PENGANTAR ANALISIS SISTEM PENGERINGAN ALAS TETAP

Pada bab-bab sebelumnya tentang prinsip psikometrik, kadar air kesetimbangan dan aliran udara telah dibahas. Bab ini berisi pengembangan prinsip-prinsip tersebut diatas menjadi analisis yang disederhanakan tentang pengeringan bijian dengan alas tetap. Analisis ini menggunakan persamaan kesimbangan panas sederhana yang memungkinkan perhitungan yang berhubung dengan waktu pengeringan, air yang dibuang dan sifat-sifat daerah pengeringan.

Proses Pengeringan

Gambar 7.1 adalah kurva dari proses pengeringan alas tetap. Udara pengering bergerak dari dasar ke alas-alas. Pertukaran kadar air dari biji ke udara terjadi pada kedalaman yang tetap atau pada daerah bijian. Pada awal proses pengeringan, daerah pengeringan terdapat pada dasar alas. Setelah pengeringan berlangsung terus, daerah ini bergerak keatas, dan bila daerah ini telah melampaui semua bijian, keseluruhan massa bijian dikeringkan dalam keseimbangan dengan udara pengering.

Bijian dibawah daerah pengeringan mencapai kondisi kesetimbangan dengan udara yang masuk dan memiliki kandungan air sebesar M_e. Bijian diatas daerah pengeringan belum mulai mengalami pengeringan dan tetap mempunyai kadar air sebesar M_o. Udara yang melewati bijian diatas daerah pengeringan dalam kesetimbangan dengan kadar air awal bijian. Saat melewati daerah pengeringan, udara membawa uap air secara evaporasi dan didinginkan dengan proses evaporasi dari T_a ke T_g.

   Terdapat 2 gradien yang melintasi daerah pengeringan:

1.                Gradien kadar air dari M_e ke M_o

2.                Gradien suhu dari T_e ke T_g.

Jika alas bijian adalah dangkal dan atau kecepatan udara adalah tinggi, daerah pengeringan biji berkembang meliputi seluruh alas, rata-rata kadar air akhir yang diinginkan bisa dicapai sebelum lapisan biji bawah mencapai kesetimbangan dengan udara pengering.

 

Kesetimbangan Panas Untuk Pengeringan

Bagian berikut ini membahas berbagai elemen dari persamaan (7.1)

 

            Pada persamaan (7.1) dianggap bahwa panas sensibel yang ditangkap oleh udara yang melewati biji sama dengan panas laten penguapan yang diperlukan untuk menguapkan air dari bijian. Persamaan ini tidak mempertimbangkan perubahan suhu bijian yang terjadi bila udara lebih panas atau lebih dingin dibandingkan bijian pada saat mulai operasi. Juga persamaan (7.1) tidak mempertimbangkan kondensasi yang mungkin terjadi pada lapisan atas bijian pada saat mulai operasi pengeringan, atau perubahan kondisi sekitar. 

PARAMETER PARAMETER PERSAMAAN KESETIMBANGAN PANAS (7.1) :

Laju Aliran Udara

Laju aliran udara (Q) melalui suatu sistem pengeringan bisa diperoleh dengan menggambar kurva sistem versus kursa kipas angin, seperti telah dijelaskan pada bab 6. Laju aliran udara ke sistem yang bekerja bisa juga diperoleh dengan pengukuran tekanan statis pada sistem dan menghitung aliran udara dari tekaan.

Suhu Udara Dan Volume Spesifik

Volume spesifik udara (v) dan penurunan suhu melalui massa bijian (Tn – Tg) diperoleh dari diagram psikrometrik. Sebelum nilai-nilai ini dapat ditentukan, dipilih kondisi udara sekitar daerah tersebut serta musim yang berlaku. Nilai yang ini mempunyai pengaruh penting pada perhitungan-perhitungan, terutama bila udara biasa digunakan untuk pengeringan.

Peta Suhu Bola Basah

Waite and Bern (1987) dan Schmidt and Waite (1962) menggambarkan peta-peta daerah di Amerika Serikat dan Kanda Selatan yang menunjukkan garis-garis dengan suhu sama untuk tiap bulan dalam satu tahun dari rata-rata suhu bola basah dan rata-rata penurunan suhu bola basah beserta simpangan bakunya.

Suhu Udara Plenum dan Volume Spesifik

          Kondisi udara pada plenum yang merupakan masukan (input) pada persamaan (7.1) tergantung pada apakah udara telah mengalami pemanasan. Selama pengeringan udara alami, udara tidak dipanaskan dan kondisi plenum dan sekitarnya dianggap sama.

Kondisi Udara Luar

          Pada bab 4, data kadar air kesetimbangan ditunjukkan sebagai garis-garis dengan suhu yang sama pada gambar kadar air versus kelembaban relatif. Pada analisis pada bab ini, penting sekali untuk menggabungkan data pada diagram psikrometrik sebagai kurva kelembaban kesetimbangan kadar sama.

Panas Penguapan

Panas yang diperlukan untuk menguapkan satu pound air dari bijian adalah merupakan fungsi kadar air bijian dan suhu dimana terjadi penguapan. Melintasi daerah pengeringan, penguapan terjadi pada suhu dan kadar air biji yang berubah terus menerus. Oleh sebab itu nilai panas penguapan juga berubah terus. Panas penguapan  tertinggi terjadi pada bagian bawah dari daerah pengeringan dimana kadar air bijian adalah paling rendah dan  panas penguapan paling rendah terjadi pada bagian atas dari daerah pengeringan dimana kadar air bijian adalah tertinggi.

Bahan Kering

Pada persamaan (7.1), DM adalah jumlah bahan kering didalam wadah. Jika kehilangan bahan kering karena diabaikan, kandungan bahan kering akan sama pada awal dan akhir proses pengeringan. Oleh sebab itu, penting sekali jumlah bahan kering awal pada proses pengeringan dapat dihitung.

Kadar Air Bijian

Pernyataan kadar air M_e dan M_o (berbasis kering, desintal) menyatakan kadar air pada awal pengeringan dan kadar air saat bijian mencapai kesetimbangan dengan kondisi udara pada plenum (M_e). Bila pengeringan dilaksanakan pada alas yang dalam (beberapa kali dari kedalaman daerah pengeringan), daerah pengeringan berada di atau dekat bagian atas massa bijian pada akhir operasi dan keseluruhan massa bijian mempunyai kadar air.

Penggunaan Persamaan (7.1)

Contoh 7.2 :

            Wadah berdiameter 27 ft diisi sedalam 8ft dengan jagung pipil dengan kadar air 12.5% basis basah. Wadah ini terletak di Ames, lowa. Tekanan statis diukur pada kedalaman ft dari permukaan bijian dan tercatat 0.31 inchi air. Hitung waktu pengeringan jika digunakan udara tidak dipanaskan pada bulan september.

Penyelesaian 7.2 :

Aliran udara adalah ΔP = 0.93 inchi air/ 3 ft = 0.31 inchi air/ft

Dari kesamaan (6.2). aliran udara adalah 28.5 cgm/ft2

Total cfm        = 28.5 cfm/ft2 x luas lantai (ft2)

= 28.5 x 573 = 16330 cfm

Kondisi udara sekeliling yang dibaca dari peta schmidt and waite (gambar c-2) adalah : Tab = 57.2ͦ F dan penurunan suhu bola basah = 63.5ͦ F.C = 0.24 Btu/lbͦ F dan hfg = 1.200 Btu/lb. Kondisi udara pada plenum dari diagram psikrometrik.

            Ta = 63.5ͦ F, φa = 67%, v= 13.60 ft3/lb

Analisis Sistem Pengeringan Alas Dalam

Kurva pada gambar 7.4 diciptakan Hukill (1947, 1954). Kurva ini dinamakan kurva pengeringan “total” dan dapat digunakan untuk kadar air pada seberang kedalaman bijian pada sistem pengeringan dengan dalam pada setiap saat setelah pengeringan dimulai.

Perbandingan Kadar Air

          Pernyataan matematik untuk kura pada gambar 7.4 dinyatakan dengan persamaan (7.2)  

Dimana : MR = (M-Me) / (M_o-M_e)

Faktor Kedalaman

            Salah satu faktor kedalaman berisi jumlah bahan kering yang dapat dihitung dengan kesetimbangan panas yang mirip dengan persamaan (7.1). Dalam hal ini, t dibuat sama dengan t2 dan DM’ dihitung:

Satuan Waktu 

 

Daerah Pengeringan

            Kurva pada gambar 7.4 menduga pendekatan terhadap M_o dan M_e sebagai suaru “asimtot”. Dari kurva ini akan sulit untuk menyatakan kapan kadar air bijian mulai jatub dibawah M_o atau kapan M_e. Untuk menghilangkan keraguan, kita anggap daerah pengeringan berisi 13 faktor kedalaman.

 

Pengaruh T1/2

 

Sumber :  Brooker, D. B dan Bakker, F.W. 1974. Pengeringan Dan Penyimpanan Biji-Bijian Dan Biji Minyak Nabati, Terjemahan Rahmad Hari Purnomo tahun 1997. Indralaya : Fakultas Pertanian, Universitas Sriwijaya