Pengeringan semprot

Pengeringan semprot (bahasa Inggris: spray drying) adalah suatu metode menghasilkan bubuk kering dari cairan atau bubur dengan cara mengeringkannya dengan cepat menggunakan gas panas. Metode pengeringan ini paling cocok untuk bahan-bahan yang sensitif terhadap panas seperti makanan dan obat-obatan. Sebaran ukuran partikel yang konsisten menjadi alasan mengapa beberapa produk industri seperti katalis dikeringkan dengan metode ini. Yang digunakan sebagai media pengering yang akan dipanaskan adalah udara; namun, jika cairan tersebut mudah terbakar seperti etanol atau jika sensitif terhadap oksigen maka yang digunakan adalah nitrogen.

Pengering semprot skala laboratorium.
A=Larutan atau suspensi yang akan dikeringkan,
B=Gas atomisasi masuk,
1=Gas pengering masuk,
2=Pemanasan gas pengering,
3=Penyemprotan larutan atau suspensi,
4=Ruang pengeringan,
5=Perantara ruang pengeringan dengan siklon,
6=Siklon,
7=Gas pengering disedot,
8=Wadah pengumpul produk.
Panah menunjukkan bahwa ini adalah pengering semprot lab searah (co-current)

Pengering semprot menggunakan sejenis nosel aspirator (amotizer nozzle) atau nosel sembur (spray nozzle) untuk memencarkan cairan atau bubur tersebut menjadi semprotan seukuran tetesan yang terkontrol. Cakram putar dan nosel pusaran bertekanan tinggi fluida-tunggal adalah yang paling umum digunakan. Roda pada nosel aspirator diketahui menghasilkan penyebaran ukuran partikel yang lebih luas, walaupun kedua jenis tetap memungkinkan penyebaran ukuran partikel yang konsisten. Dalam beberapa kasus, nosel fluida-ganda atau nosel ultrasonik mungkin digunakan. Tergantung kebutuhan, tetesan berukuran 10 hingga 500 µm dapat dihasilkan dengan kombinasi yang tepat. Rentang diameter yang paling umum adalah 100 hingga 200 μm. Hasil serbuk kering sering kali mengalir bebas.

Jenis pengering semprot yang paling umum adalah yang disebut dengan "efek tunggal". Terdapat satu sumber tunggal udara pengering di bagian atas ruang (lihat N°4 pada diagram). Dalam kebanyakan kasus, udara ditiupkan searah penyemprotan cairan (co-current). Serbuk halus akan dihasilkan, namun proses ini dapat memperlambat aliran dan menghasilkan banyak debu. Untuk mengatasinya, pengering semprot generasi baru yang disebut dengan "efek ganda" telah diciptakan. Alih-alih mengeringkan cairan dalam satu tahap, pengeringan dilakukan dalam dua tahap: yang pertama di atas (seperti pada efek tunggal), dan yang kedua dengan unggun (alas) statis terpadu di bawah ruang. Unggun ini memberikan lingkungan lembap yang menyebabkan partikel yang lebih kecil menggumpal, menghasilkan ukuran partikel yang lebih seragam, biasanya berkisar 100 hingga 300 µm. Serbuk ini mengalir bebas karena ukuran partikel lebih besar.

Serbuk halus yang dihasilkan dari pengeringan tahap pertama dapat berulang dalam arus berkelanjutan baik di atas ruang (dekat penyemprot cairan) maupun di bawahnya (dalam unggun fluidasi terpadu). Pengeringan serbuk dapat diselesaikan pada unggun fluidisasi getar eksternal.

Gas pengering panas dapat dialirkan searah, sama dengan arah aspirator penyemprotan cairan, maupun berlawanan arah, di mana udara panas dialirkan melawan arah aspirator. Jika searah, partikel berada di dalam sistem dan pemisah partikel (biasanya perangkat siklon) lebih singkat. Jika berlawanan arah, partikel akan lebih lama berada di dalam sistem dan biasanya dipasangkan dengan sistem unggun fluidisasi. Aliran yang berlawanan arah ini memungkinkan sistem beroperasi dengan lebih efisien.

Alternatif pengeringan semprot antara lain:

1. Pengeringan beku: serangkaian proses yang lebih mahal bagi produk yang berkurang mutunya jika melalui pengeringan semprot. Hasil serbuk kering tidak mengalir bebas.
2. Pengeringan drum: proses berkelanjutan yang lebih murah bagi produk bernilai rendah; menciptakan serpihan alih-alih serbuk yang mengalir bebas.
3. Pengeringan pembakaran denyut: Proses berkelanjutan yang lebih murah yang dapat menangani muatan viskositas dan padatan yang lebih tinggi dibandingkan pengering semprot; terkadang menghasilkan serbuk berkualitas kering-beku yang mengalir bebas.

Penerapan

Makanan: susu bubuk, kopi, teh, telur, sereal, rempah, perisa, darah, pati dan turunannya, vitamin, enzim, pemanis, suplemen nutrisi, pewarna, pakan, dll.

Farmasi: antibiotik, komposisi bahan medis, zat aditif

Industri: pigmen cat, bahan keramik, penunjang katalis, mikroalga

Referensi

1. A. S. Mujumdar (2007). Handbook of industrial drying. CRC Press. hlm. 710. ISBN 978-1-57444-668-5. 
2. "Contract Spray Dryer & Spray Drying Services | Elan". Elan Technology (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2019-05-13. 
3. Walter R. Niessen (2002). Combustion and incineration processes. CRC Press. hlm. 588. ISBN 978-0-8247-0629-6. 
4. Onwulata p.66
5. Heuzé V.; Tran G. (2016) [Last updated on March 31, 2016, 10:31]. "Blood meal". Feedipedia. a programme by INRA, CIRAD, AFZ and FAO. 
6. Ting, Jeffrey M.; Porter, William W.; Mecca, Jodi M.; Bates, Frank S.; Reineke, Theresa M. (2018-01-10). "Advances in Polymer Design for Enhancing Oral Drug Solubility and Delivery". Bioconjugate Chemistry (dalam bahasa Inggris). 29 (4): 939–952. doi:10.1021/acs.bioconjchem.7b00646. ISSN 1043-1802. PMID 29319295. 

Bibliografi

• Charles Onwulata (2005). Encapsulated and powdered foods. CRC Press. hlm. 268. ISBN 978-0-8247-5327-6. 

Bacaan lebih lanjut

• Keey, R.B., (1992). Drying of Loose and Particulate Materials 1st ed., Taylor & Francis, ISBN 0-89116-878-8
• Nutritional evaluation of food processing second edition (1975), Robert S. Harris, Ph.D. and Endel Karmas Ph.D. (eds)
• Cook, E.M, and DuMont, H.D. (1991) Process Drying Practice, McGraw-Hill, Inc., ISBN 0-07-012462-0

Pranala luar

• Animasi Konsep Pengeringan Semprot standar
• Lembar pelatihan Pengeringan Semprot