BAB IIDRYING

A. TujuanMahasiswa dapat menggambarkan dan membandingkan laju pengeringan pada kayu I, II, dan III dengan luas permukaan, panjang dan massa berbeda pada kurva pengeringan dan laju penguapan kayu I, II dan III pada kurva penguapan airB. Landasan TeoriTransfer massa adalah gerakan molekul-molekul atau elemen fluida yang disebabkan karena adanya sesuatu gaya pendorong (Hardjono, 1989). Beda konsentrasi, beda tekanan, dan beda suhu merupakan gaya pendorong dalam proses transfer massa.Bila suatu zat padat dikontakan dengan udara yang kelembabannya lebih rendah dari kandungan kebasahan zat padat, zat padat akan melepaskan sebagian dari kebasahan dan mengering sampai seimbang dengan udara. Bila udara lebih lembab dari zat padat yang berada dalam kesetimbangan dengan udara akan menyerap kebasahan dari udara sehingga tercapai kesetimbangan (McCabe, 1993).Pada umumnya, pengeringan zat padat adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai terendah. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari serangkaian operasi, dan hasil dari pengeringan biasanya merupakan suatu bahan padatan yang siap untuk dikemas.Pengeringan (drying) zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair didalam padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima (McCabe, 1993).Pengeringan merupakan suatu cara mengurangi kandungan air suatu bahan dengan jalan memasukannya ke dalam alat pengering atau oven, sehingga terjadi pengupan dari zat cair yang ada dalam bahan tersebut. Tidak semua pengeringan dilakukan dengan oven. Ada beberapa cara pengeringan atau menghilangkan air yang tidak termasuk dalam operasi pengeringan yaitu dengan cara penekanan atau pemusingan (Treyball, 1981) Operasi pengeringan secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua golongan yaitu pengeringan terputus-putus (batch) dan pengeringan kontinyu. Di dalam pengeringan terputus-putus, bahan yang dikeringkan berada pada suatu tempat tertentu di dalam alat pengering, sedangkan udara secara terus menerus mengalir melaluinya dan menguapkan air dari bahan yang dikeringkan. Dalam pengeringan kontinyu, baik bahan yang dikeringkan dan udara, keduanya bergerak secara terus-menerus di dalam alat pengering.Proses pengeringan berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan memindahkan uap air dapat dibagi menjadi 3, yaitu :a. Pengeringan kontak langsungMenggunakan uadra panas sebagai medium pengeringan pada tekanan atmosferik. Pada proses ini, uap yang terbentuk terbawa oleh udara.b. Pengeringan vakumMenggunakan logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada proses ini penguapan air berlangsung cepat pada tekanan rendah.c. Pengeringan bekuPengeringan yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku.Faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu: faktor yang berhubungan dengan udara pengeringan (suhu, kecepatan volumetrik aliran udara pengering, kelembaban udara), dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan (ukuran bahan, kadar air awal, tekanan parsial dalam bahan)Mekanisme PengeringanKetika bahan basah dikeringkan secara termal, ada 2 proses yang berlangsung secara simultan, yaitu:a. Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air yang terdapat di permukaan benda padat.Perpindahan energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi, radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur, kelembaban, laju dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan kontak dengan udara dan tekanan. Proses ini merupakan proses penting selama tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat dihilangkan. Penguapan yang terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi uap dari permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara.b. Perpindahan massa air yang terdapat didalam benda ke permukaanKetika terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur sehingga air mengalir dari bagian dalam benda menuju ke permukaan bahan padat. Benda padat basah yang diletakkan dalam aliran gas kontinyu akan kehilangan kandungan air sampai saat tekanan uap di dalam padatan sama dengan tekanan parsial uap air dalam gas. Keadaan ini disebut equilibrium dan kandungan air yang berada dalam padatan disebut equilibrium moisture content. Pada keseimbangan, penghilangan air tidak akan terjadi lagi kecuali apabila material diletakkan pada lingkungan (gas) dengan relative humidity yang lebih rendah (tekanan parsial uap air yang lebih rendah).Kecepatan pengeringan dipengaruhi oleh: a. Luas transfer massa (A) b. Kelembaban (H)c. Tekanan (P)Dalam proses pengeringan dapat dibuat suatu kurva hubungan sebagai berikut:a. Hubungan antara kadar air (X) dan waktu pengeringan (t)

(Fig 6-12, Hardjono, 1989)Gambar II.1 Kurva hubungan antara kadar air (X) dengan waktu pengeringan (t)Keterangan :A: Daerah permukaan bagian atas yang basahA B : Periode yang terjadi setelah analisa pengeringanB C : Daerah bagian kecepatan yang konstan, setelah ditambah kelembabannyaC D : Periode pengeringan mendekati jenuhD E: Daerah pada saat kecepatan pengeringan mulai menurun lebih cepat dari sebelumnyaE: Daerah dimana kadar air bahan padat sudah mendekati kandungan air pada kesetimbangan, setelah pengeringan dapat dihentikan dapat dihentikan karena keadaan telah konstan.Dari grafik dapat dapat diketahui bahwa semakin lama waktu pengeringan (t) yang dilakukan maka semakin berkurang kadar air (X) dalam suatu bahan.

b. Hubungan kecepatan pengeringan (R) dengan kadar uap air (X)

(Fig 6-13, Hardjono, 1989)Gambar II.2 Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R) dengan kadar uap air (X)Keterangan :A B: Kecepatan pengeringan mungkin naik atau turun tergantung kandungan airnya. B: Kecepatan pengeringan konstan.B C: Proses pngeringan terjadi, yaitu cairan yang terdapat dalam bahan padat teruapkanC D: Periode dimana kadar air makin kecilc. Hubungan antara kecepatan pengeringan (R) dengan waktu pengeringan (T)

(Fig 12-41, Perry, 1983)Gambar II.3Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R) dengan waktu pengeringan (t)Keterangan :A B : Daerah laju pengeringan naik jika waktu ditingkatkanB C : Daerah kecepatan pengeringan konstanC: Titik dimana kecepatan konstan berakhir dan kecepatan pengeringan mulai turunC D : Kecepatan pengeringan turun drastisC. Alat dan Bahan1. 2. Alata. Neraca digitalb. Ovenc. Penjepitd. Gelas arlojie. Styrofoam

3. Bahana. Kayu kecil ukuran 3x1x1 cmb. Kayu sedang ukuran 5,8x1x1 cmc. Kayu panjang ukuran 9x1x1 cm

D. Skema KerjaKayu

Penimbangan

Dihitung sebagai berat kering

Perendaman

Kayu direndam selama 24 jam

Penimbangan

Dihitung sebagai berat basah/berat awal

Pengovenan

Kayu dioven pada suhu 1000C setiap 15 menit

Penimbangan

Kayu ditimbang sebagai berat setelah pengeringan.Diulang sampai didapat berat konstan

Pencatatan data

Gambar D.I Skema Kerja Proses Drying

E. Data PengamatanTabel E.I Data Pengamatan Praktikum DryingNo.PerlakuanHasil Pengamatan

1Menimbang bahan yang akan dikeringkanKayu kecil : 2,1678 gramKayu sedang : 4,1381 gramKayu panjang : 7,3851 gram

2Merendam kayu kedalam air selama 24 jam dan selanjutnya ditimbangKayu kecil : 2,6664 gramKayu sedang : 4,9554 gramKayu panjang : 8,7079 gram

3Dilakukan proses drying dimulai pada pukul 10.25 WIB sampai dengan pukul 14.25 WIBPada tabel E.II.

Tabel E.II Data Pengamatan Proses DryingWaktuBerat Kayu (gram)

Kayu KecilKayu SedangKayu Panjang

Kering2,16284,13817,3851

Basah2,66644,95548,7079

15 menit2,26004,33557,7614

30 menit2,14464,16617,4816

45 menit2,09094,07227,3267

60 menit2,05884,01487,2211

75 menit2,03843,97277,1523

90 menit2,02243,94107,0933

105 menit2,01013,92047,0470

120 menit2,00433,90387,0148

135 menit1,99633,88466,9771

150 menit1,99313,87316,9556

165 menit1,98653,85766,9326

180 menit1,98333,84426,9066

195 menit1,98273,84346,9040

210 menit1,98193,84066,9020

F. Analisis Data danPembahasan1. Analisis DataPerhitungan kadar air masing masing balok Kadar air kayu kecil = = =23,284631% Kadar air kayu sedang== = 19,75061%

Kadar air kayu panjang== = 17,911741%

Berat Kering (gram)

IIIIII

2,16284,13817,3851

Luas Permukaan (cm2)

IIIIII

1425,238

2. PembahasanPada praktikum kali ini digunakan 3 jenis kayu berbentuk balok dengan ukuran panjang yang berbeda, lebar dan tinggi yang sama. Panjang kayu I 3 cm, panjang kayu II 5,8 cm, dan panjang kayu III 9 cm. Langkah pertama yang dilakukan adalah menimbang balok kayu untuk mengetahui berat kering dari balok sebelum di drying. Berat awal kayu I sebesar 2,1628 gr, kayu II 4,1381 gr, kayu III 7,3851 gr. Langkah selanjutnya, kayu direndam selama 24 jam. Setelah dilakukan perendaman, berat kayu bertambah dari berat awalnya. Berat kayu I setelah direndam sebesar 2,6664 gr, kayu II 4,9554 gr, kayu III 8,7079 gr. Hal ini disebabkan karena kayu menyerap air, sehingga kadar air dalam kayu bertambah dan mengakibatkan berat kayu bertambah.Setelah dilakukan penimbangan, kayu dikeringkan menggunakan oven pada suhu 100C. Setiap 15 menit kayu dikeluarkan dari oven kemudian ditimbang menggunakan timbangan digital. Setelah dilakukan penimbangan berkali kali didapatkan berat kayu yang semakin berkurang. Hal ini disebabkan karena air yang terkandung dalam kayu teruapkan oleh udara panas yang dihasilkan oleh oven. Pengovenan dilakukan selama 210 menit hingga dua angka dibelakang koma konstan. Berat akhir kayu setelah pengovenan lebih kecil dibandingkan berat kayu kering sebelum direndam. Hal ini disebabkan oleh kayu sebelum direndam belum benar-benar kering. Kemudian, membuat kurva pengeringan dan kurva penguapan air berdasarkan data hasil pengeringan kayu.

Gambar F.I. Kurva PengeringanDari kurva pengeringan, laju kurva pengeringan kayu I, II, III relatif sama. Namun, terdapat perbedaan pada laju pengeringan pada awal drying yang cukup signifikan.

Gambar F.II. Kurva Penguapan Air

Berdasarkan kurva penguapan air, kayu III mengalami laju penguapan lebih cepat dibandingkan laju penguapan pada kayu I dan II. Hal ini disebabkan oleh luas permukaan kayu III lebih besar dibandingkan luas permukaan kayu I dan II.

G. Simpulan dan Saran1. SimpulanBerdasarkan kurva pengeringan dan kurva penguapan, dapat disimpulkan bahwa laju penguapan kayu III lebih cepat dibandingkan kayu I dan II dikarenakan luas permukaan kayu III lebih besar sehingga luas kontak panas dengan bahan juga semakin luas. Sedangkan laju pengeringan kayu relatif sama.2. Saran a. Pada saat drying, sebaiknya tiap kayu diberi tanda agar posisi kayu yang menguapkan kandungan airnya selalu sama.b. Kayu sebelum direndam harus dalam keadaan benarbenar kering sehingga dapat diketahui berat kering kayu.

H. Daftar PustakaHamdani, Affan Fajar, dkk. 2013. Laporan Praktikum Dasar Teknik Kimia : Drying. Prodi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional Veteran Yogyakarta. Riannanda, Krisna. 2011. Laporan Tugas Akhir Penurunan Kadar Air Bahan Material Dengan Rotary Dryer Sistem Counter Current. Prodi DIII Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.Mc Cabe, W.L., 1993. Unit Operation of Chemical Engineering, 3rd Edition, McGraw-Hill Book Co., New York, , Chapter: Humidification and Drying Hardjono, 1989, Operasi Teknik Kimia, edisi pertama, Jurusan Teknik Kimia UGM, Yogyakarta Treybal, R.E., 1981, Mass Transfer Operations, McGraw-Hill, Singapore. Chapter: Humidification and DryingPerry, J.H., and C.H.Chilton. (1996). Chemical Engineers Handbook, 6th edition. New York : McGraw-Hill.

Saputra, Satriya. 2013. Drying. http://satriyasaputra.blogspot.com/2013/09/drying.html/Pengeringan (Dying). Diakses 07 Juni 2014

LAMPIRANGambar 1. Proses Drying Menggunakan Oven

Gambar 3. Penimbangan Kayu Sedang ukuran 5,8x1x1 cmGambar 2. Penimbangan Kayu Kecil ukuran 3x1x1 cm

Gambar 4. Penimbangan Kayu Panjang ukuran 9x1x1 cm