drying
DESCRIPTION
operasi pengeringan dalam unit opeasi suatu prosesTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA
DRYING D-2
Disusun Oleh :
Fajar Putera Pradika ( 121120041)
M. Fikri Hariqi (121120044)
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA
2014
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN
PRAKTIKUM DASAR TEKNIK KIMIA DRYING
(D2)
Disusun Oleh :
Fajar Putera Pradika ( 121120041)
M. Fikri Hariqi (121120044)
Yogyakarta, Juni 2014
Disahkan Oleh,
Assisten Pembimbing
( Hardin Kurnia Utami)
i
INTISARI
Salah satu cara yang digunakan untuk menghasilkan suatu produk yang
mempumyai kandungan air yang diinginkan dalam indutri adalah dengan
pengeringan (drying). Pengeringan (drying) zat padat berarti pemisahan sejumlah
kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat
cair di daklam zat padat itu sampai – sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima.
Pada percobaan ini menggunakan alat pengering, yaitu oven dan cara
pemberian panasnya adalah secara langsung. Operasi pengeringan terputus–putus
(batch). Percobaan ini menggunakan sampel kayu yang berbentuk silinder pejal dan
bola pejal. Hal pertama yang dilakukan adalah menimbang bahan padat basah
sebagai berat mula– mula, kemudian dimasukkan ke dalam oven pada suhu 80o C.
Pada selang waktu 2 menit, bahan diambil untuk di timbang sebagai berat setelah
pengeringan. Cara ini dilakukan berulang – ulang sampai diperoleh berat konstan.
Dari hasil percobaan pada selang waktu 2 menit, diperoleh hasil untuk silinder
berlubang kadar air rata – rata (X) 0,759962 %, kecepatan pengeringan rata – rata
0,0006455 gram/cm2.menit, koefisien pengeringan (KG) 3,592 .10-4 /menit, koefisien
transfer massa (KO) 0,001379 g/cm2. Menit, dan koefisien transfer panas (H) 2,364. 10-
3 menit .° F-1 . Untuk bola pejal kadar air rata – rata (X) 0,59267 %, kecepatan
pengeringan rata – rata 0,00080748 gram/cm2.menit, koefisien pengeringan (KG)
4,493x 10-3 /menit, koefisien transfer massa (KO) 0,04272 g/cm2. Menit, dan koefisien
transfer panas (H) 2,364. 10-3 menit .° F-1. Untuk silinder pejal kadar air rata – rata (X)
1,173 %, kecepatan pengeringan rata – rata 0,001018 gram/cm2.menit, koefisien
pengeringan (KG) 5,665 x 10-4 /menit, koefisien transfer massa (KO) 0,05386g/cm2.
Menit, dan koefisien transfer panas (H) 6,295. 10-4 menit .° F-1.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas rahmat Allah SWT atas selesainya makalah Praktikum Dasar
Teknik Kimia ini. Makalah ini disusun sebagai rangkaian akhir dari Praktikum Dasar
Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri UPN “ Veteran” Yogyakarta.
Penyusun juga mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang telah
banyak membantu menyusun makalah ini, diantaranya :
1. Ir. Gogot Haryono, MT selaku kepala laboratorium Praktikum Dasar Teknik
Kimia
2. Hardin Kurnia Utami selaku asisten pembimbing pelaksana praktikum.
3. Staf Laboratorium Dasar Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta.
4. Rekan – rekan sesama praktikan
5. Pihak – pihak yang telah membantu tersusunnya makalah ini.
Penyusun juga mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat
membvangun untuk kesempurnaan penyusunan makalah ini. Akhir kata semoga
makalah ini dapat bermanfaat bagui penyusun khususnya dan pembaca pada
umumnya.
Yogyakarta, Juni 2014
Penyusun
iii
DAFTAR ISI JUDUL………………………..………………………..…………………………….i
LEMBAR PENGESAHAN ………………………..………………………………. i
INTISARI………………………..………………………..………………………...ii
KATA PENGANTAR……………………..…………………………………….. iii
DAFTAR ISI………………………..………………………..…………………… iv
DAFTAR TABEL………………………..………………………..……………… vi
DAFTAR GAMBAR………………………..………………………..…………... vi
DAFTAR ARTI LAMBANG ..……………………..…………………………….vii
INTISARI ………………………..……………………………………………. viii
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Percobaan………………………..……………………………..1
I.2 Tujuan Percobaan………………………..………………………..…………….1
I.3 Tinjauan Pustaka………………………..………………………..……………..2
BAB II PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.1 Bahan yang Digunakan ………………………..……………………………. .12
II.2 Alat - alat………………………..………………………..…………………...12
II.3 Cara Kerja………………………..………………………..…………………..13
II.4 Diagram Alir ………………………..………………………..……………….14
BAB III HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
III.1 Data Percobaan……………………………………………………………….15
III.2 Pengaruh kadar air ( X ) terhadap kecepatan pengeringan ( R ) …………….18
III.3 Pengaruh waktu pengeringan ( t) terhadap kecepatan pengeringan (R) ……..23
III.4 Pengaruh waktu pengeringan ( t ) terhadap kadar air ( X )…………………..28
iv
III.5 Koefisien kecepatan pengeringan ( KG ) ……………………………………33
BAB IV KESIMPULAN…………………………………………………………34
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Data Percobaan Pengeringan Bola Pejal…………………………………15
Tabel 2. Data Percobaan Pengeringan Silinder Pejal …………………….……….16
Tabel 3. Data Percobaan Pengeringan…………………………………….……….17
Tabel 4. Hubungan Kadar Air (X) terhadap Kecepatan Pengeringan (R)
untuk Bola Pejal……………………………………………………...…..18
Tabel 5. Hubungan Kadar Air (X) terhadap Kecepatan Pengeringan (R)
untuk Silinder Pejal...………………………………………………..…...19
Tabel 6. Hubungan Kadar Air (X) terhadap Kecepatan Pengeringan (R)
untuk Silinder Berlubang………………………...……………………....21
Tabel 7. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kecepatan
Pengeringan (R) untuk Bola Pejal …………………..…………………...23
Tabel 8. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kecepatan
Pengeringan (R) untuk Silinder Pejal ………………………..…………..25
Tabel 9. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kecepatan
Pengeringan (R) untuk Silinder Berlubang …………………………… . 26
Tabel 10. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kadar Air (X)
untuk Bola Pejal …………………………………………………………28
Tabel 11. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kadar Air (X)
untuk Silinder Pejal …………………………………………………......29
Tabel 12. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kadar air (X)
untuk Silinder Berlubang ………………..……………………………...31
Tabel 13. Harga Koefisien Kecepatan Pengeringan (KG) …………………………33
Tabel 14. Hasil Perhitungan dari Data Percobaan…………………………………..34
Tabel 15. Persentase Kesalahan………………………………………………….....35
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Alat Pengering Cawan …………………………………………………5
Gambar 2. Alat Pengering Rak Hampa ……………………………………………6
Gambar 3. Alat Pengering Terowongan ……………………………………… ….8
Gambar 4. Kurva hubungan antara kandungan air (X)
dengan waktu pengeringan (t) …………………………………………9
Gambar 5. Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R)
dengan kandungan uap air (X) ………………………………………...9
Gambar 6. Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R)
dengan waktu (t))……………………………………………………..10
Gambar 7. Rangkaian Alat …………………………………………………….....11
Gambar 8. Hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan
pengeringan (R) pada silinder berlubang …………………..…...…...13
Gambar 9. Hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan
pengeringan (R) pada bola pejal ……..…………………………...….19
Gambar 10. Hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan
pengeringan (R) pada silinder pejal ……..…………………………..20
Gambar 11. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan
kecepatan pengeringan (R) pada silinder berlubang ……..……….....22
Gambar 12. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan
kecepatan pengeringan (R) pada bola pejal ……..…………….....…..24
Gambar 13. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan
kecepatan pengeringan (R) pada silinder pejal ……..…………...…..25
Gambar 14. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan
kadar air (X) pada silinder berlubang ……..……………………..….27
Gambar 15. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) pada bola pejal ……..………………………….…..….29 Gambar 16. Hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) pada silinder pejal …………………..…….…..……....30
vii
DAFTAR LAMBANG
Wn = Berat bahan sebelum dikeringkan (gram)
Wn+1 = Berat bahan setelah dikeringkan (gram)
A = Luas permukaan aktif (cm2)
t = selang waktu (menit)
Wd = Berat konstan (gram)
R = Kecepatan pengeringan (gr/cm2.menit)
Pai = Tekanan jenuh pada Twet (gr/cm2)
Pa = Tekanan uap jenuh (gr/cm2)
Ya = Molal humidity (mol uap H2O/mol uap kering)
Pt = Tekanan total (atm)
Kg = Koefisien kecepatan pengeringan (menit-1)
D = Diameter (cm)
T = Tinggi silinder (cm)
X = Kadar air dalam bahan (gram)
viii
BAB I PENDAHULUAN
I.A. Latar Belakang
Proses pengeringan zat padat merupakan salah satu operasi teknik kimia
yang paling banyak dijumpai di industri terutama pada industri bahan makan.
Pada industri ini pengeringan bertujuan untuk permurnian bahan yang
dihasilkan agar lebih awet , karena mikroba tidak dapat hidup dengan kondisi
yang kering selain itu juga agar lebih mudah dalam pengemasan.
Dalam mempelajari proses pengeringan perlu memperhatikan beberapa
yang harus dianggap sebagai satu kesatuan yaitu variasi bentuk dan ukuran
bahan, jenis bahan serta metode pemberian kalor yang diperlukan untuk
penguapan, dari hal tersebut dapat ditentukan kondisi fisik bahan dan operasi.
Pertimbangan utama pada pemilihan alat pengeringan adalah kemudahan operasi dan kemampuan menghasilkan produk yang dikehendaki dalam bentuk dan kecepatan yang diperlukan. Pemilihan yang tepat akan mampu menekan biaya operasional pengeringan. Pengeringan biasanya merupakan langkah terakhir dari sederatan operasi.
I.B. Tujuan Percobaan
1. Menentukan hubungan antara kadar air dalam bahan dengan waktu pengeringan ( X vs t )
2. Menentukan hubungan antara kecepatan pengeringan dengan waktu
pengeringan ( R vs t )
3. Menentukan hubungan antara kecepatan pengeringan dengan kandungan air dalam bahan ( R vs X )
4. Menentukan koefisien kecepatan pengeringan ( KG ) 5. Menentukan koefisien transfer massa (ko) dan koefisien transfer panas (h)
1
I.C. Tinjauan Pustaka
Proses drying secara umum dapat diartikan sebagai proses menghilangkan
sejumlah air (dalam jumlah sedikit) yang terkandung dalam suatu material.
Sedangkan evaporasi dapat diartikan sebagai proses menghilangkan sejumlah
air (dalam jumlah cukup banyak) yang terkandung dalam suatu material.
Dalam proses evaporasi, air dihilangkan dari material dalam wujud uap pada
saat material tersebut mencapai titik didihnya. Sedangkan dalam proses drying,
air biasanya dihilangkan dalam wujud uap dengan bantuan gas panas.
Udara yang memasuki pengering jarang sekali berada dalam keadaan
benar-benar kering, tetapi selalu mengandung kebasahan dan mempunyai
kelembaban relatif tertentu. Untuk udara yang mempunyai kelembaban tertentu,
kandungan kebasahan di dalam zat padat yang keluar dari pengering tidak bisa
kurang dari kebasahan keseimbangan yang berkaitan dengan kelembaban udara
masuk. Bagian air yang terdapat di dalam zat padat yang basah tidak dapat
dikeluarkan dengan udara masuk, karena udara masuk itu mengandung
kelembaban pula, yang disebut kebasahan keseimbangan (equilibrium
moisture). Jadi meskipun telah mengalami proses drying, bahan tersebut tidak
dapat sepenuhnya bebas dari kandungan air. Air yang dapat dihilangkan hanya
sampai pada batasan equilibrium moisture contentnya. Kandungan air dari
produk yang sudah mengalami proses drying berbeda-beda tergantung dari tipe
produk. Sebagai contoh dried salt mengandung kira-kira 0,5% air, batu bara
mengandung kira-kira 4% air, dan sebagian besar produk makanan
mengandung kira-kira 5% air.
Metode dan proses drying dapat diklasifikasikan menjadi beberapa cara,
yakni proses batch dan proses kontinu. Proses drying diklasifikasikan sebagai
proses batch, apabila material dimasukkan ke dalam alat drying dan diproses
pada waktu tertentu. Sedangkan dalam proses kontinu, material dimasukkan
2
secara terus-menerus ke dalam alat drying dan material yang sudah dikeringkan
dipindahkan secara terus-menerus juga.
Proses drying juga dapat dikategorikan menurut kondisi fisik saat menambah
panas dan menghilangkan uap air, yakni:
1. Pada kategori pertama, panas ditambahkan dengan cara kontak langsung
dengan udara yang dipanaskan pada tekanan atmosfer, dan uap air yang
terbentuk dihilangkan dengan udara.
2. Pada vacuum drying, evaporasi air bekerja dengan baik pada tekanan rendah,
dan panas ditambahkan secara tidak langsung dengan cara kontak dengan
dinding baja atau dengan radiasi
3. Pada freeze drying, air mengalami proses penyubliman dari material yang
beku
(Geankoplis, 1997).
Transfer massa adalah gerakan molekul-molekul atau elemen fluida yang
disebabkan karena adanya sesuatu gaya pendorong ( Hardjono,1989 ). Beda
konsentrasi, beda tekanan, dan beda suhu merupakan gaya pendorong dalam
proses transfer massa.
Bila suatu zat padat dikontakan dengan udara yang kelembabannya lebih
rendah dari kandungan kebasahan zat padat, zat padat akan melepaskan
sebagian dari kebasahan dan mengering sampai seimbang dengan udara. Bila
udara lebih lembab dari zat padat yang berada dalam kesetimbangan dengan
udara akan menyerap kebasahan dari udara sehingga tercapai kesetimbangan (
McCabe,1993 ). Pengeringan ( drying ) zat padat berarti pemisahan sejumlah
kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan
3
sisa zat cair didalam padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima (
McCabe, 1993). Pengeringan merupakan suatu cara mengurangi kandungan air
suatu bahan dengan jalan memasukannya ke dalam alat pengering atau oven,
sehingga terjadi pengupan dari zat cair yang ada dalam bahan tersebut. Tidak
semua pengeringan dilakukan dengan oven. Ada beberapa cara pengeringan
atau menghilangkan air yang tidak termasuk dalam operasi pengeringan yaitu
dengan cara penekanan atau pemusingan ( Treyball, 1985 ).
Tujuan akhir dari sistem pengeringan bukan saja untuk mempercepat
proses pengeringan, akan tetapi juga untuk meningkatkan mutu bahan yang
dikeringkan dan sistem dapat beroperasi dengan biaya relatif rendah. Dengan
kata lain, kita ingin mengoptimumkan operasi sistem pengeringan tersebut.
Sistem pengeringan dapat direka bentuk hanya setelah kita mengetahui prinsip
dasar pengeringan suatu jenis bahan. Hal ini penting untuk menghindari proses
pengeringan lampau dan pengeringan yang terlalu lama, karena kedua proses
pengeringan ini akan meningkatkan biaya operasi.
Metodologi dan teknik pengeringan dapat dikatakan baik apabila kita
memahami konsep pengeringan itu sendiri. Dengan mengetahui konsep tersebut
maka dapat membantu kita menghasilkan satu sistem pengeringan yang handal
dan dapat beroperasi secara optimum.
Operasi pengeringan secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua golongan yaitu pengeringan terputus-putus (batch) dan pengeringan kontinyu. Di dalam pengeringan terputus-putus, bahan yang dikeringkan berada pada suatu tempat tertentu di dalam alat pengering, sedangakan udara secara terus menerus mengalir melalauinya dan menguapkan air dari bahan yang dikeringkan. Dalam pengeringan kontinyu, baik bahan yang dikeringkan dan udara, keduanya bergerak secara terus-menerus di dalam alat pengering. Berdasarkan cara pemberian panas yang diperlukan untuk menguapkan cairan
4
dalam bahan yang dikeringkan, alat pengering terputus-putus dapat dibagi menjadi : 1. Alat pengering langsung, dimana panas diberikan dengan cara kontak
langsung antara gas panas dengan bahan yang dikeringkan. Sebagai contoh
dari alat pengering langsung adalah alat pengering cawan, dimana bahan
yang dikeringkan harus ditempatkan di atas cawan, gambar 1. Bahan-bahan
yang dapat dikeringkan dengan alat pengering ialah antara lain cake saringan
tekan dan bahan padat berbutir-butir. Alat pengering ini mempunyai sebuah
ruangan dimana cawan-cawan ditempatkan. Udara panas akan mengalir
antara cawan-cawan melintasi permukaan bahan yang dikeringkan.
Pengeringan semacam ini disebut pengeringan sirkulasi melintang.
Gambar 1. Alat Pengering Cawan
2. Alat pengering tak langsung, dimana panas diberikan secara terpisahdengan
gas yang digunakan untuk mengangkut uap cairan. Sebagai contoh dari lat
pengering tak langsung ialah alat pengering rak hampa, seperti terlihat pada
gambar 2. Alat pengering ini mempunyai rak-rak yang berongga dan selam
bekerja rak-rak ini diisi dengan kukus atau air panas. Pada bagian depan alat
5
pengering ini pada kedua sisinya, terdapat manipol B untuk mengeluarkan
kondensat dan gas tak terembunkan. Manipol dihubungkan dengan rak-rak
oleh pipa-pipa C yang pendek. Bahan yang dikeringkan ditempatkan pada
cawan dan selanjutnya cawan-cawan ini ditempatkan di atas rak-rak. Pintu
ditutup dan ruangan alat pengering dihampakan dengan menggunakan
pompa hampa. Alat pengering ini digunakan untuk mengeringkan bahan
yang tidak tahan temperatur tinggi, misalnya bahan-bahan farmasi atau
bahan yang tidak boleh berkontak dengan udara (Hardjono, 1989).
Gambar 2. Alat Pengering Rak Hampa
Salah satu contoh alat pengering kontinyu yaitu alat pengering
terowongan. Alat pengeringan terowongan sesungguhnya adalah alat pengering
kereta, yang dikenakan kepada operasi pengeringan kontinyu, gambar 3. Pada
dasarnya alat pengering ini berupa terowongan yang relatif panjang, dimana
didalam terowongan ini kereta yang telah diisi dengan bahan yang akan
dikeringkan bergerak dan berkontak dengan arus gas panas. Waktu tinggal
6
kereta di dalam alat pengering ini harus cukup untuk menurunkan kandungan
cairan zat padat sampai harga yang diinginkan. Gerakan kereta dan gas dalam
alat pengering ini dapat searah atau berlawanan. Alat pengering terowongan ini
biasanya digunakan untuk mengeringkan batu bata, bahan keramik, kayu dan
bahan lain yang harus dikeringkan dengan agak lambat namun jumlahnya
relatif besar ( Hardjono, 1989 ).
Kelembaban Udara
Komponen yang paling banyak di dalam udara adalah oksigen, nitrogen,
dan uap air. Oksigen dan nitrogen tidak mempengaruhi kelembaban udara,
sedangkan kandungan uap air sangat berpengaruh terhadap kelembaban udara.
Udara yang kurang mengandung uap air dikatakan udara kering, sedangkan
udara yang mengandung banyak uap air dikatakan udara lembab.
Setiap unsur di dalam udara, termasuk uap air, mempengaruhi tekanan
udara. Pada suatu nilai tekanan udara tertentu, tekanan maksimum uap air yang
dapat dicapai dinamakan tekanan jenuh. Jika tekanan melebihi tekanan jenuh
akan menyebabkan uap air kembali membentuk titisan air. Seandainya suhu
dinaikkan, tekanan jenuh juga akan turnt meningkat. Oleh karena itu kita dapat
mendefenisikan tekanan jenuh sebagai tekanan uap air diatas permukaan air
mendidih dalam suatu ketel tertutup tanpa udara.
Tekanan jenuh berubah menurut keadaan suhu yang menyebabkan air
tersebut mendidih. Oleh karena itu nilai tekanan jenuh senantiasa berubah.
Kelembaban adalah suatu istilah yang berkenaan dengan kandungan air di
dalam udara. Udara dikatakan mempunyai kelembaban yang tinggi apabila uap
air yang dikandungnya tinggi, begitu juga sebaliknya. Secara matematis,
kelembaban dihubungkan sebagai rasio berat uap air di dalam suatu volume
7
udara dibandingkan dengan berat udara kering (udara tanpa uap air) di dalam
volume yang sama. Kwantitas panas yang dibutuhkan untuk menguapkan air
pada suhu dan tekanan tertentu disebut kapasitas panas. Setelah kualitas udara
diketahui, barulah kita dapat mengkaji kemampuan udara menguapkan air yang
berada dalam suatu bahan, karena bahan yang akan dikeringkan selalu berada di
dalam udara berkualitas tertentu (Geankoplis, 1997).
Pengalaman sehari-hari kita dapati bahwa sejumlah udara hanya mampu
untuk mengeringkan suatu bahan atau menguapkan air dari suatu bahan apabila
bahan tersebut tidak seratus persen lembab. Dengan kata lain, kemampuan
udara untuk menguapkan air dalam suatu bahan pada proses pengeringan adalah
maksimum apabila udara tersebut kering dan nol apabila udara tersebut jenuh
dengan uap air. Pada keadaan biasa, udara tidak seratus persen kering atau
lembab, sehingga udara masih mampu melakukan proses pengeringan apabila
bahan-bahan yang mengandung air diletakkan di dalamnya.
Di dalam laboratorium atau ruangan tertentu yang memerlukan
pengontrolan udara sering terdapat alat yang terdiri dari dua termometer yang
diletakkan bersebelahan. Pada salah satu termometer bola kaca yang menempati
air raksa dibalut dengan kain basah sedangkan bola kaca yang satunya lagi
dibiarkan kering. Alat ini dinamakan psikrometer, yaitu meter yang digunakan
untuk mengukur kelembaban udara (Geankoplis, 1997).
8
Gambar 3. Persentase kelembaban relatif tiap bahan
Gambar 4. Alat Pengering Terowongan
9
Kecepatan pengeringan dipengaruhi oleh: 1. Luas transfer massa ( A ) 2. Kelembaban ( H ) 3. Tekanan (P) Dalam proses pengeringan dapat dibuat suatu kurva hubungan sebagai berikut: a. Hubungan antara kadar air ( X ) dan waktu pengeringan ( t )
( Fig 6-12, Hardjono,1989)
Gambar 5. Kurva hubungan antara kadar air ( X ) dengan waktu pengeringan (t).
Keterangan :
A’ : Daerah permukaan bagian atas yang basah
A – B : Periode yang terjadi setelah analisa pengeringan
B – C : Daerah bagian kecepatan yang konstan, setelah ditambah
kelembabannya
10
C – D : Periode pengeringan mendekati jenuh
D – E : Daerah pada saat kecepatan pengeringan mulai menurun lebih
cepat dari sebelumnya
E : Daerah dimana kadar air bahan padat sudah mendekati kandungan air pada
kesetimbangan, setelah pengeringan dapat dihentikan dapat dihentikan
karena keadaan telah konstan
Dari grafik dapat dapat diketahui bahwa semakin lama waktu pengeringan (t) yang dilakukan maka semakin berkurang kadar air ( X ) dalam suatu bahan b. Hubungan kecepatan pengeringan ( R ) dengan kadar uap air ( X )
Gambar 6. Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R) dengan kadar uap air (X).
( Fig 6-13, Hardjono,1989)
Keterangan :
A – B : Kecepatan pengeringan mungkin naik atau turun tergantung kandungan
airnya.
B : Kecepatan pengeringan konstan.
11
B – C : Proses pngeringan terjadi, yaitu cairan yang terdapat dalam bahan padat
teruapkan
C – D : Periode dimana kadar air makin kecil
c.Hubungan antara kecepatan pengeringan ( R ) dengan waktu pengeringan (T)
Gambar 7. Kurva hubungan antara kecepatan pengeringan (R) dengan waktu pengeringan (t)
(Fig 12-41, Perry, 1983) Keterangan : A – B : Daerah laju pengeringan naik jika waktu ditingkatkan B – C : Daerah kecepatan pengeringan konstan
C : Titik dimana kecepatan konstan berakhir dan kecepatan pengeringan mulai turun
C – D : Kecepatan pengeringan turun drastis
12
BAB II
PELAKSANAAN PERCOBAAN
II.A. Bahan yang digunakan
1. Silinder berlubang
2. Bola pejal 3. Silinder pejal
II.B. Alat – alat
1. Timbangan 2. Penjepit 3. Baskom 4. Jangka Sorong
13
7 1 2 5 6 3 4 Gambar 8. Rangkaian Alat Drying
Keterangan : 1. Oven
2. Tdry
3. Twet
4. Pompa vacum
5. Heater
6. Termostat
7. Termometer
14
II.C. Cara kerja
a. Bahan silinder pejal dan bola pejal yang terbuat dari kayu direndam dalam air selama waktu tertentu.
b. Bahan tersebut diambil dan ditimbang, setelah itu dicatat hasilnya sebagai berat mula-mula.
c. Kemudian dihidupkan oven, diatur hingga suhunya 80 oC dan dijaga
konstan, lalu bahan dimasukan ke dalam oven. d. Pada waktu bersamaan pompa vakum dihidupkan. e. Dengan selang waktu 10 menit dicatat Twet, Tdry, dan Toven serta berat
bahan . f. Percobaan dilakukan sampai didapat berat bahan yang konstan.
15
BAB III
ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
III.A. Data Hasil
1. Bola Pejal
Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut:
Berat Bahan = 65,2 gram
Diameter = 2,2 cm
Luas Permukaan = 91,5624 cm2
Suhu Oven = 80 oC
Berat Bahan Setelah Direndam = 111,5 gram
Tabel 1. Data percobaan pengeringan bola pejal
NO waktu berat T wet T dry R X
bahan
1 2 66,9 32 33 5,4585 x10-4 1,6717
2 4 66,7 32 33 8,1877 x10-4 1,3677
3 6 66,5 32,3 32,4 9,1012 x10-4 1,0638
4 8 66,3 32,5 33,1 9,5563 x10-4 0,7598
5 10 66,2 32,5 33,2 8,7372 x10-4 0,6079
6 12 66 32,8 33,5 9,1012 x10-4 0,3039
7 14 65,9 33 33,7 8,5811 x10-4 0,1519
8 16 65,8 33,1 33,8 8,1911 x10-4 0,00
9 18 65,8 33,2 33,9 7,2810 x10-4 0,00
10 20 65,8 33,2 33,9 6,5529 x10-4 0,00
Rata-rata 32,66 33,71 8,0748 x10-4 0,59267
16
2. Silinder Pejal Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut:
Berat bahan setelah direndam = 47,2 gram
Berat bahan = 44,3 gram
Diameter = 3,4 cm
Luas Permukaan = 126, 4 cm2
Suhu oven = 80 °C
NO waktu Berat T wet T dry R x
Bahan
1 2 47 32 33 0,00741 3,52 2 4 46,7 32 33 0,00989 2,86 3 6 46,3 32,3 32,4 0,001187 1,98 4 8 46 32,5 33,1 0,001187 1,32 5 10 45,7 32,5 33,2 0,001187 0,66 6 12 45,5 32,8 33,5 0,001121 0,22 7 14 45,4 33 33,7 0,001017 0 8 16 45,4 33,1 33,8 0,00089 0 9 18 45,4 33,2 33,9 0,00791 0
10 20 45,4 33,2 33,9 0,00791 0
Rata-rata 32,66 33,71 0,001018 1,173
Tabel 2. Data percobaan silinder pejal
17
3. Silinder Berlubang
Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut:
Berat Bahan = 65,2 gram
Diameter = 2,2 cm
Luas Permukaan = 91,5624 cm2
Suhu Oven = 80 oC
Berat Bahan Setelah Direndam = 111,5 gram
Tabel 3. Data percobaan silinder berlubang
NO waktu Berat
T wet T dry R x
Bahan
1 2 109,9 32 33 0,00867 1,853565 2 4 109,8 32 33 0,00542 1,76089 3 6 109,4 32,3 32,4 0,00065 1,390176 4 8 109,2 32,5 33,1 0,000596 1,204819 5 10 108,8 32,5 33,2 0,00065 0,834106 6 12 108,4 32,8 33,5 0,000687 0,463392 7 14 108 33 33,7 0,000712 0,092678 8 16 107,9 33,1 33,8 0,00065 0 9 18 107,9 33,2 33,9 0,000578 0 10 20 107,9 33,2 33,9 0,00052 0
Rata-rata 32,66 33,71 0,0006455 0,759962
18
III.B. Pengaruh Kadar Air (X) Terhadap Kecepatan Pengeringan (R) Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut :
a.Bola Pejal Tabel 4. Hubungan Kadar Air (X) dengan Kecepatan Pengeringan (R)
untuk bola pejal :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 1.6717 0.000546 0.00083767 40.95447 2 1.3677 0.000819 0.00082224 4.719274 3 1.0638 0.00091 0.0008066 13.11366 4 0.7598 0.000956 0.00078183 16.13805 5 0.6079 0.000874 0.00076181 7.668361 6 0.3039 0.00091 0.00072799 10.19206 7 0.1519 0.000858 0.00070053 4.128841 8 0 0.000819 0.00067415 1.085324 9 0 0.000728 0.00067415 13.72064 10 0 0.000655 0.00067415 26.35434
Rata-rata 13,81 %.
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan pengeringan R pada bola pejal didapat persamaan linier y = -0.00035x + 0.000674 dan didapat persentase kesalahan rata-rata 13,81 %.
Gambar 9. Hubungan Kadar air (X) dengan Kecepatan Pengeringan (R) pada
bola pejal
y = -4E-05x + 0.000R² = 0.87
00.00020.00040.00060.0008
0.0010.0012
-0.5 0 0.5 1 1.5 2kece
pata
n pe
nger
inga
n (y
)g/
cm2 .m
enit
kadar air (x) %
y data
y hitung
19
Pada grafik hubungan kecepatan pengeringan ( R ) dan kadar air ( X ) pada bola pejal dapat dilihat bahwa semakin besar kadar airnya maka kecepatan pengeringan akan semakin besar. Pada saat mula-mula, kadar air (X) tertentu tetapi belum terjadi penguapan sehingga kecepatan pengeringan sama dengan nol. Setelah bahan dimasukkan dalam oven, terjadi penguapan sehingga kecepatan pengeringan dapat dicari dimana semakin kecil kadar air dalam bahan maka kecepatan pengeringannya semakin menurun. Namun dari hasil yang didapat kecepatan pengeringan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang tidak konstan sehingga mengakibatkan air yang teruap tidak teratur.
b. Silinder Pejal
Tabel 5. Hubungan Kadar Air (X) dengan Kecepatan Pengeringan (R) untuk silinder pejal :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 3.524229 0.000791 0.001026 24.6619 2 2.863436 0.000989 0.00097501 1.271526 3 1.982379 0.001187 0.00094620 14.85538 4 1.321586 0.001187 0.00092141 14.32206 5 0.660793 0.001187 0.00089220 13.90838 6 0.220264 0.001121 0.00086873 8.486286 7 0 0.001017 0.0008483 1.167959 8 0 0.00089 0.0008483 15.95059 9 0 0.000791 0.0008483 30.77195
Rata-rata 13.93289
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan pengeringan R pada bola pejal didapat persamaan linier y = -0,000012.X + 0,0008483 dan didapat persentase kesalahan rata-rata 13.93289%.
20
Gambar 10. Hubungan Kadar air (X) dengan Kecepatan Pengeringan (R)
pada Silinder pejal.
Dari grafik hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan
pengeringan (R) pada silinder berlubang terlihat bahwa semakin besar kadar
air yang ada dalam bahan, maka kecepatannya akan semakin besar. Pada saat
mula-mula, kadar air (X) tertentu tetapi belum terjadi penguapan sehingga
kecepatan pengeringan sama dengan nol. Setelah bahan dimasukkan dalam
oven, terjadi penguapan sehingga kecepatan pengeringan dapat dicari
dimana semakin kecil kadar air dalam bahan maka kecepatan
pengeringannya semakin menurun. Namun dari hasil yang didapat kecepatan
pengeringan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang tidak konstan
sehingga mengakibatkan air yang teruap tidak teratur.
c. Silinder Berlubang
Tabel 6. Hubungan Kadar Air (X) dengan Kecepatan Pengeringan (R) untuk Silinder Berlubang :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 1.853568 0.000867 0.000689 20.50754 2 1.76089 0.000542 0.000686 26.49207
y = -1E-05x + 0.001R² = 0.861
00.00020.00040.00060.0008
0.0010.00120.0014
-1 0 1 2 3 4
kece
pata
n pe
nger
inga
n (y
)g/
cm2 .m
enit
kadar air (x) %
y data
y hitung
21
3 1.390176 0.00065 0.000671 3.090524 4 1.204819 0.000596 0.000663 11.19719 5 0.834106 0.00065 0.000648 0.388779 6 0.463392 0.000687 0.000633 7.828929 7 0.092678 0.000712 0.000618 13.2863 8 0 0.00065 0.000614 5.607733 9 0 0.000578 0.000614 6.1913 10 0 0.00052 0.000614 17.99033
Rata-rata 11,5807 %
Dari data dapat dibuat grafik hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan pengeringan R pada silinder berlubang dengan persamaan linier Y= 0,0000407.X + 7,5994 dan didapat persentase kesalahan sebesar 11,5807 %
Gambar 11. Hubungan Kadar air (X) dengan Kecepatan Pengeringan R pada
Silinder Berlubang
Dari grafik hubungan antara kadar air (X) dengan kecepatan
pengeringan (R) pada silinder berlubang terlihat bahwa semakin besar kadar
air yang ada dalam bahan, maka kecepatannya akan semakin besar. Pada saat
mula-mula, kadar air (X) tertentu tetapi belum terjadi penguapan sehingga
kecepatan pengeringan sama dengan nol. Setelah bahan dimasukkan dalam
y = 4E-05x + 0.000R² = 0.865
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
-0.5 0 0.5 1 1.5 2kece
pata
n pe
nger
inga
n (y
)g/
cm2 .m
enit
kadar air (x) %
y data
y hitung
22
oven, terjadi penguapan sehingga kecepatan pengeringan dapat dicari
dimana semakin kecil kadar air dalam bahan maka kecepatan
pengeringannya semakin menurun. Namun dari hasil yang didapat kecepatan
pengeringan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang tidak konstan
sehingga mengakibatkan air yang teruap tidak teratur.
III.C. Pengaruh Waktu Pengeringan (t) Terhadap Kecepatan Pengeringan ( R ) Dari percobaan diperoleh data-data sebagai berikut :
a. Bola Pejal
Tabel 7. Hubungan waktu pengeringan (t) terhadap kecepatan pengeringan (R) untuk bola pejal :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 0.000546 0.000838 35.7513 2 4 0.000819 0.000822 5.773666 3 6 0.00091 0.000797 13.27106 4 8 0.000956 0.000782 16.07678 5 10 0.000874 0.000762 7.085366 6 12 0.00091 0.000728 9.920022 7 14 0.000858 0.000701 3.669865 8 16 0.000819 0.000674 1.633957 9 18 0.000728 0.000651 15.04963 10 20 0.000655 0.000631 28.53841
Rata-rata 13.67701
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan kecepatan pengeringan (R) pada bola pejal dengan persamaan eksponensial y = 0.000044.lnx + 0.0007105 dan didapat persentase kesalahan rata-rata sebesar 13.677 %
23
Gambar 12. Hubungan kecepatan pengeringan (R) dengan waktu pengeringan (t) pada bola pejal
Dari grafik hubungan kecepatan pengeringan (R) terhadap waktu (t)
pada bola pejal dapat dilihat bahwa semakin lama waktu pengeringan maka
kecepatannya akan semakin kecil. Percobaan dihentikan pada t = 20 menit
data ke-10 karena dianggap tidak terjadi lagi penguapan. Pada saat t = 0
kecepatan pengeringan sama dengan nol karena belum terjadi proses
penguapan. Setelah bahan dimasukkan dalam oven terjadi penguapan
dimana kecepatan pengeringannya besar. harusnya semakin lama waktu
pengeringan maka kecepatan pengeringan semakin kecil. Tetapi dalam
percobaan ini kecepatan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang
tidak konstan sehingga air yang teruapkan tidak teratur.
b. Silinder Pejal
Tabel 8. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kecepatan Pengeringan (R) untuk Silinder Pejal :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 0.000791 0.001026 24.6619
y = 4E-05ln(x) + 0.000R² = 0.864
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0 5 10 15 20 25
Axis
Titl
e
Axis Title
y data
y hitung
24
2 4 0.000989 0.00097501 1.271526 3 6 0.001187 0.0009462 14.85538 4 8 0.001187 0.00092141 14.32206 5 10 0.001187 0.0008922 13.90838 6 12 0.001121 0.00086873 8.486286 7 14 0.001017 0.0008483 1.167959 8 16 0.00089 0.0008203 15.95059 9 18 0.000791 0.0008003 30.77195
Rata-rata 12.5396 %
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu
pengeringan (t) dengan kecepatan pengeringan (R) pada bola pejal dengan
persamaan logaritmit y = 0.000022.lnx + 0.000951 dan didapat persentase
kesalahan rata-rata sebesar 12.5396 %
Gambar 13. Hubungan kecepatan pengeringan (R) dengan waktu
pengeringan (t) pada silinder pejal.
Dari grafik hubungan kecepatan pengeringan (R) terdapat waktu
pengeringan (t) pada silinder pejal terlihat bahwa semakin lama waktu
pengeringan maka kecepatannya akan semakin kecil. Percobaan dihentikan
y = 2E-05ln(x) + 0.001R² = 0.875
00.00020.00040.00060.0008
0.0010.00120.0014
0 5 10 15 20kece
pata
n pe
nger
inga
n (y
)g/
cm2 .m
enit
waktu (menit)
y data
y hitung
25
pada t = 20 menit data ke-10 karena dianggap tidak terjadi lagi penguapan.
Pada saat t = 0 kecepatan pengeringan sama dengan nol karena belum terjadi
proses penguapan. Setelah bahan dimasukkan dalam oven terjadi penguapan
dimana kecepatan pengeringannya besar. Seharusnya semakin lama waktu
pengeringan maka kecepatan pengeringan semakin kecil. Tetapi dalam
percobaan ini kecepatan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang
tidak konstan sehingga air yang teruapkan tidak teratur.
c. Silinder Berongga
Tabel 9. Hubungan Waktu Pengeringan (t) terhadap Kecepatan Pengeringan
(R) untuk Silinder Berlubang :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 0.000867 0.000754 13.05303 2 4 0.000542 0.000704 29.90838 3 6 0.00065 0.000675 3.768973 4 8 0.000596 0.000654 9.728739 5 10 0.00065 0.000638 1.885254 6 12 0.000687 0.000625 8.961054 7 14 0.000712 0.000614 13.81746 8 16 0.00065 0.000604 7.08763 9 18 0.000578 0.000596 3.059735 10 20 0.00052 0.000588 13.05305
Rata-rata 10.4323 %
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu pengeringan (t) terhadap kecepatan pengeringan (R) untuk silinder berlubang dengan persamaan logaritmit y= 0.000072.lnx + 0.000804 dan didapat persentase kesalahan rata-rata sebesar 10.4323 %
26
Gambar 14. Hubungan waktu pengeringan (t) dengan kecepatan pengeringan (R) pada silinder berlubang
Dari grafik hubungan kecepatan pengeringan (R) terdapat waktu
pengeringan (t) pada silinder berlubang terlihat bahwa semakin lama waktu
pengeringan maka kecepatannya akan semakin kecil. Percobaan dihentikan
pada t = 20 menit data ke-10 karena dianggap tidak terjadi lagi penguapan.
Pada saat t = 0 kecepatan pengeringan sama dengan nol karena belum terjadi
proses penguapan. Setelah bahan dimasukkan dalam oven terjadi penguapan
dimana kecepatan pengeringannya besar. Namun semakin lama waktu
pengeringan maka kecepatan pengeringan semakin kecil. Tetapi dalam
percobaan ini kecepatan naik turun, hal itu terjadi karena suhu oven yang
tidak konstan sehingga air yang teruapkan tidak teratur.
y = -8E-06x + 0.000R² = 0.7957
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0 5 10 15 20 25
kada
r air
(x) %
waktu (menit)
y data
y hitung
27
III.D. Pengaruh Waktu Pengeringan ( t ) Terhadap Kadar Air (X)
a. Bola Pejal
Tabel 11. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air (X) pada Bola Pejal
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 1.6717 2.147366 28.45402 2 4 1.3677 1.579332 15.47355 3 6 1.0638 0.976689 8.188663 4 8 0.7598 0.688542 9.378521 5 10 0.6079 0.453378 25.41898 6 12 0.3039 0.298554 1.759131 7 14 0.1519 0.217738 43.34299 8 16 0 0.197734 0 9 18 0 0.164478 0 10 20 0 0.146675 0
Rata-rata 13.20159
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) untuk bola pejal dengan persamaan logartmit Y = -3.606ln(x) + 15.065 dan didapat persentase kesalahan rata-rata sebesar 15,866 %
Gambar 15. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air
(X) pada Bola Pejal
y = -0.82ln(x) + 2.398R² = 0.841
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20 25
kada
r air
(x) %
waktu (menit)
y data
y hitung
28
Dari grafik hubungan waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) pada
bola pejal, terlihat bahwa semakin lama waktu pengeringan maka kadar
airnya semakin kecil. Pada saat t = 0, kadar air (X) tertentu. Setelah bahan
dimasukkan oven, Kadar air dalam bahan (X) semakin berkurang karena
terjadi penguapan. Semakin lama waktu pengeringan maka kadar airnya
semakin berkurang karena adanya transfer panas dan transfer massa antara
air dalam bahan dengan udara.
b. Silinder Pejal Tabel 12. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air (X) pada
silinder pejal No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 3.52 3.777355 7.311235 2 4 2.86 2.508411 12.29332 3 6 1.98 1.766126 10.80172 4 8 1.32 1.239466 6.101033 5 10 0.66 0.830957 25.90265 6 12 0.22 0.497181 125.9915 7 14 0 0.214978 0 8 16 0 -0.02948 0 9 18 0 -0.2451 0
Rata-rata 20.9335
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu
pengeringan (t) dengan kadar air (X) untuk silinder pejal dengan persamaan logaritmit Y = -1.8307.lnx + 5.0463 dan didapat persentase kesalahan rata-rata sebesar 18.84015%
29
Gambar 16. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air (X) pada silinder pejal
Dari grafik hubungan waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) pada
silinder pejal, terlihat bahwa semakin lama waktu pengeringan maka kadar
airnya semakin kecil. Pada saat t = 0, kadar air (X) tertentu. Setelah bahan
dimasukkan oven, Kadar air dalam bahan (X) semakin berkurang karena
terjadi penguapan. Semakin lama waktu pengeringan maka kadar airnya
semakin berkurang karena adanya transfer panas dan transfer massa antara
air dalam bahan dengan udara.
c. Silinder Berlubang
Tabel 10. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air (X) pada
Silinder Berlubang No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 1.853568 2.230191 20.31878 2 4 1.76089 1.555481 11.66505 3 6 1.390176 1.160801 16.49969 4 8 1.204819 0.880772 26.89596 5 10 0.834106 0.663564 20.44609 6 12 0.463392 0.486092 4.898625
Y = -1.83ln(x) + 5.046R² = 0.812
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 5 10 15 20
kada
r air
(x) %
Axis Title
y data
y hitung
Linear (y data)
30
7 14 0.092678 0.336042 262.5889 8 16 0 0.206062 0 9 18 0 0.091412 0 10 20 0 -0.01115 0
Rata-rata 36.313
Dari data diatas dapat dibuat grafik hubungan antara waktu
pengeringan (t) dengan kadar air (X) untuk silinder berlubang dengan persamaan logaritmit Y = -0.9734.lnx + 2.9049dan didapat persentase kesalahan rata-rata sebesar 7,457 %
Gambar 17. Hubungan Waktu Pengeringan (t) dengan Kadar Air
(X) pada Silinder Berlubang
Dari grafik hubungan waktu pengeringan (t) dengan kadar air (X) pada
silinder berlubang, terlihat bahwa semakin lama waktu pengeringan maka
kadar airnya semakin kecil. Pada saat t = 0, kadar air (X) tertentu. Setelah
bahan dimasukkan oven, Kadar air dalam bahan (X) semakin berkurang
karena terjadi penguapan. Semakin lama waktu pengeringan maka kadar
airnya semakin berkurang karena adanya transfer panas dan transfer massa
y = -0.97ln(x) + 2.905R² = 0.925
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 10 20 30
kada
r air
%
waktu (menit)
y data
y hitung
Linear (y data)
31
antara air dalam bahan dengan udara
III.E. KOEFISIEN KECEPATAN PENGERINGAN ( KG)
Dengan mengetahui kecepatan rata-rata dan tekanan uap jenuhnya maka akan diperoleh koefisien kecepatan pengeringan ( KG ) sebagai berikut :
Tabel 13. Harga Koefisien Kecepatan Pengeringan ( KG )
Sample KG (menit -1)
Ko (g/cm2. Menit)
H (menit .° F)-1
Bola Pejal
Silinder pejal
Silinder Berlubang
4,493. 10-3
5,665. 10-4
3,592. 10-4
0,04272
0,05386
0,001379
2,364. 10-3
6,295. 10-4
3,9911. 10-4
32
BAB IV
KESIMPULAN 1. Semakin lama waktu pengeringan yang dilakukan maka akan semakin berkurang
kadar air yang ada dalam suatu bahan 2. Semakin lama waktu pengeringan, maka kecepatan pengeringan akan semakin
berkurang. 3. Semakin besar kadar air dalam suatu bahan, maka kecepatan pengeringan akan
semakin bertambah besar dan sebaliknya. 4. Dari hasil percobaan diperoleh harga-harga sebagai berikut :
Tabel 16. Hasil Percobaan
Sample A (cm2) X rata-rata (%)
R rata-rata (gram/cm2.menit)
Bola Pejal
Silinder pejal
Silinder Berlubang
91,5624
126, 4
230,6
0,59267
1,173
0,759962
8,07482 x10-4
0,001018
0,0006455
Sample KG (menit -1)
Ko (g/cm2. Menit)
H (menit .° F)-1
Bola Pejal
Silinder pejal
Silinder Berlubang
4,493. 10-3
5,665. 10-4
3,592. 10-4
0,04272
0,05386
0,001379
2,364. 10-3
6,295. 10-4
3,9911. 10-4
Tabel 17. Persen kesalahan
Sample R vs X T vs R T vs X Bola pejal
Silinder pejal
Silinder berlubang
13,81 %
13,84 %
11,5807 %
13.677 %
12.5396 %
10.4323 %
13.20159%
18.84015%
36.33131%
33
DAFTAR PUSTAKA Hardjono,Ir,1989, “Operasi Teknik Kimia II”, edisi ke-1, hal. 192-240, Universitas
Gadjah Mada, Yogyakarta
McCabe,W.L.,Smith,J.C.,and Harriot, P.,1993,”Operasi Teknik Kimia”, Jilid 2, edisi
4, hal 204, 249-267, Erlangga, Jakarta
Perry,R,H,1984,”Chemical Engineer’s Handbook”,6th ed, McGraw Hill Book
Company, Inc, New York
Treybal, R.E, 1981,”Mass Transfer Operation”,4th ed, p.668, McGraw Hill Book
Company,Tokyo
Geankoplis, C. J, 1997, “Transport Process and Unit Operations”,3rd ed, pp 521 –
547, University of Minnesota: New Delhi.
34
LAMPIRAN A. Data Percobaan :
1. Bola Pejal Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut: Berat bahan = 65,2 gram
Diameter = 2,2 cm
Luas permukaan = 91,5624 cm 2
Berat bahan setelah direndam = 111,5 gram
Suhu oven = 80 ° C
NO waktu berat T wet T dry R X
bahan
1 2 66,9 32 33 5,4585 x10-4 1,6717
2 4 66,7 32 33 8,1877 x10-4 1,3677
3 6 66,5 32,3 32,4 9,1012 x10-4 1,0638
4 8 66,3 32,5 33,1 9,5563 x10-4 0,7598
5 10 66,2 32,5 33,2 8,7372 x10-4 0,6079
6 12 66 32,8 33,5 9,1012 x10-4 0,3039
7 14 65,9 33 33,7 8,5811 x10-4 0,1519
8 16 65,8 33,1 33,8 8,1911 x10-4 0,00
9 18 65,8 33,2 33,9 7,2810 x10-4 0,00
10 20 65,8 33,2 33,9 6,5529 x10-4 0,00
Rata-rata 32,66 33,71 8,07482 x10-4 0,59267
35
2. Silinder Pejal Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut:
Berat bahan = 44,3 gram
Diameter = 3,4 cm
Luas permukaan = 126, 4 cm2
Suhu oven = 80 °C
Berat bahan setelah direndam = 47,2 gram
NO waktu Berat T wet T dry R x
bahan
1 2 47 32 33 0,00741 3,52
2 4 46,7 32 33 0,00989 2,86
3 6 46,3 32,3 32,4 0,001187 1,98
4 8 46 32,5 33,1 0,001187 1,32
5 10 45,7 32,5 33,2 0,001187 0,66
6 12 45,5 32,8 33,5 0,001121 0,22
7 14 45,4 33 33,7 0,001017 0
8 16 45,4 33,1 33,8 0,00089 0
9 18 45,4 33,2 33,9 0,00791 0
10 20 45,4 33,2 33,9 0,00791 0
Rata-rata 32,66 33,71 0,001018
1,173
36
3. Silinder Berlubang
Dari percobaan diperoleh data sebagai berikut: Berat bahan = 107,6 gram
Diameter dalam = 1,9 cm
Diameter luar = 4,9 cm
Luas permukaan = 230,6 cm2
Berat bahan setelah direndam = 110,3 gram
Suhu oven = 80 ° C
NO waktu Berat T wet T dry R x
bahan
1 2 109,9 32 33 0,00867 1,853565
2 4 109,8 32 33 0,00542 1,76089
3 6 109,4 32,3 32,4 0,00065 1,390176
4 8 109,2 32,5 33,1 0,000596 1,204819
5 10 108,8 32,5 33,2 0,00065 0,834106
6 12 108,4 32,8 33,5 0,000687 0,463392
7 14 108 33 33,7 0,000712 0,092678
8 16 107,9 33,1 33,8 0,00065 0
9 18 107,9 33,2 33,9 0,000578 0
10 20 107,9 33,2 33,9 0,00052 0
Rata-rata 32,66 33,71 0,0006455 0,759962
37
B. Perhitungan
1. Hubungan Kadar air ( X ) dan kecepatan pengeringan ( R ). Rumus : R = Wn – Wn+1 x 100% X = W n+1 - Wd x 100% A.t Wd
a. Silinder Berlubang
Diketahui:
Diameter dalam (d) = 1,9 cm
Diameter luar (D) = 4,9 cm
Tinggi = 10,05 cm Luas permukaan aktif (A) A = ( π D L + π d L) + 1/2 ( π D2 - π d2 )
[( 3.14 x 4,9 x 10,05 ) + ( 3.14 x 1,9 x 10,05 )] + ½ [(3,14 x 4,92) – (3,14 x 1,9 2)]
= 230,6 cm2
R = 190,9 – 107,9 x100 % 107,9 = 0,000867 g/cm2.menit
X = 110,3 – 109,9 x 100% 230,6 x 2
38
Dengan cara dan perhitungan yang sama, maka didapat hasil sebagai berikut :
Berat bahan (gram)
No Waktu
( menit ) R
(gr /cm2.menit) X
(%)
1 2 109,9 0,00867 1,853565
2 4 109,8 0,00542 1,76089
3 6 109,4 0,00065 1,390176
4 8 109,2 0,000596 1,204819
5 10 108,8 0,00065 0,834106
6 12 108,4 0,000687 0,463392
7 14 108 0,000712 0,092678
8 16 107,9 0,00065 0
9 18 107,9 0,000578 0
10 20 107,9 0,00052 0
Rata-rata 0,0006455 0,759962
b. Bola Pejal
Berat bahan = 65,2 gram
Diameter = 5,4 cm
Luas permukaan = 91,5624 cm 2
Berat bahan setelah direndam = 67 gram
A = [ 4 π ( D / 2 ) 2 ]
[ 4 x 3.14 x ( 5,4 / 2 )2]
= 91,5624 cm2
39
X = 66,9 – 65,8 x100 % 65,8 = 1,6717 %
R = 67 – 66,9 x 100% 91,5624 x 2 = 5,4585 x 10 -4
Dengan cara dan perhitungan yang sama, maka didapat hasil sebagai berikut :
No
Waktu ( menit )
Berat bahan R (gr /cm2.menit)
X (%)
(gram)
1 2 66,9 5,4585 x10-4 1,6717
2 4 66,7 8,1877 x10-4 1,3677
3 6 66,5 9,1012 x10-4 1,0638
4 8 66,3 9,5563 x10-4 0,7598
5 10 66,2 8,7372 x10-4 0,6079
6 12 66 9,1012 x10-4 0,3039
7 14 65,9 8,5811 x10-4 0,1519
8 16 65,8 8,1911 x10-4 0,00
9 18 65,8 7,2810 x10-4 0,00
10 20 65,8 6,5529 x10-4 0,00
Rata-rata 8,07482 x10-4 0,59267
c. Silinder Pejal
Berat bahan = 44,3 gram
Diameter = 3,4 cm Luas permukaan = 126, 4 cm2
Suhu oven = 80 °C
Berat bahan setelah direndam = 47,2 gram
40
Luas permukaan aktif (A) A = π D L + ½ π D2
(3,14 x 44,3 x 10,05) + ½ (3,14 x 44,32) 126,4 cm2
X = 47– 45,4 x100 % 45,4 = 3,52 %
R = 47,2 – 47 x 100% 126,4 x 2 = 0,000791 g/cm2.menit
Dengan cara dan perhitungan yang sama, maka didapat hasil sebagai berikut :
No
Waktu ( menit )
Berat bahan R (gr /cm2.menit)
X (%)
(gram)
1 2 47 0,00741 3,52
2 4 46,7 0,00989 2,86
3 6 46,3 0,001187 1,98
4 8 46 0,001187 1,32
5 10 45,7 0,001187 0,66
6 12 45,5 0,001121 0,22
7 14 45,4 0,001017 0
8 16 45,4 0,00089 0
9 18 45,4 0,00791 0
10 20 45,4 0,00791 0
Rata-rata 0,001018 1,173
41
2. Presentase kesalahan pada hubungan kadar air ( X ) dan kecepatan pengeringan (R)
Metode Least Square :
a ∑X + b. n = ∑y
a ∑X2 + b ∑X = ∑xy a. Pada silinder berlubang didapat hasil sebagai berikut x = kadar air ; y = kecepatan pengeringan
no X R(Y) X.Y X2 1 1,853568 0,000867303 0,001607605 3,43571477 2 1,76089 0,000542064 0,000954515 3,10073258 3 1,390176 0,000650477 0,000904278 1,932589558 4 1,204819 0,000596271 0,000718398 1,45158949 5 0,834106 0,000650477 0,000542567 0,695732241 6 0,463392 0,000686615 0,000318172 0,214732173 7 0,092678 0,000712427 6,60266E-05 0,008589287 8 0 0,000650477 0 0 9 0 0,000578202 0 0
10 0 0,000520382 0 0 ∑ 7,5996 0,006455 0,005112 10,83968
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b ∑
a = n. ∑xy - ∑X. ∑y
n. ∑X2 _ (∑X) 2 = 10. 0,005112 – 0,006455. 7,5996 10.10,83968 – 7,5996 2
42
= 0,0000407
b = ∑y – a ∑X n = 0,006455 – (0,0000407.7,5996) 10 Persamaan garis didapat
Y = 0,0000407.X + 7,5994
Untuk mencari Y hitung :
Misal pada data 1 ,
X= 1,853568, maka Y= 0,0000407.(1,853568) + 7,5996
Untuk data selanjutnya, didapat
Tabel hubungan Y data dan Y hitung
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 1,853568 0,000867303 0,00068944 20,50754235 2 1,76089 0,000542064 0,000685668 26,49207162 3 1,390176 0,000650477 0,00067058 3,090524313 4 1,204819 0,000596271 0,000663036 11,19718905 5 0,834106 0,000650477 0,000647948 0,388778746 6 0,463392 0,000686615 0,00063286 7,828929164 7 0,092678 0,000712427 0,000617772 13,28629736 8 0 0,000650477 0,000614 5,607733333 9 0 0,000578202 0,000614 6,1913 10 0 0,000520382 0,000614 17,99033333 ∑ 7,5996 0,006455 0,006449 112,5807
% kesalahan rata-rata = 112,5807 10 = 11,5807 %
43
b. Pada silinder pejal didapt hasil sebagai berikut x= kadar air ; y = kecepatan pengeringan
No X R(Y) X.Y X2 1 3,524229075 0,000791139 0,002788156 12,42019057 2 2,863436123 0,000988924 0,002831721 8,199266432 3 1,982378855 0,001186709 0,002352507 3,929825923 4 1,321585903 0,001186709 0,001568338 1,746589299 5 0,660792952 0,001186709 0,000784169 0,436647325 6 0,220264317 0,001120781 0,000246868 0,048516369 7 0 0,001017179 0 0 8 0 0,000890032 0 0 9 0 0,000791139 0 0 ∑ 10,56 0,00915932 0,010571758 26,78103592
Mencari nilai a dan b untuk memperoleh persamaan garis :
Y = ax + b
a = n. ∑xy - ∑X. ∑y n. ∑X2 _ (∑X) 2
= 9. 0,010572 – 10,56.0,009159 9.26,78104 – 10,56 = 0,000012
b = ∑y – a ∑X n = .0,009159 – (-0,000012. 10,56) 9 = 0,00103
Didapat Persamaan garis :
Y = -0,000012.X + 0,00103
44
Untuk mencari Y hitung :
Misal pada data 1 ,
X= 3,52, maka Y= -0,000012.(3,52) + 0,00103
Untuk data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 3,524229075 0,000791139 0.001026 24,66190368 2 2,863436123 0,000988924 0.00097501 1,271525888 3 1,982378855 0,001186709 0.00094620 14,85538351 4 1,321585903 0,001186709 0.00092141 14,32205931 5 0,660792952 0,001186709 0.00089220 13,90838092 6 0,220264317 0,001120781 0,001027357 8,486285827 7 0 0,001017179 0.00086873 1,167959373 8 0 0,000890032 0.0008483 15,95059086 9 0 0,000791139 0.0008483 30,77194578 ∑ 10,56 0,009159 0.0008483 124,55
% kesalahan rata-rata = 124,55 19 = 13,84 %
c. Pada bola pejal didapat hasil sebagai berikut
X= kadar air ; Y = kecepatan pengeringan
No X R(Y) X.Y X2 1 1,6717 0,00054585 0,000912 2,794581 2 1,3677 0,00081877 0,00112 1,870603 3 1,0638 0,00091012 0,000968 1,13167 4 0,7598 0,00095563 0,000726 0,577296 5 0,6079 0,00087372 0,000531 0,369542 6 0,3039 0,00091012 0,000277 0,092355 7 0,1519 0,00085811 0,00013 0,023074 8 0 0,00081911 0 0 9 0 0,0007281 0 0
45
10 0 0,0006553 0 0 ∑ 5,9267 0,008075 0,004665 6,859122
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b ∑
Mencari nilai a dan b untuk memperoleh persamaan garis :
Y = ax + b
a = n. ∑xy - ∑X.∑y n. ∑X2 _ (∑X) 2
= 10. 0,004665–5,9267.0,008075 10.6,859122 – (5,9267)2 = - 0,000035
b = ∑y – a ∑X n = .0,008075– (-0,000035. 5,9267) 10 = 0,000828 Persamaan garis didapat
Y = -0,000035.X + 0,000828
Untuk mencari Y hitung :
Misal pada data 1 , X= 1,6717
maka Y= -0,000035.(1,6717) + 0,000828
= 0,000769491
46
Untuk data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 1,6717 0,00054585 0.00083767 40,97105432 2 1,3677 0,00081877 0.00082224 4,719212966 3 1,0638 0,00091012 0.0008066 13,11398497 4 0,7598 0,00095563 0.00078183 16,13835899 5 0,6079 0,00087372 0.00076181 7,667959987 6 0,3039 0,00091012 0.00072799 10,19167802 7 0,1519 0,00085811 0.00070053 4,128433418 8 0 0,00081911 0.00067415 1,085324315 9 0 0,0007281 0.00067415 13,72064277 10 0 0,0006553 0.00067415 26,35434152 ∑ 5,9267 0,008075 0,008072566 138,0909913
% kesalahan rata-rata = 138,0909913 10 = 13,81 %
3. Presentase kesalahan pada hubungan waktu (t) dan kecepatan pengeringan
a. Pada bola pejal didapat hasil sebagai berikut :
x = waktu ; y = kecepatan pengeringan
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 0,00054585 0.693147 0.000378 0.480453 2 4 0,00081877 1.386294 0.001135 1.921812 3 6 0,00091012 1.791759 0.001631 3.210402 4 8 0,00095563 2.079442 0.001987 4.324077 5 10 0,00087372 2.302585 0.002012 5.301898 6 12 0,00091012 2.484907 0.002262 6.174761 7 14 0,00085811 2.639057 0.002265 6.964624 8 16 0,00081911 2.772589 0.002271 7.687248 9 18 0,0007281 2.890372 0.002104 8.354249
47
10 20 0,0006553 2.995732 0.001963 8.974412 ∑ 110 0,008075 22.03588 0.018008 53.39394
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b ∑ mencari nilai a dan b
a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx n.∑ln2x - (∑lnx)2 = 10x0.018008 - 0,008075. 22.03588 10x53.39394 – (22.03588)2 = 0.000044 b = ∑y - a∑lnx n = 0,008075 – (0.000044x22.03588) 10 = 0.0007105
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= 0.000044.lnx + 0.0007105
Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = 0.000044.ln2 + 0.0007105 = 0.000741 % kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100% Y data = (0,00054585 - 0.000741) x 100% 0,00054585 = 35,71 %
48
Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 2 0,00054585 0.000838 35.7513 2 4 0,00081877 0.000822 5.773666 3 6 0,00091012 0.000797 13.27106 4 8 0,00095563 0.000782 16.07678 5 10 0,00087372 0.000762 7.085366 6 12 0,00091012 0.000728 9.920022 7 14 0,00085811 0.000701 3.669865 8 16 0,00081911 0.000674 1.633957 9 18 0,0007281 0.000651 15.04963 10 20 0,0006553 0.000631 28.53841 ∑ 110 0,008075 0.008075 136.7701
% kesalahan rata-rata = 136.7701 10 = 13.677 %
b. Pada silinder pejal didapat data sebagai berikut : x= waktu ; y = kecepatan pengeringan
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 0.000791 0.693147 0.000548 0.480453 2 4 0.000989 1.386294 0.001371 1.921812 3 6 0.001187 1.791759 0.002126 3.210402 4 8 0.001187 2.079442 0.002468 4.324077 5 10 0.001187 2.302585 0.002732 5.301898 6 12 0.001121 2.484907 0.002785 6.174761 7 14 0.001017 2.639057 0.002684 6.964624 8 16 0.00089 2.772589 0.002468 7.687248 9 18 0.000791 2.890372 0.002287 8.354249 ∑ 110 0.009159 19.04015 0.01947 44.41952
49
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b mencari nilai a dan b
a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx n.∑ln2x - (∑lnx)2 = 9x0.01947- 0.009159. 19.04015 10x44.41952– (19.04015)2 = 0.000022 b = ∑y - a∑lnx n = 0.009159– (0.000022x19.04015) 9 = 0.000971
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= 0.000022.lnx + 0.000971
Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = 0.000022.ln2 + 0.000971 = 0.000986 % kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100% Y data = (0,000791 - 0.000986) x 100% 0,000791 = 24.6614 %
50
Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 2 0.000791 0.001026 24.6619 2 4 0.000989 0.000975 1.271526 3 6 0.001187 0.000946 14.85538 4 8 0.001187 0.000921 14.32206 5 10 0.001187 0.000892 13.90838 6 12 0.001121 0.000868 8.486286 7 14 0.001017 0.000848 1.167959 8 16 0.00089 0.000820 15.95059 9 18 0.000791 0.000800 30.77195 ∑ 110 0.009159 0.009158 125.396
% kesalahan rata-rata = 125.396 10 = 12.5396 %
c. Pada silinder berlubang didapat sebagai berikut :
x = waktu ; y = kecepatan pengeringan
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 0.000867 0.693147 0.000601 0.480453 2 4 0.000542 1.386294 0.000751 1.921812 3 6 0.00065 1.791759 0.001165 3.210402 4 8 0.000596 2.079442 0.00124 4.324077 5 10 0.00065 2.302585 0.001498 5.301898 6 12 0.000687 2.484907 0.001706 6.174761 7 14 0.000712 2.639057 0.00188 6.964624 8 16 0.00065 2.772589 0.001804 7.687248 9 18 0.000578 2.890372 0.001671 8.354249 10 20 0.00052 2.995732 0.001559 8.974412 ∑ 110 0.006455 22.03588 0.013876 53.39394
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx
51
y = a.lnx + b mencari nilai a dan b
a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx
n.∑ln2x - (∑lnx)2
= 10x0.013876- 0.006455. 22.03588 10x53.39394– (22.03588)2 = 0.000072 b = ∑y - a∑lnx n = 0.006455– (0.000072x22.03588) 10 = 0.000804
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= 0.000072.lnx + 0.000804
Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = 0.000072.ln2 + 0.000804 = 0.000754 % kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100% Y data = (0.000867- 0.000754) x 100% 0.000867 = 13,0334 %
Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 2 0.000867 0.000754 13.05303 2 4 0.000542 0.000704 29.90838 3 6 0.00065 0.000675 3.768973 4 8 0.000596 0.000654 9.728739
52
5 10 0.00065 0.000638 1.885254 6 12 0.000687 0.000625 8.961054 7 14 0.000712 0.000614 13.81746 8 16 0.00065 0.000604 7.08763 9 18 0.000578 0.000596 3.059735 10 20 0.00052 0.000588 13.05305 ∑ 110 0.006455 0.006453 104.3233
% kesalahan rata-rata = 104.3233 10 = 10.4323 %
3. Presentase kesalahan pada hubungan waktu (t) dan kadar air (X)
a. Pada bola pejal didapat data sebagai berikut : x= waktu ; y = kadar air
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 1.6717 0.693147 1.158734 0.480453 2 4 1.3677 1.386294 1.896035 1.921812 3 6 1.0638 1.791759 1.906074 3.210402 4 8 0.7598 2.079442 1.57996 4.324077 5 10 0.6079 2.302585 1.399741 5.301898 6 12 0.3039 2.484907 0.755163 6.174761 7 14 0.1519 2.639057 0.400873 6.964624 8 16 0 2.772589 0 7.687248 9 18 0 2.890372 0 8.354249 10 20 0 2.995732 0 8.974412 ∑ 110 5.9267 22.03588 9.09658 53.39394
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b
53
mencari nilai a dan b
a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx n.∑ln2x - (∑lnx)2 = 10x9.09658- 5.9267. 22.03588 10x53.39394– (22.03588)2 = -0.8195 b = ∑y - a∑lnx n = 9.09658– (-0.8195x22.03588) 10 = 2.7154
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= -0.8195.lnx + 2.7154
Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = 0.000072.ln2 + 0.000804 = 2.147366
% kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100% Y data = (1.6717- 2.147366) x 100% 1.6717 = 28.45 % Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 2 1.6717 2.147366 28.45402 2 4 1.3677 1.579332 15.47355 3 6 1.0638 0.976689 8.188663
54
4 8 0.7598 0.688542 9.378521 5 10 0.6079 0.453378 25.41898 6 12 0.3039 0.298554 1.759131 7 14 0.1519 0.217738 43.34299 8 16 0 0.197734 0 9 18 0 0.164478 0 10 20 0 0.146675 0 ∑ 110 5.9267 6.870486 132.0159
% kesalahan rata-rata = 132.0159 10 = 13.20159%
b. Pada silinder pejal didapat data sebagai berikut : x = waktu ; y = kadar air
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 3.524229 0.693147 2.439878 0.480453 2 4 2.863436 1.386294 3.964802 1.921812 3 6 1.982379 1.791759 3.547684 3.210402 4 8 1.321586 2.079442 2.744863 4.324077 5 10 0.660793 2.302585 1.519706 5.301898 6 12 0.220264 2.484907 0.546679 6.174761 7 14 0 2.639057 0 6.964624 8 16 0 2.772589 0 7.687248 9 18 0 2.890372 0 8.354249 ∑ 110 10.56 19.04015 14.76361 44.41952
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx y = a.lnx + b
55
a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx n.∑ln2x - (∑lnx)2 = 9x14.76361- 10.56. 19.04015 10x44.41952– (19.04015)2 = -1.8307 b = ∑y - a∑lnx n = 10.56– -1.8307x19.04015) 9 = 5.0463
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= -1.8307.lnx + 5.0463
Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = -1.8307.ln2 + 5.0463 = 3.777 % kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100%
Y data
= (3.524229- 3.777) x 100% 3.524229 = 7.31 %
Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung % kesalahan 1 2 3.524229 3.777355 7.311235 2 4 2.863436 2.508411 12.29332
56
3 6 1.982379 1.766126 10.80172 4 8 1.321586 1.239466 6.101033 5 10 0.660793 0.830957 25.90265 6 12 0.220264 0.497181 125.9915 7 14 0 0.214978 0 8 16 0 -0.02948 0 9 18 0 -0.2451 0 ∑ 110 10.56 10.55989 188.4015
% kesalahan rata-rata = 188.4015 10 = 18.84015%
c. Pada silinder berlubang didapat data sebagai berikut : x x= waktu ; y = kadar air
No t (X) R (Y) Ln X Y.Ln X (Ln X)2 1 2 1.853568 0.693147 1.284796 0.480453 2 4 1.76089 1.386294 2.441111 1.921812 3 6 1.390176 1.791759 2.490861 3.210402 4 8 1.204819 2.079442 2.505351 4.324077 5 10 0.834106 2.302585 1.920599 5.301898 6 12 0.463392 2.484907 1.151486 6.174761 7 14 0.092678 2.639057 0.244584 6.964624 8 16 0 2.772589 0 7.687248 9 18 0 2.890372 0 8.354249 10 20 0 2.995732 0 8.974412 ∑ 110 7.599629 22.03588 12.03879 53.39394
Menentukan persamaan garis dengan metode least square
a ∑lnx + b. n = ∑y a ∑lnX2 + b ∑lnX = ∑ y.lnx
57
y = a.lnx + b a = n.∑ y.lnx - ∑y.∑lnx n.∑ln2x - (∑lnx)2 = 10x12.03879- 7.599629. 22.03588 10x53.39394– (22.03588)2 = -0.9734 b = ∑y - a∑lnx n = 7.599629– (-0.9734x22.03588) 10 = 2.9049
Sehingga persamaan garis menjadi
Y= -0.9734.lnx + 2.9049 Misal pada data 1 , x = 2
Y hitung = -0.9734.lnx + 2.9049 = 2.9049
% kesalahan = (Y data - Y hitung ) x 100%
Y data = (1.853568- 2.9049) x 100% 1.853568 = 20.31878 %
Persamaan di atas diterapkan pada data selanjutnya, didapat :
No X Y data Y hitung %kesalahan 1 2 1.853568 2.230191 20.31878 2 4 1.76089 1.555481 11.66505 3 6 1.390176 1.160801 16.49969 4 8 1.204819 0.880772 26.89596 5 10 0.834106 0.663564 20.44609 6 12 0.463392 0.486092 4.898625
58
7 14 0.092678 0.336042 262.5889 8 16 0 0.206062 0 9 18 0 0.091412 0 20 0 -0.01115 0 ∑ 110 7.599629 7.59927 363.3131
% kesalahan rata-rata = 36.33131 10 = 36.33131%
5. Perhitungan Konstanta Kecepatan Pengeringan (KG) a. bola pejal
Twet rata-rata = 32,66° C = 90,7 ° F
T dry rata-rata = 33,71 ° C = 92,6 ° F
Dari diagram kelembaban udara-uap air pada 1 ATM didapat
Y ` = 0.034 lb uap air/ lb udara kering
Ya = Y `.BM gas BM air = 0.03. 29 18 = 0,0499 lb uap air/ lb udara kering Pa= Ya. Bt = 0.0499 . 1033,5 gr/ cm2 = 51,571 Pai pada T dry = 92,6 ° F Dari table kukus di dapat
59
pada T= 90 ° F, Pai = 0,6982
pada T= 95 ° F, Pai = 0,8153
95 – 92,6 = 0,8153 – x 95 – 90 = 0,8153 – 0,6982 X = 0,759092 Pai = 0,759092 Psia = 0,759092 x 1033,5 g/cm3 14,7
= 53,368 g/cm2
Koefisien Kecepatan pengeringan (KG)
KG = R rata-rata Pai-pa = 0,0008075 53,368-51,571 = 4,493. 10-3 menit -1
Koefisien transfer massa ( Ko)
Ko = R rata-rata Y`-ya = 0,0008075 0,031-0,0499 = 0,04272 g/cm2. Menit
Koefisien transfer panas (h)
H = 4,493. 10-3 menit -1
60
( 92,6 – 90,71) ° F
= 2,364. 10-3 /menit .° F
b. Silinder pejal
Twet rata-rata = 32,66° C = 90,7 ° F
T dry rata-rata = 33,71 ° C = 92,6 ° F
Dari diagram kelembaban udara-uap air pada 1 ATM didapat
Y ` = 0.034 lb uap air/ lb udara kering
Ya = Y `.BM gas BM air = 0.03. 29 18 = 0,0499 lb uap air/ lb udara kering Pa= Ya. Bt = 0.0499 . 1033,5 gr/ cm2 = 51,571 Pai pada T dry = 92,6 ° F Dari table kukus di dapat pada T= 90 ° F, Pai = 0,6982
pada T= 95 ° F, Pai = 0,8153
95 – 92,6 = 0,8153 – x 95 – 90 = 0,8153 – 0,6982 X = 0,759092 Pai = 0,759092 Psia = 0,759092 x 1033,5 g/cm3
61
14,7
= 53,368 g/cm2
Koefisien Kecepatan pengeringan (KG)
KG = R rata-rata Pai-pa = 0,001018 53,368-51,571 = 5,665. 10-4 menit -1
Koefisien transfer massa ( Ko)
Ko = R rata-rata Y`-ya = 0,001018 0,031-0,0499 = 0,05386 g/cm2. Menit
Koefisien transfer panas (h)
H = 5,665. 10-4 menit -1
( 92,6 – 91,71) ° F
= 6,295. 10-4 /menit .° F
c. Silinder berlubang
Twet rata-rata = 32,66° C = 90,7 ° F
T dry rata-rata = 33,71 ° C = 92,6 ° F
62
Dari diagram kelembaban udara-uap air pada 1 ATM didapat
Y ` = 0.034 lb uap air/ lb udara kering
Ya = Y `.BM gas BM air = 0.03. 29 18 = 0,0499 lb uap air/ lb udara kering Pa= Ya. Bt = 0.0499 . 1033,5 gr/ cm2 = 51,571 Pai pada T dry = 92,6 ° F Dari table kukus di dapat pada T= 90 ° F, Pai = 0,6982
pada T= 95 ° F, Pai = 0,8153
95 – 92,6 = 0,8153 – x 95 – 90 = 0,8153 – 0,6982 X = 0,759092 Pai = 0,759092 Psia = 0,759092 x 1033,5 g/cm3 14,7
= 53,368 g/cm2
Koefisien Kecepatan pengeringan (KG)
KG = R rata-rata Pai-pa = 0,0006455
63
53,368-51,571 = 3,592. 10-4 menit -1
Koefisien transfer massa ( Ko)
Ko = R rata-rata Y`-ya = 0,0006455 0,031-0,0499 = 0,001379 g/cm2. Menit
Koefisien transfer panas (h)
H = 3,592. 10-4 menit -1
( 92,6 – 91,71) ° F
= 3,9911. 10-4 /menit .° F
Appendix IV, McCabe, Smith and Harriot - Unit Operations of Chemical Engineering - 5th ed.
Sifat kukus dan air jenuh
64
65
DAFTAR PERTANYAAN DAN JAWABAN
1. Pada percobaan yang sama , mengapa kadar air dalam objek ekperimen dapat
berbeda.
- Karena waktu perendaman objek yang berbeda pada eksperimen tiap-tiap
kelompok. Semakin lama waktu perendaman, semakin banyak kadar air
yang terkandung dalam objek.
2. Contoh aplikasi proses pengeringan dalam industri.
- Proses pengeringan paling banyak digunakan di bidang indutri makanan,
pengeringan penting pada tahap pembuatan cetak makanan, pengaturan
kelembababan penyimpanan, dan pada tahap pengemasan. Isi kemasan
yang kering akan memberikan kondisi yang sulit bagi bakteri dan
mikroorganisme lain untuk tumbuh di dalamnya.
- Pada industri farmasi, pengeringan penting untuk pembuatan butir-butir
padatan pil, yang mana sebelumnya adalah kumpulan campuran solvent
dan solute berwujud cair. Dalam proses pereaksian antar komponen
reaktan pun perlu penjagaan kondisi operasi berupa kelembaban
lingkungan sekitar, sehingga proses drying juga penting pada tahap ini.
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi keceptan pengeringan.
- Luas bidang kontak, jadi semakin besar luas bidang kontak objek
eksperiman maka kecepatan pengeringan juga semakin besar karena kadar
air yang teruapkan juga semakin banyak.
- Tekanan, dalam hal ini yang dimaksud dengan tekanan adalah tekanan
uapnya, jadi jika tekanan uapnya semakin besar maka kandungan air
dalam objek eksperimen semakin mudah untuk teruapkan.
- Kelembaban udara, jika kandungan uap air di udara lebih kecil dari
kandungan air dalam objek maka akan tetap tejadi transfer massa,
kecepatan pengeringan sendiri tergantung besarnya massa yang ditransfer,
66
jadi semakin besar uap air yang ditransfer maka semakin besar pula
kecepatan pengeringannya.
67