TEORI PENENTUAN KADAR AIR & PSYCHROMETRIC CHART

Teknik Penanganan Pasca Panen

TEKNIK PENANGANAN PASCA PANEN (TPPP)

Free Powerpoint Templates

Sifat Campuran udara dan uap air (PSYCHROMETRIC CHART) Page 1

• Adalah banyaknya kandungan air per satuan berat bahan

Page 2

• Prinsipnya adalah menguapkan air yang ada dalam bahan dengan cara pemanasan. • Kemudian bahan ditimbang hingga berat konstan yang berarti semua air sudah diuapkan. • Cara ini relatif mudah dan murah.

• Kadar air bahan dapat dinyatakan berdasarkan basis basah (wb) dan basis kering (db) (Suyitno, 1988).

Dewi Maya Maharani, STP, M.S c


Metode pengeringan (thermogravimetri)

Kadar air bahan


Kadar Air EMC

Page 3


Page 4

1


Kadar air basis basah • ma < (mp + ma) minimal ma = 0

Kadar air basis basah (wet basis) Ka wb 

massa air ma  x 100% massa bahan basah mp  ma

• kisaran KA wb akan berkisar dari minimal 0 sampai maksimal 1 (atau dalam persen dari 0% sampai 100%)

Kadar air basis kering (dry basis) Kadb 

m massa air  a x 100% massa bahan pada tan m p Free Powerpoint Templates


Page 5

Page 6

Kadar air basis kering Hubungan Kawb dan Kadb

• minimal ma = 0 ma > mp

Kadb 

• kisaran KA db akan berkisar dari minimal 0 sampai tak terbatas Free Powerpoint Templates


Kawb x 100% 1  Kawb

Kawb 

Page 7

Kadb x 100% 1  Kadb


Page 8

2


Kadar air bahan

Kadar air bahan

• Untuk keperluan praktis, KA wb sering

KA wb, sering tanpa diberi keterangan wb sedangkan KA db, keterangan db harus selalu disertakan

digunakan  kisaran yang mudah dipahami (0< KA tekanan uap lingkungan • adsorpsi adalah bila tekanan uap bahan < dari tekanan uap lingkungan menyerap


Page 17

Page 18

PENENTUAN EMC (Bakker, 1988) 1. Metode statis Besarnya jumlah air yang diserap atau yang dilepas oleh suatu produk sangat tergantung: tekanan uap sekeliling,  suhu produk, sifat-sifat fisik produk yang dipengaruhi oleh varietas, species dari bijian Free Powerpoint Templates


Page 19

bahan diletakkan pada kondisi kelembaban dan temperatur tertentu selama periode waktu tertentu sampai bahan tersebut mencapai keseimbangan dengan suhu lingkunganya

2. Metode dinamis mengalirkan udara yang telah dihumidifikasi dengan laju sekitar Free Powerpoint Templates 1500 sampai 2500 cm3/mm

Page 20

5


Menghitung nilai EMC (M) M 

Bs  Bkm 100% Bkm  Bc

UDARA DALAM PENGERINGAN

Keterangan : • M : Equilibrum Moisture Content (EMC) • Aw : Aktivitas air (water activity) • Bs : Berat setimbang (gr) • Bkm : Berat kering mutlak (gr) • Bc : Berat cawan (gr) Free Powerpoint Templates

Page 21


Page 22

PERANAN UDARA DALAM PENGERINGAN BIJIAN •

Udara digunakan sebagai media

• Udara pengering dalam pengeringan bijian memenuhi dua fungsi utama:

pembawa energi panas •

(1) untuk membawa energi yang diperlukan ke bijian untuk menguapkan lengas (2) untuk membawa uap air yang diuapkan keluar dari massa bijian

Udara digunakan sebagai pembawa lengas



Page 23


Page 24

6


SIFAT-SIFAT UDARA LEMBAB

UDARA LEMBAB

• Psychrometrics, mengacu pada hubungan thermodinamika antara udara kering dan uap air.

•Udara lembab mrp campuran udara kering dan uap air

• Ada beberapa istilah thermodinamika yang terkait dalam psychrometric: – Temperatur bola kering, bola basah dan dew point, – tekanan uap, kelembaban nisbi (RH) dan mutlak, – enthalpy, dan spesific volume

• Pada pengeringan, perubahan udara lembab mrp fungsi waktu •Perubahan yg utama adalah jumlah uap air yg dipindahkan dari produk ketika udara melewati sistem Free Powerpoint Templates

Page 25

Konstruksi dari Psychrometric chart


Page 26

TEMPERATUR UDARA

•Watak termodinamik dari campuran udara Tiga suhu udara yang perlu dipahami dalam pengeringan: • Suhu bola kering (dry bulb temperature) – nilai yang tercatat oleh thermometer biasa. • Suhu bola basah (wet bulb temperature) adalah temperatur yang ditunjukkan oleh thermometer yang dibalut kain kasa basah dengan udara yang lewat kasa dengan kecepatan ± 5m/s • Titik embun (dewpoint temperature) adalah suhu dimana terjadi kondensasi bila udara lembab didinginkan pada kelembaban mutlak (absolute humidity) konstan. Ketiga temperatur ini sangat penting dalam pemahaman prinsip-prinsip pengeringan bijian

kering dan udara lembab diperlukan utk analisis proses pengeringan dan utk memudahkan perhitungan dapat digunakan psychrometric chart •Ada beberapa bentuk psychrometric chart ( mollier diagram) yang digunakan sesuai kebutuhan ( utk berbagai tekanan dan suhu) •Utk keperluan pendinginan dan pemanasan mulai dari suhu – 10oC s.d 55oC •Khusus utk pengeringan mulai dari 20oC s.d 120oC Free Powerpoint Templates


Page 27


Page 28

7


ENTHALPY DAN VOLUME SPESIFIK Kelembaban absolut (W)

• Enthalpy udara lembab adalah kandungan panas dari udara persatuan berat udara kering pada temperatur acuan (reference) tertentu [J/kg] • Volume spesifik (specific volume) udara lembab didefinisikan sebagai volume per satuan berat udara kering [m3/kg] Catatan: kedua sifat thermodinamik ini ditentukan dalam basis udara kering seperti juga pada kelembaban mutlak (absolute humidity) Free Powerpoint Templates

Perbandingan massa uap air yang dikandung terhadap massa udara kering pada keadaan tertentu

Kelembaban Relatif (RH) Perbandingan tekanan parsial uap air (Pv) terhadap tekanan parsial uap air dalam Page 29

SIFAT THERMODINAMIKA CAMPURAN UDARA KERING DAN UAP AIR

udara jenuh (Ps) pada suhu yang sama Free Powerpoint Templates

Page 30

Diagram Psikometrik Adalah diagram hubungan termodinamik antara campuran uap air dan udara.

• Udara lembab (campuran uap air + udara kering) mengikuti hukum gas ideal

Udara kering: massa = ma kg sp. Vol.= va m3/kg

Volume V Massa m Tekanan P Suhu T

Uap air: massa = mv kg sp. Vol.= vv m3/kg Free Powerpoint Templates


Page 31


Page 32

8


WETBULB TEMP.

Psychrometric chart

DEW POINT

ENTHALPY

PENCAMPURAN UDARA Pada proses pengeringan yang continous flow, sering dilakukan pencampuran 2 bentuk aliran udara yang berbeda massanya, suhu dan kelembaban absolutnya. Kondisi campuran tersebut dapat pula ditentukan dengan memakai grafik psychrometric.

SATURATION LINE

RH (%)

ABSOLUTE HUMIDITY

SPECIFIC VOL

DRY BULB TEMP.



Page 33

Page 34

Pencampuran udara h1

h3

Udara 1 m1

ma2 h2 ENTHALPY

3

2

1

ma1

w1 ma2

m3

w3 3 ma1

Udara m2

w2

2

ma1



Tdb2

Page 35

ma2

Tdb3

Tdb1


DRY BULB TEMP.

Page 36

9


Bila udara kondisi 1 dicampur dengan kondisi 2 yang masing-masing dengan massa m1 dan m2 , suhu Tdb1 dan Tdb2, , kelembaban absolut W1 dan W2, entalpi h1 dan h2, maka keseimbangan massa dan energi sebagai berikut :

Sehingga :

h3  h1 h h  3 2 W3  W1 W3  W2 Dan :

m1 + m 2 = m3

m1 h 2  h 3 W2  W3   m2 h 3  h1 W3  W1

m1 W 1 + m2 W 2 = m3 W 3 m1 (W3 – W1) = m2 (W2 – W3) m1 h 1 + m2 h 2 = m3 h 3 m1 (h3 – h1) = m2 (h2 – h3)


Skala dari kelembaban absolut dan entalpi adalah linier, sehingga keempat kedudukan dari campuran 2 aliran udara tersebut terletak pada garis lurus yang menghubungkan titik 1 dan 2 pada grafik psikhrometrik. Sehingga dapat ditulis :

1

Page 38

Contoh soal : Udara sebanyak 50 m3/menit dengan kondisi Tdb 25oC dan Twb 23oC dicampur dengan udara sebanyak 50 m3/menit dengan kondisi Tdb 60oC dan Twb 40oC. Campuran dari dua aliran udara tersebut dipanaskan sampai 70oC kemudian digunakan untuk pengeringan.

m1 jarak 2  3  m2 jarak 3  1 W

a) Tentukan kelembaban absolut dan entalpi campuran udara tersebut

3

b) Tentukan entalpi udara pengering

2 Tdb


Page 37



Page 39

c) Jika RH udara keluar dari pengering 90%, berapakah lengas yang Freediuapkan? Powerpoint Templates

Page 40

10


Proses pendinginan bahan 16,5 kJ/kg

1

pemanasan

2 Tdp

16,6 kJ/kg

Tdb

1

0,0124 kg/kg

2

0,0052 kg/kg

w 2

1

pendinginan

v=0,87

Tdb Free Powerpoint Templates

4,4 C

Page 41

kg/m3

29,4 C

Free Powerpoint Templates DRY BULB TEMP.

Page 42

Proses pemanasan dan pengeringan 76,6 kJ/kg 16,5 kJ/kg

3 0,0192 kg/kg drying Tdp

1

2 heating

85%

0,0124 kg/kg

w v=0,87 kg/m3

29,4 C

43,3 C

DRY BULB TEMP.



Page 43

11