itp uns semester 3, mesin dan peralatan: pengeringan

PENGERINGAN

KONSEP PENGERINGAN•Definisi Umum Proses pemindahan

panas dan uap air atau cairan dari suatu bahan (produk) secara simultan yang memerlukan energy panas

Dibidang pertanian:•Pengeringan adlh proses pengambilan atau

pengurangan kadar air produk pertanian sampai batas ttt shg dpt memperlambat proses: kimia, kegiatan mikro-organisme dan aktivitas enzym dalam produk, sebelum diolah/dipasarkan.

Theori Pengeringan

PRINSIP PENGERINGAN

•Pengeringan terdiri dari pindah panas dan difusi air (pindah massa)

•Perubahan cairan (atau padatan pada freeze drying) menjadi uap memerlukan panas laten produk

TUJUAN PENGERINGAN

mengurangi kadar air/ cairan dlm produk olahan agar tahan lama kualitasnya

Kualitas : • nilai gizi• aroma• rasa• warna

MANFAAT PENGERINGAN1. Mengurangi aktivitas enzym,

microorganisme, jamur, bakteri, dsb produk tidak mudah busuk

2. Memperkeras produk produk tidak mudah rusak akibat benturan maupun gesekan mekanis

3. Mengurangi dimensi produk ( volume ) produk lebih ringkas, tidak memakan tempat/ ruang

4. Mengurangi bobot biaya trasportasi lebih murah

5. Produk lebih inert dpt disimpan lebih lama

Faktor2 yang mempengaruhi laju pengeringan

▫Faktor ekstern ( luar produk )•kadar air udara pengering•Kecepatan volumetrik udara pengering•suhu udara pengering 

▫Faktor intern ( dlm produk )•Dimensi ( ukuran produk )•K a awal produk•Tekanan uap partial produk ( karateristik )•Bentuk produk ( oval, pipih, bulat dsb )

CARA PENGERINGAN

1. Pengeringan dengan sinar matahari (sun drying)

2. Pengeringan buatan (artificial / mechanic drying)

3. Pengeringan hibrid (Kombinasi sun + art drying)

PEMILIHAN METODE /JENIS ALAT PENGERING

•Bentuk bahan yang akan dikeringkan: cair, pasta, sluri, pulp, cairan kental, agregat besar atau kecil

•Sifat bahan: sensitif terhadap oksidasi, peka terhadap suhu, dll

•Sifat produk yang diinginkan: bubuk, instan, bentuk tidak berubah

•Harga produk akhir: murah, sedang, mahal

1. Pengeringan dengan sinar matahari

Keuntungannya:•Biaya murah•Tidak memerlukan alat dan perlakuan

khusus•Tidak memerlukan keahlian khusus•Sinar infra merah dpt menembus sampai

pada lapisan bagian dalam dari produk•Daerah tropis ( katulistiwa) sinar

matahari tersedia sepanjang tahun

Kelemahannya:

• Suhu pengering sulit dikontrol, shg untuk produk tertentu sering mengalami keretakan ( sun craking)

• R H tak dapat dikontrol• Hanya berlangsung bila ada sinar matahari• Memerlukan tempat yang relatif luas• Sering terjadi perubahan warna dan nilai gizi• Produk mudah terkontaminasi dengan kotoran• Kemungkinan kehilangan produk lebih besar,

karena dimakan serangga atau hewan• Dapat terjadi proses oksidasi produk, shg produk

cenderung berwarna kemerahan• Bila saat pengeringan terjadi hujan dan produk

terkena tetes hujan, dapat menurunkan kwalitas produk

Keuntungannya:• Tidak tergantung pada cuaca. • Musim panen jatuh pada musim penghujan

tidak masalah, misal : ikan, padi, jagung, singkong dll

• Kapasitasnya dapat diatur, menurut dimensi mesin

• Suhu mudah dikontrol, misal untuk keperluan benih + 45o C, maupun produk lain yang peka thd kenaikan suhu

• Tidak memerlukan tempat yang luas• Dpt dilakukan siang dan malam

2. Pengeringan buatan ( artificial drying)

Kelemahannya:

•Memerlukan biaya yang besar, meliputi pengadaan: mesin dan pemeliharaannya, bahan bakar

•Memerlukan keahlian khusus dibidang pengeringan. Misalnya : persyaratan suhu yang dikehendaki, kadar air, pengaturan suhu pengering dll.

• Merupakan perpaduan pengeringan secara alami ( tradisionil) dan langkah awal penggunaan tehnologi pengeringan. Tenaga untuk pengeringan masih menggunakan sinar matahari.

Keuntungan :• Produk tidak terkontaminasi dengan kotoran • Kehilangan produk tidak ada• Tidak perlu pengawasan dan penanganan lanjut

terutama bila hujan tiba

3 Pengeringan hybrid

Kelemahannya :

Penggunaan unit pengering hibrid hanya terbatas pada produk yang berbentuk grain

Selama proses pengeringan berlangsung, tidak bisa mengontrol suhu dan R.H udara pengering.

Proses pengeringan sangat dipengaruhi oleh intensitas dan lama penyinaran

Laju pengeringan sangat dipengaruhi oleh faktor luar. ( RH , suhu udara, sinar mthr )

Skema unit pengering hybrid

JENIS-JENIS ALAT PENGERING

1. CABINET DRYER

• Terdiri dari almari (kabinet2 kecil), alat pemanas, rigen pengering

• Bahan ditempatkan pada rigen-rigen tipis• Terdapat fan untuk menghembuskan udara• Uap panas akan kontak dengan bahan

uap air dan udara keluar ventilasi• Sistem batch, alat sederhana• Biasa digunakan untuk uji coba produk

sebelum scale up • Produk yang dikeringkan umbi, buah,

sayur

Cabinet or tray dryer

2. TUNNEL DRYER

•Seperti cabinet drying tetapi bersifat kontinyu

•Berbentuk ruangan terowongan, empat persegi panjang (35-50 ft)

•Pengeringan dalam suatu tunnel dimana produk yang dikeringkan dilewatkan udara pemanas

•Bahan dimasukkan ke dalam baki dalam kereta yang bergerak

•Pengeringan bersifat cepat, seragam tanpa menyebabkan kerusakan bahan

•Biasa digunakan skala besar•Produk : sayatan, irisan, butiran

Ada 4 tipe

1. Aliran paralel2. Aliran berlawanan3. Kombinasi paralel dan berlawanan4. Aliran tegak lurus

Tunnel dryer

3. PNEUMATIC DRYER

•Terdiri dari pipa/saluran panjang yang mengalirkan udara panas dan bahan dengan kecepatan tinggi

•Bagian utama:-Fan : mendorong / menghisap udara-Alat pengumpan : memasukkan dan mendispersikan bahan ke dalam aliran udara pengering- Cyclon kolektor : memisahkan bahan dan udara

•Cocok untuk pengeringan bahan2 granuler (tepung/butiran/powder)

•Mekanisme : Bahan masuk lewat corong pengumpanan (mengalami pengecilan ukuran sehingga bahan menjadi halus) masuk dalam pipa pengering,terbawa bersama-sama dengan udara panas dari pemanas naik masuk ke cyclon outlet

Pneumatic Dryer

4. DRUM DRYER•Cocok untuk produk cair, sluri•Terdiri dari 1 atau 2 drum besar berongga

(diameter 2-10 ft, panjang 2-14 ft, kec putar 1-10 rpm)

•Dibagian drum terdapat pemanas, bahan yang akan dikeringkan di bagian permukaan drum

•Transfer panas tidak langsung •Bagian bawah ada pisau untuk mengeruk

produk kering screw conveyor penampungan

•Bahan dikenakan dalam drum berupa lapisan tipis menggunakan pengumpan drum berputar air lepas produk kering dilepas pisau

•Pengumpan : percikan, penyemprotan (bag bawah, samping, kanan, atas)

•Agar lapisan tipis rol perata

Drum Dryer

5. CONVEYOR DRYER•Kontinyu•Terdiri dari konveyor horisontal•Diatas conveyor, ditempatkan bahan yang

akan dikeringkan sebagai lapisan•Udara pengering dihembuskan baik dari

atas kebawah atau bawah keatas terhadap aliran bahan di atas konveyor

•Proses terkontrol•Produk : dari pasta, butiran, irisan, lempengan

•Proses otomatis

•Keuntungan:Sedikit tenaga kerjaPengeringan dalam skala besar

•Kelemahan:Satu komoditasTidak cocok untuk produk yang harus

mengalami kondisi pengeringan berubah-ubah

Conveyor Dryer

6. FREEZE DRYER•Air dihilangkan dari bahan melalui

proses sublimasi•Tidak terjadi perpindahan cairan dari

bagian dalam produk ke permukaan•Pada proses pengeringan kristal es

menguap menyebabkan rongga di dalam produk

•Tidak terjadi pengerutan produk•Struktur porous: mudah rehidrasi

Phase diagram of water.

•Dapat mempertahankan flavor

•Dua tahap utama:Pembekuan bahanPengeringan dari bahan beku sampai k.a

<2%

•Kelemahan:MahalPerlu pengemasan khususCocok untuk produk-produk yang mahal

•Pengerutan minimal•Aplikasi: teh instan, kopi, udang, buah-

buhaan tertentu seperti berry, sayuran•Produk yang dikeringkan yaitu produk

dimana flavor dan daya rekonstitusi merupakan parameter mutu yang penting

Freeze Dryer

7. FLUID BED DRYER

•Terdiri dari bejana/silinder yang terbagi menjadi 2 bagian:- bag atas: ruang pengering - bag bawah : ruang udara panas

•Proses: bahan masuk lewat hopper udara pengering panas dihembuskan dgn tekanan cukup tinggi massa bahan mengambang melewati aliran keluar melalui outlet

•Contoh produk yang dikeringkan dengan metode ini adalah granula pati kentang dan kacang kapri

8. BIN DRYING• Berupa bin dengan bentuk yang

bermacam-macam• Terpisah antara ruang pengering dengan

sumber panas, dilengkapi fan/blower• Digunakan sebagai tahap akhir

pengeringan dari fluidized bed dryer atau berfungsi menyempurnakan proses pengeringan setelah sebagian besar air menguap dari proses pengeringan lain

• Biasanya kadar air menurun dari 10-15% menjadi 3-6% atau lebih rendah lagi

BIN DRYER

Mekanisme bekerja Bin Dryer

Udara yg dihembus oleh blower dipanasi oleh heater, mengalir menuju camber yg berfungsi utk mendistribusikan udara panas menuju produk. Setelah produk panas, dan tekanan udara disekitar produk lebih rendah dibanding tekan partial uap air dlm produk, akhirnya uap air yg berada dlm produk keluar. Karena hembusan blower terus menerus, maka uap air yang berada disekitar produk mengalir menuju cerobong uap. Besar kecilnya debit udara dapat diatur oleh katup, sedang besar kecilnya suhu diatur dalam heater sesuai dengan suhu yg dikehendaki.

grain bin dryer

9. SPRAY DRYER

•Cocok untuk pembuatan produk bubuk•Proses :

- Atomisasi cairan- Pencampuran udara panas dengan tetes-tetes cairan- Pengeringan tetes2 cairan

•Pengeringan terjadi ketika dispersi cairan atau sluri dikeringkan oleh aliran udara panas

•Biasa digunakan untuk mengeringkan susu, jus buah

Bagian dari spray dryer•Pemanas dan fan untuk menghasilkan

udara panas pada suhu dan kecepatan tertentu

•Atomizer atau jet untuk menghasilkan partikel-partikel cair dengan ukuran tertentu nozel (2 mikron)

•Chamber dimana partikel cair kontak dengan udara panas

•Tempat produk kering

Spray Dryer

Mekanisme• Produk yang berasal dari tangki (7) disemprotkan

dengan tekanan 2 – 5 Kg/Cm2 kedalam boom pengering oleh nozzle (1) yg berputar dengan kecepatan tinggi. Produk yg telah menjadi kabut dilawan arahnya dengan udara pemanas dg suhu >100oC (atau yg disyaratkan) Udara pemanas berasal dari hembusan kipas ( 10 ) yg kemudian dipanasi oleh heater (9) dan didistribusikan oleh head dstributor ( 3 ). Produk yg telah kering (mejadi tepung) turun menuju outlet ( 4 ). Untuk mengurangi kehilangan produk, pada cerobong uap ( 6 ) dipasang filter/saringan ( 5 ). Pengaturan besar kecilnya debid hembusan udara, dilakukan dengan mengatur katub (11).