Tujuan & Dasar Teori
-
Upload
guntur-r-kautsar -
Category
Documents
-
view
11 -
download
1
description
Transcript of Tujuan & Dasar Teori
![Page 1: Tujuan & Dasar Teori](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022071707/55cf8fa4550346703b9e530c/html5/thumbnails/1.jpg)
1.2. Tujuan
a. Tujuan Pembelajaran Umum
Mahasiswa mengenal karakteristik pengeringan hambur
Mahasiswa mampu mengoperasikan rangkaian alat pengeringan hambur skala
laboratorium yang dioperasikan secara batch sesuai prosedur operasi standar.
b. Tujuan Pembelajaran Khusus : Mahasiswa mampu
Memisahkan solut dalam larutan tersuspensi dari pelarutnya, hingga diperoleh produk
serbuk susu yang memenuhi syarat preservasi
Menghitung laju penguapan air untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi
dengan laju pemanasan tetap
Menghitung % perolehan produk untuk konsentrasi padatan dalam umpan bervariasi,
dengan laju pemanasan tetap
Mengevaluasi kinerja alat ‘spray dryer’(jumlah air maksimum yang dapat diuapkan oleh
sistem per jam) dengan memvariasikan konsentrasi padatan dalam umpan dengan laju
pemanasan tetap.
Menghitung efisiensi pemanasan spray dryer
1. 2. DASAR TEORI
Spray dryer pada umumnya merupakan pengering untuk memisahkan zat padat dari
pelarutnya (biasanya air), sehingga kandungan air yang tersisa di dalam zat padat mencapai suatu
nilai rendah yang dapat diterima. Teknologi ini sangat ideal digunakan jika produk akhir
harus memenuhi standar kualitas yang spesifik, seperti distribusi ukuran partikel (misalnya
katalis), kandungan kelembaban residual, massa jenis curah (bulk density), serta morfologi
partikel.
Proses pengeringan dengan spray dryer pada umumnya dilakukan terhadap produk pangan
dan farmasi yang berupa larutan suspensi atau pasta yang memenuhi kriteria sebagai berikut:
(1) Bahan sensitif terhadap panas atau akan mengalami kerusakan pada temperatur tinggi dan
kontak dengan pemanas dalam waktu relatif panjang
(2) Larutan mengandung partikel-partikel halus
![Page 2: Tujuan & Dasar Teori](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022071707/55cf8fa4550346703b9e530c/html5/thumbnails/2.jpg)
Sebagai media pemanas biasanya digunakan udara panas, tetapi jika pelarut yang digunakan
bersifat mudah terbakar, seperti alkohol, atau umpan berupa bahan yang sensitif terhadap
oksigen, maka digunakan nitrogen sebagai pemanas.
Untuk memberikan kontak yang efektif antara larutan pekat dengan udara panas, larutan
dikabutkan hingga membentuk butiran halus berukuran sekitar 50 mikron dengan luas
permukaan 120 m2/liter. Operasi pengkabutan dilakukan melalui nozel (gambar 1.1) atau dibantu
oleh alat cakram, yang pada umumnya berdiameter 50-350 mm, yang berputar dengan kecepatan
tinggi disesuaikan dengan produk yang dihamburkan. Media pemanas mengalir searah
(cocurrent) dengan cairan umpan, ataupun berlawanan arah. Aliran searah memberikan waktu
tinggal partikel dalam drying chamber yang cukup singkat dan siklon beroperasi secara efisien,
sedangkan aliran media pengering berlawanan arah akan memperpanjang waktu tinggal, dan
biasanya sistem dilengkapi dengan unggun terfluidisasi.
Butiran halus yang berkontak dengan aliran media panas akan kehilangan kandungan pelarutnya
(pada permukaan partikel) dengan cepat, menghasilkan butiran yang bersifat dapat mengalir
bebas, tetapi tetap tersuspensi di dalam media pengering (dalam drying chamber).
Gambar 1 Nozel untuk pengkabutan umpan
Kemudian serbuk kering dipisahkan dari
udara lembap di dalam siklon yang
bekerja berdasarkan gaya sentrifugal.
Gaya sentrifugal menyebabkan kenaikan
kecepatan campuran udara/uap air-serbuk
yang masuk ke sistem siklon.
Partikel serbuk yang lebih berat terkumpul di dinding siklon dan jatuh ke bejana
penampung. Pengeringan dengan ‘spray dryer’ terjadi pada tekanan atmosfer, dengan udara
pengering yang dipanaskan pada temperatur tinggi, sekitar 150-175oC. Hal ini membutuhkan
bahan bakar yang cukup besar, ditambah lagi tidak dimungkinkan adanya regenerasi energi dari
fasa uap. Dengan demikian, biasanya operasi pengeringan dengan ‘spray dryer’ dikombinasikan
dengan evaporasi, untuk memekatkan larutan umpan, karena:
![Page 3: Tujuan & Dasar Teori](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022071707/55cf8fa4550346703b9e530c/html5/thumbnails/3.jpg)
Ekonomi operasi (evaporasi lebih murah)
Meningkatkan kapasitas (jumlah air terevaporasi konstan)
Meningkatkan ukuran partikel ( setiap partikel mengandung lebih banyak padatan)
Meningkatkan massa jenis partikel (menurunkan ukuran vakuola)
Pemisahan serbuk lebih efisien (sebanding dengan peningkatan massa jenis)
Meningkatkan dispersibilitas produk (penurunan luas permukaan)
Karena evaporasi terjadi pada tekanan vakum dan temperatur rendah (sekitar 65o C pada efek
pertama), maka kebutuhan energi relatif kecil. Kinerja spray dryer dinyatakan dalam jumlah air
maksimum yang dapat diuapkan oleh sistem per jam.
Neraca massa padatan
Massa padatan dalam umpan masuk = Massa padatan dalam larutan tak teruapkan +
massa produk (serbuk kering)
Persen perolehan produk
Persen perolehan produk adalah rasio antara massa produk kering terhadap padatan yang
terkandung di dalam umpan, sesuai persamaan:
% perolehan = ( massa produk / massa padatan dalam umpan teruapkan ) x 100%
Massa produk : produk yang terkumpul di dalam siklon dan penampung
Massa padatan dalam umpan =
(vol umpan awal – vol sisa umpan – vol umpan dlm penampung – vol umpan dlm perpipaan) x (massa padatan/vol lart. umpan awal)
Penukaran Panas (heat exchange)Proses penukaran massa dan panas antara butiran umpan dengan udara pemanas ditunjukkan pada gambar 2 berikut:
![Page 4: Tujuan & Dasar Teori](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022071707/55cf8fa4550346703b9e530c/html5/thumbnails/4.jpg)
Gambar 2. Mekanisme penukaran panas butiran dengan udara panas
Pelarut akan menguap dengan mengambil energi yang dilepaskan oleh udara panas (dan
kering).
Evaluasi Data terukur
Massa air masuk ke dryer MW1 = VW1 * W1 / (kg/s)Massa air keluar dari dryer MW2 = VW2 * W2 / (kg/s)Massa air teruapkan MEW = MW1 – MW2 (kg/s)Specific evaporative capacity EC = MEW * 3600 / VDC (kg EW/m3h)Laju alir udara MA = MEW / (x2 – x1) (kg/s)Konsumsi energi untuk pemanasan udara QA = MA * (hA1 – hA0) (kW)Drying air specific consumption mA = 1 / (x2 – x1) (kg d.a./kg EW)
(kg d.a./kg EW)
Keterangan:Massa cairan teruapkan M1 (kg/h) Dried liquid concentration (dry mass) DM1 (%) Kadar air dalam serbuk W2 (%) Temperatur udara luar tA0 (°C) Kelembaban spesifik udara luar x0 = x1 (kg/kg dry air) Temperatur udara pemanas masuk tA1 Temperatur udara keluar tA2 (°C) Kapasitas evaporatif spesifik nyata ECR (kg/m3h) (Real value of the specific evaporative capacity)
Note: density air dan udara diambil dari tabel, enthalpy, specific moistures dan
![Page 5: Tujuan & Dasar Teori](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022071707/55cf8fa4550346703b9e530c/html5/thumbnails/5.jpg)
wet bulb temperature diambil dari diagram Mollier h – x udara basah (psychrometrics chart).
Nilai T, E dan EC plot pada diagram tergantung pada tA1.
Gambar 3 Pembacaan Diagram Mollier