Evaporasi (penguapan)

EVAPORASI Memekatkan atau menaikkan konsentrasi zat padat dari bahan yang berupa fluida. Larutan yang pekat adalah produk yang diinginkan dan cairan yang diuapkan adalah yang dibuang. Pemekatan dilakukan dengan penguapan air dalam produk.

PRINSIP EVAPORASI Proses pemekatan dilakukan dengan penguapan air dalam produk. Suhu produk dinaikkan sampai mencapai titik didihnya, kemudian terus dipanaskan selama waktu tertentu sampai didapatkan konsentrasi produk yang diinginkan. Karena komposisi fluida yang dipekatkan biasanya rentan terhadap pemanasan, maka evaporasi sering dilakukan pada kondisi hampa (vacuum evaporation).

CONTOH PROSES EVAPORASI Penguapan air laut menjadi awan Proses pembuatan susu bubuk sebelum proses drying dalam spray dryer Industri garam Proses pembuatan gula sebelum tahap pengkristalan Proses pembuatan pasta tomat dari air jus tomat

EVAPORASI Sistem Evaporasi terdiri dari 4 Komponen : Tangki evaporasi Sumber panas, harus dapat menyediakan panas untuk penguapan air sebanyak yang diinginkan. Pengembun, harus mampu untuk mengembunkan uap air yang terbentuk. Cara untuk mempertahankan kondisi hampa

KECEPATAN EVAPORASI Kecepatan perpindahan panas dari media pemanas ke produk Jumlah panas yang diperlukan untuk penguapan cairan (pelarut). Suhu maksimal yang dibolehkan untuk setiap cairan. Tekanan dalam tangki evaporasi Perubahan-perubahan yang mungkin terjadi dalam cairan selama proses evaporasi berlangsung.

EVAPORATOR SINGLE EFFECT MULTIPLE EFFECT (EX : DOUBLE EFFECT)

SINGLE EFFECT EVAPORATOR Panas laten kondensasi dari uap (steam) pada bagian pemanas dipindahkan melalui satu permukaan pemanas untuk menguapkan air dari larutan yang mendidih di dalam ruang penguapan. NERACA MASSA : F = V + L F . xf = V . xv + L . xl NERACA ENERGI : F . cpf .Tf + S . Hs = V. Hv + L. cpl .Tl + S . hs F . cpf . Tf + S . λ = V. Hv + L . cpl . Tl

SINGGLE EFFECT EVAPORATOR KETERANGAN : F = feed, kg/h xf = mass fraction hf = enthalpy of feed, J/kg Tf = temperature of feed, K V = vapor, kg/h yV = 0 Hv= enthalpy of vapor L = liquid, kg/h xl = mass fraction hl = enthalpy of liquid, J/kg S = steam kg/h Ts = temperature of steam, K Hs = enthalpy of steam, J/kg hs= enthalpy of condensate, J/kg cpf = heat capacity of feed, kJ/kg.K cpl = heat capacity of liquid, kJ/kg.K λ = latent heat of the steam, kJ/kg λ = Hs – hs

Kecepatan Perpindahan Panas Rate of Heat Transfer q = U . A . T q = U . A (Ts – Tl) q = S (Hs – hs) = S . λ keterangan: U = overall heat transfer coefficient, W/m2.K (btu/h.ft2.°F) A = heat transfer area, m2 (ft2) Ts = temperatur of the condensing steam, K (°F) Tl = boiling point of the liquid, K (°F) q = rate of heat transfer, W (btu/h) Effisiensi proses evaporasi berdasrkan penggunaan uap =

CONDENSER Dalam evaporator yang bekerja dibawah tekanan atmosfer, ada kondensor untuk memindahkan uap dengan mengkondensasi menjadi liquid. JET CONDENSER

CONDENSER Surface Condenser Direct Condenser More expensive More cooling water Direct Condenser Baromatic condenser Jet condenser

MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR Dua evaporator atau lebih dihubungkan, sehingga uap (vapour) dari evaporator pertama dihubungkan menjadi uap (steam) bagi evaporator kedua. Pada evaporator pertama: q1 = U1.A1.(Ts – T1) = U1.A1.ΔT1 Pada evaporator kedua: q2 = U2.A2.(T1 – T2) = U2.A2.ΔT2 Di persamaan kedua ini, perlu diingat bahwa uap (steam) di evaporator kedua berasal dari uap (vapour) evaporator pertama, dan akan terkondensasi pada suhu yang hampir sama dengan titik didihnya.

Jika evaporator bekerja seimbang dan semua uap (vapour) dari evaporator pertama terkondensasi di evaporator berikutnya, juga panas yang hilang dapat diabaikan, maka: q1 = q2 Jika kedua evaporator dibuat dengan A1 = A2, maka persamaannya: =

Pada two-effect evaporator (evaporator ganda), suhu uap (steam) di evaporator pertama lebih tinggi daripada di evaporator kedua dan titik didih di evaporator kedua lebih rendah daripada evaporator pertama. Konsekuensinya, tekanan pada evaporator kedua harus diturunkan dibawah evaporator pertama. Pada beberapa kasus, di evaporator pertama menggunakan tekanan atmosfer, di evaporator kedua menggunakan tekanan yang lebih rendah, dan evaporator berikutnya dengan tekanan vacuum. Dengan kondisi seperti ini, umpan akan mengalir tanpa pompa, ini yang disebut forward feed. Dan berarti, cairan yang paling pekat akan terbentuk pada evaporator terakhir.

EVAPORASI BAHAN RENTAN PANAS Pada evaporator dengan volume yang besar, waktu retensi dari produk pangan di dalam evaporator harus dipertimbangkan. Pada bahan yang rentan panas, hal ini dapat menyebabkan penurunan kualitas produk. Masalah ini dapat diatasi dengan evaporator berkecepatan aliran tinggi (high flow rate evaporator). Contoh: evaporator pipa panjang (long-tube evaporator) dan evaporator plat (plate evaporator).

TIPE-TIPE EVAPORATOR open pans horizontal-tube evaporators vertical-tube evaporators forced-circulation evaporators Falling film evaporator Vertical long-tube evaporators

HORIZONTAL-TUBE VERTIKAL-TUBE

SELAMAT BELAJAR