1 Pengeringan Zat Padat M-1.docx

BAB I PENDAHULUAN

A. Judul Percobaan “ Pengeringan Zat Padat (Drying Of Solids)” B. Tujuan Percobaan Penentuan kecepatan pengeringan zat/bahan ( moisture content zat/bahan ) di dalam alat pengering. C. Latar Belakang Operasi pengeringan zat padat yang mengandung cairan (dalam hal ini air) dapat dilakukan pada alat-alat pengering dengan udara sebagai media pengeringan. Operasi ini dapat ditempatkan di dalam alat itu sendiri atau di luar alat pengering. Untuk pekerjaan ini dicapai tray dryer dengan sumber energi udara panas dari electric heater yang dipasang diluar alat percobaan, sebagai penghembus udara dipakai blower yang terpasang satu unit dengan electric heater itu. Alat itu memakai x tray yang nantinya untuk menempatkan zat yang akan dikeringkan secara batch. Saat pengeringan berlangsung, permukaan kontak antara permukaan dengan udara yang selalu basah dengan cairan sampai cairan habis teruapkan seluruhnya.

Page | 1

BAB II TINJAUAN TEORITIS A. Definisi Percobaan 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 di terima. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi dan hasil pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir biasanya siap di kemas. Pemisahan air dari bahan padat dapat dilakukan dengan memeras zat tersebut secara mekanik sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal, atau dengan penguapan 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. 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 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 dimana zat padat melayang sebagai partikel, atau dapat pula berbentuk larutan.

Page | 2

Seiring dengan perkembangan teknologi, tuntutan akan kerja instrument yang lebih terpercaya dan lebih teliti semakin meningkat, yang kemudian menghasilkan perkembangan-perkembangan baru dalam perencanaan dan pemakaian. Untuk menggunakan instrument secara cermat, kita perlu memahami prinsip-prinsip kerja dan mampu memperkirakan apakah instrument tersebut sesuai untuk pemakaian yang telah direncanakan, misalnya pengeringan suatu bahan. Kandungan zat cair di dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan dengan bahan yang lainnya. Bahan yang tidak mengandung zat cair / air sama sekali disebut kering tulang. Namun pada umumnya, zat padat masih mengandung sejumlah kecil zat cair / air. Pada periode ini, hubungan antara moisture content dengan drying rate dapat berupa garis lurus (linier) atau berupa garis lengkung atau mungkin juga garis lengkung yang patah. Untuk operasi yang telah mantap (steady state) dengan kondisi adiabatik, kecepatan perpindahan panas dan massa adalah: Q

= hG. A (tG – t1)

NA = kG. A ( PL – PG)

……. (i) ……. (ii)

Keterangan: Q

= Kecepatan perpindahan panas (Btu/jam)

A

= Luas permukaan basah yang kontak dengan udara

tG

= Suhu udara (OF)

t1

= Suhu permukaan basah (OF)

NA

= Kecepatan penguapan dari permukaan basah ke udara (lbmol/jam)

Page | 3

hG

= Koefisien perpindahan panas dari udara ke permukaan basah

kG

= Koefisien perpindahan panas dari permukaan basah ke udara (lb mol/jam)

PL

= Tekanan parsiil uap air dalam fase gas (atm)

PG

= Tekanan parsiil uap air dalam gas (atm)

Dari persamaan (i) dan (ii) kecepatan pengeringan tiap satuan luas permukaan basah dapat dinytatakan sebagai:

Persamaan (iii) di atas dapat dipakai untuk menentukan kecepatan pengeringan yang akan dipanaskan dan diletakkan di dalam ruang dryer tersebut. Skema alat tersebut sebagai berikut :

Page | 4

Dari hasil pengolahan data di atas kemudian digambarkan grafik hubungan antara drying rate dengan moisture content, Seperti penguapan, pengeringan adalah proses transfer massa mengakibatkan pemindahan air atau uap air dari aliran proses. While evaporation increases the concentration of nonvolatile components in solution, in drying processes the final product is a solid. Sementara penguapan meningkatkan konsentrasi komponen mudah menguap dalam larutan, dalam proses pengeringan produk akhir padat. Drying processes reduce the solute or moisture level to Proses pengeringan mengurangi zat terlarut atau tingkat kelembaban untuk : 

improve the storage and handling characteristics of the product, meningkatkan karakteristik penyimpanan dan penanganan produk,



maintain product quality during storage and transportation and menjaga kualitas produk selama penyimpanan dan transportasi dan



reduce freight cost (less water to ship). mengurangi biaya pengiriman (lebih sedikit air untuk kapal).

Pengeringan aplikasi industri menggunakan

konduktif dan / atau transfer panas konvektif proses untuk mengurangi konsentrasi komponen volatil sisa dalam aliran proses yang kaya senyawa nonvolatile. Prinsip-prinsip pengeringan padatan yang mirip dengan proses termal lainnya seperti penguapan. Akibatnya, evaporator industri dan sistem pengeringan memiliki kesamaan fungsional, termasuk 

sumber energi,



untuk memperkenalkan pakan ke dalam sistem pengeringan,



sistem pengkondisian untuk memastikan bahwa makan dan aliran produk bebas dalam mesin pengering,



transfer panas dan



pemisahan uap-produk peralatan.

Page | 5

Gambar 20 : moisture dikemas atau terikat kelembaban Selain prinsip-prinsip termodinamika hukum Fourier seperti tugas panas, panas-transfer rate dan suhu diferensial, pengering desain dan operasi juga harus mempertimbangkan tiga faktor yang saling terkait yang berdampak pengering pemilihan dan operasi: waktu partikel tinggal, sensitivitas suhu produk dan terikat kelembaban. Kehadiran kelembaban terikat, atau dienkapsulasi, (Gambar 20) - air yang secara kimia terikat pada selulosa, hemiselulosa, lignin atau senyawa yang serupa dan sulit untuk menghapus meningkatkan waktu tinggal dalam pengering Dalam banyak kasus temperatur juga harus ditingkatkan, dapat mempengaruhi kualitas produk suhu-sensitif.

Page | 6

BAB III MATERI DAN METODA A. Materi Adapun peralatan dan bahan yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut : 1. Alat-alat -

Alat pengeringan ( Tray dryer )

-

Timbangan analitik

-

Penggaris

-

Thermometer

-

Alat pemotong (Cutter)

-

Stopwatch

2. Bahan -

Sampel ( Brownies )

-

Tissue

Page | 7

B. Metoda 

Prosedur kerja

1. Sampel yang akan dikeringkan terlebih dahulu diperkecil ukurannya dengan memotongnya, lalu diukur luas permukaan dari sampel 2. Ditimbang berat awal dari sampel dan dicatat 3. Setelah penimbangan sampel, lalu Alat pengering (Tray Dryer) dinyalakan 4. Diatur suhu pemanasan sampel 5. Lalu dimasukkan sampel kedalam Alat Pengering 6. Dengan interval waktu yang ditentukan dicatat data-data yang diperlukan untuk penganalisaan data ( data yang diambil berupa ; berat sampel, temperature dry bulb, temperature wet bulb ) 7. Setelah berat sampel tidak lagi berkurang (konstan), pengeringan dihentikan.

Page | 8

C. Gambar Rangkaian Percobaan

Page | 9

BAB IV HASIL KERJA PRAKTEK DAN PEMBAHASAN A. Hasil Kerja Praktek

Time

Weight

Dry Bulb

Wet Bulb

T

Q

Temp (oC)

Temp (oC)

(min)

(gr)

T

Tw

1.

0

5,8604

67,7

61,1

2.

10

5,5045

68,4

61,7

3.

20

5,2727

68,7

62,1

4.

30

5,1052

68,9

62,3

5.

40

5,0097

69,0

62,4

6.

50

4,9431

69,1

62,5

7.

60

4,9032

69,1

62,6

8.

70

4,8705

69,1

62,6

9.

80

4,8564

69,2

62,6

10.

90

4,8501

69,2

62,7

11.

100

4,8440

69,2

62,7

12.

110

4,8394

69,2

62,7

13.

120

4,8379

69,2

62,7

14.

130

4,8367

69,2

62,7

15.

140

4,8365

69,2

62,7

16.

150

4,8365

69,2

62,7

17.

160

4,8365

69,2

62,7

No

Sampel

: Brownies ( Raihan )

Ukuran Sampel

: (4 x 2 x 1,5) cm

Berat Sampel

: 5,8604 gram

Qo

: 4,8365 gram

Lamda λ

: 551,3 kkal/gram

Page | 10

B. Pembahasan Analisa Data ke 1 sampai 5 1. Menghitung Luas permukaan (A) (cm2)

A  2 p.l   2( p.t )  2(l.t )  24cmx2cm   2(4cmx1,5cm)  2(2cmx1,5cm)  34cm 2

2. Menghitung Harga “ W “ a. Pada menit ke-0 𝑤= =

𝑄𝑛 −1 𝑄𝑜 5,8604𝑔𝑟 − 1 = 0,2117 4,8365𝑔𝑟

b. Pada menit ke-10 𝑤= =

𝑄𝑛 −1 𝑄𝑜 5,5045𝑔𝑟 − 1 = 0,1381 4,8365𝑔𝑟

c. Pada menit ke-20 𝑤= =

𝑄𝑛 −1 𝑄𝑜 5,2727𝑔𝑟 − 1 = 0,0901 4,8365𝑔𝑟

d. Pada menit ke-30 𝑤= =

𝑄𝑛 −1 𝑄𝑜 5,1052𝑔𝑟 − 1 = 0,0555 4,8365𝑔𝑟

Page | 11

e. menit ke-40 𝑤= =

𝑄𝑛 −1 𝑄𝑜 5,0097𝑔𝑟 − 1 = 0,0358 4,8365𝑔𝑟

3. Menghitung nilai “ M ” (gr/jam) a. Pada menit ke-10 𝑡 = 10 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 𝑥

𝑀=

1 𝑗𝑎𝑚 = 0,16 𝑗𝑎𝑚 60 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

𝑚1 − 𝑚2 (5,8604 − 5,5045)𝑔𝑟 = 𝑡 0,16 𝑗𝑎𝑚 = 2,2243 𝑔𝑟/𝑗𝑎𝑚

b. Pada menit ke-20

𝑀=

𝑚2 −𝑚3 𝑡

=

(5,5045−5,2727)𝑔𝑟 0,16 𝑗𝑎𝑚

= 1,4675 𝑔𝑟/𝑗𝑎𝑚 c. Pada menit ke-30 𝑀=

𝑚3 − 𝑚4 (5,2727 − 5,1052)𝑔𝑟 = 𝑡 0,16 𝑗𝑎𝑚 = 1,0468 𝑔𝑟/𝑗𝑎𝑚

d. Pada menit ke-40 𝑀=

𝑚4 − 𝑚5 (5,1052 − 5,0097)𝑔𝑟 = 𝑡 0,16 𝑗𝑎𝑚 = 0,5968 𝑔𝑟/𝑗𝑎𝑚

Page | 12

4. Menghitung Nilai Q (kal/jam) 𝜆 = 551,3

𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑘𝑎𝑙 1 𝑘𝑔 𝑥 𝑥 𝑘𝑔 1 𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑔𝑟

= 551,3 𝑘𝑎𝑙/𝑔𝑟 a. Pada menit ke-10 𝑄 = 𝑀. 𝜆 2,22432

𝑔𝑟 𝑘𝑎𝑙 . 551,3 𝑗𝑎𝑚 𝑔𝑟

= 1226,2565

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚

b. Pada menit ke-20 𝑄 = 𝑀. 𝜆 = 1,4675

𝑔𝑟 𝑘𝑎𝑙 . 551,3 𝑗𝑎𝑚 𝑔𝑟

= 809,0327

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚

c. Pada menit ke 30 𝑄 = 𝑀. 𝜆 = 1,0468

𝑔𝑟 𝑘𝑎𝑙 . 551,3 𝑗𝑎𝑚 𝑔𝑟

= 577,1008

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚

d. Pada menit ke-40 𝑄 = 𝑀. 𝜆 = 0,5968

𝑔𝑟 𝑘𝑎𝑙 . 551,3 𝑗𝑎𝑚 𝑔𝑟

= 329,0158

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚

Page | 13

5. Menghitung Nilai h (kal/jam.cm2.0c) A= 34 cm2 𝜆 = 551,3

𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑘𝑎𝑙 1 𝑘𝑔 𝑥 𝑥 𝑘𝑔 1 𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑔𝑟

= 551,3 𝑘𝑎𝑙/𝑔𝑟 a. Pada menit ke-10 𝑘𝑎𝑙 1226,2565 𝑗𝑎𝑚 𝑄 ℎ= = 𝐴(𝑡 − 𝑡𝑤) 34 𝑐𝑚2 (68,4 − 61,7)℃ = 5,3830

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃

b. Pada menit ke-20 𝑘𝑎𝑙 809,0327 𝑗𝑎𝑚 𝑄 ℎ= = 𝐴(𝑡 − 𝑡𝑤) 34 𝑐𝑚2 (68,7 − 62,1)℃ = 3,6053

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃

c. Pada menit ke-30 𝑘𝑎𝑙 577,1008 𝑗𝑎𝑚 𝑄 ℎ= = 𝐴(𝑡 − 𝑡𝑤) 34 𝑐𝑚2 (68,9 − 62,3)℃ = 2,5717

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃

d. Pada menit ke-40 𝑘𝑎𝑙 329,0158 𝑗𝑎𝑚 𝑄 ℎ= = 𝐴(𝑡 − 𝑡𝑤) 34 𝑐𝑚2 (69,0 − 62,4)℃

Page | 14

= 1,4662

𝑘𝑎𝑙 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃

6. Menghitung nilai Rc ( gr/cm2.jam) 𝜆 = 551,3

𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑘𝑎𝑙 1 𝑘𝑔 𝑥 𝑥 𝑘𝑔 1 𝑘𝑘𝑎𝑙 1000 𝑔𝑟

= 551,3 𝑘𝑎𝑙/𝑔𝑟 a. Pada menit ke-10 𝑘𝑎𝑙 ℎ(𝑡 − 𝑡𝑤) 5,3830 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃ (68,4 − 61,7)℃ 𝑅𝑐 = = 𝑘𝑎𝑙 𝜆 551,3 𝑔𝑟 = 6,54𝑥10−2

𝑔𝑟 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2

b. Pada menit ke-20 𝑘𝑎𝑙 ℎ(𝑡 − 𝑡𝑤) 3,6053 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃ (68,7 − 62,1)℃ 𝑅𝑐 = = 𝑘𝑎𝑙 𝜆 551,3 𝑔𝑟 = 4,316𝑥10−2

𝑔𝑟 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2

c. Pada menit ke-30 𝑘𝑎𝑙 ℎ(𝑡 − 𝑡𝑤) 2,5717 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃ (68,9 − 62,3)℃ 𝑅𝑐 = = 𝑘𝑎𝑙 𝜆 551,3 𝑔𝑟 = 0,0307

𝑔𝑟 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2

Page | 15

d. Pada menit ke-40 𝑘𝑎𝑙 ℎ(𝑡 − 𝑡𝑤) 1,4662 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2 . ℃ (69,0 − 62,4)℃ 𝑅𝑐 = = 𝑘𝑎𝑙 𝜆 551,3 𝑔𝑟 = 0,0175

𝑔𝑟 𝑗𝑎𝑚. 𝑐𝑚2

Page | 16

C. Grafik a. Grafik Rc vs W

Page | 17

b. Grafik Q vs W

Page | 18

c. Grafik h vs W

Page | 19

d. Grafik Waktu vs W

Page | 20

D. Tabulasi Data

Time

Weight

T

Q

(min)

(gr)

1.

0

5,8604

2.

10

3.

Dry

Wet Bulb

Moisture

Drying Rate

Temp

Cont.

Rc

tw (oC)

W

(Gr/cm2.jam)

6,77

6,11

0,2112

-

-

-

-

5,5045

6,84

6,17

0,1381

0,0654

2,2243

122,62565

5,3830

20

5,2727

6,87

6,21

0,0901

0,0431

1,4675

809,0327

3,6053

4.

30

5,1052

6,89

6,23

0,0555

0,0307

1,0468

577,1008

2,5717

5.

40

5,0097

6,90

6,24

0,0358

0,0175

0,5968

329,0158

1,4662

6.

50

4,9431

6,91

6,25

0,0220

0,0122

0,4162

229,4510

1,0225

7.

60

4,9032

6,91

6,26

0,0157

0,0073

0,2493

137,4390

0,6218

8.

70

4,8705

6,91

6,26

0,0070

0,0060

0,2043

116,305

0,5098

9.

80

4,8564

6,92

6,26

0,0041

0,0025

0,0881

48,5695

0,2164

10.

90

4,8501

6,92

6,27

0,0028

0,0011

0,0393

21,6660

0,0980

11.

100

4,8440

6,92

6,27

0,0015

0,0011

0,0381

21,0045

0,0950

12.

110

4,8394

6,92

6,27

0,0005

0,0008

0,0287

15,8223

0,0715

13.

120

4,8379

6,92

6,27

0,00028

0,0002

0,0093

5,1270

0,0231

14.

130

4,8367

6,92

6,27

0,00004

0,0002

0,0075

4,1347

0,0187

15.

140

4,8365

6,92

6,27

0

0,000035

0,0012

0,6615

0,0029

16.

150

4,8365

6,92

6,27

0

0

0

0

0

17.

160

4,8365

6,92

6,27

0

0

0

0

0

No

Bulb Temp o

t ( C)

Sampel

: Brownies ( Raihan )

Ukuran Sampel

: (4 x 2 x 1,5) cm

Berat Sampel

: 5,8604 gram

Qo

: 4,8365 gram

Lamda λ

: 551,3 kkal/gram

M (gr/jam)

Q(Kal/jam)

H (kal/jam.cm2.oC

Page | 21

BAB V KESIMPULAN

Dari hasil percobaan modul pengeringan zat padat dengan sampel singkong dengan ukuran luas permukaan 34 cm2 yang kami lakukan, maka kami dapat memberikan kesimpulan : 1. Kecepatan pengering dapat dipengaruhi oleh temperatur dan ukuran sampel. 2. Apabila temperatur tinggi maka waktu yang di butuhkan untuk pengeringan suatu sampel sedikit. 3. Pada setiap benda yang mengandung air, jika dilakukan pemanasan maka akan mengurangi massa dari benda tersebut. 4. Pengeringan dilakukan untuk mengurangi unsur air yang terdapat pada benda ataupun sampel.

Page | 22

DAFTAR PUSTAKA Hidayah, Khanifatun. 2011.“Effect Of Drying Temperature On Moisture Decrease Of Various Grains With Rotary Dryer Counter Current System”. Semarang: Universitas Diponegoro.

McCabe, W. L., and J. C., Smith. 1999.Operasi Teknik Kimia, edisi keempat, jilid 2, Erlangga, Jakarta.

Vistanty, Hanny. 2010. Pengeringan Pasta Susu Kedelai Menggunakan Pengering Unggun Terfluidakan Partikel Inert. Semarang: Universitas Diponegoro.

http://www.google.com/pengeringan+zat+padat/kimia/industri.html ( diakses pada tanggal, 10 Juni 2015)

Page | 23