7
lingkungan dapat digunakan untuk proses pengeringan, meskipun kondisi ini juga dapat dicapai dengan melakukan pre-heatingdrying terhadap udara pengering Mkandawire 2008.
2.3. Tinjauan Umum Pengeringan
2.3.1. Proses Pengeringan
Pengeringan atau dehidrasi merupakan proses mengeluarkan air dari bahan hasil pertanian atau bahan pangan. Pengertian pengeringan dan dehidrasi sebenarnya dapat dibedakan berdasarkan
tingkat kadar air bahan yang dikeringkan. Pengeringan adalah proses pengeluaran air dari suatu bahan dengan menggunakan energi panas menuju kadar air keseimbangan dengan udara sekeliling atmosfir
atau pada tingkat kadar air yang setara dengan aktivitas air Aw dimana mutu bahan dapat dijaga dari serangan jamur, aktivitas serangga dan enzim Henderson dan Perry 1976.
Dehidrasi adalah suatu proses mengeluarkan atau menghilangkan air dengan menggunakan energi panas, hingga tingkat kadar air yang sangat rendah mendekati bone dry. Bone dry
didefinisikan sebagai suatu keadaan dimana seluruh air pada bahan telah dikeluarkan hingga kadar air bahan tersebut adalah nol Henderson dan Perry 1976. Selain itu, proses pengeringan bahan pertanian
dapat juga diartikan sebagai proses pengambilan atau penurunan kadar air bahan sampai batas tertentu sehingga dapat memperlambat laju kerusakan bahan pertanian akibat aktivitas biologis dan kimia
sebelum bahan diolah atau dimanfaatkan Henderson dan Perry 1976. Mekanisme pengeringan diterangkan melalui teori tekanan uap. Air yang. diuapkan terdiri
dari air bebas dan air terikat. Air bebas berada di permukaan dan yang pertama-tama mengalami penguapan. Bila air permukaan telah habis, maka terjadi migrasi air dan uap air dari bagian dalam ke
permukaan secara difusi Henderson dan Perry 1976. Migrasi air dan uap air terjadi karena perbedaan konsentrasi atau tekanan uap pada bagian dalam dengan bagian luar.
Penguapan air dari bahan meliputi proses pelepasan ikatan air dari material bahan, difusi air dan uap air ke permukaan, perubahan fase menjadi uap air, transfer uap air dari permukaan ke udara
sekitar dan perpindahan uap air di udara Brooker et al. 1974. Menurut Brooker et al. 1974, ada beberapa hal yang mempengaruhi proses pengeringan, yaitu kecepatan udara pengering, suhu udara
pengering dan kelembaban udara pengering. Secara umum pengeringan akan terjadi dalam dua periode, yaitu periode laju pengeringan
konstan constant rate period dehydration dan periode laju pengeringan menurun falling rate period dehydration
. Selama periode laju pengeringan konstan, laju pelepasan uap air moisture dari produk dibatasi oleh laju penguapan air dari permukaan atau di bawah permukaan produk. Laju pengeringan
konstan ini akan terus berlangsung selama migrasi uap air ke permukaan bahan dimana terjadi evaporasi lebih cepat dibanding penguapan yang terjadi di permukaan tersebut Heldman dan Singh,
1981. Laju pengeringan konstan akan berhenti manakala telah mencapai kadar air kritis critical moisture content
dan setelah itu laju pengeringan berubah menjadi laju pengeringan menurun sebagaimana dijelaskan pada Gambar 3.
Laju pengeringan menurun terjadi apabila difusi uap air dari dalam bahan ke permukaan lebih lambat dari kecepatan penguapan uap air dari permukaan. Pada beberapa produk terdapat lebih
8
dari satu periode laju pengeringan menurun. Seperti pada gambar 6 diatas periode laju pengeringan menurun dimulai pada titik C, periode laju pengeringan pertama terjadi sepanjang titik C hingga E dan
periode kedua terjadi sepanjang titik E hingga D, dan secara umum periode C hingga D disebut sebagai periode laju pengeringan menurun Heldman dan Singh 1981.
Gambar 3. Laju pengeringan teoritis Laju pengeringan menurun terjadi apabila difusi uap air dari dalam bahan ke permukaan
lebih lambat dari kecepatan penguapan uap air dari permukaan. Pada beberapa produk terdapat lebih dari satu periode laju pengeringan menurun. Seperti ditunjukkan pada gambar 3 periode laju
pengeringan menurun dimulai pada titik C, periode laju pengeringan pertama terjadi sepanjang titik C hingga E dan periode kedua terjadi sepanjang titik E hingga D, dan secara umum periode C hingga D
disebut sebagai periode laju pengeringan menurun Heldman dan Singh 1981. Konsep kadar air keseimbangan penting dalam mempelajari pengeringan, karena kadar air
keseimbangan menentukan kadar air minimum yang dapat dicapai pada kondisi pengering tertentu. Pada biji-bijian misalnya, kadar air kesimbangan tergantung pada kelembaban, kondisi suhu dan
tingkat kematangan biji Brooker et al. 1974. Suatu bahan yang mencapai kadar air keseimbangan dengan lingkungannya melalui proses
pelepasan uap air dikatakan mencapai kadar air keseimbangan desorpsi, sementara jika suatu bahan mencapai kadar air keseimbangan melalui penyerapan uap air dari lingkungannya dikatakan mencapai
kadar air keseimbangan absorpsi. Perbedaan antara kadar air keseimbangan adsorpsi dan desorpsi akan signifikan pada suhu dan kelembaban relatif tertentu, dan kadar air keseimbangan desorpsi akan
lebih besar dibanding kadar air keseimbangan absorpsi. Perbedaan antara desorpsi dan absorpsi isotermi disebut dengan hysteresis effect Brooker et al. 1974. Gambar 4 menunjukkan bentuk umum
kurva sorpsi-isotermi bahan. Tekanan uap air pada bahan dan lingkungan akan menentukan apakah akan terjadi proses
desorpsi atau absorpsi. Absorspi terjadi manakala tekanan uap air pada bahan lebih rendah dibandingkan tekanan uap air udara lingkungan, sehingga bahan menyerap uap air dari udara
sekitarnya. Desorpsi terjadi manakala kondisi tekanan uap air pada bahan lebih tinggi dari tekanan uap
9
air udara sekitar, sehingga uap air dilepaskan dari bahan ke udara sekitar. Ketika tekanan uap air di dalam biji-bijian adalah sama dengan tekanan uap air udara di sekitarnya maka kadar air bahan berada
dalam kondisi kadar air keseimbangan Brooker et al. 1974 .
Setiap bahan menunjukkan suatu karakteristik tekanan uap air pada suhu dan kadar air tertentu. Sebagai contoh, pada suhu 30
o
C dan kadar air 16 bb tekanan uap air pada biji gandum adalah 0.444 psia, sementara pada biji oats dengan suhu dan kadar air yang sama tekanan uap airnya
0.477 psia Brooker et al. 1974.
Gambar 4. Bentuk umum sorpsi-isotermi bahan pangan Panas laten penguapan H
fg
didefinisikan sebagai energi yang diperlukan untuk menguapkan air dari bahan. Panas laten penguapan tergantung dari suhu dan kadar air. Panas laten penguapan akan
semakin tinggi apabila kadar air dan suhu rendah Brooker et al. 1974. Panas laten penguapan dibutuhkan pada perubahan fase dari cair ke uap. Panas laten penguapan air pada beberapa tingkat
suhu dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Panas Laten Penguapan Air
Suhu Panas Laten kJkg
15,55 2464,92
26,67 2439,34
37,78 2416,08
48,89 2385,86
60,00 2357,95
71,11 2330,05
93,33 2302, 14
100,00 2255,63
Sifat termodinamis dari campuran udara kering dan uap air sering diperlukan dalam analisis masalah pengeringan. Grafik yang berisi nilai dari sifat-sifat termodinamis dari udara lembab moist
air disebut grafik psikrometrik psychrometric charts. Saat ini telah tersedia diagram psikrometrik
tipe Carrier yang telah menggunakan satuan SI. Adapun proses yang terjadi dalam pengeringan yang dapat ditunjukkan oleh diagram
psikrometrik adalah pemanasan sensible sensible heating dan penjenuhan adiabatik adiabatic K
ad ar
A ir
b k
RH atau Aw
desorpsi absorpsi
10
saturation . Proses pemanasan sensible merupakan terjadinya peningkatan atau penurunan suhu bola
kering pada kondisi rasio kelembaban humidity ratio konstan. Sementara penjenuhan adiabatik adalah meningkatnya kelembaban udara pada suhu bola basah wet bulb konstan, kedua proses
tersebut dijelaskan pada Gambar 5. Beberapa parameter yang berpengaruh terhadap proses pengeringan, diantaranya suhu dan kelembaban udara pengering, laju aliran udara, serta kadar air awal
dan kadar air akhir bahan Brooker et al., 1974.
Gambar 5. Ilustrasi kurva psikrometrik yang menunjukkan sifat-sifat udara lembab
2.3.2. Pengering Efek Rumah Kaca
