PRAKTIKUM OPERASI TEKNIK KIMIA IIDRYING

I. TUJUAN1. Mempelajari proses drying2. Mengetahui hubungan antara drying time dengan moisture content, drying time dengan drying rate, dan moisture content dengan drying rate.3. Menentukan critical moisture content pada zat padat yang dikeringan di dalam dryer.

II. DASAR TEORIPengeringan (drying) zat padat berarti pengeringan padatan berarti menghilangkan sejumlah kecil relatif dari air atau cairan lain dari material padatan untuk menghilangkan cairan sisa hingga kadar terendah yang diinginkan. Pengeringan juga merupakan langkah terakhir dari rangkaian operasi, dan produk dari pengering sering kali untuk pengemasan akhir. Air atau cairan lain mungkin dihilangakn dari padatan secara mekanik dengan di peras atau dipusingkan atau secara termal dengan penguapan (McCabe, Unit Operation of Chemical Engineering, halaman 767).Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Proses perpindahan panas yang terjadi adalah dengan cara konveksi serta perpindahan panas secara konduksi dan radiasi tetap terjadi dalam jumlah yang relative kecil. Pertama-tama panas harus ditransfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida dengan cairan harus ditransfer melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung. Panas harus disediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara pemanasan yang digunakan, sedangkan waktu proses pengeringannya ditetapkan dalam dua periode, yaitu: 1. Periode pengeringan dengan laju tetap (Constant Rate Periode)Pada periode ini bahan-bahan yang dikeringkan memiliki kecepatan pengeringan yang konstan. Proses penguapan pada periode ini terjadi pada air tak terikat, dimana suhu pada bahan sama dengan suhu bola basah udara pengering. Periode pengeringan dengan laju tetap dapat dianggap sebagai keadaan steady.2. Periode pengeringan dengan laju menurun (Falling Rate Periode)Periode kedua proses pengeringan yang terjadi adalah turunnya laju pengeringan batubara (R=0). Pada periode ini terjadi peristiwa penguapan kandungan yang ada di dalam batubara (internal moisture)

Gambar 1.1 Grafik Peristiwa Perpindahan Proses PengeringanProses pengeringan suatu material padatan dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain: luas permukaan kontak antara padatan dengan fluida panas, perbedaan temperature antara padatan dengan fluida panas, kecepatan aliran fluida panas serta tekanan udara.Setiap material yang akan dikeringkan memiliki karakteristik kinetika pengeringan yang berbeda-beda bergantung terhadap struktur internal dari material yang akan dikeringkan. Kinetika pengeringan memperlihatkan perubahan kandungan air yang terdapat dalam material untuk setiap waktu saat dilakukan proses pengeringan. Dari kinetika pengeringan dapat diketahui jumlah air dari material yang telah diuapkan, waktu pengeringan, konsumsi energy. Parameteri-parameter dalam proses pengeringan untuk mendapatkan data kinetika pengeringan adalah: 1. Moisture Content (X) menunjukkan kandungan air yang terdapat dalam material untuk tiap satuan massa padatan. Moisture content (X) dibagi dalam 2 macam yaitu basis kering (X) dan basis basah (X). Moisture content basis kering (X) menunjukkan rasio antara kandungan air (kg) dalam material terhadap berat material kering (kg). Sedangkan moisture content basis basah (X) menunjukkan rasio antara kandungan air (kg) dalam material terhadap berat material basah (kg).2. Drying rate (N, kg/m2.s ) menunjukkan laju penguapan air untuk tiap satuan luas dari permukaan yang kontak antara material dengan fluida panas. Persamaan yang digunakan untuk menghitung laju pengeringan adalah:

Ms: massa padatan tanpa air (kg)A: luas permukaan kontak antara fluida panas dengan padatan (m2)dX: perubahan moisture content dalam jangka waktu dtdt: perubahan waktu (detik)Untuk mengetahui laju pengeringan perlu mengetahui waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan suatu bahan dari kadar air tertentu sampai kadar air yang diinginkan pada kondisi tertentu , maka bisa dilakukan dengan cara : 1. Kurva Laju Pengeringan untuk Kondisi Pengeringan KonstanData diperoleh dari eksperimen biasanya diperoleh W total massa dari padatan basah (padatan basah dengan kelembaban) pada perbedaan waktu t jam pada periode pengeringan. Semua data dapat dikonversikan menjadi data laju pengeringan dengan beberapa cara. Pertama, data di hitung kembali. Jika W adalah berat dari padatan basah dalam kilogram total air dengan padatan kering dan Ws adalah berat dari padatan kering dalam kilogram,

Gambar 1.2. Kurva kandungan air (moisture content) Xt versus waktu tUntuk kondisi pengeringan konstan yang diberikan, kadar kesetimbangan air X kg kadar kesetimbangan/kg padatan kering sudah ditentukan. Kemudian kadar air bebas X dalam kg air bebas/kg padatan kering sudah dihitung untuk masing masing nilai dari Xt.

............. (2)

kurva laju pengeringan, slope dari tangen setiap nilai menjadi kurva pada gambar 1.2. dapat diukur, dengan memberikan nilai dari dX/dt diberikan nilai dari t. Laju pengeringan R dapat dihitung untuk beberapa point dengan persamaan :

........... (3)

Dimana R adalah laju pengeringan dalam kg H2O/h.m2, Ws kg dari penggunaan padatan kering, dan A merupakan luas permukaan yang dikeringkan dalam m2. Dalam satuan English, R adalah lbm H2O/h.ft2, Ls aladal lbm padatan kering, dan A adalah ft2. Kurva laju pengeringan adalah ditentukan dari memplotkan R versus moisture content seperti pada Gambar 1.4. (Christie J. Geankoplis, Transport Process and Unit Operation, halaman 536-537). \

Gambar 1.4. Kurva Drying rate versus Free moisture