Teknologi Pengeringan Drum (Drum Drying)

Pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air suatu bahan pangan dengan atau tanpa bantuan energi panas. Pengeringan adalah proses pemindahan panas dan uap air secara simultan, yang memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang dipindahkan dari permukaan bahan, yang dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa panas. 

Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana perkembangan mikroorganisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan terhambat atau terhenti. Dengan demikian bahan yang dikeringkan dapat mempunyai waktu simpan yang lebih lama. Biasanya kandungan air bahan pangan dikurangi sampai batas tertentu dimana mikroorganisme tidak dapat tumbuh lagi pada bahan pangan tersbut. Keuntungan pengeringan adalah bahan pangan menjadi lebih awet dan volume bahan pangan menjadi lebih kecil, sehingga mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan  dan pengepakan, berat bahan menjadi kurang dan mempermudah tranport.

Dasar pengeringan adalah terjadinya penguapan air ke udara karena perbedaan kandungan air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Dalam hal ini kandungan uap air udara lebih kecil atau udara mempunyai kelembaban nisbi yang relatif rendah sehingga terjadi penguapan. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada 2 golongan, yaitu: (1) Faktor yang berhubungan dengan udara pengering, seperti: suhu, kecepatan volumetrik aliran udara pengering, dan kelembaban udara; dan (2) Faktor yang berhubungan dengan sifat bahan, seperti: ukuran bahan, kadar air awal, dan tekanan parsial dalam bahan.

Bahan pangan yang dihasilkan dari produk-produk pertanian pada umumnya mengandung kadar air. Kadar air tersebut apabila masih tersimpan dan tidak dihilangkan, maka akan dapat mempengaruhi kondisi fisik bahan pangan. Contohnya, akan terjadi pembusukan dan penurunan kualitas akibat masih adanya kadar air yang terkandung dalam bahan tersebut. Pembusukan terjadi akibat dari penyerapan enzim yang terdapat dalam bahan pangan oleh jasad renik yang tumbuh dan berkembang biak dengan bantuan media kadar air  dalam bahan pangan tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut, diperlukan adanya suatu proses penghilangan atau pengurangan kadar air yang terdapat dalam bahan pangan sehingga terhindar dari pembusukan ataupun penurunan kualitas bahan pangan.

Hal-hal yang mempengaruhi pengeringan adalah luas permukaan bahan pangan, suhu pengeringan, aliran udara, tekanan uap air di udara dan lama pengeringan. Suhu pengeringan sangat penting karena apabila terlalu rendah maka pengeringan akan makan waktu yang sangat lama dan dapat menurunkan mutu bahan pangan serta memberikan bau yang tidak normal. Jika proses pengeringan dilakukan pada suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya case hardening dan reaksi browning.

Ada beberapa mekanisme yang dapat terjadi pada saat bahan basah dikeringkan sampai mempunyai kandungan air tertentu yang cukup rendah. Hal itu dapat diketahui dari kurva pengeringan. Kurva pengeringan menunjukkan hubungan antara kandungan air di dalam padatan sebagai fungsi waktu. Selain itu dapat pula dinyatakan dalam hubungan antara laju pengeringan dan kandungan air. Secara umum kurva pengeringan terdiri atas dua bagian, yaitu periode laju pengeringan konstan dan periode laju pengeringan menurun.
Tipe dan jenis pengering yang digunakan untuk pengeringan bahan pangan bermacam-macam. Pada umumnya pemilihan tipe pengering ditentukan oleh jenis komoditas yang akan dikeringkan, bentuk akhir produk yang dikehendaki, faktor ekonomis dan kondisi jenis alat.

Drum Drying (Pengeringan Drum)
Pengeringan dengan drum (Drum Drying) secara luas digunakan dalam pengeringan komersial di industri pangan untuk berbagai jenis produk makanan berpati, makanan bayi, maltodekstrin, suspensi dan pasta dengan viskositas tinggi (heavy pastes), dan dikenal sebagai metode pengeringan yang paling hemat energi untuk jenis produk tersebut. Karena terpapar pada suhu tinggi hanya dalam beberapa detik, drum drying sangat cocok untuk kebanyakan produk yang sensitif terhadap panas.

Tujuan utama dari pengeringan ini adalah memecah struktur granula pati sehingga meningkatkan daya larut (solubility) produk dan penyerapan air (water absorption) dalam air dingin pada pasta dari pati (Panuwat S. and Athapol N., 2003).
Pengering drum dikembangkan pada awal tahun 1900-an dan hampir digunakan pada semua bahan makanan cair sebelum penggunaan pengeringan semprot. Saat ini pengering drum digunakan dalam industri makanan untuk mengeringkan berbagai produk seperti produk susu, makanan bayi, sereal, buah dan sayur, pure kentang, dan pati masak.

Dalam operasional pengeringan, cairan, bubur, atau materi yang dihaluskan diletakan sebagai lapisan tipis pada permukaan luar drum berputar yang dipanaskan oleh uap. Setelah sekitar tiga per empat dari titik  putaran, produk sudah kering dan dipindahkan dengan pisau/scraper statis. Produk kering kemudian ditumbuk menjadi serpih atau bubuk. Pengeringan drum adalah salah satu metode pengeringan yang paling hemat energi dan khususnya efektif untuk mengeringkan cairan dengan viskositas tinggi atau bubur makanan.

Sistim Kerja Drum Dryer

Drum dryer umumnya terdiri dari satu atau dua silinder berongga yang dipasang horizontal yang terbuat dari besi cor bermutu tinggi atau stainless steel, bingkai penunjang, sistim aliran produk, dan scraper. Diameter drum berkisar khas dari 0.5 – 6 m dan panjang antara 1 – 6 m (sesuai skala produksi).

Dalam operasional pengering drum, keseimbangan harus dibentuk antara laju umpan, tekanan uap, kecepatan roll, dan ketebalan film/lapisa bahan. Hal ini bertujuan untuk mempertahankan film/lapisan bahan yang seragam pada permukaan drum agar throughput bisa maksimal.
Sistim kerja, uap sampai suhu 200oC akan memanaskan permukaan bagian dalam drum. Bahan/material yang seragam diletakan dalam lapisan tipis (0,5 – 2 mm) ke luar drum permukaan. Waktu tinggal produk pada drum berkisar antara beberapa detik sampai puluhan detik untuk mencapai kadar air akhir kurang dari 5%. Konsumsi energi dalam pengering drum berkisar antara 1,1 kg uap per kg air yang diuapkan dan 1,6 kg uap per kg air menguap, sesuai dengan efisiensi energi sekitar 60% – 90%.

Dalam kondisi ideal, kapasitas penguapan maksimum pengering drum dapat mencapai 80 kg H2O/hr m2. Pengering drum dapat menghasilkan produk pada tingkat antara 5 kg hr-1 m-2 dan 5 kg hr-1 m-2, tergantung pada jenis makanan, kadar air awal dan akhir, serta kondisi operasional lainnya.

Beberapa permasalahan yang timbul pada drum dryer yang mengakibatkan kinerja pengeringan tidak konsisten antara lain: (1) terjadi fluktuasi kadar air dan ketebalan bahan; (2) akumulasi noncondensable gas dalam tabung yang mempengaruhi keseragaman pengeringan; dan (3) suhu permukaan drum mungkin berbeda-beda sepanjang drum.

Klasifikasi Drum Dryer

Pengering Drum diklasifikasikan menjadi 3, yaitu single drum dryer, double drum dyer, dan twin drum dryer seperti terlihat pada gambar berikut.

Double drum dyer memiliki dua drum yang berputar terhadap satu sama lain pada bagian atas. Gap antara dua drum akan mengontrol ketebalan lapisan bahan yang diletakan pada permukaan drum. Twin drum dyer juga memiliki dua drum, tetapi berputar berlawan satu sama lain pada bagian atas.

Diantara tiga jenis drum dryer, single dan double drum druer paling sering digunakan untuk buah-buahan dan sayuran. Misalnya untuk keripik kentang (single drumdryer) dan pasta tomat (double drum dryer). Sedangkan twin drum druer digunakan untuk pengeringan bahan yang menghasilkan produk berupa butiran/debu.

Untuk bahan yang sensitif terhadap panas, modifikasi dengan vakum drum dryer dapat digunakan untuk mengurangi suhu/panas pengeringan. Vakum drum dryer pada prinsipnya mirip dengan drum dryer, hanya drum tertutup dalam ruang kedap udara/vakum.

Metode Feeding

Metode penyaluran bahan produk pada permukaan drum berbeda-beda, tergantung pada susunan drum, konsentrasi zat padat, viskositas, dan kemampuan membasahi pada bahan. Untuk skala industri, pengeringan drum menggunakan 5 metode penyaluran bahan
(feeding) yaitu, roll feed, nip feed, pencelupan, penyemprotan, dan percikan.

Kelebihan drum dryer

Kelebihan atau keuntungan penggunaan drum dryer antara lain:

1.    Produk yang dihasilkan memiliki porositas yang baik sehingga sifat rehidrasi tinggi.

2.    Bisa digunakan untuk makanan kering yang sangat kental, seperti pasta dan pati gelatinized atau dimasak, yang tidak dapat mudah dikeringkan dengan metode lain.

3.    Efisiensi/hemat energi dan kecepatan yang tinggi.

4.    Produk/hasil yang diperoleh lebih bersih dan higienis.

5.    Mudah untuk mengoperasikan dan memelihara.

6.    Fleksibel dan cocok untuk beberapa pengeringan tapi dalam jumlah kecil.

Kelemahan drum dryer

Kelemahan atau kekurangan penggunaan drum dryer antara lain:

1.    Tidak cocok untuk produk yang tidak dapat membentuk film (lapisan tipis) yang bagus.

2.    Khusus produk yang mengandung kadar gula tinggi seperti tomat pure tidak mudah dipisahkan dari drum karena thermoplasticity dari suhu bahan.

3.    Throughput (kecepatan hasil pengeringan per satuan waktu) relatif rendah dibandingkan dengan spray drying.

4.    Biaya tinggi untuk perubahan permukaan drum karena presisi mesin sangat dibutuhkan.

5.    Kemungkinan panas produk dapat memberikan rasa ‘masak’ dan pudarnya warna karena kontak langsung dengan suhu tinggi di permukaan drum.

6.    Tidak dapat memproses bahan/material yang mengandung garam tinggi (asin) atau bersifat korosif karena berpotensi terjadi pitting pada permukaan drum.

7.    Luas kontak permukaan bahan dengan udara lebih rendah dibandingkan dengan jenis pengeringan lainnya seperti spray drying atau fluidized bed drying.

Aplikasi Drum Dryer

Drum dryer antara lain diaplikasikan pada pengeringan produk pangan seperti:

1.    Susu

2.    Makanan bayi

3.    Sereal

4.    Buah dan sayuran

5.    Pure kentang

6.    Pati masak

DAFTAR PUSTAKA

 

Juming Tang, Hao Feng, and Guo-Qi Shen. Drum Drying. Washington State University, Pullman, Washington, U.S.A. and Shanxi Agriculture University, Shanxi, People’s Republic of China.

Mahadi, 2007. Model Sistim dan Analisa Pengering Produk Makanan. USU, Medan.

Marcel Bogers, 2002. The Drum Dryer. A STeMPJE Analysis of the drum dryer used in the potato flake line manufactured by Tummers Methodic. Eindhowen, Netherland.

Panuwat Supprung and Athapol Noomhorm, 2003. Optimization of Drum Drying Parameters for Low Amylose Rice (KDML105) Starch and Flour. Drying Technology, Vol. 21 No. 9, pp. 1781-1795.