MEKANISME By : Dewi Maya Maharani Pengeringan Prinsip Dasar Pengeringan Proses pemakaian panas dan pemindahan air dari bahan yang dikeringkan yang berlangsung secara serentak bersamaan Konduksi media Steam contoh Drum dryer Konveksi Radiasi media Pemanas contoh Oven Spray Dryer Fluidized Bed Dryer Rotary dryer media Radiant Energy contoh Alat Pengering Energi Microwave Page 2 PROSES Keberadaan Molekul Air Bound Water (molekul air terikat) : Pada pipa2 kapiler Terserap pd permukaan di dlm dinding2 serat Mekanisme Pengeringan : Kadar Air Dimensi Produk Suhu Pemanas Parameter Laju Perpindahan Permukaan Air Bebas Tidak Terikat : Biasanya berada di celah2 (voids) di dlm bahan pangan Kesetimbangan Kadar Air yg bergantung pd: - Sifat bahan - Kondisi udara pengering Page 3 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
PENGHANTARAN PANAS PADA 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 d. Bila dilakukan pengadukan akan diperoleh hasil yang Page 5 seragam. Page 6 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 c. Suhu pengeringan sangat bervariasi Page 7 Penghantaran Panas Konveksi Bila suatu benda padat dilalui fluida pada permukaannya, dan bila terdapat gradien suhu antara permukaan padatan dan fluida, maka akan terjadi perpindahan panas konveksi : q con = h A (T s - T ) Page 8 2
Penghantaran Panas Konveksi -Konveksi alami (gerakan udara karena bouyancy oleh perbedaan suhu) -Konveksi paksa (aliran udara karena gaya dari luar) bidang datar dan turbulen Persoalan penghantaran panas konveksi terutama menentukan besarnya h Pada umumnya, pada pengeringan penghantaran panas dan massa terjadi secara konveksi paksa Page 9 Fluidized Fluidized Pengeringan secara konveksi Alamiah Konveksi biasa dipanaskan Fluidized bed drying (pneumatic) terjadi karena udara panas dihembuskan dengan kecepatan yang lebih tinggi dari pada kecepatan terminal dari benda padat. Pengeringan bahan padat terjadi dalam keadaan melayang. Page 10 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. dipanaskan Pengeringan cara ini banyak digunakan di Indonesia, dengan sumber pemanas : listrik, tungku BBM, dll Page 11 Page 12 3
Kadar air ALIRAN UDARA DLM 3. Secara Radiasi 1. CONCURRENT FLOW DRYING bahan basah pengering Pengeringan berdasarkan absorpsi radiasi dari energi matahari yang ditransformasikan ke energi panas oleh produk. Contoh yang umum adalah pengeringan dengan sinar matahari Y X Page 13 Bahan kering lembab Page 14 Perubahan kadar air dan suhu selama pengeringan : 2. COUNTER FLOW DRYING bahan basah lembab Suhu udara Page 15 Bahan kering pengering Page 16 4
Kadar air Kadar air 3. CROSSFLOW DRYING bahan basah Suhu udara pengering Page 17 Bahan kering Page 18 Pada crossflow, bahan basah berhadapan dg udara dingin dan lembab, sedang bahan kering bertemu dg udara panas dan kering (udara masuk) PROSES keluar mean masuk keluar mean masuk Pengeringan adalah proses penghantaran panas dan massa yang terjadi secara serempak Panas diperlukan untuk menguapkan lengas yang mengalir dari permukaan produk ke media pengering di luar Page 19 Page 20 5
Kadar air, M Laju pengeringan, dm/dt 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 Page 21 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 22 Lanjutan Periode laju konstan Pengeringan produk hayati berkadar air awal tinggi Pada bahan pertanian, periode laju konstan biasanya sangat pendek (kecuali bahan-bahan tertentu dg kadar lengas tinggi) Laju konstan 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 Laju menurun 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 M C M e Waktu, t Page 24 6
Kadar air, M Laju pengeringan, dm/dt Pengeringan produk hayati berkadar air awal rendah PERIODE LAJU MENURUN Periode laju menurun terjadi setelah periode laju konstan Laju menurun Pada periode laju menurun dicirikan dg kenaikan suhu baik pada permukaan maupun pada bahan padatnya sendiri M C M e Kadar air dimana laju pengeringan dari suatu produk berubah dari laju konstan ke laju menurun disebut kadar air kritis (Mc). Waktu, t Page 25 Page 26 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 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