PENGERINGAN ZAT PADAT

1. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk mengeringkan bahan padat dan mengalirkan udara

panas dan menentukan laju alir pengeringan

2. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN

a. Alat yang digunakan

i. Termometer

ii. Termometer bola basah

iii. Plate dryer

iv. Water batch

v. Neraca analitik

b. Bahan yang digunakan

i. Kemplang

3. DASAR TEORI

Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah

kecil air atau zat cair dari bahan padat. Pengeringan

biasanya merupakan langkah akhir dari sederetan operasi.

Hasil pengeringan lalusiap dikemas. Zat padat yang akan

dikeringkan mungkin berbentuk biji, serbuk, kristal,

lempengan/lembaran.

Klasifikasi pengeringan meliputi pengeringan

adiabatik, non adiabatik, atau gabungan keduanya.

Pengeringan adiabatik dimana zat padat bersentuhan

langsung dengan gas panas sebagai media pengeringa.

Pengering non adiabatik dimana perpindahan kalor langsung

dari medium luar atau pengering tak langsung.

Udara memasuki ruang pengering jarang sekali berada

dengan keadaan benar kering. Tapi selalu mengandung air

dan kelembaban relative. Air bebas adalah selisih antara

kandungan air total didalam zat padat dalam keadaan

kering

X=Xt-X*

Dalam perhitungan kg menjadi pekdian adalah X, bukan

Xt pada basis kering.

X=kg H2O/kg zat padat kering tulang

Dengan berjalannya waktu, kandungan kebasahan akan

berkurang seperti contoh yang ditunjukan pada gambar A.

Selanjutnya saat umpan dipanaskan sampai suhu penguapan

dan sesudah itu grafik menjadi linier. Untuk kemudian

melengkung lagi kearah horizontal dan akhirnya mendatar.

Lalu pengeringan menunjukkan laju pengeringan kemudian

melengkung kebawah.

Sesudah periode penyesuaian masing-masing kurva

mempunyai segmentasi horizontal AB kg dinamakan laju

pengeringan periode konstan. Periode ini diartikan oleh

laju pengeringan yang tidak bergantung pada kandungan

kebasahan.

Selama periode konstan, laju pengeringan persatuan

luas adalah

RC=h (T−Tw )(3600)ζw kg /jamm2

Bila udara panas mengalir sejajar permukaan zat

padat, maka koefisien perpindahan panas (h):

H= 0,002040,8

Dimana : h= W/m C dan G= kg/jam m2

Humiditi volume udara panas dapat ditaksir dengan

persamaan:

Vh=(2,8 X10-3 + 4,56 X10-3 H)T

Density udara (ρG)

ρG=1+HVH

kg/m3

Kecepatan massa

G= V ρG kg/jam m2

Waktu pengeringan selama periode konstan

Tc=ms(X1−X2)

ARC

Bila difusi zat cair terkendali oleh laju

pengeringan pada periode menurun, maka saat laj

pengeringan berkurang berlaku hukum ficks II tentang

difusi

Vx

Vt=DLV

2xVZ2

Bila diasumsi kandngan kebasahan terdistribusi

merata pada saat t=0 maka integral

Bila difusi dimulai dari X1=X2 maka persamaan

menjadi

XcX =X

2

8 e πDLt4Z2

Sehingga waktu pengeringan adalah

T= 4z2π2DL

ln8XC

π2X

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).

Klasifikasi

Alat pengering dapat diklasifikasikan dalam 3 kelompok:

1. Berdasarkan proses

         Proses batch yaitu material dimasukkan ke dalam

pengering dan dikeringkan sampai waktu tertentu yang

diinginkan.

         Proses continue yaitu materila dimasukkan ke dalam

pengering dan bahan kering diambil secara sinambung.

2.      Berdasarkan sistem kontak

         Pengeringan adiabatik yaitu bahan bersentuhan langsung

dengan media pengering uap air yang terbentuk dipindahkan oleh

udara.

         Pengeringan nonadiabatik yaitu perpindahan kalor

berlangsung dari suatu medium diluar penyaring.

         Pengering adiabatik dan nonadiabatik yaitu kombinasi

antara pengering adiabatik dan nonadiabatik.

3.      Berdasarkan keadaan fisik bahan yang dikeringkan:

         Pengering hampa yaitu pengeringan pada tekanan rendah

dan proses penguapan berlangsung cepat.

         Pengering beku (freezing drying) yaitu air

disublimasikan dari bahan yang dibekukan sebgai contohnya

N2 cair dan seperti silika gel tetapi menjaga bahan tetap beku

agar bahan tidak rusak seperti protein yang rentang terhadap

suhu.

Pengeringan dan Aplikasinya

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:

         Sifat fisika dari bahan yang dikeringkan

         Pengaturan geometris bahan pada permukaan alat atau

media perantara perpindahan panas

         Sifat fisik lingkungan pengering.

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.

4. LANGKAH KERJA

a. Menegringan zat padat dengan ukuran tebal tertentu

dalam oven 2jamhingga tidak mengandung air lagi,

dinginkan lalu timbang ini adalah zat padat kernig

tulang

b. Merebus zat padat dalam air mendidih selam 15

menitdan dinginkan hingga suhu runag timbang

beratnya

c. Selisih berat zat padat basah kering tulang dengan

zat padat kering adalah kadar air awal zat padat

yang akan dikeringkan

d. Menyiapkan alat pengering, menghidupkan blower dan

elemen pemanas hingga suhu konstan 70C

e. Mencatat volume humidity suhu bola basah udara masuk

ruang panggang menentukan dew point udara dengan

menggunakan humidity chart

f. Membaca tekanan uap air dari tabel tekanan uap

dengan temperatur dew point

g. Mancatat laju alir udara

h. Menetukan laju alir udara kering masuk ruang

pengering dengan persamaan :

i. (Nt-Nh2O) X BM adalah massa udara kering masuk ruang

panggang

j. Mencatat relative humidity setiap 15menit

k. Mengulangi percobaan diatas

l. Laju alir udara dan suhu pengering selama percobaan

dijaga konstan

5. DATA PENGAMATAN

Data Primer

Waktu

Operasi

(menit)

Temperatur

e

Stack

Relative

Humidity

Temperatu

re Bola

Basah

Berat

Setelah

Pengeringa

n0 44 48 33 56,0515 46 38 32 46,5730 48 27 30 40,8645 52 25 32 35,8360 54 27 34 32,3075 58 25 36 29,7690 58 40 42 27,95

Data Sekunder

Waktu (T)

Menit

Tebal z = 0,3367Humidity (H)

Kg H2O/kg udara

kering

Free moisture (x)

Kg H2O/kg zat

kering0 0,028 1,044315 0,025 0,693530 0,019 0,4822

45 0,022 0,29660 0,026 0,165475 0,029 0,071490 0,048 0,0044

Laju kecepatan udara : 2,5 m/s

Diameter cerobong : 3,88 cm

Tebal kemplang : 0,3367 cm

Berat kemplang kering : 27,02 gr

Berat kemplang basah : 56,05 gr

6. PERHITUNGAN

a. Menghitung XT

XT = massazatpadatbasah−massazatpadat15−90

massazatpadat15−90 Pada 0 menit = XT= 0

Pada 15 menit

XT = 56,05−46,57

46,57 = 0,2035

Pada 30 menit

XT = 56,05−40,86

40,86 = 0,3717

Pada 45 menit

XT = 56,05−35,83

35,83 = 0,5643

Pada 60 menit

XT = 56,05−32,30

32,30 = 0,7538

Pada 75 menit

XT = 56,05−29,76

39,76 = 0,8834

Pada 90 menit

XT = 56,05−27,95

27,95 = 1,0053

b. Menghitung free moisture (X)

X*= 0,03

X= XT - X*

Pada 0 menit

X = 0 – 0,003

= -0,003

Pada 15 menit

X = 0,3713 – 0,003

= 0,3413

Pada 30 menit

X = 0,3717 – 0,003

= 0,3687

Pada 45 menit

X = 0,5643 – 0,003

= 0,5343

Pada 60 menit

X = 0,7538 – 0,003

= 0,7238

Pada 75 menit

X = 0,8834 – 0,003

= 0,8534

Pada 90 menit

X = 1,0053 – 0,003

= 0,9753

c. Menghitung debit udara kering

Q= V x A

= 2,8 m/s . 3600 s/jam . 3,14 (0,0194)2

= 11,9122 m3/jam

d. Menghitung flowrate udara kering

V = P udara x Q

= 1,2 kg/ m3 . 11,9122 m3/jam

= 14,2946

e. Mencari Vh

Vh = [2,83.10-3 + 4,56 x 10-3 .H] T

i. Vh 0 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,028)) 333 K

=0,9849

ii. Vh 15 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,025)) 333 K

= 0,9803

iii. Vh 30 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,019)) 333 K

= 0,9712

iv. Vh 45 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,022)) 333 K

=0,9757

v. Vh 60 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,0026)) 333 K

=0,9818

vi. Vh 75 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,029)) 333 K

=0,9864

vii. Vh 90 menit

=(2,83x10-3+4,56x10-3(0,048)) 333 K

=1,015

f. Mencari ρg

Ρg= 1+Hkg /m3Vh

i. 0 menit

=1+0,0280,9849 Kg/m3

=1,0437 kg/m3

ii. 15 menit

=1+0,0250,09803Kg/m

3

=1,0455 kg/m3

iii. 30 menit

=1+0,0190,9712 Kg/m3

=1,0492 kg/m3

iv. 45 menit

=1+0,0220,9757 Kg/m3

=1,047 kg/m3

v. 60 menit

=1+0,00260,9819 Kg/m3

=1.045 kg/m3

vi. 75 menit

=1+0,0290,9819 Kg/m3

=1,043 kg/m3

vii. 90 menit

=1+0,0481,015 Kg/m3

=1,032 kg/m3

g. Mencari harga G

G= V. Pg kg/jam m2

i. 0 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0437 kg/m2

=10520,496 kg/m2jam

ii. 15 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0455 kg/m2

=10538,64 kg/m2jam

iii. 30 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,0492 kg/m2

=10575,936 kg/m2jam

iv. 45 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,047 kg/m2

=10553,76 kg/m2jam

v. 60 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,045 kg/m2

=10533,6 kg/m2jam

vi. 75 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,043 kg/m2

=10513,44 kg/m2jam

vii. 90 menit

=2,8 m/s . 3600 s/jam x 1,032 kg/m2

=10402,56 kg/m2jam

h. Mencari h(heat tranfer)

H = 0,0204 G0,8

i. 0 menit

=0,0204(10520,496)0,8

=33,6712 W/ m K

ii. 15 menit

=0,0204(10538,64)0,8

= 33,7176 W/ m K

iii. 30 menit

=0,0204(10575,936)0,8

= 33,8131 W/ m K

iv. 45 menit

=0,0204(10553,76)0,8

= 33,7563 W/ m K

v. 60 menit

=0,0204(10533,6)0,8

=33,7047 W/ m K

vi. 75 menit

=0,0204(10513,44)0,8

= 33,6531 W/ m K

vii. 90 menit

=0,0204(10402,56)0,8

= 33,3689 W/ m K

i. Mencari Rc

Rc = h (T−Tw )3600λw

i. 0 menit

=33,6712w /m2k(333−306)36002409,7.103J/kg

=1,3581 KJ/jam m2

ii. 15 menit

=33,7176w /m2k(333−305)36002409,7.103J/kg

=1,4104 KJ/jam m2

iii. 30 menit

=33,8131w /m2k(333−303)36002409,7.103J/kg

=1,5154 KJ/jam m2

iv. 45 menit

=33,7563w /m2 (333−305 )36002409,7.103J /kg

=1,4120 KJ/jam m2

v. 60 menit

=33,7047w /m2 (333−307 )36002409,7.103J /kg

=1,3091 KJ/jam m2

vi. 75 menit

=33,6531w /m2 (333−309 )36002409,7.103J /kg

=1,2066 KJ/jam m2

vii. 90 menit

=33,3689w /m2 (333−315 )36002409,7.103J /kg

=0,8973 KJ/jam m2

j. Mencari Tc

Tc=Ms(x1−x2)ARc

i. 0 menit

= 0

ii. 15 menit

=0,02702Kg (1,0443−0,6935)kg /kg0,00118m2X1,4104kg/jam2

=5,6953 jam

iii. 30 menit

=0,02702Kg (0,6935−0,4822)kg /kg

0,00118m2x1,5154kg/jam2

=3,1928 jam

iv. 45 menit

=0,02702Kg (0,4822−0,296 )kg/kg0,00118m2X1,4120kg /jam2

=3,0195 jam

v. 60 menit

=0,02702Kg (0,296−0,1654 )kg/kg0,00118m2X1,3091kg /jam2

=2,2844 jam

vi. 75 menit

=0,02702Kg (0,1654−0,0714 )kg /kg

0,00118m2X1,2066kg/jam2

=1,7838 jam

vii. 90 menit

=0,02702Kg (0,0714−0,0044 )kg /kg0,00118m2X0,8973kg/jam2

=1,7097 jam

k. Mencari nilai t

T = 4z2π2Di

ln 8Xcπ2X

i. 0 menit

= 4 (0,003367m)2

(3,14)2(1188m2/jam) ln

8(0,8689)

(3,14)2(1,0443)

=1,5209.10-9 jam

ii. 15 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,6935 )

=6,3772.10-11 jam

iii. 30 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,4822)

= 1,4706 . 10-9 jam

iv. 45 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,296)

=0,3598.10-9 jam

v. 60 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,1654)

=5,6129 . 10-9 jam

vi. 75 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,0714)

= 8,8653 . 10-9 jam

vii. 90 menit

= 4 (0,003367m )2

(3,14 )2¿¿ ln

8(0,8689)

(3,14)2(0,0044)

= 1,9654 . 10-8 jam

7. ANALISA PERCOBAAN

Percobaan kali ini yaitu pengeringan zat padat

menggunakan bahan kemplang basah yang telah direndam

selama 2 jam dan dioven selama 1 jam pada suhu 60 0 C.

Pada saat melakukan percobaan, ada parameter yang harus

diperhatikan diantaranya adalah kelembaban, laju, jenis

bahan, waktu, dan suhu. Dan selanjutnya percobaan ini

menggunakan blower yang memiliki fungsi sebagai pengeluar

atau menghembuskan udara panas dan mengeluarkan udara

lembab yang terdapat pada ruang pengeringan agar bahan

yang akan dikeringkan tidak menjadi lembab kembali.

Dari pengamatan, semakin lama waktu yang digunakan

untuk mengeringkan, kandungan air yang didalam padatan

akan menguap dansaat kondisi tertentu, humidity akan

konstan dan kembali menurun dikarenakan berkurangnya

kadar air dalambahan padat. Untuk mengetahuinya, dapat

dilakukan dengan pemisahan terhadap humiditi dan free

moisture yaitu dengan mencatat relative humidity setiap

15 menit untuk mengetahui suhu udara keluar pengering.

8. KESIMPULAN

- Parameter yang harus diperhatikan adalah

kelembaban udara, laju, jnis bahan, waktu dan suhu

- Blower digunakan untuk mengeluarkan udara lembab

diruang pendingin

- Waktu pengeringan semakin lama maka kandungan uap

air dalam bahan semakin kecil

- Relative humidity dicatat tiap 15 menit untuk

mengetahui suhu udara keluar ruang pengering