ALAT PENGERING VAKUM (VACUUM DRYER) DAN ALAT PANGERING BEKU (FREEZE DRYER)

Makalah

disusun untuk memenuhi tugasmata kuliah Satuan Operasi II

oleh

Rahmat Darma WansyahIntan Purnama SariMardan Syah Putra

Satria PutraDodi Chandra

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIANFAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH2013

ALAT PENGERING VAKUM (VACUUM DRYER) DAN

PENGERING BEKU (FREEZE DRYER)

Pengeringan adalah pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga

mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai

rendah yang dapat diterima, menggunakan panas. Dasar pengeringan adalah

terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara

udara dengan bahan yang dikeringkan.

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.

Dalam suatu industri, alat-alat drying sangat bervariasi tergantung pada kebutuhan

industri yang bersangkutan. Banyaknya jenis alat pengeringan memerlukan

pengetahuan yang cukup untuk menentukan penggunaan alat pengeringan dan

prosedurnya sesuai jenis bahan/produk yang akan dikeringkan 

I. ALAT PENGERING VAKUM

A. Konstruksi Alat

Vakum ialah proses menghilangkan air dari suatu bahan,

bersama dengan penggunaan panas maka vakum dapat menjadi suatu

metode pengeringan yang efektif. Pengeringan dapat dicapai dalam

suhu yang lebih rendah sehingga lebih hemat energi. Metode ini cocok

untuk mengeringkan bahan yang sensitif terhadap panas atau bersifat

volatil karena waktu pengeringannya yang singkat. Kelebihan yang lain

dari pengeringan menggunakan vakum ialah dapat digunakan untuk

mengeringkan bahan yang tak bisa dikeringkan jika terdapat kehadiran

air. 

Berikut ini adalah konstruksi dari alat pengering vakum.

Keterangan:

1. Termometer

2. Katup hisap uap/ katup masuk

3. Pressure Gauge

4. Bahan

5. Rak

6. Dinding Dalam

7. Dinding Luar

8. Busa Penahan Panas

9. Katup Hisap

10. Pipa Hisap

11. Kompor (Sumber Kalor)

12. Dudukan Ruang Vakum

13. Filterisasi

14. Air

15. Katup Buang

16. Pompa Vakum

17. Katup Isap Uap

18. Selang Isap Uap

19. Selang Buang

Adapun spesifikasi dari peralatan di atas yaitu:

1. Ruang Vakum

Ruang vakum merupakan ruang tempat proses pengeringan. Ruangan ini

terisolasi dari udara bebas. Di dalam ruangan ini akan diletakkan rak tempat

meletakkan bahan yang dikeringkan. Setelah bahan diletakkan di dalam rak, rak

dimasukkan ke dalam ruang vakum untuk dikeringkan.

2. Pompa Vakum

Pompa vakum merupakan suatu alat atau mesin yang berfungsi untuk

memindahkan fluida dari suatu ruang/tempat yang terisolasi dari udara bebas ke

tempat yang lain. Tujuannya adalah untuk mendapatkan tekanan udara yang lebih

rendah.

3. Termometer dan Barometer

Termometer berfungsi untuk mengatur temperature ruang vakum terutama

pada saat proses pengeringan. Adapun barometer berfungsi untuk mengatur

tekanan di dalam ruang vakum.

4. Filterisasi

Filterisasi berfungsi untuk memindahkan uap basah dengan uap kering

sehingga uap basah tidak terisap oleh pompa vakum. Proses pemisahannya yaitu

ketika pompa bekerja uap basah akan terisap melalui gulungan-gulungan pipa.

Akibat gulungan-gulungan pipa ini, maka uap basah yang terisap akan menabrak

dinding pipa. Uap yang menempel pada gulungan-gulungan pipa akan menjadi

kumpulan-kumpulan air yang ahirnya ikut terisap oleh pompa. Namun karena ada

perbedaan berat jenis antara air dan uap kering maka air akan jatuh pada ujung

pipa dan uap kering berlanjut ke pompa vakum.

5. Kompor

Kompor berfungsi sebagai sumber kalor. Kompor minyak tanah dapat

digunakan pada peralatan ini. Besar nyala api kompor dapat disesuaikan dengan

kebutuhan.

B. Prinsip Kerja Vacuum Dryer

Hal yang diinginkan dalam proses pengeringan adalah keluarnya air dari

dalam bahan yang dikeringkan ke lingkungannya. Sedangkan cara yang ditempuh

untuk mencapai hal ini sangatlah bervariasi, disesuaikan dengan kebutuhan dan

kemampuan. Pengeringan dengan vacuum dryer merupakan pengeringan dengan

menggunakan pemanasan tidak langsung. Prinsip dari alat ini adalah membuat

tekanan pada permukaan produk berkurang (keadaan vakum), sehingga membuat

cairan tersebut menguap tanpa perlu diikuti kenaikan suhu. Metode ini cocok

untuk mengeringkan bahan yang sensitif terhadap panas atau bersifat volatil

karena waktu pengeringan yang singkat.

C. Kondisi Pengeringan

Pengeringan vakum adalah sistem pengeringan suatu bahan dengan

memanfaatkan keadaan vakum. Pada keadaan vakum, titik didih moisture lebih

rendah daripada titik didih pada keadaan atmosferik sehingga mempercepat waktu

pengeringan dan menurunkan jumlah kandungan nutrisi yang rusak pada bahan

yang dikeringkan akibat pengeringan. Metode pengeringan ini sesuai untuk bahan

yang memiliki sensitivitas terhadap temperatur, salah satunya adalah bahan

pangan. Pada pengeringan temperatur tinggi, kandungan vitamin dalam bahan

pangan mudah terdegradasi dan rusak.

D. Contoh Bahan yang Dikeringkan

Vakum ialah proses menghilangkan air dari suatu bahan, bersama dengan

penggunaan panas maka vakum dapat menjadi suatu metode pengeringan yang

efektif. Pengeringan dapat dicapai dalam suhu yang lebih rendah sehingga lebih

hemat energi. Metode ini cocok untuk mengeringkan bahan yang sensitif terhadap

panas atau bersifat volatil karena waktu pengeringannya yang singkat. Kelebihan

yang lain dari pengeringan menggunakan vakum ialah dapat digunakan untuk

mengeringkan bahan yang tak bisa dikeringkan jika terdapat kehadiran air. Proses

pengeringan vakum sering melibatkan beberapa langkah penerapan panas dan

vakum. Mengurangi tekanan pada permukaan cairan akan membuat cairan

tersebut menguap tanpa perlu diikuti kenaikan suhu.

Vacum drying ini bermanfaat untuk pengeringan sayur-sayuran dan

produk lainnya seperti pasta dan gelatin. Metode Vacuum Drying ini digunakan

untuk mengeringkan bahan – bahan yang peka terhadap suhu, bahan – bahan yang

mudah teroksidasi, serta untuk bahan – bahan yang bersifat volatil. Metode ini

digunakan untuk berbagai keperluan, antara lain mengeringkan sayur-sayuran

pada suhu tidak terlalu tinggi, sehingga nilai gizi tidak hilang.

Freeze Driyer merupakan suatu alat pengeringan yang termasuk

kedalam Conduction Dryer/ Indirect Dryer karena proses perpindahan terjadi

secara tidak langsung yaitu antara bahan yang akan dikeringkan (bahan basah) dan

media pemanas terdapat dinding pembatas sehingga air dalam bahan basah /

lembab yang menguap tidak terbawa bersama media pemanas. Hal ini

menunjukkan bahwa perpindahan panas terjadi secara hantaran (konduksi),

sehingga disebut juga  Conduction Dryer/ Indirect Dryer.

Pengeringan beku (freeze drying) adalah salah satu metode pengeringan

yang mempunyai keunggulan dalam mempertahankan mutu hasil pengeringan,

khususnya untuk produk-produk yang sensitif terhadap panas. Keunggulan

pengeringan beku, dibandingkan metoda lainnya, antara lain adalah :

a. dapat mempertahankan stabilitas produk (menghindari perubahan aroma,

warna, dan unsur organoleptik lain)

b. dapat mempertahankan stabilitas struktur bahan (pengkerutan dan perubahan

bentuk setelah pengeringan sangat kecil)

c. dapat meningkatkan daya rehidrasi (hasil pengeringan sangat berongga dan

lyophile sehingga daya rehidrasi sangat tinggi dan dapat kembali ke sifat

fisiologis, organoleptik dan bentuk fisik yang hampir sama dengan sebelum

pengeringan).

Berikut ini adalah bagian-bagian dari alat pengering beku.

Komponen-komponen dasar dari mesin Freeze drying adalah sebagai berikut:

1. Vacuum Drying Chamber, yaitu ruang tempat meletakkan bahan yang akan

dikeringkan secara beku.

2. Vacuum Pump, yaitu pompa untuk menyerap udara yang berasal dari ruang

pengering.

3. Compressor and Condenser, berfungsi untuk menyedot uap air yang

dikeluarkan produk beku dari ruang pengering, dan mengkondensasikan

sehingga tidak membasahi produk yang dikeringkan. Biasanya dioperasikan

pada suhu - 55 °C sampai -105 °C.

4. Heated or Unheated Shelves, yaitu rak pada ruang pengeringan untuk

meletakkan bahan.

5. Vacuum Gauge, yaitu peralatan yang berfungsi untuk mengukur tekanan di

dalam ruang pengering.

B. Prinsip Kerja

Prinsip dasar dari proses pengeringan dengan pembekuan adalah proses

sublimasi pada bahan. Oleh karena itu, Pengeringan beku disebut juga sebagai

pengeringan sublimasi. Pada proses ini, air dihilangkan dengan mengubahnya dari

bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase cair. Mula-mula bahan

dibekukan dulu, kemudian dalam keadaan hampa udara, air dalam bentuk kristal-

kristal es disublimasikan dari bahan tanpa melalui fase cair, sehingga

meninggalkan pori-pori pada produk kering. Pengeringan beku juga menggunakan

sistem vakum.

Sebagaimana diketahui, proses pengeringan-beku diawali dengan proses

pembekuan. Bahan makanan diletakkan di rak dan kemudian di dibekukan,

dengan tujuan untuk memisahkan komponen padat makanan dari komponen

cairnya. Cara pemisahan ini yaitu mengubah kandungan air pada bahan menjadi

kristal tanpa mengubah kualitas dari bahan. Setelah bahan makanan memadat

pada fase es, mesin kemudian memanaskan bahan makanan dan pada waktu yang

sama menurunkan tekanan atmosferis di sekitar bahan makanan. Pada proses ini,

kristal air pada produk beku akan diubah menjadi fase gas tanpa mealui fase cair

(sublimasi).

C. Kondisi Proses

Kondisi pengeringan beku menggunakan sistem vakum dan alat pendingin

untuk mengerinkan suatu bahan. Perlakuan tekanan vakum yang tinggi dan suhu

beku dapat menghasilkan tekstur, warna, rehidrasi, dan parameter lain yang baik.

Pada awalnya bahan dibekukan dengan alat pendingin, kemudian bahan

dikeringkan dengan cara mengubah tekanan di dalam ruang pengering menjadi

lebih rendah (dibawah tekanan atmosfir) dengan menggunakan sistem vakum.

D. Contoh Bahan yang Dikeringkan

Pengeringan beku dapat menghasilkan produk dengan mutu lebih tinggi

dibandingkan cara pengeringan yang lain karena pengeringan beku dapat

menghasilkan produk yang memiliki struktur kaku akibat proses sublimasi.

Dengan struktur yang kaku, produk menjadi berpori dan tidak mengerut pada

keadaan kering. Bila ditambahkan air akan terjadi proses rehidrasi dengan cepat

mendekati sifat segar.

Produk pangan pertama yang diproses dengan teknologi pengeringan beku

adalah kopi, khususnya kopi instan. Saat ini, berbagai jenis produk olahan

lainnya, seperti buah, sayuran, daging, telur, bumbu, serta berbagai jenis sup

instant siap saji banyak dihasilkan dari teknik pengeringan beku ini. Pada

prinsipnya, berbagai bahan pangan yang cocok dan relatif mudah untuk

pengeringan beku adalah paoduk pangan larutan, irisan daging, risan buah dan

sayuran, atau sayuran utuh yang berukuran kecil. Di pasaran global, bisa kita

jumpai berbagai jenis produk kering-beku seperti udang, lobster, daging kepiting,

daging sapi, dan daging ayam. Ada juga campuran aneka sayur yang merupakan

bagian dari sup, atau produk bubur yang siap disajikan hanya dengan penambahan

air panas saja. Hampir semua jenis sayuran dapat dikeringbekukan, termasuk

kacang-kacangan, jagung, tomat, nanas, dan lain-lain.

Sumber Referensi

Christ, M. 2010. Smart Freeze Drying: Basic principles, optimum procedures and applications. Gefriertrocknungsanlagen GmbH, Germany.

FoodReview Indonesia. 2013. Freeze Drying Technology: for Better Quality and Flavour of Dried Product. FoodReview Indonesia, Vol VIII/No.2/Februari 2013.

Nazmatulaila, S. 2012. Vacuum Dryers. UIN Syarif Hidayatullah, Jakarta.