LAPORAN PRAKTIKUM Makalah Modul Tray Drying

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

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,

i

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 .................... 37 5.3 Analisis pengaruh suhu terhadap laju pengeringan ....................................... 40 BAB VI - KESIMPULAN ................................................................................. 42 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 43

ii

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 ini terdapat 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.

1

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 penulisan 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.

2

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 langsung antara 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.

3

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.

4

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

5

Alat pengering tipe bak terdiri atas beberapa komponen sebagai berikut : 1. Bak pengering yang lantainya berlubang-lubang serta memisahkan bak pengering dengan ruang tempat penyebaran udara panas (plenum chamber). 2. Kipas, digunakan untuk mendorong udara pengering dari sumbernya ke plenum chamber dan melewati tumpukan bahan di atasnya. 3. Unit pemanas, digunakan untuk memanaskan udara pengering agar kelembapan nisbi udara pengering menjadi turun sedangkan suhunya naik.

2.3 Persamaan Tray Drying Persamaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah: 

Menghitung kandungan air:

(1) dengan Xi

= kandungan air dalam pasir (gram air/gr padatan kering)

Wst = berat pasir kering dengan tray (g) Wi

= berat pasir dalam tray selama pengamatan (g)

Ws

= padatan kering (g) 

Menghitung laju pengeringan air:

(2) dengan,

R = laju pengeringan (g H2O/menit.cm2) A = luas permukaan pengeringan (cm2) t = waktu pengamatan (menit)

A = 20,3 cm x 30 cm =609 cm2 

Menghitung laju penguapan (3)

dengan,

m = laju penguapan (g/s) vi = kecepatan rata-rata udara pengering (cm/s)

6

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

7

BAB 3 PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat 

Mesin tray Drier



Tray



Timbangan



Psychrometer



Anemometer



Stopwatch

3.1.2 Bahan 

Pasir dengan 3 ukuran (0.3 mm, 0.5 mm, dan 0.7 mm)



Air

3.2 Variabel-Variabel dalam Percobaan 

Diameter Partikel (pasir)



Temperatur



Laju alir udara



Waktu

3.3 Prosedur Percobaan 3.3.1 Prosedur Percobaan Pengaruh ukuran partikel 1. Menyediakan pasir dengan 2 ukuran partikel yang berbeda, 0.3 mm, dan 0.5 mm sesuai screen analysis. 2. Menimbang tray yang masih kosong dan mengukur luas permukaan tray. 3. Mengisi tray (satu) dengan pasir berukuran 0.3 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.

8

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.

9

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.

10

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 𝐴𝑇 = 30 × 16 = 480 𝑐𝑚2 = 0.048 𝑚2

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)

= 𝑊𝑠𝑡 −𝑊𝑡 = 312 𝑔𝑟

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

Berat

(menit)

(gram)

Upstream

Laju Udara (m/s)

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

11

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 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)

= 488 gr

v) Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt)

= 501 gr

vi) Berat Air (Ww)

= 13 gr

vii) Berat Pasir Kering (Ws)

= 𝑊𝑠𝑡 −𝑊𝑡 = 336 𝑔𝑟

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

Berat

(menit)

(gram)

Suhu (oC) Upstream

Laju Udara

Downstream

Kering Basah Kering Basah

1

2

3

4

5

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: 𝑋𝑖 =

𝑊𝑖 − 𝑊𝑠𝑡 𝑊𝑠

Dimana: 𝑋𝑖

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

12

𝑊𝑠𝑡 = berat pasir kering dengan tray (kg). 𝑊𝑖

= berat pasir dalam tray selama pengamatan (kg).

𝑊𝑠

= berat padatan kering (kg).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑋𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel:

Tabel 4.3. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air Ukuran Partikel (d) = 0.3 mm

t

Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm

Wi (g)

Wst (g)

Ws (g)

𝑋𝑖

3

476

464

312

0.0385

6

475

464

312

9

474

464

12

473

15

472

(menit)

Wi

Wst (g)

Ws (g)

𝑋𝑖

499

488

336

0.0327

0.0353

498

488

336

0.0298

312

0.0321

497

488

336

0.0268

464

312

0.0288

496

488

336

0.0238

464

312

0.0256

496

488

336

0.0238

(g)

Data 𝑋𝑖 yang diperoleh kemudian di plot kedalam grafik ‘Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit)’.

Tabel 4.4. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air Untuk di Plot ke Grafik 𝑋𝑖 t (menit) d = 0.3 mm

d = 0.5 mm

3

0.0385

0.0327

6

0.0353

0.0298

9

0.0321

0.0268

12

0.0288

0.0238

15

0.0256

0.0238

13

Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit) 0,04

𝑋𝑖

0,035 0,03 0,025 0,02 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

t (menit) Xi d = 0.3 mm

Xi d = 0.5 mm

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

b. Perhitungan Laju Pengeringan terhadap Kandungan Air Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑅𝑖 =

|𝑊𝑖 − 𝑊𝑖−1 | 1 ∆𝑊 1 . = . |𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 | 𝐴𝑠 ∆𝑡 𝐴𝑠

Dimana: 𝑅𝑖

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

𝐴𝑠

= luas permukaan penguapan (cm2).

𝑡

= waktu pengamatan (menit).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑅𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel:

Tabel 4.5. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Ukuran Partikel (d) = 0.3 mm t

∆t

(menit) (menit)

Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm

Wi

∆W

As

𝑅𝑖 (kg

Wi

∆W

As

𝑅𝑖 (kg

(g)

(g)

(cm2)

H2O/menit.cm2)

(g)

(g)

(cm2)

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

14

3

472

1

480

0.00069

496

0

480

0

Data 𝑅𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Kurva Laju Pengeringan (𝑅𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’.

Tabel 4.6. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Untuk Grafik 𝑅𝑖 (kg H2O/menit.cm2)

𝑋𝑖 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

0.00069

0.0321

0.0268

0.00069

0.00069

0.0288

0.0238

0.00069

0.00069

0.0256

0.0238

0.00069

0

Kurva Laju Pengeringan (𝑅𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)

0,0016 0,0014 0,0012 0,001

𝑅𝑖

15

0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0 0,02

0,022

0,024

0,026

0,028

0,03

0,032

0,034

0,036

0,038

0,04

𝑋𝑖

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

15

c. Laju Penguapan terhadap Kandungan Air Laju penguapan (𝑚𝑖) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑚𝑖 = 𝑉𝑖 . 𝜌. 𝐴. (∆𝐻) Dimana: 𝑚𝑖

= laju penguapan (gr/s).

𝑉𝑖

= kecepatan udara pengering (cm/s).

𝜌

= densitas udara (gr/cm3).

(1 𝑎𝑡𝑚). (28.8 𝑔𝑚𝑜𝑙 −1 ) 𝑃. 𝑀 𝑔 𝜌= = = 0.00117 ⁄𝑐𝑚3 3 −1 −1 𝑅. 𝑇 (82.5 𝑐𝑚 . 𝑎𝑡𝑚. 𝑔𝑚𝑜𝑙 . 𝐾 )(300 𝐾) 𝐴

= luas permukaan penguapan (cm2).

𝛥𝐻

= selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

Kelembaban pada downstream dan upstream airflow dihitung dengan persamaan: 𝐻=

𝜌. 𝑐𝑝 . ∆𝑇 𝑉𝑖

Dimana: 𝑐𝑝

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

∆𝑇

= Selisih suhu kering dan basah pada airflow.

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑚𝑖 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-

v rata-

rata

rata

Suhu Upstream (C)

Suhu Downstream (C)

ρ

As

(g/cm3)

(cm2)

Kering

Basah

stream

Kering

Basah

stream

H Up-

H Down-

∆H

mi (g/s)

(m/s)

(cm/s)

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

∆H

mi (g/s)

Ukuran Partikel (d) = 0.5 mm Suhu Upstream (C)

Suhu Downstream (C)

16

v rata-

v rata-

rata

rata

(m/s)

(cm/s)

3

2.26

6

ρ

As

(g/cm3)

(cm2)

226

0.00117

2.36

236

9

2.46

12 15

(menit)

Kering

Basah

480

36

28.5

0.00117

480

36

246

0.00117

480

2.42

242

0.00117

2.4

240

0.00117

H Up-

H Down-

Kering

Basah

0.0388

36

28.5

0.0388

0

0

28

0.0397

37

28

0.0446

-0

-0.657

36.5

28

0.0404

36.5

28

0.0404

0

0

480

37

28.5

0.0411

36.5

28

0.0411

0

0

480

37.5

28.5

0.0439

36.5

28

0.0414

0.002

0.3285

stream

stream

Data 𝑚𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Kurva Laju Penguapan (𝑚𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’.

Tabel 4.8. Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Untuk di Grafik 𝑚𝑖 (g/s)

𝑋𝑖 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

Kurva Laju Penguapan (𝑚𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖) 0,5 0

𝑚𝑖 (g/s)

t

-0,5

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

-1 -1,5 -2 -2,5

d = 0.3 mm

𝑋𝑖

d = 0.5 mm

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

17

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 𝐴𝑇 = 30 × 16 = 480 𝑐𝑚2 = 0.048 𝑚2

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

Suhu ('C) Waktu

Berat

(menit)

(gr)

Upstream

Laju Udara (m/s)

Downstream

Kering Basah Kering

Basah

1

2

3

4

5

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

4

5

Suhu ('C) Waktu

Berat

(menit)

(gr)

Upstream

Laju Udara (m/s)

Downstream

Kering Basah Kering

Basah

18

1

2

3

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

Pengolahan Data dan Grafik a. Kandungan Air Kandungan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: 𝑋𝑖 =

𝑊𝑖 − 𝑊𝑠𝑡 𝑊𝑠

Dimana: 𝑋𝑖

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

𝑊𝑠𝑡 = berat pasir kering dengan tray (kg). 𝑊𝑖

= berat pasir dalam tray selama pengamatan (kg).

𝑊𝑠

= berat padatan kering (kg).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑋𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel: Tabel 4.10. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air t

Laju Udara = lv.6

Laju Udara = lv.8

(menit) Wi (g)

Wst (g) Ws (g)

Xi

3

511

498

346

6

509

498

9

508

12 15

Wi (g)

Wst (g) Ws (g)

Xi

0.03757 516

503

351

0.03704

346

0.03179 514

503

351

0.03134

498

346

0.0289

513

503

351

0.02849

507

498

346

0.02601 512

503

351

0.02564

506

498

346

0.02312 507

503

351

0.0114

Data 𝑋𝑖 yang diperoleh kemudian diplot ke dalam grafik ‘Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit)’.

19

Tabel 4.11. Tabel Hasil Perhitungan Kandungan Air untuk Grafik t (menit)

Xi v = lv.6

v = lv. 8

3

0.03757

0.03704

6

0.03179

0.03134

9

0.0289

0.02849

12

0.02601

0.02564

15

0.02312

0.0114

Xi

Kandungan Air (Xi) terhadap Waktu (t) 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

t (menit) v = lv.6

v = lv. 8

Gambar 4.4 Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit)

b. Laju Pengeringan Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑅𝑖 =

|𝑊𝑖 − 𝑊𝑖−1 | 1 ∆𝑊 1 . = . |𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 | 𝐴𝑠 ∆𝑡 𝐴𝑠

Dimana: 𝑅𝑖

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

𝐴𝑠

= luas permukaan penguapan (cm2).

𝑡

= waktu pengamatan (menit).

20

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑅𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel: Tabel 4.12. Tabel Hasil Perhitungan Laju Pengeringan Laju Udara = lv.6 t

∆t

(menit) (menit)

Laju Udara = lv.8

Wi

∆W As

(g)

(g)

(cm2) H2O/menit.cm2) (g)

(g)

(cm2) H2O/menit.cm2)

Ri

(kg Wi

∆W As

Ri

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

Data 𝑅𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Laju Pengeringan (𝑅𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’. Tabel 4.13. Tabel Hasil Perhitungan Laju Pengeringan untuk Grafik t

Xi

(menit) v = lv.6

Ri 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

12

0.02601 0.02564 0.00069 0.00069

15

0.02312 0.0114

0.02849 0.00069 0.00069

21

0.00069 0.00347

(kg

Ri (kg H2O/menit.cm2)

Laju Pengeringan (Ri) terhadap Kandungan Air (Xi) 0,004 0,003 0,002 0,001 0 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

Xi Ri v = lv.6

Ri v = lv. 8

Gambar 4.5 Kurva Laju Pengeringan (R𝑖) Terhadap Kandungan air (Xi)

c. Laju Penguapan Laju penguapan (𝑚𝑖) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑚𝑖 = 𝑉𝑖 . 𝜌. 𝐴. (∆𝐻) Dimana: 𝑚𝑖

= laju penguapan (gr/s).

𝑉𝑖

= kecepatan udara pengering (cm/s).

𝜌

= densitas udara (gr/cm3).

(1 𝑎𝑡𝑚). (28.8 𝑔𝑚𝑜𝑙 −1 ) 𝑃. 𝑀 𝑔 𝜌= = = 0.00117 ⁄𝑐𝑚3 3 −1 −1 𝑅. 𝑇 (82.5 𝑐𝑚 . 𝑎𝑡𝑚. 𝑔𝑚𝑜𝑙 . 𝐾 )(300 𝐾) 𝐴

= luas permukaan penguapan (cm2).

𝛥𝐻

= selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

Kelembaban pada downstream dan upstream airflow dihitung dengan persamaan: 𝐻=

𝜌. 𝑐𝑝 . ∆𝑇 𝑉𝑖

Dimana: 𝑐𝑝

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

∆𝑇

= Selisih suhu kering dan basah pada airflow.

22

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑚𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel: Tabel 4.12. Tabel Hasil Perhitungan Laju Penguapan Laju Udara = lv.6 v t

rata-

(menit)

rata (m/s)

v ratarata (cm/s)

ρ

As

(g/cm3)

(cm2)

Suhu Upstream (C) Kering

Basah

Suhu H Up-

Downstream

stream

(C) Kering

Basah

H Down-

∆H

mi (g/s)

stream

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

0.32854

12

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

∆H

mi (g/s)

Laju Udara = lv.8 v t

rata-

(menit)

rata (m/s)

v ratarata (cm/s)

ρ

As

(g/cm3)

(cm2)

Suhu Upstream (C) Kering

Basah

Suhu H Up-

Downstream

stream

(C) Kering

Basah

H Downstream

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

Data 𝑚𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Kurva Laju Penguapan (𝑚𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’.

23

Tabel 4.13. Tabel Hasil Perhitungan Laju Penguapan untuk Grafik Xi

t

(menit) v = lv.6

mi (g/s) v = lv. 8 v = lv.6

v = lv. 8

3

0.03757 0.03704 -0.3285

0.32854

6

0.03179 0.03134 0

0.65707

9

0.0289

12

0.02601 0.02564 0

0.32854

15

0.02312 0.0114

1.31414

0.02849 0.32854 0.65707

-0.3285

Laju Penguapan (mi) terhadap Kandungan Air (Xi) 1,5

mi (g/s)

1

0,5

0 0

0,005

0,01

0,015

0,02

-0,5

0,025

0,03

0,035

0,04

Xi v = lv.6

v = lv. 8

Gambar 4.6 Kurva Laju Pengeringan (R𝑖) Terhadap Kandungan air (Xi)

24

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 𝐴𝑇 = 30 × 16 = 480 𝑐𝑚2 = 0.048 𝑚2

b. Variasi Suhu Pemanas Level 5 Kecepatan udara: level 5 Ukuran Partikel 0,5 mm i) Tebal Pasir

= 4 mm

ii) Jumlah Semprotan Air

= 10

iii) Berat Tray Kosong (Wt)

= 152 gr

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)

= 𝑊𝑠𝑡 −𝑊𝑡 = 237 𝑔𝑟

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

Berat

(menit) (gram)

Suhu (oC) Upstream Kering Basah

Laju Udara (m/s)

Downstream Kering

Basah

1

2

3

4

5

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 Kecepatan udara: level 5

25

Ukuran Partikel 0,5 mm i)

Tebal Pasir

= 4 mm

ii)

Jumlah Semprotan Air

= 10

iii)

Berat Tray Kosong (Wt)

= 152 gr

iv)

Berat Tray dan Pasir Kering (Wst)

= 311 gr

v)

Berat Tray dan Pasir Basah (Wswt)

= 317 gr

vi)

Berat Air (Ww)

= 6 gr

vii)

Berat Pasir Kering (Ws)

= 𝑊𝑠𝑡 −𝑊𝑡 = 159 𝑔𝑟

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

Berat

Upstream

Laju Udara

Downstream

Kering

Basah

Kering

Basah

1

2

3

4

5

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

Pengolahan Data dan Grafik a. Perhitungan Kandungan Air terhadap Waktu Kandungan air dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: 𝑋𝑖 =

𝑊𝑖 − 𝑊𝑠𝑡 𝑊𝑠

Dimana: 𝑋𝑖

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

𝑊𝑠𝑡 = berat pasir kering dengan tray (kg). 𝑊𝑖

= berat pasir dalam tray selama pengamatan (kg).

𝑊𝑠

= berat padatan kering (kg).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑋𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel:

26

Tabel 4.16 Tabel Data Hasil Perhitungan– Variasi Suhu Pemanas Level 5

Waktu

Pemanas Level 8 Xi (gr air/gr

Xi (gr air/gr

(menit)

Wi (g)

Ws (g)

Wst (g)

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

padatan kering)

Wi (g)

Ws (g) Wst (g)

padatan kering)

Data 𝑋𝑖 yang diperoleh kemudian di plot kedalam grafik ‘Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit)’. Tabel 4.17 Tabel Data Pengamatan Percobaan – Variasi Suhu untuk Grafik 𝑋𝑖 t (menit)

Pemanas

Pemanas

Level 5

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

27

Kandungan Air (gr air/gr padatan)

Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit) 0,03 0,02 Lv 5

0,01

Lv 8 0 0

5

10 15 waktu (menit)

20

Gambar 4.7 Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Waktu (Menit)

b. Perhitungan Laju Pengeringan terhadap Kandungan Air Laju pengeringan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑅𝑖 =

|𝑊𝑖 − 𝑊𝑖−1 | 1 ∆𝑊 1 . = . |𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 | 𝐴𝑠 ∆𝑡 𝐴𝑠

Dimana: 𝑅𝑖

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

𝐴𝑠

= luas permukaan penguapan (cm2) = 480 cm2

𝑡

= waktu pengamatan (menit).

Melalui rumus tersebut, dapat diperoleh data 𝑅𝑖 untuk masing-masing variasi ukuran partikel:

Tabel 4.18 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan t

Suhu Level 5

t

(menit) (menit) Wi (g)

Rt (g H2O/menit cm2)

Suhu Level 8 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

28

Data 𝑅𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Kurva Laju Pengeringan (𝑅𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’.

Tabel 4.19 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Pengeringan unutk Grafik 𝑅𝑖 (kg H2O/menit.cm2)

𝑋𝑖 Pemanas

Pemanas

Pemanas

Pemanas

Level 5

Level 8

Level 5

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

Ri (g H2O/menit cm2)

Kurva Kandungan Air (𝑋𝑖) Terhadap Laju Pengeringan (Ri) 0,00160 0,00140 0,00120 0,00100 0,00080 0,00060 0,00040 0,00020 0,00000 0,000

0,005

0,010 0,015 0,020 Xi (gr air/gr padatan) Lv 5

0,025

0,030

Lv 8

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

29

c. Laju Penguapan terhadap Kandungan Air Laju penguapan (𝑚𝑖) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: 𝑚𝑖 = 𝑉𝑖 . 𝜌. 𝐴. (∆𝐻) Dimana: 𝑚𝑖

= laju penguapan (gr/s).

𝑉𝑖

= kecepatan udara pengering (cm/s).

𝜌

= densitas udara (gr/cm3).

(1 𝑎𝑡𝑚). (28.8 𝑔𝑚𝑜𝑙 −1 ) 𝑃. 𝑀 𝑔 𝜌= = = 0.00117 ⁄𝑐𝑚3 3 −1 −1 𝑅. 𝑇 (82.5 𝑐𝑚 . 𝑎𝑡𝑚. 𝑔𝑚𝑜𝑙 . 𝐾 )(300 𝐾) 𝐴

= luas permukaan penguapan (cm2).

𝛥𝐻

= selisih kelembaban antara downstream dan upstream.

Kelembaban pada downstream dan upstream airflow dihitung dengan persamaan: 𝐻=

𝜌. 𝑐𝑝 . ∆𝑇 𝑉𝑖

Dimana: 𝑐𝑝

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

∆𝑇

= Selisih suhu kering dan basah pada airflow.

Melalui rumus tersebut, diperoleh data 𝑚𝑖 untuk masing-masing ukuran partikel. Tabel 4.20 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Penguapan – Pemanas level 5 Upstream

Downstream

H

Laju

Waktu

Vt

Ρ

(menit)

(cm/s)

(g/cm3)

Kering

Basah

upstream

Kering

Basah

3

2.9

0.001177

33

28

68.3

33

27.5

65.4

2.9

4.7506

6

2.86

0.001177

33

27.5

65.4

33

27.5

65.4

0

0

9

2.94

0.001177

33

28

68.3

33

27.5

65.4

2.9

4.8161

12

3.02

0.001177

33

28

68.3

33

27.5

65.4

2.9

4.9472

15

3.02

0.001177

33

28

68.3

33

27

62.7

5.6

9.5532

H

Downstr

H

eam

Penguapan , m (g/s)

Tabel 4.21 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Penguapan – Pemanas level 8 Waktu

Vt

Ρ

(menit)

(cm/s)

(g/cm3)

Upstream Kering Basah

Downstream

H upstream

30

H

Kering Basah Downstream

Laju H

Penguapan, m (g/s)

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

Data 𝑚𝑖 yang diperoleh kemudian di plot bersama hasil perhitungan 𝑋𝑖 kedalam grafik ‘Kurva Laju Penguapan (𝑚𝑖) Terhadap Kandungan Air (𝑋𝑖)’.

Tabel 4.22 Tabel Data Hasil Perhitungan Laju Penguapan untuk Grafik

m𝑖 (g/cm2)

𝑋𝑖 Pemanas Level

Pemanas

Pemanas

Pemanas Level

5

Level 8

Level 5

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

Laju Penguapan air, m (gr/s)

Grafik Kandungan Air vs Laju Penguapan 12 10

8 6

Lv 5

4

Lv 8

2 0 0,000

0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 Kandungan Air (gr air/gr padatan)

0,030

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

31

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 (As), 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.

32

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. Perhitungan Kandungan Air terhadap Waktu Pengeringan

33

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 lebih rendah 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.

34

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 Xi 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.

Perhitungan Laju Pengeringan 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 kecil kandungan 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.

35

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 yang teruapkan, 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

36

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 5.2.1

Analisis Percobaan 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

37

dalam sekali percobaan. Setiap data akan menunjukkan perubahan yang terjadi setiap jangka waktunya.

5.2.2

Analisis Pengolahan Data dan Grafik 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 yang hilang 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 38

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. 𝑅𝑖 =

|𝑊𝑖 − 𝑊𝑖−1 | 1 ∆𝑊 1 . = . |𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1 | 𝐴𝑠 ∆𝑡 𝐴𝑠

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 alir udara maka semakin tinggi juga laju penguapan yang dihasilkan karena udara yang membantu mempercepat proses penguapan air. 𝑚𝑖 = 𝑉𝑖 . 𝜌. 𝐴. (∆𝐻) 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

39

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 5.3.1

Analisis Percobaan 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.

5.2.2 Analisis Pengolahan Data dan Grafik Hubungan Kandungan Air terhadap Waktu Pengeringan 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, ditunjukkan dengan 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

40

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 Pengeringan terhadap Kandungan Air 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 Air 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 force dari 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.

41

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.

42

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.

43