laporan praktikum makalah modul tray drying

8/17/2019 LAPORAN PRAKTIKUM Makalah Modul Tray Drying

1/46

i

LAPORAN PRAKTIKUM

UNIT OPRERASI BIOPROSES 2

TRAY DRAYING ’

Disusun Oleh

KELOMPOK 6

Adithya Fernando Sitorus 1306447764

Fakhri Rafiki 1306447751

Sonia Limoes 1306412142

Ulina Ayu Pangesti 1306447726

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INODNESAI

2016


2/46

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan YME, karena berkat rahmat

dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini berisikan

tentang laporan percobaan pada praktikum ‘Tray Drying ’ pada mata kuliah

Praktikum Unit Operasi Bioproses. Percobaan ini dilakukan di Laboratorium

Proses, Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia.

Terima kasih kami ucapkan kepada dosen kami yang kami hormati Eny

Kusrini

selaku pembimbing mata kuliah Praktikum Unit Operasi Bioproses yang

telah membimbing kami selama pembuatan makalah ini; asisten laboratorium dan

teman-teman Departemen Teknik Kimia khususnya angkatan 2013 yang selalu

mendukung dan membantu proses penyelesaian makalah ini; dan semua pihak yang

terlibat dalam pembuatan makalah yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu di

sini.

Semua ide dan isi dari karya ini terinspirasi dari keadaan masyarakat

Indonesia dan kami bermaksud untuk meningkatkan kualitas lingkungan di

Indonesia. Semoga makalah ini akan bermanfaat bagi warga Universitas Indonesia

pada khususnya dan masyarakat Indonesia pada umumnya disamping sebagai salah

satu tugas mata kuliah Pencegahan Pencemaran

Depok, April 2016

Penulis,


3/46

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................ i

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii

BAB I - PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1

Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2

1.3 Tujuan ........................................................................................................... 2

1.4 Manfaat ......................................................................................................... 2

BAB II - TEORI DASAR .................................................................................. 3

2.1 Definisi dan Mekanisme Pengeringan ......................................................... 3

2.2 Tray Drying .................................................................................................. 4

2.3 Persamaan Tray Drying................................................................................. 6

2.4 Kurva Pengeringan ........................................................................................ 7

BAB III - PERCOBAAN ................................................................................... 8

3.1. Alat dan Bahan ............................................................................................ 8

3.2 Variabel-Variabel dalam Percobaan ............................................................ 8

3.3 Prosedur Percobaan ...................................................................................... 9

BAB IV - DATA DAN PENGOLAHAN DATA .............................................. 11

4.1 Pengaruh ukuran partikel terhadap pengeringan .......................................... 11

4.2 Pengaruh kecepatan udara terhadap pengeringan ........................................ 18

4.3 Pengaruh Perubahan suhu terhadap Pengeringan ....................................... 25

BAB V – ANALISIS .......................................................................................... 32

5.1 Analisis pengaruh ukuran partikel terhadap laju pengeringan ...................... 32

5.2 Analisis pengaruh kecepatan udara terhadap laju pengeringan .................... 375.3 Analisis pengaruh suhu terhadap laju pengeringan ....................................... 40

BAB VI - KESIMPULAN ................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 43


4/46

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Percobaan ini berkaitan dengan teknik pengeringan dengan judul ‘Tray

Drying’. Pengeringan adalah proses untuk menghilangkan sejumlah cairan volatil

yang terdapat dalam padatan dengan cara evaporasi. Di Industri kimia proses

pengeringan adalah salah satu proses yang penting. Proses pengeringan ini

dilakukan biasanya sebagai tahap akhir sebelum dilakukan pengepakan suatu

produk ataupun proses pendahuluan agar proses selanjutnya lebih mudah,

mengurangi biaya pengemasan dan transportasi suatu produk dan dapat menambah

nilai guna dari suatu bahan. Dalam industri makanan, proses pengeringan ini

digunakan untuk pengawetan suatu produk makanan. Mikroorganisme yang dapat

mengakibatkan pembusukan makanan tidak dapat dapat tumbuh pada bahan yang

tidak mengandung air, maka dari itu untuk mempertahankan aroma dan nutrisi dari

makanan agar dapat disimpan dalam waktu yang lebih lama, kandungan air dalam

bahan makanan itu harus dikurangi dengan cara pengeringan. Contoh industri yang

mengaplikasikan proses ini, yaitu industri semen, farmasi, dan susu. Pada proses ini

terjadi perpindahan massa (mass transfer) dan perpindahan kalor (heat transfer)

antara udara pengering dengan bahan padat yang akan dikeringkan.

Konsep perpindahan massa dapat diterapkan dalam pengeringan (drying ).

Dalam percobaan ini pengeringan akan dilakukan untuk mengeringkan suatu

umpan solid/butiran padat berupa pasir dengan berbagai ukuran menggunakan unit

operasi yang dinamakan tray dryer. Tray dryer adalah alat pengering yang

dirancang untuk pengeringan bahan yang membutuhkan wadah. Pada alat initerdapat tray yang digunakan sebagai tempat umpan yang dikeringkan. Proses

pengeringan dilakukan pada tray kedua dari atas. Pengeringan dilakukan dengan

mengalirkan udara yang dipanaskan dengan heater dan kemudian mengalir ke arah

tray-tray umpan. Udara panas inilah yang akan menguapkan air yang terkandung

dalam umpan yang berupa pasir hingga kering.


5/46

2

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang akan dikaji dalam penelitian ini adalah mengenai studi

karakteristik laju pangeringan partikel pasir basah. Pada percobaan ini akan dilihat

pengaruh ukuran partikel, variasi temperatur, dan variasi laju alir terhadap laju

pengeringan.

1.3 Tujuan

Tujuan penul isan makalah

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah

praktikum Unit Operasi Bioproses.

Tujuan percobaan

Adapun tujuan dari percobaan yang dilakukan adalah:

1 Menentukan kondisi variabel-variabel proses operasi pengeringan yang

diperlukan untuk melakukan operasi pengeringan optimum pada proses

pengeringan menggunakan tray dryer .

2 Mahasiswa mampu menggunakan Psychrometric Chart .

3

Mahasiswa mampu memprediksi laju pengeringan suatu padatan basah dalam

suatu persamaan empiris.

4 Untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel, variasi temperatur, dan variasi laju

alir udara terhadap laju pengeringan.

1.4 Manfaat penulisan

Manfaat dari penulisan makalah ini adalah untuk mendalami pemahaman

terhadap proses pengeringan menggunakan tray dryer. Selain itu penulisan ini juga bisa memberikan informasi mengenai pengaruh ukuran partikel, variasi temperatur,

dan variasi laju alir udara terhadap laju pengeringan pada tray dryer .


6/46

3

BAB 2

TEORI DASAR

2.1

Teori Pengeringan

Pengeringan adalah suatu peristiwa perpindahan massa dan energi yang

terjadi dalam pemisahan cairan atau kelembaban dari suatu bahan sampai batas

kandungan air yang ditentukan dengan menggunakan gas sebagai fluida sumber

panas dan penerima uap cairan (Sumber: Treybal, 1980) . Dasar proses pengeringan

adalah terjadi penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara

udara dan bahan yang dikeringkan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan

ada 2 golongan yaitu faktor yang berhubungan dengan udara pengering seperti

suhu, kecepatan udara, kelembapan, dimana makin tinggi udara pengering makin

cepat pula proses pengeringan berlangsung dan faktor yang berhubungan dengan

bahan yang dikeringkan seperti ukuran bahan, kadar air awal bahan. Pengeringan

secara mekanis dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu:

1. Continuous drying

Suatu pengeringan bahan dimana pemasukan dan pengeluaran bahan

dilakukan terus menerus.

2. Batch drying

Suatu pengeringan dimana bahan masuk ke alat pengering sampai pengeluaran

hasil kering, kemudian baru dimasukkan bahan yang berikutnya.

Menurut system proses pengeringan dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Direct drying

Pada system ini bahan dikeringkan dengan cara mengalirkan udara pengering

melewati bahan sehingga panas yang diserap diperoleh dari sentuhan langsungantara bahan dengan udara pengering, biasanya disebut dengan pengeringan

konveksi.

2. Indirect drying

Pada system ini panas pengeringan di dapat dari dinding pemanas yang

bersentuhan dengan bahan yang dikeringkan secara konduksi.


7/46

4

Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederetan operasi

dan hasil pengeringan biasanya siap dikemas. Kandungan zat cair dalam bahan

yang dikeringkan berbeda dari satu bahan ke bahan lain. Ada bahan yang tidak

mempunyai kandungan zat cair sama sekali (bone dry). Pada umumnya zat padat

selalu mengandung sedikit fraksi air sebagai air terikat. Zat padat yang akan

dikeringkan biasanya terdapat dalam bentuk serpih, bijian, kristal, serbuk,

lempeng, atau lembaran sinambung dengan sifat-sifat yang berbeda satu sama lain.

Zat cair yang akan diuapkan bisa terdapat pada permukaan zat padat seperti pada

kristal, dapat pula seluruh zat cair terdapat di dalam zat padat seperti pada

pemisahan pelarut dari lembaran polimer, atau dapat pula sebagian zat cair di luar

dan sebagian di dalam. Jika ditarik garis besarnya, tujuan pengeringan antara lain:

1. Agar produk dapat disimpan lebih lama.

2. Mempertahankan daya fisiologik bahan

3. Mendapatkan kualitas yang lebih baik,

4.

Menghemat biaya pengangkutan.

Laju pengeringan dipengaruhi oleh kondisi udara pengering, bentuk dan

ukuran partikel yang dikeringkan. Perpindahan massa terjadi bila terdapat kontak

antara solid dan udara pengering. Prosesnya adalah terjadi perpindahan massa dari

permukaan pertikel kedalam aliran udara pengering.

2.2 Tray Drying

Dalam percobaan ini pengeringan akan dilakukan untuk mengeringkan

suatu umpan solid/butiran padat berupa pasir dengan berbagai ukuran

menggunakan unit operasi yang dinamakan tray dryer. Tray dryer adalah alat pengering yang dirancang untuk pengeringan bahan yang membutuhkan

wadah/pan. Pada alat ini terdapat tray-tray yang digunakan sebagai tempat umpan

yang dikeringkan. Proses pengeringan dilakukan pada tray kedua dari atas.

Pengeringan dilakukan dengan mengalirkan udara yang dipanaskan dengan heater

dan kemudian mengalir ke arah tray-tray umpan. Udara panas inilah yang akan

menguapkan air yang terkandung dalam umpan hingga kering.


8/46

5

Alat pengering tipe rak (tray dryer) mempunyai bentuk persegi dan di

dalamnya berisi rak-rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan

dikeringkan. Pada umumnya rak tidak dapat dikeluarkan. Beberapa alat pengering

jenis itu rak-raknya mempunyai roda sehingga dapat dikeluarkan dari alat

pengering. Ikan-ikan diletakkan di atas rak yang terbuat dari logam dengan alas

yang berlubang-lubang. Kegunaan dari lubang tersebut untuk mengalirkan udara

panas dan uap air.

Alat tersebut juga digunakan untuk mengeringkan hasil pertanian berupa

biji-bijian. Bahan diletakkan pada suatu bak yang dasarnya berlubang-lubang untuk

melewatkan udara panas. Bentuk bak yang digunakan ada yang persegi panjang dan

ada juga yang bulat. Bak yang bulat biasanya digunakan apabila alat pengering

menggunakan pengaduk, karena pengaduk berputar mengelilingi bak. Kecepatan

pengadukan berputar disesuaikan dengan bentuk bahan yang dikeringkan,

ketebalan bahan, serta suhu pengeringan. Biasanya putaran pengaduk sangat lambat

karena hanya berfungsi untuk menyeragamkan pengeringan. Keuntungan dari alat

pengering jenis tray ini adalah : laju pengeringan lebih cepat, kemungkinan

terjadinya over drying lebih kecil, dan tekanan udara pengering yang rendah dapat

melalui lapisan bahan yang dikeringkan.

Gambar 2.1 Tray Drier yang digunakan di laboratorium

Departemen Teknik Kimia UI


9/46


10/46

7

ρ = densitas udara (g/cm3)

A = luas permukaan (cm2)

H= selisih kelembaban downstream – upstream

Menghitung nilai densitas udara

Densitas udara dicari dengan menggunakan persamaan gas ideal:

(4)

(5)

2.4 Kurva Pengeringan

Karakteristik proses pengeringan suatu bahan bergantung pada waktu yang

diperlukan, sehingga kurva kandungan air bahan terhadap waktu yang diperlukan

untuk mengeluarkan air dari bahan tersebut dapat digambarkan seperti dalam

Gambar 2, yang dinamakan kurva pengeringan. Pada proses pengeringan berlaku

dua proses, yaitu pada permulaan proses air dipermukaan bahan akan diuapkan,

seperti yang digambarkan pada kurva pengeringan yang berkemiringan rendah,

kemudian barulah berlaku proses pemindahan air dari bahagian dalam bahan ke

permukaaannya. Semakin lama semakin sedikit air yang diuapkan. Proses ini

berlangsung sampai air yang terikat saja yang tinggal di dalam bahan tersebut,

seperti digambarkan oleh kurva asimptot di sebelah kanan grafik.

Gambar 2.2 Kurva Pengeringan


11/46


12/46

9

5. Mengatur pengontrol kecepatan udara pengering pada level 5 dan pemanas pada

level 6.

6.

Mencatat berat pasir, kecepatan udara dan temperatur wet dan dry pada

upstream dan downstream pada tiap interval waktu 3, 6, 9, 12, 15 selama operasi

pengeringan.

7.

Mengulangi tahap-tahap percobaan seperti prosedur 2-6 untuk pasir berukuran

0.5 mm.

8. Membuat tabel dan kurva hasil percobaan.

3.3.2 Prosedur Percobaan Pengaruh Kecepatan Udara

1.

Menyediakan pasir dengan ukuran partikel 0.5 mm sesuai screen analysis.

2. Menimbang tray yang masih kosong dan mengukur luas permukaan tray.

3. Mengisi tray (satu) dengan pasir berukuran 0.5 mm (bahan non porous granular

solid), dan mengukur ketebalan pasir, kemudian menimbangnya.

4.

Membasahi pasir kering yang telah ditimbang dengan menyemprotkan air ke

seluruh permukaan tray, catat jumlah semprotan, lalu menimbang kembali tray

yang terdapat pasir basah tersebut.

5.

Mengatur pengontrol kecepatan udara pengering pada level 5 dan pemanas pada

level 5.

6. Mencatat berat pasir, kecepatan udara dan temperatur wet dan dry pada

upstream dan downstream pada tiap interval waktu 3, 6, 9, 12, 15 selama operasi

pengeringan.

7. Mengulangi tahap-tahap percobaan seperti prosedur 2-6 untuk kecepatan udara

pengering pada level 5 dan pemanas pada level 8.

8.

Membuat tabel dan kurva hasil percobaan.

3.3.3 Prosedur Percobaan Pengaruh ukuran partikel

1. Menyediakan pasir dengan ukuran partikel 0.5 mm sesuai screen analysis.

2.

Menimbang tray yang masih kosong dan mengukur luas permukaan tray.

3. Mengisi tray (satu) dengan pasir berukuran 0.5 mm (bahan non porous granular

solid), dan mengukur ketebalan pasir, kemudian menimbangnya.


13/46

10

4. Membasahi pasir kering yang telah ditimbang dengan menyemprotkan air ke

seluruh permukaan tray, catat jumlah semprotan, lalu menimbang kembali tray

yang terdapat pasir basah tersebut.

5.

Mengatur pengontrol kecepatan udara pengering pada level 5 dan pemanas

pada level 5.

6.

Mencatat berat pasir, kecepatan udara dan temperatur wet dan dry pada

upstream dan downstream pada tiap interval waktu 3, 6, 9, 12, 15 selama

operasi pengeringan.

7.

Mengulangi tahap-tahap percobaan seperti prosedur 2-6 untuk kecepatan udara

pengering pada level 5 dan pemanas pada level 8.

8.

Membuat tabel dan kurva hasil percobaan.


14/46

11

BAB 4

DATA DAN PENGOLAHAN DATA

4.1

Data dan Pengolahan Pengaruh Diameter Partikel terhadap Laju

Pengeringan

Tujuan Percobaan

Mengamati pengaruh ukuran partikel terhadap laju pengeringan.

Data Percobaan

a. Luas Tray (AT)

Panjang : 30 cm

Lebar : 16 cm

= 30 × 16 = 480 = 0.048

b. Variasi Ukuran Partikel 0.3 mm

Kecepatan udara: level 5

Pemanas : level 6

i)

Tebal Pasir = 7 mm

ii)

Jumlah Semprotan Air = 20

iii) Berat Tray Kosong (Wt) = 152 gr

iv) Berat Tray dan Pasir Kering (Wst) = 464 gr

v) Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt) = 478 gr

vi) Berat Air (Ww) = 14 gr

vii) Berat Pasir Kering (Ws) = = 312

Tabel 4.1. Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Diameter (0,3 mm)

Waktu

(menit)

Berat

(gram)

Suhu (oC)Laju Udara (m/s)

Upstream Downstream

Kering Basah Kering Basah 1 2 3 4 5

3 476 33.0 27.0 36.0 27.0 2.2 2.6 2.7 2.1 2.3

6 475 36.0 27.5 36.0 27.5 2.6 2.7 2.8 1.8 2.4

9 474 36.5 28.0 37.0 28.0 2.3 3.0 2.6 2.0 2.1


15/46

12

12 473 36.5 28.5 36.5 28.0 2.2 2.8 2.8 1.9 2.2

15 472 37.0 28.0 37.0 28.0 2.2 2.4 2.6 1.8 2.2

c.

Variasi Ukuran Partikel 0.5 mm


Pemanas : level 6

i) Tebal Pasir = 7 mm

ii) Jumlah Semprotan Air = 20



v)

Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt) = 501 gr

vi)

Berat Air (Ww) = 13 gr


Tabel 4.2. Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Diameter (0,5 mm)

Waktu

(menit)

Berat

(gram)

Suhu (oC)Laju Udara

Upstream Downstream


3 499 36.0 28.5 36.0 28.5 2.4 2.5 2.5 1.8 2.1

6 498 36.0 28.0 37.0 28.0 2.3 2.7 2.7 1.9 2.2

9 497 36.5 28.0 36.5 28.0 2.2 3.0 2.9 2.0 2.2

12 496 37.0 28.5 36.5 28.0 2.4 3.0 2.6 1.9 2.2

15 496 37.5 28.5 36.5 28.0 2.3 3.0 2.8 1.8 2.1

Pengolahan Data dan Grafik

a. Perhitungan Kandungan Air terhadap Waktu

Kandungan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

=

Dimana:

= kandungan air dalam pasir (kg air/kg padatan kering).


16/46

13

= berat pasir kering dengan tray (kg).

= berat pasir dalam tray selama pengamatan (kg).

= berat padatan kering (kg).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data untuk masing-masing

variasi ukuran partikel:

Tabel 4.3. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air

t

(menit)

Ukuran Partikel (d) = 0.3 mm Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm

Wi (g) Wst (g) Ws (g) Wi

(g)Wst (g) Ws (g)

3 476 464 312 0.0385 499 488 336 0.0327

6 475 464 312 0.0353 498 488 336 0.0298

9 474 464 312 0.0321 497 488 336 0.0268

12 473 464 312 0.0288 496 488 336 0.0238

15 472 464 312 0.0256 496 488 336 0.0238

Data yang diperoleh kemudian di plot kedalam grafik ‘Kurva Kandungan

Air ( ) Terhadap Waktu (Menit)’.

Tabel 4.4. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air Untuk di Plot ke Grafik

t (menit)

d = 0.3 mm d = 0.5 mm

3 0.0385 0.0327

6 0.0353 0.02989 0.0321 0.0268

12 0.0288 0.0238

15 0.0256 0.0238


17/46

14

Gambar 4.1 Kurva Kandungan Air ( ) Terhadap Waktu (Menit)

b.

Perhitungan Laju Pengeringan terhadap Kandungan Air

Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

= ∆

∆ .

1

=

| −|

| −| .

1

Dimana:

= laju pengeringan (kg air/menit.cm2).

= luas permukaan penguapan (cm2).

= waktu pengamatan (menit).



Tabel 4.5. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan

t

(menit)

∆t

(menit)

Ukuran Partikel (d) = 0.3 mm Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm

Wi

(g)

∆W

(g)

As

(cm2)

(kg

H2O/menit.cm2)

Wi

(g)

∆W

(g)

As

(cm2)

(kg

H2O/menit.cm2)

3 3 476 2 480 0.00139 499 2 480 0.00139

6 3 475 1 480 0.00069 498 1 480 0.00069

9 3 474 1 480 0.00069 497 1 480 0.00069

12 3 473 1 480 0.00069 496 1 480 0.00069

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

t (menit)

Kurva Kandungan Air ( ) Terhadap Waktu

(Menit)

Xi d = 0.3 mm Xi d = 0.5 mm


18/46

15

15 3 472 1 480 0.00069 496 0 480 0

Data yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan kedalam

grafik ‘Kurva Laju Pengeringan () Terhadap Kandungan Air ( )’.

Tabel 4.6. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Untuk Grafik

(kg H2O/menit.cm2)

d = 0.3 mm d = 0.5 mm d = 0.3 mm d = 0.5 mm

0.0385 0.0327 0.00139 0.00139

0.0353 0.0298 0.00069 0.000690.0321 0.0268 0.00069 0.00069

0.0288 0.0238 0.00069 0.00069

0.0256 0.0238 0.00069 0

Gambar 4.2 Kurva Laju Pengeringan (R) Terhadap Kandungan air (Xi)

0

0,0002

0,0004

0,0006

0,0008

0,001

0,0012

0,0014

0,0016

0,02 0,022 0,024 0,026 0,028 0,03 0,032 0,034 0,036 0,038 0,04

Kurva Laju Pengeringan ()

Terhadap Kandungan Air ( )


19/46

16

c. Laju Penguapan terhadap Kandungan Air

Laju penguapan () dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

berikut:

= ...(∆)

Dimana:

= laju penguapan (gr/s).

= kecepatan udara pengering (cm/s).

= densitas udara (gr/cm3).

= .

. =

(1 ).(28.8 −)

(82.5 ..−. −)(300 ) = 0.00117 ⁄


= selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

Kelembaban pada downstream dan upstream airflow dihitung dengan

persamaan:

= . . ∆

Dimana:

= specific heat capacity udara (1000 kJ/kg.o

C untuk suhu ruangan).∆ = Selisih suhu kering dan basah pada airflow.

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data untuk masing-masing variasi

ukuran partikel:

Tabel 4.7. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Penguapan

Ukuran Partikel (d) = 0.3 mm

t

(menit)

v rata-

rata

(m/s)

v rata-

rata

(cm/s)

ρ

(g/cm3)

As

(cm2)

Suhu Upstream (C)H Up-

stream

Suhu Downstream (C)H Down-

stream∆H mi (g/s)

Kering Basah Kering Basah

3 2.38 238 0.00117 480 33 27 0.0295 36 27 0.0442 -0.01 -1.971

6 2.46 246 0.00117 480 36 27.5 0.0404 36 27.5 0.0404 0 0

9 2.4 240 0.00117 480 36.5 28 0.0414 37 28 0.0439 -0 -0.329

12 2.38 238 0.00117 480 36.5 28.5 0.0393 36.5 28 0.0418 -0 -0.329

15 2.24 224 0.00117 480 37 28 0.047 37 28 0.047 0 0

Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm

Suhu Upstream (C) Suhu Downstream (C) ∆H mi (g/s)


20/46

17

t

(menit)

v rata-

rata

(m/s)

v rata-

rata

(cm/s)

ρ

(g/cm3)

As

(cm2)Kering Basah

H Up-

streamKering Basah

H Down-

stream

3 2.26 226 0.00117 480 36 28.5 0.0388 36 28.5 0.0388 0 0

6 2.36 236 0.00117 480 36 28 0.0397 37 28 0.0446 -0 -0.657

9 2.46 246 0.00117 480 36.5 28 0.0404 36.5 28 0.0404 0 0

12 2.42 242 0.00117 480 37 28.5 0.0411 36.5 28 0.0411 0 0

15 2.4 240 0.00117 480 37.5 28.5 0.0439 36.5 28 0.0414 0.002 0.3285


grafik ‘Kurva Laju Penguapan () Terhadap Kandungan Air ( )’.

Tabel 4.8. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Untuk di Grafik

(g/s)

d = 0.3 mm d = 0.5 mm d = 0.3 mm d = 0.5 mm

0.0385 0.0327 -1.971 0

0.0353 0.0298 0 -0.657

0.0321 0.0268 -0.329 0

0.0288 0.0238 -0.329 0

0.0256 0.0238 0 0.329

Gambar 4.3 Kurva Laju Penguapan (m) Terhadap kandugan air (Xi)

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

0,02 0,025 0,03 0,035 0,04

( g / s )

Kurva Laju Penguapan () Terhadap Kandungan

Air ( )

d = 0.3 mm d = 0.5 mm


21/46

18

4.2 Data dan Pengolahan Pengaruh Kecepatan Udara terhadap Pengeringan

Tujuan Percobaan

Mengamati pengaruh kecepatan udara pengering terhadap laju pengeringan.

Data Percobaan

a.

Luas Tray (AT)

Panjang : 30 cm

Lebar : 16 cm

= 30 × 16 = 480 = 0.048

b. Variasi Kecepatan level 6

Tabel 4.9. Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Kecepatan (level 6)

Variasi 1 (level 6)

Ukuran Partikel 0.5 Tray Kosong 152 Gr

Laju Udara lv. 6 Tray + Pasir Kering 498 Gr

Pemanas lv. 6 Tray + Pasir Basah 512 Gr

Jumlah Semprotan 20 Tebal pasir 0.8 Cm

Waktu

(menit)

Berat

(gr)

Suhu ('C)Laju Udara (m/s)

Upstream Downstream


3 511 36 28.5 36 28 2.7 3.3 3.2 2.5 2.8

6 509 36 28 36 28 2.6 3.1 3.1 2.3 2.6

9 508 36.5 28 36 28 3 3.1 3.3 2.6 2.7

12 507 37 29 36.5 28.5 3.7 3.2 3.3 2.4 2.6

15 506 36.5 29 36.5 28.5 3.1 3.2 3.4 2.7 2.7

c. Variasi Kecepatan level 8

Tabel 4.9. Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Kecepatan (level 8)

Variasi 2 (level 8)

Ukuran Partikel 0.5 Tray Kosong 152 Gr

Laju Udara lv. 8 Tray + Pasir Kering 503 Gr

Pemanas lv. 6 Tray + Pasir Basah 518 Gr

Jumlah Semprotan 20 Tebal pasir 0.8 Cm

Waktu

(menit)

Berat

(gr)

Suhu ('C)Laju Udara (m/s)

Upstream Downstream



22/46

19

3 516 35 28.5 34 28 4.1 5.1 4.2 3.1 3.6

6 514 35 28 34 28 4.1 4.8 4.2 3.2 3.9

9 513 35.5 28.5 34 28 3.7 4.4 4.3 3.7 3.6

12 512 35 28.5 34 28 3.7 4.2 4.2 3.3 3.7

15 507 36 28 34 28 3.5 4.3 3.9 3.5 3.8


a. Kandungan Air


=

Dimana:

= kandungan air dalam pasir (kg air/kg padatan kering).






Tabel 4.10. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air

t

(menit)

Laju Udara = lv.6 Laju Udara = lv.8

Wi (g) Wst (g) Ws (g) Xi Wi (g) Wst (g) Ws (g) Xi

3 511 498 346 0.03757 516 503 351 0.03704

6 509 498 346 0.03179 514 503 351 0.03134

9 508 498 346 0.0289 513 503 351 0.02849

12 507 498 346 0.02601 512 503 351 0.02564

15 506 498 346 0.02312 507 503 351 0.0114

Data yang diperoleh kemudian diplot ke dalam grafik ‘Kandungan Air

( ) Terhadap Waktu (Menit)’.


23/46

20

Tabel 4.11. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air untuk Grafik

t (menit)Xi

v = lv.6 v = lv. 83 0.03757 0.03704

6 0.03179 0.03134

9 0.0289 0.02849

12 0.02601 0.02564

15 0.02312 0.0114


b.

Laju Pengeringan


= ∆

∆ .

1

=

| −|

| −| .

1

Dimana:

= laju pengeringan (kg air/menit.cm2).



0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0 2 4 6 8 10 12 14 16

X i

t (menit)

Kandungan Air (Xi) terhadap Waktu (t)

v = lv.6 v = lv. 8


24/46

21



Tabel 4.12. Tabel Hasil Perhitungan Laju Pengeringan

t

(menit)

∆t

(menit)

Laju Udara = lv.6 Laju Udara = lv.8

Wi

(g)

∆W

(g)

As

(cm2)

Ri (kg

H2O/menit.cm2)

Wi

(g)

∆W

(g)

As

(cm2)

Ri (kg

H2O/menit.cm2)

0 3 512 0 480 0 518 0 480 0

3 3 511 1 480 0.00069 516 2 480 0.00139

6 3 509 2 480 0.00139 514 2 480 0.00139

9 3 508 1 480 0.00069 513 1 480 0.00069

12 3 507 1 480 0.00069 512 1 480 0.00069

15 3 506 1 480 0.00069 507 5 480 0.00347


grafik ‘Laju Pengeringan () Terhadap Kandungan Air ( )’.

Tabel 4.13. Tabel Hasil Perhitungan Laju Pengeringan untuk Grafik

t

(menit)

Xi Ri

v = lv.6 v = lv. 8 v = lv.6 v = lv. 8

3 0.03757 0.03704 0.00069 0.00139

6 0.03179 0.03134 0.00139 0.00139

9 0.0289 0.02849 0.00069 0.00069

12 0.02601 0.02564 0.00069 0.00069

15 0.02312 0.0114 0.00069 0.00347


25/46

22


c. Laju Penguapan

Laju penguapan () dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

= ...(∆)

Dimana:

= laju penguapan (gr/s). = kecepatan udara pengering (cm/s).

= densitas udara (gr/cm3).

= .

. =

(1 ).(28.8 −)

(82.5 ..−. −)(300 ) = 0.00117 ⁄


= selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

Kelembaban pada downstream dan upstream airflow dihitung dengan persamaan:

= . . ∆

Dimana:

= specific heat capacity udara (1000 kJ/kg.oC untuk suhu ruangan).

∆ = Selisih suhu kering dan basah pada airflow.

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 R i ( k g H 2 O / m e n i t . c

m 2

)

Xi

Laju Pengeringan (Ri) terhadap Kandungan Air

(Xi)

Ri v = lv.6 Ri v = lv. 8


26/46

23


ukuran partikel:

Tabel 4.12. Tabel Hasil Perhitungan Laju Penguapan

Laju Udara = lv.6

t

(menit)

v

rata-

rata

(m/s)

v rata-

rata

(cm/s)

ρ

(g/cm3)

As

(cm2)

Suhu Upstream

(C)H Up-

stream

Suhu

Downstream

(C)

H

Down-

stream

∆H mi (g/s)


3 2.9 290 0.00117 480 36 28.5 0.03026 36 28 0.03228 -0.002 -0.3285

6 2.74 274 0.00117 480 36 28 0.03416 36 28 0.03416 0 0

9 2.94 294 0.00117 480 36.5 28 0.03383 36 28 0.03184 0.00199 0.3285412 3.04 304 0.00117 480 37 29 0.03079 36.5 28.5 0.03079 0 0

15 3.02 302 0.00117 480 36.5 29 0.02906 36.5 28.5 0.03099 -0.0019 -0.3285

Laju Udara = lv.8

t

(menit)

v

rata-

rata

(m/s)

v rata-

rata

(cm/s)

ρ

(g/cm3)

As

(cm2)

Suhu Upstream

(C)H Up-

stream

Suhu

Downstream

(C)

H

Down-

stream

∆H mi (g/s)


3 4.02 402 0.00117 480 35 28.5 0.01892 34 28 0.01746 0.00146 0.32854

6 4.04 404 0.00117 480 35 28 0.02027 34 28 0.01738 0.0029 0.65707

9 3.94 394 0.00117 480 35.5 28.5 0.02079 34 28 0.01782 0.00297 0.65707

12 3.82 382 0.00117 480 35 28.5 0.01991 34 28 0.01838 0.00153 0.32854

15 3.8 380 0.00117 480 36 28 0.02463 34 28 0.01847 0.00616 1.31414




27/46

24

Tabel 4.13. Tabel Hasil Perhitungan Laju Penguapan untuk Grafik

t

(menit)

Xi mi (g/s)

v = lv.6 v = lv. 8 v = lv.6 v = lv. 83 0.03757 0.03704 -0.3285 0.32854

6 0.03179 0.03134 0 0.65707

9 0.0289 0.02849 0.32854 0.65707

12 0.02601 0.02564 0 0.32854

15 0.02312 0.0114 -0.3285 1.31414


-0,5

0

0,5

1

1,5

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04

m i ( g / s )

Xi

Laju Penguapan (mi) terhadap Kandungan Air (Xi)

v = lv.6 v = lv. 8


28/46

25

4.3 Data dan Pengolahan Pengaruh Suhu terhadap Laju Pengeringan

Tujuan Percobaan

Mengamati pegaruh perubahan suhu terhadap laju pengeringan

Data Percobaan

a. Luas Tray (AT)

Panjang : 30 cm

Lebar : 16 cm

= 30 × 16 = 480 = 0.048

b. Variasi Suhu Pemanas Level 5


Ukuran Partikel 0,5 mm

i)

Tebal Pasir = 4 mm

ii) Jumlah Semprotan Air = 10


iv)

Berat Tray dan Pasir Kering (Wst) = 387 gr

v) Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt) = 395 gr

vi)

Berat Air (Ww) = 8 gr

vii)

Berat Pasir Kering (Ws) = = 237

Tabel 4.14 Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Suhu (Level 5)

Waktu

(menit)

Berat

(gram)

Suhu (oC)Laju Udara (m/s)

Upstream Downstream


3 393 33 28 33 27.5 2.8 3.3 3.3 2.4 2.8

6 392 33 27.5 33 27.5 2.8 3.3 3.2 2.2 2.6

9 391 33 28 33 27.5 2.9 3.6 3.5 2.5 2.7

12 391 33 28 33 27.5 3 3.6 3.4 2.4 2.7

15 391 33 28 33 27 2.6 3.3 3.1 3 2.7

c. Variasi Suhu Pemanas Level 8



29/46

26

Ukuran Partikel 0,5 mm

i) Tebal Pasir = 4 mm

ii)

Jumlah Semprotan Air = 10

iii)

Berat Tray Kosong (Wt) = 152 gr


v)

Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt) = 317 gr

vi) Berat Air (Ww) = 6 gr


Tabel 4.15 Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Suhu (Level 8)

Waktu Berat

SuhuLaju Udara

Upstream Downstream


3 315 39 28.5 40 29 2.8 3.2 3.1 2.6 2.8

6 314 40.5 30 41 30 2.7 3.2 3.5 2.4 2.5

9 313 41 30.5 42 30.5 3 3.1 3.3 2.6 2.7

12 312 41 30.5 40 30.5 2.8 3.1 3.3 3.2 2.7

15 311 41 30.5 42 30.5 2.9 3.2 3.8 2.5 2.7


a. Perhitungan Kandungan Air terhadap Waktu


=

Dimana: = kandungan air dalam pasir (kg air/kg padatan kering).





ukuran partikel:


30/46

27

Tabel 4.16 Tabel Data Hasil Perhitungan – Variasi Suhu

Waktu

(menit)

Pemanas Level 5 Pemanas Level 8

Wi (g) Ws (g) Wst (g)

Xi (gr air/gr

padatan kering) Wi (g) Ws (g) Wst (g)

Xi (gr air/gr

padatan kering)

3 393 235 387 0.026 315 159 311 0.025

6 392 235 387 0.021 314 159 311 0.019

9 391 235 387 0.017 313 159 311 0.013

12 391 235 387 0.017 312 159 311 0.006

15 391 235 387 0.017 311 159 311 0.000

Data yang diperoleh kemudian di plot kedalam grafik ‘Kurva Kandungan Air

( ) Terhadap Waktu (Menit)’.

Tabel 4.17 Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Suhu untuk Grafik

t (menit)

Pemanas

Level 5

Pemanas

Level 8

3 0.026 0.025

6 0.021 0.019

9 0.017 0.013

12 0.017 0.006

15 0.017 0.000


31/46

28


b. Perhitungan Laju Pengeringan terhadap Kandungan Air


= ∆

∆ .

1

=

| −|

| −| .

1

Dimana:

= laju pengeringan (kg air/menit.cm2

).

= luas permukaan penguapan (cm2) = 480 cm2




Tabel 4.18 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan

t

(menit)

t

(menit)

Suhu Level 5 Suhu Level 8

Wi (g)Rt (g H2O/menit

cm2)Wi (g)

Rt (g H2O/menit

cm2)

3 3 393 0.00139 315 0.00139

6 3 392 0.00069 314 0.00069

9 3 391 0.00069 313 0.00069

12 3 391 0.00000 312 0.00069

15 3 391 0.00000 311 0.00069

0

0,01

0,02

0,03

0 5 10 15 20

K a n d u n g a n A i r ( g r a i r / g r

p a d a t a n )

waktu (menit)

Kurva Kandungan Air (

) Terhadap

Waktu (Menit)

Lv 5

Lv 8


32/46

29


grafik ‘Kurva Laju Pengeringan () Terhadap Kandungan Air ( )’.

Tabel 4.19 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan unutk Grafik

(kg H2O/menit.cm2)

Pemanas

Level 5

Pemanas

Level 8

Pemanas

Level 5

Pemanas

Level 8

0.026 0.025 0.00139 0.00139

0.021 0.019 0.00069 0.00069

0.017 0.013 0.00069 0.00069

0.017 0.006 0 0.00069

0.017 0 0 0.00069

Gambar 4.8 Kurva Kandungan Air ( ) Terhadap Laju Pengeringan(Ri)

0,000000,000200,000400,000600,000800,001000,001200,001400,00160

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 R i ( g H 2 O / m e n i t c m 2 )

Xi (gr air/gr padatan)

Kurva Kandungan Air (

) Terhadap Laju

Pengeringan (Ri)

Lv 5 Lv 8


33/46


34/46

31

3 2.9 0.001177 39 28.5 45.3 40 29 44 1.3 2.1296

6 2.86 0.001177 40.5 30 46.4 41 30 44.8 1.6 2.5849

9 2.94 0.001177 41 30.5 46.8 42 30.5 43.5 3.3 5.4804

12 3.02 0.001177 41 30.5 46.8 40 30.5 50.3 3.5 5.9707

15 3.02 0.001177 41 30.5 46.8 42 30.5 43.5 3.3 5.6296



Tabel 4.22 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Penguapan untuk Grafik

m (g/cm2) Pemanas Level

5

Pemanas

Level 8

Pemanas

Level 5

Pemanas Level

8

0.026 0.026 4.7506 2.1296

0.021 0.021 0 2.5849

0.017 0.017 4.8161 5.4804

0.017 0.017 4.9472 5.9707

0.017 0.017 9.5532 5.6296

Gambar 4.9 Kurva Kandungan Air ( ) Laju Pengeringan (Ri)

0

2

4

6

8

10

12

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030

L a j u P e n g u a p a n a i r , m (

g r / s )

Kandungan Air (gr air/gr padatan)

Grafik Kandungan Air vs Laju Penguapan

Lv 5

Lv 8


35/46

32

BAB 5

ANALISIS

5.1

Analisis Percobaan Pengaruh Diameter Partikel terhadap Pengeringan

5.1.1 Analisis Percobaan

Percobaan Tray Drying dengan variasi ukuran partikel bertujuan untuk

mempelajari operasi pengeringan dengan menggunakan tray drier dan menentukan

kondisi suatu variabel untuk melakukan operasi pengeringan secara optimum. Pada

percobaan ini, variabel yang diamati dalam pengaruhnya terhadap proses

pengeringan adalah ukuran partikel yang dikeringkan dan airflow. Pada percobaan

pertama digunakan 2 (dua) jenis ukuran partikel (pasir) yaitu 0,3 mm dan 0,5 mm.

Berbagai pengukuran awal dilakukan untuk memperoleh data yang

diperlukan dalam pengolahan data agar pengamatan dan analisis dapat berlangsung.

Data yang diukur antara lain berat tray kosong yang ditimbang untuk membantu

pengukuran berat pasir kering dan berat kandungan air dan diukur luas dari tray

sebagai luas permukaan pengeringan atau area penguapan ( A s), kemudian tray yang

diisi pasir kering ditimbang untuk mendapatkan berat dari pasir kering yang

digunakan, dan ditimbang kembali setelah dilakukan penyemprotkan air untuk

memperoleh berat kandungan air sebelum proses pengeringan. Penyemprotkan air

dilakukan dengan menggunakan sprayer agar kandungan air merata di seluruh

permukaan pasir sehingga proses pengeringan dapat terjadi secara merata pula.

Sebelum proses pengeringan di dalam tray drier berlangsung, terlebih

dahulu dilakukan pengaturan level suhu dan aliran air dengan mengatur pengontrol

kecepatan airflow pada skala level 5 dan suhu pengeringan pada skala level 6.

Proses ini dilakukan selama 15 menit secara kontinyu untuk masing-masing kuran partikel, dan selama proses berlangsung dilakukan pengambilan beberapa data

setiap 3 menit tanpa pemberhentian alat pada interval pengambilan data.

Pengambilan ke-lima data tersebut bertujan agar perubahan kandungan air dan

keadaan airflow serta suhu selama proses berlangsung dapat diamati dengan baik

dan dapat memberikan gambaran mengenai perubahan yang terjadi secara

progresif.


36/46

33

Data yang diambil pada setiap pengukuran adalah suhu aliran, baik dry

maupun wet pada upstream dan downstream, serta laju udara pengering diukur pada

5 (lima) titik. Pengukuran laju udara dilakukan pada titik-titik dengan skema yang

digambarkan pada gambar XX, karena diperlukan suatu pengambilan rata-rata

sebagai suatu asumsi laju udara pengering seragam disemua titik, sehingga tidak

bisa dilakukan pengukuran laju di satu atau dua titik saja. Suhu dry maupun wet

diukur untuk memperoleh nilai kelembaban aliran udara dan perbedaan kelembaban

udara pada upstream dan downstream.

Gambar 5.1 Skema pengambilan data aliran udara

Proses pengeringan ini dilakukan secara kontinyu dan tidak ada

pemberhentian aliran untuk pengambilan data agar udara kering terus dialirkan

sehingga gradien konsentrasi tetap terjadi dan proses pengeringan dapat terus

berlangsung. Jika udara kering dibiarkan diam maka lama kelamaan akan dicapai

kesetimbangan konsentrasi air pada pasir dan udara. Proses perpindahan massa

akan berhenti setelah kesetimbangan (baik suhu maupun konsentrasi) telah tercapai.

Proses pengeringan juga dilakukan satu persatu untuk tiap variasi agar data aliran

dan kandungan air yang berpindah lebih distinctive antar variasi sehingga

pengamatan lebih mudah dilakukan.

5.1.2 Analisis Pengolahan Data dan Grafik

Pengolahan data untuk mengetahui pengaruh ukuran partikel terhadap

optimasi proses pengeringan menggunakan tray drier terbagi menjadi 3 (tiga), yaitu

perhitungan kandungan air seiring waktu pengeringan, perhitungan laju

pengeringan dibandingkan dengan kandungan air, dan laju penguapan yang juga

dibandingkan dengan kandungan air, sehingga pada analisis pengolahan data akan

dijabarkan dalam tiga sub-part dibawah ini.

Perhi tungan Kandungan Ai r terhadap Waktu Pengeringan


37/46

34

Dalam percobaan ini, pertama-tama ingin diamati pengaruh ukuran partikel

terhadap kandungan air selama proses pengeringan sehingga digunakan 2 (dua)

jenis ukuran partikel sebagai variabel bebasnya yaitu partikel berukuran 0.3 mm

dan 0.5 mm. Analisis percobaan ini dilakukan dengan mengabaikan perbedaan

kandungan air pada kedua variasi sejumlah 1 gr, sehingga diterapkan asumsi

kandungan air awal berjumlah sama, agar dapat dibandingkan bagaimana pengaruh

ukuran partikel terhadap proses pengeringan yang dilakukan dengan indikator

kandungan air dalam partikel tersebut diiringi dengan perbandingan pola

pengeringan kedua ukuran partikel berbeda dalam proses pengeringan. Berdasarkan

grafik yang dihasilkan dari perhitungan kandungan air seiring waktu pengeringan

dapat dilihat bahwa tren yang dihasilkan oleh kedua kurva dapat dikatakan sama,

dimana keduanya menunjukkan penurunan kandungan air seiring berlangsungnya

proses pengeringan. Hal ini membuktikan bahwa dalam percobaan terjadi

perpindahan massa air dari pasir ke aliran udara kering yang mengakibatkan

kandungan air dalam partikel terus berkurang seiring berlangsungnya proses

pengeringan. Perpindahan massa yang terjadi disebabkan oleh peristiwa

perpindahan panas, yaitu peristiwa perpindahan energi dari udara ke dalam bahan

yang dapat menyebabkan berpindahnya sejumlah massa, dimana massa tersebut

dalam proses pengeringan ini berupa kandungan air.

Air dalam pasir yang mengalami proses tray drying berada pada dua

keadaan, yaitu unbounded water dan bounded water . Unbounded water ialah

sejumlah air yang berada di sela-sela padatan karena adanya tegangan permukaan,

dan memiliki tekanan uap dan panas laten penguapan yang sama dengan air murni.

Sebaliknya, bounded water ialah air yang berada dalam bahan padat dan

mempunyai interaksi dengan zat padat tersebut, yang memiliki tekanan uap lebihrendah dibandingkan air murni. Pada proses pengeringan, yang menguap pertama

kali adalah unbounded water meskipun tekanan uap dari bounded water lebih kecil

daripada tekanan uap air murni sehingga seharusnya energi untuk menguapkannya

lebih rendah dibandingkan dengan unbounded water . Namun, akibat dari letak dari

bounded water yang tertutup oleh unbounded water , serta adanya gaya adhesi

antara bounded water dan partikel pasir, bounded water memerlukan energi lebih

besar untuk mengalami penguapan.


38/46

35

Pada grafik yang dihasilkan, dapat dilihat bahwa penurunan kandungan air

benar-benar mengalami perubahan yang sama hingga pada menit ke 15 dimana

perununan secara konstan tetap terjadi seperti pada menit-menit sebelumnya untuk

partikel berukuran 0.3 mm, namun pada partikel berukuran 0.5 mm tidak terjadi

penurunan air yang diindikasikan nilai X i yang sama dengan menit ke-12-nya.

Perbedaan ini menunjukan bahwa semakin kecil ukuran partikel, maka nilai

kandungan air dalam partikel pasir juga semakin kecil dalam interval waktu proses

pengeringan. Nilai penurunan kandungan air yang lebih konstan tersebut

menunjukkan banyaknya kandungan air yang teruapkan selama proses pengeringan

dan mengalami perpindahan massa ke udara, dengan perbandingan 5:4 untuk

partikel berukuran 0.3 mm dan 0.5 mm. Hal ini disebabkan oleh ukuran partikel

yang lebih kecil memiliki kandungan bounded water lebih sedikit daripada partikel

dengan ukuran lebih besar sehingga akan lebih cepat menguapkan kandungan

airnya. Selain itu, partikel halus memiliki luas permukaan kontak yang lebih besar

dibandingkan dengan partikel sedang dan besar sehingga kontak antara air yang ada

dalam partikel dan udara panas yang dialirkan pun akan semakin banyak. Hal ini

tentunya dapat mempercepat proses pengeringan yang dilakukan.

Perhi tungan Laju Penger ingan terhadap Kandungan Air

Berdasarkan grafik dapat dilihat bahwa trend yang diperoleh untuk kedua

ukuran partikel kembali menunjukkan pola yang sama. Pada data pun terlihat

adanya penurunan konstan untuk kedua variasi ukuran partikel. Namun, pada

ukuran 0.5 mm yang mengandung air 1 gram lebih sedikit dari variasi ukuran

partikel 0.3 mm, pada akhir proses pengeringan mengalami penurunan laju

pengeringan ( Ri) hingga bernilai 0. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecilkandungan air dalam pasir maka semakin kecil juga laju pengeringannya. Hal ini

disebabkan karena semakin sedikitnya partikel air yang terkandung dalam pasir

maka udara akan semakin sulit mengambil partikel air di dalam pasir. Turunnya

laju pengeringan dapat disebabkan karena semakin kecilnya jumlah kandungan air

dalam partikel sehingga jumlah air yang dapat diuapkan oleh udara panas yang

dialirkan pun menjadi semakin kecil.


39/46

36

Namun, saat menerapkan pengabaian perbedaan 1 gram kandungan air awal

seperti halnya pada asumsi dalam pengamatan parameter kandungan air,

tercapainya nilai Ri 0 pada partikel berukuran 0.5 mm saat partikel berukuran 0.3

mm tidak mencapai nilai tersebut, menunjukkan bahwa partikel yang berukuran

lebih besar mencapai batas pengeringan terlebih dahulu dibandingkan yang lebih

kecil. Berdasarkan perbedaan ukuran partikel yang dtunjukkan dalam grafik diatas

menunjukkan bahwa semakin besar ukuran partikel, laju pengeringannya semakin

besar pula sehingga mencapai batas pengeringan terlebih dahulu. Hal ini

disebabkan ukuran partikel besar memiliki porositas yang lebih besar pula,

sehingga kandungan unbounded water semakin besar, dalam proses penguapan

yang menguap pertama kali adalah unbounded water , dan sebagian bounded water .

Laju Penguapan terhadap Kandungan Air

Grafik dengan plot antara laju penguapan dan kandungan air menunjukkan

bahwa secara umum untuk partikel berukuran 0.3 mm dan 0.5 mm, laju penguapan

mengalami fluktuasi dengan pola yang sama sekali berbeda. Peningkatan laju

penguapan yang terjadi pada beberapa bagian proses pengeringan dapat

dikarenakan pada bagian proses pengeringan tersebut jumlah air yang dapat

diuapkan atau terekspos oleh aliran udara berjumlah lebih banyak sehingga molekul

air yang terbawa oleh aliran lebih banyak dan laju penguapan pun naik seiring

dengan berkurangnya kandungan air dalam partikel berukuran 0.3 mm dan 0.5 mm.

Sedangkan, saat laju penguapan mengalami penurunan pada beberapa bagian

proses, maka kandungan air yang terekspos oleh aliran udara juga lebih sedikit.

Yang seharusnya terjadi seiring proses pengeringan adalah penurunan laju dari nilai

yang awalnya relatif tinggi karena pada awal proses terdapat banyak air yangteruapkan, kemudian seiring waktu laju penguapan pun turun seiring dengan

berkurangnya kandungan air dalam partikel, sesuai dengan jumlah air yang terbawa

aliran udara semakin lama semakin sedikit.

5.1.3 Analisis Kesalahan

Pada percobaan ini, perhitungan laju penguapan menggunakan metode

kelembaban sehingga menggunakan pengukuran suhu (dry dan wet ) untuk


40/46

37

upstream dan downstream. Seharusnya, suhu upstream akan selalu lebih tinggi

dibandingkan suhu downstream. Hal ini dikarenakan udara kering yang melewati

tray akan menyerap air dari partikel pasir sehingga suhu udara yang mengalir ke

downstream akan mengalami penurunan. Akan tetapi, pada percobaan ini, suhu

upstream yang didapat tidak selalu lebih tinggi dibandingkan downstream. Hal ini

yang mungkin menyebabkan grafik laju penguapan yang didapat mengalami

fluktuasi sehingga kurang tepat dan kurang valid. Pengukuran suhu dilakukan

dengan thermometer alkohol. Kondisi ruangan praktikum dengan kondisi suhu

upstream maupun downstream berbeda beberapa derajat Celcius sehingga pada saat

pengukuran suhu diperlukan waktu yang cukup lama sampai suhu yang ditunjukan

thermometer konstan

5.2 Analisis Percobaan Pengaruh Laju Alir Udara terhadap Pengeringan


Percobaan dengan variasi laju udara bertujuan untuk menentukan kurva

pengeringan berdasarkan laju pengeringan. Pada percobaan ini, variabel yang

divariasikan adalah laju udara sedangkan variabel lainnya dibiarkan sama yaitu

pemanas pada level 6, ukuran partikel 0.5 mm dan jumlah semprotan sebanyak 20

sehingga nanti akan didapatkan pengaruhnya terhadap proses pengeringan dalam

tray dryer. Laju udara yang digunakan adalah dengan level 6 dan level 8 yang dapat

diatur pada tray ryer.

Terdapat beberapa data yang diambil sebelum percobaan dilakukan seperti

luas permukaan tray, berat tray, berat tray dan pasir kering serta berat tray dan pasir

yang sudah dibasahi dengan semprotan air yang merata pada setiap bagian tray.

Data-data ini akan membantu pengolahan data terutama saat melakukan

perhitungan kandungan air, laju pengeringan maupun laju penguapan.

Setelah mengatur semua variabel pada alat, percobaan dilakukan selama 15

menit dengan pengambilan data, seperti suhu aliran pada upstream maupun

downstream, berat tray, dan laju udara pada 5 titik, setiap 3 menit tanpa

menghentikan kerja alat agar perubahan dapat terus terjadi sebelum terjadi

kesetimbangan antara udara dan air dalam pasir. Data yang dihasilkan adalah 5 data


41/46

38

dalam sekali percobaan. Setiap data akan menunjukkan perubahan yang terjadi

setiap jangka waktunya.


Data yang didapatkan dari percobaan kemudian diolah dengan perhitungan

kandungan air, laju pengeringan dan laju penguapan untuk mencapai suatu

kesimpulan bagaimana laju udara berpengaruh pada proses pengeringan dalam tray

dryer. Secara umum, dari data yang didapatkan dari percobaan ini berat tray dan

pasir terus berkurang dengan bertambahnya waktu menunjukkan massa air yanghilang selama proses pengeringan. Suhu upstream dan downstream baik suhu

kering dan basah hanya memiliki perbedaan yang sangat kecil dan secara umum

menunjukkan suhu upstream lebih tinggi dibanding suhu downstream karena suhu

upstream menunjukkan suhu yang lebih dekat dari sumber pemanas dan juga belum

dilalui suatu penghalang yang dapat menurunkan suhunya seperti yang terjadi pada

suhu downstream. Perubahan suhu upstream dan downstream juga lebih terlihat

pada laju udara level 8 dikarenakan kemampuan udara yang lebih cepat dapat lebih

baik memindahkan massa air ke udara sehingga suhu udara berubah menjadi lebih

basah.

Perhitungan kandungan air bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju alir

udara pengering terhadap kandungan air pada pasir dalam tray. Untuk perhitungan

kandungan air, dapat dilihat dari data tabel dan grafik pada kedua level laju udara

bahwa kandungan air secara umum menurun terhadap waktu pada kedua variabel

laju udara. Perubahan kandungan air pada level 8 sampai pada menit ke 15

menunjukkan perubahan yang lebih besar dibanding pada level 6 dikarenakan

jumlah massa air yang berpindah terbawa oleh udara lebih besar terjadi pada laju

udara level 8 sehingga kandungan air pada pasir menjadi lebih kecil. Hal ini sesuai

dengan teori bahwa pada suhu pemanas yang sama, aliran udara dengan laju yang

lebih besar akan membawa massa air lebih banyak dari aliran udara dengan laju

yang lebih rendah.

Grafik menunjukkan penurunan kandungan air pada kedua laju udara.

Berdasarkan teori, laju udara yang lebih tinggi seharusnya menunjukkan gradien


42/46

39

penurunan kandungan air lebih besar daripada laju udara yang lebih lambat. Grafik

hasil percobaan menunjukkan gradien yang hampir sama mulai dari menit 3 sampai

9, hanya saja pada laju level 8 dimulai dari menit 12 gradiennya menjadi lebih besar

dibanding dengan pada laju level 6 menunjukkan hal yang sesuai dengan teori.

Perhitungan laju pengeringan bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju

udara terhadap laju pengeringan. Berdasarkan teori, laju udara yang lebih tinggi

menghasilkan laju pengeringan yang lebih tinggi juga karena banyaknya massa air

yang terbawa oleh udara.

= ∆

∆ .

1

=

| −|

| −| .

1

Berdasarkan hasil percobaan dan grafik, dapat dilihat bahwa kedua laju

udara tidak menunjukkan gradien yang begitu jelas. Namun, laju pengeringan pada

laju udara level 8 berada di atas laju udara level 6 menunjukkan laju pengeringan

yang lebih besar dan sesuai dengan teori.

Perhitungan laju penguapan bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju

udara terhadap laju penguapan. Berdasarkan teori, laju alir udara berbanding lurus

dengan laju penguapan sehingga dapat dikatakan bahwa semakin tinggi laju alirudara maka semakin tinggi juga laju penguapan yang dihasilkan karena udara yang

membantu mempercepat proses penguapan air.

= ...(∆)

Berdasarkan hasil percobaan dan grafik, laju penguapan laju alir udara level

8 berada di atas laju penguapan pada laju udara level 6 menunjukkan laju

penguapan yang lebih besar pada laju udara yang lebih tinggi yaitu laju udara level

8 sesuai dengan teori.

5.2.3 Analisis Kesalahan

Terdapat beberapa kesalahan yang mungkin terjadi selama percobaan

sehingga hasil percobaan yang dihasilkan juga tidak begitu akurat. Adapun

kesalahan yang mungkin terjadi adalah ketidakakuratan dan pembacaan skala

(paralaks error) suhu pada termometer oleh praktikan, pengambilan data yang tidak


43/46

40

begitu tepat pada setiap 3 menit percobaan dikarenakan harus menunggu perubahan

suhu pada termometer sampai titik yang sesuai.

5.3

Analisis Percobaan Pengaruh Diameter Partikel terhadap Pengeringan


Percobaan Tray Drying dengan variasi suhu pemanas bertujuan untuk

mempelajari operasi pengeringan dengan menggunakan tray drier dan mengamati

pengaruh suhu pemanas pada proses pengeringan. Pada percobaan ini, variabel

yang diamati dalam pengaruhnya terhadap proses pengeringan adalah suhu

pemanas, dengan variasi suhu pemanas level 5 dan level 8 variabel lainnya seperti

kecepatan udara dan ukuran partikel dibuat tetap. Tujuan dilakukannya variasi suhu

pemanas adalah untuk menentukan suhu pemanas yang paling optimum untuk

proses pengeringan partikel.


Hubungan Kandungan Air terhadap Waktu Penger ingan

Berdasarkan data yang diperoleh dan yang sudah diplot ke dalam Grafik 1,

dapat dilihat bahwa untuk setiap level suhu pemanas, kandungan air dalam tray

pasir akan semakin berkurang seiring lamanya waktu. Hal ini disebabkan karena

terjadinya perpindahan massa dari air dalam pasir ke aliran udara melalui proses

penguapan. Perpindahan massa ini dapat terjadi karena adanya perpindahan energi

panas dari udara pemanas ke pasir, sehingga menyebabkan penguapan air menjadi

udara.

Dalam percobaan variasi suhu pemanas, data menunjukkan bahwa suhu

level 8 lebih baik dalam mengurangi kandungan air dalam pasir, ditunjukkandengan kandungan air yang terus menurun seiring waktu. Lain halnya dengan suhu

pemanas level 5, suhu level 5 hanya mampu untuk mengurangi kandungan air pada

menit 3, 6, dan 9. Setelah lewat dari 9 menit, kandungan air dalam pasir tidak

mengalami penurunan lagi, ditunjukkan dengan stagnasi pada Grafik 1. Tidak

berkurangnya kandungan air pada menit ke 12 dan 15 dengan suhu pemanas level

5 dapat disebabkan karena suhu pasir dan suhu udara pemanas sudah seragam,

sehingga tidak memungkinkan terjadinya perpindahan panas lagi. Sehingga dapat


44/46

41

disimpulkan bahwa semakin besar suhu udara yang diberikan, waktu pengeringan

akan semakin cepat. Hal ini sesuai dengan teori Kurva Pengeringan pada Bab II.

Hubungan Laju Penger ingan terhadap Kandungan A ir

Dari Grafik Kandungan Air vs Laju Pengeringan, dapat dilihat bahwa laju

pengeringan akan berkurang seiring berkurangnya kandungan air dalam pasir. Dari

grafik tersebut juga dapat terlihat bahwa suhu pemanas level 8 memberikan laju

pengeringan yang lebih baik dari pada suhu pemanas level 5. Pada suhu pemanas

level 5, proses pengeringan berhenti pada menit ke 12 dan 15, ditandai dengan besar

laju pengeringan 0 g H2O/menit.cm2, padahal kandungan air dalam pasir belum

sepenuhnya hilang. Hal ini dapat terjadi karena pada menit ke 12 dan 15 sudah

terjadi kesetimbangan antara uap air yang dikandung oleh pasir dengan medium

udara, ditandai dengan laju pengeringan menjadi nol.

Pada suhu udara pemanas level 8, terjadi pengurangan kandungan air secara

terus menerus seiring waktu pengamatan, sehingga akhirnya kandungan air dalam

pasir sudah tidak ada lagi. Hal ini menunjukkan proses pengeringan berlangsung

dengan baik, dan suhu level 8 lebih baik dalam melakukan pengeringan

dibandingkan suhu level 5.

Hubungan Laju Penguapan terhadap Kandungan Ai r

Pada Grafik Laju Penguapan vs Kandungan Air terlihat bahwa suhu level 8

memberikan pengeringan yang lebih besar dari suhu level 5. Semakin besar suhu

yang diberikan, maka laju penguapan akan semakin cepat. Suhu yang besar

membawa kalor yang besar pula, sehingga laju penguapan menjadi lebih besar

karena kandungan air yang teruapkan akan lebih banyak. Saat suhu udara

meningkat, kelembaban relative akan berkurang, dan hal ini adalah driving forcedari proses penguapan air. Penguapan yang terjadi pada permukaan pasir

dikendalikan oleh peristiwa difusi uap dari permukaan pasir ke lingkundan melalui

lapisan film tipis udara. Proses difusi dapat terjadi karena kandungan air pada pasir

berada di bawah titik jenuh atmosferik dan pasir dengan air di dalam sistem berifat

mutually soluble, sehingga dapat terpisah.


45/46

42

BAB 6

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu:

1. Partikel dengan ukuran lebih kecil membutuhkan waktu pengeringan lebih

sebentar. Semakin besar ukuran partikel, laju pengeringannya semakin

cepat mencapai batas pengeringan. Pada perhitungan, partikel ukuran 0,5

mm memang memiliki laju pengeringan yang lebih besar dibandingkan

dengan 0,3 mm, namun perbedaannya tidak begitu kentara, sehingga bisa

dikatakan laju pengeringan pada partikel 0,3 mm dan 0,5 mm perobaan ini

relatif sama.

2. Pengaruh perubahan laju alir menghasilkan kenaikan laju pengeringan.

Semakin besar laju alir maka semakin besar laju pengeringan. Pada hasil

percobaan didapatkan laju pengeringan terbesar pada skala laju alir level 8.

Hal ini disebabkan oleh terjadinya kontak yang lebih baik pada laju alir yang

lebih besar dan juga besar kalor yang terpindahkan semakin besar karena

gesekan yang terjadi pada kecepatan fluida yang besar.

3.

Pengaruh perubahan temperatur udara pengering menghasilkan kenaikan

laju pengeringan. Semakin tinggi temperatur udara pengering akan

menghasilkan laju pengeringan yang semakin besar. Pada percobaan, Suhu

udara level 8 memberikan hasil pengeringan yang lebih baik dibandingkan

suhu udara level 5.


46/46

DAFTAR PUSTAKA

Tindaon, Westryan. "Teknik Kimia: Pengeringan". Westryantindaon.blogspot.

co.id . N.p., 2013. Web. 12 Apr. 2016.

Dwiyanti, Kristina, and Nia Maulia. PENGARUH UKURAN PARTIKEL

TERHADAP LAJU PENGERINGAN PUPUK ZA DI DALAM TRAY DRYER. 1st

ed. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember Kampus ITS, 2016. Web. 12

Apr. 2016.

Tim Penulis. Modul Praktikum Unit Operasi Biproses II . Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

Geankoplis, J. 1983. Mass Transfer Operation 2nd Edition. Tokyo: Allyn and

Bacon Inc.

laporan praktikum makalah modul tray drying

Documents