Analisis Pengaruh Variasi Suhu, Kecepatan Udara Masuk dan Laju Aliran Massa Injeksi Susu Terhadap Proses Pengeringan Spray dryer Dengan Menggunakan Metode Simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD)

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi suhu udara masuk, laju aliran massa injeksi susu cair, dan kecepatan udara masuk pada spray dryer terhadap persentase evaporasi, serta mengidentifikasi parameter yang paling signifikan. Menggunakan pendekatan kuantitatif melalui simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan ANSYS 2024 R2, desain geometri spray dryer divalidasi berdasarkan data eksperimen C. Anandharamakrishnan (2010) dengan galat 3% untuk suhu keluar rata-rata dan kecepatan. Variasi parameter udara masuk (suhu: 453, 473, dan 493 K), (laju aliran massa injeksi: 0.0139, 0.0737, dan 0.1336kg/s), dan (kecepatan: 9.15, 12.57, dan 16 m/s) diatur menggunakan Design of Experiments (DOE) faktorial 3^3. Hasil analisis regresi dengan RStudio menunjukkan bahwa suhu udara masuk memiliki (p-value = 0.02458), laju aliran massa injeksi memiliki (p-value = 5.36e-09), dan kecepatan udara masuk memiliki (p-value = 5.85e-05) secara signifikan mempengaruhi persentase evaporasi, dengan laju aliran massa injeksi sebagai parameter paling dominan. Interaksi antara laju aliran massa injeksi dan kecepatan udara masuk (p-value = 0.04168) juga signifikan. Visualisasi data mengkonfirmasi bahwa peningkatan laju aliran massa injeksi dan kecepatan udara masuk berkorelasi positif dengan penyebaran H_2 O mass fraction yang lebih merata dan efisiensi evaporasi yang lebih tinggi. Penelitian ini memberikan pemahaman mendalam tentang dinamika proses pengeringan dan menjadi dasar untuk optimasi desain serta operasi spray dryer dalam meningkatkan efisiensi dan kualitas produk.