I.
Pendahuluan
A. Latar Belakang
Dalam dunia industri terdapat bermacam-macam alat
ataupun proses kimiawi yang terjadi. Dan begitu pula pada hasil produk yang
keluar yang berada di sela-sela kebutuhan hidup, dalam pembuatan gula, susu
kental manis dan sebagainya merupakan dari proses kimiawi serta tentunya juga
membutuhkan alat-alat industri yang memiliki fungsi dan peran tiap-tiap bagian.
Dalam proses industri juga pasti tidak membutuhkan
hanya satu alat saja, tetapi beberapa alat penunjang dari alat utama. Alat
evaporator adalah salah satu alat instrumen pada sebuah industri kimia.
B. Rumusan Masalah
Mempelajari apa itu alat evaporator sesuai dengan
kemampuan dan fungsinya di dalam pengoperasiannya pada sebuah industri.
C. Tujuan
Untuk mengetahui berbagai jenis alat yang termasuk
dalam single evaporator sesuai dengan spesifikasi dan agar dapat digunakan
secara tepat sesuai fungsi dan kemampuan alat tersebut.
II. Isi
A. Single Evaporator
Evaporasi adalah proses perubahan molekul didalam keadaan cair
dengan spontan menjadi gas dan salah satu proses yang digunakan
untuk pengentalan larutan, dengan pelepasan air dari larutan tersebut melalui
pendidihan di dalam suatu bejana, evaporator serta mengeluarkan hasil uapnya.
Manfaat utama
evaporasi di dalam industri pangan :
a. Pengentalan awal cairan sebelum
proses lanjut
b. Untuk
menurunkan kadar air
Cara
kerja evaporasi adalah dengan
menambahkan
kalor pada larutan untuk menguapkan bahan pelarut. Secara prinsip kalor dipasok untuk kalor laten penguapan. Yang
dimana tujuan umum dari proses evaporasi adalah mengurangi kadar air dan
meningkatkan konsentrasi.
Desain
suatu unit evaporasi memerlukan
aplikasi praktis data perpindahan kalor pada
cairan yang sedang mendidih, bersama dengan realisasi apa yang terjadi terhadap cairan selama
pengentalan.
Kebanyakan evaporator dipanaskan
menggunakan uap yang dikondensasikan di atas tabung tabung logam. Bahan yang
dievaporasikan biasanya mengalir di dalam tabung. Uap yang digunakan biasanya
adalah uap bertekanan rendah, dibawah 3 atm abs; zat cair yang mendidih
biasanya berada dalam vakum sedang yaitu sampai kira-kira 0,05 atm abs.
Berkurangnya suhu didih zat cair menyebabkan beda suhu antara uap dan zat cair
yang mendidih itu meningkat, dengan demikian laju perpindahan kalor didalam
evaporator itu meningkat juga. Bila kita menggunakan satu evaporator saja, uap
dari zat cair yang mendidih dikondensasikan dan dibuang. Metode ini disebut
sebagai evaporasi efek tunggal (single effect evaporation). Walaupun proses ini
sederhana , namun pada prosesini kurang efektif dalam penggunaan uap.
Evaporator dengan evaporizer serupa tapi
tak sama dalam menjalankan fungsinya yaitu sebagai penambah konsentrasi suatu
bahan ataupun senyawa. Evaporator berfungsi sebagai penguap atau pengurangan
kadar air yang ada pada suatu bahan ataupun senyawa cair. Sedangkan evaporizer
berfungsi sebagai penguap liquid selain cair.
Pada
evaporator efek tunggal, kalor laten kondensasi uap pemanas berpindah melalui
permukaan pemanasan dan menguapkan air dari larutan yang mendidih. Ada dua
neraca entalpi yang diperlukan yaitu, satu untuk uap pemanas, dan satu lagi
untuk sisi cairan atau uap larutan.
B. Cara Kerja
Evaporator
Proses evaporasi yang dilakukan adalah
untuk menghilangkan atau mengurangi kadar air yang bertujuan untuk meningkatkan
konsentrasi dari suatu bahan makanan cair. Salah satu tujuan dari operasi ini
adalah untuk mengurangi volume dari suatu produk sampai batas-batas tertentu
tanpa menyebabkan kehilangan zat-zat yang menggandung gizi. Pengurangan volume
produk akan mengakibatkan turunnnya biaya pengangkutan. Disamping itu juga akan
meningkatkan efesiensi penyimpanan dan dapat membantu pengawetan atas dasar
berkrangnya jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk
kehidupannya. Salah satu contoh untuk pengawetan adalah susu kental manis.
Menaikkan konsentrasi dari fraksi
padatan didalam produk bahan makanan cair adalah dengan menguapkan air bebas
yang ada di dalam produk. Proses penguapan ini dilakukan dengan menaikkan
temperatur produk sampai titik didih dan menjaganya untuk beberapa waktu sampai
konsentrasi yang diinginkan.
Ada 4 komponen dasar yang dibutuhkan untuk melakukan
penguapan :
a.
Sebuah tabung
penguapan
b.
Alat pemindah
panas
c.
Sebuah kondensor
d.
Sebuah metode
untuk menjaga tekanan pada vakum
Keempat komponen utama ini harus
diperhatikan dalam merencanakan suatu evaporator. Sistem tekanan vakumnya harus
dapat mengalirkan gas yang tidak terkondensasi agar bisa menjaga tekanan vakum
yang diinginkan di dalam tabing penguapan.
C. Prinsip kerja
evaporasi
Prinsip kerja peralatan evaporator
adalah berdasarkan pada penurunan tekanan menyebabkan turunnya titik didih
cairan. Kevakuman dalam evaporator ditentukan oleh efisiensi pompa yang mana
hal itu tergantung pada derajat kondensi uap dalam kondensor.
Pada kondensi akan berlangsung sesuai
dengan banyaknya semprotan air yang didinginkan ke bagian puncak dari
kondensornya. Panas yang dibutuhkan unutk penguapan cairan adalah berasal dari steam. Steam tersebut mengalami
pengembunan (dikondensikan) pada tabung dan bersamaan dengan itu memberikan
panasnya untuk penguapa. Steam yang telah diambil panasnya itu disebut juga
kondensat, kemudian dipindahkan dari dasar calandria dan ditarik melalui
kondensor menuju pompa. Calandria adalah tabung dimana terjadi pergerakan bahan
pangan.
Bahan cair yang akan diringkatkan
konsentrasinya akan bersikulasi terus menerus pada alat dalam supaya untuk
memperoleh perpindahan / Pergerakan yang maksimala dalam calandria. Sirkulasi
yang cepat akan mengurangi resiko terjadinya pengendapan pada permukaan tabung
dan dengan cepat membebaskan gelembung” uap dari bahan cair selama dalam
perjalanan melaui evaporator.
Beberapa peralatan penguapan dapat
langsung dipanasi dengan api. Api yang memanasi dinidng ketel dan secara
konduksi akan memanasi bahan yang terletak di dalam alat penguap. Akan tetapi
umumnya evaporator mempergunakan panas tidak langsung dalam penguapannya.
Umumnya medium yang membawa panas adalah
uap yang diperoleh dari boiler atau dari suatu tahapan penguapan dalam alat
penguapan. Perputaran bahan cair di dalam alat penguapan merupakan hal yang
penting. Sebab perputaran dapat mempengaruhi laju pindah panas dan dengan
perputaran bahan yang baik akan meningkatkan laju penguapan.
Evaporator ada dua jenis tabung, yaitu evaporator
tabung panjang ( Long Tube Evaporator ) dan evaporator tabung pendek ( Short
Tube Evaporator ) :
1. Long tube
evaporator
Ø Waktu
pembersihan lebih pendek
Ø Efektif
untuk memekatkan cairan yang memepunyai kecenderungan untuk berbusa
Ø Efektif
untuk menangani material yang sensitif terhadap panas karena evaporator ini
dapat dioperasikan tanpa resirkulasi.
Ø Kapasitasnya
besar
Ø Permukaan
panas yang lebih besar daripada evaporator yang lainnya
Ø Biaya
tinggi
Ø Umumnya
membutuhkan resirkulasi pada evaporator falling film
Ø Tidak
diperuntukkan untuk garam dan liquid yang dapat menggumpal
Ø Heat
transfer tidak efektif pada beda temperatur untuk climbing film evaporator.
2. Short tube
evaporator
Ø Relatif
lebih murah serta pengoperasian dan pembersihannya lebih mudah.(Ulrich, 1984)
Ø Dapat
beroperasi dengan jangkauan konsenterasi yang cukup luas antara umpan dan
cairan pekat dalam satu unit saja.
Ø Cocok
untuk evaporasi efek tunggal.
Ø Umumnya
dioperasikan dengan sirkulasi alamiah (natural evaporator)
Ø Dapat
digunakan untuk larutan yang memebentuk deposit padatan,karena padatan yang
terbentuk dapat dibersihkan secara mekanis.
Ø Tidak
cocok menguapkan larutan dalam masa yang singkat.
Ø Tidak
cocok untuk memekatkan zat cair yang peka terhadap panas
Ø Tidak
cocok untuk memekatkan larutan yang sangat viskous dan mudah membentuk busa.
Prinsip
kerja short tube evaporator
Ø Di
dalam evaporator ini terdapat suatu kolam zat cair. Dimana umpan masuk akan
bercampur dengan zat cair di dalam kolam, dan campuran itu lalu dialirkan
melalui tube-tube evaporator.
Ø Zat
cair yang tidak menguap dikeluarkan dari tube dan kembali ke kolam,sehingga
hanya sebagian saja dari keseluruhan evaporasi yang berlangsung dalam satu
lewatan.
Ø Zat
cair yang menguap akan mengisi daerah bagian atas evaporator dan dikeluarkan
melalui pipa uap.
Ø Sementara
cairan pekat dari evaporator dikeluarkan dari kolam melalui pipa cairan
dibagian bawah evaporator.
Sifat-sifat
penting dari zat cair yang dievaporasikan:
1. Konsentrasi
Ø Umpan
masuk evaporator cukup encer yaitu mempunyai viskositas < 10cP, sehingga
cocok menggunakan short tube evaporator.
Ø Dimana
short tube evaporator cocok untuk fluida dengan viskositas < 10cP.
2.
Pembentukan busa
Ø Cairan
yang akan dipekatkan di evaporator ini yaitu H2SO4. H2SO4
ini pada waktu di evaporasi cenderung tidak membentuk busa, sehingga cocok
menggunakan short tube evaporator.
Ø Dimana
short tube evaporator tidak cocok untuk memekatkan larutan yang mudah
memebentuk busa.
Ø Jika
cairan yang diuapkan membentuk busa, maka busa yang stabil akan ikut keluar
evaporator bersama uap dan menyebabkan banyaknya bahan yang ikut terbawa.
3.
Kepekaan terhadap suhu
Ø Temperatur
operasi yang digunakan yaitu 100oC. Dimana H2SO4
tidak peka terhadap suhu tersebut, sehingga cocok menggunakan short tube evaporator.
Ø Dimana
short tube evaporator tidak cocok untuk memekatkan zat cair yang peka terhadap panas.
4.
Kerak
Ø Larutan
yang dipekatkan cenderung membentuk kerak, sehingga cocok menggunakan short
tube evaporator.
Ø Dimana
short tube evaporator cocok untuk larutan yang memebentuk deposit padatan,
karena padatan yang terbentuk dapat dibersihkan secara mekanis.
D. Macam-macam Peratalan
Evaporasi (Evaporator)
3.1 Evaporator Standar Dengan Sirkulasi Natural
Evaporator
sirkulasi natural bekerja dengan memanfaatkan sirkulasi yang terjadi akibat
perbedaan densitas yang terjadi akibat pemanasan. Pada evaporator tabung, saat
air mulai mendidih, maka buih air akan naik ke permukaan dan memulai sirkulasi
yang mengakibatkan pemisahan liquid dan uap air dibagian atas dari tabung
pemanas. Jumlah evaporasi bergantung dari perbedaan temperatur uap dengan
larutan. Sering kali pendidihan mengakibatkan sistem kering. Untuk menghindari
hal ini dapat digunakan sirkulasi paksa, yaitu dengan menambahkan pompa untuk
meningkatkan tekanan dan sirkulasi sehingga pendidihan tidak terjadi.
3.2 Evaporator Tabung Horizontal
Evaporator
tabung horizontal merupakan evaporator jenis klasik yang telah lama digunakan.
Larutan yang akan dievaporasikan berada diluar tabung horizontal dan uap
mengalir didalam tabung horizontal. Tabung horizontal diliputi dan dikelilingi
oleh sirkulasi yang alami dari cairan yang mendidih sehingga meminimumkan
pengadukan cairan. Sebagai hasilnya maka pada evaporator jenis lain, ini
bermanfaat khususnya unutk mengevaporasikan larutan yang viskos. Evaporator
tabung horizontal biasanya digunakan unutk kapasitas yang kecil dan untuk
mengevaporasikan larutan yang encer dan larutan ini tidak berbusa dan tidak
meninggalkan deposit pada tabung evaporator.
3.3 Evaporator
Tabung Vertikal
Pada evaporator sirkulasi paksa, cairan
yang akan di evaporasikan dipompakan melewati penukar panas (heat exchanger)
dimana media pemanas mengelilingi pipa-pipa yang membawa cairan yang akan
dievaporasikan. Gabungan penurunan tekana dan head hidrostatik didalam alat ini
adalah cukup besar unutk mencegah larutan mendidih di dalm pipa penukar panas,
sehingga uap yang dihasilkan akan tersembur keluar pada saat cairan memasuki
ruang kosong di dalam tabung.
3.4 Evaporator Tabung Panjang Vertikal
Evaporator
vertikal tabung panjang tabung-tabungnya biasanya mempunyai panjang 12ft-20ft
dengan diameter 1inci-2inci. Bagian utama dari evaporator jenis-jenis ini
adalah sebuah penukar panas jenis tabung dengan uap dalam selongsong, dan zat
cair yang akan dipekatkan didalam pipa atau tabung. Sebuah separator (pemisah)
atau ruang uap (vapour space) unutk memisahkan zat cair yang terbawa ikut dari
uap, dan bila alat ini dioperasikan sebagai unit sirkulasi maka sebuah kaki
pemulang (return leg) unutk mengembalikan zat cair dari separator ke bagian
bawah penukar panas.
Untuk makalah bergambar Download Makalah Evaporator
0 komentar:
Posting Komentar