Pengeringan dan finishing: dryer, pendinginan, serat lepas, dan setrika

Bayangkan muatan handuk terakhir di laundry sebuah hotel dikeluarkan dari pengering, ditumpuk di troli, lalu ditinggal ketika sif berakhir. Panduan pencegahan kebakaran laundry yang ditulis satu dinas pemadam kebakaran di Inggris untuk panti perawatan memuat satu angka yang layak diingat setiap operator pengering: waktu dari handuk dikeluarkan dari pengering sampai menyala sendiri dapat mencapai lima jam. Handuk seperti itu tidak terbakar di dalam mesin. Ia terbakar di tumpukan, setelah semua orang mengira pekerjaan sudah selesai.

Batas pembahasan

Bab ini membahas pengering putar (tumble dryer) komersial berpemanas listrik, gas, atau uap, serta setrika gulung (flatwork ironer) dan pres, dari linen basah yang keluar dari ekstraksi sampai linen terlipat. Di pengering bertemu tiga persoalan: energi untuk menguapkan air sisa ekstraksi, mutu linen yang ditentukan panas dan waktu, dan kebakaran dari panas, serat lepas, dan sisa minyak. Ekstraksi dibahas di Bab 10 tentang washer-extractor, sistem yang menyediakan panas di Bab 16, sisi mesin pengering di Bab 23 sampai Bab 27, dan setrika gulung sebagai mesin di Bab 28 sampai Bab 32.

Tiga jalur kebakaran pengering

Bahaya utama pengering adalah kebakaran, dengan tiga jalur; tanggap kebakarannya ada di Kondisi berhenti 1.

Linen berminyak. Pemanasan spontan (spontaneous heating) adalah naiknya suhu linen karena minyak masak, minyak pijat, minyak mandi, atau lemak yang tersisa setelah dicuci bereaksi eksotermis dengan oksigen pada suhu tinggi, sehingga panas timbul dari bahan itu sendiri. Panas tersimpan di tengah tumpukan besar, dan kebakaran dapat terjadi setelah siklus selesai dan drum berhenti. Mencuci tidak selalu menghilangkan semua minyak, deterjen yang kurang memperbesar risikonya, dan komponen pengering yang aus ikut menambah risiko. Bahan kimia pengoksidasi dari produk penghilang noda juga disebut sebagai salah satu unsur reaksi itu.

Serat lepas. Filter serat yang tersumbat menghambat udara panas keluar sehingga linen terlalu panas. Serat yang menumpuk di saluran buang dapat terbakar, dan noda hangus pada linen adalah salah satu tandanya.

Permukaan panas. Pemanas, saluran, dan setrika gulung dapat melukai kulit dan menyulut bahan yang menempel. Permukaan panas lain, seperti kaca pintu pengering dan jalur uap, juga diberi pelindung atau tanda.

Fisika pengeringan

Pengeringan memindahkan air dari linen ke udara lalu membuang udara lembap itu. Tiga hal terjadi bersamaan.

Panas masuk ke linen. Udara panas memanaskan permukaan kain dan air di dalamnya. Energi terbesar dipakai untuk mengubah air cair menjadi uap. Kalor laten penguapan (latent heat of vaporization) adalah energi untuk mengubah satu kilogram air cair menjadi uap; nilainya sekitar 2,26 MJ/kg pada 100 °C dan sedikit lebih besar pada suhu lebih rendah, seperti dibahas di Bab 11 · Fisika tentang perubahan fase dan kalor laten.

Uap berpindah ke udara. Laju penguapan bergantung pada selisih antara kelembapan di permukaan kain dan kelembapan udara di sekitarnya. Udara yang sudah lembap menyerap uap lebih lambat.

Udara lembap dibuang. Kipas membuang udara lembap dan memasukkan udara baru. Aliran udara yang terhambat, misalnya oleh filter tersumbat, membuat udara di drum makin lembap dan panas, sehingga pengeringan melambat sementara linen makin panas.

Pengeringan berjalan dalam dua tahap yang mudah dikenali. Pada tahap awal, permukaan kain masih basah dan suhu kain bertahan relatif rendah karena panas terpakai untuk penguapan. Ketika air di permukaan habis dan air yang tersisa terikat di dalam serat, laju penguapan turun dan suhu kain naik. Tahap akhir inilah tempat pengeringan berlebih dan kerusakan panas terjadi.

Kadar air masuk menentukan waktu dan energi

Kadar air sisa (residual moisture) adalah massa air yang tertinggal di linen dibagi massa linen kering. Bab 10 tentang washer-extractor mencatat kadar air sisa setelah ekstraksi sekitar 50 sampai 60% pada mesin putaran tinggi dan 65 sampai 80% pada mesin putaran normal. Satu panduan pabrikan memperkirakan waktu pengering sekitar 30 menit untuk linen di bawah 50%, sekitar 40 menit untuk handuk pada sekitar 55%, dan sekitar 50 menit untuk linen 70 sampai 80%. Setiap kilogram air yang tidak diperas di mesin cuci pindah menjadi beban pengering.

Air yang diuapkan dan energinya dihitung dengan

dengan $u$ kadar air terhadap massa kering sebagai pecahan, massa dalam kilogram, $L$ kalor laten dalam MJ/kg, dan $E$ dalam MJ (1 kWh = 3,6 MJ). Efisiensi pengering (dryer efficiency) $\eta$ adalah energi teoretis penguapan dibagi energi yang benar-benar dipakai. Massa linen kering dianggap tetap; panas untuk linen, drum, dan udara serta kehilangan panas tercakup dalam $\eta$.

Energi nyata selalu lebih besar daripada kalor laten. Satu kajian terhadap pengering rumah tangga menghitung kebutuhan teoretis penguapan sekitar 0,308 kWh per pon air, sedangkan pengering listrik yang diukur memakai 0,486 sampai 0,581 kWh per pon air dan pengering gas 0,543 sampai 0,649 kWh per pon, yaitu efisiensi sekitar 50 sampai 70%. Bila 0,308 kWh per pon diubah ke satuan SI, hasilnya sekitar 0,68 kWh/kg atau 2,44 MJ/kg, sedikit di atas kalor laten murni karena mencakup panas untuk menaikkan suhu air; dihitung dari angka itu, efisiensi pengering listrik sekitar 53 sampai 63% dan pengering gas sekitar 47 sampai 57%. Angka pengering komersial dapat berbeda, tetapi urutan besarnya sama: sebagian besar energi yang tidak dipakai untuk penguapan terbuang bersama udara buang yang panas dan untuk memanaskan linen, drum, dan udara.

Muatan pengering dan keseimbangan dengan mesin cuci

Pengering diisi menurut volume, sama seperti mesin cuci, tetapi dengan alasan berbeda: linen perlu ruang untuk terbuka dan jatuh melalui aliran udara panas. Pengering yang terlalu penuh membuat linen menggumpal; bagian luar gumpalan kering dan panas, sedangkan bagian dalam masih basah, sehingga waktu siklus memanjang dan bagian luar menerima panas berlebih. Gumpalan besar yang panas juga menyimpan panas di tengahnya, sama dengan tumpukan yang menjadi jalur pemanasan spontan. Pengering yang terlalu kosong memakai energi per kilogram lebih besar karena drum, udara, dan kehilangan panas tetap sama. Kapasitas nominal dan faktor pengisian diambil dari manual pengering.

Mencampur jenis kain dalam satu muatan membuat kering tidak merata. Poliester dan campurannya menahan lebih sedikit air dan kering lebih cepat daripada katun tebal, sehingga pada saat handuk kering, seprai campuran sudah terlalu lama dipanaskan; sortir sebelum mencuci juga menguntungkan pengering.

Kapasitas ruang cuci ditentukan oleh tahap paling lambat. Bila satu siklus mesin cuci selesai dalam sekitar satu jam, sedangkan satu siklus pengering untuk muatan yang sama, termasuk fase pendinginan dan bongkar muat, lebih panjang, linen basah akan menunggu. Linen basah yang menunggu adalah masalah higiene seperti dibahas di Bab 14 tentang higiene linen, dan godaan untuk memotong fase pendinginan muncul dari antrean ini. Jumlah dan ukuran pengering karena itu direncanakan dari waktu siklus nyata termasuk pendinginan, bukan dari waktu pemanasan saja.

Kendali waktu, sensor kelembapan, dan pengeringan berlebih

Pengering dapat dihentikan menurut waktu yang disetel atau menurut sensor kelembapan yang membaca kondisi linen atau udara buang. Pada pengujian dengan cucian yang sudah kering, sebagian pengering berkendali elektronik berhenti setelah 5 sampai 15 menit, sedangkan pengering berkendali elektromekanis tetap berjalan sampai 50 menit. Satu model terus berjalan sekitar 30 menit setelah cucian kering, dibanding 5 menit pada model yang efisien, dengan selisih energi total sekitar 22%.

Waktu yang disetel untuk beban terberat akan mengeringkan berlebih beban yang lebih ringan atau yang keluar dari mesin cuci dengan kadar air lebih rendah. Sensor kelembapan mengikuti kondisi nyata, tetapi sensor juga perlu dibersihkan dan diperiksa, karena lapisan serat atau residu pelembut di sensor mengubah pembacaannya.

Pengeringan berlebih (overdrying) adalah pemanasan yang berlanjut setelah linen mencapai kadar air yang diperlukan proses berikutnya. Ia memakai energi tanpa hasil dan merugikan linen. Setelah air bebas habis, suhu kain naik; panas yang terus diberikan pada serat kering mempercepat keausan, membuat kain terasa kasar, dan menambah listrik statis. Linen katun yang dikeringkan sampai kering tulang lalu dilipat juga akan menyerap kembali kelembapan dari udara, sehingga kerja ekstra itu tidak memberi apa-apa. Susut katun sebagian besar terjadi karena benang yang meregang saat ditenun kembali mengendur ketika basah dan diputar, seperti dibahas di Bab 2 tentang tekstil; pengeringan panas dan lama memperbesar pengenduran itu.

Target praktisnya adalah mengeringkan sampai kadar air yang sesuai proses berikutnya: kering untuk handuk dan linen yang langsung dilipat, dan, untuk linen yang akan masuk setrika gulung, kadar air yang dianjurkan manual setrika. Linen datar dari mesin putaran tinggi sering dapat langsung disetrika, dan pengeringan awal hanya dipakai bila kadar airnya di atas anjuran itu.

Fase pendinginan

Fase pendinginan (cool-down) adalah putaran drum dengan udara tanpa pemanasan pada akhir siklus. Alasannya dua.

Keselamatan. Panduan pemadam kebakaran meminta pengering menyelesaikan siklus termasuk fase pendinginan, linen disebar dan dibiarkan dingin penuh di tempat berventilasi sebelum dilipat, dan linen yang panas dan sedikit lembap digantung dan didinginkan sekurang-kurangnya lima menit sebelum dilipat. Otoritas keselamatan kerja di Australia menambahkan: keluarkan linen segera setelah siklus selesai, bagi menjadi muatan dan tumpukan kecil yang saling berjauhan, periksa sampai benar-benar dingin, dan jangan tinggalkan linen hasil pengering tanpa pengawasan.

Mutu. Poliester dan campurannya membentuk lipatan permanen bila dilipat atau ditumpuk dalam keadaan panas di atas suhu transisi kacanya, seperti dibahas di Bab 2 tentang tekstil. Pendinginan sambil berputar membuat kain dingin dalam keadaan terbuka.

Operator yang memotong fase pendinginan agar mesin cepat kosong menukar beberapa menit dengan risiko kebakaran dan lipatan permanen. Karena itu, fase pendinginan tidak dipotong, dan waktunya dimasukkan dalam perhitungan kapasitas pengering.

Serat lepas, saluran buang, dan noda hangus

Setiap siklus melepaskan serat pendek dari permukaan kain, terutama handuk dan linen baru. Serat ini tertangkap di filter atau terbawa ke saluran buang. Filter yang tersumbat menghambat udara, menaikkan suhu linen, dan memperpanjang waktu kering. Serat yang lolos menumpuk di saluran dan menjadi bahan bakar.

Praktik laundry menjadwalkan pembersihan filter pengering setiap hari dan pembersihan saluran buang secara berkala. Panduan pemadam kebakaran meminta filter dikosongkan sering. Frekuensi nyata ditentukan oleh manual pengering dan oleh jumlah serat, dan dapat berupa setiap sif atau setiap beban. Pembersihan saluran buang dijadwalkan dan dicatat.

Noda hangus adalah noda hitam atau cokelat setelah pengeringan yang berasal dari serat di filter atau saluran yang terbakar oleh panas lalu menempel kembali ke linen. Tindakannya adalah menghentikan pengering, membersihkan filter dan saluran, lalu menangani linen yang terkena. Noda hangus juga tanda peringatan: ada bahan yang sudah terbakar di dalam jalur udara. Noda cokelat juga dapat berasal dari minyak yang teroksidasi pada linen yang kurang bersih. Pola ini dibedakan dari noda serat hangus di Bab 19 tentang katalog gejala hasil cucian; keduanya menunjuk ke risiko kebakaran, dengan mekanisme berbeda.

Setrika gulung dan pres

Setrika gulung mengeringkan dan merapikan linen datar seperti seprai, sarung bantal, dan taplak dengan menekannya pada silinder atau palung yang dipanaskan. Setrika memerlukan linen yang masih lembap, karena air yang menguap di bawah tekanan dan panaslah yang merapikan serat. Linen yang terlalu basah memperlambat laju setrika; linen yang terlalu kering sulit dirapikan.

Bab 29 tentang setrika gulung dalam produksi mencatat pedoman satu manual setrika satu silinder: retensi kelembapan 30 sampai 50 persen sebelum setrika dan 2 sampai 4 persen lima menit sesudah setrika, keduanya terhadap berat kering seperti di bab ini. Satu manual setrika lain membatasi linen masuk paling tinggi 50 persen, dan Bab 29 juga membahas cara mengukurnya dengan metode sepuluh potong. Seprai yang masuk di atas 50 persen sudah di luar pedoman kedua manual, dan sebabnya dicari lebih dulu di ekstraksi washer-extractor.

Suhu permukaan setrika mengikuti batas serat di Bab 2 tentang tekstil. Poliester dan campurannya memerlukan suhu lebih rendah daripada katun, dan sisa pelembut atau kanji dapat menempel pada silinder. Titik jepit (nip point) adalah tempat linen ditarik masuk dan ditekan pada silinder atau palung yang panas, dan tempat yang sama dapat menarik jari dan tangan. Karena itu pengaman jari dan tombol henti diperiksa setiap awal sif. Operator tidak memakai perhiasan, pakaian longgar, atau sarung tangan longgar di dekat titik jepit, dan linen yang tersangkut hanya dikeluarkan setelah isolasi energi seperti di Bab 2 · Keselamatan tentang hierarki pengendalian, izin kerja, dan verifikasi keadaan aman.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Penimbangan dan pembacaan meter dilakukan dari luar mesin; pekerjaan pada pemanas, saluran gas, atau jalur uap tetap memerlukan isolasi energi dan izin kerja.

Contoh 1: air yang diuapkan dan energinya. Beban 50 kg handuk katun kering masuk pengering dengan kadar air 55% dan keluar pada 5%, keduanya terhadap massa kering. Air yang diuapkan:

Energi minimum dengan kalor laten sekitar 2,3 MJ/kg pada suhu pengering:

Dengan efisiensi 50 sampai 70% seperti dalam kajian pengering rumah tangga, energi nyata sekitar $16/0{,}7 \approx 23$ sampai $16/0{,}5 = 32$ kWh per beban. Bila handuk yang sama masuk pada 70%, air yang diuapkan menjadi $0{,}65 \times 50 = 32{,}5$ kg, sekitar 30% lebih banyak, dan energi penguapannya naik mendekati sebanding; waktu pendinginan dan bongkar muat tetap.

Contoh 2: efisiensi nyata dari timbangan dan meter di rumah sakit. Laundry rumah sakit menimbang satu muatan linen katun: 40,0 kg kering sebelum dicuci, 64,0 kg saat masuk pengering listrik, dan 42,0 kg saat keluar. Meter energi pengering mencatat 27,0 kWh untuk siklus itu. Kadar air masuk $(64{,}0 - 40{,}0)/40{,}0 = 0{,}60$ atau 60% dan keluar $(42{,}0 - 40{,}0)/40{,}0 = 0{,}05$ atau 5%, sehingga air yang diuapkan $64{,}0 - 42{,}0 = 22{,}0$ kg.

Hasil itu berada di dalam 53 sampai 63% dari kajian pengering listrik, walaupun angka pengering komersial dapat berbeda. Bila meter mencatat 37,0 kWh untuk muatan yang sama, efisiensinya sekitar 40%, dan aliran udara diperiksa lebih dulu: filter serat, saluran buang, dan suhu udara buang, seperti kunci latihan 4. Filter yang rusak menghentikan pemakaian (Kondisi berhenti 4).

Contoh 3: energi yang terbuang karena pengeringan berlebih. Pengering pada Contoh 1 memakai daya rata-rata 30 kW selama tahap pemanasan. Waktu disetel 45 menit untuk beban terberat, tetapi beban yang keluar dari mesin putaran tinggi sudah kering pada menit ke-35. Pengeringan berlebih 10 menit memakai

per beban, tanpa manfaat bagi linen dan dengan tambahan keausan. Bila pengering menjalankan 12 beban seperti ini per hari, pemborosannya sekitar 60 kWh per hari. Angka biaya dihitung dengan tarif setempat di Bab 22 tentang biaya per kg; contoh ini hanya menghitung energinya.

Contoh 4: tahap paling lambat di laundry hotel. Satu washer-extractor putaran normal menyelesaikan satu siklus dalam sekitar 60 menit dan melayani satu pengering bermuatan sama. Panduan pabrikan memperkirakan sekitar 50 menit pengeringan untuk linen 70 sampai 80%. Anggap angka itu belum mencakup pendinginan 10 menit dan bongkar muat 5 menit. Dalam satu sif 480 menit:

Pengering tertinggal sekitar 0,6 beban setiap sif, sehingga antrean linen basah terus bertambah dan menggoda operator memotong pendinginan. Handuk dari mesin yang memeras sampai sekitar 55% memerlukan sekitar 40 menit, sehingga $480/55 \approx 8{,}7$ beban dan antrean hilang. Pilihannya ekstraksi yang lebih baik atau pengering tambahan, bukan pendinginan yang dipotong.

Contoh 5: kadar air masuk setrika. Anggap seprai paling rapi bila masuk setrika gulung pada kadar air sekitar 45% dan keluar pada sekitar 2%, keduanya di dalam pedoman Bab 29. Seprai poliester-katun 30 kg keluar dari mesin cuci pada 50%. Air yang harus dibuang setrika:

Bila seprai lebih dulu dikeringkan singkat sampai 45%, air yang dibuang setrika $(0{,}45 - 0{,}02) \times 30 = 12{,}9$ kg, dan 1,5 kg dipindah ke pengering. Dengan rentang keluar 2 sampai 4 persen, seprai yang masuk pada 50 persen melepaskan $(0{,}50 - 0{,}04) \times 30 = 13{,}8$ sampai 14,4 kg air di setrika, dan bila lebih dulu dikeringkan sampai 45 persen, $(0{,}45 - 0{,}04) \times 30 = 12{,}3$ sampai 12,9 kg. Keputusan ini adalah pertukaran antara laju setrika dan beban pengering, dan dinilai dari laju setrika yang tercapai, bukan dari satu angka tetap.

Contoh 6: pengeringan awal seprai yang terlalu basah di hotel. Seprai 30 kg tiba di setrika gulung dengan kadar air 58%, seperti kasus pembuka Bab 29 tentang setrika gulung dalam produksi, di atas batas 50% kedua manual. Bila seprai lebih dulu dikeringkan sampai 50%, pengering mengambil

dengan energi teoretis $2{,}4 \times 0{,}68 \approx 1{,}6$ kWh, atau sekitar 2,6 sampai 3,1 kWh nyata pada efisiensi 53 sampai 63%, ditambah waktu siklus dan antrean pengering. Air yang dibuang setrika turun dari $(0{,}58 - 0{,}04) \times 30 = 16{,}2$ kg menjadi 13,8 kg. Pengeringan awal hanya menambal gejala. Sebabnya dicari di peras akhir washer-extractor, dan program cuci diubah hanya dengan persetujuan pengelola laundry dan pemasok kimia, karena perubahan itu di luar wewenang teknisi hotel menurut Bab 29 tentang setrika gulung.

Kondisi berhenti

Keadaan berikut adalah kondisi berhenti untuk pengering dan setrika gulung, masing-masing dengan pihak yang mengambil alih.

1. Terlihat asap, nyala, atau bara. Ini kebakaran, bukan pekerjaan pembersihan. Tanggap kebakaran di dalam pengering: pintu tidak dibuka, karena udara yang masuk memperbesar api; pemanas dihentikan dan katup gas atau uap ditutup; pemadam kebakaran dipanggil; dan prosedur kebakaran fasilitas diikuti. Pengering yang memiliki sistem pemadam semprot air bawaan diperlakukan menurut manualnya, karena sebagian sistem itu memerlukan listrik untuk bekerja.
2. Tercium bau hangus atau linen keluar dengan noda cokelat kehitaman tanpa asap. Pengering dihentikan, dibiarkan dingin, lalu filter serta saluran buang diperiksa dan dibersihkan sebelum dipakai lagi. Muatan itu dikeluarkan, disebar tipis, dan diawasi sebagai risiko penyalaan sampai dingin; penanggung jawab peralatan memutuskan kapan pengering dipakai lagi.
3. Siklus terpaksa dihentikan sebelum fase pendinginan selesai. Operator mengeluarkan linen, menyebarnya tipis di tempat berventilasi, dan tidak menumpuknya sampai dingin.
4. Filter serat tidak dapat dibersihkan atau rusak. Pengering tidak dipakai sampai penanggung jawab peralatan menangani filter itu.
5. Penutup setrika gulung atau pengaman jari tidak bekerja. Setrika tidak dipakai sampai teknisi berkompeten memeriksanya menurut Bab 28 tentang keselamatan setrika gulung.
6. Pada pengering gas, tercium bau gas atau udara buang berbalik ke ruangan. Sumber gas ditutup, ruangan diberi ventilasi, tidak ada saklar yang dinyalakan atau dimatikan di area itu, dan teknisi yang berwenang dipanggil.
7. Akhir sif tiba sementara muatan pengering belum selesai atau belum dingin. Muatan tidak ditinggal tanpa pengawasan; pengawas sif menentukan siapa yang menungguinya.
8. Linen tersangkut di setrika gulung. Linen hanya dikeluarkan setelah isolasi energi menurut Bab 2 · Keselamatan, oleh petugas yang ditunjuk dalam prosedur isolasi itu.
9. Pekerjaan diperlukan pada pemanas, saluran gas, atau jalur uap. Pekerjaan itu memerlukan isolasi energi dan izin kerja seperti di Bab 2 · Keselamatan dan dikerjakan teknisi yang berwenang.
10. Linen yang setelah dicuci masih berbau minyak hendak dimasukkan ke pengering. Linen itu dicuci ulang lebih dulu, dan pengawas laundry menentukan program cuci ulangnya.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab 10 · Fisika tentang kalor dan perpindahan panas serta Bab 11 · Fisika tentang perubahan fase dan kalor laten memberi dasar fisikanya. Bab 1 · Keselamatan tentang bahaya dan kondisi berhenti dan Bab 2 · Keselamatan tentang izin kerja memberi dasar keselamatannya. Di rak Laundry, bab ini bersandar pada Bab 6 tentang kimia pembersih, Bab 2 tentang tekstil, Bab 8 tentang oksidator, Bab 10 tentang washer-extractor, dan Bab 14 tentang higiene linen, serta menjadi dasar Bab 16 tentang panas dan utilitas laundry, Bab 19 tentang katalog gejala, Bab 21 tentang K3 laundry, dan Bab 22 tentang biaya per kg.

Bab 23 sampai Bab 27 membahas pengering tumble sebagai mesin, dari saluran buang dan rantai pengaman sampai pembakar gas, pemanas, dan perawatan. Bab 28 sampai Bab 32 membahas setrika gulung sebagai mesin, dari pengaman tangan dan kadar air linen masuk sampai pemasangan. Bab-bab itu memakai bab ini sebagai pemilik proses finishing dan bahaya kebakaran pengering secara proses.

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi yang dipakai. Angka dalam soal adalah data latihan.

Referensi