Tekbik Pengolahan Pangan
     
   
     

" E-learning Mata Kuliah Teknik Pengolahan Pangan "
Untitled Document
 
Home
 
MATERI
 
Bab I. Sistem Pengawetan Pangan

Bab II. Kinetika Reaksi Dalam Pengolahan Pangan

Bab III. Reologi Bahan Pangan

Bab IV. Proses Pemisahan Bahan Pangan

Bab V. Pemanasan Pangan

Bab VI. Termodinamika Pembekuan

 
Bab VII. Proses Pengentalan Pangan

Bab VIII. Pengeringan Bahan Pangan

 
GBPP
 
Pustaka
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB VIII. PENGERINGAN BAHAN PANGAN


8.1. Prinsip Dasar Pengeringan

Salah satu hal yang perlu diperhatikan untuk mengendalikan proses pengeringan adalah mengetahui keber a daan molekul air dalam produk bahan yang akan dikeringkan. Ada 2 tipe keberadaan molekul air didalam suatu produk pangan. Tipe pertama, molekul air terikat atau disebut dengan “bound water” bisa berada pada pipa-pipa kapiler, atau terserap pada permukaan, atau berada didalam suatu sel atau dinding-dinding serat, atau dalam kombinasi fisik atau kimia dengan bahan padat. Tipe kedua, air bebas tidak terikat, biasanya b e rada pada celah-celah (voids) didalam bahan pangan padat.

Mekanisme pengendalian proses pengeringan produk pangan bergantung pada struktur bahan beserta par a meter pengeringan: kadar air, dimensi produk, suhu medium pemanas, berbagai laju perpindahan pada pe r mukaan dan kesetimbangan kadar air. Kesetimbangan kadar air ini bergantung kepada sifat alami bahan p a dat yang dikeringkan dan kondisi udara pengering. Oleh karenanya mekanisme pengeringan dapat dibagi dalam 3 katagori. Pertama, penguapan dari suatu permukaan bebas. Operasi ini mengikuti hukum pindah p a nas dan pindah masa yang berlaku pada suatu objek basah. Kedua, aliran bahan cair dalam pipa-pipa kapiler, dan yang ketiga difusi bahan cair atau uap air. Operasi ini mengikuti hukum difusi II Fick's law . Kema m puan udara pengering memindahkan air dari produk yang dikeringkan bergantung kepada suhu dan jumlah uap air yang berada atau dikandung oleh udara tersebut atau dikenal dengan istilah kelembaban mutlak udara ( absolute humidity ).

Pengeringan merupakan proses pemakaian panas dan pemindahan air dari bahan yang dikeringkan yang be r langsung secera serentak bersamaan. Proses pengeringan melibatkan mode pindah panas konduksi, pindah panas konveksi dan atau radiasi. Pada sistem pengering konduksi, medium pemanas yang digunakan b i asanya uap panas dan terpisah dari bahan padat yang akan dikeringkan, contohnya pada drum dryer, yang kadang kala dikombinasi dengan sistem vakum. Pada sistem pengering tipe konveksi, medium pemanas yang dipakai biasanya udara dan udara pemanas ini kontak langsung dengan bahan pangan padat yang dik e ringkan, terjadi difusi uap air dari dan didalam produk pangan. Contoh pengering tipe konveksi ini misalnya pengering oven, pengering semprot (spray dryer), fluidized bed dryer, rotary dryer. Pengering tipe radiasi memakai sumber panas dari radiant energy , misalnya alat pengering yang menggunakan energi mikrowave untuk mengeringkan produk pangan.

8.2. Diagram Psikrometrik

adalah diagram hubungan termodinamik antara campuran uap air dan udara. Hubungan ini perlu dimengerti untuk memahami proses pengeringan karena bertalian dengan peran usaha pengambilan air dari produk yang dikeringkan. Berikut komponen yang ada didalam diagram psikrometrik.

8.3. Laju Pengeringan

Laju pengeringan suatu bahan yang dikeringkan antara lain ditentukan oleh sifat bahan tersebut seperti bulk density, kadar air awal, serta hubungannya dengan kadar air kesetimbangan pada kondisi pengeringan. Laju pengeringan maksimum biasanya tidak dipakai. Hal ini untuk mengurangi dan mencegah terjadinya pengkerutan, pengerasan permukaan, retak permukaan bahan serta akibat lain yang tidak diinginkan terjadi pada pengeringan produk pangan padat.

 

Laju Pengeringan Tetap

Periode laju pengeringan tetap dicirikan dengan penguapan air dari suatu permukaan yang jenuh basah suatu produk atau permukaan air didalam produk yang dikeringkan. Laju pengeringan tetap ini akan berlangsung terus selama migrasi air kepermukaan (ketempat penguapan berlangsung) lebih besar dari pada air yang menguap dari permukaan. Besar laju penguapan air pada periode ini:

 

h : koefisien pindah panas permukaan

k m : koefisien pindah massa air ke udara disekitar

T a : suhu bola kering udara

T w : suhu bola basah udara

H w : Kelembaban absolut pada kondisi bola basah

 

Suhu permukaan bahan yang dikeringkan pada kondisi ini relatif tetap, mendekati suhu bola basah udara pengering, dan laju pengeringan tetap ini tidak bergantung kepada produk yang dikeringkan.

Laju Pengeringan Menurun

Bila proses pengeringan diteruskan, air didalam produk akan berkurang, migrasi air kepermukaan tidak mampu mengimbangi cepatnya air menguap dari permukaan keudara sekitar. Saat dimulainya fase ini merupakan akhir dari periode pengeringan dengan laju tetap dan disebut Kadar Air Kritis (critical moisture content), tanda dimulainya periode laju pengeringan menurun pertama. Pada keadaan tersebut permukaan bahan yang dikeringkan sudah tidak jenuh dan mulai kelihatan ada bagian yang mengering. Faktor yang mengendalikan laju pengeringan pada periode ini adalah hal-hal yang mempengaruhi perpindahan air didalam bahan padat yang dikeringkan. Bergantung dari produk yang dikeringkan, produk pangan yang tidak higroskopis biasanya hanya memiliki satu periode laju pengeringan menurun, sedangkan produk pangan higroskopis memiliki dua periode laju pengeringan menurun.

Periode laju pengeringan menurun biasanya merupakan periode operasional pengeringan terpanjang. Pada pengeringan biji-bijian, kadar air awal biji yang dikeringkan biasanya sudah berada di bawah kadar air kritisnya, sehingga hanya periode laju pengeringan menurun yang bisa teramati. Pada periode laju pengeringan menurun, laju pengeringan terutama bergantung kepada suhu udara pengering dan ketebalan tumpukan bahan yang dikeringkan.

Pada periode laju pengeringan menurun kedua, laju pengeringan dikendalikan oleh perpindahan air didalam bahan padat produk, tidak dipengaruhi oleh kondisi diluar bahan padat tersebut. Bermacam mekanisme perpindahan air dalam produk bisa terjadi karena kombinasi berbagai faktor seperti difusi cairan, perpindahan cairan karena tenaga kapiler dan difusi uap air.

 

 

8.4. Alat Pengering

Pengeringan Tray Tetap

Pengeringan Tray Tetap umumnya digunakan untuk mengeringkan produk padat berbentuk. Karena sudah berbentuk sebelum dikeringkan, maka produk tersebut bisa diletakkan pada suatu permukaan atau tray untuk diekspose pada udara yang telah dipanaskan.

Pengering Lemari

Produk pangan yang dikeringkan dengan pengering tipe lemari diletakkan pada tray-tray yang selanjutnya dipindahkan kedalam suatu ruang pengering tempat dimana produk tersebut diekspose pada udara pengering. Seperti terlihat pada gambar, udara yang telah dipanaskan melewati tumpukan tray dan melalui produk yang diekspose di masing-masing tray sebelum berbalik kembali kebagian pemanasan.Salah satu kelemahan terbesar tipe pengering ini adalah tidak mudah mendapatkan produk yang kering seragam pada tray yang berbeda lokasi. Hal ini disebabkan karena tidak seragamnya aliran udara yang melalui produk serta suhu dan kelembaban absolut udara yang masuk ke alat pengering. Masalah berikutnya adalah produk yang terletak dekat dengan titik masuknya udara ruang pengering lebih cepat kering dibandingkan dengan posisi lainnya yang memiliki kelembaban udara lebih tinggi.

Klik disini untuk melihat pengering lemari

Pengering Lorong

Pada pengering tipe lorong ini, produk yang akan dikeringkan diletakkan pada tray-tray, tray tersebut kemudian disusun per unit tumpukan seperti pada pengering tipe lemari, selanjutnya unit-unit tumpukan ditempatkan teratur pada suatu lorong pengering. Ada beberapa sistem pendekatan untuk mengekspose produk yang akan dikeringkan dengan udara panas pengeringan. Variasinya antara lain aliran searah produk dan udara pengering yang masuk dan keluar lorong, aliran berlawanan arah antara produk dan udara yang masuk lorong, aliran berlawanan arah dengan sebagian udara panas pengerig di resirkulasikan. Kelemahan Pengering tipe Lorong ini sama dengan kelemahan Pengering tipe Lemari.

Pengeringan Bed Bergerak

Perbedaan utama sistem pengeringan tipe ini dengan sistem pengeringan tipe tray tetap adalah adanya pergerakan produk yang menciptakan efek pengadukan sehingga membantu proses pengeringan yang terjadi.

Conveyor Drying

Pada pengeringan tipe ini produk yang akan dikeringkan diletakkan sebagai suatu lapisan pada suatu konveyor bergerak yang berlubang pada bagian dasarnya. Udara panas pengeringan melewati lubang-lubang tersebut bisa dengan arah dari bawah keatas atau sebaliknya. Biasanya pengering ini hanya dipakai untuk mengeringkan produk hingga kadar air sekitar 27%, selanjutnya diteruskan dengan alat pengering lain.

Belt Drying

Pengadukan pada sistem pengering tipe ini tercipta karena gerakan belt selama pengeringan, sehingga partikel produk pangan yang dikeringkan lebih seragam keringnya.


Pengeringan Udara Bergerak

Pengeringan Semprot

Sistem Pengeringan ini biasa dipakai untuk mengeringkan bahan bentuk cair yang bisa disemprotkan. Bahan cair tersebut dilalukan melalui atomizer sehingga menjad i droplet halus yang kemudian kontak langsung dengan aliran udara panas. Permukaan droplet-droplet tersebut merupakan area intensif pindah panas dan pindah massa yang berlangsung selama pengeringan. Karenanya evaporative cooling dan short residence time mempertahankan suhu produk tetap rendah. Hal inilah yang membuat pengering semprot cocok untuk mengeringkan produk yang labil terhadap panas seperti ensim dan susu.

Pengeringan Semprot memiliki 2 tahapan penting, yaitu proses atomisasi atau pembentukan droplet cair dan proses evaporasi kandungan air pada droplet sehingga didapatkan partikel produk padat yang kering. Fungsi utama proses atomisasi adalah membentuk droplet berukuran kecil agar tercipta luas permukaan yang besar untuk berlangsungnya penguapan air.

 

Fluidized Bed Drying

Pada proses pengeringan fluidized bed, udara panas dipaksa melalui partikel-partikel produk dengan kecepatan yang cukup tinggi agar melebihi gaya gravitasi, sehingga partikel-partikel produk yang dikeringkan tersebut selalu dalam posisi melayang-layang dalam udara panas pengering. Selain itu didesain agar sambil melayang partikel produk tersebut juga bergerak maju selama berlangsungnya pengeringan. Produk kering yang dihasilkan dengan sistem pengeringan ini seragam karena masing-masing partikel yang dikeringkan kontak langsung dengan udara panas pengering.

Klik disini untuk melihat fluidized bed drier

Pengeringan Drum

Sistem Pengeringan Drum dipakai untuk mengeringkan bahan pangan berbentuk bubur. Drum berbentuk silinder dipanaskan dan berputar pada suatu poros. Bahan berbentuk bubur akan mengering bila dijatuhkan melekat pada permukaan drum tersebut, yang selanjutnya setelah kering di kerat dengan aksi sebuah pisau untuk mendapatkan produk keringnya. Ada dua tipe, single atau double drum dryer . Drum pada double drum dryer akan bergerak berlawanan arah, jarak antara kedua drum dipakai untuk mengontrol ketebalan lapisan yang dikeringkan.

 

 

Parameter Desain

Persamaan dasar yang dipakai untuk menghitung laju pengeringan pada sistem pengeringan drum:

 

? T m : perbedaan suhu produk dan permukaan drum

U : overal heat transfer coefficient (W/m 2 C)

A : Luas permukaan pengering (m 2 )

L : Panas laten penguapan (kJ/kg)

 

 

•  TUGAS