1. DRUM/ ROTARY DRYER
Pengering ini digunakan untuk mengeringkan zat-zat berbentuk cairan, misalnya susu atau air buah. Alatnya terdiri dari pipa silinder yang besar, adayang hanya satu ada yang dua, bagian dalamnya berfungsi menampung danmengalirkan uap panas.
Drum dryer sangat cocok untuk penanganan lumpur ataupadatan yang berbentuk pasta atau suspensi serta untuk bermacam-macam larutan (Anonim, 2010).
Pengeringan dengan drum (Drum Drying) secara luas digunakan dalam pengeringan komersial di industri pangan untuk berbagai jenis produk makanan berpati, makanan bayi, maltodekstrin, suspensi dan pasta dengan viskositas tinggi (heavy pastes), dan dikenal sebagai metode pengeringan yang paling hemat energi untuk jenis produk tersebut. Karena terpapar pada suhu tinggi hanya dalam beberapa detik, drum drying sangat cocok untuk kebanyakan produk yang sensitif terhadap panas. Dan drum dryer dalam pembuatan bubuk melibatkan system kominusi.
Dalam operasional pengeringan, cairan, bubur, atau materi yang dihaluskan diletakan sebagai lapisan tipis pada permukaan luar drum berputar yang dipanaskan oleh uap. Setelah sekitar tiga perempat dari titik putaran, produk sudah kering dan dipindahkan dengan pisau/scraper statis. Produk kering kemudian ditumbuk menjadi serpih atau bubuk. Pengeringan drum adalah salah satu metode pengeringan yang paling hemat energi dan khususnya efektif untuk mengeringkan cairan dengan viskositas tinggi atau bubur makanan.
Proses optimalisasi drum dryer ditentukan oleh beberapa faktor, salah satunya adalahtingkat viskositas larutan bahan (kental atau encer), larutan yang encer lebih cepatkering disebabkan lebih mudah memperluas permukaan cairan atau pasta. Dalam aplikasinya dibidang industri biasanya drum dryer digunakan untuk memproduksisereal dan ragi roti (Mujumdar, 1995).
Perbedaan penggunaan drum dryer jika dibandingkan dengan oven dalampengolahan pangan yang mengadung pati adalah tidak merusak bahan karena suhuyang digunakan berkisar antara 80oC dalam waktu yang cepat, yaitu hanya sekaliputaran drum. sedangkan penggunaan oven dalam pengeringan adalah dapat merusak bahan karena suhu yang dugunakan tinggi dalam waktu yang relatif lama.
Prinsip Kerja
Bagian drum berfungsi sebagai suatu evaporator. Beberapa variasi darijenis drum tunggal adalah dua drum yang berputar dengan umpan masuk dari atas atau bagian bawah kedua drum tersebut. Terdiri dari gulunganlogam panas yang berputar. Pada bagian luar terjadi penguapan lapisantipis zat cair atau lumpur untuk dikeringkan. Padatan kering dikeluarkandari gulungan yang putarannya lebih diperlambat.
Mekanisme Kerja
Cairan yang akan dikeringkan disiramkan pada silinder pengeringtersebut dan akan keluar secara teratur dan selanjutnya menempel padapermukaan luar silinder yang panas sehingga mengering, dan
karenasilinder tersebut berputar dan di bagian atas terdapat pisau pengerik (skraper) maka tepung- tepung yang menempel akan terkerik danberjatuhan masuk ke dalam penampung, sehingga didapat tepung sari hasiltanaman yang kering dan memuaskan (Ahmad, 2010).
Beberapa permasalahan yang timbul pada drum dryer : (1) terjadi fluktuasi kadar air dan ketebalan bahan
(2) akumulasi noncondensable gas dalam tabung yang mempengaruhi keseragaman pengeringan;dan (3) suhu permukaan drum mungkin berbeda-beda sepanjang drum.
Kelebihan:
1. Produk yang dihasilkan memiliki porositas yang baik sehingga sifat rehidrasi tinggi.
2. Bisa digunakan untuk makanan kering yang sangat kental, seperti pasta dan patigelatinizedatau dimasak, yang tidak dapat mudah dikeringkan dengan metode lain.
3. Efisiensi panas dan kecepatan yang tinggi.
4. Produk/hasil yang diperoleh lebih bersih dan higienis.
5. Mudah untuk mengoperasikan dan memelihara.
6. Fleksibel dan cocok untuk beberapa pengeringan tapi dalam jumlah kecil.
7. Instalasi mudah
8. Menggunakan daya listrik yang sedikit
Kelemahan:
1. Tidak cocok untuk produk yang tidak dapat membentuk film (lapisan tipis) yang bagus.
2. Khusus produk yang mengandung kadar gula tinggi seperti tomat pure tidak mudahdipisahkan dari drum karena thermoplasticity dari suhu bahan.
3. Throughput (kecepatan hasil pengeringan per satuan waktu) relatif rendah dibandingkan dengan spray drying.
4. Biaya tinggi untuk perubahan permukaan drum karena presisi mesin sangat dibutuhkan.
5. Kemungkinan panas produk dapat memberikan rasa masak dan pudarnya warna karena kontak langsung dengan suhu tinggi di permukaan drum.
6. Tidak dapat memproses bahan/material yang mengandung garam tinggi (asin) atau bersifat korosif karena berpotensi terjadi pitting pada permukaan drum.
7. Luas kontak permukaan bahan dengan udara lebih rendah dibandingkan dengan jenis pengeringan lainnya seperti spray drying atau fluidized bed drying.
Aplikasi Drum Dryer
Drum dryer antara lain diaplikasikan pada pengeringan produk pangan seperti, susu, makanan bayi, sereal, buah dan sayuran, pure kentang, pati masak, dan lain-lain.
2. TRAY DRYER
Tray Dryer (Cabinet Dryer) merupakan salah satu alat pengeringan yang tersusun dari beberapa buah tray di dalam satu rak. Tray dryer sangat besar manfaatnya bila produksinya kecil, karena bahan yang akan dikeringkan berkontak langsung dengan udara panas. Namun alat ini membutuhkan tenaga kerja dalam proses produksinya, biaya operasi yang agak mahal, sehingga alat ini sering digunakan pada pengeringan bahan – bahan yang bernilai tinggi.
Tray dryer termasuk kedalam system pengering konveksi menggunakan aliran udara panas untuk mengeringkan produk. Proses pengeringan terjadi saat aliran udara panas ini bersinggungan langsung dengan permukaan produk yang akan dikeringkan. Produk ditempatkan pada setiap rak yang tersusun sedemikan rupa agar dapat dikeringkan degan sempurna. Udara panas sebagai fluida kerja bagi model ini diperoleh dari pembakaran bahan bakar, panas matahari atau listrik. Kelembaban relative udara yang mana sebagi factor pembatas kemampuan udara menguapkan air dari produk sangat diperhatikan dengan mengatur pemasukan dan pengeluaran udara ked an dari alat pengering ini melalui sebuah alat pengalir.
Penggunaannya cocok untuk bahan yang berbentuk padat dan butiran, dan sering digunakan untuk produk yang jumlahnya tidak terlalu besar. Waktu pengeringan yang dibutuhkan (1-6 jam) tergantung dari dimensi alat yang digunakan dan banyaknya bahan yang dikeringkan, sumber panas dapat berasal dari steam boiler.
Prinsip Kerja
Pengering tray ini dapat beroperasi dalam vakum dan dengan pemanasan tak langsung. Uap dari zat padat dikeluarkan dengan ejector atau pompa vakum. Pengeringan dengan sirkulasi udara menyilang lapisan zat padat memerlukan waktu sangat lama dan siklus pengeringan panjang yaitu 4-8 jamper tumpak.
Selain itu dapat juga digunakan sirkulasi tembus, tetapi tidak ekonomis karena pemendekan siklus pengeringan tidak akan mengurangi biaya tenagakerja yang diperlukan untuk setiap tumpak.
Mekanisme Kerja
Pada tray dryer yang juga disebut rak, bahan dapat berupa padatan kental atau padatan pasta, disebarkan merata pada tray logam yang dapat dipindahkan di dalam ruang (cabinet). Uap panas
disirkulasi melewati permukaan tray secara sejajar, panas listrik juga digunakan khususnya untuk menurunkan muatan panassekitar 10-20 % udara yang melewati atas tray adalah udara murni, sisanya menjadi udara sirkulasi. Setelah pengeringan, ruang atau kabinet dibuka dan tray diganti denganpengering tumbak (batch) tray. Modifikasi tipe ini adalah tipe tray truck yang ditolak ke dalam pengering. Pada kasus bahan granular (butiran), bahan bisa dimasukkan dalam kawat pada bagian bawah tiap-tiap tray, kemudian melalui sirkulasi pengering, uap panas melewati bed permeabel memberikan waktu
pengeringan yang lebih singkat disebabkan oleh luas permukaan yang lebihbesar kena udara.
Keuntungan:
1. Laju pengeringan lebih cepat
2. Kemungkinan terjadinya over drying lebih kecil
3. Tekanan udara pengering yang rendah dapat melalui lapisan bahan yang dikeringkan.
Kekurangan:
1. Efisiensi rendah
2. Kecenderungan tray terbawah panas dan tray teratas kurang panas
3. SPRAY DRYER
Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi). Cairan yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (semacam saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) cairan yang sangat halus. Butiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas (Anonim,2009).
Evaporasi air akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkan bagian padatan produk dalam bentuktepung. Kapasitasnya dapat beberapa kg per jam hingga 50 ton per jam penguapan (20000 pengering
semprot) dan umpan yang diatomisasi dalam bentuk percikan disentuhkan dengan udara panas yang dirancang dengan baik.
Contoh umum yang mengaplikasikan system spray dryer adalah proses proses pembuatan susu bubuk. Pada industri susu bubuk, pada tahap pertama digunakan evaporator (yang lebih murah biaya penguapannya) sampai dihasilkan larutan pekat. Tahap berikutnya digunakan dryer (yanglebih mahal biaya penguapannya) untuk memperoleh susu bubuk.
Fungsi evaporator:
Memekatkan bahan/susu dengan cara menguapkan air dalam bahan/susu sehingga menaikkan total solid susu dari 40% menjadi 50%.
Metode mengeringan spray drying merupakan metode pengeringan yang paling banyak digunakan dalam industri terutama industri makanan. Metode ini mampu menghasilkan produk dalam bentuk bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu, buah buahan, dll. Fungsi spray dryer itu sendiri adalah digunakan untuk menguapkan dan mengeringkanlarutan dan bubur (slurry) sampai kering dengan cara termal, Sehingga didapatkan hasil berupazat padat (bubuk) yang kering.
Prinsip kerja Spray Dryer
Seluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke dalam bentuk butiran-butiran air dengan cara diuapkan menggunakan atomizer. Air daribahan yang telah berbentuk tetesan-tetesan tersebut kemudian di kontakandengan udara panas. Peristiwa pengontakkan ini menyebabkan air dalambentuk tetesan-tetesan tersebut mengering dan berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan antara uap panas dengan serbuk dilakukandengan cyclone atau penyaring. Setelah di pisahkan, serbuk kemudiankembali diturunkan suhunya sesuai dengan kebutuhan produksi. Pada prinsipnya cairan disemprotkan melalui sebuah alat penyemprot (sprayer) ke dalam ruangan yang panas. Dengan demikian air akan dapatmenguap sehingga bahan dapat kering menjadi bubuk atau powder.
Mekanisme kerja
Pada proses dengan menggunakan spray dryer liquid atau larutanslurry disemprotkan ke dalam tempat yang dialirkan gas-gas panas berupatitik-titik berkabut, air dengan cepat diuapkan dari
dropplet menujupartikel padat yang disemprotkan kepada aliran gas panas tadi. Aliran gasdan cairan di dalam spray yang dialirkan secara co-counter, counter-current dan kombinasi keduanya (Ranganna, 1977). Tetesan yang terbentuk tadi selanjutnya diumpankan dengan spraynozel atau cakram spray dengan kecepatan tinggi yang berputar di dalamkamar-kamar slinder. Hal ini dapat menjamin bahwa tetesan- tetesan air dan partikel padatan basah tidak bercampur dan permukan padatan tidak kaku sebelum sampai ke tempat pengeringan, setelah itu baru digunakan chamber yang besar. Padatan kering akan keluar dibawah chamber melalui screw conveyer.
Kemudian gas dialirkan dengan cyclone sparator agar proses dapatberlangsung dengan baik.
Produknya berupa partikel ringan dan berporos. Contohnya susu bubuk kering yang dihasilkan dari pengeringan susu cair dengan spray drayer.
Kelebihan:
ï‚· Dapat menghasilkan produk yang bermutu tinggi, berkualitas serta tingkat kerusakan gizi yang rendah. Selain itu perubahan warna, bau dan rasa dapat diminimalisir.
ï‚· Komposisi produk yang dihasilkan relatif seragam
ï‚· Dapat menghasilkan produk dalam jumlah yang sangat besar Kekurangan:
ï‚· Harga dan biaya operasionalnya sangat tinggi
ï‚· Tidak bisa pada bahan yang memiliki bulk density yang besar, corrosive
ï‚· Recovery produk dan pengumpulan debu dapat meningkatkan biaya produksi
ï‚· Dibanding pengering kontinyu lainnya, spray dryer memiliki modal yang cukup besar
Untuk itu, harus diatur ukuran partikel dan jumlah alirannya yang seimbang dengan temperatur dan jumlah aliran udara panasnya, sehingga dengan perpaduan pengaturan-pengaturan tersebut akan diperoleh kualitas dan kuantitas tepung atau bubuk sesuai yang diharapkan. Ruang pengering yang umumnya berbentuk siklon, hendaklah memilih material siklon yang tepat, kehalusan permukaan dinding bagian dalam siklon yang memenuhi syarat termasuk dimensi dan sebagainya sehingga tidak menghambat kelangsungan proses pengeringan seperti bahan dapat mengalir turun tanpa hambatan, waktu pengeringan yang cukup, separasi udara dengan bahan dapat berlangsung secara sempurna, dan sebagainya.
4. FLASH/ PNEUMATIC DRYER
Flash dryer adalah sebuah instalasi alat pengering yang digunakan untuk mengeringkan adonan basah melalui desintegrasi dengan mengalirkan udara panas secara berkelanjutan. Proses pengeringan yang terjadi di flash dryer berlangsung dengan sangat cepat dalam hitungan milisekon (Anonim, 2010).
Cara Kerja Flash Dryer dapat dijelaskan sebagai berikut:
Bermula dari Feed Mecanism, bahan yang akan dikeringkan dimasukan kedalam balance tank. Di dalam balance tank, bahan tersebut diaduk oleh stirer agar teragitasi yang bertujuan untuk mendapatkan
campuran bahan yang homogen agar lebih mudah dialirkan pada proses selanjutnya. Setelah itu, bahan akan melalui screw feeder yang akan mengangkut bahan tersebut ke dalam disintegrator. Screw Feeder inilah yang mengatur banyak sedikitnya bahan yang masuk ke dalam disintegrator. Sebelum masuk ke dalam disintegrator, pada ujung screw feeder, terdapat distributor, yang berbentuk small nodule, yang berfungsi untuk memecah kembali bahan agar tidak berbentuk gumpalan ketika memasuki disintegrator.
Dengan adanya distributor ini, maka akan meringankan kerja disintegrator dalam memecahkan dan mengeringkan bahan. Karena setelah melewati distributor, bahan menjadi terurai kembali dan luas permukaannya juga meningkat (Anonim, 2010).
Gambar: feed mechanism
Dari Feed Mechanism, bahan memasuki proses Cage Mill Disintegrator, yang selanjutnya disebut dengan disintegrator. Jantung dari Flash Dryer adalah pada disintegrator. Pada bagian ini bahan diubah dalam bentuk serbuk dan dipanaskan. Panas didapat dari hot air generator yang disalurkan ke dalam disintegrator. Sekitar 70% pemanasan bahan terjadi di dalam disintegrator. Dari disintegrator, melalui tekanan udara panas dari generator, bahan disalurkan ke drying duct. Pemanasan selanjutnya terjadi di sini. Selang waktu yang dibutuhkan bahan yang dikeringkan untuk melewati dry duct sering disebut dengan residence time of drying (Anonim, 2010).
Kemudian bahan memasuki ruang yang disebut dengan siklon untuk memisahkan antara bahan yang telah kering dan udara. Karena pengaruh gaya tangensial dan gravitasi, partikel-partiket tersebut jatuh ke bawah dan masuk ke penampungan. Beberapa partikel yang sangat kecil terbawa oleh udara dan memasuki ruang bag filter. Di sini udara dan partikel tersebut disaring kembali, sehingga udara yang keluar dari pipa pengeluaran adalah dalam bentuk udara bersih. Partikel yang tertangkap oleh filter, diteruskan ke ruang penampungan bersama partikel sebelumya yang jatuh dari siklon. Pada Flash Dryer terdapat dua blower pada sisi masuk dan sisi keluar, yang berfungsi untuk mendorong dan menarik udara untuk memastikan kelancaran aliran udara di dalam Flash Dryer dan agar tidak terjadi tekanan balik atau presser drop (Anonim, 2010).
Keunggulan:
ï‚· Cocok untuk skala besar
ï‚· Mudah dalam pengoperasian Karena produk bergerak seperti fluida Kelemahan:
ï‚· Energi listrik besar karena kecepatan udara tinggi
ï‚· Partikel padatan tidak terpisah sempurna
ï‚· Tidak dapat mengolah bahan yang lengket
5. VACUUM DRYER
Mesin vacuum drying (pengering vakum) adalah mesin yang berfungsi untuk mengeringkan atau
menurunkan kandungan air pada suatu produk dan dilakukan pada suhu rendah secara constant (suhu bisa diatur sesuai kondisi)
Prinsip Kerja Vacuum Drying
Prinsip kerja mesin Vacuum Drying ini adalah dengan memanaskan produk pada suhu tertentu (sistem oven/ kering) yang bisa diatur dan konstan disertai dengan proses pemvakuman uap air yang dihasilkan dari pemanasan produk atau bahan tersebut tanpa menggunakan media tertentu, lain halnya dengan vacuum frying yang menggunakan media minyak goreng (penggorengan)..
Sistem Pengeringan Vacuum Dryer
Produk makanan ataupun lainnya diletakkan pad rak/ Loyang pada mesin Vacuum Drying ini (Berbentuk Lemari Rak). Rak ini biasanya berupa rak vorporasi (lubang-lubang). besar kecilnya vorporasi rak tergantung dengan ukuran produk yang akan dikeringkan.
Kelebihan:
ï‚· Penguapan lebih cepat pada tekanan rendah daripada tekanan tinggi
ï‚· Digunakan untuk bahan yang peka terhadap suhu atau mudah teroksidasi
ï‚· Waktu pengeringan cepat
ï‚· Temperature rendah
ï‚· Energi yang digunakan sedikit Kekurangan:
ï‚· Biaya operasi relative mahal
6. FLUIDIZED BED DRYER
Pengeringan hamparan terfluidisasi (Fluidized Bed Drying) adalah proses pengeringan dengan memanfaatkan aliran udara panas dengan kecepatan tertentu yang dilewatkan menembus hamparan bahan sehingga hamparan bahan tersebut memiliki sifat seperti fluida.
Metode pengeringan fluidisasi digunakan untuk mempercepat proses pengeringan dan mempertahankan mutu bahan kering.
Pengeringan ini banyak digunakan untuk pengeringan bahan berbentuk partikel atau butiran, baik untuk industri kimia, pangan, keramik, farmasi, pertanian, polimer dan limbah. Proses pengeringan dipercepat dengan cara meningkatkan kecepatan aliran udara panas sampai bahan terfluidisasi.
Dalam kondisi ini terjadi penghembusan bahan sehingga memperbesar luas kontak pengeringan, peningkatan koefisien perpindahan kalor konveksi, dan peningkatan laju difusi uap air.
Kecepatan minimum fluidisasi adalah tingkat kecepatan aliran udara terendah dimana bahan yang dikeringkan masih dapat terfluidisasi dengan baik, sedangkan kecepatan udara maksimum adalah tingkat kecepatan tertinggi dimana pada tingkat kecepatan ini bahan terhembus ke luar ruang pengering.
Berikut ini adalah bagian-bagian mesin pengering sistem fluidisasi:
1. Kipas (Blower)
Kipas (Blower) berfungsi untuk menghasilkan aliran udara, yang akan digunakan pada proses fluidisasi. Kipas juga berfungsi sebagai penghembus udara panas ke dalam ruang pengering juga untuk mengangkat bahan agar proses fluidisasi terjadi.
2. Elemen Pemanas (heater)
Elemen Pemanas (heater) berfungsi untuk memanaskan udara sehingga kelembaban relatif udara pengering turun, dimana kalor yang dihasilkan dibawa oleh aliran udara yang melewati elemen pemanas sehingga proses penguapan air dari dalam bahan dapat berlangsung.
3. Plenum
Plenum dalam mesin pengering tipe fluidisasi merupakan saluran pemasukan udara panas yang dihembuskan kipas ke ruang pengeringan. Bagian saluran udara ini dapat berpengaruh terhadap kecepatan aliran udara yang dialirkan, dimana arah aliran udara tersebut dibelokkan menuju ke ruang pengering dengan bantuan sekat-sekat yang juga berfungsi untuk membagi rata aliran udara tersebut.
4. Ruang Pengering
Ruang pengering berfungsi sebagai tempat dimana bahan yang akan dikeringkan ditempatkan.
Perpindahan kalor dan massa uap air yang paling optimal terjadi diruang ini. Tinggi tumpukan bahan yang optimal untuk pengering dengan menggunakan fluidized bed dryer adalah 2/3 dari tinggi ruang pengering.
5. Hopper
Hopper berfungsi sebagai tempat memasukkan bahan yang akan dikeringkan ke ruang pengering.
Keuntungan:
1. Aliran bahan yang menyerupai fluida mengakibatkan bahan mengalir secara kontinyu sehingga otomatis memudahkan operasinya.
2. Pencampuran atau pengadukan bahan menyebabkan kondisi bahan hampir mendekati isothermal.
3. Sirkulasi bahan diantara dua fluidized bed membuatnya memungkinkan untuk mengalirkan sejumlah besar kalor yang diperlukan ke dalam ruang pengering yang besar.
4. Pengering tipe fluidisasi cocok untuk skala besar.
5. Laju perpindahan kalor dan laju perpindahan massa uap air antara udara pengering dan bahan sangat tinggi dibandingkan dengan pengering metode kontak yang lain.
6. Pindah kalor dengan menggunakan pengering tipe fluidisasi membutuhkan area permukaan yang relatif kecil.
7. Sangat ideal untuk produk panas sensitif dan non-panas sensitif
Kekurangan:
1. Sulit untuk menggambarkan aliran dari udara panas yang dihembuskan ke ruang pengering, dikarenakan simpangan yang besar dari aliran udara yang masuk dan bahan terlewati oleh gelembung udara, menjadikan sistem kontak/singgungan tidak efisien.
