sifat-fisik-thermal

9/26/2012

1

Dewi Maya Maharani, STP, M.Sc

Pokok Bahasan

No. MATERI

1. Pengantar Sifat fisik dan thermal bahan pangan dan hasil

pertanian

2. Rheologi

3. Evaporasi

4. Pengeringan pangan

5. Pengolahan Non Termal

6. Pemanasan (Pasteurisasi dan Sterilisasi, perhitungan Log D,

dll)

7. Penggorengan

8. Modifikasi suhu dan tekanan pada pengolahan pangan

9. Mixing

Lewis, M.J, 1987, Physical properties of foods and food processing

systems, Ellis Horwood Ltd., England

Mohsenin, N.N., 1980, Thermal properties of foods and agricultural materials, Gordon and Breach, Science Publisher, Inc., New York

Rao, M.A., Rizvi, S.S.H, and Datta, A.K., 2005, Engineering properties of foods, Third Edition, Taylor & Francis Group

Sahin, S and Sumnu, S. G., 2006, Physical properties of foods, Middle East Technical University, Ankara, Turkey

Barbosa-Cánovas G.V., Juliano P., Peleg M., (2004/Rev.2006), ENGINEERING PROPERTIES OF FOODS, in Food Engineering, [Ed. Gustavo V. Barbosa-Cánovas], in Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS), Developed under the Auspices of the UNESCO, Eolss Publishers, Oxford ,UK, [http://www.eolss.net]

Referensi

Quiz 20%

Tugas 20%

UTS 20%

UAS 20%

Praktikum 20%

Penilaian

9/26/2012

2

OUTLINE

SIFAT FISIK

SIFAT THERMAL UKURAN, BENTUK,

VOLUME, DENSITAS, POROSITAS &

LUAS PERMUKAAN

Sifat FISIK

1. Screening

2. Grading

3. Analisis & perhitungan efisiensi

(penghitungan pindah panas dan

massa)

4. Perancangan alsin

5. Pengembangan produk baru

6. Evaluasi kualitas bahan makanan

9/26/2012

3

1. Diameter Mayor: dimensi terpanjang dari luas

proyeksi maksimum

2. Diameter Intermediate: diameter minimum dari luas

proyeksi maksimum atau diameter maksimum dari

luas proyeksi minimum

3. Diameter minor, dimensi terpendek dari luas proyeksi

minimum.

UKURAN

Panjang – Lebar - Ketebalan

BENTUK

Kebulatan adalah rasio volume padat terhadap volume

sebuah bola yang memiliki diameter sama dengan diameter

mayor obyek sehingga dapat membatasi sampel padat.

9/26/2012

4

Volume

Metode Penentuan Volume:

1.Karakteristik dimensi untuk bentuk yang

umum

2.Displacement method

Volume – Displacement Method Liquid

Cairan yang digunakan harus memiliki tegangan

permukaan yang kecil dan harus diserap secara lambat

oleh partikel

Alkohol, Toluene (C6H5CH3), Tetrachloroethylene (C2Cl4)

Pelapisan dengan film tipis atau pengecatan mungkin diperlukan untuk

mencegah penyerapan cairan ke dalam bahan

Pycnometer

Vs = volume padatan (m3) , Wpl = berat pycnometer yang dipenuhi cairan (kg), Wp = berat pycnometer kosong (kg), Wpls = berat pycnometer yang berisi padatan dan dipenuhi cairan (kg), Wps = berat pycnometer berisi padatan tanpa cairan (kg), ρl = densitas cairan (kg/m3).

Metode Langsung

Volume = Vol. akhir – Vol. awal

9/26/2012

5

DENSITAS

Diperlukan untuk

Proses separasi

Densitas

True Density

Densitas bahan murni atau bahan komposit yang dihitung

dari densitas masing-masing komponen dengan memperhatikan

massa dan volume

ρi = densitas komponen i (kg/m3),

Xiv = fraksi volume komponen i

Xiw = fraksi massa komponen i

n = jumlah komponen

Tentukan densitas nyata bayam yang memiliki komposisi seperti pada tabel

CONTOH

Komponen Komposisi (%) Densitas (kg/m3)

Air 91.57 995.74

Protein 2.86 1319.63

Lemak 0.35 917.24

Karbohidrat 1.72 1592.89

Abu 3.5 2418.19

9/26/2012

6

Sifat THERMAL

PENGOLAHAN PANGAN

PENDINGINAN PEMANASAN

Desain dan operasi proses melibatkan pindah panas memerlukan

sensitivitas bahan terhadap panas

Ex : specific heat, latent heat, thermal conductivity difusifitas termal

Sifat thermis memegang peranan penting dalam desain

dan prediksi terjadinya pindah panas selama

penanganan, proses pengolahan, pengalengan,

penyimpanan dan distribusi makanan

Definisi Unit surface conductance :

Konduktivitas panas dari lapisan fluida yang relatif diam yang diasumsikan melekat pada permukaan bahan padat selama pemanasan atau pendinginan.

Nama lainnya adalah koefisien perpindahan panas konveksi, unit film conductance, dan film coefficient.

Unit Surface Conductance (h)


TA

q

.h =

Satuan h : W/m2K, J/s.m2.K, Btu/hr.ft2oF

Konversi : 1 Btu/hr.ft2oF = 5,68 J/s.m2.K

Equivalent dengan k/L pada konduksi panas

9/26/2012

7

Contoh nilai h :

Boiling liquid 400 – 4000 Btu/hr.ft2oF evaporasi

Still air 1 Btu/hr.ft2oF refrigerasi

Moving air 10 Btu/hr.ft2oF air drying (pengeringan)


Panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk

merubah wujud suatu bahan pada tekanan konstant tanpa perubahan temperatur.

Latent heat (panas laten)

Es Cair Uap panas laten

pembekuan

335 kj/kg

panas laten

penguapan

2257 kj/kg

Untuk air pada tekanan atmosfer

Untuk food - panas laten pembekuan

- panas laten pencairan

Contoh panas laten beberapa produk : Lettuce Ka : 94,8% 316,3 (317,6) kJ/kg Strawberries Ka : 94,0 316,5 (314,9) kJ/kg Kentang Ka : 77,8 258,0 (260,6) kJ/kg

Persamaan Lamb (1976)

L = 355 mw

mw= fraksi berat k.a.

L = panas latent (kJ/kg )

Latent heat (panas laten)

Panas spesifik merupakan ukuran yang menunjukkan jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu satuan berat bahan sebesar satu satuan unit temperatur.

Specific heat (panas spesifik)

Tm

qC

Satuan C : Kkg

kj0 Kkg

calk0

.atau

Konversi : Kkg

calk0

.1Kkg

kj0= 4,18

9/26/2012

8

Nilai C tergantung temperatur C turun dengan

turunnya temperatur

Contoh :

- air T : 590F C : 4,18 kJ/kg.K

- es T : 320F C : 2,04 kJ/kg.K

- susu di atas T beku C : 3,89 kJ/kg.K

- susu di bawah T beku C : 2,05 kJ/kg.K

Air dipakai sebagai cooling medium karena C-nya besar


Hubungan antara panas spesifik dan komposisi bahan. C = mw.Cw + ms Cs Cw = 4,18 kJ/kg.K Cs = 1,46 kJ/kg.K mw & ms = fraksi berat air dan bahan padatan

Cara lain Miles et al (1983)


Kkg

kjxmmmf wsnf 018,43,05,0 C =

wsnff mmm , fraksi berat lemak, padatan non lemak, dan air

Bila data analisis tersedia

C = mwCw + meCe + mpCp + mfCf + maCa

Panas spesifik dari gas dan uap air.


air karbohidrat protein lemak abu

CvCp dan ps

Cv

Cp

- Cv = panas spesifik pada volume konstan

- Cp = panas spesifik pada tekanan konstan

Secara matematis k adalah faktor pembanding pada aliran panas

konduksi steady state.

Faktor komposisi bahan k dapat dihitung berdasar komposisi bahan

Thermal conductivity (konduksi panas)

dT

dx

A

qk

FfthrBtu

Cmdtj

Kmdtj

k 00 ..atau

..

. Satuan

Kmdtj

Ffthr

Btu

.. 731,1 ..

10

Konversi

9/26/2012

9


wV & sV

wk & sk

= fraksi volume dari padatan dan air

= konduksi panas padatan dan air

Untuk sistem dengan n komponen

nkkkk n2211 V .......... V V

n

n

2

2

1

1

k

V...........

k

V

k

V

1

k

paralel

Tegak lurus

Thermal conductivity (konduksi panas) Model paralel

q

A B

Model tegak lurus/seri

q

A

B

Bila sistem terdiri dari padatan dan air :

kV k wws sVk

w

w

s

s

k

V

k

V

1

k

paralel

tegak lurus

nn2211 k..V.......... kV kV k

n

n

2

2

1

1

k

V............

k

V

k

V

1

k

paralel

tegak lurus

Untuk sistem dengan n komponen :


k udara = 0,025

k protein = 0,2

k es = 2,24

k solid = 0,26

k karbohidrat = 0,245

k air = 0,6

k lemak = 0,18 Satuan k dalam


KmdtJ

.

9/26/2012

10

Contoh soal:

Bila diasumsikan komposisi apel dalam fraksi berat adalah 0,844 air dan 0,156 padatan serta berat satuan air dan padatan adalah 1000 kg/m3 dan 1590 kg/m3, hitung nilai konduktivitas panasnya.


Adalah laju dimana panas didifusikan masuk atau keluar bahan.

Secara matematis adalah perbandingan antara k dengan hasil kali C dan

Thermal diffusivity ( )

Ukuran kecepatan perubahan temperatur dari bahan pada pemanasan / pendinginan bila tinggi bahan mudah panas / dingin

Secara fisik

Penting pada proses unsteady state heat transfer. Contoh : es = 0,048 ft2/hr

apel = 0,0058 ft2/hr

kedelai = 0,0049 ft2/hr

Thermal diffusivity ( )

sifat-fisik-thermal

Documents