Upload
rifayanifadhilah
View
281
Download
14
Embed Size (px)
DESCRIPTION
LAPRAK
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
TEKNIK PENANGANAN HASIL PERTANIAN
(Karakteristik Termal Bahan Hasil Pertanian (Pengukuran Nilai Kapasitas Kalor
(Cp)))
Oleh :
Nama : Rifayani Fadhilah
NPM : 240110130068
Hari, Tanggal Praktikum : Rabu, 30 September 2015
Waktu : 13.00 – 15.00 WIB
Asisten : 1. Nedia Cahyati M.
2. Nur Oktavia B.
LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES
DEPARTEMEN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2015
Nilai :
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hampir semua proses dalam penanganan dan pengolahan hasil pertanian
memerlukan pengkajian tentang adanya pindah panas. Proses-proses tersebut
antara lain pengeringan, pendinginan, pemanasan dan pembekuan. Karakteristik
thermal bahan yang penting untuk diketahui antara lain panas spesifik,
konduktivitas termal, diffusivitas termal, entalpi, dan koefisien pindah panas
permukaan.
Sifat termal sangat signifikan berpengaruh dalam problem pindah panas
pada bahan hidup seperti produk pangan. Data sifat fisik bahan tersebut sangat
diperlukan dalam operasi pada industri pengolahan pangan guna mengembangkan
model termal untuk mendapatkan hasil yang akurat secara numerik dan juga untuk
memprediksi atau mengontrol fluks panas dalam bahan makanan selama proses
pengolahan seperti pemanasan, pembekuan, sterilisasi, pengeringan atau
pasteurisasi.
Pada praktikum kali ini dilakukan pengamatan karakteristik termal beberapa
bahan hasil pertanian. Karakteristik termal yang diamati adalah panas spesifiknya.
Panas spesifik sangat penting untuk diketahui karena panas spesifik membangun
sebuah system pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan dengan
penggunaan termal, misalnya untuk perencanaan, pengendalian dan operasi dalam
perlakuan pemanasan, penggorengan dengan vacuum frying, pengeringan,
pendinginan dan pembekuan dan lain-lain.
Dengan pengetahuan tetang kapasitas kalor tersebut maka bahan hasil
pertanian dapat diperlakukan secara tepat baik dalam proses penyimpanan,
distribusi, dan dalam proses pengolahan hingga menghasilkan produk pertanian
yang berkualitas baik bagi konsumen.
1.2 Tujuan
Menentukan panas spesifik (Cp) dari beberapa jenis bahan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karakteristik Termal
Analisa termal secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang
mengukur sifat fisis suatu bahan dan atau hasil-hasil reaksi yang diukur sebagai
fungsi temperatur. Karakteristik termal mempunyai peranan penting terhadap
sifat suatu bahan, karena berkaitan erat dengan struktur dalam bahan itu sendiri.
Suatu bahan bila dipanaskan akan terjadi perubahan struktur yang mengakibatkan
adanya perubahan dalam kapasitas panas atau energi termal bahan tersebut.
Jadi kaitannya dengan industri, teknik analisa termal digunakan untuk
penentuan kontrol kualitas suatu produk/bahan khususnya polimer. Tanpa adanya
pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat sulit
dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan kelakuan dari bahan tersebut
jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan/didinginkan). Dengan demikian
pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan menjadi sangat penting dalam
kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi barang jadi maupun untuk kontrol
kualitas. Dengan memahami jenis perubahan struktur yang terjadi, dapat
ditentukan langkah proses yang sesuai.
Karakteristik termal bahan hasil pertanian sangat penting diketahui untuk
membangun sebuah sistem pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan
dengan penggunaan termal, misalnya untuk perencanaan, pengendalian dan
operasi dalam perlakuan pemanasan, penggorengan dengan vacuum frying,
pengeringan, pendinginan dan pembekuan dan lain-lain (Rusendi, 2015). Proses-
proses utama adalah pemanasan, pendinginan, dan pembekuan. Tujuan perlakuan
panas pada umumnya adalah pengawetan atau pencegahan terhadap
pengecambahan.
Dalam pemanasan dan pengeringan produk pertanian, adalah sangat penting
untuk mengetahui berapa suhu harus diberikan dan untuk waktu berapa lama
supaya tidak terjadi kerusakan. Sebagai contoh, kapasitas perkecambahan suatu
benih turun dengan drastis apabila terkena panas yang berlebihan, sementara
kualitas bahan-bahan lain mungkin memburuk.
2.2 Panas Spesifik
Panas Spesifik (Cp) adalah jumlah panas yang bertambah atau hilang dari
produk pangan setiap ada perubahan satu unit suhu tanpa terjadinya perubahan
bentuk (J/(kg.oC)). Panas spesifik ini merupakan fungsi dari beberapa komponen
dari produk pangan, diantaranya adalah kadar air, suhu dan tekanan.
Panas spesifik dapat didefinisikan sebagai jumlah energi panas yang diserap
atau dilepaskan oleh satuan massa bahan dalam suatu perubahan suhu, tanpa
terjadi perubahan fasa bahan (Zain,2005). Persamaan umum dari panas spesifik
adalah sebagai berikut:
Cp= qm ∆ T
…(i)
Dimana :
Cp = Panas spesifik (J/kg K)
q = Energi panas (J)
m = Massa bahan (kg)
ΔT = Perbedaan suhu (K)
Panas spesifik adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1oC
dari 1 kg bahan. Panas spesifik dari bahan hasil pertanian yang masih
mengandung air adalah jumlah dari panas spesifik bahan kering dan panas spesifik
air yang dikandungnya (Nurjanah, 2012). Jika Cd dan Cw adalah panas spesifik
bahan kering dan air, dan m adalah kadar air bahan dalam basis basah maka panas
spesifik bahan tersebut adalah :
C=( m100 )Cw+
(100−m )100
Cd …(ii)
Pengukuran panas spesifik dapat dilakukan dengan menggunakan
kalorimeter. Kalorimeter yang biasa digunakan adalah Different scanning
calorimeter (DSC). Selain itu panas spesifik bahan pertanian dapat diukur secara
langsung dengan menggunakan bomb calorimeter, dihitung dengan menggunakan
pendekatan persamaan siebel, atau dihitung dengan menggunakan persamaan choi
dan okos.
2.2.1 Persamaan Siebel
Siebel (1918) dalam Earle (1983), menyatakan bahwa panas spesifik untuk
buah-buahan, sayuran dan konsentrat yang berasal dari tumbuhan yang tidak
mengandung lemak memiliki nilai yang bervariasi sesuai dengan kadar airnya
sehingga dengan demikian panas spesifik bahan merupakan rata-rata dari panas
spesifik air dan panas spesifik padatannya. Persamaan panas spesifik bahan jika
suhu bahan di atas titik beku adalah:
Cp = 3349M + 837.36 ... (iii)
Sedangkan jika suhu bahan di bawah titik beku, persamaannya adalah:
Cp = 1256M + 837.36 ... (iv)
Dimana:
Cp = Panas spesifik bahan (J/kg K)
M = Fraksi massa air
Apabila bahan mengandung lemak maka panas spesifik bahan ditentukan
oleh fraksi massa lemak (F), fraksi massa padatan non lemak (SNF) dan fraksi
massa air (M). Dengan demikian persamaannya adalah sebagai berikut:
Suhu diatas titik beku :
Cp = 1674.2 F + 837.36 SNF + 4186.8 M ... (v)
Suhu dibawah titik beku:
Cp = 164.2 F + 837.36 SNF + 2093.4 M ... (vi)
2.2.2 Persamaan Choi dan Okos
Berbeda dngan Siebel, Choi dan Okos lebih detail lagi dengan memasukkan
komposisi bahan non lemak. Panas spesifik (J/kg K) merupakan fungsi suhu (oC).
Berikut ini panas spesifik berbagai komponen bahan:
1. Protein : Cpp = 2008.2 + (1208.9 x 10-3 T) – (1312.9 X 10-6
T2)
2. Lemak : Cpp = 1984.2 + (1473.3 x 10-3 T) – (4800.8 X 10-6
T2)
3. Karbohidrat : Cpp = 1548.8 + (1962.5 x 10-3 T) – (5939.9 X 10-6
T2)
4. Serat : Cpp = 1845.9 + (1930.6 x 10-3 T) – (4650.9 X 10-6
T2)
5. Abu : Cpp =1092.6 + (1889.6 x 10-3 T) – (3681.7. X 10-6
T2)
6. Air diatas titik beku : Cpp = 4176.2 + (9.0862 x 10-5 T) – (3681.1 X 10-6
T2)
Panas spesifik campuran diatas titik beku adalah:
Cp = P(Cpp) + F(Cpt) + C(Ccpc) + Fi(Cpfi) + A(Cpa) + M(Cwaf) ... (vii)
dimana P, F, C, Fi, A, dan M merupakan fraksi massa dari protein, lemak,
karbohidrat, serat, abu, dan air.
BAB III
METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN
3.1 Alat dan bahan
3.1.1 Alat
1.Timbangan Analitik
2.Termos
3.Pemanas Air
4.Termometer bahan
5.Termometer couple
6.Stopwatch
7.Gelas Ukur
8.Beaker Glass
3.1.2 Bahan
1. Jeruk Limau
2.Tomat Ceri
3.Air
3.2 Prosedur
1.Memanaskan air menggunakan pemanas air.
2.Menimbang bahan dengan menggunakan timbangan analitik.
3.Menimbang berat termos
4.Menimbang berat termos berisi air panas dengan menggunakan timbangan
analitik.
5.Menghitung berat air panas, dengan cara pengurangan berat termos berisi air
panas dengan berat termos.
6.Mengukur suhu air panas yang berada didalam termos.
7.Mengasumsikan suhu bahan awal sama dengan suhu ruangan, yaitu 298 K.
8.Memasukan salah satu bahan kedalam termos.
9.Menutup termos dan membiarkan bahan beserta air berada didalam termos
selama 15 menit.
10. Setelah 15 menit, membuka tutup termos.
11. Mengukur suhu air.
12. Mengukur suhu bahan.
13. Menghitung Cp bahan dengan menggunakan persamaan berikut:
Qa=Qb …(viii)
ma Cpa ∆ Ta=mbCpb ∆ T b … ( ix )
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b…(x )
Dimana :
ma = Massa air panas (kg)
mb = Massa bahan (kg)
Cpa= Panas spesifik air (kJ/kg K)
Cpb= Panas spesifik bahan (kJ/kg K)
∆Ta= Ta1 – Ta2 = Perbedaan suhu air (K)
∆Tb= Tb1 – Tb2 = Perbedaan suhu bahan (K)
14. Melakukan prosedur 2-13 untuk bahan yang lainnya.
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
4.1 Kelompok 1
4.1.1 Pengukuran
Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 1
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Massa bahan (kg) 6.72 × 10-3 4.95 × 10-3
Suhu awal bahan (K) 298 298
Suhu akhir bahan (K) 350 341
Perubahan suhu bahan
(K)
52 43
Suhu awal air (K) 362.6 347
Suhu akhir air (K) 353 343
Perubahan suhu air (K) 9.6 4
Massa air (kg) 203.55 × 10-3 180.82 × 10-3
Berat termos = 321.07 × 10-3 kg
Cp air = 4180 J/kg K
4.1.2 Perhitungan
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b
1.Tomat Ceri
Cpb=(203.55 ×10−3 ) kg× 4180 J
kg K×9.6 K
( 6.72×10−3 ) kg×52 K=23374.6 J
kg K
2. Jeruk Limau
Cpb=(180.82 ×10−3 ) kg ×4180 J
kg K× 4 K
(4.95 × 10−3 ) kg × 43 K=14203.9 J
kg K
4.2 Kelompok 2
4.2.1 Pengukuran
Tabel 2. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 2
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Massa bahan (kg) 6.13 × 10-3 4.53 × 10-3
Suhu awal bahan (K) 298 298
Suhu akhir bahan (K) 335.1 340
Perubahan suhu bahan
(K)
37.1 42
Suhu awal air (K) 350.5 356.5
Suhu akhir air (K) 342.5 350.7
Perubahan suhu air (K) 8 5.8
Massa air (kg) 184.41 × 10-3 194.03 × 10-3
Berat termos = 321.07 × 10-3 kg
Cp air = 4180 J/kg K
4.2.2 Perhitungan
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b
1.Tomat Ceri
Cpb=(184.41 ×10−3 ) kg ×4180 J
kg K× 8 K
(6.13 ×10−3 ) kg×37.1 K=27115.42104 J
kg K
2. Jeruk Limau
Cpb=(194.03 ×10−3 ) kg× 4180 J
kg K×5.8 K
(4.53 ×10−3 ) kg × 42 K=24724.39462 J
kg K
4.3 Kelompok 3
4.3.1 Pengukuran
Tabel 3. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 3
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Massa bahan (kg) 5.7 × 10-3 5.91 × 10-3
Suhu awal bahan (K) 298 298
Suhu akhir bahan (K) 339.5 353.2
Perubahan suhu bahan
(K)
41.5 55.2
Suhu awal air (K) 352.1 365.1
Suhu akhir air (K) 347.5 354.5
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Perubahan suhu air (K) 4.6 10.6
Massa air (kg) 188.12 × 10-3 172.62 × 10-3
Berat termos = 321.07 × 10-3 kg
Cp air = 4180 J/kg K
4.3.2 Perhitungan
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b
1.Tomat Ceri
Cpb=(188.12 ×10−3 ) kg ×4180 J
kg K× 4 .6 K
(5.7 ×10−3 ) kg× 41.5 K=1529 J
kg K
2. Jeruk Limau
Cpb=(172.62 ×10−3 ) kg ×4180 J
kg K× 10.6 K
(5.91 ×10−3 ) kg×55.2 K=23448 J
kg K
4.4 Kelompok 4
4.4.1 Pengukuran
Tabel 4. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 4
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Massa bahan (kg) 6.08 × 10-3 5.29 × 10-3
Suhu awal bahan (K) 298 298
Suhu akhir bahan (K) 338.6 341.8
Perubahan suhu bahan
(K)
40.6 43.8
Suhu awal air (K) 350.9 362
Suhu akhir air (K) 340.2 347.7
Perubahan suhu air (K) 10.7 14.3
Massa air (kg) 186.6 × 10-3 211.43 × 10-3
Berat termos = 321.07 × 10-3 kg
Cp air = 4180 J/kg K
4.4.2 Perhitungan
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b
1.Tomat Ceri
Cpb=(186.6 ×10−3 ) kg× 4180 J
kg K×10.7 K
(6.08 ×10−3) kg×40.6 K=33809.7 J
kg K
2. Jeruk Limau
Cpb=(211.43× 10−3 ) kg × 4180 J
kg K×14.3 K
(5.24 × 10−3 ) kg× 43.8 K=5454 J
kg K
4.5 Kelompok 5
4.5.1 Pengukuran
Tabel 5. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 5
Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau
Massa bahan (kg) 5.17 × 10-3 5.02 × 10-3
Suhu awal bahan (K) 298 298
Suhu akhir bahan (K) 338.5 340.1
Perubahan suhu bahan
(K)
40.5 42.1
Suhu awal air (K) 344.9 348.4
Suhu akhir air (K) 338.3 342.5
Perubahan suhu air (K) 6.6 5.9
Massa air (kg) 193.83 × 10-3 192.5 × 10-3
Berat termos = 321.07 × 10-3 kg
Cp air = 4180 J/kg K
4.5.2 Perhitungan
Cpb=ma Cpa ∆ Ta
mb ∆ T b
1.Tomat Ceri
Cpb=(193.83 ×10−3 ) kg × 4180 J
kg K×6 .6 K
(5.17 ×10−3 ) kg ×40.5 K=25538 J
kg K
2. Jeruk Limau
Cpb=(192.5 ×10−3 ) kg× 4180 J
kg K×5.9 K
(5.02 ×10−3 ) kg× 42.1 K=22463 J
kg K
BAB V
PEMBAHASAN
Pada praktikum teknik penanganan hasil pertanian kali ini dilakukan
percobaan untuk mengetahui panas spesifik beberapa bahan. Bahan yang
diidentidikasi adalah tomat ceri dan jeruk limau. Pengukuran dan perhitungan
panas spesifik dilakukan pada 5 sampel tomat ceri dan 5 sampel jeruk limau yang
dimasukan kedalam termos berisi air panas selama 15 menit, lalu membandingkan
perubahan suhunya sebelum dimasukan kedalam termos dan setelah dimasukan
kedalam termos selama 15 menit, sehingga didapatkan panas spesifik masing-
masing sampel.
Dari hasil yang didapat rata-rata Cp tomat ceri lebih besar dari Cp jeruk
limau kecuali pada hasil percobaan kelompok 3. Hasil perhitungan kelompok 3
dan 4 menunjukan perbedaan yang sangat signifikan antara Cp tomat ceri dan
jeruk limau, ketimpangan ini terjadi karena adanya kesalahan pada perhitungan.
Menurut literatur nilai Cp tomat ceri adalah 3980 J/kg °C, sedangkan Cp jeruk
limau adalah 3730 J/kg °C. Dari 15 sampel, dan 5 kelompok, tidak ada yang
hasilnya mendekati Cp tomat ceri dan Cp jeruk limau menurut literatur. Hasil
percobaan dan Cp literatur sangat timpang. Hal ini mungkin terjadi dikarenakan
beberapa hal. Pertama karena praktikan kurang teliti ketika melakukan
pengukuran, perhitungan, atau pengisian data. Kedua alat yang digunakan tidak
akurat. Dan yang terakhir cara perhitungan yang salah.
Namun apabila dibandingkan, Cp tomat ceri dengan Cp jeruk limau menurut
hasil percobaan maupun literatur, Cp tomat ceri lebih besar dibandingkan dengan
Cp jeruk limau. Hal ini terjadi karena perbedaan suhu sebelum dimasukan
kedalam termos dan setelah dimasukan kedalam termos yang dimiliki jeruk limau
lebih besar dibandingkan tomat ceri. Sedangkan suhu awal jeruk limau dan tomat
ceri sebelum dimasukan kedalam termos, sama besar. Artinya Jeruk limau lebih
cepat menyerap panas, dibandingkan tomat ceri. Tomat ceri dan jeruk limau
menyerap panas dari air yang berada didalam termos, karena prinsip
kesetimbangan energi Qa = Qb. Semakin besar nilai perubahan suhu pada sampel,
semakin kecil nilai Cp-nya, karena nilai perubahan suhu sampel berbanding
terbalik dengan nilai Cp-nya.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Hal-hal yang dapat disimpulkan dari praktikum teknik penanganan hasil
pertanian kali ini adalah sebagai berikut:
1.Panas spesifik adalah jumlah panas yang bertambah atau hilang dari produk
pangan setiap ada perubahan satu unit suhu tanpa terjadinya perubahan
bentuk.
2.Bahan akan menyerap kalor dari lingkungan agar dapat mencapai
kesetimbangan suhu dengan lingkungannya, maka Qa = Qb.
3.Cp tomat ceri lebih besar dari jeruk limau, karena ∆Tb jeruk limau lebih
besar dari tomat ceri.
4. Jeruk limau lebih cepat menyerap panas dibandingkan tomat ceri.
6.2 Saran
Hal-hal yang disarankan untuk praktikum teknik penanganan hasil pertanian
kali ini adalah sebagai berikut :
1.Perlunya tambahan timbangan analitik, termometer bahan, dan termometer
couple.
2.Praktikan harus lebih teliti ketika mengukur dan merekap data hasil
pengukuran.
DAFTAR PUSTAKA
Earle, R.. 1983. Unit Operations in Food Processing 2nd edition. Pergamon Press International Library. Oxfrod.
Nurjanah, S. dkk. 2012. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran : Jatinangor.
Rusendi, D., dkk. 2015. Penuntun Praktikum MK. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran : Jatinangor.
Zain, dkk.. 2005. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Bandung : Giratuna
LAMPIRAN
Gambar 1. Termos Gambar 2. Jeruk Limau
Gambar 3. Jeruk Limau dan Tomat Ceri Gambar 4. Termometer
Gambar 5. Termometer