Spray Drying All.docx

TUGAS TEKNOLOGI PENGOLAHAN PANGAN SPRAY DRYING Dosen pengampu Prof. Dr. Ir. Harijono, M. App. Sc

Asmi Nisa Novianti

155100501111013

Sherlly Natalie Angel

175100100111011

Uyun Nailatul Mafaz

175100107111002

M.Fikri Zamroni

175100107111025

KELAS D

JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2019

 SKEMA SPRAY DRYING Spray drying merupakan transformasi feed dari keadaan fluida menjadi bentuk partikel kering dengan menyemprotkan feed ke media pengeringan panas. Spray dryer beroperasi dengan mode konveksi. Prinsip kerjanya yaitu kelembapan dihilangkan melalui aplikasi panas ke produk feed dan mengontrol kelembapan pada media pengeringan.evaporasi kelembapan didorong oleh penyemprotan masukan ke atmosfir yang dipanaskan menghasilkan peningkatan laju pengeringan. Feed cair memasuki spray dryer melalui seri transformasi sebelum menjadi bubuk. Perubahan dipengaruhi pada tiap tahap dalam spray drying: 1.

Atomisasi larutan feed.

2.

Kontak semprotan dengan gas panas.

3.

Penguapan kelembaban.

4.

Pemisahan partikel

1. Atomisasi Atomisasi merupakan inti dari spray drying dan proses perubahan pertama dimana bahan yang dimasukkan mengalami pemecahan larutan menjadi banyak jumlah tetesan yang mendorong sisa proses pengeringan semprot dengan mengurangi hambatan internal untuk transfer kelembapan dari tetesan ke media di sekitarnya. Atomisasi sangat berpengaruh terhadap bentuk, struktur, kecepatan dan distribusi ukuran tetesan dan ukuran partikel serta sifat priduk akhir. Rasio permukaan terhadap volume yang lebih besar memungkinkan pengeringan semprot untuk mencapai kecepatan pengeringan yang lebih cepat.

Klasifikasi atomizer:  Rotary atomizer  Pressure nozzle (or hydraulic) atomizer  Two‐fluid nozzle atomizer  Ultrasonic atomizers  Electrohydrodynamic atomizers

2. Kontak spray-air Tetesan kecil yang banyak akan kontak dengan gas panas. Hal ini mampu mempercepat evaporasi kelembapan dari permukaan tetesan yang seragam. Persyaratan penting adalah aliran gas yang merata ke semua bagian ruang pengering. Selama kontak spray-air, tetesan biasanya bertemu udara panas di ruang penyemprotan, baik dalam aliran searah atau aliran berlawanan arus. Tetesan atomisasi memasuki dryer kontak dengan udara panas melewati inlet, tetapi suhu dijaga rendah karena laju evaporasi tinggi terjadi dan kira-kira pada suhu wet-bulb dimana energi termal udara panas yang digunakan untuk evaporasi. Waktu kontak udara panas dengan tetesan semprotan hanya beberapa detik, selama pengeringan tercapai, dan suhu udara turun secara instan. Hal ini menghasilkan temperatur rendah dan waktu tinggal partikel yang rendah, dengan nilai tambah dari degradasi termal yang lebih rendah dari produk-produk yang sensitif terhadap panas.

3. Evaporasi kelembapan Evaporasi kelembapan selama spray dying dapat divisualisasi menjadi dua tahap yaitu periode laju konstan dan laju jatuh. Pengujian kinetika pengeringan dari proses spray drying menjadi kritis dalam memprediksi panas dan transfer massa di material pengering. Awalnya, tetesan terekspos dengan udara panas,terjadi evaporasi cepat. Selama paparan, tetesan dipanaskan dari sus awal (T0) menjadi suhu evaporasi ekuilibrium (Teq). Selama periode, kelembapan dihilangkan lalu diikuti periode laju konstan dari kurva laju pengeringan sebagai kelembapan dihilangkan secara konstan dari permukaan tetesan dijaga tetap suhu konstan pada wet bulb temperature.

4. Pemisahan partikel Untuk memisahkan produk dari media pengering ada dua yaitu pemisahan primer dan sekunder. Spray drying chamber berbentuk conical bawahnya untuk memudahkan mengumpulkan bubuk kering. Selama pemisahan primer, bubuk kering dikumpulkan di dasar dryer, diikuti dengan penghilangan menggunakan screw convenyor atau sistem pneumatik dengan seprator siklon pada waktu pemisahan sekunder. Aliran gas yang diisi dengan kelembapan terevaporasi diambil dari pusat kerucut di atas dasar kerucut dan dibuang melalui oultet samping. Efisiensi pengumpulan yang relatif rendah mengharuskan penggunaan sistem pengumpulan partikel tambahan yang terdiri dari pengumpul kering diikuti oleh pengeruk basah. Pengumpul kering meliputi pemisah siklon, saringan kantong dan alat pengendap elektrostatik dan tergantung pada ukuran partikel yang terbawa oleh gas buanng dan spesifikasi produk akhir.

 KONDISI PROSES Bahan yang dapat mengalir (suspensi, pasta) disemprotkan secara kontinyu ke dalam aliran udara yang panas. Pada saat penghamburan, yang dilakukan dengan perlengkapan hambur khusus, cairan yang akan dipisahkan segera menguap. Udara dan bahan yang dikeringkan harus dipisahkan satu dari yang lain dalam alat pemisah. Pada pengeringan hambur ini digunakan untuk mendapatkan kabut-kabut cairan, suspensi atau pasta yang sehomogen mungkin. Hal tersebut dapat dicapai dengan menggunakan perlengkapan hambur yang dibuat khusus dan disesuaikan dengan produk yang diinginkan. Jenis alat hambur tersebut adalah alat hambur cakram (disc atomizer) dan alat hambur nozzle. Pada alat hambur cakram, produk yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam cakram berdiameter 50-350 mm yang berputar dengan kecepatan yang tinggi. Frekuensi putaran disesuaikan dengan produk yang akan dihamburkan. Alat hambur cakram sangat sesuai untuk suspensi dan pasta, yang akan mengikis atau menyumbat nozzel. Pasta-pasta yang kental dapat juga ditangani dengan cara yang serupa, yaitu bila pasta misalnya disalurkan ke dalam cakram dengan perantara pompa spiral, dan penghamburannya ditunjang oleh pancaran udara yang tajam pada keliling cakram. Pada alat hambur nozzel, produk yang akan dikeringkan dihamburkan menjadi kabut. Ada nozzel tunggal, penghamburan diakibatkan hanya oleh tekanan cairan, sedangkan pada nosel ganda, penghamburan terjadi dengan bantuan udara tekan. Alat hambur nozzle umumnya hanya digunakan untuk emulsi dan suspensi-suspensi halus. Dalam alat-alat pengering hambur digunakan suhu udara sekitar 300-500 o C. Meskipun suhu ini tinggi, namun tetap diperoleh

pengeringan yang baik, terutama pada pengoperasian aliran searah. Hal ini disebabkan pada tahap pengeringan pertama bahan yang dikeringkan relatif tetap dingin karena sebagian besar panas digunakan untuk penguapan dan udara pada tahap pengeringan kedua sudah sangat terdinginkan. Karena hal tersebut dan karena singkatnya waktu tinggal, maka bahan-bahan yang peka terhadap temperatur pun dapat dikeringkan dengan suhu udara masuk yang tinggi. Berdasarkan arah alirannya spray dryer dibagi menjadi dua macam, yaitu : 1. Aliran searah Dalam spray dryer cairan atau pasta akan terdistribusi halus, maka bidang kontak dengan udara panas sangat

besar, sehingga waktu maksimum

pengeringan hanya beberapa detik. Dengan demikian waktu tinggal di dalam menara pengering juga beberapa detik lamanya karena partikel yang akan dikeringkan mempunyai kecepatan jatuh yang relatif besar maka diperlukan menara yang tinggi. Kecepatan jatuh dapat dikurangi dan waktu tinggal dapat diperpanjang dengan membiarkan udara panas mengalir masuk secara tangensial di bagian atas menara (aliran searah), dengan cara ini dapat digunakan menara yang rendah (10-20 m). Pada alat pengering aliran searah, pemisahan kasar produk kering dari udara lembab berlangsung dari bagian bawah menara (misalnya dengan perlengkapan yang menyerupai siklon). Pemisahan halus dilakukan dalam alat pemisah debu yang dihubungkan dengan alat pengering (misalnya siklon filter debu dan bila diperlukan : pencuci). Sebuah kemungkinan lain untuk dapat menggunakan menara rendah (3-5 m) ialah dengan melakukan pengeringan dalam dua tahap. Tahap pertama (penghilangan kelembaban permukaan)

berlangsung

di

dalam

menara,

sedangkan

tahap

kedua

(

penghilangan kelembaban kapiler) dilakukan dalam alat pengering, pneumatik yang berada di luar menara dan dihubungkan dengan menara tersebut. Pemisahan produk dari udara panas yang telah menjadi lembab terjadi di bagian akhir pengering dengan bantuan siklon dan atau filter debu 2. Aliran berlawanan arah Bahan yang sesuai digunakan untuk spray dryer adalah larutan atau pasta yang dipompa atau slurry. Bahan diatomisasi di dalam sebuah nozzle kemudian dikontakkan dengan udara panas atau gas hasil pembakaran dan dibawa keluar dari alat dengan sebuah konveyor tipe pneumatik atau mekanik. Pengumpulan material yang halus dengan separator siklon atau filter adalah bagian dari sebuah operasi dryer. Spray dryer berlawanan arah mempunyai aliran yang sebagian besar aliran umpannya kebawah sehingga vassel dari dryer lebih tipis dan lebih tinggi. Aliran berlawanan arah ini mempunyai panas yang lebih efisien yang

mengakibatkan berkurangnya luasan partikel tetapi kerugiannya pada produk yang peka terhadap panas karena terkena suhu tinggi saat meninggalkan dryer.

 APLIKASI SPRAY DRYER Aplikasi spray dryer dalam industri pangan biasanya digunakan untuk mengeringkan suatu cairan dengan produk akhir berupa bubuk atau serbuk butiran. Metode spray dryer merupakan metode pengeringan yang paling banyak digunakan dalam industri makanan dan produk-produk bubuk. Pada proses spray drying, cairan disemprotkan melalui nozel pada udara panas. Butiran halus cairan secara cepat mongering menghasilkan produk kering yang bersifat bubuk. Oleh karena itu, alat ini biasanya dimanfaatkan untuk pengolahan susu bubuk, sari buah instan, kopi tanpa ampas, tepung, maupun pembuatan creamer

(Mufarida,

2016).

Pengeringan

menggunakan

spray

dryer

juga

banyak

dimanfaatkan untuk membuat produk-produk instan terenkapsulasi, seperti misalnya pembuatan yoghurt instan, ataupun minuman instan mengandung vitamin C dan sebagainya. (Vistanti, 2009). Berikut disajikan tabel aplikasi spray drying dalam jenis bahan pangan.

(Anandharamakrishnan dan Ishwarya, 2015). Selain diaplikasikan dalam industri pengolahan pangan, spray drying juga dapat diaplikasikan pada industri lainnya, berikut data disajikan pada tabel berikut.

(Anandharamakrishnan dan Ishwarya, 2015).

Karakteristik bahan yang dapat dikeringkan di spray dryer yaitu bahan jenis slurry dan larutan. Bahan yang digunakan dalam pengeringan spray dryer dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi. Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat. Pengeringan spray drying cocok digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi) (Maulina 2013). Spray dryer adalah salah satu bentuk pengeringan yang sudah banyak diaplikasikan di industri pengolahan susu. Metode ini akan berpengaruh terhadap total bahan padat yang dihasilkan dari susu bubuk. Suhu udara pengeringan yang tinggi akan menghasilkan susu bubuk dengan kadar air rendah dan total bahan padatan yang tinggi. Pada pengeringan menggunakan spray dryer bahan fluida akan dikabutkan menjadi partikel-partikel kecil untuk memperluas permukaan atau bidang kontak fluida. Selanjutnya partikel fluida akan dikontakkan dengan udara panas dalam waktu yang relatif singkat untuk menguapkan kandungan airnya. Sehingga akan diperoleh partikel dengan kadar air yang jauh lebih rendah sekitar 2-4% dengan kualitas yang tetap terjaga (Vistanty, 2009). Minyak merupakan salah satu produk yang dapat dikeringkan dengan metode spray dryer dengan membentuk mikroenkapsulat. Minyak sawit dapat dimikroenkapsulasi menjadi berbentuk bubuk dengan penyalut maltrodekstrin dan gum arab. Mikroenkapsulasi yaitu penyalutan secara tipis terhadap inti berbentuk zat padat, cair atau gas oleh suatu penyalut melalui teknik khusus. Mikroenkapsulasi pada minyak sawit merah dapat memudahkan konsumen dalam mengkonsumsi yaitu karena lebih praktis jika dibandingkan bentuk yang cair. Teknik spray dring merupakan teknik yang sering digunakan untuk menghasilkan

produk mikroenkapsulasi komersil. Hal ini karena mikroenkapsulasi dengan spray drying bersifat ekonomis, jenis penyalut bervariasi, dan kualitas mikroenkapsulat yang dihasilkan bagus

 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN Kelebihan yang dimiliki spray dryer adalah : 1. Kapasitas pengeringan besar dan proses pengeringan terjadi dalam waktu yang sangat cepat. 2. Tidak terjadi kehilangan senyawa volatile dalam jumlah besar 3. Cocok untuk produk yang tidak tahan pemanasan (tinggi protein) 4. Memproduksi partikel kering dengan ukuran, bentuk dan kandungan air serta sifatsifat lain yang dapat dikontrol sesuai keinginan 5. Mempunyai kapasitas produksi yang besar dan merupakan system kontinyu yang dapat dikontrol secara manual maupun otomatis

Kekurangan yang dimiliki spray dryer adalah : 1. Hanya dapat digunakan pada produk cair dengan tingkat kekentalan tertentu serta tidak dapat diaplikasikan pada produk yang memiliki sifat lengket karena akan menyebabkan penggumpalan dan penempelan pada permukaan alat 2. Memerlukan biaya yang cukup tinggi sehingga hanya cocok untuk industri yang besar

DAFTAR PUSTAKA Anandharamakrishnan C., dan Padma Ishwarya S. 2015. Spray drying Techniques for Food Ingredient Encapsulation. Hoboken: Wiley Blackwell Dhika. E. S., Erna S., dkk .2009. Alat Pengering Zat Warna Alami (Spray dryer) Tipe Kontinyu Berlawanan Arah Dengan Menggunakan Udara Panas. Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret. Surakarta Fasikhatun T. 2010. Pengaruh Konsentrasi Maltrodekstrin dan Gum Arab Terhadap Karakteristik Mikroenkapsulat Minyak Sawit Merah dengan Metode Spray drying. Skripsi. Institut Pertanian Bogor Maulina, C. A., dkk. 2013. Aplikasi Spray dryer untuk Pengeringan Larutan Garam Amonium Peklorat sebagai Bahan Propelan. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri: vol. 2, no. 4, hh. 84-92 Mufarida, Nely Ana. 2016. Perpindahan Panas & Massa. Jember: Pustaka Abadi

Vistanty, Hanny. 2009. Pengeringan Pasta Susu Kedelai Menggunakan Pengering Unggun Terfluidakan Partikel Inert. Tesis. Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro.