laboratorium proses pemisahan dengan perpindahan massa batch dryer

LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN DENGAN

PERPINDAHAN MASSA

Percobaan : ...........................

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2015

Kelompok : ...............

Nama :

1. ........................................... NRP. ........................................

2. ........................................... NRP. ........................................

3. ........................................... NRP. ........................................

4. ........................................... NRP. ........................................

Tanggal Percobaan : .................................................................

Tanggal Penyerahan : .................................................................

Asisten : .................................................................

Dosen Pembimbing : .................................................................

Batch Dryer

III α

May Saktianie N.

Zandhika Alfi P.

7 April 2015

14 April 2015

Ega Tikasari

2313 030 029

2313 030 035

Prof. Dr. Ir. Danawati Hari Prajitno

Nurul Qiftiyah 2313 030 067

Rizka Amalia K. P. 2313 030 073

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Kendala yang sering ditemukan dalam hal pengeringan adalah terkait masalah mutu

hasil pengeringan, operasi dan proses pengeringan. Operasi yang dijalani dalam

pengeringan adalah operasi yang cukup rumit yang meliputi perpindahan panas dan massa

serta mungkin beberapa laju proses lain, seperti perubahan fisik atau kimia dari produk,

dimana hal-hal tersebut dapat menimbulkan perubahan mutu hasil dan saat ini masih

banyak yang menggunakan proses tradisional menggunakan panas matahari, dimana cara

tersebut masih sangat bergantung dengan kondisi cuaca (Tindaon, 2013).

Pengeringan adalah suatu metode untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian

air dari suatu bahan dengan cara menguapkan air menggunakan energi panas. Proses

pengeringan sangat erat hubungannya dengan alat pengering. Pemilihan alat pengering

berdasarkan pertimbangan kondisi operasi, kebutuhan energi, biaya perawatan, hasil yang

diinginkan, kapasitas, bahan yang diolah, jenis sumber energi alat, efisiensi energi serta

pertimbangan-pertimbangan ekonomis. Oleh karena itu, maka dibuat alat-alat pengering

yang digunakan untuk mengeringkan bahan yang tidak tergantung pada matahari. Sebagai

seorang teknik kimia kita perlu mengetahui proses, cara kerja, kelebihan dan kekurangan

alat-alat pengering tersebut (Tom, 2007).

Banyaknya jenis alat pengeringan memerlukan pengetahuan yang cukup untuk

menentukan penggunaan alat pengeringan dan prosedurnya sesuai jenis bahan atau produk

yang akan dikeringkan. Pengeringan dengan menggunakan batch dryer adalah salah satu

cara pengeringan yang efektif. Proses pengeringan dengan batch dryer dapat dilakukan

kapan saja atau tidak tergantung cuaca dan ruang. Selain itu, pengeringan dengan batch

dryer tidak membutuhkan banyak tenaga kerja. Sumber energi yang biasa digunakan pada

batch dryer adalah minyak bumi atau kayu bakar (Dr. Halimatuddahliana, 2013).

I.2 Rumusan Masalah

Bagaimana mempelajari cara menghitung kecepatan pengeringan batch dryer

berdasarkan free moisture padatan dan waktu?

BAB I PENDAHULUAN

I-2

II Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa

Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI - ITS

I.3 Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan batch dryer ini adalah mempelajari cara menghitung

kecepatan pengeringan batch dryer berdasarkan free moisture padatan dan waktu.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Dasar Teori

II.1.1 Definisi Pengeringan (Drying)

Pengeringan secara umum didefinisikan sebagai pengambilan sejumlah kecil air

dari bahan yang dikeringkan dengan menggunakan panas. Operasi pengeringan dilakukan

dengan menghembuskan udara panas yang tidak jenuh pada bahan yang akan dikeringkan.

Udara panas tersebut disebut media pengering yang menyediakan panas untuk penguapan

air dan sekaligus membawa uapair keluar. Berbeda dengan evaporasi dimana pada proses

ini air yang teruapkan dari bahan memiliki jumlah yang relatif besar. Dalam evaporasi air

yang teruapkan pada titik didihnya, sementara dalam operasi pengeringan, air yang

terambil dalam keadaan uap (Geankoplis C. J., 1993).

Proses drying suatu bahan padat dapat diartikan sebagai pemisahan sejumlah kecil

air atau zat cair lain dari bahan padat, untuk mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam

bahan padat tersebut sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Drying pada umumnya

merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi, dan produk dari dryer siap untuk

dikemas (McCabe, 1993).

Kandungan zat cair dalam suatu bahan padat bervariasi pada tiap produk. Produk

yang tidak mengandung zat cair sama sekali disebut bone-dry. Tetapi pada umumnya,

produk masih mengandung sedikit zat cair. Misalnya garam dapur yang mengandung

sekitar 0,5 persen air serta dried coal yang mengandung sekitar 4 persen air. Drying adalah

suatu istilah mengandung arti bahwa terdapat pengurangan kadar zat cair dari suatu nilai

awal menjadi suatu nilai akhir yang dapat diterima (McCabe, 1993).

Zat padat yang akan dikeringkan biasanya terdapat dalam berbagai bentuk

diantaranya flake, granule, crystal, powder, slab atau continuos sheet, dengan sifat yang

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

zat padat (misalnya drying kristal garam), bisa seluruhnya terdapat di dalam zat padat

(pada pemisahan zat pelarut dari lembaran polimer), atau bisa juga sebagian di luar dan

sebagian di dalam zat padat (McCabe, 1993).

Klasifikasi operasi drying menurut pengoperasiannya adalah batch dan continuous.

Operasi drying secara batch dalam kenyataannya merupakan proses semibatch, di mana

sejumlah bahan yang akan dikeringkan ditebarkan dalam suatu aliran udara yang kontinyu,

sehingga sebagian kandungan air diuapkan. Dalam operasi secara kontinyu, bahan yang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II-2



FTI - ITS

akan dikeringkan dan udara mengalir secara kontinyu dengan melewati suatu peralatan

(McCabe, 1993).

Pengeringan secara mekanis dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu:

1. Continuous drying

Suatu pengeringan bahan dimana pemasukan dan pengeluaran bahan dilakukan

terus menerus.

2. Batch drying

Suatu pengeringan dimana bahan masuk ke alat pengering sampai pengeluaran hasil

kering, kemudian baru dimasukkan bahan yang berikutnya.

Gambar II.1. Alat Pengering Tipe Batch Dryer (Fluidized Bed, n.d.)

Menurut sistem proses pengeringan dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Direct drying

Pada system ini bahan dikeringkan dengan cara mengalirkan udara pengering

melewati bahan sehingga panas yang diserap diperoleh dari sentuhan langsung antara

bahan dengan udara pengering, biasanya disebut dengan pengeringan konveksi.

2. Indirect drying

Pada system ini panas pengeringan di dapat dari dinding pemanas yang bersentuhan

dengan bahan yang dikeringkan secara konduksi.

Menurut (Geankoplis, 1993), pada proses drying dapat dikelompokkan berdasarkan

kondisi fisik yang digunakan pada proses penambahan panas dan pemindahan uap air,

yaitu:

1. Panas ditambahkan dengan kontak langsung udara panas pada tekanan atmosfer dan

uap yang terbentuk dibuang oleh udara.


II-3



FTI - ITS

2. Pada drying secara vakum, panas ditambahkan secara tidak langsung dengan

mengkontakkan dinding logam atau radiasi (suhu rendah dapat digunakan pada kondisi

vakum untuk material tertentu yang mungin mengalami kerusakan warna atau

terdekomposisi pada suhu tinggi).

3. Pada freeze drying, air disublimasi dari bahan yang beku.

.

II.1.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengeringan (Drying)

A. 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 (Tindaon, 2013).

B. 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 (Tindaon, 2013).

C. 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 (Tindaon, 2013).

D. 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 (Tindaon, 2013).


II-4



FTI - ITS

II.1.3 Macam-macam Dryer

Peralatan yang digunakan untuk drying dapat diklasifikasikan menurut tipe

peralatan itu sendiri dan menurut sifat dari proses drying. Secara lengkap operasi drying

dapat dikelompokkan menurut tipe peralatan dan menurut sifat dari proses drying

(Geankoplis C. J., 1993).

Pengering (Dryer) dibagi menjadi beberapa jenis, antara lain:

A. Tray Dryer

Tray Dryer sangat bermanfaat bila laju produksi kecil. Alat ini dapat digunakan untuk

mengeringkan segala macam bahan, tetapi karena memerlukan tenaga kerja untuk

permuatan dan pengosongan, biaya operasinya agak mahal. Alat ini biasanya diterapkan

untuk pengeringan bahan-bahan bernilai tinggi seperti zat warna dan bahan farmasi.

Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan zat padat biasanya lambat, dan

siklus pengeringan pun panjang. Kadang-kadang digunakan juga sirkulasi-tembus, namun

cara ini biasanya tidak ekonomis dan bahkan tidak perlu pada pengering tumpak. Tray

Dryer dapat beroperasi dalam vakum, kadang-kadang dengan pemanasan tak langsung

(Parlina, n.d.).

Gambar II.2 Tray Dryer

Tray Conveyor ditunjukkan pada gambar II.2. Pengering ini terdiri dari sebuah ruang

dari logam lembaran yang berisi dua buah truk yang mendukung rak-rak H. Setiap rak

mempunyai sejumlah talam dangkal yang penuh dengan bahan yang akan dikeringkan.

Udara panas disirkulasikan di antara talam dengan bantuan kipas C dan motor D, mengalir


II-5



FTI - ITS

melalui pemanas E. Sekat-sekat G membagikan udara itu secara seragam di atas susunan

talam 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 dari kamar dan dibawa ke stasiu

penumpahan talam (Mc Cabe, 1999).

B. Vacuum Shelf Indirect Dryer

Lemari pengering vakum sesuai untuk pengeringan kontinyu dari bermacam-macam

bahan dalam kuantitas yang kecil. Lemari ini sangat menguntungkan jika digunakan untuk

bahan-bahan yang peka terhadap suhu peka terhadap udara atau yang mengandung racun

(Handojo, 1999).

Bahan lembab ditempatkan pada lempeng-lempeng pengering yang diletakkan di atas

pelat yang dipanaskan. Pelat-pelat disusun satu di atas yang lain di dalam sebuah rumah

yang kedap udara berbentuk siku-siku. Uap yang terbentuk dihisap keluar dari rumah

pengring dengan bantuan pompa vakum (biasanya jenis pompa cincin cairan) dan

disalurkan ke sebuah kondenser (kondenser kontak untuk uap air, kondenser permukaan

untuk uap dari bahan pelarut) (Handojo, 1999).

C. Drum Dryer

Alat pengering drum sesuai untuk pengeringan kontinyu bahan cair, bahan berbentuk

bubur atau berbentuk pasta dalam kuantitas yang besar. Alat ini mempunyai unjuk kerja

pengeringan yang besar dengan volume pekerjaan yang sedikit. Karena waktu tinggal

bahan yang singkat, pengering ini sering digunakan sebagai alat pengering awal (Handojo,

1995).

Bahan yang akan dikeringkan ebawa secara kontinu dalam bentuk lapisan tipis oleh

satu atau dua drum berputar yang dipanaskan dari dalam. Dengan pemberian panas selama

berputarnya drum, cairan pada bahan akan menguap. Bahan yang telah kering diambil

dengan pisau serut yang terpasang di dekat tempat pemasukan. Dengan bantuan ventilator,

uap yang terbentuk dan udara di sekelilingnya disalurkan ke sebuah kondenser melalui

tudung hisap yang tepasang di atas drum (Handojo, 1995).


II-6



FTI - ITS

Gambar II.3. Drum Dryer (Keey, n.d.)

D. Spray Dryer

Dalam pengering semprot, bubur atau larutan didispersikan ke dalam arus gas panas

dalam bentuk kabut atau tetesan halus. Kebasahan akan menguap dengan cepat dari tetesan

itu, dan meninggalkan partikel zat padat kering, yang lalu dipisahkan dari arus gas. Aliran

zat cair dan gas bisa searah, bisa berlawanan-arah, atau merupakan gabungan keduanya di

dalam satu unit (Mc Cabe, 1999).

Tetesan-tetesan itu dibentuk di dalam kamar pengering berbetuk silinder dengan nosel

tekanan, dengan nosel dua fluida, atau di dalam pengering ukuran besar, dengan piring

semprot kecepatan tinggi. Dalam semuanya itu, penting sekali menjaga agar tetesan itu

atau partikel basah tidak sampai menumbuk permukaan padat sebelum pengeringan

berlangsung, sehingga kamar pengering itu biasanya dibuat besar. Diameter sebesar 8

sampai 10 ft cukup lazim ditemui (Mc Cabe, 1999).

Gambar II.4 Diagram Alir Proses Spray Drying

E. Rotary Dryer

Rotary dryer merupakan alat drying yang terdiri dari shell berbentuk silinder dengan

peletakannya sedikit miring terhadap sumbu mendatar dan berputar. Bahan yang akan

dikeringkan masuk pada ujung pengering yang tinggi, dengan adanya perputaran dari


II-7



FTI - ITS

pengering serta didukung oleh adanya lifting flight di dalamnya. Produk akan keluar secara

perlahan-lahan pada ujung yang lebih rendah. Sumber panas untuk pengering biasanya

udara panas yang mengalir di dalam pengering disebut direct-heated dryer, panas itu dapat

juga disuplai dari luar shell dryer disebut indirect heated-dryer. Dua type alat pengering di

atas tersebut panas dapat diperoleh dari pembakaran bahan bakar atau memanaskan udara

dengan steam.Bila udara dipanaskan dengan steam, udara dihembuskan melalui satu

serietube berbentuk fin. Bila dipanaskan dengan pembakaran bahan bakar, ia dapat

diproses dalam kamar tertutup atau barisan tube berbentuk fim. Pemanasan dilakukan

dengan kontak langsung dengan udara panas yang mengalirt secara countercurrent dengan

aliran zat padat (McCabe, 1993).

Rotary dryer tepat bila digunakan untuk proses pengeringan zat padat granular.

Material yang ditangani harus berupa granular atau kristal, harus dalam bulk dan dalam

keadaan awal sudah cukup kering, tidak bersifat lengket agar tidak menempel pada dinding,

serta pemindahannya dengan cara biasa. Feed secara kontinyu dimasukkan pada salah satu

ujung, sedangkan udara yang telah dipanaskan dimasukkan melalui ujung yang lain.

Silinder ditempatkan memanjang dengan kemiringan yang dapat diubah sehingga feed

dapat bergerak melewati peralatan. Dalam silinder terdapat lifting flights yang menempel

pada dinding sepanjang dryer yang berfungsi mengangkat feed dan menebarkannya

melewati udara panas. Dryer juga dilengkapi dengan pemanas udara (air heater) untuk

memanaskan udara yang masuk dan blower untuk menghisap udara masuk dalam dryer

(McCabe, 1993).

Gambar II.5 Komponen Countercurrent Air-heated Rotary Dryer

A. Dryer Shell F. Feed Chute

B. Shell-supporting Rolls G. Lifting Flights

C. Drive Gear H. Product Discharge

D. Air-discharge Hood J. Air Heater


II-8



FTI - ITS

E. Discharge Fan

(McCabe, 1993).

Pada dryer, gejala perubahan suhu di dalamnya tergantung pada sifat bahan umpan

dan kandungan zat cairnya, suhu medium pemanas, waktu pengeringan, serta suhu akhir

yang diperbolehkan dalam pengeringan zat padat itu. Pengeringan zat padat basah adalah

suatu proses thermal. Walaupun prosesnya bertambah rumit karena adanya difusi di dalam

zat padat atau melalui gas, kita masih dapat mengeringkan berbagai bahan hanya dengan

memanaskannya sampai suhu di atas titik didih zat cair, terkadang sampai jauh di atasnya,

untuk membebaskan sisa-sisa bahan yang teradsorbsi.

Kalor yang diberikan kepada dryer dipergunakan untuk:

1. Memanaskan feed (solid dan liquid) sampai suhu penguapan.

2. Menguapkan liquid.

3. Memanaskan solid sampai suhu akhirnya.

4. Memanaskan uap sampai suhu akhirnya.

II.1.4 Istilah dan Rumus

Free moisture content F merupakan perbedaan atau selisih antara total moisture content

X dan equilibrium moisture content X*, dinyatakan sebagai lb air per lb padatan kering.

...................................................... (1)

(Geankoplis, 1993)

Gambar II.6 Hubungan Free Moisture terhadap waktu

F = X – X*


II-9



FTI - ITS

Menurut Geankoplis (1993), semakin lama waktu pengeringan maka free moisture

juga akan semakin kecil tetapi pada waktu tertentu free moisture akan menjadi konstan.

Total moisture content merupakan jumlah kandungan air total yang terkandung pada

suatu padatan.

...................................................... (2)

(Geankoplis, 1993)

Drying Rate adalah kecepatan pengeringan suatu bahan. Kecepatan pengringan adalah

banyaknya air yang diuapkan tiap waktu per satuan luas.

R = - dt

dx

A

sL

Gambar II.7 Hubungan Drying rate terhadap Free Moisture

Menurut Geankoplis (1983), semakin besar free moisture maka kecepatan

pengeringan juga akan semakin besar, tetapi pada free moisture tertentu akan memiliki

kecepatan pengeringan yang konstan.

Dalam gambar II. 9 kurva tingkat kondisi pengeringan konstan. Pada waktu nol

kaar air bebas awal ditunjukkan pada titik A. Pada awalnya padatan biasanya pada suhu

lebih dingin dari suhu tertinggi adalah naik ke nilai equilibrium atau jika zat padat ini

cukup panas untuk memulai dengan angka tersebut mulai dari titik A’. Periode

penyeseuaian awal biasanya cukup pendek dan sering diabaikan dalam analisa pengeringan.

Ws

Ws-W X t

.................................................(3)


II-10



FTI - ITS

Dari titik B ke C pada gambar II.5 merupakan garis lurus, dan karenanya lereng dan

tingkat yang konstan selama periode ini. Tingkat konstan periode pengeringan ditampilkan

sebagai garis BC pada gambar II.9. Pada titik C pada kedua plot, laju pengeringan mulai

menurun hingga mencapai titik D. Dalam periode menurun tingkat pertama, ditampilkan

sebagai CD dalam gambar II.9 sering linear.

Pada titik D dalam gambar II.9 laju pengeringan menurun bahkan lebih cepat,

sehingga mencapai titik E, dimana kadar air keseimbangan adalah X* dan X=X*-X*=0.

Dalam beberapa bahan yang dikeringkan, wilayah CD mungkin hilang sepenuhnya atau

mungkin merupakan semua periode laju menurun (Geankoplis, 1993).


II-11



FTI - ITS

II.2 Aplikasi Industri

AN INDUSTRIAL BATCH DRYER SIMULATION TOOL BASED ON THE

CONCEPT OF THE CHARACTERISTIC DRYING CURVE

Pendahuluan

Model yang disajikan dikembangkan untuk tujuan umum pengering bets industri

dan dimaksudkan untuk menjadi seperti sesederhana mungkin, namun mampu menangkap

efek utama pengeringan kinetika. Model ini merupakan bagian dari lebih besar paket alat

simulasi yang disebut DryPack yang dapat digunakan untuk merancang, dimensi,

menganalisa dan mengoptimalkan proses pengeringan industri. DryPack terutama

diperuntukkan simulasi pengering batch. Pengering Batch Model saat ini terbatas untuk

konvektif proses pengeringan, di mana udara lembab panas di tekanan atmosfer mengalir

di produk dan memasok panas laten penguapan ke air di dalam produk. Jenis-jenis

pengering seperti pengering tidak langsung (konduksi dipanaskan) atau pengering radiasi

tidak didukung saat ini. Untuk mempermudah, model produk diasumsikan sama. Ini berarti

bahwa mungkin variabel suhu dan kadar air ditentukan dalam produk.

Metode Penelitian

Sebuah sketsa dari model pengering batch ditunjukkan pada Gambar 1. Aliran

udara seperti yang digambarkan cukup umum. Kipas blower mensirkulasikan aliran yang

ditentukan melalui input panas (heat exchanger) yang memberikan panas sesuai dengan

suhu udara yang diperlukan inlet ke pengering-oven. Udara panas mengalir melewati

produk dan mengeringkannya. Untuk menghindari uap panas meninggalkan oven, biasanya

dilakukan penurunan tekanan, sebesar 500 Pa dibawah tekanan atmosfer. Ini menyebabkan

infiltrasi udara dari sekitarnya dan tekanan sedikit lebih rendah dalam oven pengeringan

dijamin oleh peredam udara di knalpot.

Constant-rate period modeling

Periode laju pengeringan konstan tidak serumit laju penurunan atau kenaikan. Teori

untuk panas simultan dan perpindahan massa bahkan untuk teori kecepatan transfer massa

yang tinggi. Di kebanyakan kondisi pengeringan dengan campuran udara dan uap air

sebagai media pengeringan, massa biasanya rendah kecepatan transfer terjadi, bahkan pada

suhu bola kering dari 100oC ke 200oC. Juga bola basah, suhu dapat menjadi sebanyak 80oC

atau lebih dan kecepatan transfer massa masih rendah terjadi. Itu alasannya adalah karena

perbedaan fraksi massa uap air antara udara rata-rata dan udara berdekatan dengan


II-12



FTI - ITS

permukaan padat rendah meskipun suhu tinggi terjadi. Ini berarti bahwa mengemudi

potensi perpindahan massa relatif rendah. Di sisi lain perpindahan massa ini dicapai oleh

perpindahan panas yang masuk akal dari udara ke padat/produk. Hanya pada luas radiasi

atau konduktif (direct) pemanasan dapat kecepatan transfer massa yang tinggi terjadi

karena pengeringan dengan udara/air campuran uap pada tekanan atmosfer.

Hasil Penelitian

Pengering model batch dibandingkan dengan pengukuran dari fasilitas produksi papan

insulasi Denmark. Papan isolasi ditempatkan di gerobak dengan spacer di antara dan udara

panas mengalir melalui saluran-saluran kecil antara ruang dan mengering papan seperti

yang diilustrasikan. Gerobak melewati dua tahap pengeringan, "pra-dryer" panggung dan

"pasca-dryer" panggung, sebelum mencapai kadar air yang dibutuhkan. Dalam batch saat

suhu inlet dikendalikan untuk 160oC di kedua tahap. Bagaimanapun, tidak ada informasi

mengenai laju aliran volume yang sebenarnya melalui blower atau knalpot. Selain itu, ada

sejumlah kecil pengetahuan dengan karakteristik pengeringan kurva. Untuk alasan ini

pengukuran hanya dapat berfungsi sebagai pembanding sebagai lawan validasi.

Kesimpulan

Model umum untuk alat pengering simulasi bach industri disebut Dry Pack telah

disajikan. Model ini sejauh terbatas pada konfigurasi aliran saluran, tetapi mungkin dengan

mudah diperluas ke aliran lain konfigurasi. Model ini didasarkan pada konsep Karakteristik

Pengeringan Curve, dan karena itu penting untuk memasok kurva pengeringan

karakteristik berlaku sebagai masukan untuk model yang sesuai dengan konfigurasi produk

dan aliran yang sebenarnya. Alat ini memberikan bantuan pada memperkirakan masukan

tersebut, namun, harus ditekankan bahwa percobaan skala kecil atau pilot harus dilakukan

untuk membangun kurva laju pengeringan karakteristik valid. Eksperimen tersebut dapat

dilakukan oleh penulis.

Model sama dengan percobaan dari papan insulasi fasilitas produksi Denmark,

ketika mengingat kesederhanaan model. Model ini dapat digunakan untuk menganalisis

desain penting dan parameter optimasi seperti suhu inlet, laju aliran volume dan tata letak

geometri dalam hal waktu pengeringan, konsumsi panas dan listrik blower.

III-1

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

III.1 Variabel yang digunakan

1. Balok:

p = 3,8 cm

l = 1,6 cm

t = 2,5 cm

2. Prisma persegi:

s = 2,7 cm

p = 2,5 cm

l = 3,9 cm

t = 2 cm

3. Tabung:

r = 2 cm

p = 4 cm

l = 5 cm

4. Waktu pengeringan: 120 menit

5. Suhu oven: 90°C

III.2 Bahan yang digunakan

1. Air

2. Sabun

III.3 Alat yang digunakan

1. Oven

2. Timbangan Elektrik

3. Stopwatch

III.4 Prosedur Percobaan

III.4.1 Tahap Persiapan

1. Memanaskan oven hingga suhunya mencapai kurang lebih 90°C.

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

II

III-2

Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massa Program Studi D3 Teknik Kimia

FTI - ITS

2. Mengukur luas penampang (A) sampel yang akan digunakan yang berbentuk prisma

persegi, balok dan tabung.

3. Mencelupkan sampel kedalam air dan menimbang sebagai Wbasah.

III.4.2 Moisture Content Pada Feed

1. Menghidupkan oven dan menunggu beberapa saat batch dryer yang masih dalam

keaadan kosong tersebut sampai tercapai keadaan steady state, yaitu suhu konstan.

2. Meletakkan sampel dalam oven pada suhu 90°C.

3. Menimbang feed setiap 15 menit.

4. Mengukur moisture content dari bahan.

5. Mengulangi prosedur hingga berat konstan.

III.5 Diagram Alir Percobaan

III.5.1 Tahap Persiapan

Mulai

Memanaskan oven hingga suhunya mencapai kurang lebih 90°C

Mengukur luas penampang (A) sampel yang akan digunakan yang berbentuk prisma

persegi, balok dan tabung

Mencelupkan sampel kedalam air dan menimbang sebagai Wbasah

Selesai


II

III-3


FTI - ITS

III.5.2 Moisture Content Pada Feed

Mulai

Menghidupkan oven dan menunggu beberapa saat batch dryer yang masih dalam

keaadan kosong tersebut sampai tercapai keadaan steady state, yaitu suhu konstan

Meletakkan sampel dalam oven pada suhu 90°C

Menimbang feed setiap 15 menit

Selesai

Mengukur moisture content dari bahan

Mengulangi prosedur hingga berat konstan


II

III-4


FTI - ITS

III.6 Gambar Alat Percobaan

Oven

Keterangan :

1. Penunjuk suhu

2. Switch pengatur

3. Knob

Timbangan Elektrik

Stopwatch handphone

1

3

2

IV-1

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil Percobaan

Dari percobaan batch dryer yang telah dilaksanakan pada laboraturium Proses

Pemisahan dengan Perpindahan Massa, diperoleh data sebagai berikut:

Tabel IV.1.1 Massa Sampel

No. Sampel Wawal (g) Wsetelah dicelup air (g)

1. Balok 17,9 18,1

2. Prisma persegi 9,8 9,9

3. Tabung 21 21,2

Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan Batch Dryer

No.

Waktu

Pengeringan

(menit)

Wbalok (g) Wprisma persegi (g) Wtabung (g)

1 0 18,1 9,9 21,2

2 15 17,9 9,8 21,1

3 30 17,8 9,6 20,9

4 45 17,7 9,6 20,8

5 60 17,6 9,5 20,7

6 75 17,5 9,5 20,7

7 90 17,5 9,5 20,6

8 105 17,5 9,5 20,6

9 120 17,5 9,5 20,6

IV.2 Hasil Perhitungan

Setelah melakukan percobaan dan mencatat data yang telah didapat, dilakukan

perhitungan data yang telah didapat dari hasil praktikum, hasil perhitungan dapat dilihat

pada Tabel IV.2.1; Tabel IV.2.2; dan Tabel IV.2.3.

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

\

II Laboratorium Proses Pemisahan dengan Perpindahan Massas


FTI - ITS

IV-2

Tabel IV.2.1 Hasil Perhitungan Sampel Berbentuk Balok

No. Waktu

(jam)

W

(kg)

Xt (kg H2O/kg

dry solid) A (m2)

X (kg H2O/kg

dry solid)

R

(kg H2O/m2.h)

1 0 0,0181 0,0342857 0.003916 0,0004471 0,003575

2 0,25 0,0179 0,0228571 0.003916 0,0001118 0,000894

3 0,5 0,0178 0,0171429 0.003916 0,0000746 0,000596

4 0,75 0,0177 0,0114286 0.003916 0,0000559 0,000447

5 1 0,0176 0,0057142 0.003916 0,0000448 0,000358

6 1,25 0,0175 0 0.003916 0 0

7 1,5 0,0175 0 0.003916 0 0

8 1,75 0,0175 0 0.003916 0 0

9 2 0,0175 0 0.003916 0 0

Tabel IV.2.2 Hasil Perhitungan Sampel Berbentuk Prisma Persegi

No. Waktu

(jam)

W

(kg)

Xt (kg H2O/kg

dry solid) A (m2)

X (kg H2O/kg

dry solid)

R

(kg H2O/m2.h)

1 0 0,0099 0,0421053 0,00303 0,0001567 0,001254

2 0,25 0,0098 0,0315789 0,00303 0,0001567 0,001254

3 0,5 0,0096 0,0105263 0,00303 0,0001567 0,001254

4 0,75 0,0096 0,0105263 0,00303 0,0000522 0,000418

5 1 0,0095 0 0,00303 0 0

6 1,25 0,0095 0 0,00303 0 0

7 1,5 0,0095 0 0,00303 0 0

8 1,75 0,0095 0 0,00303 0 0

9 2 0,0095 0 0,00303 0 0

Tabel IV.2.3 Hasil Perhitungan Sampel Berbentuk Tabung

No. Waktu

(jam)

W

(kg)

Xt (kg H2O/kg

dry solid) A (m2)

X (kg H2O/kg

dry solid)

R

(kg H2O/m2.h)

1 0 0,0212 0,0291262 0,004198 0,0002455 0,001964

2 0,25 0,0211 0,0242718 0,004198 0,0002455 0,001964

3 0,5 0,0209 0,0145631 0,004198 0,0000818 0,000655


\



FTI - ITS

IV-3

4 0,75 0,0208 0,0097087 0,004198 0,0000613 0,000491

5 1 0,0207 0,0048544 0,004198 0,0000613 0,000491

6 1,25 0,0207 0,0048544 0,004198 0,0000491 0,000393

7 1,5 0,0206 0 0,004198 0 0

8 1,75 0,0206 0 0,004198 0 0

9 2 0,0206 0 0,004198 0 0

IV.3 Pembahasan

Tujuan dari percobaan batch dryer ini adalah mempelajari cara menghitung

kecepatan pengeringan batch dryer berdasarkan free moisture padatan dan waktu.

Pada percobaan ini menggunakan alat pengering, yaitu oven dan cara pemberian

panasnya adalah secara tidak langsung. Operasi pengeringan terputus–putus (batch).

Percobaan ini menggunakan sampel semen yang berbentuk prisma persegi dan balok, dan

berbentuk tabung. Hal pertama yang dilakukan adalah menimbang bahan padat basah

sebagai berat mula–mula, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 80°C. Pada

selang waktu 15 menit, bahan diambil untuk di timbang sebagai berat setelah pengeringan.

Cara ini dilakukan berulang–ulang sampai diperoleh berat konstan.

Grafik IV.1 Hubungan Total Moisture Content dengan Waktu Pengeringan Sampel

Bentuk Prisma Persegi, Tabung, dan Balok


\



FTI - ITS

IV-4

Berdasarkan Grafik IV.1 dapat dilihat bahwa hubungan antara kadar air total

dengan lama waktu pengeringan sampel. Nilai kadar air total pada sampel prisma persegi,

balok maupun tabung berkurang seiring waktu pengeringan yang semakin lama, Hal ini

sesuai dengan literatur yang menjelaskan bahwa dengan berjalannya waktu, kandungan

kebasahan Xt berkurang. Selama beberapa saat, sampel itu dipanaskan sampai suhu

penguapan dan kemudian grafik yang dihasilkan menunjukkan garis linier, yang kemudian

melengkung ke arah horizontal dan akhirnya mendatar (McCabe, 1993).

Pada Grafik IV.1 dapat dilihat bahwa penurunan nilai Total Moisture Content yang

paling cepat terjadi pada sampel prisma persegi, hal ini dapat terjadi karena Total Moisture

Content yang terkandung dalam sampel prisma persegi lebih sedikit daripada Total

Moisture Content yang terkandung dalam sampel lainnya sehingga pengeringanya lebih

cepat. Semakin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan semakin cepat (Purba, 2012).

Grafik IV.2 Hubungan Free Moisture Content dengan Waktu Pengeringan Sampel Bentuk

Prisma Persegi, Balok, dan Tabung

Berdasarkan Grafik IV.2 dapat dilihat hubungan antara free moisture content

dengan waktu pengeringan. Free moisture content sampel prisma persegi, balok, dan

tabung berkurang seiring waktu pengeringan yang semakin lama. Hal ini sesuai dengan

literatur yang menyebutkan bahwa saat t=0 padatan biasanya pada temperatur yang lebih

dingin daripada suhu tertinggi, dan laju penguapan akan meningkat. Namun beberapa

waktu kemudian suhu permukaan naik ke nilai keseimbangan. Periode awal unsteady state

ini biasanya cukup pendek dan hal ini sering diabaikan dalam analisis waktu pengeringan.


\



FTI - ITS

IV-5

Fase berikutnya merupakan garis lurus, dan karenanya slope dan rate konstan selama

periode ini. Selanjutnya tingkat pengeringan mulai menurun (Geankoplis, 1993).

Pada Grafik IV.2 dapat dilihat bahwa laju pengurangan nilai Free Moisture Content

yang paling cepat ditunjukkan pada sampel prisma persegi, hal ini dapat dipengaruhi oleh

kadar air bebas yang dikandung oleh sampel prisma persegi lebih konstan daripada

kandungan air bebas pada sampel yang lain. Semakin sedikit air yang dikandung,

pengeringan akan semakin cepat (Purba, 2012).

Grafik IV.3 Hubungan Rate Dryer dengan Free Moisture Content Sampel Bentuk


Pada Grafik IV.3 dapat dilihat hubungan antara rate dryer dan free moisture

content. Semakin besar nilai free moisture content, maka nilai rate dryer juga semakin

tinggi, hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa saat t=0 padatan biasanya

pada temperatur yang lebih dingin daripada suhu tertinggi, dan laju penguapan akan

meningkat. Namun beberapa waktu kemudian suhu permukaan naik ke nilai keseimbangan.

Periode awal unsteady state ini biasanya cukup pendek dan hal ini sering diabaikan dalam

analisis waktu pengeringan. Fase berikutnya merupakan garis lurus, dan karenanya slope

dan rate konstan selama periode ini. Selanjutnya tingkat pengeringan mulai menurun

(Geankoplis, 1993).

Dari Grafik IV.3 dapat dilihat penurunan nilai rate dryer yang paling tinggi adalah

sampel balok. Hal ini dapat disebabkan karena kandungan air bebas yang terdapat pada


\



FTI - ITS

IV-6

sampel balok lebih besar daripada sampel prisma persegi maupun sampel tabung. Hal ini

sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa laju pengeringan akan menurun seiring

dengan penurunan kadar air selama pengeringan. Jumlah air terikat makin lama semakin

berkurang, perubahan laju pengeringan menurun untuk bahan yang berbeda akan terjadi

pada kadar air yang berbeda pula (Taufiq, 2004).

Grafik IV.4 Hubungan Rate Dryer dengan Total Moisture Content Sampel Bentuk


Pada Grafik IV.4 dapat dilihat hubungan antara rate dryer dan total moisture

content. Nilai rate dryer semakin bertambah seiring meningkatnya total moisture content.

Semakin besar luas permukaan maka bisa menambah luas permukaan bahan yang kontak

dengan panas, sehingga panas cepat meresap dan laju pengeringan bertambah. Hal ini

sesuai dengan literatur yang menjelaskan bahwa apabila tebal bahan yang dikeringkan

kecil, maka difusivitas akan meningkat, hal ini juga mempengaruhi laju pengeringan

(Yunariski, 2012).


\



FTI - ITS

IV-7

Grafik IV.5 Hubungan Rate Dryer dengan Waktu Pengeringan Sampel Bentuk Prisma

persegi, Balok, dan Tabung

Pada Grafik IV.5 dapat dilihat hubungan antara rate dryer dan waktu. Nilai rate

dryer semakin berkurang seiring lamanya waktu pengeringan. Hal ini sesuai dengan

literatur yang menjelaskan bahwa apabila diplot antara rate dryer dan waktu maka

sebagian besar panjang dari grafik tersebut menunjukkan laju pengeringan konstan.

Kemudian melengkung ke bawah dan akhirnya bila bahan telah mencapai kandungan

kebasahan keseimbangan akan menjadi nol (McCabe, 1993).

Dapat dilihat pada grafik IV.5, penurunan nilai rate dryer yang paling cepat dialami

oleh sampel prisma persegi, hal ini dikarenakan luas permukaan prisma persegi lebih besar

daripada luas permukaan sampel yang lain. Semakin besar luas permukaan maka bisa

menambah luas permukaan bahan yang kontak dengan panas, sehingga panas cepat

meresap dan laju pengeringan bertambah. Makin kecil ukuran benda, pengeringan akan

makin cepat (Purba, 2012).

V-1

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan Batch Dryer yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Semakin lama waktu pengeringan maka nilai total moisture content semakin berkurang,

hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa nilai total moisture content

berkurang seiring lama waktu pengeringan.

2. Semakin tinggi nilai free moisture content maka semakin tinggi pula nilai rate dryer,

hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa nilai rate dryer sebanding

dengan nilai free moisture content.

3. Semakin lama waktu pengeringan, maka nilai free moisture content akan semakin

berkurang, hal ini sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa nilai free moisture

content berkurang seiring lama waktu pengeringan.

4. Semakin besar luas permukaan maka bisa menambah luas permukaan bahan yang

kontak dengan panas, sehingga panas cepat meresap dan laju pengeringan bertambah.

5. Semakin lama waktu pengeringan, maka nilai rate dryer semakin berkurang, hal ini

sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa nilai rate dryer berkurang seiring

lama waktu pengeringan.

laboratorium proses pemisahan dengan perpindahan massa batch dryer

Documents

prosedurnya sesuai jenis

1 bab i pendahuluan

bab i pendahuluan i

salah satu cara pengeringan

jenis sumber energi

meliputi perpindahan

menghilangkan sebagian

metode untuk mengeluarkan