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.

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) . (i)

NA= kG. A ( PL PG) . (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)

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 persamaa (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.

Seperti penguapan, pengeringan adalah proses transfer massa mengakibatkan pemindahan air atau uap air dari aliran proses. Sementara penguapan meningkatkan konsentrasi komponen mudah menguap dalam larutan, dalam proses pengeringan produk akhir padat. Proses pengeringan mengurangi zat terlarut atau tingkat kelembaban untuk:1. Meningkatkan karakteristik penyimpanan dan penanganan produk.2. Menjaga kualitas produk selama penyimpanan dan transportasi.3. 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:1. Sumber energi;2. Untuk memperkenalkan pakan ke dalam sistem pengeringan;3. Sistem pengkondisian untuk memastikan bahwa makan dan aliran produk bebas dalam mesin pengering;4. Transfer panas;5. Pemisahan uap-produk peralatan.

Drying adalah suatu proses pemisahan sejumlah kecil air atau zat laninya darei bahan padatan, sehingga mengurangi kandungan sisa air yang masiih terikat pada zat padat tersebut. Pengeringan ini merupakan salah satu langkah downstream dari suatu proses yang hasilnya merupakan produk dari proses tersebut.Pada umumnya pengeringan ini dilakukan pada slurry yang memiliki viscositas yang sangat tinggi dapat dikeringkan dengan cara mengalirkan udara panas yang tidak jenuh pada bahan yang akan dikeringkan. Sebagai conth lain adalah pengeringan air pada kayu, kapas, kertas dan lainnya. Pada bahan tersebut mengandung air yang terikat yaitu air yang ada pada suatu bahan yang sulit dipisahkan, walaupun sudah dipisahkan tetap ada. Bond dry adalah suatu bahan yang tidak mengandung zat cair lagi.Pada proses drying tidak merusak zat atau senyawa yang dikeringkan. Evaporasi memiliki jumlah air diupakan lebih besar dari tadah medium pembawa air. Sedangkan drying memiliki jumlah air diuapkan lebih sedikit karena sudah terjadi evaporasi pada awalnya (untuk mendapatkan yang lebih pekat).Alat pengering dapat diklasifikasikan dalam 3 kelompok:1. Berdasarkan proses

a. Proses batch yaitu material dimasukkan ke dalam pengering dan dikeringkan sampai waktu tertentu yang diinginkan.b. Proses continue yaitu materila dimasukkan ke dalam pengering dan bahan kering diambil secara sinambung.2. Berdasarkan sistem kontak

a. Pengeringan adiabatik yaitu bahan bersentuhan langsung dengan media pengering uap air yang terbentuk dipindahkan oleh udara.

b. Pengeringan nonadiabatik yaitu perpindahan kalor berlangsung dari suatu medium diluar penyaring.c. Pengering adiabatik dan nonadiabatik yaitu kombinasi antara pengering adiabatik dan nonadiabatik.3. Berdasarkan keadaan fisik bahan yang dikeringkana. Pengering hampa yaitu pengeringan pada tekanan rendah dan proses penguapan berlangsung cepat.b. Pengering beku (freezing drying) yaitu air disublimasikan dari bahan yang dibekukan sebagai contohnya N2cair dan seperti silika gel tetapi menjaga bahan tetap beku agar bahan tidak rusak seperti protein yang rentang terhadap suhu.Pengeringan dan AplikasinyaKebanyakan pengering industry menangani zat padat butiran pada sebagian atau keseluruhan siklus pengeringnya, walaupun ada juga yang mengeringkan benda-benda besar, seperti barang-barang keramik atau lembaran polimer.Dalam pengeringan adiabatik zat padat itu bersentuhan dengan gas menurut salah satu cara berikut:1. Gas ditiupkan menlintas zat permukaan hamparan atau lembaran zat padat atau melintas satu atau kedua sisi lembaran atau film sinambung. Proses ini dapat disebut juga pengeringan dengan sirkulasi silang.

2. Gas yang ditiupkan melalui hamparan zat padat butiran besar yang ditempatkan diatas awak pendukung.

3. Zat padat disiramkan disiram ke bawah melalui suatu arus gas yang bergerak perlahan-lahan ke atas, terkadang dalam hal ini terdapat pembawa ikutan yang tidak dikehendaki dari partikel halus oleh gas.

4. Gas dialirkan melaluizat padat dan dengan kecepatan yang cukup membuat bahan terfluidisasikan.

5. Zat padat seluruhnya dibawa ikut dengan arus gas kecepatan tinggi dan diangkat secara pneumatik dari piranti percampuran ke pemisah mekanik.

Pengeringan adiabatik dibedakan menurut zat padatnya itu berkontak dengan permukaan panas sumber kalor lainnya. Zat padat dihamparkan diatas permukaan bersama dengan permukaan horizontal, yang stasioner atau bergerak lambat dan dimasak hingga kering. Sedangkan yang satu lagi yaitu zat padat tersebar diatas permukaan panas biasanya berbentuk silinder dengan batuan pengaduk.Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap laju pengeringan diantaranya adalah sebagai berikut:a. Sifat fisika dari bahan yang dikeringkan.b. Pengaturan geometris bahan pada permukaan alat atau media perantara perpindahan panasc. Sifat fisik lingkungan pengering.Dalam pengeringan nonadiabatik, satu-satunya gas yang harus dikeluarkan adalah uap air atau uap zat pelarut, walaupun kadang-kadang sejumlah kecil gas penyapu (biasanya uadar atau nitrogen) dilewatkan juga melalui unit itu. Pengering nonadiabatik dibedakan terutama menurut caranya zat padat kontak dengan permukaan panas atau sumber kalor lainnya.1. Zat padat dihamparkan diatas suatu permukaan horizontal yang stasioner atau bergerak lambat dan dimasak hingga kering. Pemanas permukaan itu dapat dilakukan dengan listrik atau dengan fluida perpindahan kalor seperti uap atau air panas. Pemberian kalor dapat pula dilakukan dengan pemanas radiasi yang ditempatkan diatas zat padat itu.2. Zat padat bergerak diatas permukaan panas, yang biasanya berbentuk silinder, dengan bantuan pengaduk atau konveyor sekrup (screw conveyor) atau konveyor dayung (paddle conveyor).3. Zat padat penggelincir dengan gaya gravitasi diatas permukaan panas yang miring atau dibawa naik bersama permukaan itu selama suatu waktu tertentu dan kemudian diluncurkan lagi ke suatu lokasi baru (pengering putar).1. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering

Yang termasuk golongan ini adalah:

a. Suhu: Makin tinggi suhu udara maka pengeringan akan semakin cepat.

b. Kecepatan aliran udara pengering: Semakin cepat udara maka pengeringan akan semakin cepat.

c. Kelembaban udara: Makin lembab udara, proses pengeringan akan semakin lambat.

d. Arah aliran udara: Makin kecil sudut arah udaraterhadap posisibahan, makabahan semakin cepat kering.2. Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan

Yang termasuk golongan ini adalah:

a. Ukuran bahan: Makinkecil ukuran benda, pengeringan akan makin cepat.

b. Kadar air: Makin sedikit air yang dikandung, pengeringan akan makin cepat.

Proses pengeringan terbagi menjadi 3 kategori :1. Pengeringan udara atau pengeringan langsung dibawah tekanan atmosfir

Pengeringan ini memanfaatkan udara bebas di atmosfir.

2. Pengeringan hampa udara

Keuntungan dalam pengeringan ini didasarkan dengan kenyataan penguapan air terjadi lebih cepat di bawah tekanan rendah daripada di bawah tekanan tinggi.

3. Pengeringan beku

Pengeringan beku adalah sebuah proses yang memberikan kualitas bahan yang baik dari segi kestabilitas aroma, warna, dan kemampuan rehidrasi. Pengeringan ini didasarkan proses sublimisasi yang berada di temperature 0ocelcius dan tekanan 613 Pascal.

Jenis-jenis alat pengeringan yang digunakan:1. Drum DryerPengering ini digunakan untuk mengeringkan zat-zat berbentuk cairan,misalnya susu atau air buah. Alatnya terdiri dari pipa silinder yang besar, adayang hanya satu ada yang dua, bagian dalamnya berfungsi menampung danmengalirkan uap panas. Drum dryer sangat cocok untuk penanganan lumpur ataupadatan yang berbentuk pasta atau suspensi serta untuk bermacam-macam larutan (Anonim, 2010).

Pengeringan dengan drum (Drum Drying) secara luas digunakan dalam pengeringan komersial di industri pangan untuk berbagai jenis produk makanan berpati, makanan bayi, maltodekstrin, suspensi dan pasta dengan viskositas tinggi (heavy pastes), dan dikenal sebagai metode pengeringan yang paling hemat energi untuk jenis produk tersebut. Karena terpapar pada suhu tinggi hanya dalam beberapa detik, drum drying sangat cocok untuk kebanyakan produkyang sensitif terhadap panas. Dan drum dryer dalam pembuatan bubuk melibatkan system kominusi. Dalam operasional pengeringan, cairan, bubur, atau materi yang dihaluskan diletakan sebagai lapisan tipis pada permukaan luar drum berputar yang dipanaskan oleh uap. Setelah sekitar tiga perempat dari titik putaran, produk sudah kering dan dipindahkan denganpisau/scraper statis. Produk kering kemudian ditumbuk menjadi serpih atau bubuk. Pengeringan drum adalah salah satu metode pengeringan yang paling hemat energi dan khususnya efektifuntuk mengeringkan cairan dengan viskositas tinggi atau bubur makanan.

Proses optimalisasi drum dryerditentukan oleh beberapa faktor, salah satunya adalahtingkat viskositas larutan bahan (kental atau encer), larutan yang encer lebih cepatkering disebabkan lebih mudah memperluas permukaan cairan atau pasta. Dalam aplikasinya dibidang industri biasanya drum dryer digunakan untuk memproduksisereal dan ragi roti (Mujumdar, 1995).

Perbedaan penggunaan drum dryerjika dibandingkan dengan oven dalampengolahan pangan yang mengadung pati adalah tidak merusak bahan karena suhuyang digunakan berkisar antara 80oC dalam waktu yang cepat, yaitu hanya sekaliputaran drum. sedangkan penggunaan oven dalam pengeringan adalah dapat merusak bahan karena suhu yang dugunakan tinggi dalam waktu yang relatiflama.

BeberapaPermasalahanyang Timbul pada Drum Dryer :a. Terjadi fluktuasi kadar air dan ketebalan bahan;b. Akumulasi noncondensable gas dalam tabung yang mempengaruhi keseragaman pengeringan; dan

c. Suhu permukaan drum mungkin berbeda-beda sepanjang drum.

KelebihanDrum Dryer :a. Produk yang dihasilkan memiliki porositas yang baik sehingga sifat rehidrasi tinggi.

b. Bisa digunakan untuk makanan kering yang sangat kental, seperti pasta dan patigelatinizedatau dimasak, yang tidak dapat mudah dikeringkan dengan metode lain.

c. Efisiensi/hemat energi dan kecepatan yang tinggi.

d. Produk/hasil yang diperoleh lebih bersih dan higienis.

e. Mudah untuk mengoperasikan dan memelihara.

f. Fleksibel dan cocok untuk beberapa pengeringan tapi dalam jumlah kecil.

KelemahanDrum Dryer :a. Tidak cocok untuk produk yang tidak dapat membentuk film (lapisan tipis) yang bagus.

b. Khusus produk yang mengandung kadar gula tinggi seperti tomat pure tidak mudahdipisahkan dari drum karena thermoplasticity dari suhu bahan.

c. Throughput(kecepatan hasil pengeringan per satuan waktu) relatif rendah dibandingkandengan spray drying.

d. Biaya tinggi untuk perubahan permukaan drum karena presisi mesin sangat dibutuhkan.

e. Kemungkinan panas produk dapat memberikan rasa masak dan pudarnya warna karena kontak langsung dengan suhu tinggi di permukaan drum.

f. Tidak dapat memproses bahan/material yang mengandung garam tinggi (asin) atau bersifat korosif karena berpotensi terjadi pitting

g. pada permukaan drum.

h. Luas kontak permukaan bahan dengan udara lebih rendah dibandingkan dengan jenispengeringan lainnya seperti spray drying atau fluidized bed drying.

AplikasiDrum Dryer

Drum dryer antara lain diaplikasikan pada pengeringan produk pangan seperti, susu, makanan bayi, sereal, buah dan sayuran, pure kentang,pati masak, dan lain-lain.

2. Tray DryerTray Dryer (Cabinet Dryer) merupakan salah satu alat pengeringan yang tersusun dari beberapa buah tray di dalam satu rak. Tray dryer sangat besar manfaatnya bila produksinya kecil, karena bahan yang akan dikeringkan berkontak langsung dengan udara panas. Namun alat ini membutuhkan tenaga kerja dalam proses produksinya, biaya operasi yang agak mahal, sehingga alat ini sering digunakan pada pengeringan bahan bahan yang bernilai tinggi.

Tray dryer termasuk kedalam system pengering konveksi menggunakan aliran udara panas untuk mengeringkan produk. Proses pengeringan terjadi saat aliran udara panas ini bersinggungan langsung dengan permukaan produk yang akan dikeringkan. Produk ditempatkan pada setiap rak yang tersusun sedemikan rupa agar dapat dikeringkan degan sempurna. Udara panas sebagai fluida kerja bagi model ini diperoleh dari pembakaran bahan bakar, panas matahari atau listrik. Kelembaban relative udara yang mana sebagi factor pembatas kemampuan udara menguapkan air dari produk sangat diperhatikan dengan mengatur pemasukan dan pengeluaran udara ked an dari alat pengering ini melalui sebuah alat pengalir.

Penggunaannya cocok untuk bahan yang berbentuk padat dan butiran, dan sering digunakan untuk produk yang jumlahnya tidak terlalu besar. Waktu pengeringan yang dibutuhkan (1-6 jam) tergantung dari dimensi alat yang digunakan dan banyaknya bahan yang dikeringkan, sumber panas dapat berasal dari steam boiler.

Prinsip KerjaPengering tray ini dapat beroperasi dalam vakum dan dengan pemanasan tak langsung. Uap dari zat padat dikeluarkan dengan ejector atau pompa vakum. Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan zat padat memerlukan waktu sangat lama dan siklus pengeringan panjang yaitu 4-8 jamper tumpak. Selain itu dapat juga digunakan sirkulasi tembus, tetapi tidak ekonomis karena pemendekan siklus pengeringan tidak akan mengurangi biaya tenagakerja yang diperlukan untuk setiap tumpak.

Mekanisme KerjaPada tray dryer, yang juga disebut rak, ruang atau pengering kompertement, bahan dapat berupa padatan kental atau padatan pasta, disebarkan merata pada tray logam yang dapat dipindahkan di dalam ruang (cabinet). Uap panas disirkulasi melewati permukaan tray secara sejajar, panas listrik juga digunakan khususnya untuk menurunkan muatan panassekitar 10-20 % udara yang melewati atas tray adalah udara murni, sisanya menjadi udara sirkulasi. Setelah pengeringan, ruang atau kabinet dibuka dan tray diganti denganpengering tumbak (batch) tray. Modifikasi tipe ini adalah tipe tray truck yang ditolak ke dalam pengering. Pada kasus bahan granular (butiran), bahan bisa dimasukkan dalam kawat pada bagian bawah tiap-tiap tray, kemudian melalui sirkulasi pengering, uap panas melewati bed permeabel memberikan waktu pengeringan yang lebih singkat disebabkan oleh luas permukaan yang lebihbesar kena udara.

3. Spray Dryer

Pengeringan semprot(spray drying) cocok digunakan untuk pengeringanbahan pangan cair sepertisusu dan kopi(dikeringkan dalam bentuklarutanekstrak kopi). Cairan yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle(semacam saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet)cairan yang sangathalus. Butiraniniselanjutnya masuk kedalam ruang pengeringyang dilewatioleh aliran udara panas (Anonim,2009).

Evaporasiair akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkanbagian padatan produk dalam bentuktepung. Kapasitasnya dapatbeberapa kg perjam hingga 50ton per jam penguapan (20000pengering semprot) danumpan yangdiatomisasidalam bentuk percikan disentuhkan dengan udara panas yangdirancang dengan baik.

Contoh umum yang mengaplikasikan system spray dryer adalah proses proses pembuatan susu bubuk.Pada industri susu bubuk, pada tahap pertama digunakan evaporator(yang lebih murahbiaya penguapannya) sampai dihasilkan larutan pekat. Tahap berikutnya digunakan dryer(yanglebih mahal biaya penguapannya) untuk memperoleh susu bubuk.

Fungsi evaporator :

Memekatkan bahan/susu dengan cara menguapkan air dalam bahan/susu sehingga menaikkan total solid susu dari 40% menjadi 50%.

Metode mengeringan spray dryingmerupakan metode pengeringan yang paling banyakdigunakan dalam industri terutama industri makanan. Metode ini mampu menghasilkan produkdalam bentuk bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu, buah buahan, dll.Fungsi spray dryeritu sendiri adalah digunakan untuk menguapkan dan mengeringkan larutan dan bubur (slurry) sampai kering dengan cara termal, sehingga didapatkan hasil berupazat padat (bubuk) yang kering.

Prinsip Kerja Spray DryerSeluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke dalam bentukbutiran-butiran air dengan cara diuapkan menggunakan atomizer. Air daribahan yang telah berbentuk tetesan-tetesan tersebut kemudian di kontakandengan udara panas. Peristiwa pengontakkan ini menyebabkan air dalambentuk tetesan-tetesan tersebut mengering dan berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan antara uap panas dengan serbuk dilakukandengan cyclone atau penyaring. Setelah di pisahkan, serbuk kemudiankembali diturunkan suhunya sesuai dengan kebutuhan produksi. Pada prinsipnya cairan disemprotkan melalui sebuah alat penyemprot (sprayer) ke dalam ruangan yang panas. Dengan demikian air akan dapat menguap sehingga bahan dapat kering menjadi bubuk atau powder.

Mekanisme KerjaPada proses dengan menggunakan spray dryer liquid atau larutanslurry disemprotkan ke dalam tempat yang dialirkan gas-gas panas berupatitik-titik berkabut, air dengan cepat diuapkan dari dropplet menujupartikel padat yang disemprotkan kepada aliran gas panas tadi. Aliran gasdan cairan di dalam spray yang dialirkan secara co-counter, counter-current dan kombinasi keduanya (Ranganna, 1977). Tetesan yang terbentuk tadi selanjutnya diumpankan dengan spraynozel atau cakram spray dengan kecepatan tinggi yang berputar di dalamkamar-kamar slinder. Hal ini dapat menjamin bahwa tetesan-tetesan airdan partikel padatan basah tidak bercampur dan permukan padatan tidakkaku sebelum sampai ke tempat pengeringan, setelah itu baru digunakan chamber yang besar. Padatan kering akan keluar dibawah chamber melalui screw conveyer. Kemudian gas dialirkan dengan cyclone sparator agar proses dapatberlangsung dengan baik. Produknya berupa partikel ringan dan berporos. Contohnya susu bubuk kering yang dihasilkan dari pengeringan susu cairdengan spray drayer.Kelebihanpada Spray Dryer :a. Dapat menghasilkan produk yang bermutu tinggi, berkualitas serta tingkat kerusakan giziyang rendah. Selain itu perubahan warna, bau dan rasa dapat diminimalisir.

b. Komposisi produk yang dihasilkan relatif seragam.c. Dapat menghasilkan produk dalam jumlah yang sangat besar.Kekurangandari Spray Dryer:a. Harga dan biaya operasionalnya sangat tinggi.b. Tidak bisa pada bahan yang memiliki bulk density yang besar, corrosive.c. Recovery produk dan pengumpulan debu dapat meningkatkan biaya produksi.d. Dibanding pengering kontinyu lainnya, spray dryer memiliki modal yang cukup besar.Untuk itu, harus diatur ukuran partikel dan jumlah alirannya yang seimbang dengan temperatur dan jumlah aliran udara panasnya, sehingga dengan perpaduan pengaturan-pengaturan tersebut akan diperoleh kualitas dan kuantitas tepung atau bubuk sesuai yang diharapkan. Ruang pengering yang umumnya berbentuk siklon, hendaklah memilih material siklon yang tepat, kehalusanpermukaan dinding bagian dalam siklon yang memenuhi syarat termasuk dimensi dan sebagainya sehingga tidak menghambat kelangsungan proses pengeringan seperti bahan dapat mengalir turun tanpa hambatan, waktu pengeringan yang cukup, separasi udara dengan bahan dapat berlangsung secara sempurna, dan sebagainya.

Seketika setelah terjadi kontak antara zat padat dengan media pengering, suhu bahan padat akan menyesuaikan diri sampai terjadi keadaan steady. Suhu bahan padat dan laju pengeringanakan naik atau turun mencapai kondisi steady. Pada kondisi ini suhu wet-bulb dari media pengering, dan akibatnya suhu dalam bahan padat juga akan sama dengan suhu wet-bulb dari gas. Tetapi kesimpulan ini, tidaklah tepat karena tidak ada perpindahan panas dan massa. Apabila suhu tersebut mencapai suhu wet bulb dari gas, maka akan didapat suatu kondisi yang cukup stabil, dan laju pengeringan juga akan konstan. Keadaan ini disebut periode pengeringandengan laju konstan atau disebut denganconstant rate drying period.

Periode itu akan berakhir apabila bahan padat mencapai kadar air kritis (critical moisture content). Di atas titik ini suhu permukaan naik dan laju pengeringan akan turun dengan cepat. Periode dengan laju menurun (falling- rate period) akan berlangsung lebih lama dari pada laju pengeringan konstan (constan rate period) meskipun air yang menguap lebih sedikit.

Lajupengeringanakan mencapai nol pada beberapa kadar air setimbang (equilibrium moisture content) yang merupakan kandungan uap air yang terendah yang didapat dengan bahan padat ini dalam kondisi proses pengeringan yang dilakukan.