V. MENGEKSTRAKSI
Mengekstraksi adalah merupakan pengerjaan pemisahan secara fisika. Disini kita menggunakan perbedaan dalam sifat dapat larut, yang diperlihatkan oleh zat tertentu terhadap bahan pelarut selektif.
Dalam bahan pelarut semacam itu, bagian susunan yang satu dari campuran dapat larut, akan tetapi bagian susunan yang lain tidak dapat larut. Menurut tulisannya, mengekstrak berarti mencabut. Mengekstrak adalah mencabut (mengeluarkan) sesuatu zat dari campuran zat dengan jalan menambahkan bahan pelarut, tepat pada waktunya atau secara mekanis.
Bila kita bandingkan proses ekstraksi dengan proses penyulingan maka akan terlihat suatu persamaan yang nyata antara proses ini. Dalam kedua hal tersebut diatas, terdapat kemungkinan pemisahan dari suatu campuran dalam dua fase. Pada penyulingan, pemisahan itu didasarkan atas perbedaan dalam sifat cepat menguap (menghawa) dari bagian-bagian susunan suatu campuran zat cair.
Pada ekstraksi, pemisahan yang diinginkan itu berlangsung oleh perbedaan dalam sifat dapat larut antara bagian-bagian campuran dari suatu campuran pada bahan pelarut. Pada Proses penyulingan proses penyulingan, peralihan dari fase yang satu ke fase yang lain diperoleh dengan jalan penambahan bahan pelarut yang sering juga disebut solvent.
Kapankah proses ekstraksi dilakukan ?
Proses ekstraksi dilakukan apabila :
1. Bahan bakar sukar menghawa (menguap)
2. Komponen yang akan dipisahkan memiliki sifat cepat menghawa yang sama
3. Komponen ternyata tidak tahan terhadap suhu pada penyulingan
4. Zat yang akan dikeluarkan adalah komponen yang paling kurang cepat menghawa dan biasanya dalam jumlah yang kecil.
Tujuan Mengekstrak
Tujuan mengekstrak pada umumnya adalah :
1. Mengeluarkan zat yang diinginkan dari suatu bahan (campuran)
2. Pengeluaran zat yang tidak diinginkan dari suatu campuran.
Faktor penting yang mempengaruhi pada waktu menekstrak adalah jenis bahan yang akan di ekstrak. Sehingga dapat dibedakan dua jenis ekstraksi :
1. Ekstraksi zat-zat cair
2. Ekstraksi zat padat cair
Contoh ekstraksi zat-zat cair.
1. Pengeluaran kotoran dari produk minyak bumi, yang dipergunakan sebagai bahan pelumas
2. Perolehan kembali asam cuka dari larutan yang diencerkan
3. Perolehan kembali fenol dari air buangan industri ter.
Contoh ekstraksi zat padat cair
1. Pencucian zat padat cair
2. Pengekstrakan sayatan umbi pada pengolahan gula ubi
3. Perolehan minyak dari bijian minyak
Macam zat cair ekstraksi
Disamping air, secara besar-besaran dipergunakan bahan pelarut organik sebagai zat cair ekstraksi adalah : etanol, aseton, di-etil-eter, butil-asetat, heksan, bensen, toluen, kriten, zat arang belerang, zat arang tetakhlor, di-khlor-etilen, tri-khlor-etilen, dan sebagainya.
Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh bahan ekstraksi ‘solven’ dapat digolongkan menjadi empat kelompok.
1. Kesesuaian bahan pelarut sebagai bahan ekstraksi.
Disini yang penting ialah sifat-sifat sebagai berikut :
a. Zat yang akan diekstrak harus larut sesempurna mungkin dalam bahan ekstraksi.
b. Bahan ektraksi harus selektif
c. Mempunyai perbedaan kerapatan yang besar antara bahan ekstraksi dengan bahan dasar yang akan diekstrak
d. Bahan ekstraksi, tidak boleh memperlihatkan aktifitas kimia terhadap zat yang akan diekstrak
e. Bahan ekstraksi harus cukup murni
2. Pengolahan kembali bahan ekstraksi
3. Ekonomi proses
a. Biaya rendah
b. Tidak korosif terhadap aparat (alat)
4. Keamanan
Metode ekstraksi
Metode ekstraksi dibedakan menjadi dua macam :
1. Ekstraksi tunggal
2. Ekstraksi majemuk
Instalasi ekstraktor
Instalasi ekstraktor pada umumnya terdiri dari bagian sebagai berikut :
1. Aparat ekstraksi
2. Separator
3. Instalasi penguapan
4. Kondensor
5. Kompresor
6. Pompa
7. Tangki
8. Aparat ukur
Dapat dilihat pada skema dibawah ini :
Minggu, 29 Maret 2009
PAM-PHP
IV. PERALATAN PENCAMPUR DAN PENGADUK
Pencampur dapat disebut juga sebagai pengaduk bagian-bagian dari dua macam zat atau lebih hingga rata. Campuran yang telah rata dinamakan campuran homogen (serba sama).
Perbedaan antara bagian susunan dari campuran disebabkan oleh :
1. Perbedaan sifat (liat dan cair)
2. Perbedaan jenis
3. Perbedaan ukuran (pasir dan kerikil)
4. Perbedaan bentuk (vitamin pada tepung)
5. Perbedaan viscositas (emulsi minyak air)
Kemungkinan-kemungkinan campuran yang sering terjadi dalam praktek adalah sebagai berikut :
1. Zat padat dengan zat padat
2. Zat padat dengan zat cair
3. Zat padat dengan gas
4. Zat cair dengan zat cair
5. Zat cair dengan gas
6. Gas dengan gas
Beberapa Pengertian
Homogen merupakan keadaan serba sama.
Campuran tidak homogen terjadi jika dua contoh yang diambil dari tempat berbeda dalam campuran memiliki susunan bagian yang berbeda. Untuk zat padat akan tergantung kepada ukurannya. Misalnya: campuran antara tepung dengan gula halus akan lebih homogen dibandingkan antara gula kristal dengan garam.
Keadaan homogen dikenal secara makroskopik dan mikroskopik. Campuran gula dengan garam yang kelihatan homogen secara makroskopik (ukuran besar) akan tidak homogen jika dilihat secara mikoskopik (ukuran kecil) . Larutan dari zat padat dalam zat cair dapat disebut homogen secara mikroskopik.
Cara Pencampuran
Dasar pencampuran adalah memasukkan zat-zat tersebut dalam suatu ruangan tertentu. Pencampuran dapat berlangsung dengan sendirinya atau dengan pengadukan. Pencampuran yang berlangsung dengan sendirinya biasanya membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga sering dilakukan pengadukan untuk mempercepat. Campuran antara dua zat cair atau zat padat yang larut dalam zat cair sering dapat berlangsung dengan sendirinya.
Pada dasarnya pencampuran adalah suatu pengangkutan tiap bagian zat ke bagian yang lain. Selama pengangkutan sebagian dari bahan yang diangkut akan tinggal dibagia lain. Sebaliknya sebagian akan terbawa kembali. Dengan cara demikian, lama kelamaan akan terjadi campuran yang homogen.
Tingkat homogenitas dari campuran tergantung terhadap lama pencampuran. Campuran akan terjadi lebih homogen jika pencampuran dilakukan dalam waktu tertentu. Pada saat awal peningkatan homogenitas lebih besar dibandingkan keadaan akhir. Hal ini dapat dilihat pada gambar :
Gambar : Hubungan lama waktu pencampuran dengan tingkat homogenitas.
Dari gambar terlihat bahwa setelah waktu tertentu, penambahan waktu pencampuran tidak berguna lagi.
Faktor-faktor yang berpengaruh pada pencampuran adalah sebagai berikut :
1. Kadar pengangkutan (kemampuan pengadukan) pada saat proses pencampuran semua zat dalam pengangkutan, sehingga tidak terdapat sudut mati.
2. Viscositas dari zat yang akan dicampur. Zat yang melekat (kental) akan sulit dicampur dibandingkan zat yang tidak melekat (cair).
3. Pembasahan (daya serap/absorb). Beberapa zat yang sukar dibasahi (menyerap air), sukar untuk membentuk suatu campuran homogen dengan zat cair.
4. Perbedaan massa jenis. Zat dengan massa jenis yang tinggi akan mempunyai kecenderungan untuk mengendap. Keadaan ini akan menghambat proses pencampuran.
5. Ukuran zat yang akan dicampur. Ukuran zat cukup berpengaruh untuk campuran antara zat padat.
6. Urutan pencampuran. Untuk zat tertentu, urutan pencampuran cukup berpengaruh. Pencampuran tanah liat dengan air berlangsung lebih baik, jika tanah liat dimasukkan kedalam air dibandingkan jika ditambahkan ke tanah liat.
7. Suhu. Dalam kondisi suhu panas biasanya bahan mudah tercampur dibandingkan dalam keadaan suhu dingin.
Macam-macam Alat Pencampur
1. Alat Pencampur Nauta
Alat pencampur nauta terdiri dari sebuah bejana kerucut (tirus), dimana didalamnya dipasang sebuah sekrup pengangkut sejajar dengan dinding kerucut. Skrup ini mengangkut isi bejana keatas atau kebawah (sesuai dengan konstruksinya). Selain itu skrup juga bergerak melingkar sepanjang dinding bejana.
Gerakan skrup yang melingkar diperoleh dari gerakan skrup yang berputar atau skrup stasioner (diam) dan bejana yang berputar. Pengangkutan dalam bejana berlangsung dalam arah horizontal maupun vertikal.
Efek campuran dari alat ini cukup baik.
Dalam prakteknya, alat campur nauta dipergunakan untuk mencampur zat padat kering atau zat cair yang kental. Alat campur ini cukup baik untuk pencampuran zat padat yang salah satunya mempunyai jumlah yang kecil dibandingkan yang lain. Suatu contoh ialah pencampuran vitamin dalam bahan makanan.
Alat campur nauta juga cukup sesuai untuk pencampuran zat padat dengan zat cair yang jumlahnya sedikit. Sering alat campur ini dilengkapi dengan dinding ganda untuk proses pemanasan
2. Tromol Campur.
Alat yang cukup sederhana yang dipergunakan untuk mencampur zat padat adalah tromol campur. Alat ini terdiri dari sebuah tromol yang berbentuk silinder yang tertutup yang berputar pada sekitar sumbunya.
Tromol campur banyak digunakan secara luas karena penggunaannya yang sederhana dan tidak banyak membutuhkan pemeliharaan. Kadang-kadang ada yang mempunyai sumbu diagonal dan ada yang berbentuk V.
Untuk mengurangi debu yang terjadi pada waktu pengisian maupun pengeluaran dari wadah, biasanya ditambahkan alat penyedot debu.
3. Sekrup Pencampur
Sekrup pencampur, pada dasarnya terdiri dari sebuah silinder, dimana didalamnya terdapat sebuah proses horizontal atau vertikal. Pada prosesnya dipasang sudu yang dapat mencampur isi silinder tersebut.
Sekrup pencampur arus lawan memberikan pencampuran yang baik. Pada prosesnya dipasang dua buah daun sekrup yang saling membelit. Daun skrup akan melakukan arah pengangkutan yang berlawanan, sehingga dicapai pencampuran yang baik.
Alat ini dapat digunakan untuk mencampur antara zat padat dengan zat cair, sehingga terjadi bubur, skrup pencampur terdapat dalam pabrik pupuk buatan dan dalam pabrik tepung ikan.
4. Alat Remas
Mesin ini terdiri dari sebuah wadah dimana didalamnya berputar dua buah lengan remas berbentuk Z yang berlawanan arah. Bentuk wadah dibuat sedemikian rupa, sehingga dapat dicegah sudut-sudut mati. Wadah dibuat supaya dapat terbalik, sehingga memudahkan pengeluaran ini. Lengan remas dapat mempunyai bermacam-macam isi.
5. Alat Campur Arus Lawan
Alat campur arus lawan terdiri dari bejana yang berputar berlawanan arah dengan daun bejana.
6. Bejana Campur
Bejana campur merupakan bejana yang dilengkapi dengan lengan pengaduk. Bejana campur dipergunakan untuk mencampur zat cair dengan zat padat yang dapat larut atau yang tidak dapat larut dan untuk mencampur zat cair yang dapat bercampur ataupun yang tidak dapat bercampur.
Bejana umumnya berbentuk silinder, dan dibawahnya sering terdapat bagian berbentuk kerucut atau bulat. Bejana dapat dilengkapi dengan mantel untuk pemanasan atau pendinginan.
7. Pencampur Gas
MACAM-MACAM LENGAN PENGADUK
Terdapat beberapa jenis lengan pengaduk yaitu :
1. Lengan Pengaduk Tipe Bingkai
Lengan pengaduk tipe bingkai umumnya digunakan untuk mencampur zat cair yang sangat kental (mudah melekat). Kecepatan putaran dari alat pengaduk cukup rendah, antara ½ - 1 putaran tiap detik.
2. Lengan aduk tipe baling-baling
Lengan aduk tipe baling-baling mempunyai putaran yang cukup tinggi kurang lebih 3 putaran tiap detik. Alat ini digunakan untuk zat yang ringan
3. Lengan aduk tipe turbo (sentrifugal)
Alat aduk tipe turbo terdiri dari sebuah kipas dari pompa sentrifugal yang dipasang pada alat poros aduk. Sama seperti pompa sentrifugal, zat cair diisap dari arah aksial (searah poros) dan diumpankan dengan arah tangensial (tegak lurus arah jari-jari lingkaran).
Jenis alat aduk ini khusus digunakan untuk pencampuran zat cair yang sukar bercampur (pembentukan emulsi).
4. Agitator
Pencampuran dilakukan dengan bantuan udara. Hanya dgunakan untuk zat yang tidak rusak jika terkena udara. Pencampuran dilakukan dengan memasukkan udara kedalam bejana.
Keuntungan sistem ini :
a. Tidak diperlukan lengan aduk dengan elektro motor, yang biasanya berharga mahal
b. Pemeliharaan lebih mudah, karena tidak adanya bagian yang bergerak
Kelemahan sistem ini :
a. Tidak dapat digunakan untuk zat yang mudah menguap
b. Tidak dapat digunakan untuk zat cair yang tegangan permukaannya rendah, karena akan menghasilkan busa
c. Pemakaian energi besar, karena udara yang didapatkan banyak energi
d. Dibutuhkan sebuah alat pelepas udara
5. Vibrator
Alat aduk yang terdiri sebuah cakra yang diberi performasi tirus, yang dipasang pada suatu poros vertikal. Poros tidak berputar tetapi bergerak turun naik dengan cepat sehingga terjadi aliran dalam (intern). Dapat digunakan untuk mencampur zat cair maupun membuat emulsi dari beberapa zat cair. Zat cair yang tidak terlalu berat juga dapat dicampur secara homogen dalam zat cair.
6. Peralatan pompa
Sistem ini digunakan untuk membuat campuran yang homogen pada tangki atau menjaga suatu tangki besar tetap homogen.
Pencampur dapat disebut juga sebagai pengaduk bagian-bagian dari dua macam zat atau lebih hingga rata. Campuran yang telah rata dinamakan campuran homogen (serba sama).
Perbedaan antara bagian susunan dari campuran disebabkan oleh :
1. Perbedaan sifat (liat dan cair)
2. Perbedaan jenis
3. Perbedaan ukuran (pasir dan kerikil)
4. Perbedaan bentuk (vitamin pada tepung)
5. Perbedaan viscositas (emulsi minyak air)
Kemungkinan-kemungkinan campuran yang sering terjadi dalam praktek adalah sebagai berikut :
1. Zat padat dengan zat padat
2. Zat padat dengan zat cair
3. Zat padat dengan gas
4. Zat cair dengan zat cair
5. Zat cair dengan gas
6. Gas dengan gas
Beberapa Pengertian
Homogen merupakan keadaan serba sama.
Campuran tidak homogen terjadi jika dua contoh yang diambil dari tempat berbeda dalam campuran memiliki susunan bagian yang berbeda. Untuk zat padat akan tergantung kepada ukurannya. Misalnya: campuran antara tepung dengan gula halus akan lebih homogen dibandingkan antara gula kristal dengan garam.
Keadaan homogen dikenal secara makroskopik dan mikroskopik. Campuran gula dengan garam yang kelihatan homogen secara makroskopik (ukuran besar) akan tidak homogen jika dilihat secara mikoskopik (ukuran kecil) . Larutan dari zat padat dalam zat cair dapat disebut homogen secara mikroskopik.
Cara Pencampuran
Dasar pencampuran adalah memasukkan zat-zat tersebut dalam suatu ruangan tertentu. Pencampuran dapat berlangsung dengan sendirinya atau dengan pengadukan. Pencampuran yang berlangsung dengan sendirinya biasanya membutuhkan waktu yang cukup lama, sehingga sering dilakukan pengadukan untuk mempercepat. Campuran antara dua zat cair atau zat padat yang larut dalam zat cair sering dapat berlangsung dengan sendirinya.
Pada dasarnya pencampuran adalah suatu pengangkutan tiap bagian zat ke bagian yang lain. Selama pengangkutan sebagian dari bahan yang diangkut akan tinggal dibagia lain. Sebaliknya sebagian akan terbawa kembali. Dengan cara demikian, lama kelamaan akan terjadi campuran yang homogen.
Tingkat homogenitas dari campuran tergantung terhadap lama pencampuran. Campuran akan terjadi lebih homogen jika pencampuran dilakukan dalam waktu tertentu. Pada saat awal peningkatan homogenitas lebih besar dibandingkan keadaan akhir. Hal ini dapat dilihat pada gambar :
Gambar : Hubungan lama waktu pencampuran dengan tingkat homogenitas.
Dari gambar terlihat bahwa setelah waktu tertentu, penambahan waktu pencampuran tidak berguna lagi.
Faktor-faktor yang berpengaruh pada pencampuran adalah sebagai berikut :
1. Kadar pengangkutan (kemampuan pengadukan) pada saat proses pencampuran semua zat dalam pengangkutan, sehingga tidak terdapat sudut mati.
2. Viscositas dari zat yang akan dicampur. Zat yang melekat (kental) akan sulit dicampur dibandingkan zat yang tidak melekat (cair).
3. Pembasahan (daya serap/absorb). Beberapa zat yang sukar dibasahi (menyerap air), sukar untuk membentuk suatu campuran homogen dengan zat cair.
4. Perbedaan massa jenis. Zat dengan massa jenis yang tinggi akan mempunyai kecenderungan untuk mengendap. Keadaan ini akan menghambat proses pencampuran.
5. Ukuran zat yang akan dicampur. Ukuran zat cukup berpengaruh untuk campuran antara zat padat.
6. Urutan pencampuran. Untuk zat tertentu, urutan pencampuran cukup berpengaruh. Pencampuran tanah liat dengan air berlangsung lebih baik, jika tanah liat dimasukkan kedalam air dibandingkan jika ditambahkan ke tanah liat.
7. Suhu. Dalam kondisi suhu panas biasanya bahan mudah tercampur dibandingkan dalam keadaan suhu dingin.
Macam-macam Alat Pencampur
1. Alat Pencampur Nauta
Alat pencampur nauta terdiri dari sebuah bejana kerucut (tirus), dimana didalamnya dipasang sebuah sekrup pengangkut sejajar dengan dinding kerucut. Skrup ini mengangkut isi bejana keatas atau kebawah (sesuai dengan konstruksinya). Selain itu skrup juga bergerak melingkar sepanjang dinding bejana.
Gerakan skrup yang melingkar diperoleh dari gerakan skrup yang berputar atau skrup stasioner (diam) dan bejana yang berputar. Pengangkutan dalam bejana berlangsung dalam arah horizontal maupun vertikal.
Efek campuran dari alat ini cukup baik.
Dalam prakteknya, alat campur nauta dipergunakan untuk mencampur zat padat kering atau zat cair yang kental. Alat campur ini cukup baik untuk pencampuran zat padat yang salah satunya mempunyai jumlah yang kecil dibandingkan yang lain. Suatu contoh ialah pencampuran vitamin dalam bahan makanan.
Alat campur nauta juga cukup sesuai untuk pencampuran zat padat dengan zat cair yang jumlahnya sedikit. Sering alat campur ini dilengkapi dengan dinding ganda untuk proses pemanasan
2. Tromol Campur.
Alat yang cukup sederhana yang dipergunakan untuk mencampur zat padat adalah tromol campur. Alat ini terdiri dari sebuah tromol yang berbentuk silinder yang tertutup yang berputar pada sekitar sumbunya.
Tromol campur banyak digunakan secara luas karena penggunaannya yang sederhana dan tidak banyak membutuhkan pemeliharaan. Kadang-kadang ada yang mempunyai sumbu diagonal dan ada yang berbentuk V.
Untuk mengurangi debu yang terjadi pada waktu pengisian maupun pengeluaran dari wadah, biasanya ditambahkan alat penyedot debu.
3. Sekrup Pencampur
Sekrup pencampur, pada dasarnya terdiri dari sebuah silinder, dimana didalamnya terdapat sebuah proses horizontal atau vertikal. Pada prosesnya dipasang sudu yang dapat mencampur isi silinder tersebut.
Sekrup pencampur arus lawan memberikan pencampuran yang baik. Pada prosesnya dipasang dua buah daun sekrup yang saling membelit. Daun skrup akan melakukan arah pengangkutan yang berlawanan, sehingga dicapai pencampuran yang baik.
Alat ini dapat digunakan untuk mencampur antara zat padat dengan zat cair, sehingga terjadi bubur, skrup pencampur terdapat dalam pabrik pupuk buatan dan dalam pabrik tepung ikan.
4. Alat Remas
Mesin ini terdiri dari sebuah wadah dimana didalamnya berputar dua buah lengan remas berbentuk Z yang berlawanan arah. Bentuk wadah dibuat sedemikian rupa, sehingga dapat dicegah sudut-sudut mati. Wadah dibuat supaya dapat terbalik, sehingga memudahkan pengeluaran ini. Lengan remas dapat mempunyai bermacam-macam isi.
5. Alat Campur Arus Lawan
Alat campur arus lawan terdiri dari bejana yang berputar berlawanan arah dengan daun bejana.
6. Bejana Campur
Bejana campur merupakan bejana yang dilengkapi dengan lengan pengaduk. Bejana campur dipergunakan untuk mencampur zat cair dengan zat padat yang dapat larut atau yang tidak dapat larut dan untuk mencampur zat cair yang dapat bercampur ataupun yang tidak dapat bercampur.
Bejana umumnya berbentuk silinder, dan dibawahnya sering terdapat bagian berbentuk kerucut atau bulat. Bejana dapat dilengkapi dengan mantel untuk pemanasan atau pendinginan.
7. Pencampur Gas
MACAM-MACAM LENGAN PENGADUK
Terdapat beberapa jenis lengan pengaduk yaitu :
1. Lengan Pengaduk Tipe Bingkai
Lengan pengaduk tipe bingkai umumnya digunakan untuk mencampur zat cair yang sangat kental (mudah melekat). Kecepatan putaran dari alat pengaduk cukup rendah, antara ½ - 1 putaran tiap detik.
2. Lengan aduk tipe baling-baling
Lengan aduk tipe baling-baling mempunyai putaran yang cukup tinggi kurang lebih 3 putaran tiap detik. Alat ini digunakan untuk zat yang ringan
3. Lengan aduk tipe turbo (sentrifugal)
Alat aduk tipe turbo terdiri dari sebuah kipas dari pompa sentrifugal yang dipasang pada alat poros aduk. Sama seperti pompa sentrifugal, zat cair diisap dari arah aksial (searah poros) dan diumpankan dengan arah tangensial (tegak lurus arah jari-jari lingkaran).
Jenis alat aduk ini khusus digunakan untuk pencampuran zat cair yang sukar bercampur (pembentukan emulsi).
4. Agitator
Pencampuran dilakukan dengan bantuan udara. Hanya dgunakan untuk zat yang tidak rusak jika terkena udara. Pencampuran dilakukan dengan memasukkan udara kedalam bejana.
Keuntungan sistem ini :
a. Tidak diperlukan lengan aduk dengan elektro motor, yang biasanya berharga mahal
b. Pemeliharaan lebih mudah, karena tidak adanya bagian yang bergerak
Kelemahan sistem ini :
a. Tidak dapat digunakan untuk zat yang mudah menguap
b. Tidak dapat digunakan untuk zat cair yang tegangan permukaannya rendah, karena akan menghasilkan busa
c. Pemakaian energi besar, karena udara yang didapatkan banyak energi
d. Dibutuhkan sebuah alat pelepas udara
5. Vibrator
Alat aduk yang terdiri sebuah cakra yang diberi performasi tirus, yang dipasang pada suatu poros vertikal. Poros tidak berputar tetapi bergerak turun naik dengan cepat sehingga terjadi aliran dalam (intern). Dapat digunakan untuk mencampur zat cair maupun membuat emulsi dari beberapa zat cair. Zat cair yang tidak terlalu berat juga dapat dicampur secara homogen dalam zat cair.
6. Peralatan pompa
Sistem ini digunakan untuk membuat campuran yang homogen pada tangki atau menjaga suatu tangki besar tetap homogen.
PAM-PHP
III. PROSES PENYANGRAI DAN PENGGORENG
Menggoreng adalah suatu cara yang telah umum digunakan dalam pengolahan atau persiapan makanan. Menggoreng digunakan pada skala rumah tangga dalam jumlah kecil sampai produksi masal secara besar-besaran pada pabrik makanan.
Walaupun prinsip penggorengan ini merupakan metode pengolahan pangan yang sudah tua, tapi tulisan dan teori secara khusus ditinjau dari segi alat dan proses amat sedikit sedangkan tulisan mengenai segi kimia dan gizi sudah banyak dibuat orang.
Sedangkan penyangraian juga metode persiapan bahan pangan yang cukup dikenal masyarakat. Pada skala rumah tangga, misalnya penyangraian biji kopi (terutama didesa-desa yang belum mengenal kopi siap seduh), penyangraian bahan-bahan untuk pembuatan kue dan makanan kecil sedangkan pada skala pabrik secara besar-besaran penyangraian diterapkan pada pengolahan coklat, kopi, pada pabrik makanan bayi serta pada pabrik pembuat minyak goreng.
Ditinjau dari segi teknik (engineering) kedua proses ini sebetulnya sama-sama menggunakan proses pindah panas. Yang membedakan keduanya adalah tujuan akhir dari pengolahan pangan tersebut. Biasanya penggorengan dilakukan untuk bahan yang langsung bisa dikonsumsi, sedangkan penyangraian digunakan pada pengolahan pendahuluan bahan, dimana dibutuhkan sifat khas bahan untuk pengolahan selanjutnya.
PENGGORENGAN
1. Proses penggorengan
Penggorengan adalah proses untuk mempersiapkan makanan dengan jalan memanaskan makanan dalam ketel berisi minyak yang berfungsi sebagai medium pemanas. Fungsi minyak disini ialah sebagai penhantar panas, memberikan flavour dan rasa gurih serta menambah nilai gizi (kalori) dalam bahan pangan goreng.
Pada umumnya sistem penggorengan ada dua macam, yaitu :
a. Pan Frying (penggorengan biasa)
b. Deep-fat frying
Cara yang kedua biasanya digunakan dalam industri makanan, sedangkan cara pertama biasa digunakan pada skala rumah tangga. Penggorengan cara deep-fat frying membutuhkan banyak minyak oleh karena bahan makanan yang digoreng harus terendam seluruhnya. Selanjutnya pembahansan akan dititik beratkan pada cara deep-fat frying.
Prinsip penggorengan menurut Robetson (1967) dapat dilihat pada gambar 4 berikut.
Gambar 4. Proses Penggorengan Cara ‘deep-fat frying’ (Robertson)
Dari gambar diatas yang menjadi masukan (input) dari ketel penggorengan adalah minyak bahan makanan yang digoreng dan panas. Sedangkan keluar (out put-nya) adalah makanan yang telah digoreng, uap panas minyak dan produk samping yang berminyak serta potongan-potongan makanan yang dapat disaring.
2. Faktor penting dalam penggorengan
Untuk memperoleh hasil hasil penggorengan yang baik ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan. Faktor tersebut umum digolongkan kedalam 3 kelompok, yakni yang menyangkut minyak goreng, bahan yang digoreng serta bentuk, desain ketel penggoreng.
3. Ketel Penggoreng
a. Rancangan
Bentuk dari sistem kerja dari ketel penggorengan besar pengaruhnya terhadap efisiensi penggunaan minyak serta efisiensi penggunaan panas. Dalam merancang ketel hendaknya memperhatikan dua faktor penting yaitu :
- Jumlah minyak yang digunakan dalam sistem haruslah yang minimum sesuai dengan kebutuhan penggorengan
- Ketel harus mempunyai kapasitas produksi maksimal
b. Sistem pemanas
Panas adalah komponen utama dalam penggorengan, tergantung dari skala produksiny, sumber panas yang digunakan amat berfariasi, dapat digunakan api pemanas langsung dari minyak atau kayu, uap panas (steam) dari boiler, LPG atau dengan sistem listrik.
Pada penggunaan panas sistem listrik bisa dilakukan dengan suatu jaringan kerja, dimana pemanasan minyak dilakukan diluar ketel, kemudian setelah panasnya sesuai dengan kebutuhan penggorengan minyak dipompakan ke ketel untuk penggorengan. Dengan cara ini tidak akan terjadi kerusakan pada ketel serta efisiensi dalam penggunaan panas. Sistem ini terutama dilakukan pada alat penggoreng mekanik sistem kontinyu (continous mechanical fryer).
Pada saat ini ada tiga cara dengan sistem pemansan minyak diluar ini. Sumber panas dapat diberikan oleh steam (uap panas) bertekanan tinggi, dengan air panas atau dengan media pemindah panas (heat exchanger media) yang lain.
Bentuk konstruksi ketel juga harus baik, karena selama proses penggorengan secara pereodik harus dilakukan penggantian atau penambahan minyak. Keadaan konstruksi ketel dapat dinyatakan dengan koefisien penggantian minyak ( coefficient of oil renewal ).
Rumus untuk menghitung coeffesient of oil renewal adalah sebagai berikut :
K = P
P1
Dimana : K : coefficient of oil renewal
P : jumlah minyak yang ditambahkan selama proses penggorengan (kg)
P1 : jumlah minyak dalam ketel (kg)
Makin tinggi K, makin baik keadaan minyak dalam ketel.
Nilai K untuk ‘ steam heated fryer’ tipe ‘batch’ adalah 0,3 sampai 0,4 , untuk ‘mechanical fryer’0,5 sampai 0,6 sedangkan untuk ‘electrically-heated fryer’ sebasar 0,8 sampai 1,2.
Coefficient of renewal dapat ditingkatkan dengan jalan :
1. Memelihara kontinyuitas aliran minyak kedalam ketel
2. Jangan mengisi ketel terlampau berlebihan
3. Mengurangi hambatan (delay) selama proses
4. Penggorengan harus teratur
5. Membersihkan permukaan elemen pemanas secara teratur
Sedangkan untuk menghitung kecepatan penggantian atau penambahan minyak digunakan istilah ‘turner pereod’, yaitu perbandingan antara jumlah minyak dalam ketel dengan kecepatan pemasukan minyak segar.
“turnover period” dinyatakan dalam persamaan berikut :
TP = FC
R
Dimana TP : waktu yang dibutuhkan untuk memasukkan minyak segar kedalam ketel supaya sama dengan jumlah semula (jam)
FC : kapasitas minyak dalam ketel pada suhu penggorengan (pon)
R : rata-rata kecepatan penambahan minyak segar selama pemasukan (pon per jam )
Makin pendek ‘turnover period’ akan makin baik kondisi minyak dalam ketel. Dalam industri makanan ‘turnover period’ jarang melebihi 12 jam, sedangkan pada restoran akan lebih panjang karena minyak dipakai sampai tingkatan dimana seluruhnya harus diganti dengan yang baru.
PENYANGRAIAN
Penyangraian dalam prakteknya sebetulnya amat sulit dibedakan dengan proses penggorengan. Yang membedakan keduanya bila ditinjau dari media pemindah panasnya adalah bahwa penggorengan menggunakan minyak sebagai media pemindah panasnya adalah pemukaan panas tanpa minyak sehingga sifatnya adalah pemanggangan. Bila ditinjau dari segi produknya, maka hasil penggorengan merupakan produk akhir yang sudah masak dan siap konsumsi (ready to eat), sedangkan penyangraian biasanya baru merupakan proses pengolahan tahap awal dimana produknya masih akan mengalami pengolahan lanjutan. Dalam beberapa buku istilah penyangraian kadang-kadang disebut penggorengan atau perendaman, yang dimaksudkan terjemahan dari ‘roasting’.
Seperti juga pada proses penggorengan peralatan penyangraian (roaster) terdiri dari serangkaian perlengkapan, yakni pamanas (heater), pemindah panas (heat exchanger) yang biasanya berfungsi juga sebagai wadah bahan selama penyangraian, serta perlengkapan misalnya pengaduk, alat pengontrol suhu dan lain-lain.
Gambar dibawah ini memperlihatkan contoh bentuk skematis ‘continous roaster’ dan skematis ‘uncontinous roaster’
Menggoreng adalah suatu cara yang telah umum digunakan dalam pengolahan atau persiapan makanan. Menggoreng digunakan pada skala rumah tangga dalam jumlah kecil sampai produksi masal secara besar-besaran pada pabrik makanan.
Walaupun prinsip penggorengan ini merupakan metode pengolahan pangan yang sudah tua, tapi tulisan dan teori secara khusus ditinjau dari segi alat dan proses amat sedikit sedangkan tulisan mengenai segi kimia dan gizi sudah banyak dibuat orang.
Sedangkan penyangraian juga metode persiapan bahan pangan yang cukup dikenal masyarakat. Pada skala rumah tangga, misalnya penyangraian biji kopi (terutama didesa-desa yang belum mengenal kopi siap seduh), penyangraian bahan-bahan untuk pembuatan kue dan makanan kecil sedangkan pada skala pabrik secara besar-besaran penyangraian diterapkan pada pengolahan coklat, kopi, pada pabrik makanan bayi serta pada pabrik pembuat minyak goreng.
Ditinjau dari segi teknik (engineering) kedua proses ini sebetulnya sama-sama menggunakan proses pindah panas. Yang membedakan keduanya adalah tujuan akhir dari pengolahan pangan tersebut. Biasanya penggorengan dilakukan untuk bahan yang langsung bisa dikonsumsi, sedangkan penyangraian digunakan pada pengolahan pendahuluan bahan, dimana dibutuhkan sifat khas bahan untuk pengolahan selanjutnya.
PENGGORENGAN
1. Proses penggorengan
Penggorengan adalah proses untuk mempersiapkan makanan dengan jalan memanaskan makanan dalam ketel berisi minyak yang berfungsi sebagai medium pemanas. Fungsi minyak disini ialah sebagai penhantar panas, memberikan flavour dan rasa gurih serta menambah nilai gizi (kalori) dalam bahan pangan goreng.
Pada umumnya sistem penggorengan ada dua macam, yaitu :
a. Pan Frying (penggorengan biasa)
b. Deep-fat frying
Cara yang kedua biasanya digunakan dalam industri makanan, sedangkan cara pertama biasa digunakan pada skala rumah tangga. Penggorengan cara deep-fat frying membutuhkan banyak minyak oleh karena bahan makanan yang digoreng harus terendam seluruhnya. Selanjutnya pembahansan akan dititik beratkan pada cara deep-fat frying.
Prinsip penggorengan menurut Robetson (1967) dapat dilihat pada gambar 4 berikut.
Gambar 4. Proses Penggorengan Cara ‘deep-fat frying’ (Robertson)
Dari gambar diatas yang menjadi masukan (input) dari ketel penggorengan adalah minyak bahan makanan yang digoreng dan panas. Sedangkan keluar (out put-nya) adalah makanan yang telah digoreng, uap panas minyak dan produk samping yang berminyak serta potongan-potongan makanan yang dapat disaring.
2. Faktor penting dalam penggorengan
Untuk memperoleh hasil hasil penggorengan yang baik ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan. Faktor tersebut umum digolongkan kedalam 3 kelompok, yakni yang menyangkut minyak goreng, bahan yang digoreng serta bentuk, desain ketel penggoreng.
3. Ketel Penggoreng
a. Rancangan
Bentuk dari sistem kerja dari ketel penggorengan besar pengaruhnya terhadap efisiensi penggunaan minyak serta efisiensi penggunaan panas. Dalam merancang ketel hendaknya memperhatikan dua faktor penting yaitu :
- Jumlah minyak yang digunakan dalam sistem haruslah yang minimum sesuai dengan kebutuhan penggorengan
- Ketel harus mempunyai kapasitas produksi maksimal
b. Sistem pemanas
Panas adalah komponen utama dalam penggorengan, tergantung dari skala produksiny, sumber panas yang digunakan amat berfariasi, dapat digunakan api pemanas langsung dari minyak atau kayu, uap panas (steam) dari boiler, LPG atau dengan sistem listrik.
Pada penggunaan panas sistem listrik bisa dilakukan dengan suatu jaringan kerja, dimana pemanasan minyak dilakukan diluar ketel, kemudian setelah panasnya sesuai dengan kebutuhan penggorengan minyak dipompakan ke ketel untuk penggorengan. Dengan cara ini tidak akan terjadi kerusakan pada ketel serta efisiensi dalam penggunaan panas. Sistem ini terutama dilakukan pada alat penggoreng mekanik sistem kontinyu (continous mechanical fryer).
Pada saat ini ada tiga cara dengan sistem pemansan minyak diluar ini. Sumber panas dapat diberikan oleh steam (uap panas) bertekanan tinggi, dengan air panas atau dengan media pemindah panas (heat exchanger media) yang lain.
Bentuk konstruksi ketel juga harus baik, karena selama proses penggorengan secara pereodik harus dilakukan penggantian atau penambahan minyak. Keadaan konstruksi ketel dapat dinyatakan dengan koefisien penggantian minyak ( coefficient of oil renewal ).
Rumus untuk menghitung coeffesient of oil renewal adalah sebagai berikut :
K = P
P1
Dimana : K : coefficient of oil renewal
P : jumlah minyak yang ditambahkan selama proses penggorengan (kg)
P1 : jumlah minyak dalam ketel (kg)
Makin tinggi K, makin baik keadaan minyak dalam ketel.
Nilai K untuk ‘ steam heated fryer’ tipe ‘batch’ adalah 0,3 sampai 0,4 , untuk ‘mechanical fryer’0,5 sampai 0,6 sedangkan untuk ‘electrically-heated fryer’ sebasar 0,8 sampai 1,2.
Coefficient of renewal dapat ditingkatkan dengan jalan :
1. Memelihara kontinyuitas aliran minyak kedalam ketel
2. Jangan mengisi ketel terlampau berlebihan
3. Mengurangi hambatan (delay) selama proses
4. Penggorengan harus teratur
5. Membersihkan permukaan elemen pemanas secara teratur
Sedangkan untuk menghitung kecepatan penggantian atau penambahan minyak digunakan istilah ‘turner pereod’, yaitu perbandingan antara jumlah minyak dalam ketel dengan kecepatan pemasukan minyak segar.
“turnover period” dinyatakan dalam persamaan berikut :
TP = FC
R
Dimana TP : waktu yang dibutuhkan untuk memasukkan minyak segar kedalam ketel supaya sama dengan jumlah semula (jam)
FC : kapasitas minyak dalam ketel pada suhu penggorengan (pon)
R : rata-rata kecepatan penambahan minyak segar selama pemasukan (pon per jam )
Makin pendek ‘turnover period’ akan makin baik kondisi minyak dalam ketel. Dalam industri makanan ‘turnover period’ jarang melebihi 12 jam, sedangkan pada restoran akan lebih panjang karena minyak dipakai sampai tingkatan dimana seluruhnya harus diganti dengan yang baru.
PENYANGRAIAN
Penyangraian dalam prakteknya sebetulnya amat sulit dibedakan dengan proses penggorengan. Yang membedakan keduanya bila ditinjau dari media pemindah panasnya adalah bahwa penggorengan menggunakan minyak sebagai media pemindah panasnya adalah pemukaan panas tanpa minyak sehingga sifatnya adalah pemanggangan. Bila ditinjau dari segi produknya, maka hasil penggorengan merupakan produk akhir yang sudah masak dan siap konsumsi (ready to eat), sedangkan penyangraian biasanya baru merupakan proses pengolahan tahap awal dimana produknya masih akan mengalami pengolahan lanjutan. Dalam beberapa buku istilah penyangraian kadang-kadang disebut penggorengan atau perendaman, yang dimaksudkan terjemahan dari ‘roasting’.
Seperti juga pada proses penggorengan peralatan penyangraian (roaster) terdiri dari serangkaian perlengkapan, yakni pamanas (heater), pemindah panas (heat exchanger) yang biasanya berfungsi juga sebagai wadah bahan selama penyangraian, serta perlengkapan misalnya pengaduk, alat pengontrol suhu dan lain-lain.
Gambar dibawah ini memperlihatkan contoh bentuk skematis ‘continous roaster’ dan skematis ‘uncontinous roaster’
PAM-PHP
II. PENGUAPAN (EVAPORATOR)
Evaporasi atau penguapan merupakan pengambilan sebagian uap air yang bertujuan utuk meningkatkan konsentrasi padatan dari suatu bahan makanan cair. Salah satu tujuan lain dari operasi ini adalah untuk mengurangi volume dari suatu produk sampai batas-batas tertentu tanpa menyebabkan kehilangan zat-zat yang mengandung gizi. Pengurangan volume produk, akan mengakibatkan turunnya biaya pengangkutan. Disamping itu, juga akan meningkatkan efisiensi penyimpanan dan dapat membantu pengawetan, atas dasar berkurangnya jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh microorganisma untuk kehidupannya. Salah satu contoh untuk pengawetan adalah susu kental manis.
Operasi penguapan yang mungkin digunakan untuk suatu produk sangat bervariasi, hal ini tergantung pada karakteristik bahan produk. Dalam banyak kasus, karakteristik bahan ini berpengaruh pada design evaporator (alat penguap). Adapun contoh dari karakteristik bahan adalah kekentalan bahan dan kepekatan bahan terhadap suhu serta kemampuan bahan untuk membuat alat mengalami korosi.
Menaikkan konsentrasi dari fraksi padatan di dalam produk bahan makanan cair adalah dengan menguapkan air bebas yang ada didalam produk. Proses penguapan ini dilakukan dengan menaikkan temperatur produk sampai titik didih dan menjaganya untuk beberapa waktu sampai konsentrasi yang diinginkan.
Ada empat komponen dasar yang dibutuhkan untuk melakukan penguapan. Keempat komponen tersebut diilustrasikan pada Gambar 1.
Jadi jelas bahwa bahwa pada setiap evaporator yang akan digunakan untuk produk bahan makanan cair, terdiri dari : a) sebuah tabung penguapan, b) sustu alat pindah panas, c) sebuah kondensor, serta d) sebuah metode untuk menjaga tekanan vakum. Keempat komponen ini harus diperhatikan dalam merencanakan suatu evaporator.
Sistem tekanan vakumnya harus dapat mengalirkan gas yang tidak terkondensasi agar bisa menjaga tekanan vakum yang diinginkan didalam tabung penguapan. Panas yang cukup harus dialirkan/ diberikan ke produk untuk penguapan sejumlah air yang diinginkan, serta sebuah kondensor yang berguna untuk mengembangkan dan memindahkan uap air yang diproduksi melalui penguapan.
Keseimbangan massa dapat digunakan untuk menentukan laju penguapan untuk mendapatkan derajad konsentrasi yang diinginkan. Hubungan ini akan membawa kita untuk dapat menentukan jumlah medium pemanas yang dibutuhkan untuk mencapai penguapan yang diinginkan. Kunci penting lainnya yang perlu mendapat perhatian dalam perencanaan adalah pindah panas yang terjadi dari medium pemanas ke produk, dengan memperhatikan bahwa kebutuhan luas permukaan pindah panas tidak akan dapat dihitung tanpa terlebih dahulu menduga koefisien pindah panas keseluruhan bagi permukaan pemanas.
Walaupun parameter-parameter untuk design sudah dapat diduga secara tepat, akan tetapi masih ada faktor-faktor khusus yang ada pada produk yang berpengaruh pada design evaporator. Faktor-faktor ini akan mengakibatkan perhitungan menjadi lebih kompleks. Sebagai contoh adalah banyaknya padatan yang ada pada produk bahan makanan cair akan mengakibatkan titik didih yang lebih tinggi apabila dibandingkan dengan titik didih dari air pada tekanan yang sama. Perbedaan titik didih ini menjadi lebih besar dengan bertambah tingginya konsentrasi bahan makanan cair. Kerumitan ditambah lagi dengan tidak konstannya koefisien pindah panas konveksi, karena koefisien pindah panas ini merupakan fungsi dari kekentalan. Padahal telah diketahui bahwa selama proses penguapan, kekentalan produk selalu berubah karena terjadinya penguapan. Keadaan ini mengakibatkan koefisien pindah panas konveksi juga selalu berubah sesuai dengan kekentalan produk. Akhirnya, persoalan menjadi lebih kompleks dengan adanya sifat panas produk yang berubah menurut temperatur dan kadar air produk. Tentunya , hal ini semua akan memberikan pengaruh tersendiri terhadap design operator.
II. Prinsip Kerja Evaporasi ( Penguapan )
Prinsip kerja peralatan evaporator vakum ini berdasarkan pada kenyataan bahwa penurunan tekanan akan menyebabkan turunnya titik didih cairan.
Pada Anhydro laboratory Vacum Evaporator, keadaan vakum tersebut terutama dihasilkan dari pompa air yang memindahkan uap terkondensasi dan mendinginkan air dari kondensor.
Kevakuman yang sebenarnya dalam evaporator ditentukan oleh efisiensi pompa, yang mana hal itu tergantung pada derajat kondensi uap dalam kondensor. Pada kondensi itu sendiri mengambil tempat (berlangsung) sesuai dengan banyaknya semprotan air yang didinginkan ke bagian puncak dari kondensornya. Inilah apa yang dimaksud dengan : kita bisa mengatur suhu didih yang sebenarnya pada alat tersebut.
Panas yang dibutuhkan untuk penguapan cairan adalah berasal dari steam yang sudah jenuh. Steam tersebut mengalami pengembunan (dikondensikan) pada tabung, dan bersamaan dengan itu memberikan panasnya untuk penguapan. Steam yang telah diambil panasnya itu disebut juga kondensat, kemudian dipindahkan dari dasar calandria dan ditarik melalui kondensor menuju pompa.
Calandria adalah tabung dimana terjadi pergerakan bahan pangan.
Bahan cair yang akan ditingkatkan konsentrasinya itu bersirkulasi terus menerus pada alat dalam upaya untuk memperoleh perpindahan/pergerakan yang maksimal didalam calandria. Sirkulasi yang cepat akan mengurangi resiko terjadinya pengendapan pada permukaan tabung, dan dengan cepat membebaskan gelembung-gelembung uap dari bahan cair selama dalam perjalanan melalui evaporator
III. Pindah Panas Di Dalam Evaporator
Beberapa peralatan penguapan dapat langsung dipanasi dengan api. Api memanasi dinding ketel dan secara konduksi akan memanasi bahan yang terletak di dalam alat penguap. Akan tetapi umumnya evaporator mempergunakan panas tidak langsung dalam proses penguapannya.
Pindah panas didalam alat penguapan diatur oleh persamaan pindah panas untuk pendidihan bahan cair dan dengan persamaan konveksi serta konduksi. Panas yang dihasilkan dari sumber harus dapat mencapai suhu yang sesuai untuk menguapkan bahan. Umumnya medium pembawa panasnya adalah uap yang diperoleh dari boiler atau dari suatu tahapan penguapan dalam alat penguapan lain. Perputaran bahan cair didalam alat penguapan merupakan hal yang penting, sebab perputaran mempengaruhi laju pindah panas dan dengan perputaran bahan yang baik akan meningkatkan laju penguapan.
IV. Evaporator Efek Tunggal
Yang dimaksud dengan single effect adalah bahwa produk hanya melalui satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan pindah panas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini.
Jika F adalah kecepatan aliran bahan yang masuk dan XF adalah fraksi padatan bahan yang masuk. Sementara P adalah kecepatan aliran produk yang keluar dan XP adalah fraksi padatan produk yang keluar. Sedangkan V adalah kecepatan aliran uap, maka berdasarkan prinsip keseimbangan massa, dapatlah ditulis :
F = P + V 1)
Dan
XF.F = XP.P 2)
Apabila suhu dari bahan yang masuk adalah Tf dengan kapasitas panas bahan yang masuk ialah CPF dan S adalah alira Steam dengan suhu Ts , sementara C adalah aliran kondensat. Sedangkan suhu uap hasil penguapan adalah T dan kapasitas panas produk yang keluar adalah CPP, maka neraca keseimbangan energi pada alat tersebut adalah :
F . CPF . (Tf - 0) + S (hg Ts – hf T) = P . CPP . (T – 0) + V . hg T 3)
Untuk menentukan Nilai Ekonomi Uap didasarkan pada definisinya yaitu perbandingan antara air yang menguap dari produk dengan massa steam yang digunakan, atau :
Nilai Ekonomi Uap (NEU) = 4)
Besarnya nilai kapasitas panas bahan yang masuk (CPF) dan nilai kapasitas panas produk yang keluar ditentukan dengan persamaan SEIBEL, yaitu :
CPF = 0,837 + 0,034 . KAF % 5)
CPP = 0,837 + 0,034 . KAP % 6)
Dimana :
KAF = kadar air bahan yang masuk
KAP = kadar air produk yang keluar
Contoh soal :
Suatu bejana untuk penguapan mempunyai kemampuan menguapkan 10 ton/jam dengan suhu bahan 25 ˚C. Total padatan bahan 10 % dan susu kental hasil penguapan 60 % dari awal. Suhu titik didih 60 ˚C. Suhu Steam 120 ˚C. Berapa kebutuhan Steam yang diperlukan ? jika KAf = 80 % dan KAp = 60 %
V. Evaporator Efek Majemuk
Di dalam proses penguapan bahan dapat digunakan dua, tiga, empat atau lebih dalam sekali proses, inilah yang disebut dengan evaporator efek majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk berprinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari evaporator sebelumnya.
Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adalah untuk menghemat panas secara keseluruhan, hingga akhirnya dapat mengurangi ongkos produksi.
Keuntungan evaporator efek majemuk adalah merupakan penghematan yaitu dengan menggunakan uap yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada alat penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut. Apabila dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan 1/n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan untuk alat penguapan berefek tunggal, untuk pekerjaan yang sama.
Pada evaporator efek majemuk ada 3 macam penguapan, yaitu :
a. Evaporator Pengumpan Muka
b. Evaporator Pengumpan Belakang
c. Evaporator Pengumpan Sejajar
Macam Peralatan Pemanas / Penukar Panas : Tabung Pemanas, Ketel Uap (Boiler), Penukar Panas Spiral Melingkar, Penukar Panas Tipe Permukaan, Penukar Panas Dengan Tabung Dibagian Dalam, Pembangkit Ulang, Penukar Panas Tipe Tong, Penyemprot Air Panas, Pemasukan Uap Panas dan Penukar Panas Tipe Skrup
Macam Peralatan Penguapan / Evaporator : Evaporator Kancah Terbuka, Evaporator dengan Tabung Pendek yang Melintang, Evaporator dengan Tabung Pendek yang Tegak, Evaporator yang Mempunyai Sirkulasi Alamiah dengan Kalandria dibagian Luar, Evaporator dengan Sirkulasi yang Dipaksa, Evaporator Bertabung Panjang, Evaporator Piring, Evaporator Sentrifugal dan Evaporator Pengaruh Berganda
Macam Peralatan Pengering : Pengeringan dengan udara panas terdiri Pembakaran (kiln dyer), Pengering lemari, Pengering terowongan, Pengering konveyor, Pengering kotak, Pengering tumpukan bahan butiran/tepung, Pengering pneumatic, Pengering berputar, Pengering semprot, Pengering menara. Pengering dengan persentuhan dengan permukaan yang dipanasi terdiri Pengering tong (pengering lapisan, pengering rol), Papan pengering hampa udara, Pengering dengan roda dalam hampa udara.
Tabel A : SIFAT DARI UAP AIR JENUH
Suhu (˚C) Tekanan uap air (k Pa) Volume Spesific (m3/kg) Enthalphy (kj/kg) Entrophy (kj/kg˚K)
Cair Jenuh Cair (hf) Jenuh (hg) Cair Jenuh
0.01 0.6113 0.0010002 206.136 0.00 2501.4 0.0000 9.1562
3 12.57 2506.9
6 25.20 2512.4
9 37.80 2517.9
12 50.41 2523.4
15 62.99 2528.9
18 75.58 2534.4
21 88.14 2539.9
24 100.70 2524.4
27 113.25 2550.8
30 125.79 2556.3
33 138.33 2561.7
36 150.86 2567.1
40 167.57 2574.3
45 188.45 2583.2
50 209.33 2592.1
55 230.23 2600.9
60 251.13 2609.6
65 272.06 2618.3
70 292.98 2626.8
75 313.93 2635.3
80 334.91 2643.7
85 355.90 2651.9
90 376.92 2660.1
95 397.96 2668.1
100 419.04 2676.1
105 440.15 2683.8
110 461.30 2691.5
115 482.48 2699.0
120 503.71 2706.3
125 524.99 2713.5
130 546.31 2720.5
135 567.69 2727.3
140 589.13 2733.9
145 610.63 2740.3
150 632.20 2746.5
155 653.84 2752.4
160 675.55 2758.1
165 697.34 2763.5
170 719.21 2768.7
175 741.17 2773.6
180 763.22 2778.2
190 807.62 2786.4
200 852.45 2793.2
225 966.78 2803.3
250 1085.36 2801.5
275 1210.07 2785.0
300 1344.0 2749.0
Source : Abridget from J.H. Keenan, F.G. Keyes P.G. Hill and J.G. Moore, Steam Tables – Metric Units. New York ; John Wiley & Sons, Inc. 1969. With permission of the the authors and publishere.
Evaporasi atau penguapan merupakan pengambilan sebagian uap air yang bertujuan utuk meningkatkan konsentrasi padatan dari suatu bahan makanan cair. Salah satu tujuan lain dari operasi ini adalah untuk mengurangi volume dari suatu produk sampai batas-batas tertentu tanpa menyebabkan kehilangan zat-zat yang mengandung gizi. Pengurangan volume produk, akan mengakibatkan turunnya biaya pengangkutan. Disamping itu, juga akan meningkatkan efisiensi penyimpanan dan dapat membantu pengawetan, atas dasar berkurangnya jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh microorganisma untuk kehidupannya. Salah satu contoh untuk pengawetan adalah susu kental manis.
Operasi penguapan yang mungkin digunakan untuk suatu produk sangat bervariasi, hal ini tergantung pada karakteristik bahan produk. Dalam banyak kasus, karakteristik bahan ini berpengaruh pada design evaporator (alat penguap). Adapun contoh dari karakteristik bahan adalah kekentalan bahan dan kepekatan bahan terhadap suhu serta kemampuan bahan untuk membuat alat mengalami korosi.
Menaikkan konsentrasi dari fraksi padatan di dalam produk bahan makanan cair adalah dengan menguapkan air bebas yang ada didalam produk. Proses penguapan ini dilakukan dengan menaikkan temperatur produk sampai titik didih dan menjaganya untuk beberapa waktu sampai konsentrasi yang diinginkan.
Ada empat komponen dasar yang dibutuhkan untuk melakukan penguapan. Keempat komponen tersebut diilustrasikan pada Gambar 1.
Jadi jelas bahwa bahwa pada setiap evaporator yang akan digunakan untuk produk bahan makanan cair, terdiri dari : a) sebuah tabung penguapan, b) sustu alat pindah panas, c) sebuah kondensor, serta d) sebuah metode untuk menjaga tekanan vakum. Keempat komponen ini harus diperhatikan dalam merencanakan suatu evaporator.
Sistem tekanan vakumnya harus dapat mengalirkan gas yang tidak terkondensasi agar bisa menjaga tekanan vakum yang diinginkan didalam tabung penguapan. Panas yang cukup harus dialirkan/ diberikan ke produk untuk penguapan sejumlah air yang diinginkan, serta sebuah kondensor yang berguna untuk mengembangkan dan memindahkan uap air yang diproduksi melalui penguapan.
Keseimbangan massa dapat digunakan untuk menentukan laju penguapan untuk mendapatkan derajad konsentrasi yang diinginkan. Hubungan ini akan membawa kita untuk dapat menentukan jumlah medium pemanas yang dibutuhkan untuk mencapai penguapan yang diinginkan. Kunci penting lainnya yang perlu mendapat perhatian dalam perencanaan adalah pindah panas yang terjadi dari medium pemanas ke produk, dengan memperhatikan bahwa kebutuhan luas permukaan pindah panas tidak akan dapat dihitung tanpa terlebih dahulu menduga koefisien pindah panas keseluruhan bagi permukaan pemanas.
Walaupun parameter-parameter untuk design sudah dapat diduga secara tepat, akan tetapi masih ada faktor-faktor khusus yang ada pada produk yang berpengaruh pada design evaporator. Faktor-faktor ini akan mengakibatkan perhitungan menjadi lebih kompleks. Sebagai contoh adalah banyaknya padatan yang ada pada produk bahan makanan cair akan mengakibatkan titik didih yang lebih tinggi apabila dibandingkan dengan titik didih dari air pada tekanan yang sama. Perbedaan titik didih ini menjadi lebih besar dengan bertambah tingginya konsentrasi bahan makanan cair. Kerumitan ditambah lagi dengan tidak konstannya koefisien pindah panas konveksi, karena koefisien pindah panas ini merupakan fungsi dari kekentalan. Padahal telah diketahui bahwa selama proses penguapan, kekentalan produk selalu berubah karena terjadinya penguapan. Keadaan ini mengakibatkan koefisien pindah panas konveksi juga selalu berubah sesuai dengan kekentalan produk. Akhirnya, persoalan menjadi lebih kompleks dengan adanya sifat panas produk yang berubah menurut temperatur dan kadar air produk. Tentunya , hal ini semua akan memberikan pengaruh tersendiri terhadap design operator.
II. Prinsip Kerja Evaporasi ( Penguapan )
Prinsip kerja peralatan evaporator vakum ini berdasarkan pada kenyataan bahwa penurunan tekanan akan menyebabkan turunnya titik didih cairan.
Pada Anhydro laboratory Vacum Evaporator, keadaan vakum tersebut terutama dihasilkan dari pompa air yang memindahkan uap terkondensasi dan mendinginkan air dari kondensor.
Kevakuman yang sebenarnya dalam evaporator ditentukan oleh efisiensi pompa, yang mana hal itu tergantung pada derajat kondensi uap dalam kondensor. Pada kondensi itu sendiri mengambil tempat (berlangsung) sesuai dengan banyaknya semprotan air yang didinginkan ke bagian puncak dari kondensornya. Inilah apa yang dimaksud dengan : kita bisa mengatur suhu didih yang sebenarnya pada alat tersebut.
Panas yang dibutuhkan untuk penguapan cairan adalah berasal dari steam yang sudah jenuh. Steam tersebut mengalami pengembunan (dikondensikan) pada tabung, dan bersamaan dengan itu memberikan panasnya untuk penguapan. Steam yang telah diambil panasnya itu disebut juga kondensat, kemudian dipindahkan dari dasar calandria dan ditarik melalui kondensor menuju pompa.
Calandria adalah tabung dimana terjadi pergerakan bahan pangan.
Bahan cair yang akan ditingkatkan konsentrasinya itu bersirkulasi terus menerus pada alat dalam upaya untuk memperoleh perpindahan/pergerakan yang maksimal didalam calandria. Sirkulasi yang cepat akan mengurangi resiko terjadinya pengendapan pada permukaan tabung, dan dengan cepat membebaskan gelembung-gelembung uap dari bahan cair selama dalam perjalanan melalui evaporator
III. Pindah Panas Di Dalam Evaporator
Beberapa peralatan penguapan dapat langsung dipanasi dengan api. Api memanasi dinding ketel dan secara konduksi akan memanasi bahan yang terletak di dalam alat penguap. Akan tetapi umumnya evaporator mempergunakan panas tidak langsung dalam proses penguapannya.
Pindah panas didalam alat penguapan diatur oleh persamaan pindah panas untuk pendidihan bahan cair dan dengan persamaan konveksi serta konduksi. Panas yang dihasilkan dari sumber harus dapat mencapai suhu yang sesuai untuk menguapkan bahan. Umumnya medium pembawa panasnya adalah uap yang diperoleh dari boiler atau dari suatu tahapan penguapan dalam alat penguapan lain. Perputaran bahan cair didalam alat penguapan merupakan hal yang penting, sebab perputaran mempengaruhi laju pindah panas dan dengan perputaran bahan yang baik akan meningkatkan laju penguapan.
IV. Evaporator Efek Tunggal
Yang dimaksud dengan single effect adalah bahwa produk hanya melalui satu buah ruang penguapan dan panas diberikan oleh satu luas permukaan pindah panas. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2 berikut ini.
Jika F adalah kecepatan aliran bahan yang masuk dan XF adalah fraksi padatan bahan yang masuk. Sementara P adalah kecepatan aliran produk yang keluar dan XP adalah fraksi padatan produk yang keluar. Sedangkan V adalah kecepatan aliran uap, maka berdasarkan prinsip keseimbangan massa, dapatlah ditulis :
F = P + V 1)
Dan
XF.F = XP.P 2)
Apabila suhu dari bahan yang masuk adalah Tf dengan kapasitas panas bahan yang masuk ialah CPF dan S adalah alira Steam dengan suhu Ts , sementara C adalah aliran kondensat. Sedangkan suhu uap hasil penguapan adalah T dan kapasitas panas produk yang keluar adalah CPP, maka neraca keseimbangan energi pada alat tersebut adalah :
F . CPF . (Tf - 0) + S (hg Ts – hf T) = P . CPP . (T – 0) + V . hg T 3)
Untuk menentukan Nilai Ekonomi Uap didasarkan pada definisinya yaitu perbandingan antara air yang menguap dari produk dengan massa steam yang digunakan, atau :
Nilai Ekonomi Uap (NEU) = 4)
Besarnya nilai kapasitas panas bahan yang masuk (CPF) dan nilai kapasitas panas produk yang keluar ditentukan dengan persamaan SEIBEL, yaitu :
CPF = 0,837 + 0,034 . KAF % 5)
CPP = 0,837 + 0,034 . KAP % 6)
Dimana :
KAF = kadar air bahan yang masuk
KAP = kadar air produk yang keluar
Contoh soal :
Suatu bejana untuk penguapan mempunyai kemampuan menguapkan 10 ton/jam dengan suhu bahan 25 ˚C. Total padatan bahan 10 % dan susu kental hasil penguapan 60 % dari awal. Suhu titik didih 60 ˚C. Suhu Steam 120 ˚C. Berapa kebutuhan Steam yang diperlukan ? jika KAf = 80 % dan KAp = 60 %
V. Evaporator Efek Majemuk
Di dalam proses penguapan bahan dapat digunakan dua, tiga, empat atau lebih dalam sekali proses, inilah yang disebut dengan evaporator efek majemuk. Penggunaan evaporator efek majemuk berprinsip pada penggunaan uap yang dihasilkan dari evaporator sebelumnya.
Tujuan penggunaan evaporator efek majemuk adalah untuk menghemat panas secara keseluruhan, hingga akhirnya dapat mengurangi ongkos produksi.
Keuntungan evaporator efek majemuk adalah merupakan penghematan yaitu dengan menggunakan uap yang dihasilkan dari alat penguapan untuk memberikan panas pada alat penguapan lain dan dengan memadatkan kembali uap tersebut. Apabila dibandingkan antara alat penguapan n-efek, kebutuhan uap diperkirakan 1/n kali, dan permukaan pindah panas berukuran n-kali dari pada yang dibutuhkan untuk alat penguapan berefek tunggal, untuk pekerjaan yang sama.
Pada evaporator efek majemuk ada 3 macam penguapan, yaitu :
a. Evaporator Pengumpan Muka
b. Evaporator Pengumpan Belakang
c. Evaporator Pengumpan Sejajar
Macam Peralatan Pemanas / Penukar Panas : Tabung Pemanas, Ketel Uap (Boiler), Penukar Panas Spiral Melingkar, Penukar Panas Tipe Permukaan, Penukar Panas Dengan Tabung Dibagian Dalam, Pembangkit Ulang, Penukar Panas Tipe Tong, Penyemprot Air Panas, Pemasukan Uap Panas dan Penukar Panas Tipe Skrup
Macam Peralatan Penguapan / Evaporator : Evaporator Kancah Terbuka, Evaporator dengan Tabung Pendek yang Melintang, Evaporator dengan Tabung Pendek yang Tegak, Evaporator yang Mempunyai Sirkulasi Alamiah dengan Kalandria dibagian Luar, Evaporator dengan Sirkulasi yang Dipaksa, Evaporator Bertabung Panjang, Evaporator Piring, Evaporator Sentrifugal dan Evaporator Pengaruh Berganda
Macam Peralatan Pengering : Pengeringan dengan udara panas terdiri Pembakaran (kiln dyer), Pengering lemari, Pengering terowongan, Pengering konveyor, Pengering kotak, Pengering tumpukan bahan butiran/tepung, Pengering pneumatic, Pengering berputar, Pengering semprot, Pengering menara. Pengering dengan persentuhan dengan permukaan yang dipanasi terdiri Pengering tong (pengering lapisan, pengering rol), Papan pengering hampa udara, Pengering dengan roda dalam hampa udara.
Tabel A : SIFAT DARI UAP AIR JENUH
Suhu (˚C) Tekanan uap air (k Pa) Volume Spesific (m3/kg) Enthalphy (kj/kg) Entrophy (kj/kg˚K)
Cair Jenuh Cair (hf) Jenuh (hg) Cair Jenuh
0.01 0.6113 0.0010002 206.136 0.00 2501.4 0.0000 9.1562
3 12.57 2506.9
6 25.20 2512.4
9 37.80 2517.9
12 50.41 2523.4
15 62.99 2528.9
18 75.58 2534.4
21 88.14 2539.9
24 100.70 2524.4
27 113.25 2550.8
30 125.79 2556.3
33 138.33 2561.7
36 150.86 2567.1
40 167.57 2574.3
45 188.45 2583.2
50 209.33 2592.1
55 230.23 2600.9
60 251.13 2609.6
65 272.06 2618.3
70 292.98 2626.8
75 313.93 2635.3
80 334.91 2643.7
85 355.90 2651.9
90 376.92 2660.1
95 397.96 2668.1
100 419.04 2676.1
105 440.15 2683.8
110 461.30 2691.5
115 482.48 2699.0
120 503.71 2706.3
125 524.99 2713.5
130 546.31 2720.5
135 567.69 2727.3
140 589.13 2733.9
145 610.63 2740.3
150 632.20 2746.5
155 653.84 2752.4
160 675.55 2758.1
165 697.34 2763.5
170 719.21 2768.7
175 741.17 2773.6
180 763.22 2778.2
190 807.62 2786.4
200 852.45 2793.2
225 966.78 2803.3
250 1085.36 2801.5
275 1210.07 2785.0
300 1344.0 2749.0
Source : Abridget from J.H. Keenan, F.G. Keyes P.G. Hill and J.G. Moore, Steam Tables – Metric Units. New York ; John Wiley & Sons, Inc. 1969. With permission of the the authors and publishere.
PAM-PHP
I. PENGERINGAN
A. PENDAHULUAN
Proses pengeringan secara tradisional masih banyak digunakan orang yaitu dengan menggunakan sinar matahari. Walaupun hal ini sangat tergantung dari cuaca dan kondisi dari lingkungan dimana pengeringan itu berlangsung.
Pengeringan juga bertujuan meningkatkan mutu hasil pertanian. Salah satu sebab terjadinya kerusakan ialah adanya akumulasi air didalam atau disekitar hasil pertanian dan hal ini dapat dicegah dengan jalan mengalirkan udara pada sekeliling hasil pertanian untuk menjaga suhu yang seragam.
Cara-cara mengatasi terjadinya kerusakan dapat ditempuh antara lain dengan :
1. Mengadakan ventilasi secara alamiah yaitu dengan menggunakan kecepatan angin untuk mengalirkan udara melalui butir-butir hasil pertanian dengan atau tanpa menggunakan saluran-saluran udara.
2. Mengadakan ventilasi secara mekanis yaitu dengan pertolongan kipas yang digerakkan oleh motor bakar atau tenaga mekanis lainnya.
3. Mengalirkan udara panas yang berasal dari suatu sumber panas buatan yang sengaja diadakan dengan tujuan untuk menaikkan suhu sebesar 10 sampai 20 derajad celcius.
4. Mengeringkan hasil pertanian itu secara pereodik agar tidak terbentuk tempat-tempat panas yang menstimulir pertumbuhan jasad-jasad renik dan serangga, dengan bantuan alat-alat penaganan bahan seperti konveyor dan elevator.
5. Mengaduk-aduk permukaan butir-butir hasil pertanian agar tidak terdapat akumulasi air sebagai akibad adanya aliran konveksi didalam tumpukan hasil pertanian itu yang disebabkan adanya perbedaan suhu antara tempat penyimpanan dengan suhu udara luar yang telah berjalan sementara waktu.
6. Menutupi secara rapat tempat penyimpanan sehingga keadaannya mendekati kedap udara, dengan maksud membatasi adanya gerakan keluar masuknya jasad renik dan serangga, dan sekaligus menghindari adanya fliktuasi suhu sebagai akibad pemanasan ataupun pendinginan
Suatu benda dikatakan panas, sedang, atau dingin apabila kita menyentuh benda tersebut dengan tangan terasa bahwa benda tersebut lebih panas atau lebih dingin dari tangan kita. Dalam hal ini suhu tangan kita merupakan suhu patokan untuk menyatakan apakan benda tersebut panas atau dingin dan dikatakan bahwa suhunya berbeda. Akan tetapi penentuan suhu dengan perasaan ini tidak dapat dipergunakan untuk perhitungan.
Suhu suatu benda dapat diukur dengan mempergunakan alat yang disebut thermometer. Thermometer mempunyai skala suhu sehingga tiap suhu dapat dinyatakan dalam suatu bilangan tertentu. Suhu dapat ditentukan dalam skala Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin.
Titik nol skala Celsius adalah suhu es mencair dan disebut titik beku. Titik 100 skala Celsius adalah suhu uap air yang sedang mendidih dan disebut titik didih. Antara titik 100 dengan titik nol sekala Celcius dibagi 100, sehingga diperoleh titik didih 100 derajat C dan titik beku 0 derajat C. suhu dibawah titik beku ditandai dengan tanda negative misalnya – 20 ; - 25 dan sebagainya.
Reamur menentukan suhu es yang sedang mencair dan suhu air yang sedang mendidih tetap seperti pada skala celcius, hanya pada skala Reamur, titik terendah yaitu suhu pada es mencair diberikan dengan skala nol dan titik tertinggi yaitu suhu air yang sedang mendidih pada skala 80. Antara kedua titik ini dibagi atas 80 skala atau dalam 80 derajat Reamur.
Fahrenheit mempergunakan titik pada saat suhu dari campuran salju dan amoniak membeku/mencair sebagai titik terendah dan suhu badan manusia sebagai titik tertinggi. Titik terendah oleh Fahrenheit diberikan pada skala 32 dan titik tertinggi pada skala 212. Antara kedua titik tersebut dibagi 180 skala, yang tiap skala disebut derajat Fahrenheit.
Sehingga 100 derajat C = 80 derajat R = 212 derajat F atau 1 derajat C = 4/5 derajat R = 9/5 derajat F.
Untuk menentukan suhu udara atau gas dipergunakan skala Kelvin, yang titik terendah skalanya setara dengan – 273 derajat Celcius, yaitu suhu terendah yang dapat diukur/dicapai dan disebut sebagai titik nol mutlak, Skala Kelvin atau skala mutlak dipergunakan titik terendah pada skala 273 yakni titik beku air, dan titik tertinggi pada skala 373 yakni titik didih air.
Sehingga pada es mencair t = 0 derajat Celcius atau T = 273 derajat Kelvin, sehingga apabila t = 27 derajat Celcius maka T = 273 + 27 = 300 derajat Kelvin atau T = 273 + t.
KALORI
Pengertian tentang panas mencakup juga pengertian tentang suhu dan kalor. Jumlah kalor atau jumlah panas adalah satuan yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu bahan atau juga yang dihilangkan untuk menurunkan suhu suatu bahan.
Satuan jumlah kalor adalah kalori atau biasanya disebut gram kalori.
Satu kalori adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air setinggi 1 derajat Celsius; 1 gram kalori = 1/1000 kg kalori.
Sebagai contoh untuk mendidihkan 1000 gram air dibutuhkan kalor lebih banyak dari pada untuk mendidihkan 100 gram air.
KALOR JENIS
Zat yang lain tidak memerlukan jumlah kalor yang sama dengan jumlah kalor air untuk menaikkan suhu bahan tersebut sama seperti pada kenaikan suhu air.
Pada keadaan pemanasan yang sama, maka kenaikan suhu suatu benda mungkin lebih cepat atau lebih lambat dari pada kenaikan suhu air. Hal ini dipengaruhi oleh kalor jenis benda tersebut.
Kalor jenis suatu benda adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram benda tersebut setinggi 1 derajat Celcius (ºC). Dengan demikian kalor jenis air adalah Satu.
Untuk menaikkan suhu suatu benda yang mempunyai berat a gram dan kalor jenis c setinggi b derajat dibutuhkan sejumlah kalor yang dapat dihitung sebagai berikut :
Untuk 1 gram benda dipanasi 1 º diperlukan c kalori.
Untuk a gram benda dipanasi 1 º C diperlukan a x c kalori.
Untuk a gram benda dipanasi b º C diperlukan a x b x c kalori.
Apabila jumlah kalor yang dibutuhkan tersebut sama dengan W maka,
W = a x b x c kalori
. b derajat C adalah selisih suhu akhir dengan suhu awal
Tabel Kalor Jenis (c) beberapa bahan
A Bahan Padat
Emas
Timah Hitam
Platina
Timah Putih
Perak
Tembaga
Timah Sari 0,03
0,03
0,03
0,05
0,06
0,09
0,09 Nikel
Besi
Gelas
Aluminium
Naftalin
Es 0,11
0,11
0,20
0,21
0,31
0,50
B Bahan Cair
Air Raksa
Minyak Zaitun
Minyak Tanah 0,03
0,47
0,51 Eter
Alkohol
Gliserin 0,56
0,58
0,58
KALOR LATEN
Bahan padat yang akan mencair, atau bahan cair yang akan menguap memerlukan energi panas agar proses tersebut terjadi. Selama proses ini tidak terjadi perubahan suhu bahan tersebut. Sehingga dapat dikatakan bahwa kalor laten adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan oleh suatu bahan untuk merubah bentuk bahan tersebut dari padat ke cair atau dari cair ke uap tanpa mengalami perubahan suhu.
Sebagai contoh kalor laten untuk satu gram es adalah sebesar 80 kalori, sedangkan kalor laten penguapan satu gram air adalah sebesar 5 – 40 kalori.
TARA KALOR MEKANIK
Satuan energi dalam bentuk mekanik adalah erg, joule dan kaki pon. Satuan energi dalam bentuk panas adalah kalori atau Btu (British Themal unit). Konversi atau harga tara mekanik tergantung pada selang suhu yang dipergunakan dalam satuan kalori atau Btu. Untuk mendapatkan keseragaman, biasanya dipergunakan bahwa 1 kg-kal sama dengan 1/860 kilowatt jam serta 1 gram-kal sama dengan 4,18605 joule dan 1 Btu sama dengan 778,26 kaki-pon. Sehingga 1 Btu sama dengan 251,996 gram-kal.
PINDAH PANAS
PENGERTIAN
Pindah panas adalah ilmu teknik yang memperkirakan pemindahan energi yang terjadi antara benda-benda sebagai akibat terjadinya perbedaan suhu antara benda-benda tersebut. Pada pindah panas ini dua hokum alam yang utama merupakan suatu hal yang harus selalu diingat.
Hukum Utama II
Apabila antara dua benda yang berlainan suhunya terjadi pemindahan panas, maka hal ini selalu berlangsung sedemikian rupa sehingga benda yang lebih panas bertambah dingin dan benda yang lebih dingin akan bertanbah panas.
Dengan kata lain, bahwa apabila dua benda yang bersuhu tidak sama, bersentuhan, maka akan terjadi perubahan suhu kedua benda tersebut akibat adanya perpindahan panas, yaitu benda yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan sebagian panasnya kepada benda yang bersuhu lebih rendah, sehingga benda yang bersuhu lebih tinggi akan menjadi lebih dingin, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menjadi lebih panas.
Hokum Utama I atau Azas Black
Pada penukaran panas antara dua jenis benda, maka jumlah kalor keseluruhan akan tetap (kecuali ada usaha yang dilakukan pada saat perpindahan tersebut).
Dengan kata lain bahwa jumlah yang diberikan oleh benda yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah.
Pindah panas dapat dipergunakan untuk memperkirakan suhu, baik suhu benda padat, maupun suhu bahan cair, setelah beberapa saat berlalu. Pindah panas didalam pengolahan hasil pertanian sangat berperanan, antara lain bahwa hampir seluruh hasil pertanian mengalami proses pemanasan atau pengeringan sedangkan untuk hasil ternak mengalami proses pendinginan.
Untuk pengolahan hasil pertanian, beberapa prinsip dasar haruslah selalu diingat, yaitu :
a. Panas bergerak dari obyek panas ke obyek yang dingin
b. Bertambah besar perbedaan kedua obyek, bertambah besar panas yang dipindahkan
c. Makin tipis dinding pengantara/penyekat kedua obyek, makin baik proses pemindahan panas
d. Obyek yang gelap menyerap panas yang dipancarkan lebih cepat dari pada obyek yang terang
e. Pemanasan sebaiknya dilakukan di bagian bawah/dasar ruangan, sedangkan pendinginan dilakukan di bagian atas ruangan sehingga memungkinkan pindah panas secara konveksi
Perpindahan panas terjadi melalui suatu medium ke medium lain sebelum sampai ke obyek yang diinginkan. Metode pindah panas di sini terjadi secara serempak.
Untuk mengetahui atau memperkirakan perubahan suhu yang diakibatkan penyimpanan suatu hasil, perlu diketahui konduktifitas panas (k) dan panas/kalor jenis (c) bahan tersebut.
1 Btu-in/jam kaki F = 3,447 x 10 ˉ4 kg-kal-cm/detik cm² C
1/12 Btu-kaki/jam kaki F
1 cal-cm/detik cm²C = 2901 Btu-in/jam kaki F
Proses pindah panas dapat terjadi dengan tiga cara yaitu secara hantaran atau konduksi, secara aliran atau konveksi dan secara pancaran atau radiasi. Proses Pasteurisasi dalam pengolahan hasil pertanian berprinsip pada cara pindah panas dengan konduksi panas, yaitu apabila sebelah pelat dipanaskan, maka pelat yang berada disebelahnya akan menjadi panas pula. Ruang penyimpanan dingin adalah contoh penggunaan aliran atau konveksi panas dalam praktek, yaitu udara dingin sekitar pipa pendingin turun ke bawah dan udara panas naik ke atas sehingga membuat sirkulasi terus menerus serta membawa panas keseluruh ruangan. Pemanasan atau pengeringan hasil pertanian dengan penjemuran merupakan salah satu contoh praktek pemanasan secara pemancaran, walaupun selama pemancaran tersebut udara dianggap sebagai bahan penerus panas matahari.
Untuk memudahkan pengertian pindah panas lebih lanjut, perlu diketahui terlebih dahulu tentang pengukuran panas dan suhu pada berbagai bahan.
Tabel Konduktifitas Panas beberapa Hasil Pertanian.
Bahan Kadar air
Basis basah (%) Suhu rata-rata
F Konduktifitas panas
(k)(Btu-in/jam
kaki F
Udara
Minyak kastor
Jagung
Kulit
Jawawut
Minyak olive
Serbuk gergaji
Jerami
Gandum
Kayu pinus
13,2
12,7
Kering udara
12,5 – 23,0 32
80 – 88
22 – 88
87 – 91,7 0,165
1,23
1,22
1,22
0,90
1,15
0,35
0,70
0,89 – 1,11
1,03
PENGUKURAN PANAS DAN SUHU
PENGUKURAN SUHU
Suhu adalah ukuran atau bilangan yang menunjukka panas atau dinginnya suatu bahan.
Panas atau kalor adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori yang dibutuhkan/dipindahkan dari suatu bahan apabila terjadi proses pindah panas.
Pengukuran suhu suatu bahan dapat dilakukan dengan mempergunakan alat yang disebut thermometer. Termometer yang umum dipergunakan adalah thermometer air raksa, baik yang berdasarkan skala Celcius, Fahrenheit, ataupun Reamur. Thermometer air raksa ini berprinsip pada sifat memuai bahan apabila dipanaskan, sifat penyusutan bahan apabila didinginkan/suhu bahan diturunkan dan sifat bahan apabila dua bahan yang berbeda suhu bersentuhan, kedua bahan tersebut akan mempunyai suhu yang sama tingginya.
Penggunaan thermometer air raksa terbatas hanya sampai pada suhu tertentu. Thermometer ini hanya dapat mengukur suhu paling rendah sama dengan suhu beku air raksa yaitu - 40 º C. Untuk mengukur suhu yang lebih rendah dari – 40 º C dipergunakan thermometer alcohol, oleh karena titik beku alcohol yang sangat rendah yaitu – 140 º C. Akan tetapi thermometer alcohol ini tidak dapat dipergunakan untuk mengukur suhu yang tinggi . Hal ini disebabkan oleh karena titik didih alcohol yang rendah yaitu 78 º C. Termometer air raksa juga tidak dapat dipergunakan untuk mengukur suhu yang terlalu tinggi oleh karena titik didih air raksa 360 º C, sehingga apabila dikehendaki untuk mengukur suhu yang tinggi dipergunakan alat yang disebut pyrometer. Alat ini bekerja berdasarkan pemuaian benda padat akibat pemanasan.
Selain thermometer air raksa, thermometer alcohol dan pyrometer, suhu dapat juga diukur dengan mempergunakan berbagai thermometer lain seperti thermometer maksimum-minimum, thermometer diferensial, termokopel, dan thermometer gas.
Pengukuran suhu bahan dengan menggunakan thermometer biasanya langsung disentuhkan pada bahan yang akan diukur. Akibat pemuaian air raksa maka suhu bahan akan dapat dibaca pada skala yang terdapat pada thermometer tersebut.
Pengukuran suhu tinggi (lebih dari 1000 º C) dilakukan dengan mempergunakan kerucut keramik. Perubahan suhu ditunjukkan oleh perubahan letak puncak kerucut, makin lengkung puncak kerucut, makin tinggi suhu bahan yang diukur. Bentuk keucut setelah pemanasan selesai dibandingkan dengan kerucut keramik standar untuk menentukan suhu pemanasan tersebut. Kerucut keramik ini hanya dapat dipergunakan satu kali pengukuran suhu saja.
Suhu tinggi dapat diukur dari jarak jauh dengan mempergunakan alat pengukur yang disebut termocouple. Alat ini umum dijumpai pada pengukuran suhu peralatan pengolahan (suhu pengolahan). Thermocouple terbuat dari dua lapisan logam yang berbeda suhu pemuaiannya yang duhubungkan dengan meteran yang yang menunjukkan suhu. Pemuaian kedua jenis logam yang berbeda mengakibatkan pelengkungan logam yang akan tercatat pada meteran suhu. Makin tinggi perbedaan suhu, makin besar lengkungan yang terjadi. Perbedaan kawat logam yang dipergunakan akan dapat menunjukkan suhu yang berbeda.
Tabel Kombinasi Kawat Themocouple
Kombinasi Perkiraan suhu
Yang dapat diukur
(F)
Tembaga ( 100 Cu-55Cu, 44Ni )
Besi ( 100Fe-55Cu, 44Ni )
Krom-Alumunium Campuran ( 90Ni, 9Cr-97Ni, 3 Al )
Platina-Rhadium ( 100 Pt – 8 Pt, 14 Rh ) 300 – 700
0 – 1400
600 – 2200
1300 – 3000
PENGUKURAN PANAS ( KALOR )
Untuk mengukur kalor suatu bahan dipergunakan alat yang disebut kalorimeter. Alat ini dapat juga dipergunakan untuk mengukur kalor jenis suatu bahan, tergantung data yang diketahui dari bahan tersebut. Dalam penentuan kalor jenis dengan mempergunakan kalorimeter, Azas Black dapat dipergunakan yaitu ;
a. apabila dua bahan bersentuhan,maka bahan yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan kalor kepada bahan yang bersuhu lebih rendah (lebih dingin) sedemikian banyaknya sehingga suhu kedua bahan tersebut menjadi sama.
b. Jumlah kalor yang diterima oleh bahan yang lebih dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh bahan yang lebih panas atau kalor yang diterima = kalor yang diberikan
c. Sebuah bahan yang didinginkan (diturunkan suhunya) sebesar t º C, akan melepaskan kalor sebanyak yang akan diterima oleh bahan tersebut apabila dipanaskan (suhunya dinaikkan) sebesar t º C.
Kalorimeter adalah sebuah pasu yang terbuat dari tembaga yang diletakkan di dalam sebuah pasu lain yang lebih besar. Pasu tembaga diletakkan di atas gabus sehingga kedua pasu dibatasi oleh lapisan udara dan gabus.
Pasu yang berada diluar (pasu besar) dapat pula dilapisi/diselimuti dengan kapas.
Kapas, gabus dan udara merupakan penghantar panas yang buruk, maka pemindahan panas ke sekitarnya dapat dibuat sekecil mungkin. Kalorimeter ini juga dilengkapi dengan sebuah pengaduk dan sebuah thermometer.
Kedalam calorimeter diisikan air sebanyak p gram. Suhu awal air didalam calorimeter diukur, misalnya sama dengan t1 º C. Selanjutnya sepotong besi dipanaskan sampai 100 º C. yaitu dengan mencelupkan besi tersebut selama beberapa saat didalam air mendidih. Besi panas ini kemudian segera dimasukkan kedalam calorimeter, selanjutnya diaduk-aduk sampai suhu calorimeter tidak naik lagi. Hal ini berarti bahwa suhu besi sama dengan suhu calorimeter. Apabila calorimeter,, thermometer dan pengaduk menyerap kalor sebanyak H (=harga air calorimeter, thermometer dan pengaduk), maka harga air calorimeter seluruhnya ditambah dengan harga air, adalah sama dengan (p+H). apabila suhu akhir yang tercatat oleh thermometer = t2 º C, maka jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter adalah (p+H)( t2 – t1) kalori. Apabila berat besi sama dengan q gram, maka setelah suhu akhir jumlah kalor yang dilepaskan oleh besi adalah q x c x (100 – t2) kalori., c adalah kalor jenis besi yang akan dicari. Menurut Azas Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan, sehingga :
(H + p)( t2 – t1) = q x c x (100 – t2)
Apabila H (harga air kalorimeter, thermometer dan pengaduk), p (berat air), t1 (suhu awal air), t2 (suhu akhir), q (berat besi), maka kalor jenis besi ( c ) dapat dihitung. Apabila H (harga air calorimeter, pengaduk dan thermometer) tidak diketahui, maka harga air ini harus ditentukan terlebih dahulu, dengan mempergunakan pengulangan percobaan seperti diatas, dengan berat air yang berbeda. Missal berat air pada percobaan ulangan p’ dengan suhu awal t1’ dan suhu akhir t2’ maka hasil persobaan ulangan memberikan persamaan :
(H + p) (t2’– t1’) = q x c x (100 – t2)
Dari percobaan pertama dan percobaan ulangan diperoleh dua persamaan dengan dua bilangan yang tidak diketahui (H dan c); Dengan cara yang sama dapat juga ditentukan kalor jenis bahan cair, apabila kalor jenis bahan padat yang dipanasi diketahui.
Pengukuran kalor jenis gas dilakukan dengan dua cara oleh karena kalor jenis gas pada tekanan yang tetap (cp) berbeda dengan kalor jenis gas pada volume yang tetap (cv). Pada umumnya jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan gas pada tekanan tetap lebih besar dari pada kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan gas pada volume yang tetap.
Perbedaan kalor jenis gas ini terjadi oleh karena apabila gas dipanasi, maka akan terjadi pemuaian gas, sehingga mengalami perubahan volume dan tekanannya. Untuk menghitung cp, dari berbagai percobaan diperoleh persamaan :
(H + p)(t2 – t1) = q x cp x (t – t’)
H adalah harga air kalorimeter, p berat air dalam kalorimeter, t1 suhu awal, t2 suhu akhir kalorimeter, t’ suhu rata-rata gas yaitu suhu gas ketika keluar dari kalorimeter (ta) dan suhu gas pada akhir (tb) sehingga t’ = (ta + tb) / 2 , tb adalah suhu awal gas dan q adalah berat gas.
Penentuan cv dilakukan dengan membandingkannya dengan cp sehingga diperoleh suatu konstanta k = cp / cv. Perbandingan antara cp dengan cv untuk kebanyakan gas hampir sama, sehingga apabila cp dapat ditentukan melalui percobaan, k diketahui maka cv dapat dihitung.
Tabel Kalor Jenis Beberapa Gas
Gas cp cv
Udara
Nitrogen
Helium
Hidrogen
Oksigen 0,24
0,24
1,25
3,41
0,22 0,17
0,17
0,75
2,44
0,16
KONDUKSI , KONVEKSI , DAN RADIASI
Kecapatan perpindahan panas tergantung pada perbedaan suhu antara kedua benda. Semakain besar perbedaan suhu, semakin besar kecepatan perpindahan panas. Pindah panas dari suatu benda ke benda lain akan melalui suatu medium, yang menyebabkan timbulnya tahanan pada proses perpindahan panas, sehingga perbedaan suhu dan adanya tahanan menentukan kecepatan perpindahan panas; persamaannya adalah :
Kecepatan perpindahan panas = Perbedaan suhu
Tahanan aliran panas oleh medium
Selama proses perpindahan panas, suhu berubah sehingga kecepatan perpindahan panas juga berubah, ini disebut perpindahan panas “unsteady”. Sebaliknya, ada proses perpindahan panas dengan suhu yang tetap. Proses ini disebut proses perpindahan panas yang “steady”. Panas dapat dipindahkan dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Perhitungan untuk pindah panas ini telah diberikan dalam pengolahan hasil pertanian I.
KONDUKSI
Perpindahan panas dengan konduksi dapat terjadi baik pada benda padat, cair ataupun gas. Panas dari benda yang satu ke benda yang lain dipindahkan dengan perantara zat yang selama perpindahan tersebut tidak mengalami perubahan tempat. Hal ini dapat dirasakan apabila kita memanasi ujung sebuah besi, sedangkan ujung lainnya kita pegang, maka setelah beberapa saat ujung besi yang kita pegang akan naik suhunya.
Berbagai benda dapat menghantarkan panas lebih baik dari pada benda lain, misalnya tembaga lebih baik dari pada gelas atau kayu. Pada umumnya logam merupakan penghantar panas yang baik, sedangkan benda cair dan gas merupakan penghantar panas yang buruk. Benda yang berpori merupakan penghantar panas yang jelek misalnya gabus, bulu domba, jerami, kayu dan sebagainya. Beberapa peralatan yang banyak digunakan sehari-hari seperti lemari besi berdinding rangkap untuk mencegah kebakaran isinya. Sebagai penyekat digunakan bahan asbes yang tidak dapat terbakar. Selain itu pegangan beberapa alat dibuat dari kayu untuk mencegah perambatan panas dari ujung yang dipanasi.
KONVEKSI
Meskipun air dan udara merupakan penghantar panas yang buruk, akan tetapi panas dapat juga dihantarkan melalui bahan ini yaitu secara konveksi/aliran. Pada pemasakan air, pada awal proses pemanasan, air yang berada didasar wadah akan dipanasi terlebih dahulu. Setelah beberapa saat, secara konveksi panas tersebut akan dipindahkan ke air yang berada lebih atas, dan setelah beberapa saat seluruh air akan menjadi panas sebelum mendidih. Pindah panas ini dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain; berat jenis bahan, kekentalan bahan, panas jenis bahan, terjadinya peristiwa penguapan, pengembunan dan sebagainya. Terjadinya angin juga disebabkan adanya aliran udara yang dipanasi sehingga kerapatan udara turun dan bergerak kea rah udara yang masih dingin. Secara umum dapat dikatakan bahwa pemindahan panas dilakukan sendiri oleh bahan bersangkutan.
RADIASI
Radiasi adalah pemindahan panas secara pemancaran, dari permukaan sebuah benda. Radiasi ini hanya terjadi dalam gas. Pemindahan panas cara radiasi ini juga dapat terjadi dalam udara vakum tanpa perantara. Sebagai contoh, apabila kita berdiri dekat api, akan merasa panas walaupun tidak bersentuhan langsung dengan api tersebut, dan ada udara sebagai penghantar panas yang sangat buruk. Selain itu udara tidak dapat memindahkan panas ke samping akan tetapi keatas.
Suatu pancaran panas yang sampai kepada suatu benda, panas tersebut dapat diteruskan, dipantulkan atau diserap oleh benda tersebut. Benda yang meneruskan panas, misal udara, sedangkan benda yang menyerap pancaran panas misal air atau gelas. Benda yang meneruskan panas tidak menjadi panas, sedangkan benda yang menyerap panas akan menjadi panas.
Sifat permukaan benda mempengaruhi penyerapan dan pemantulan panas. Permukaan yang rata dan mengkilap putih memantulkan hampir seluruh pancaran panas, sedangkan permukaan yang kasar dan hitam akan menyerap sebagian besar panas yang dipancarkan. Selain itu benda yang sedikit menyerap panas, juga sedikit memancarkan panas, dan benda yang banyak memancarkan panas juga akan banyak menyerap panas.
Perhitungan pindah panas untuk masing-masing cara pindah panas berbeda. Setiap cara pindah panas mempunyai rumus-rumus dan syarat-syarat tertentu untuk memperdalam cara perhitungan pindah panas, syarat-syarat serta contoh-contoh soal masing-masing cara dapat dipelajari dari buku Pengolahan Hasil Pertanian I yang merupakan dasar-dasar satuan operasi bagi pengolahan hasil pertanian.
B. Tipe-tipe alat mesin pengering dengan panas buatan
Suatu alat pengering dengan energi panas buatan dan sirkulasi udara dengan tekanan merupakan sustu sistem yang terdiri dari kipas, alat pembuat panas, saluran udara dan ruang pengering.
Beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan alat pengering tipe antara lain adalah :
1. Biaya, tenaga dan bahan bakar
2. Kecepatan penguapan
3. Kecepatan aliran udara pengering
4. Hasil yang diperoleh dilihat dari segi mutu dan jumlah
5. Keselamatan alat-alat bangunan dan manusianya
Kecepatan pengeringan suatu hasil pertanian tergantung antara lain pada faktor-faktor :
1. Suhu dan kelengasan nisbi udara selama proses pengeringan berlangsung
2. Kecepatan pengeringan udara yang melalui hasil-hasil pertanian setiap berat hasil pertanian itu, atau lamanya bahan melalui alat pengering.
3. Kadar air mula-mula dari hasil pertanian yang dikeringkan
4. Varietas dari hasil pertanian itu.
5. Banyaknya bahan yang dimasukkan dalam alat pengering permenitnya.
6. Suhu udara pengering waktu mula-mula masuk dan pada waktu keluar alat pengering.
Gambar 1. Pergerakan kadar air dalam tumpukan bahan karena terjadinya perbedaan antara suhu udara luar dengan suhu hasil pertanian yang disimpan.
( arah panah menunjukkan terjadinya aliran udara )
Klasifikasi alat pengering tipe ini dapat didasarkan pada pemindahan panas tipe pembakaran minyak
dan jenis bahan bakar lain. Berdasarkan pada pindah panas terdapat dua cara yaitu langsung atau tidak langsung.
Pada cara langsung, panas pembakarannya langsung diberikan pada bahan yang akan dikeringkan dengan bantuan aliran udara. Pada cara tidak langsung digunakan permukaan benda lain yang dipanaskan terlebih dahulu, kemudian melalui permukaan benda itu dialirkan udara atau sirkulasi udara dilewatkan disekitar bagian luar permukaan benda tadi.
Klasifikasi berdasarkan pada tipe pembakaran minyak terdapat dua tipe yaitu :
1. Vaporizing burner
2. Atomizing burner
Pada tipe pertama minyak terlebih dahulu dipanaskan, diuapkan, dibakar, dan dipanaskan kemudian dipindahkan kepermukaan yang lebih luas.
Pada tipe kedua minyak mula-mula dipecahkan menjadi butiran-butiran halus dengan penyemprotan minyak melalui lubang yang kecil dan biasa disebut ‘jet’.
Klasifikasi berdasarkan pada jenis bahan bakar terdiri batu bara, kayu dan listrik. Yang biasanya dipakai ialah alat pengering dengan bahan bakar minyak, listrik secara langsung kurang digunakan pada pengeringan hasil-hasil pertanian, demikian pula kayu mengingat alasan-alasan teknis, sosial dan ekonomis.
Berbagai alat pengering telah dibuat dan dirancang sesuai dengan sifat-sifat yang dipunyai oleh bahan bakar atau hasil-hasil pertanian yang akan dikeringkan.
Dapat disebutkan disini antara lain yaitu:
1. Tipe-tipe bak atau lumbung
2. Spray dryer
3. Concentrator
4. Tipe drum
5. Tipe koveyor
6. Countinous self dryer
7. Continous vacum dryer
8. Cabinet atau compartement dryer
9. Kiln dryer
10. Tunnel dryer
CLARKE (1957) menghasilkan tipe-tipe pengering untuk pengolahan hasil pangan antara lain dibagi :
1. Rotarry louvre dryer
2. Tunnel dryer
3. Pneumatic dryer
4. Spray dryer (untuk pembuatan susu bubuk)
5. Roller dryer yang dibagi dalam :
A. Single roller dryer
B. Double roller dryer
Tipe pertama sampai ketiga merupakan jenis alat pengering benda padat, sedangkan yang keempat dan kelima untuk mengeringkan hasil-hasil pertanian berbentuk cairan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas dan kemampuan suatu alat pengering antara lain ialah :
1. Kadar air bahan ketika dimasukkan dalam alat pengering
2. Banyaknya bahan yang dapat dimasukkan dalam pengering persatuan waktu
3. Suhu udara pengering waktu masuk dan keluar alat pengering
4. Kecepatan aliran udara pengering
5. Kelembaban udara pengering
6. Suhu bahan ketika masuk dan keluar alat pengering
7. Suhu bahan diberbagai bagian dalam alat pengering
8. Lamanya bahan melalui alat pengering atau lamanya pengeringan
Pada umumnya yang dimaksud dengan pengeringan ialah mengeluarkan air dalam jumlah yang seimbang. Dalam proses industri pengeringan zat padat, zat cair dan gas, merupakan pengeringan yang terjadi. Dalam zat padat dan zat cair, air terdapat dalam keadaan cair. Dalam gas, air biasanya terdapat dalam bentuk uang.
Beberapa tujuan yang hendak dicapai pada pengeringan :
1. Membawa zat kedalam kondisi yang diinginkan yang masih harus mengalami berbagai pengerjaan dan pengolahan
2. Membawa zat kedalam kondisi yang harus dapat disimpan sebagai produk akhir dalam silo
3. Perlindungan bahan makanan terhadap kerusakan (alasan kesehatan)
4. Penghematan biaya pengangkutan (alasan keuangan)
5. Untuk memenuhi persyaratan tertentu terhadap kadar air pada penjualan produk (alasan kualitas)
Sistem pengeringan
1. Mengeluarkan air dengan jalan mekanis
2. Penguapan dengan tekanan hampa
3. Mengembunkan air dalam bentuk uap (mengeluarkan air dari gas)
4. Mengeluarkan air dalam bentuk zat padat, keadaan ini terdapat pada pencairan udara, dimana uap air memisahkan diri sebagai salju. Contoh lain adalah pengentalan air perah, buah dengan jalan pendinginan yang sangat tinggi (air dikeluarkan dalam bentuk es).
A. PENDAHULUAN
Proses pengeringan secara tradisional masih banyak digunakan orang yaitu dengan menggunakan sinar matahari. Walaupun hal ini sangat tergantung dari cuaca dan kondisi dari lingkungan dimana pengeringan itu berlangsung.
Pengeringan juga bertujuan meningkatkan mutu hasil pertanian. Salah satu sebab terjadinya kerusakan ialah adanya akumulasi air didalam atau disekitar hasil pertanian dan hal ini dapat dicegah dengan jalan mengalirkan udara pada sekeliling hasil pertanian untuk menjaga suhu yang seragam.
Cara-cara mengatasi terjadinya kerusakan dapat ditempuh antara lain dengan :
1. Mengadakan ventilasi secara alamiah yaitu dengan menggunakan kecepatan angin untuk mengalirkan udara melalui butir-butir hasil pertanian dengan atau tanpa menggunakan saluran-saluran udara.
2. Mengadakan ventilasi secara mekanis yaitu dengan pertolongan kipas yang digerakkan oleh motor bakar atau tenaga mekanis lainnya.
3. Mengalirkan udara panas yang berasal dari suatu sumber panas buatan yang sengaja diadakan dengan tujuan untuk menaikkan suhu sebesar 10 sampai 20 derajad celcius.
4. Mengeringkan hasil pertanian itu secara pereodik agar tidak terbentuk tempat-tempat panas yang menstimulir pertumbuhan jasad-jasad renik dan serangga, dengan bantuan alat-alat penaganan bahan seperti konveyor dan elevator.
5. Mengaduk-aduk permukaan butir-butir hasil pertanian agar tidak terdapat akumulasi air sebagai akibad adanya aliran konveksi didalam tumpukan hasil pertanian itu yang disebabkan adanya perbedaan suhu antara tempat penyimpanan dengan suhu udara luar yang telah berjalan sementara waktu.
6. Menutupi secara rapat tempat penyimpanan sehingga keadaannya mendekati kedap udara, dengan maksud membatasi adanya gerakan keluar masuknya jasad renik dan serangga, dan sekaligus menghindari adanya fliktuasi suhu sebagai akibad pemanasan ataupun pendinginan
Suatu benda dikatakan panas, sedang, atau dingin apabila kita menyentuh benda tersebut dengan tangan terasa bahwa benda tersebut lebih panas atau lebih dingin dari tangan kita. Dalam hal ini suhu tangan kita merupakan suhu patokan untuk menyatakan apakan benda tersebut panas atau dingin dan dikatakan bahwa suhunya berbeda. Akan tetapi penentuan suhu dengan perasaan ini tidak dapat dipergunakan untuk perhitungan.
Suhu suatu benda dapat diukur dengan mempergunakan alat yang disebut thermometer. Thermometer mempunyai skala suhu sehingga tiap suhu dapat dinyatakan dalam suatu bilangan tertentu. Suhu dapat ditentukan dalam skala Celcius, Fahrenheit, Reamur dan Kelvin.
Titik nol skala Celsius adalah suhu es mencair dan disebut titik beku. Titik 100 skala Celsius adalah suhu uap air yang sedang mendidih dan disebut titik didih. Antara titik 100 dengan titik nol sekala Celcius dibagi 100, sehingga diperoleh titik didih 100 derajat C dan titik beku 0 derajat C. suhu dibawah titik beku ditandai dengan tanda negative misalnya – 20 ; - 25 dan sebagainya.
Reamur menentukan suhu es yang sedang mencair dan suhu air yang sedang mendidih tetap seperti pada skala celcius, hanya pada skala Reamur, titik terendah yaitu suhu pada es mencair diberikan dengan skala nol dan titik tertinggi yaitu suhu air yang sedang mendidih pada skala 80. Antara kedua titik ini dibagi atas 80 skala atau dalam 80 derajat Reamur.
Fahrenheit mempergunakan titik pada saat suhu dari campuran salju dan amoniak membeku/mencair sebagai titik terendah dan suhu badan manusia sebagai titik tertinggi. Titik terendah oleh Fahrenheit diberikan pada skala 32 dan titik tertinggi pada skala 212. Antara kedua titik tersebut dibagi 180 skala, yang tiap skala disebut derajat Fahrenheit.
Sehingga 100 derajat C = 80 derajat R = 212 derajat F atau 1 derajat C = 4/5 derajat R = 9/5 derajat F.
Untuk menentukan suhu udara atau gas dipergunakan skala Kelvin, yang titik terendah skalanya setara dengan – 273 derajat Celcius, yaitu suhu terendah yang dapat diukur/dicapai dan disebut sebagai titik nol mutlak, Skala Kelvin atau skala mutlak dipergunakan titik terendah pada skala 273 yakni titik beku air, dan titik tertinggi pada skala 373 yakni titik didih air.
Sehingga pada es mencair t = 0 derajat Celcius atau T = 273 derajat Kelvin, sehingga apabila t = 27 derajat Celcius maka T = 273 + 27 = 300 derajat Kelvin atau T = 273 + t.
KALORI
Pengertian tentang panas mencakup juga pengertian tentang suhu dan kalor. Jumlah kalor atau jumlah panas adalah satuan yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu bahan atau juga yang dihilangkan untuk menurunkan suhu suatu bahan.
Satuan jumlah kalor adalah kalori atau biasanya disebut gram kalori.
Satu kalori adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air setinggi 1 derajat Celsius; 1 gram kalori = 1/1000 kg kalori.
Sebagai contoh untuk mendidihkan 1000 gram air dibutuhkan kalor lebih banyak dari pada untuk mendidihkan 100 gram air.
KALOR JENIS
Zat yang lain tidak memerlukan jumlah kalor yang sama dengan jumlah kalor air untuk menaikkan suhu bahan tersebut sama seperti pada kenaikan suhu air.
Pada keadaan pemanasan yang sama, maka kenaikan suhu suatu benda mungkin lebih cepat atau lebih lambat dari pada kenaikan suhu air. Hal ini dipengaruhi oleh kalor jenis benda tersebut.
Kalor jenis suatu benda adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram benda tersebut setinggi 1 derajat Celcius (ºC). Dengan demikian kalor jenis air adalah Satu.
Untuk menaikkan suhu suatu benda yang mempunyai berat a gram dan kalor jenis c setinggi b derajat dibutuhkan sejumlah kalor yang dapat dihitung sebagai berikut :
Untuk 1 gram benda dipanasi 1 º diperlukan c kalori.
Untuk a gram benda dipanasi 1 º C diperlukan a x c kalori.
Untuk a gram benda dipanasi b º C diperlukan a x b x c kalori.
Apabila jumlah kalor yang dibutuhkan tersebut sama dengan W maka,
W = a x b x c kalori
. b derajat C adalah selisih suhu akhir dengan suhu awal
Tabel Kalor Jenis (c) beberapa bahan
A Bahan Padat
Emas
Timah Hitam
Platina
Timah Putih
Perak
Tembaga
Timah Sari 0,03
0,03
0,03
0,05
0,06
0,09
0,09 Nikel
Besi
Gelas
Aluminium
Naftalin
Es 0,11
0,11
0,20
0,21
0,31
0,50
B Bahan Cair
Air Raksa
Minyak Zaitun
Minyak Tanah 0,03
0,47
0,51 Eter
Alkohol
Gliserin 0,56
0,58
0,58
KALOR LATEN
Bahan padat yang akan mencair, atau bahan cair yang akan menguap memerlukan energi panas agar proses tersebut terjadi. Selama proses ini tidak terjadi perubahan suhu bahan tersebut. Sehingga dapat dikatakan bahwa kalor laten adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan oleh suatu bahan untuk merubah bentuk bahan tersebut dari padat ke cair atau dari cair ke uap tanpa mengalami perubahan suhu.
Sebagai contoh kalor laten untuk satu gram es adalah sebesar 80 kalori, sedangkan kalor laten penguapan satu gram air adalah sebesar 5 – 40 kalori.
TARA KALOR MEKANIK
Satuan energi dalam bentuk mekanik adalah erg, joule dan kaki pon. Satuan energi dalam bentuk panas adalah kalori atau Btu (British Themal unit). Konversi atau harga tara mekanik tergantung pada selang suhu yang dipergunakan dalam satuan kalori atau Btu. Untuk mendapatkan keseragaman, biasanya dipergunakan bahwa 1 kg-kal sama dengan 1/860 kilowatt jam serta 1 gram-kal sama dengan 4,18605 joule dan 1 Btu sama dengan 778,26 kaki-pon. Sehingga 1 Btu sama dengan 251,996 gram-kal.
PINDAH PANAS
PENGERTIAN
Pindah panas adalah ilmu teknik yang memperkirakan pemindahan energi yang terjadi antara benda-benda sebagai akibat terjadinya perbedaan suhu antara benda-benda tersebut. Pada pindah panas ini dua hokum alam yang utama merupakan suatu hal yang harus selalu diingat.
Hukum Utama II
Apabila antara dua benda yang berlainan suhunya terjadi pemindahan panas, maka hal ini selalu berlangsung sedemikian rupa sehingga benda yang lebih panas bertambah dingin dan benda yang lebih dingin akan bertanbah panas.
Dengan kata lain, bahwa apabila dua benda yang bersuhu tidak sama, bersentuhan, maka akan terjadi perubahan suhu kedua benda tersebut akibat adanya perpindahan panas, yaitu benda yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan sebagian panasnya kepada benda yang bersuhu lebih rendah, sehingga benda yang bersuhu lebih tinggi akan menjadi lebih dingin, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menjadi lebih panas.
Hokum Utama I atau Azas Black
Pada penukaran panas antara dua jenis benda, maka jumlah kalor keseluruhan akan tetap (kecuali ada usaha yang dilakukan pada saat perpindahan tersebut).
Dengan kata lain bahwa jumlah yang diberikan oleh benda yang bersuhu lebih tinggi akan sama dengan jumlah panas yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah.
Pindah panas dapat dipergunakan untuk memperkirakan suhu, baik suhu benda padat, maupun suhu bahan cair, setelah beberapa saat berlalu. Pindah panas didalam pengolahan hasil pertanian sangat berperanan, antara lain bahwa hampir seluruh hasil pertanian mengalami proses pemanasan atau pengeringan sedangkan untuk hasil ternak mengalami proses pendinginan.
Untuk pengolahan hasil pertanian, beberapa prinsip dasar haruslah selalu diingat, yaitu :
a. Panas bergerak dari obyek panas ke obyek yang dingin
b. Bertambah besar perbedaan kedua obyek, bertambah besar panas yang dipindahkan
c. Makin tipis dinding pengantara/penyekat kedua obyek, makin baik proses pemindahan panas
d. Obyek yang gelap menyerap panas yang dipancarkan lebih cepat dari pada obyek yang terang
e. Pemanasan sebaiknya dilakukan di bagian bawah/dasar ruangan, sedangkan pendinginan dilakukan di bagian atas ruangan sehingga memungkinkan pindah panas secara konveksi
Perpindahan panas terjadi melalui suatu medium ke medium lain sebelum sampai ke obyek yang diinginkan. Metode pindah panas di sini terjadi secara serempak.
Untuk mengetahui atau memperkirakan perubahan suhu yang diakibatkan penyimpanan suatu hasil, perlu diketahui konduktifitas panas (k) dan panas/kalor jenis (c) bahan tersebut.
1 Btu-in/jam kaki F = 3,447 x 10 ˉ4 kg-kal-cm/detik cm² C
1/12 Btu-kaki/jam kaki F
1 cal-cm/detik cm²C = 2901 Btu-in/jam kaki F
Proses pindah panas dapat terjadi dengan tiga cara yaitu secara hantaran atau konduksi, secara aliran atau konveksi dan secara pancaran atau radiasi. Proses Pasteurisasi dalam pengolahan hasil pertanian berprinsip pada cara pindah panas dengan konduksi panas, yaitu apabila sebelah pelat dipanaskan, maka pelat yang berada disebelahnya akan menjadi panas pula. Ruang penyimpanan dingin adalah contoh penggunaan aliran atau konveksi panas dalam praktek, yaitu udara dingin sekitar pipa pendingin turun ke bawah dan udara panas naik ke atas sehingga membuat sirkulasi terus menerus serta membawa panas keseluruh ruangan. Pemanasan atau pengeringan hasil pertanian dengan penjemuran merupakan salah satu contoh praktek pemanasan secara pemancaran, walaupun selama pemancaran tersebut udara dianggap sebagai bahan penerus panas matahari.
Untuk memudahkan pengertian pindah panas lebih lanjut, perlu diketahui terlebih dahulu tentang pengukuran panas dan suhu pada berbagai bahan.
Tabel Konduktifitas Panas beberapa Hasil Pertanian.
Bahan Kadar air
Basis basah (%) Suhu rata-rata
F Konduktifitas panas
(k)(Btu-in/jam
kaki F
Udara
Minyak kastor
Jagung
Kulit
Jawawut
Minyak olive
Serbuk gergaji
Jerami
Gandum
Kayu pinus
13,2
12,7
Kering udara
12,5 – 23,0 32
80 – 88
22 – 88
87 – 91,7 0,165
1,23
1,22
1,22
0,90
1,15
0,35
0,70
0,89 – 1,11
1,03
PENGUKURAN PANAS DAN SUHU
PENGUKURAN SUHU
Suhu adalah ukuran atau bilangan yang menunjukka panas atau dinginnya suatu bahan.
Panas atau kalor adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori yang dibutuhkan/dipindahkan dari suatu bahan apabila terjadi proses pindah panas.
Pengukuran suhu suatu bahan dapat dilakukan dengan mempergunakan alat yang disebut thermometer. Termometer yang umum dipergunakan adalah thermometer air raksa, baik yang berdasarkan skala Celcius, Fahrenheit, ataupun Reamur. Thermometer air raksa ini berprinsip pada sifat memuai bahan apabila dipanaskan, sifat penyusutan bahan apabila didinginkan/suhu bahan diturunkan dan sifat bahan apabila dua bahan yang berbeda suhu bersentuhan, kedua bahan tersebut akan mempunyai suhu yang sama tingginya.
Penggunaan thermometer air raksa terbatas hanya sampai pada suhu tertentu. Thermometer ini hanya dapat mengukur suhu paling rendah sama dengan suhu beku air raksa yaitu - 40 º C. Untuk mengukur suhu yang lebih rendah dari – 40 º C dipergunakan thermometer alcohol, oleh karena titik beku alcohol yang sangat rendah yaitu – 140 º C. Akan tetapi thermometer alcohol ini tidak dapat dipergunakan untuk mengukur suhu yang tinggi . Hal ini disebabkan oleh karena titik didih alcohol yang rendah yaitu 78 º C. Termometer air raksa juga tidak dapat dipergunakan untuk mengukur suhu yang terlalu tinggi oleh karena titik didih air raksa 360 º C, sehingga apabila dikehendaki untuk mengukur suhu yang tinggi dipergunakan alat yang disebut pyrometer. Alat ini bekerja berdasarkan pemuaian benda padat akibat pemanasan.
Selain thermometer air raksa, thermometer alcohol dan pyrometer, suhu dapat juga diukur dengan mempergunakan berbagai thermometer lain seperti thermometer maksimum-minimum, thermometer diferensial, termokopel, dan thermometer gas.
Pengukuran suhu bahan dengan menggunakan thermometer biasanya langsung disentuhkan pada bahan yang akan diukur. Akibat pemuaian air raksa maka suhu bahan akan dapat dibaca pada skala yang terdapat pada thermometer tersebut.
Pengukuran suhu tinggi (lebih dari 1000 º C) dilakukan dengan mempergunakan kerucut keramik. Perubahan suhu ditunjukkan oleh perubahan letak puncak kerucut, makin lengkung puncak kerucut, makin tinggi suhu bahan yang diukur. Bentuk keucut setelah pemanasan selesai dibandingkan dengan kerucut keramik standar untuk menentukan suhu pemanasan tersebut. Kerucut keramik ini hanya dapat dipergunakan satu kali pengukuran suhu saja.
Suhu tinggi dapat diukur dari jarak jauh dengan mempergunakan alat pengukur yang disebut termocouple. Alat ini umum dijumpai pada pengukuran suhu peralatan pengolahan (suhu pengolahan). Thermocouple terbuat dari dua lapisan logam yang berbeda suhu pemuaiannya yang duhubungkan dengan meteran yang yang menunjukkan suhu. Pemuaian kedua jenis logam yang berbeda mengakibatkan pelengkungan logam yang akan tercatat pada meteran suhu. Makin tinggi perbedaan suhu, makin besar lengkungan yang terjadi. Perbedaan kawat logam yang dipergunakan akan dapat menunjukkan suhu yang berbeda.
Tabel Kombinasi Kawat Themocouple
Kombinasi Perkiraan suhu
Yang dapat diukur
(F)
Tembaga ( 100 Cu-55Cu, 44Ni )
Besi ( 100Fe-55Cu, 44Ni )
Krom-Alumunium Campuran ( 90Ni, 9Cr-97Ni, 3 Al )
Platina-Rhadium ( 100 Pt – 8 Pt, 14 Rh ) 300 – 700
0 – 1400
600 – 2200
1300 – 3000
PENGUKURAN PANAS ( KALOR )
Untuk mengukur kalor suatu bahan dipergunakan alat yang disebut kalorimeter. Alat ini dapat juga dipergunakan untuk mengukur kalor jenis suatu bahan, tergantung data yang diketahui dari bahan tersebut. Dalam penentuan kalor jenis dengan mempergunakan kalorimeter, Azas Black dapat dipergunakan yaitu ;
a. apabila dua bahan bersentuhan,maka bahan yang bersuhu lebih tinggi akan memberikan kalor kepada bahan yang bersuhu lebih rendah (lebih dingin) sedemikian banyaknya sehingga suhu kedua bahan tersebut menjadi sama.
b. Jumlah kalor yang diterima oleh bahan yang lebih dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan oleh bahan yang lebih panas atau kalor yang diterima = kalor yang diberikan
c. Sebuah bahan yang didinginkan (diturunkan suhunya) sebesar t º C, akan melepaskan kalor sebanyak yang akan diterima oleh bahan tersebut apabila dipanaskan (suhunya dinaikkan) sebesar t º C.
Kalorimeter adalah sebuah pasu yang terbuat dari tembaga yang diletakkan di dalam sebuah pasu lain yang lebih besar. Pasu tembaga diletakkan di atas gabus sehingga kedua pasu dibatasi oleh lapisan udara dan gabus.
Pasu yang berada diluar (pasu besar) dapat pula dilapisi/diselimuti dengan kapas.
Kapas, gabus dan udara merupakan penghantar panas yang buruk, maka pemindahan panas ke sekitarnya dapat dibuat sekecil mungkin. Kalorimeter ini juga dilengkapi dengan sebuah pengaduk dan sebuah thermometer.
Kedalam calorimeter diisikan air sebanyak p gram. Suhu awal air didalam calorimeter diukur, misalnya sama dengan t1 º C. Selanjutnya sepotong besi dipanaskan sampai 100 º C. yaitu dengan mencelupkan besi tersebut selama beberapa saat didalam air mendidih. Besi panas ini kemudian segera dimasukkan kedalam calorimeter, selanjutnya diaduk-aduk sampai suhu calorimeter tidak naik lagi. Hal ini berarti bahwa suhu besi sama dengan suhu calorimeter. Apabila calorimeter,, thermometer dan pengaduk menyerap kalor sebanyak H (=harga air calorimeter, thermometer dan pengaduk), maka harga air calorimeter seluruhnya ditambah dengan harga air, adalah sama dengan (p+H). apabila suhu akhir yang tercatat oleh thermometer = t2 º C, maka jumlah kalor yang diserap oleh kalorimeter adalah (p+H)( t2 – t1) kalori. Apabila berat besi sama dengan q gram, maka setelah suhu akhir jumlah kalor yang dilepaskan oleh besi adalah q x c x (100 – t2) kalori., c adalah kalor jenis besi yang akan dicari. Menurut Azas Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan, sehingga :
(H + p)( t2 – t1) = q x c x (100 – t2)
Apabila H (harga air kalorimeter, thermometer dan pengaduk), p (berat air), t1 (suhu awal air), t2 (suhu akhir), q (berat besi), maka kalor jenis besi ( c ) dapat dihitung. Apabila H (harga air calorimeter, pengaduk dan thermometer) tidak diketahui, maka harga air ini harus ditentukan terlebih dahulu, dengan mempergunakan pengulangan percobaan seperti diatas, dengan berat air yang berbeda. Missal berat air pada percobaan ulangan p’ dengan suhu awal t1’ dan suhu akhir t2’ maka hasil persobaan ulangan memberikan persamaan :
(H + p) (t2’– t1’) = q x c x (100 – t2)
Dari percobaan pertama dan percobaan ulangan diperoleh dua persamaan dengan dua bilangan yang tidak diketahui (H dan c); Dengan cara yang sama dapat juga ditentukan kalor jenis bahan cair, apabila kalor jenis bahan padat yang dipanasi diketahui.
Pengukuran kalor jenis gas dilakukan dengan dua cara oleh karena kalor jenis gas pada tekanan yang tetap (cp) berbeda dengan kalor jenis gas pada volume yang tetap (cv). Pada umumnya jumlah kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan gas pada tekanan tetap lebih besar dari pada kalor yang dibutuhkan untuk memanaskan gas pada volume yang tetap.
Perbedaan kalor jenis gas ini terjadi oleh karena apabila gas dipanasi, maka akan terjadi pemuaian gas, sehingga mengalami perubahan volume dan tekanannya. Untuk menghitung cp, dari berbagai percobaan diperoleh persamaan :
(H + p)(t2 – t1) = q x cp x (t – t’)
H adalah harga air kalorimeter, p berat air dalam kalorimeter, t1 suhu awal, t2 suhu akhir kalorimeter, t’ suhu rata-rata gas yaitu suhu gas ketika keluar dari kalorimeter (ta) dan suhu gas pada akhir (tb) sehingga t’ = (ta + tb) / 2 , tb adalah suhu awal gas dan q adalah berat gas.
Penentuan cv dilakukan dengan membandingkannya dengan cp sehingga diperoleh suatu konstanta k = cp / cv. Perbandingan antara cp dengan cv untuk kebanyakan gas hampir sama, sehingga apabila cp dapat ditentukan melalui percobaan, k diketahui maka cv dapat dihitung.
Tabel Kalor Jenis Beberapa Gas
Gas cp cv
Udara
Nitrogen
Helium
Hidrogen
Oksigen 0,24
0,24
1,25
3,41
0,22 0,17
0,17
0,75
2,44
0,16
KONDUKSI , KONVEKSI , DAN RADIASI
Kecapatan perpindahan panas tergantung pada perbedaan suhu antara kedua benda. Semakain besar perbedaan suhu, semakin besar kecepatan perpindahan panas. Pindah panas dari suatu benda ke benda lain akan melalui suatu medium, yang menyebabkan timbulnya tahanan pada proses perpindahan panas, sehingga perbedaan suhu dan adanya tahanan menentukan kecepatan perpindahan panas; persamaannya adalah :
Kecepatan perpindahan panas = Perbedaan suhu
Tahanan aliran panas oleh medium
Selama proses perpindahan panas, suhu berubah sehingga kecepatan perpindahan panas juga berubah, ini disebut perpindahan panas “unsteady”. Sebaliknya, ada proses perpindahan panas dengan suhu yang tetap. Proses ini disebut proses perpindahan panas yang “steady”. Panas dapat dipindahkan dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Perhitungan untuk pindah panas ini telah diberikan dalam pengolahan hasil pertanian I.
KONDUKSI
Perpindahan panas dengan konduksi dapat terjadi baik pada benda padat, cair ataupun gas. Panas dari benda yang satu ke benda yang lain dipindahkan dengan perantara zat yang selama perpindahan tersebut tidak mengalami perubahan tempat. Hal ini dapat dirasakan apabila kita memanasi ujung sebuah besi, sedangkan ujung lainnya kita pegang, maka setelah beberapa saat ujung besi yang kita pegang akan naik suhunya.
Berbagai benda dapat menghantarkan panas lebih baik dari pada benda lain, misalnya tembaga lebih baik dari pada gelas atau kayu. Pada umumnya logam merupakan penghantar panas yang baik, sedangkan benda cair dan gas merupakan penghantar panas yang buruk. Benda yang berpori merupakan penghantar panas yang jelek misalnya gabus, bulu domba, jerami, kayu dan sebagainya. Beberapa peralatan yang banyak digunakan sehari-hari seperti lemari besi berdinding rangkap untuk mencegah kebakaran isinya. Sebagai penyekat digunakan bahan asbes yang tidak dapat terbakar. Selain itu pegangan beberapa alat dibuat dari kayu untuk mencegah perambatan panas dari ujung yang dipanasi.
KONVEKSI
Meskipun air dan udara merupakan penghantar panas yang buruk, akan tetapi panas dapat juga dihantarkan melalui bahan ini yaitu secara konveksi/aliran. Pada pemasakan air, pada awal proses pemanasan, air yang berada didasar wadah akan dipanasi terlebih dahulu. Setelah beberapa saat, secara konveksi panas tersebut akan dipindahkan ke air yang berada lebih atas, dan setelah beberapa saat seluruh air akan menjadi panas sebelum mendidih. Pindah panas ini dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain; berat jenis bahan, kekentalan bahan, panas jenis bahan, terjadinya peristiwa penguapan, pengembunan dan sebagainya. Terjadinya angin juga disebabkan adanya aliran udara yang dipanasi sehingga kerapatan udara turun dan bergerak kea rah udara yang masih dingin. Secara umum dapat dikatakan bahwa pemindahan panas dilakukan sendiri oleh bahan bersangkutan.
RADIASI
Radiasi adalah pemindahan panas secara pemancaran, dari permukaan sebuah benda. Radiasi ini hanya terjadi dalam gas. Pemindahan panas cara radiasi ini juga dapat terjadi dalam udara vakum tanpa perantara. Sebagai contoh, apabila kita berdiri dekat api, akan merasa panas walaupun tidak bersentuhan langsung dengan api tersebut, dan ada udara sebagai penghantar panas yang sangat buruk. Selain itu udara tidak dapat memindahkan panas ke samping akan tetapi keatas.
Suatu pancaran panas yang sampai kepada suatu benda, panas tersebut dapat diteruskan, dipantulkan atau diserap oleh benda tersebut. Benda yang meneruskan panas, misal udara, sedangkan benda yang menyerap pancaran panas misal air atau gelas. Benda yang meneruskan panas tidak menjadi panas, sedangkan benda yang menyerap panas akan menjadi panas.
Sifat permukaan benda mempengaruhi penyerapan dan pemantulan panas. Permukaan yang rata dan mengkilap putih memantulkan hampir seluruh pancaran panas, sedangkan permukaan yang kasar dan hitam akan menyerap sebagian besar panas yang dipancarkan. Selain itu benda yang sedikit menyerap panas, juga sedikit memancarkan panas, dan benda yang banyak memancarkan panas juga akan banyak menyerap panas.
Perhitungan pindah panas untuk masing-masing cara pindah panas berbeda. Setiap cara pindah panas mempunyai rumus-rumus dan syarat-syarat tertentu untuk memperdalam cara perhitungan pindah panas, syarat-syarat serta contoh-contoh soal masing-masing cara dapat dipelajari dari buku Pengolahan Hasil Pertanian I yang merupakan dasar-dasar satuan operasi bagi pengolahan hasil pertanian.
B. Tipe-tipe alat mesin pengering dengan panas buatan
Suatu alat pengering dengan energi panas buatan dan sirkulasi udara dengan tekanan merupakan sustu sistem yang terdiri dari kipas, alat pembuat panas, saluran udara dan ruang pengering.
Beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan alat pengering tipe antara lain adalah :
1. Biaya, tenaga dan bahan bakar
2. Kecepatan penguapan
3. Kecepatan aliran udara pengering
4. Hasil yang diperoleh dilihat dari segi mutu dan jumlah
5. Keselamatan alat-alat bangunan dan manusianya
Kecepatan pengeringan suatu hasil pertanian tergantung antara lain pada faktor-faktor :
1. Suhu dan kelengasan nisbi udara selama proses pengeringan berlangsung
2. Kecepatan pengeringan udara yang melalui hasil-hasil pertanian setiap berat hasil pertanian itu, atau lamanya bahan melalui alat pengering.
3. Kadar air mula-mula dari hasil pertanian yang dikeringkan
4. Varietas dari hasil pertanian itu.
5. Banyaknya bahan yang dimasukkan dalam alat pengering permenitnya.
6. Suhu udara pengering waktu mula-mula masuk dan pada waktu keluar alat pengering.
Gambar 1. Pergerakan kadar air dalam tumpukan bahan karena terjadinya perbedaan antara suhu udara luar dengan suhu hasil pertanian yang disimpan.
( arah panah menunjukkan terjadinya aliran udara )
Klasifikasi alat pengering tipe ini dapat didasarkan pada pemindahan panas tipe pembakaran minyak
dan jenis bahan bakar lain. Berdasarkan pada pindah panas terdapat dua cara yaitu langsung atau tidak langsung.
Pada cara langsung, panas pembakarannya langsung diberikan pada bahan yang akan dikeringkan dengan bantuan aliran udara. Pada cara tidak langsung digunakan permukaan benda lain yang dipanaskan terlebih dahulu, kemudian melalui permukaan benda itu dialirkan udara atau sirkulasi udara dilewatkan disekitar bagian luar permukaan benda tadi.
Klasifikasi berdasarkan pada tipe pembakaran minyak terdapat dua tipe yaitu :
1. Vaporizing burner
2. Atomizing burner
Pada tipe pertama minyak terlebih dahulu dipanaskan, diuapkan, dibakar, dan dipanaskan kemudian dipindahkan kepermukaan yang lebih luas.
Pada tipe kedua minyak mula-mula dipecahkan menjadi butiran-butiran halus dengan penyemprotan minyak melalui lubang yang kecil dan biasa disebut ‘jet’.
Klasifikasi berdasarkan pada jenis bahan bakar terdiri batu bara, kayu dan listrik. Yang biasanya dipakai ialah alat pengering dengan bahan bakar minyak, listrik secara langsung kurang digunakan pada pengeringan hasil-hasil pertanian, demikian pula kayu mengingat alasan-alasan teknis, sosial dan ekonomis.
Berbagai alat pengering telah dibuat dan dirancang sesuai dengan sifat-sifat yang dipunyai oleh bahan bakar atau hasil-hasil pertanian yang akan dikeringkan.
Dapat disebutkan disini antara lain yaitu:
1. Tipe-tipe bak atau lumbung
2. Spray dryer
3. Concentrator
4. Tipe drum
5. Tipe koveyor
6. Countinous self dryer
7. Continous vacum dryer
8. Cabinet atau compartement dryer
9. Kiln dryer
10. Tunnel dryer
CLARKE (1957) menghasilkan tipe-tipe pengering untuk pengolahan hasil pangan antara lain dibagi :
1. Rotarry louvre dryer
2. Tunnel dryer
3. Pneumatic dryer
4. Spray dryer (untuk pembuatan susu bubuk)
5. Roller dryer yang dibagi dalam :
A. Single roller dryer
B. Double roller dryer
Tipe pertama sampai ketiga merupakan jenis alat pengering benda padat, sedangkan yang keempat dan kelima untuk mengeringkan hasil-hasil pertanian berbentuk cairan.
Beberapa faktor yang mempengaruhi kapasitas dan kemampuan suatu alat pengering antara lain ialah :
1. Kadar air bahan ketika dimasukkan dalam alat pengering
2. Banyaknya bahan yang dapat dimasukkan dalam pengering persatuan waktu
3. Suhu udara pengering waktu masuk dan keluar alat pengering
4. Kecepatan aliran udara pengering
5. Kelembaban udara pengering
6. Suhu bahan ketika masuk dan keluar alat pengering
7. Suhu bahan diberbagai bagian dalam alat pengering
8. Lamanya bahan melalui alat pengering atau lamanya pengeringan
Pada umumnya yang dimaksud dengan pengeringan ialah mengeluarkan air dalam jumlah yang seimbang. Dalam proses industri pengeringan zat padat, zat cair dan gas, merupakan pengeringan yang terjadi. Dalam zat padat dan zat cair, air terdapat dalam keadaan cair. Dalam gas, air biasanya terdapat dalam bentuk uang.
Beberapa tujuan yang hendak dicapai pada pengeringan :
1. Membawa zat kedalam kondisi yang diinginkan yang masih harus mengalami berbagai pengerjaan dan pengolahan
2. Membawa zat kedalam kondisi yang harus dapat disimpan sebagai produk akhir dalam silo
3. Perlindungan bahan makanan terhadap kerusakan (alasan kesehatan)
4. Penghematan biaya pengangkutan (alasan keuangan)
5. Untuk memenuhi persyaratan tertentu terhadap kadar air pada penjualan produk (alasan kualitas)
Sistem pengeringan
1. Mengeluarkan air dengan jalan mekanis
2. Penguapan dengan tekanan hampa
3. Mengembunkan air dalam bentuk uap (mengeluarkan air dari gas)
4. Mengeluarkan air dalam bentuk zat padat, keadaan ini terdapat pada pencairan udara, dimana uap air memisahkan diri sebagai salju. Contoh lain adalah pengentalan air perah, buah dengan jalan pendinginan yang sangat tinggi (air dikeluarkan dalam bentuk es).
Langganan:
Komentar (Atom)