Transfer panas pada makanan

Bambang SA Jur. Ilmu dan Teknologi PanganFP UNS

Difinisi

Perpindahan panas dari satu titik ke lainnya

Heat transfer : ilmu yang mempelajari perpindahan energi antara dua titik selama ada perbedaan suhu

Model Perpindahan Panas1. Konduksi:

Perpindahan panas melalui suatu media yang media tersebut tidak bergerak

2. Konveksi:Perpindahan panas melalui suatu media yang media tersebut ikut bergerak

3. RadiasiPerpindahan panas melalui suatu ruangan dengan atau tanpa media.

Konduksi

)( 21 TTL

kAq

Persamaan Umum :

dimana T = suhu di beberapa titik x = tebal permukaan

A= luas permukaan k= thermal conductivity (Btu/hr.ft.ºF)

-dT/dx = perbedaan suhu

dx

dTkAq

5

Convection heat transfer untuk bidang datar

Flow

qTw

T∞

wall

Transfer panas pada dinding mendekati nol.

)( TThAq w

Thermal Conductivity

Silver 410 W/m. °C 237 Btu/h.ft.°F

Copper 385 W/m. °C 223 Btu/h.ft.°F

Diamond 2300 W/m. °C 1329 Btu/h.ft.°F

Quartz 41.6 W/m. °C 24 Btu/h.ft.°F

Batupasir 0.78 W/m. °C 0.45 Btu/h.ft.°F

Ammonia 0.147 W/m. °C 0.085 Btu/h.ft.°F

Air 0.556 W/m. °C 0.327 Btu/h.ft.°F

Hydrogen 0.175 W/m. °C 0.101 Btu/h.ft.°F

Udara 0.0206 W/m. °C 0.0119 Btu/h.ft.°F

Metals

Nonmetallic solids

Liquids

Gases

Penggolongan dan sifat bahan pangan

Berdasar sumbernya : Bahan baku/mentah Bahan setengah jadi Bahan jadiBerdasarkan keadaannya : Padatan homogen (gel, isolan protein dsb) Padatan heterogen Tepung Cairan (kental dan tidak kental)

Estimasi Konduktifitas Bahan Pangan bergantung suhu

)( viiXkk

2-4ic T 10 x 1,0154 T 0,0062489 2,2196 k

2-6w T 10 x 6,7306 - T 0,0017625 0,57109 k

2-6p T 10 x 2,7178 - T 0,0011958 0,1788 k

Estimasi Konduktifitas Bahan Pangan

2-6a T 10 x 2,9069 - T 0,001401 0,3296 k

2-7f T 10 x 1,7749 - T 0,0027604 01807 k

2-6c T 10 x 4,3312 - T 0,0013874 0,2014 k

2-6fi T 10 x 3,1683 - T 0,0012497 0,18331 k

Dimana :

k = konduktifitas bahanki = konduktifitas masing-masing

komponen penyusunnyaXvi = fraksi volume dari masing-

masing komponen penyusunkw = konduktifitas komponen air

kic = konduktifitas komponen es

Dimana :

kp = konduktifitas komponen protein

kf = konduktifitas komponen lemak

kc = konduktifitas komponen karbohidrat

kfi = konduktifitas komponen serat pangan

ka = konduktifitas komponen abu

ii

vi

X X

i

/X

1

i

Dimana :

Xi = fraksi masa masing-masing komponen

i = masa jenis masing-masing komponen

= masa jenis gabungan

Masa jenis masing-masing komponen bergantung pada suhu

T 0,13071 916,89 ic

2T 0,0037574 - T 0,0031439 997,18 w

T 0,51814 1329,9 p T 0,31046 1599,1 c

T 0,36589 1311,5 fi T 0,28063 2423,8 a

T 0,41757 925,59 f

Contoh 1

Hitung konduktifitas panas dari bahan dengan komposisi 7,8 % lemak, 1,5 % abu, 19 % protein, dan 71,7 % air pada suhu 19 oC

Contoh 2

Hitung konduktifitas panas susu dengan komposisi 87,5 % air, 3,7 % protein, 3,7 % lemak, 4,6 % lactosa dan 0,5 % abu pada suhu 10 oC.

PINDAH PANAS KEADAAN STEDY

)( 21 TTL

kAq q

kA

LTT )( 21

IRV V = T

I = q

R = L/k

Contoh 3

Hitung laju perpindahan panas pada sebuah dinding yang terbuat dari 2 lapis gelas dan ditengahnya ada udara. Tebal gelas 1,6 mm dan udaranya 0,8 mm. Konduktifitas gelas 0,52 W/(m.K) dan udara 0,031 W/(m.K). Suhu udara di sisi satu adalah 21 oC dan disisi lainya -15 oC. Koefisien konveksi berturut-turut 2,84 W/(m2 K) dan 11,4 W/(m2.K)

Contoh 4

Koefisien transfer panas rata-rata pada pipa 568 W/m2.K Panas spesifik bahan 3187 J/kg.K . Hitung jumlah air yang digunakan dan luas yang diperlukan untuk pipa pendingin

20 oCPasta 50 kg/jam

100 oC

Air 10 oC

Air 17 oC

Jawab

1. Panas yang diberikan oleh bahan = 50 kg/jam x 3187 J/Kg.K x (100- 20)K = 127.480.000 J/jam = 3,541 kW2. Panas spesifik air 4186 J/kg.K x (4186)(17-10) = 127.480.000 x = 4350 kg/jam (kebutuhan air)

Q = Ui Ai T rerata = 3541 W

(568)(Ai)(28,8) = 3541

Ai = 0,216 m2

Konveksi

21

Masak nasi

hAdTq

whereh = heat transfer coefficient

Laju perpindahan panas:

Konveksi

22

Natural or Free Heat Convection

Force Heat Convection

Koefisian Convection heat-transfer

23

Free Convection

Forced Convection

Boiling water

Condensation of water vapor

Vertical plate 0.3m high in air 4.5 W/m2. °C 0.79 Btu/h.ft2.°F

Horizontal cylinder, 2-cm diameter, in air

6.5 W/m. °C 1.14Btu/h.ft.°F

Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate 12 W/m2. °C 2.1 Btu/h.ft2.°F

Airflow at 2m/s over 0.2-m square plate 75 W/m. °C 13.2 Btu/h.ft.°F

In a pool or container 2,500-35,000 W/m2. °C

400-600 Btu/h.ft2.°F

Vertical surfaces 4,000-11,300W/m2. °C 700-2,000 Btu/h.ft2.°F

24

Convection heat transfer untuk bidang datar

Flow

qTw

T∞

wall

Transfer panas pada dinding mendekati nol.

)( TThAq w

25

Contoh : Udara pada 20 ºC dihembuskan pada bidang datar ukuran 50 x 75 cm dan suhu

dipertahankan 250 ºC. Koefisien heat-transfer coefficient adalah 25 W/m2.ºC. Calculate the heat

transfer.

Jawab :

Laju transfer panasToo = 20 ºC

Tw = 250 ºC

Air

h = 25 w/m2.ºC

)( TThAq w

Terima Kasih