setiap titik.

Pengering screen conveyor biasanya mempunyai lebar 6 ft dan

panjang 12 sampai 150 ft dan waktu pengeringannya 5 sampai 120

menit. Ukuran anyaman pada lapisan scree kira-kira 30 mesh. Bahan-

bahan bijian kasar, serpih, atau bahan berserat dapat dikeringkan dengan

sirkulasi tembus tanpa sesuatu proses pretreatment dan tanpa ada bahan

yang lolos dari lapisan screen. Akan tetapi, Akan tetapi bahan saring

yang halus harus dicetak terlebih dahulu untuk dapat dikeringakan

dengan screen conveyor dryer. Agregat tersebut biasanya tidak kehilangan

bentuknya pada waktu dikeringkan dan sangat sedikit yang tiris menjadi debu

melalui lapisan screen tersebut. Terkadang screen conveyor dryer juga

dilengkapi fasilitas untuk mengambil dan mencetak kembali partikel-

partikel halus yang tertapis oleh lapisan screen tersebut.

Screen conveyor dryer dapat menangani berbagai zat padat secara

kontinu dan tanpa proses yang kasar. Konsumsi uap untuk mengeringkan

pun umumnya sangat rendah, sekitar 2 lb uap per pon air yang menguap.

Udara dapat disirkulasikan ulang dan diventilasikan keluar dari masing-

masing bagian secara terpisah atau dilewatkan dari satu bagian ke bagian

lain secara berlawanan arah terhadap zat padat. Pengering ini sangat

cocok untuk kondisi pengeringan yang karakteristik bahannya sangat

signifikan perubahannya terhadap berkurangnya kandungan moisture zat

padat.

3. Tower Dryer

Pengering menara terdiri dari sederetan talam/tray bundar yang

dipasang bersusun ke atas pada suatu poros tengah yang berputar. Umpan

padat dijatuhkan pada talam teratas dan dikenakan pada arus udara panas dan

dijatuhkan ke talam berikut di bawahnya. Zat padat itu menempuh jalan seperti

itu melalui pengering, sampai keluar sebagai hasil yang kering dari dasar

menara. Aliran zat padat dan gas itu bisa searah dan bisa pula berlawanan arah.

Pengering turbo (turbo dryer) merupakan pengering menara dengan

resirkulasi internal gas pemanas. Kipas-ipas turbin digunakan untuk

mensirkulasikan gas atau udara ke arah luar di antara beberapa talam, di atas

elemen pemanas, dan ke arah dalam di antara talam-talam lain. Kecepatan gas

biasanya adalah 2 sampai 8 ft/det (0,6 sampai 2,4 m/det). Dua talam terbawah

pada pengering merupakan bagian pendinginan untuk zat padat kering. Udara

yang dipanaskan terlebih dahulu biasanya masuk dari bawah menara, dan

keluar dari atas, sehingga terdapat aliran lawan-arah. Pengering turbo

berfungsi sebagian dengan pengeringan sirkulasi-silang, seperti pada

pengering talam dan sebagian dengan menyiramkan partikel-partikel melalui

gas panas pada waktu partikel itu jatuh dari satu talam ke talam berikutnya.

4. Rotary Dryer

Rotary dryer terdiri dari sebuah selongsong berbentuk silinder yang

berputar, horisontal, atau agak miring ke bawah ke arah luar. Umpan basah

masuk dari satu ujung silinder sedangkan bahan kering keluar dari ujung

yang satu lagi. Pada waktu selongsong berputar, sayap-sayap yang

terdapat di dalam mengangkat zat padat tersebut dan mendorong

padatan jatuh melalui bagian dalam selongsong. Rotary dryer ada yang

dipanaskan dengan kontak langsung gas dengan zat padat, dengan gas

panas yang mengalir melalui mantel luar, atau dengan uap yang

kondensasi di dalam seperangkat tabung longitudinal yang dipasangkan

pada permukaan dalam selongsong. Jenis yang dirancang sedemikian rupa

dinamakan rotary dryer dengan tabung uap. Dalam rotary dryer tipe

direct-indirect gas panas terlebih dahulu dilewatkan melalui mantel dan

kemudian masuk ke dalam selongsong, di mana gas tersebut berada pada

kontak dengan zat padat yang dikeringkan.

Keterangan Alat:

A selongsong pengering

B selongsong bantalan rol

C roda gigi penggerak

D tudung pembuang udara

E kipas pembuang

F peluncur umpan

G sayap-sayap pengangkut

H pengeluaran produk

J pemanas udara

Contoh rotary dryer adiabatik dengan pemanasan udara berlawanan

arah terlihat pada Gambar. Selongsong putar A yang terbuat dari baja

lembaran didukung oleh 2 pasang rol B dan digerakkan oleh roda gigi

dan pinyon C. Pada ujung atas terdapat tabung D yang dihubungkan

dengan cerobong oleh kipas E, dan celah F dimana bahan basah

dimasukkan dari loper umpan. Sayap-sayap G yang mengangkat bahan

tersebut kemudian akan menjatuhkannya sehingga kontak dengan arus

udara panas, terpasang pada selongsong. Produk kering keluar dari ujung

bawah dan masuk ke dalam screew conveyor H. Tidak jauh dari ujung

screew conveyor terdapat pipa dengan permukaan diperluas yang

dipanaskan dengan uap yang berfungso untuk memnaskan udara. Udara

bergerak melalui pengering itu dengan bantuan kipas yang dapat membuang

pemanas ke udara sehingga keseluruhan sistem berada dalam beda tekanan

positif. Kipas tersebut ada yang ditempatkan di dalam cerobong sehingga

menyedot udara melalui pengering dan membuat pengering dalam

keadaan sedikit vakum. Hal ini lebih disukai bila bahan itu cenderung

menjadi debu jika terlalu panas. Rotary dryer jenis ini banyak

digunakan untuk mengeringkan garam, gula, berbagai macam bahan

bijian, dan bahan kristal yang harus selalu bersih dan tidak boleh terkene

gas pembakaran yang sangat panas secara langsung.

Laju massa yang diperbolehkan untuk gas panas dalam rotary dryer

tipe direct contact bergantung pada karakteristik zat padat yang

dikeringkan, umumnya berkisar antara 1950-24400 lb/ft2.jam untuk

partikel kasar. Temperatur gas masuk biasanya adalah 120 sampai 175 0C

untuk udara yang dipanaskan dengan uap dan 540 sampai 815 0C untuk

gas pembakaran dari tungku. Diameter pengering berkisar antara 1

sampai 3 m, kecepatan putar selongsong biasanya antara 20 sampai 25

m/menit.

Keuntungan penggunaan rotary/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

6. debu yang  jelas

5. Screw Conveyor Dryer

Screw conveyor dryer atau pengering konveyor sekrup adalah suatu

pengering kontinu kalor tak langsung yang terdiri dari bagian utama dari

sebuah konveyor sekrup horizontal (atau konveyor dayung) yang terletak di

dalam suatu selongsong(shell)-bermantel berbentuk silinder. Zat padat yang

diumpankan di satu ujung diangkut perlahan-lahan melalui zona panas yang

dikeluarkan dari ujung yang satu ke ujung yang satu lagi. Uap yang keluar

disedot melalui pipa yang dipasang pada atap selongsong (shell). Selongsong

itu memiliki diameter 3 sampai 24 in. (75-600 mm) dan panjangnya sampai

20ft(6in), bila diperlukan lebih panjang, digunakan beberapa selongsong yang

dipasang bersusun satu di atas yang lain. Sering pula unit paling bawah dalam

susunan itu merupakan pendingin dimana air atau bahan pendingin lain yang

dialirkan di dalam mantel itu menurunkan suhu suatu zat padat yang telah

dikeringkan tersebut sebelum keluar dari pengering.

Laju putar koveyor itu biasanya rendah, antara 2 sampai 30

putaran/menit. Koefisien perpindahan kalor didasarkan atas keseluruhan

permukaan dalam selongsong, biarpun selongsong itu hanya 10-60 persen

penuh. Koefisien itu bergantung pada pembebanan di dalam dan kecepatan

konveyor.

Pengering konveyor sekrup dapat menangani zat padat yang terlalu

halus atau terlalu lengket untuk pengering putar. Pengering ini tertutup

seluruhnya, dan memungkinkan kita memulihkan uap zat pelarut tanpa terlalu

banyak pengenceran oleh udara atau tanpa pengenceran sama sekali. Bila

dilengkapi dengan pengumpan yang sesuai, pengering ini dapat dioperasikan

di dalam vakum. Jadi, sangat sesuai untuk mengeluarkan atau memulihkan zat

pelarut yang mudah menguap dari zat padat yang basah dengan pelarut, seperti

ampas dari operasi pengurasan. Oleh karena itu pengering ini kadang-kadang

juga dikenal sebagai pengeluar zat pelarut atau desolventizer.

6. Fluid 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 (Kunii dan Levenspiel,

1977).

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

(Mujumdar, 2000). 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.

Kecepatan minimum fluidisasi adalah tingkat kecepatan aliran udara

terendah dimana bahan yang dikeringkan masih dapat terfluidisasi dengan

baik, sedangkan kecepatan udara maksimum adalah tingkat kecepatan

tertinggi dimana pada tingkat kecepatan ini bahan terhembus ke luar ruang

pengering (Andayani, 1988 dalam Sawitri, 2003).

Flow diagram proses:

Mekanisme kerja: Bahan yang akan dikeringkan dimasukkan secara

konstan dan kontinyu kedalam ruang pengering, kemudian didorong oleh

udara panas yang terkontrol dengan volume dan tekanan tertentu. Bahan yang

telah kering (karena bobotnya sudah lebih ringan) akan keluar dari

ruang pengeringan menuju siklon untuk ditangkap dan dipisahkan dari udara,

namun bagi bahan yang halus akan ditangkap oleh pulsejet bag filter.

Berikut ini adalah bagian-bagian mesin pengering sistem fluidisasi:

1. Kipas (Blower)

Kipas (Blower) berfungsi untuk menghasilkan aliran udara, yang akan

digunakan pada proses fluidisasi. Kipas juga berfungsi sebagai penghembus

udara panas ke dalam ruang pengering juga untuk mengangkat bahan agar

proses fluidisasi terjadi.

2. Elemen Pemanas (heater)

Elemen Pemanas (heater) berfungsi untuk memanaskan udara sehingga

kelembaban relatif udara pengering turun, dimana kalor yang dihasilkan

dibawa oleh aliran udara yang melewati elemen pemanas sehingga proses

penguapan air dari dalam bahan dapat berlangsung.

3. Plenum

Plenum dalam mesin pengering tipe fluidisasi merupakan saluran pemasukan

udara panas yang dihembuskan kipas ke ruang pengeringan. Bagian saluran

udara ini dapat berpengaruh terhadap kecepatan aliran udara yang dialirkan,

dimana arah aliran udara tersebut dibelokkan menuju ke ruang pengering

dengan bantuan sekat-sekat yang juga berfungsi untuk membagi rata aliran

udara tersebut.

4. Ruang Pengering.

Ruang pengering berfungsi sebagai tempat dimana bahan yang akan

dikeringkan ditempatkan. Perpindahan kalor dan massa uap air yang paling

optimal terjadi diruang ini. Menurut Mujumdar (2000), tinggi tumpukan bahan

yang optimal untuk pengering dengan menggunakan fluidized bed dryer adalah

2/3 dari tinggi ruang pengering.

5. Hopper.

Hopper berfungsi sebagai tempat memasukkan bahan yang akan dikeringkan

ke ruang pengering.

Kelebihan pengering sistem fluidisasi:

1. Aliran bahan yang menyerupai fluida mengakibatkan bahan mengalir

secara kontinyu sehingga otomatis memudahkan operasinya.

2. Pencampuran atau pengadukan bahan menyebabkan kondisi bahan hampir

mendekati isothermal.

3. Sirkulasi bahan diantara dua fluidized bed membuatnya memungkinkan

untuk mengalirkan sejumlah besar kalor yang diperlukan ke dalam ruang

pengering yang besar.

4. Pengering tipe fluidisasi cocok untuk skala besar.

5. Laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa uap air antara udara

pengering dan bahan sangat tinggi dibandingkan dengan pengering

metode kontak yang lain.

6. Pindah kalor dengan menggunakan pengering tipe fluidisasi

membutuhkan area permukaan yang relatif kecil.

7. Sangat ideal untuk produk panas sensitif dan non-panas sensitif

Kekurangan pengering sistem fluidisasi:

1. Sulit untuk menggambarkan aliran dari udara panas yang dihembuskan ke

ruang pengering, dikarenakan simpangan yang besar dari aliran udara

yang masuk dan bahan terlewati oleh gelembung udara, menjadikan

sistem kontak/singgungan tidak efisien.

2. Pencampuran atau pengadukan bahan padatan yang terus menerus pada

hamparan akan menyebabkan ketidakseragaman waktu diam bahan di

dalam ruang pengering, karena bahan terus menerus terkena hembusan

udara panas.

3. Tidak dapat mengolah bahan yang lengket atau berkadar air tinggi dan

abrasive.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam sistem Fluidized Bed Dryer

adalah pengaturan yang baik antara: tekanan udara, tingkat perpindahan panas

dan waktu pengeringan, sehingga tidak timbul benturan/gesekan

bahan/material pada saat proses pengeringan berlangsung. Untuk bahan yang

lengket atau berkadar air tinggi sangat beresiko mengaplikasikan sistem ini,

situasi seperti ini perlu dilakukan pengkondisian awal yaitu mencampurnya

dengan bahan/material keringnya terlebih dahulu, agar tidak menimbulkan

masalah pada unit siklon,demikian pula halnya untuk produk ahir yang halus

dan ringan, sangat perlu menggunakan pulse jet bag filter, dikarenakan siklon

penangkap produk umumnya tidak mampu berfungsi dengan baik, bahkan

dapat menimbulkan polusi udara. Penentuan dimensi ruang bakar, suhu yang

diaplikasikan serta volume dan tekanan udara sangat menentukan keberhasilan

proses pengeringan, sehingga perlu diketahui data pendukung untuk

merancang sistim ini diantaranya kadar air input, kadar air output, densiti

material, ukuran material, maksimum panas yang diizinkan, sifat fisika/kimia,

kapasitas output/input dan sebagainya.

7. Flash Dryer

Dalam flash dryer atau pengering kilat, zat padat gilingan basah

diangkut selama beberapa detik di dalam arus gas panas. Pengeringan

berlangsung selama pengangkutan zat padat. Laju perpindahan kalor dari gas

ke partikel zat padat tersuspensi sangat cepat, sehingga diperlukan tidak lebih

dari 3-4 detik untuk menguapkan hampir seluruh kebasahan dari zat padat itu.

Suhu gas tinggi -sering mencapai kira-kira 12000F pada waktu masuk- tetapi

waktu kontak sangat singkat sehingga suhu zat padat jarang naik sampai 1000F

selama pengeringan. Pengeringan kilat, oleh karena itu, dapat diterapkan pada

bahan-bahan yang peka atau sensitif terhadap panas yang di dalam pengering

lain harus dikeringkan scara tak langsung dengan medium pemanas yang jauh

lebih dingin. Flash dryer tidak cocok digunakan untuk material yang dapat

menyebabkan erosi pada alat dan berminyak.

Kadang-kadang di dalam flash dryer terdapat pula sebuah penyerbuk

(pulverizer) sehingga pengeringan dan penghalusan dapat dilakukan secara

serentak. Umpan basah dimasukkan ke dalam pencampur A, dimana ia

dicampurkan dengan sebuah bahan kering secukupnya untuk membuatnya

bebas mengalir. Bahan campuran itu lalu masuk ke dalam penumbuk palu

(hammer mill) C, yang disapu dengan gas bakaran panas dari tungku B. Zat

padat serbuk itu lalu dibawa keluar dari penumbuk dengan arus gas melalui

talang yang cukup panjang, dimana pengeringan itu berlangsung. Gas dan zat

padat kering itu dipisahkan dalam siklon D, dan gas bersih dikeluarkan

melalui kipas ventilasi E. Zat padat dikeluarkan dari siklon melalui

pengumpan bintang (star feeder) F, yang menjatuhkannya ke dalam pembagi

zat padat G. Pembagi hampir selalu diperlukan untuk mendaur ulang sebagian

zat padat kering untuk dicampurkan dengan umpan basah. Pembagi itu di

operasikan dengan pengatur basah. Pembagi itu dioperasikan dengan pengatur

waktu yang menggerakkan katup penahan (flapper valve) sehingga zat padat

kering kembali ke pencampur selama periode tertentu, dan selama peride

tertentu lainnya dikeluarkan sebagai hasil. Biasanya zat padat yang di

kembalikan lebih banyak dari yang dikeluarkan. Biasanya resirkulasi yang

lazim ialah 3 sampai 4 lb zat padat dikembalikan per pon produk yang

dikeluarkan dari sistem.

2.2.2 Alat Pengering Larutan (Liquid) dan Lumpur Slurries

1. Spray Dryer

Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi

kadar air suatu bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui

penguapan cairan. Spray drying menggunakan atomisasi cairan untuk

membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk dikeringkan

menggunakan  udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang

digunakan dalam pengeringan spry drying dapat berupa suspensi, dispersi

maupun emulsi. Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk,

granula maupun aglomerat tergantung sifat fisik-kimia bahan yang akan

dikeringkan, desain alat pengering dan hasil akhir produk yang diinginkan.

Mekanisme kerja spray drying

Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang

akan dikeringkan dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya

dikontakkan dengan udara pengering yang panas. Udara panas akan

memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang keluar

dari bahan.

Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle

(saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) yang

sangat halus. Butiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang

dilewati oleh aliran udara panas. Hasil pengeringan berupa bubuk akan

berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya dialirkan ke bak

penampung. Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying

melalui 5 tahap :

a. Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan harus

tepat, kandungan bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang

digunakan sangat encer dengan total padatan terlarut yang sangat rendah

maka harus dilakukan pemekatan terlebih dahulu melalui proses

evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan dikeringkan terlalu tinggi maka

proses spray drying kurang maksimal dimana bubuk yang dihasilkan

masih mengandung kadar air yang tinggi. Selin itu juga menyebabkan

kebutuhan energi yang tinggi dalam proses pengeringan.

b. Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat spray drier harus

dihomogenisasikan terlebih dahulu agar ukuran droplet yang dihasilkan

seragam dan tidak terjadi penyumbatan atomizer. Homogenisasi dilakukan

dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan kedalam atomizer

berupa ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization

merupakan proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan

dikeringkan dirubah ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih

halus. Tujuan dari atomizer ini adalah untuk memperluas permukaan

sehingga pengeringan dapat terjadi lebih cepat. Pada Industri makanan,

luas permukaan droplet setelah melalui atomizer adalah mencapai 1-400

mikrometer.

c. Kontak droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer,

nozzle (atomizer) tersusun melingkar seperti pada gambar 2. Dan pada

tengahnya disemprotkan udara panas bertekanan tinggi dengan suhu

mencapai 300 0C. Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan

ke bawah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya kontak antara droplet

dengan udara panas sehingga terjadi pengeringan secara simultan.

d. Pengeringan droplet : adanya kontak broplet dengan udara panas

menyebabkan evaporasi kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga

dihasilkan bubuk. Bubuk yang telah kering jatuh ke bawah drying

chamber (ruang pengering) yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan

diameter 5 m. dari atas chamber hingga mencapai dasar hanya

memerlukan waktu selama beberapa detik.

e. Separasi : udara hasil pengeringan dipisahkan dengan pengambilan udara

yang mengandung  serpihan serbuk dalam chamber, selanjutnya udara

akan memasuki separator. Udara hasil pengeringan dan serpihan

serbuk dipisahkan dengan menggunakan gaya sentrifulgal. Selanjutnya

udara dibuang, dan serpihan bahan dikembalikan dengan cara di blow

sehingga  bergabung lagi dengan produk dalam line proses.

Desain Spray

1. Atomizer

Atomizer  merupakan bagian terpenting pada spray drier dimana

memiliki fungsi untuk menghasilkan droplet dari cairan yang akan

dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan didistribusikan (disemprotkan)

secara merata pada alat pengering agar terjadi kontak dengan udara panas.

Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu besar karena proses

pengeringan tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu ukuran droplet

juga tidak boleh terlalu kecil karena menyebabkan terjadinya over heating.

2. Chamber

Chamber  merupakan ruang dimana terjadi kontak antara droplet

cairan yang dihasilkan oleh atomizer dengan udara panas untuk pengeringan.

Kontak udara panas dengan droplet akan menghasilkan bahan kering dalam

bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun ke bagian bawah chamber

dan akan dialirkan dalam bak penampung.

3. Heater

Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai

pengering. Panas yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik

bahan, ukuran droplet yang dihasilkan dan jumlah droplet. Suhu udara

pengering yang digunakan diatur agar tidak terjadi over heating.

4. Cyclone

Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan.

Bubuk yang dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone.

5. Bag Filter

Bag Filter  berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara setelah

digunakan pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses.

Parameter Kritis Spray Drying

a. Suhu pengering yang masuk : Semakin tinggi suhu udara yang digunakan

untuk pengeringan maka proses penguapan air pada bahan akan semakin

cepat, namun suhu yang tinggi memungkinkan terjadinya kerusakan secara

fisik maupun kimia pada bahan yang tidak tahan panas.

b. Suhu pengering yang keluar : Suhu pengering yang keluar mengontrol

kadar air bahan  hasil pengeringan (bubuk) yang terbentuk.

c. Viskositas bahan (larutan) yang masuk : Viskositas bahan yang akan

dikeringkan mempengaruhi partikel yang keluar melalui nozel. Viskositas

yang rendah menyebabkan kurangnya energi dan tekanan dalam

menghasilkan partikel pada atomization.

d. Jumlah padatan terlarut : Jumlah padatan terlarut pada bahan yang masuk

diatas 30% agar ukuran partikel yang terbentuk tepat.

e. Tegangan permukaan : Tegangan permukaan yang tinggi dapat

menghambat proses pengeringan, umumnya untuk menurunkan tegangan

permukaan dilakukan penambahan emulsifier. Emulsifier juga dapat

menyebabkan ukuran partikel yang keluar dari nozzle lebih kecil sehingga

mempercepat proses pengeringan.

f. Suhu bahan yang masuk : Peningkatan suhu bahan yang akan dikeringkan

sebelum memasuki alat akan membawa energi sehingga proses pengeringan

akan lebih cepat.

g. Tingkat volatilitas bahan pelarut : bahan pelarut dengan tingkat volatilitas

yang tinggi dapat mempercepat proses pengeringan. Namun dalam

prakteknya air menjadi pelarrut utama dalam bahan pangan yang

dikeringkan.

h. Bahan dasar nozzle umumnya terbuat dari stainless steel karena tahan karat

sehingga aman dalam proses penggunaannya.

Kelebihan metode Spray Drying

1. Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu

yang sangat cepat. Kapasitas pengeringan mencapai 100 ton/jam.

2. Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar (aroma)

3. Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein)

4. Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk, dan kandungan air

serta sifat-sifat lain yang dapat dikontrol sesuai yang diinginkan

5. Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu

yang dapat dikontrol secara manual maupun otomatis

Kekurangan metode Spray Drying

1. Memerlukan biaya yang cukup tinggi

2. Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu

3. Tidak dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena

akan menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat

Aplikasi Spray Drying

Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk

pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam

bentuk larutan ekstrak kopi) (Ula, 2011).

2. Thin Film Dryer

Pengering film tipis dapat menangani zat cair maupun bubur dan

menghasilkan hasil padat yang kering dan bebas mengalir. Alat ini biasanya

terdiri dari dua bagian; bagian pertama merupakan pengering-penguap

vertikal. Sebagian besar zat cair dikeliarkan di sini dari umpan, dan zat padat

setengah basah dibuang ke bagian dua (seperti pada gambar), dimana sisa

kandungan zat cair dalam bahan dari bagian pertama diturunkan lagi hingga

nilai yang dikehendaki.

Effisiensi termal pengering film tipis biasa tinggi, dan kehilangan zat

padatnya juga kecil, karena dalam hal ini tidak ada atau hampir tidak ada gas

yang disedot melalui unit itu. Alay ini sangat bermanfaat untuk memulihkan

pelarut dri hasil padat. Alat ini relative mahal dan luas permukaan perpindahan

kalornya terbatas. Laju pengumpanan yang wajar untuk umpan yang basah air

atau basah pelarut, biasanya berkisar antara 20-40 ib/ft-hours (100-200 kg/m3-

jam).

3. Drum Dryer

Pengeringan tromol terdiri dari satu rol logam atau lebih yang

dipanaskan diluar tromol itu sampai kering. Zat padat kering dikikis dari rol

itu pada waktu rol berputar dengan perlahan-lahan.

Contoh pengeringan tromol, dalam hal ini pengeringan tromol ganda

dengan umpan dari tengah. Zat cair diumpankan dari palung atau dari pipa

berpereforasi kedalam kolam di dalam ruang di atas dan diantara kedua rol.

Kolam itu dibatasi oleh plat-plat ujung yang stasioner. Kalor berpindah

melalui konduksi ke zat cair, yang dikonsentrasikan sebagian didalam ruang

diantara kedua rol. Zat cair pekat keluar dari dasar kolam itu sebagai suatu

lapisan viskos yang menutupi sisa permukaan tromol. Hampir seluruh zat cair

lalu menguap dari zat padat bersamaan dengan berputarnya tromol dan

meninggalkan lapisan tipis yang terdiri dari bahan kering yang kemudian

dikikis dengan daun pisau kedalam konveyer yang terletak dibawahnya.

Kebasahan yang menguap itu lalu dikumpulkan dan dikeluarkan melalui

pengeluaran uap di atas tromol.

Pengering tromol ganda efektif untuk larutan encer, juga untuk larutan

pekat dari bahan yang mudah terlarut, serta untuk bubuk yang tidak terlalu

pekat. Alat ini tidak cocok untuk larutan garam yang kelarutannya terbatas

atau untuk bubur zat padat abrasif yang cenderung mengendap dan

membangkitkan tekanan yang berlebihan antara kedua tromol.

Rol pengering tromol itu diameternya berkisar antara 2 sampai 10 ft

(0,6 sampai 3 m) dan panjangnya 2 sampai 14 ft (0,6 sampai 4,3 m) dan

berputar dengan kecepatan 1 sampai 10 rpm. Waktu dimana zat padat itu

kontak dengan logam panas adalah 6 sampai 15 detik dan merupakan waktu

yang cukup pendek sehingga tidak banyak menyyebabkan dekomposisi,

bahkan pada produk yang peka panas. Koefisien perpindahan kalornya tinggi,

dari 220 sampai 360 Btu/ft2-jam-0F (1200 sampai 2000 W/m2-0C) pada

kondisi optimum, walaupun nilainya bisa turun sampai sepersepuluhnya bila

kondisi tidak memuaskan. Kapasitas pengeringannya sebanding dengan luas-

tromol aktif, yaitu antara 1 sampai 10 lb produk per kaki persegi permukaan

pengeringan per jam (5 sampai 50 kg.m2-jam).

4. Freeze Dryer

Frees Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk

kedalam Conduction Dryer/ Indirect Dryer karena proses perpindahan terjadi

secara tidak langsung yaitu antara bahan yang akan dikeringkan (bahan basah)

dan media pemanas terdapat dinding pembatas sehingga air dalam bahan

basah / lembab yang menguap tidak terbawa bersama media pemanas. Hal ini

menunjukkan bahwa perpindahan panas terjadi secara hantaran (konduksi),

sehingga disebut juga  Conduction Dryer/ Indirect Dryer.

Pengeringan beku (freeze drying) adalah salah satu metode

pengeringan yang mempunyai keunggulan dalam mempertahankan mutu hasil

pengeringan, khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap panas.

Keunggulan pengeringan beku, dibandingkan metoda lainnya, antara

lain adalah :

a. Dapat mempertahankan stabilitas produk (menghindari perubahan aroma,

warna, dan unsur organoleptik lain)

b. Dapat mempertahankan stabilitas struktur bahan (pengkerutan dan

perubahan bentuk setelah pengeringan sangat kecil)

c. Dapat meningkatkan daya rehidrasi (hasil pengeringan sangat berongga dan

lyophile sehingga daya rehidrasi sangat tinggi dan dapat kembali ke sifat

fisiologis, organoleptik dan bentuk fisik yang hampir sama dengan sebelum

pengeringan).

Keunggulan-keunggulan tersebut tentu saja dapat diperoleh jika

prosedur dan proses pengeringan beku yang diterapkan tepat dan sesuai

dengan karakteristik bahan yang dikeringkan. Kondisi operasional tertentu

yang sesuai dengan suatu jenis produk tidak menjamin akan sesuai dengan

produk jenis lain.

Spesifikasi alat

Spesifikasi alat ini terdiri komponen asesorisnya terdiri dari: vaccum

sensor, vaccum hose, base plate, 3 unheated shelves, drying chamber, rubber

valve, vaccum pump dan exhaust filter. Sedangkan menu display antara lain

dari beberapa setting program antara lain: pengaturan suhu, waktu oprasional,

dll.

Cara kerja alat

Pengoprasian alat tersebut sedikit lebih panjang karena banyak menu

display yang harus diseting dahulu dan harus lebih hati-hati karena banyak

peralatan/asesoris terbuat dari gelas. Cara oprasionalnya sebagai berikut:

ekstrak cairan atau kental sebelum dimasukkan kedalam Freeze Dryer telah

dibekukan dalam refrigerator (lemari es) minimal semalam. Setelah membeku

kemudian dimasukkan ke dalam alat, alat disetting sesuai dengan yang

diinginkan. Oleh vaccum puma alat tersebut akan menyedot solvent yang telah

beku (freeze) menjadi uap. Prinsip kerja alat ini adalah merubah fase

padat/es/freeze menjadi fase gas (uap).

Kegunaan alat

Sesuai dengan namanya pula Freeze Dryer (pengering beku) dapat

digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan cair seperti ekstrak baik cair

maupun kental, lebih ditekankan untuk pengeringan ekstrak dengan

penyari/solvent dari air. Pengeringan ekstrak relatif lama, sebagai ilustrasi

kerja alat tersebut sebagai berikut: untuk mengeringkan ekstrak cair sebanyak

500 ml bisa membutukan waktu lebih dari 20 jam. Untuk itu lebih disarankan

ekstrak yang dikeringkan dalam Freeze Dryer sudah dalam ekstrak kentalnya

sehingga waktu pengeringan akan lebih cepat sehingga biaya akan lebih

murah. Kapasitas alat tersebut mampu mengeringkan ekstrak sampai 6 liter

sekaligus.

Proses pengeringan beku dengan alat freeze dryer ini berlangsung

selama 18-24 jam, karena proses yang panjang inilah membuat produk-produk

bahan alam ini menjadi lebih stabil dibandingkan dengan metode pengeringan

yang lain seperti pengeringan semprot atau yang dikenal dengan spray drying.

Pengeringan beku ini dapat meninggalkan kadar air sampai 1%, sehingga

produk bahan alam yang dikeringkan menjadi stabil dan sangat memenuhi

syarat untuk pembuatan sediaan farmasi dari bahan alam yang kadar airnya

harus kurang dari 10%.

pada prosesnya yang panjang ini sampel akan dibekukan terlebih dahulu, lalu

setelah itu dimasukkan kedalam alat freeze dryer yang akan diset suhu dan

tekanannya dibawah titik triple. dan akan terjadi proses sublimasi yaitu dari

padat menjadi gas. Penggunaan freeze drying ini sendiri juga telah banyak

diaplikasikan dalam pengeringan produk makanan, hasil dari pengeringan ini

tidak merubah tekstur dari produk itu sendiri dan cepat kembali kebentuk

awalnya dengan penambahan air.

Untuk proses pengeringan beku (freeze dryer), menurut Muchtadi

(1992), bahan yang dikeringkan terlebih dahulu dibekukan kemudian

dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan tekanan rendah sehingga

kandungan air yang sudah menjadi es akan langsung menjadi uap, dikenal

dengan istilah sublimasi. Pengeringan menggunakan alat freeze dryer lebih

baik dibandingkan dengan oven karena kadar airnya lebih rendah. Pengeringan

menggunakan alat freeze dryer/pengering beku lebih aman terhadap resiko

terjadinya degradasi senyawa dalam ekstrak. Hal ini kemungkinan karena suhu

yang digunakan untuk mengeringkan ekstrak cukup rendah (Haryani, dkk.,

2012).

2.3 Aplikasi Peralatan Dryer pada Industri

Dryer atau alat pengering banyak diaplikasikan atau digunakan pada industri

terutama untuk menurunkan atau menghilangkan kadar air atau kadar cairan atau pada

pengolahan limbah. Berikut ini adalah beberapa jenis penggunaan dryer pada industri.

1. Industri Minuman

Salah satu keunggulan produk Soya Herba Nusantara adalah karena proses

produksi serbuk sari kedelai menggunakan teknologi SPRAY DRYING. Mari kita

coba mengenal sekilas mengenai teknologi ini.

Teknologi spray drying sudah umum digunakan oleh industri besar proses

pembuatan minuman serbuk. Teknologi ini memanfaatkan kemampuan semprot alat

tersebut untuk mengubah bahan dasar yang berupa cairan menjadi serbuk kering. Alat

untuk melakukan spray drying dinamakan spray dryer.

Selain digunakan untuk pembuatan minuman serbuk instan, spray dryer juga

dipakai untuk pembuatan obat-obatan, vitamin, mineral, asam lemak, dan protein.

Spray dryer juga mampu untuk membuat senyawa-senyawa fitokimia seperti

isoflavon dan likopen. Malah teknologi terbaru menjadikan spray drying mampu

mengkapsulkan probiotik yang sangat baik bagi sistem pencernaan manusia.

Keuntungan penggunaan spray drying adalah menghasilkan produk yang

bermutu tinggi, berkualitas serta tingkat kerusakan gizi yang rendah. Selain itu

perubahan warna, bau dan rasa dapat diminimalisir. Mengapa demikian? Karena suhu

produk yang dikeluarkan oleh spray dryer relatif rendah dan proses pengeringan

bahan menjadi serbuk terjadi sangat cepat. Umumnya suhu produk yang dikeluarkan

antara 70 hingga 90 derajat celcius. Hal ini sangat menguntungkan bagi usaha atau

industri yang memproduksi berbagai jenis produk instan berbasis serbuk yang mudah

mengalami kerusakan (denaturasi).

2. Produksi Semen dari Sampah (Ekosemen)

Jepang, sebuah negeri penuh inovasi. Mungkin sebutan itu sangat sesuai

sebagaimana Jepang menangani masalah sampah di negaranya. Setelah berhasil

membuat sebuah airport berkelas internasional di Kobe yang dibangun di atas lapisan

sampah dan menerapkan pembuatan pupuk dari sampah di berbagai hotel di Jepang,

kini Jepang telah berhasil mengubah sampah menjadi produk semen yang kemudian

dinamakan dengan ekosemen.

Terminologi ekosemen dibentuk dari kata “ekologi” dan “semen”. Diawali

penelitian di tahun 1992, para peneliti Jepang telah mempelajari kemungkinan

memprosesan abu hasil pembakaran sampah dan endapan air kotor untuk dijadikan

bahan pembuat semen. Dari hasil penelitian tersebut diketahui bahwa abu hasil

pembakaran sampah mengandung unsur yg sama dengan bahan dasar semen pada

umumnya. Pada tahun 1993, proyek itu dibiayai oleh Kementrian Perdangan

Internasional dan Industri Jepang. Tahun 2001, pabrik pertama di dunia yang

mengubah sampah menjadi semen resmi beroperasi di Chiba. Pabrik tersebut mampu

memproduksi ekosemen sebanyak 110,000 ton/tahunnya. Sampah yang diubah

menjadi abu yang kemudian diolah menjadi semen mencapai 62,000 ton/tahun

sedangkan endapan air kotor dan residu abu industri yang diolah mencapai 28,000

ton/tahun.

Proses pembuatan ekosemen ini juga menggunakan dryer yaitu dryer mill,

seperti yang terlihat pada diagram alur proses berikut ini:

3. Pengolahan Limbah Cair Industri Percetakan

Limbah cair dari kegiatan cuci cetak foto banyak mengandung krom. Krom

valensi enam (krom heksavalen) merupakan bahan kimia yang sangat beracun,

sehingga keberadaannya di dalam limbah harus ditangani dengan sangat hati-hati.

Untuk menurunkan tingkat racun dari krom heksavalen ini dapat dilakukan dengan

mengadakan reaksi redok. Krom heksavalen dapat direduksi menggunakan sulfur

dioksida (SO2) menjadi krom trivalen yang mempunyai tingkat/daya racun jauh lebih

rendah dari pada krom heksavalen. Krom trivalen lebih aman dari pada krom

heksavalen sehingga lebih dapat diterima di lingkungan.

Pengolahan limbah cair yang mengandung logam dapat dilakukan dengan

teknik elektrolisis guna mengambil kembali kandungan logam yang ada. Logam hasil

pemisahan ini dapat dimanfaatkan kembali atau untuk membuat produk lain yang

bermanfaat. Cairan hasil pemisahan logam dipanaskan di dalam boiler kemudian

dipekatkan dengan evaporator. Sludge hasil pemekatan dari evaporator dikeringkan

dalam drum dryer kemudian disimpan dan dikirim ke landfill / unit penimbunan

limbah B3. Uap dari evaporator sebelum dibuang discrubber terlebih dahulu untuk

melarutkan bahan berbahaya yang kemungkinan masih terikut di dalam uap tersebut.

Uap yang telah discrubber kemudian di bakar dengan menggunakan insenerator, baru

kemudian dibuang ke lingkungan. Diagram alir teknik pengolahan limbah B3 cair

tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Diagram alir Teknik Pengolahan Limbah B3 Cair

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

1. Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair

dari bahan sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat

itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan adalah luas permukaan,

perbedaan suhu dan udara di sekitarnya, kecepatan aliran udara, tekanan udara,

kelembapan udara

3. Berdasarkan karakteristik bahan yang akan dikeringkan, dryer dibagi menjadi

dua, yaitu :

A. Pengering zat padat dan tapal (pasta)

1. Tray Dryer

2. Screen Conveyor Dryer

3. Rotary Dryer

4. Screw Conveyor Dryer

5. Fluidisized Bed Dryer

6. Flash Dryer

7. Tower Dryer

B. Pengering Larutan dan Bubur

1. Spray Dryer

2. Thin Film Dryer

3. Drum Dryer

4. Freeze Dryer

4. Aplikasi peralatan pengeringan pada industri, misalnya pada industri minuman,

pengolahan limbah cair industri percetakan, produksi semen dari sampah.

3.2 SaranUntuk menambah informasi pembaca, penulis menyarankan agar dapat

mencari informasi mengenai peralatan pengeringan dari sumber lain serta penulis

berharap kritik dan saran dari pembaca untuk kesempurnaan makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Mc Cabe, W.L., Julian C.Smith., Peter Harriot. 1993. Unit Operation of Chemical

Engineering, 3rd Edition, New York: McGraw-Hill Book Co.