Spray Drying

Download Spray Drying

Post on 21-Oct-2015

272 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<ul><li><p>BAB I </p><p>PENDAHULUAN </p><p>A. Latar Belakang </p><p>Pangan merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam kehidupan </p><p>manusia. Pengolahan dan pengawetan bahan makanan memiliki interelasi terhadap pemenuhan </p><p>gizi masyarakat, maka tidak mengherankan jika semua negara baik negara maju maupun </p><p>berkembang selalu berusaha untuk menyediakan suplai pangan yang cukup, aman dan bergizi. </p><p>Salah satunya dengan melakukan berbagai cara pengolahan dan pengawetan pangan yang dapat </p><p>memberikan perlindungan terhadap bahan pangan yang akan dikonsumsi. </p><p>Seiring dengan kemajuan teknologi, manusia terus melakukan perubahan-perubahan </p><p>dalam hal pengolahan bahan makanan. Hal ini wajar sebab dengan semakin berkembangnya </p><p>teknologi kehidupan manusia semakin hari semakin sibuk sehingga tidak mempunyai banyak </p><p>waktu untuk melakukan pengolahan bahan makana yang hanya mengandalkan bahan mentah </p><p>yang kemudian diolah didapur. Dalam keadaaan demikian, makanan cepat saji (instan) yang </p><p>telah diolah dipabrik atau telah diawetkan banyak manfatnya bagi masyarakat itu sendiri </p><p>contohnya adalah bahan makanan yang dikeringkan. </p><p>Proses pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan atau mengilangkan sebagian </p><p>air dari suatu bahan dengan menguapkan sebagian besar air yang di kandung melalui </p><p>penggunaan energi panas. Biasanya, kandungan air bahan tersebut di kurangi sampai batas </p><p>sehingga mikroorganisme tidak dapat tumbuh lagi di dalamya. Keuntungan pengeringan adalah </p><p>bahan menjadi lebih awet dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan </p><p>menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan, berat bahan juga menjadi berkurang sehingga </p><p>memudahkan transpor, dengan demikian di harapkan biaya produksi menjadi lebih murah. </p><p>Kecuali itu, banyak bahan-bahan yang hanya dapat di pakai apabila telah di keringkan, misalnya </p><p>tembakau, kopi, teh, dan biji-bijian. Di samping keuntungan- keuntunganya, pengeringan juga </p><p>mempunyai beberapa kerugian yaitu karena sifat asal bahan yang di keringkan dapat berubah, </p><p>misalnya bentuknya, misalnya bentuknya, sifat- sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan </p><p>sebagainya. Kerugian yang lainya juga disebabkan beberapa bahan kering perlu pekerjaan </p><p>tambahan sebelum di pakai, misalnya harus di basahkan kembali (rehidratasi) sebelum di </p><p>gunakan. Agar pengeringan dapat berlangsung, harus di berikan energi panas pada bahan yang di </p><p>keringkan, dan di perlukan aliran udara untuk mengalirkan uap air yang terbentuk keluar dari </p><p>daerah pengeringan. Penyedotan uap air ini daoat juga di lakukan secara vakum. Pengeringan </p><p>dapat berlangsung dengan baik jika pemanasan terjadi pada setiap tempat dari bahan tersebut, </p><p>dan uap air yang di ambil berasal dari semua permukaan bahan tersebut. Factor- faktor yang </p><p>mempengaruhi pengeringan terutama adalah luas permukaan benda, suhu pengeringan, aliran </p><p>udara, tekanan uap di udara, dan waktu pengeringan. </p></li><li><p>B. Rumusan Masalah </p><p>- Pengertian Pengeringan </p><p>- Klasifikasi Pengeringan </p><p>- Pengertian Pengeringan Semprot </p><p>- Aplikasi Pengeringan Semprot </p><p>C. Tujuan </p><p>- Mempelajari teknik pengolahan pangan dengan menggunakan metode Spray Drying </p></li><li><p>BAB II </p><p>PEMBAHASAN </p><p>A. Pengertian Pengeringan </p><p>Teknologi pemprosesan bahan pangan terus berkembang dari waktu ke waktu. </p><p>Perkembangan teknologi ini didorong oleh kebutuhan pangan manusia yang terus meningkat </p><p>yang diakibatkan oleh semakin meningkatnya jumlah penduduk dunia. Pada saat yang sama, luas </p><p>lahan penghasil bahan pangan makin menyempit. Hal tersebut menyebabkan dibutuhkannya </p><p>teknologi-teknologi pemrosesan pangan yang mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas </p><p>produk makanan; salah satunya adalah teknologi pengeringan bahan makanan. </p><p>Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam </p><p>pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang </p><p>ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap </p><p>cairan (Sumber: Treybal, 1980). </p><p>Pengeringan makanan memiliki dua tujuan utama. Tujuan pertama adalah sebagai sarana </p><p>pengawetan makanan. Mikroorganisme yang mengakibatkan kerusakan makanan tidak dapat </p><p>berkembang dan bertahan hidup pada lingkungan dengan kadar air yang rendah. Selain itu, </p><p>banyak enzim yang mengakibatkan perubahan kimia pada makanan tidak dapat berfungsi tanpa </p><p>kehadiran air (Sumber : Geankoplis, 1993). Tujuan kedua adalah untuk meminimalkan biaya </p><p>distribusi bahan makanan karena makanan yang telah dikeringkan akan memiliki berat yang </p><p>lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil. </p><p>Pengeringan merupakan proses penghilangan sejumlah air dari material. Dalam </p><p>pengeringan, air dihilangkan dengan prinsip perbedaan kelembaban antara udara pengering </p><p>dengan bahan makanan yang dikeringkan. Material biasanya dikontakkan dengan udara kering </p><p>yang kemudian terjadi perpindahan massa air dari material ke udara pengering. </p><p>Dalam beberapa kasus, air dihilangkan secara mekanik dari material padat dengan cara di-press, </p><p>sentrifugasi dan lain sebagainya. Cara ini lebih murah dibandingkan pengeringan dengan </p><p>menggunakan panas. Kandungan air dari bahan yang sudah dikeringkan bervariasi bergantung </p><p>dari produk yang ingin dihasilkan. Garam kering mengandung 0.5% air, batu bara mengandung </p><p>4% air dan produk makanan mengandung sekitar 5% air. Biasanya pengeringan merupakan </p><p>proses akhir sebelum pengemasan dan membuat beberapa benda lebih mudah untuk ditangani. </p></li><li><p>B. Konsep Dasar Pengeringan </p><p>Pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair dari bahan </p><p>sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah </p><p>yang dapat diterima. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi </p><p>dan hasil pengeringan biasanya siap dikemas. Pemisahan air dari bahan padat dapat dilakukan </p><p>dengan memeras zat tersebut secara mekanik sehingga air keluar, dengan pemisah sentrifugal, </p><p>atau dengan penguapan termal. Pemisahan air secara mekanik biasanya lebih murah biayanya, </p><p>sehingga biasanya kandungan zat cair itu diturunkan terlebih dahulu sebanyak-banyaknya </p><p>dengan cara mekanik sebelum diumpankan ke dalam pengering termal. Kandungan zat cair </p><p>dalam bahan yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak </p><p>mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat selalu </p><p>mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Zat padat yang akan dikeringkan biasanya </p><p>terdapat dalam bentuk serpih (flake), bijian (granule), kristal (crystal), serbuk (powder), lempeng </p><p>(slab), atau lembaran sinambung (continous sheet) dengan sifat-sifat yang berbeda satu sama </p><p>lain. Zat cair yang akan diuapkan mungkin terdapat pada permukaan zat padat seperti pada </p><p>kristal; dapat pula seluruh zat cair terdapat di dalam zat padat seperti pada pemisahan pelarut dari </p><p>lembaran polimer; atau dapat pula sebagian zat cair sebagian di luar dan sebagian di dalam. </p><p>Umpan pengering mungkin berupa zat cair di mana zat padat melayang sebagai partikel, atau </p><p>dapat pula berbentuk larutan. </p><p>Kadar air atau moisture content adalah jumlah air yang terkandung dalam suatu bahan. </p><p>Kadar air dari padatan bisa akan mengalami penurunan selama proses pengeringan berlangsung, </p><p>yang kemudian akan menurunkan densitasnya. Pada beberapa kasus, bahan kering akan </p><p>menyusut. Kadar air yang terkandung dalam bahan bisa dihitung dengan beberapa cara, </p><p>diantaranya, susu kedelai bubuk bisa ditentukan dengan dua basis, yaitu basis basah dan basis </p><p>kering. </p><p>Perhitungan basis basah : </p><p>Xbb = kadar air basis basah (%) : </p><p>Perhitungan Basis Kering : </p><p>Xbk = kadar air basis kering(%) : Mw = berat bahan basah </p><p>Md = berat bahan kering </p></li><li><p>C. Klasifikasi Pengeringan dan Mekanisme Pengeringan </p><p> Klasifikasi Pengeringan </p><p>Ditinjau dari pergerakan bahan padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua, yaitu </p><p>pengeringan batch dan pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah pengeringan dimana </p><p>bahan yang dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan didiamkan selama waktu yang </p><p>ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk secara </p><p>sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering. </p><p>Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan </p><p>memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu: (Sumber: </p><p>Geankoplis, 1993) </p><p>1. Pengeringan kontak langsung </p><p>Menggunakan udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini </p><p>uap yang terbentuk terbawa oleh udara. </p><p>2. Pengeringan vakum </p><p>Menggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada </p><p>proses ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah. </p><p>3. Pengeringan beku </p><p>Pengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku </p><p> Mekanisme Pengeringan </p><p>Ketika benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara simultan, </p><p>yaitu : </p><p>1. Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di </p><p>permukaan benda padat </p><p>Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi , </p><p>radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembapan, laju </p><p>dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan. </p><p>Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat </p></li><li><p>dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi </p><p>uap dari permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara </p><p>2. Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan </p><p>Ketika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur </p><p>sehingga air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat. </p><p>Struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air. </p><p>D. Spray Drying </p><p>Spray drying merupakan suatu proses pengeringan untuk mengurangi kadar air suatu </p><p>bahan sehingga dihasilkan produk berupa bubuk melalui penguapan cairan. Spray drying </p><p>menggunakan atomisasi cairan untuk membentuk droplet, selanjutnya droplet yang terbentuk </p><p>dikeringkan menggunakan udara kering dengan suhu dan tekanan yang tinggi. Bahan yang </p><p>digunakan dalam pengeringan spry drying dapat berupa suspensi, dispersi maupun emulsi. </p><p>Sementara produk akhir yang dihasilkan dapat berupa bubuk, granula maupun aglomerat </p><p>tergantung sifat fisik-kimia bahan yang akan dikeringkan, desain alat pengering dan hasil akhir </p><p>produk yang diinginkan. </p><p>Desain Spray Drier </p></li><li><p> Atomizer </p><p>Atomizer merupakan bagian terpenting pada spray drier dimana memiliki fungsi untuk </p><p>menghasilkan droplet dari cairan yang akan dikeringkan. Droplet yang terbentuk akan </p><p>didistribusikan (disemprotkan) secara merata pada alat pengering agar terjadi kontak dengan </p><p>udara panas. Ukuran droplet yang dihasilkan tidak boleh terlalu besar karena proses pengeringan </p><p>tidak akan berjalan dengan baik. Disamping itu ukuran droplet juga tidak boleh terlalu kecil </p><p>karena menyebabkan terjadinya over heating. </p><p> Chamber </p><p>Chamber merupakan ruang dimana terjadi kontak antara droplet cairan yang dihasilkan </p><p>oleh atomizer dengan udara panas untuk pengeringan. Kontak udara panas dengan droplet akan </p><p>menghasilkan bahan kering dalam bentuk bubuk. Bubuk yang terbentuk akan turun ke bagian </p><p>bawah chamber dan akan dialirkan dalam bak penampung. </p><p> Heater </p><p>Heater berfungsi sebagai pemanas udara yang akan digunakan sebagai pengering. Panas </p><p>yang diberikan harus diatur sesuai dengan karakteristik bahan, ukuran droplet yang dihasilkan </p><p>dan jumlah droplet. Suhu udara pengering yang digunakan diatur agar tidak terjadi over heating. </p><p> Cyclone </p><p>Cyclone berfungsi sebagai bak penampung hasil proses pengeringan. Bubuk yang </p><p>dihasilkan akan dipompa menuju Cyclone. </p><p> Bag Filter </p><p>Bag Filter berfungsi untuk menyaring atau memisahkan udara setelah digunakan </p><p>pengeringan dengan bubuk yang terbawa setelah proses. </p></li><li><p>Mekanisme kerja spray drying </p><p>Prinsip dasar Spray drying adalah memperluas permukaan cairan yang akan dikeringkan </p><p>dengan cara pembentukan droplet yang selanjutnya dikontakkan dengan udara pengering yang </p><p>panas. Udara panas akan memberikan energi untuk proses penguapan dan menyerap uap air yang </p><p>keluar dari bahan. </p><p>Bahan (cairan) yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (saringan </p><p>bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) yang sangat halus. Butiran ini </p><p>selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Hasil </p><p>pengeringan berupa bubuk akan berkumpul dibagian bawah ruang pengering yang selanjutnya </p><p>dialirkan ke bak penampung. </p><p>Secara umum proses pengeringan dengan metode spray drying melalui 5 tahap : </p><p>1. Penentuan konsentrasi : konsentrasi bahan yang akan dikeringkan harus tepat, kandungan </p><p>bahan terlarut 30% hingga 50%. Jika bahan yang digunakan sangat encer dengan total </p><p>padatan terlarut yang sangat rendah maka harus dilakukan pemekatan terlebih dahulu melalui </p><p>proses evaporasi. Jika kadar air bahan yang akan dikeringkan terlalu tinggi maka proses </p><p>spray drying kurang maksimal dimana bubuk yang dihasilkan masih mengandung kadar air </p><p>yang tinggi. Selain itu juga menyebabkan kebutuhan energi yang tinggi dalam proses </p><p>pengeringan. </p><p>Perbandingan konsumsi energy yang akan dibutuhkan sesuai dengan Total Solid </p><p>(konsentrasi) feed (bahan) yang masuk ke dalam spray drying: </p><p>- 10 % = 23.650 kJ/kg powder 40% = 3.970 kJ/kg Powder </p><p>- 20% = 10.460 kJ/kg powder 50% = 2.680 kJ/kg powder </p><p>- 30% = 6.170 kJ/kg powder </p><p>2. Atomization : Bahan yang akan dimasukkan dalam alat spray drier harus dihomogenisasikan </p><p>terlebih dahulu agar ukuran droplet yang dihasilkan seragam dan tidak terjadi penyumbatan </p><p>atomizer. Homogenisasi dilakukan dengan cara pengadukan. selanjutnya bahan dialirkan </p><p>kedalam atomizer berupa ring/wheel dengan lubang-lubang kecil yang berputar. Atomization </p><p>merupakan proses pembentukan droplet, dimana bahan cair yang akan dikeringkan dirubah </p><p>ukurannya menjadi partikel (droplet) yang lebih halus. Tujuan dari atomizer ini adalah untuk </p><p>memperluas permukaan sehingga pengeringan dapat terjadi lebih cepat. Pada Industri </p><p>makanan, luas permukaan droplet setelah melalui atomizer adalah mencapai 1-400 </p><p>mikrometer. </p></li><li><p>3. Kontak droplet dengan udara pengering : Pada sebagian besar spray dryer, nozzle </p><p>(atomizer) tersusun melingkar. Dan pada tengahnya disemprotkan udara panas bertekanan </p><p>tinggi dengan suhu mencapai 300 0C. Udara panas dan droplet hasil atomisasi disemprotkan </p><p>ke bawah. Kondisi ini menyebabkan terjadinya kontak antara droplet dengan udara panas </p><p>sehingga terjadi pengeringan secara simultan. </p><p>4. Pengeringan droplet : adanya kontak droplet dengan udara panas menyebabkan evaporasi </p><p>kadungan air pada droplet hingga 95% sehingga dihasilkan bubuk. Bubuk yang telah kering </p><p>jatuh ke bawah drying chamber (ruang pengering) yang berukuran tinggi sekitar 25 m dan </p><p>diameter 5 m. dari atas chamber hingga mencapai dasar hanya memerlukan waktu selama </p><p>beberapa detik. </p><p>5. Separasi : udara h...</p></li></ul>

Recommended

View more >