12/17/2012
MEKANISME PENGERINGAN
Prinsip Dasar Pengeringan Proses pemakaian panas dan pemindahan air dari bahan yang dikeringkan yang berlangsung secara serentak bersamaan
By : Dewi Maya Maharani
Pengeringan
Konduksi Konveksi
media
media
Steam
contoh
Drum dryer
Udara Pemanas contoh
Oven Spray Dryer Fluidized Bed Dryer
Rotary dryer
Radiasi
media
Radiant Energy
contoh
Alat Pengering Energi Microwave Page 2
PROSES PENGERINGAN
Keberadaan Molekul Air
Parameter Kadar Air Dimensi Produk Suhu Pemanas
Bound Water (molekul air terikat) : • Pada pipa2 kapiler • Terserap pd permukaan • di dlm dinding2 serat Air Bebas Tidak Terikat : • Biasanya berada di celah2 (voids) di dlm bahan pangan
Kesetimbangan Kadar Air yg bergantung pd: - Sifat bahan - Kondisi udara pengering
Laju Perpindahan Permukaan Page 3
Mekanisme Pengeringan :
Pada pengeringan diperlukan panas berupa : • Panas untuk menaikkan suhu bahan (panas sensibel) • Panas untuk menguapkan massa uap air (panas laten penguapan) Panas dipasok dari udara panas dg entalpi tertentu dan uap dihantarkan ke udara dengan tekanan uap parsial tertentu, kemudian dibawa oleh aliran udara secara konveksi
Page 4
1
12/17/2012
PENGHANTARAN PANAS PADA PENGERINGAN 1. Secara Konduksi Penerusan panas yang utama terjadi secara kontak, meskipun dalam proses pengeringan terjadi cara penerusan lain. Ciri pengeringan secara konduksi :
a. Transfer panas ke benda padat yang basah dilakukan dengan konduksi lewat permukaan padat (biasanya logam) b. Suhu permukaan berbeda c. Dapat bekerja pada tekanan rendah Page 5
d. Bila dilakukan pengadukan akan diperoleh hasil yang seragam. Page 6
Penghantaran Panas Konveksi
2. Secara Konveksi Pada pengeringan secara konveksi, biasanya sebagai media penerus panas adalah udara panas yang berhubungan dengan produk kemudian udara tersebut membawa uap air dari produk tersebut. Ciri pengeringan secara konveksi : a. Pengeringan tergantung dari penerusan panas dg media pengering ke produk yang kemudian membawa uap air tersebut b. Karena yang dipanaskan udara maka dapat digunakan sumber panas
Bila suatu benda padat dilalui fluida pada permukaannya, dan bila terdapat gradien suhu antara permukaan padatan dan fluida, maka akan terjadi perpindahan panas konveksi :
qcon = h A (Ts - T)
c. Suhu pengeringan sangat bervariasi Page 7
Page 8
2
12/17/2012
Penghantaran Panas Konveksi Pengeringan secara konveksi
-Konveksi alami (gerakan udara karena bouyancy oleh perbedaan suhu) -Konveksi paksa (aliran udara karena gaya dari luar) bidang datar dan turbulen
Konveksi biasa
Fluidized
•Persoalan penghantaran panas konveksi terutama menentukan besarnya h •Pada umumnya, pada pengeringan penghantaran panas dan massa terjadi secara konveksi paksa Page 9
Alamiah
Udara dipanaskan
Fluidized
Fluidized bed drying (pneumatic) terjadi karena udara panas
dihembuskan dengan kecepatan yang lebih tinggi dari pada kecepatan terminal dari benda padat. Pengeringan bahan Page 10 padat terjadi dalam keadaan melayang.
Konveksi alamiah •Proses pengeringan secara konveksi alamiah (udara tidak dipanaskan) terjadi karena perbedaan tekanan uap air dari produk dan udara yang ditiupkan. • Pengeringan ini dapat dilakukan pada beberapa negara dimana kondisi udara luar yang ditiupkan ke produk basah mempunyai kelembaban relatif yang lebih rendah dari kelembaban relatif keseimbangan produk basah tersebut. Udara dipanaskan Pengeringan cara ini banyak digunakan di Indonesia, dengan sumber pemanas : listrik, tungku BBM, dll Page 11
Page 12
3
12/17/2012
ALIRAN UDARA DLM PENGERINGAN 1. CONCURRENT FLOW DRYING bahan basah
3. Secara Radiasi Pengeringan berdasarkan absorpsi radiasi dari energi matahari yang ditransformasikan ke energi panas oleh produk. Contoh yang umum adalah pengeringan dengan sinar matahari
Udara pengering
Y
X
Bahan kering
Udara lembab
Page 13
Kadar air
Suhu bahan
Perubahan kadar air dan suhu selama pengeringan :
Jarak
Page 14
2. COUNTER FLOW DRYING
bahan basah
Udara lembab
Suhu udara
Suhu bahan
Jarak Bahan kering Page 15
Udara pengering Page 16
4
12/17/2012
3. CROSSFLOW DRYING
Kadar air
Suhu bahan
bahan basah
Jarak
Udara pengering Suhu udara Suhu bahan
Jarak Bahan kering Page 17
Pada crossflow, bahan basah berhadapan dg udara dingin dan lembab, sedang bahan kering bertemu dg udara panas dan kering (udara masuk)
Suhu bahan
Kadar air
mean
Jarak
PROSES PENGERINGAN • Pengeringan adalah proses penghantaran panas dan massa yang terjadi secara serempak
Udara keluar
Udara masuk
Page 18
Udara keluar mean
Udara masuk
Jarak
Page 19
• Panas diperlukan untuk menguapkan lengas yang mengalir dari permukaan produk ke media pengering di luar Page 20
5
12/17/2012
PERIODE LAJU KONSTAN Pada proses pengeringan terdiri dari proses penguapan air permukaan, pergerakan lengas dari dalam bahan ke permukaan baik sebagai cairan maupun uap dan penghantarannya ke udara sekelilingnya, shg dlm proses pengeringan terdapat 2 periode yakni : 1. Periode laju konstan 2. Periode laju menurun
• Terjadi pada permukaan bahan dan serupa dg penguapan air bebas di permukaan • Laju penguapan lengas ditentukan oleh udara sekeliling, bukan oleh bahannya. • Titik yg menandai akhir dari laju konstan terjadi ketika laju difusi lengas dalam bahan turun dibawah laju penguapan potensial di permukaan
Page 21
Lanjutan Periode laju konstan
Page 22
• Pengeringan produk hayati berkadar air awal tinggi
• Pada bahan pertanian, periode laju konstan biasanya sangat pendek (kecuali bahan-bahan tertentu dg kadar lengas tinggi)
• Besar laju pengeringan periode laju konstan tgt pd : - Luas permukaan - Perbedaan lengas antara permukaan bahan & udara sekeliling - Koefisien transfer massa - Kecepatan aliran udara pengering Page 23
Laju menurun MC
Laju pengeringan, dM/dt
• Laju pengeringan dpt dinyatakan sbg : dW/dt = jml satuan uap air yg diuapkan dlm satu satuan waktu dM/dt = perubahan kadar air dalam satu satuan waktu
Kadar air, M
Laju konstan
Me
Waktu, t
Page 24
6
12/17/2012
Laju menurun MC
• Pada periode laju menurun dicirikan dg kenaikan suhu baik pada permukaan maupun pada bahan padatnya sendiri • Kadar air dimana laju pengeringan dari suatu produk berubah dari laju konstan ke laju menurun disebut kadar air kritis (Mc).
Me
Waktu, t
PERIODE LAJU MENURUN • Periode laju menurun terjadi setelah periode laju konstan
Laju pengeringan, dM/dt
Kadar air, M
• Pengeringan produk hayati berkadar air awal rendah
Page 25
• Kadar air kritis tergantung pada karakteristik padatan, misalnya bentuk dan teksturnya dan pada kondisi pengeringan. • Berbagai produk pertanian seperti kentang, ubi jalar, ubi kayu dan gula bit menunjukkan suatu perilaku laju pengeringan konstan pada awal pengeringan ketika dikeringkan dengan kondisi udara atmosfer. Page 27
Page 26
Periode laju menurun dikendalikan terutama oleh bahan dan meliputi : 1. Pergerakan lengas dari dalam ke permukaan bahan 2. Penguapan lengas dari permukaan Page 28
7
