UKURAN, BENTUK, VOLUME DAN ATRIBUT FISIK LAIN

Rini Yulianingsih

UKURAN

Pentingnya sifat fisik Ukuran

Screening, Grading, evaluasi kualitas bahan makanan,

penghitungan pindah panas dan massa

Ukuran partikel agglomerasi, dissolution, penyerapan

air, viskositas intrinsik

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.

Karakteristik Dimensi

Panjang – Lebar - Ketebalan

BENTUK

Bentuk ini juga penting dalam panas dan perhitungan

perpindahan massa, penyaringan untuk memisahkan

material padatan asing, grading buah-buahan dan

sayuran, dan mengevaluasi kualitas bahan makanan.

Bentuk bahan makanan biasanya dinyatakan dalam

kebulatan dan rasio aspek.

Sphericity (Kebulatan)

Kebulatan adalah rasio volume padat terhadap volume

sebuah bola yang memiliki diameter sama dengan diameter

mayor obyek sehingga dapat membatasi sampel padat.

Untuk partikel bulat dengan diameter Dp, kebulatan sama

dengan 1

Dengan asumsi bahwa volume dari sampel padat sama dengan

volume ellipsoid triaksial yang memiliki diameter setara dengan

sampel, maka:

= sphericity (kebulatan)

Ve = volume ellipsoid triaksial dengan diameters ekuivalen (m3),

Vc = volume bola pembatas (m3).

Ellipsoid Triaksial

Kebulatan juga didefinisikan sebagai rasio luas permukaan

bola yang memiliki volume yang sama dengan obyek

terhadap luar permukaan aktual obyek (McCabe, Smith, &

Harriot, 1993):

Dp = diameter ekuivalen atau diameter nominal particle (m),

Sp = luas permukaan satu partikel (m2),

Vp = volume satu partikel (m3).

Diameter ekivalen : diameter bola yang memiliki volume

yang sama dengan partikel.

Untuk butiran halus Sulit

Diameter ekivalen didasarkan pada analisis ayakan atau

pemeriksanaan mikroskopis bahan granular. Luas

permukaan ditentukan dari pengukuran adsorpsi atau

dari penurunan tekanan dalam wadah partikel

N = Jumlah partikel

m = massa sampel (kg),

ρp = densitas partikel (kg/m3),

Vp = volume satu partikel (m3).

Definisi lain dari kebulatan adalah rasio diameter dari

lingkaran terbesar (di) terhadap diameter lingkaran pembatas

terkecil (dc) (Mohsenin, 1970)

Aspek Rasio (Ra)

Penghitungan dengan menggunakan panjang (a) dan

lebar (b).

Ra = b / a

Radius Kurva (Radius of Curvature)

Radius kurva penting untuk menentukan seberapa

mudah obyek akan bergulung

Radius kurva minimum

dan maksimum untuk

obyek yang besar

(mis:buah apel)

dilakukan mengunakan

pembacaan indikator

terkecil dan terbesar

Untuk benda kecil dari bentuk yang relatif seragam, jari-jari

kelengkungan dapat dihitung dengan menggunakan diameter besar

dan baik diameter kecil atau menengah

Rmin = Radius kurva minimum (m),

Rmax = Radius kurva maksimum (m),

H = diameter intermediate atau diameter rata-rata diameter

minor dan mayor (m),

L = diameter mayor (m).

Roundness

Roundness adalah ukuran ketajaman sudut-sudut

bahan padat

Roundness = Ap/Ac

Ap : Luas Proyeksi terbesar dari obyek pada posisi

istirahat alami (m2)

Ac : Luas lingkaran pembatas (m2)

r = Radius kurva seperti pada gambar (m)

R = Radius maksimum lingkaran batas dalam (m),

N = Jumlah sudut yang dijumlahkan dalam pembilang.

Angle of Repose

Volume

Metode Penentuan Volume:

1.Karakteristik dimensi untuk bentuk yang

umum

2.Displacement method

3.Metode image processing

𝑒 = 1 − 𝑏 𝑎 2

r1 dan r2 : jari-jari dasar dan atas

L : tinggi

Volume – Displacement Method 1. Liquid

Cairan yang digunakan harus memiliki tegangan

permukaan yang kecil dan harus diserap secara lambat

oleh partikel

Air, 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),

ρ1 = densitas cairan (kg/m3).

Metode Langsung

Volume = Vol. akhir – Vol. awal

Untuk obyek yang besar

Prinsip : Hukum Archimedes

G = Gaya buoyancy (N),

ρl = Densitas cairan (kg/m3),

Wair = Berat sampel di udara (kg),

Wl = Berat sampel di cairan (kg).

Untuk bahan yang densitas lebih kecil

dari cairan

Menggunakan sinker

Volume – Displacement Method 2. Gas

Volume bahan dengan bentuk butiran dan bahan dengan

bentuk tidak teratur dapat ditentukan dengan

displacement method gas atau udara (Helium / Nitrogen).

Langkah-langkah

• Kran 2 dan 3 di tutup, kran 1 dibuka dan gas diisi ke

chamber 1 sampai tekanan yang ditentukan (misal

700 – 1000 Pa)

• Kran 1 ditutup dan tekanan di catat.\

• Asumsi: gas ideal

P1 V1 = n R T1

P1 = Tekanan keseimbangan ketika katub 2 tertutup (Pa),

V1 = volume chamber pertama (m3),

n = moles gas (kg mol),

R = Konstanta gas (8314.34 J/kg mol K),

T1 = Temperature absolut (K).

• Katub kedua dibuka gas masuk ke chamber 2

(terbagi 2)

(m = m1 + m2)

• Tekanan kedua dicatat (P2)

• Asumsi sistem isothermal P1V1 = P2V1 + P2Va2

• Va2 adalah volume ruang kosong pada chamber 2

• Vs = V2 – Va2

Bahan yang digunakan : pasir, butiran kaca, biji-bijian

(seperti rapeseed)

Volume – Displacement Method 3. Padatan

• Pengukuran densitas pasir/butiran kaca/biji dalam suatu

kontainer

• Penghitungan densitas (berat/volume) pengukuran berat

dilakukan dengan mengetap pasir dan menghaluskan

permukaan dengan penggaris dan dilakukan sampai 3 kali

pengukuran menghasilkan hasil yang sama

• Penempatan sampel dan pasir/butiran kaca/biji dalam

kontainer

• Pengetapan dan pengukuran (3 kali pengukuran memberikan

hasil yang sama)

• Volume padatan: Volume material padat (termasuk

air) tidak termasuk pori yang terisi udara. Metode

(Gas displacement method)

• Apparent Volume: Volume bahan termasuk pori

dalam bahan (pori internal). Metode solid / liquid

displacement method. Bentuk regular dengan

karakteristik dimensi

• Bulk Volume: Volume bahan ketika dikemas atau

ditumpuk. Termasuk pori internal dan pori eksternal

Ekspresi Volume

CONTOH JURNAL

Sifat Fisik Buah Aonla

Sifat Fisik Buah Apel

THANKYOU