10
 PENENTUAN N ILAI KONDUKTIVITAS PAN AS DAN PERMEABILITAS UAP AIR PADA LAPISAN KERING DAGING SAPI GILING SELAMA PROSES PENGERINGAN BEKU Determination o f Thermal Conductivity and Water Vapour Permeability Within the Dried Layer of Minched Beef During Freeze Drying Mukti Widodo 1 dan Armansyah H Tambunan 2 ABSTRACT Freeze drying has had a gr2at impact upon the the production of dehydrated food because o f the superior quality of the product obtained. How ever the process is only feasi- ble i the cost of prod uction can be lowered by optimum pl ant operations. Thi s requires not only a good engineering design and control to minimize t he drying time but also detail knowledge on the transport properties o f material to be dried and its characteristic behavior during free ze dr ying. The objective o f this study was to determine thermal conductivity and permeability within the dried layer o f minched eef during freeze drying. Effects of freezing rate o f freezing process on tthe drying time were not appearred definitely under experimental condition. The drying time wa s fo und to be depend ed mainly on the heater plate and external coldtrap temperature. The drying time decreased with increasing heater plate temperature and decreasing external coldtrap temperature. Effects o f reezing rate of the dried layer on thermal conductivity were not appearred definitely under experimental condition. Th e average o thermal conductivity with in 4.62 - O 79 em/hour range of freezing rate was assessed to be 0.0563 W/mK The permeability increased with decreasing freezing rate o f reezing process. Water vapor permeability value found in this study was range at 0.0013 - 0.0024 m 2 /second. PENDAHULUAN Oaging sapi giling merupakan salah satu hahan pangan yang hanyak dibutuhkan sebagai hahan pembuat jenis makanan ter tentu. Pada kondisi normal daging sapi gi ling, akan mengalami kerusakan atau penu runan mutu. Pengeringan merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk menga wetkan daging. Akan tetapi penggunaan su hu yang terlalu tinggi dalam pengeringan akan menyehabkan kerusakan produk. Pe ngeringan beku merupakan suatu cara pe ngeringan yang dapat menghasilkan produk kering hermutu tinggi. Agar penerap an pe ngeringan beku layak secara ekonomis, maka hiaya operasi harus ditekan serendah mungkin dengan optimalisasi proses. Op timalisasi proses memhutuhkan tidak hanya disain dan sistem kendali yang baik untuk meminimumkan waktu pengeringan, tetapi juga pengetahuan tentang sifat transpor hahan. Sifat transpor adalah sifat perpinda- han panas dan massa suatu bahan, diantara nya adalah konduktivitas panas dan permea bilitas uap airnya. Sehingga pengukuran konduktivitas panas dan permeabilitas da ging sapi selama pengeringan beku merupa kan informasi yang diperlukan untuk opti malisasi proses. Tujuan penelitian ini adalah menentu kan nila i konduktivittas panas dan permeabili tas uap air pada lapisan kering daging sapi giling selama proses pengeringan beku pada berbagai laju pembekuan dan membandingkan karakteristik pengeringan heku pada herbagai laju pembekuan. BAHAN DAN METODA Bahan dan Alat Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1) daging sapi giling, 1 Alumnus Jurusan Mekanisasi Pcrtanian IPIl. Tahun 1995 2 Star Pcngajar Jurusan Mckanisasi I crtanian II Il 5

Mukti Widodo (TH) Transfer Panas

Embed Size (px)

Citation preview

PENENTUAN NILAI KONDUKTIVITAS PANASDAN PERMEABILITAS UAP AIR PADALAPISAN KERING DAGING SAPI GILING SELAMA PROSES PENGERINGAN BEKU Determination of Thermal Conductivity andWater VapourPermeability Within the Dried Layer of Minched Beef During Freeze Drying MuktiWidodo1 dan ArmansyahH.Tambunan2 ABSTRACT Freezedryinghashadagr2atimpactuponthetheproductionof dehydratedfood because of thesuperior quality of the product obtained.However,the processisonly feasi-ble if thecost of productioncanbe lowered byoptimum plant operations.Thisrequiresnot onlyagoodengineeringdesignandcontroltominimizethedryingtime,butalsodetail knowledgeonthe transport properties of material tobe dried and itscharacteristic behavior during freezedrying.Theobjective of thisstudywastodeterminethermalconductivityand permeability withinthe dried layer of minched beef during freezedrying. Effectsof freezingrateof freezingprocessontthedryingtimewerenotappearred definitelyunderexperimentalcondition.Thedryingtimewas foundtobedependedmainly ontheheaterplateandexternalcoldtraptemperature.Thedryingtimedecreasedwith increasing heater plate temperature and decreasingexternalcoldtraptemperature. Effectsof freezingrateof thedriedlayeronthermalconductivitywerenot appearred definitelyunder experimentalcondition.Theaverageof thermalconductivitywithin4.62-O.79em/hourrangeof freezingratewasassessedtobe0.0563W/mK.Thepermeability increased withdecreasing freezingrateoffreezingprocess.Watervapor permeabilityvalue found inthisstudywasrange at 0.0013 - 0.0024 m2/second. PENDAHULUAN Oagingsapigilingmerupakansalah satuhahanpanganyanghanyakdibutuhkan sebagaihahanpembuatjenismakananter-tentu.Padakondisinormaldagingsapigi-ling,akanmengalamikerusakanataupenu-runanmutu. Pengeringanmerupakansalahsatu teknikyangdapatdigunakanuntukmenga-wetkandaging.Akantetapipenggunaansu-huyangterlalutinggidalampengeringan akanmenyehabkankerusakanproduk.Pe-ngeringanbekumerupakansuatucarape-ngeringanyangdapatmenghasilkanproduk keringhermututinggi.Agarpenerapanpe-ngeringanbekulayaksecaraekonomis, makahiayaoperasiharusditekanserendah mungkindenganoptimalisasiproses.Op-timalisasiprosesmemhutuhkantidakhanya disaindansistemkendaliyangbaikuntuk meminimumkanwaktupengeringan,tetapi jugapengetahuantentangsifattranspor hahan.Sifattransporadalahsifatperpinda-hanpanasdanmassasuatubahan,diantara-nyaadalahkonduktivitaspanasdanpermea-bilitasuapairnya.Sehinggapengukuran konduktivitaspanasdanpermeabilitasda-gingsapiselamapengeringanbekumerupa-kaninformasiyangdiperlukanuntukopti-malisasiproses. Tujuanpenelitianiniadalahmenentu-kan nilai konduktivittas panas dan permeabili-tasuapairpadalapisankeringdagingsapi gilingselamaprosespengeringanbekupada berbagai laju pembekuan dan membandingkan karakteristik pengeringan heku pada herbagai lajupembekuan. BAHAN DANMETODA Bahan danAlat Bahandanalatyangdigunakanpada penelitianiniadalah:(1)daging sapigiling, 1AlumnusJurusanMekanisasiPcrtanianIPIl.Tahun1995 2Star Pcngajar JurusanMckanisasiI'crtanianII'Il 52 (2)wadaheontohberbentuksiIwdersatu alasberdiameter5.3emdantinggi1em, (3)termokopelCC(CopperConstantant) tipeT,(4)gabusinsulasisiIindersatualas berdiameter9emdantinggi5em,(5) perekamdataberupaperangkatNEC,(6) mUltiplexer/ ADCberupaGreenkit88dan (7)alatpengeringbeku"KYOWA"tipeRL-50MBW(5). MetodaPenelitian Tiga eontoh daging sapi giling dengan ketebalan1 emdibekukanpadakondisilaju pembekuanyangberbeda.Padaprosessu-blimasitekananyangdiberikanpadaruang pengeringanadalah13.3Pa.Sedangkan suhukontrolpermukaansublimasinya(Ps) adalah40C. PengolahanData Padapenelitianiniperhitunganfraksi airyangtersisadalambahanpadasaattdi-dekatidengan persamaan berikut: m-m IIIII X=---- (1) m-m 10In Pergerakandaerahlapisankeringpada bahanselamaprosessublimasidinyatakan denganpersamaansebagaifungsiwaktu (Sagara,1984). x(t)=(l- X)I(2) Persamaanuntukmenyatakanaliran massapadaprosessublimasibahanadalah sebagaiberikut (Sagara,1984): KM w rn=--- (3) Rr.rx(t) Lajupindahmassadapatjugadihu-hungkandenganlajupengeringandengan persamaanherikut(Sagara,1984): dX m=P 1(-) Wdt (4) PadaGambar1adan1bditunjukkan modelpengeringanbekudanirisanwadah eontohyang digunakanpada penelitian. Persamaanyangdigunakanuntuk menghitunglajupindahpanasyangmelalui lapisankering bahanpada prosessublimasi INSULASI . DAERAHES Ir- LAPISANKERING ( PERMUKAAN PINDAHPANAS - q PINDAHMASSA p.fllihan Gamhar1a.Modelpengeringhekuuntuk analisa sifattranspor / // ,I,/" " /--/I"I'/ ", ,~ ;I" Gambarlb.lrisanwadaheontohyang digunakan 53 adalahsebagaiberikut(MasseydanSunder-land(1967) dalamSagara.1984): ~ITS q= - (T -T)- mCdT(5) X(/)SITfP Lajupindahpanaspadalapisan keringdapatjugadinyatakansebagaiberi-kut: q=mAH(6) Darirumus-rumusdiatasdapatditur-unkanpersamaanyangmenunjukannilai konduktivitas: Ts A = O!r/2(t. H+reliT)(7) wJ TfP dimana: dX (1- X)(--) dl O!=--------(8) Sedangkanpermeabilitasdapatdinya-takandenganpersamaanherikut: K=.PfwPR dimana: dX (l-X)(- -) dt .lJ=-------(Ps - P) HASILDANPEMBAHASAN (9) (10) Darihasilpenelitiandidapatkan3 contohdenganlajupembekuanyangberbe-da,yaitumasing-masing64.62cm/jam, 1.82cm/jamdan0.79cm/jam.Ketiganya masing-masingtergolongkedalamlaju pemhekuancepat,lamhatdanlambat.Laju pemhekuan4.62cm/jamdidapatkandengan menyentuhkancontohkeplatpembeku.Se-dangkanlInlllklajupcmhckllan1.82cm/jam didapatkandenganmenyentuhkanbahande-nganplatpemheku,tetapidiantarakeduanya disisipkanbahanisolatorplastikdengan ketebalan2mm.Kemudianuntuklaju pembekuanQ.79cm/jamdidapatkandengan memeberikanjarakantaracontohdengan plat pembekusekitar3 mm. PadaGambar2dapatdilihatbahwa prosessublimasipadadasarnyadapatdikla-sifikasikanmenjadiduaperioda.yaitukon-disialirantidakmantap(unsteadystate)dan kondisiali ranmantap(steadystate).Kon-disialirantidakmantapdimulaipadaawal proses pengeringanhingga saat gradiensuhu padapermukaanhahanpertamakalimenea-paisuhukontrolpermukaansublimasi(T). Kondisialiranmantapdimulaipadasaat berakhirnyakondisialirantidakmantap sampaiherakhirnyaprosessuhlimasi.Kon-disialiranmantapditandaidengangradien suhupadapermukaancontohyangkonstan padasuhukontrolpermukaansuhlimasi (T).Darihasilpenelitianditunjukanada-nyaperhedaanwaktupadamasing-masing contoh. PadaGamhar2dapatdilihatjuga hahwagradiensuhupadabagiantengah contohakanherangsurnaikseiringdengan naiknyagradiensuhupadapermukaanba-han.Keherhasilanprosessuhlimasidapat dilihatdarikarakteristiksuhupadabagian tengahbahan.Apabilagradiensuhupada hagiantengahhahansudahmeneapaiQoe sementarapadasaatbersamaangradienpada permukaancontohbelummencapaikondisi ali ranmantap,makaprosessublimasitidak herhasilatauterjadipencairanlapisanheku contohyangdisehutCollapse. Sedangkangradiensuhupadadasar contohbeberapasaatlamanyaakankonstan sehelumnaikmenujusuhukontrolpermu-kaansublimasi(T).Suhupadasaatkea-daangradienkonstiminilahyangdinamakan suhukesetimbanganpadasaatbeku(Tf). Penurunanmassadanfraksiairtersi-sadalambahandapatdilihatmasing-masing padaGamhar3 dan4.Massadanfraksiair tersisadalambahanakanmenurunsecara tajamsampaisaatsublimasibelumherlang-sungsetengahnya,dankemudianpenurun-annyarelatif landaisampaikonstan.Fraksi airtersisadalamhahanmenggamharkan kandunganairhehasdalamhahanyang hclllmdisuhlimasikanpadasaarIcrlenlu. 54 150r-------------------------------,...... lfl ::J lJ) -Q) U I...J :;) I :;) VJ 100 50 0 -50 ---------------------------------------.... PEr'oJI.XA-..NeAH6..N *1l4.5ARB"HI