LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL

PEMBIMBING

Kelompok

Nama

Kelas

PROGRAM STUDI DIPLOMA III

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

MODUL : SPRAY DRYER

PEMBIMBING : Dianty Rosirda, MT

Oleh :

Kelompok : V (Lima)

: Agi Iqbal Velayas NIM.11141104

Iffa Ma’rifatunnisa NIM.1114110

: 2B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2013

Praktikum : 24 Mei 2013

Penyerahan : 30 Mei 2013

(Laporan)

LABORATORIUM SATUAN OPERASI

SEMESTER GENAP TAHUN AJARAN 2012/2013

NIM.111411042

NIM.111411046

TEKNIK KIMIA

SPRAY DRYING

I. TUJUAN PRAKTIKUM

a) Mahasiswa mampu memisahkan solute dalam larutan tersuspensi dari pelarutnya

b) Mahasiswa mampu menghitung % perolehan produk

c) Mahasiswa mampu menghitung efisiensi alat dan mengevaluasi kerja alat

II. LANDASAN TEORI

Pada umumnya spray dryer merupakan pengering (drying) zat padat bahan

padatan, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai

suatu nilai rendah yang dapat diterima.

Alat pengering yang digunakan jenisnya bermacam-macam, salah satunya

adalah alat pengering hambur (spray dryer) adalah suatu alat pengering yang dapat

menguapkan larutan sampai bening dengan cara termal. Pengering hambur merupakan

menara berbentuk silinder tegak yang bagian dasarnya pada sebagian peralatan dibentuk

sebagai kerucut terbalik. Ruangan silinder tersebut dipanaskan oleh hembusan udara

panas yang cukup untuk menguapkan cairan suspensi atau uap cairan dan bahan

dipisahkan dengan alat pemisah berupa kolektor debu atau dengan siklon.

Operasi hambur akan menghasilkan kabut cairan suspensi atau pasta yang

homogen melalui nozel. Alat cakram pada umumnya berdiamater 50-350 mm yang

berputar dengan kecepatan tinggi yang berfrekuensi putarannya disesuaikan dengan

produk yang dihamburkan.

Alat ini sesuai untuk cairan tersuspensi dan pasta melalui nozel dapat dihasilkan

kabut homogen. Nozel tunggal hamburannya dibantu oleh tekanan udara cairan, tetapi

pada nozel ganda hamburannya dibantu oleh tekanan udara. Penggunaan Nozel sesuai

untuk pengeringan suatu emulsi cairan dan suspensi halus.

Proses pengeringan dengan alat hambur pada umumnya dilakukan terhadap

bahan larutan suspensi atau pasta yang memenuhi kriteria sebagai berikut :

a) Secara mekanik tidak dapat dipisahkan dengan cairan

b) Bahan yang sensitif terhadap panas dan tidak tahan pada temperatur tinggi

dalam waktu yang lama.

c) Mengandung partikel-partikel halus.

Berikut ini adalah seperangkat alat spray dryer beserta bagian

Gambar 2.

Berikut ini adalah seperangkat alat spray dryer beserta bagian-bagiannya:

Gambar 1. Skema Alat Spray Dryer

Gambar 2. Alat Spray Drayer Laboratorium Satuan Operasi Politeknik Negeri Bandung

bagiannya:

Laboratorium Satuan Operasi Politeknik

III. PROSEDUR PERCOBAAN

3.1 Alat

a) Seperangkat alat pengering hambur (spray dryer)

b) Stop watch

c) Gelas kimia 1000 ml

d) Gelas ukur 100 ml

e) Spatula dan poliseme

f) Cawan

g) Kaca arloji

3.2 Bahan

a) Susu

IV. PROSEDUR KERJA

4.1 Persiapan alat

4.2 Proses Pengeringan Spray Dryer

Alat Spray Drayer di

rangkai

Mengatur bukaan

valve udara

Pemanas dinyalakan

sebesar

Set temp udara

masuk ke dalam

Proses pengeringan terhadap umpan selama waktu tertentu

Larutan Umpan dimasukkan kedalam bejana umpan

Pompa dinyalakan pada suhu udara masuk ± 75 o C

Diamati keluaran umpan pada nozel

Diamati keluaran umpan pada nozel

Larutan dari bejana umpan, perpipaan, dan penampungan di keluarkan

Volume umpan yang tak teruapkan diukur

Penimbangan produk dari labu penampung

Sisa produk dipanaskan hingga berat konstan

Larutan Umpan dimasukkan kedalam bejana umpan

Pompa dinyalakan pada suhu udara masuk ± 75 o C

Diamati keluaran umpan pada nozel

Diamati keluaran umpan pada nozel

V. DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

5.1 Kondisi Operasi

Temperatur :

- Udara panas : 170 0C (proses)

175 0C (diset)

- Silinder : 50 0C -80 0C (proses)

75 0C (diset)

Tekanan udara masuk : 2 bar

Pengaturan skala pompa : 3, 4, 5, 6

5.2 Perhitungan Massa Jenis Larutan Sampel Susu

Temperatur sampel = 25oC

Berat piknometer kosong = 28,92 gram

Volume piknometer = 25 mL

Berat piknometer + sampel susu = 52,72 gram

Berat sampel = 52,72 gram – 28,92 gram

= 23,8 gram

Massa jenis susu cair (ρ) = �����������������������������

������������������������������

Massa Jenis susu cair (ρ = ��,�����

����

= 0,952 gram/mL

5.3 Perhitungan Massa Susu Bubuk Dalam Umpan

Berat susu bubuk = 54 gram

Volume air = 500 mL

Konsentrasi susu (M) = ������

�����

= 0,108 gram/mL

Waktu Pengeringan : 102 menit

Volume Awal Pengeringan : 6,9 ml

Volume Akhir Pengeringan : 2,7 ml

Volume terpakai saat pengeringan = ����� − ���ℎ��

=6,9�� − 2,7��

= 4,2 ml

Diameter bejana umpan = 9 cm

Volume = 4,2 x (0,25 x 3,14 x (4,5) 2)

= 267, 057 mL

Massa dalam umpan = ���������������������������

= 0,108g/ml�267, 057mL

= 28,842 gram

5.4 Perhitungan Massa Produk Yang Dihasilkan

Berat kaca arloji kosong = 20,06 gram

Berat kaca arloji kosong + produk = 23,89 gram

Berat produk =��������������������� −

�����������������������������

= 23,06���� − 23, 89����

= 3,83 gram

5.5 Perhitungan Kadar Air Sampel Susu Bubuk

Berat kaca arloji kosong = 22,25 gram

Berat kaca arloji + susu bubu = 22,86 gram

Berat susu bubuk sebelum pemanasan = 0,61 gram

Berat kaca arloji + susu bubuk setelah pemanasan= 22,84 gram

Berat susu bubuk setelah pemansan = (22,84 gram - 22,25 gram)

= 0,59 gram

Sehingga

Kadar Air Sampel =(���������������������������������������������)

�����������������������100%

=(�,��������,������)

�,�������100%

= �, ��%

5.6 Perhitungan Kadar Air Sampel (Basah)

Kaca arloji Di oven 10 menit pada temperatur = 1050 C

Berat Kaca arloji Kososng = 15,04

Kaca arloji + Sampel

Sebelum Pemanasan 15,68 gram

Setelah Pemanasan (1) 15,42 gram

Setelah Pemanasan (2) 15,14 gram

Setelah Pemanasan (3) 15,14 gram

Setelah Pemanasan (4) 15,14 gram

- Berat sampel sebelum pemanasan

Berat sampel sebelum pengeringan = Berat sempel dan kaca arloji sebelum

pemanasan–berat kaca arloji kosong

= 15,68 gram – 15,04 gram

= 0,64 gram

- Berat sampel setelah pemansan

Berat sampel sebelum pengeringan = Berat sempel dan kaca arloji setelah

pemanasan–berat kaca arloji kosong

= (15,14 gram – 15,04 gram)

= 0,10 gram

Sehingga :

Kadar Air Sampel =(���������������������������������������������)

�����������������������100%

= (�,����,��)

�,���100%

= 84,38 %

5.7 Perhitugan Kadar air produk

Berat kaca arloji kosong =20,06 gram

Berat kaca arloji + produk =24,32 gram

Berat sampel sebelum pemanasan =(24,32 gram – 20,06 gram)

= 4,26 gram

Berat kaca arloji + sampel setelah pemanasan=23,89 gram

Berat sampel setelah pemanasan =(23,89 gram – 20,06 gram)

= 3,83 gram

Sehingga

Kadar air =(���������������������������������������������)

�����������������������100%

= (�,����,��)

�,���100%

= 10,09 %

5.9 Yield Produk

Yield = ������������������������

�������������������������%

= �,����

��,����� x 100%

= 13,2 %

VI. PEMBAHASAN

Pembahsan Oleh :Agi Iqbal Velayas

NIM : 111411032

Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan salah satu modul dari praktikum

Satuan Proses yaitu percobaan terhadap alat Spray Dryer. Sebelumnya praktikan selalu

mengalami kendala-kendala di setipa kesempatan praktikum. Pada praktikum pertama,

praktikan menggunakan larutan bayam dengan berat bayam sebesar 200 gram dan kemudian

dibuat menjadi larutan bayam sebanyak 600 ml. Tetapi praktikum tersebut gagal, disebabkan

oleh Injector tidak berfungsi secara maksimal sehingga larutan bayam tidak bisa

disemprotkan atau mampat sehingga larutan bayam tidak kontak dengan udara panas.

Selanjutnya praktikan melakukan praktikum modul yang sama pada 2 minggu setelah

jadwal praktikum praktikan. Larutan yang digunakan adalah larutan susu yang telah dibuat

oleh kelompok yang praktikum pada minggu tersebut. Saat proses berlangsung, praktikan

mengalami kendala lain yaitu selang silikon yang digunakan terjadi kebocaran yang terletak

pada bagian pompa peristaltik. Setelah diperbaiki, kebocoran terjadi lagi dan praktikum

diakhiri.

Selanjutnya pada praktikum akhir, praktikan mendapatkan kesempatan terakhir. Pada

praktikum akhir ini, praktikan menggunakan larutan susu. Kendala yang dialami pada

praktikan yaitu sulitnya mencapai kondisi proses yang diharapkan yaitu suhu operasi di atas

700C. Selama proses berlangsung tidak ada sama sekali kendala tetapi di akhir-akhir

praktikan mengalami kendala yaitu suhu operasi menurun drastis hingga 400C. Hal ini

menyebabakan kontak larutan susu dengan udara panas tidak berjalan optimal sehingga

praktikan menutup kembali nozzle hingga kondisi operasi siap untuk dijalankan kembali.

Setelah itu proses berjalan lancar hingga berakhir.

Kemudian kadar air susu bubuk sebelum proses pengeringan sebesar 3,28 % dan

setelah proses didapatkan kadar air produk setelah proses pengeringan sebesar 10,09 %.

Kadar air yang terlalu tinggi melebihi batas maksimal yang ditentukan dapat menyebabkan

timbulnya atau tumbuhnya mikroorganime pada produk sehingga mengakibatkan produk

yang dihasilkan tidak tahan lama atau mudah rusak. Hal itu tidak sesuai dengan SNI yang

seharusnya memenuhi batas maksimal yaitu 5%

Selain itu, akhirnya praktikan mendapat produk dari praktikum ini (susu bubuk)

sebanyak 3,82 gram. Setelah perhitungan dilakukan, maka Yield yang didapatkan dari

praktikum ini sebesar 13,2 %.

Pembahasan Oleh : Iffa Ma’rifatunnisa

NIM : 111411046

Pengeringan (drying) zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain

dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai

suatu nilai yang rendah. Spray dryer ialah pengering semprot yang dapat menguapkan larutan

sampai kering dengan cara termal. Prinsip kerja spry drayer adalah larutan yang didispersikan

ke dalam arus gas panas dalam bentuk kabut atau tetesan halus. Larutan menguap dengan

cepat dari tetesan itu, dan meninggalkan partikel zat padat kering, yang lalu dipisahkan dari

arus gas. Tetesan-tetesan itu dibentuk didalam pengering berbentuk silinder dengan nosel

tekanan dua fluida atau lebih di dalam pengering ukuran besar.

Bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah 54 gram susu yang dilarutkan

dalam air 500 ml. Setelah itu larutan susu dimasukkan kedalam tangki penampung yang akan

dikeringkan menjadi serbuk susu. Kondisi operasi yang digunakan adalah 70 oC – 75 oC dan

tekanan udara 2 bar dengan tujuan agar produk yang dihasilkan tidak mengalami kerusakan

bahan, seperti rusaknya protein. Susu yang akan dikeringkan dilewatkan pada nozzle

sehingga dihasilkan berupa keluaran berbentuk butiran halus yang kemudian masuk kedalam

ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas.

Produk yang dihasilakan kemudian dianilisa untuk menentukan penentuan kadar air

pada sempel dan produk. Berdasarkan data pengamatan yang diperoleh, produk susu bubuk

spray srayer sebelum pemansan 4,26 gram dan produk susu bubuk spray srayer setelah

pemansan adalah 3,83 gram dengan kadar air produk sebesar 10,09% dan yield produk yang

dihasilkan adalah 6,015%. Berdasarkan literatur yang diperoleh menurut Standar Nasional

Indonesia (SNI), kadar air maksimal dari susu adalah 5%. Kadar air sampel susu bubuk

Adalah sebesar 3,28% sedangkan kadar air produk yang dihasilkan adalah 10,09%. Kadar

air produk yang diperoleh tidak sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI). Kadar air

yang terlalu tinggi melebihi batas maksimal yang ditentukan dapat menyebabkan timbulnya

atau tumbuhnya mikroorganime pada produk sehingga mengakibatkan produk yang

dihasilkan tidak tahan lama atau mudah rusak. Tingginya kadar air dalam produk dapat

disebabkan oleh pengaturan suhu pada saat percobaan. Pada saat praktikum suhu yang

diinginkan adalah 750C namun tidak sesuai dan bahkan sempat mengalami penurunan drastis

sehingga proses penguapan dan pemisahan larutan menjadi produk susu bubuk tidak

maksimal dan optimal. Selain itu pengaturan nozzle sangat mempengaruhi produk yang

dihasilkan. Berdasarkan pengamatan praktikum, pengaturan nozzle yang terlalu besar akan

mempercepat proses pemisahan antara pelarut dan susu namun sayangnya akan membuat

suhu menjadi semakin menurun sehingga prosuk yang dihasilkan berupa tetesan-tetesan

larutan bukan berupa produk bubu yang diinginkan. Akibatnya produk yang dihasilkan tidak

maksimal dan kadar air produk menjadi tinggi. Selain itu adapun faktor-faktor lain yang

menyebbakan masih tingginya kadar air pada produk yang dihasilkan, yaitu jumlah padatan

yang terlarut, viskositas bahan (larutan) yang masuk, serta tingkat volatilitas bahan pelarut.

Yield produk yang dihasilkan pada praktikum adalah sebesar 13,2%. Yield yang

dihasilkan sangat tidak maksimal. Hal ini disebebkan karena kondisi operasi yang tidak

stabil dimana suhu menurun drastis jauh dari kondisi optimumnya ketika proses pengeringan

yaitu 750C yang menyebabkan produk yang dihasilkan kurang maksimal ehingga yield

produk yang dihasilkan pun tidak sesuai.

VII. KESIMPULAN

Berdasarkan data pengamatan yang diperoleh, produk susu bubuk spray srayer

sebelum pemansan 4,26 gram dan produk susu bubuk spray srayer setelah

pemansan adalah 3,83 gram dengan kadar air produk sebesar 10,09% dan yield

produk yang dihasilkan adalah 6,015%. Menurut Standar Nasional Indonesia

(SNI), kadar air maksimal dari susu adalah 5%. Kadar air sampel susu bubuk

Adalah sebesar 3,28% sedangkan kadar air produk yang dihasilkan adalah

10,09%

Tingginya kadar air dalam produk dapat disebabkan oleh pengaturan suhu pada

saat percobaan

Pengaturan nozzle sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan. Berdasarkan

pengamatan praktikum, pengaturan nozzle yang terlalu besar akan mempercepat

proses pemisahan antara pelarut dan susu namun sayangnya akan membuat suhu

menjadi semakin menurun sehingga prosuk yang dihasilkan berupa tetesan-

tetesan larutan bukan berupa produk bubu yang diinginkan.

Faktor-faktor lain yang menyebabkan masih tingginya kadar air pada produk

yang dihasilkan, yaitu jumlah padatan yang terlarut, viskositas bahan (larutan)

yang masuk, serta tingkat volatilitas bahan pelarut.

DAFTAR PUSTAKA

Earle, R.L. 1982. Satuan Operasi dalam Pengolahan Pangan. Terjemahan Z. Nasution.

Sastra Hudaya, Jakarta.

Henderson, S. M. and R. L. Perry. 1976. Agricultural Proses Engineering. The AVI

Publishing Co. Inc Westport, USA.