Prinsip Kecukupan Proses Thermal - seafast.ipb.ac.idseafast.ipb.ac.id/lectures/thermal/08--ITP730-Kecukupan-Panas.pdf · PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB

1Purwiyatno Hariyadi …. [email protected]

Prinsip Kecukupan Proses ThermalProf. Purwiyatno Hariyadi, PhD• Department of Food Science & Technology, and Southeast Asian

F d & A i lt l S i & T h l (SEAFAST) C t

Purwiyatno [email protected]

PS-Ilmu Pangan – ITP730Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB

Food & Agricultural Science & Technology (SEAFAST) Center, Bogor Agricultural University, BOGOR, Indonesia

• Member of Institute for Thermal Process Specialist (IFTPS)-USA

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

• Lethal Rate (LR)= Lethal value (LV)

• Time/Temp. Process & LR• LR Curve for Thermal Process




PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI

z121.1-T(t)

zT(t)-121.1 10

10

1LVLR ===

T(oC) T(oF) LR( 10oC)T(oC) T(oF) LR(z=10oC)

90 194 0,00077624795 203 0,002454709100 212 0,007762471105 221 0,024547089110 230 0,077624712115 239 0,245470892120 248 0 776247117



120 248 0,776247117121,1 250 1,000000000125 257 2,454708916129 264 6,165950019

t, min T(oC) LR(z=10oC)

Pemanasan pada suhu konstan,121,1oC


80

100

120

140

hu

0,8

1,0

1,2

0 121,11 121,12 121,13 121,14 121,15 121,16 121,17 121,18 121,19 121 1

1,01,01,01,01,01,01,01,01,01 0 1 unit sterilisasi

0

20

40

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

Suh



0,0

0,2

0,4

0,6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

LR

9 121,110 121,111 121,112 121,1

1,01,01,01,0

1 unit sterilisasi12 unit sterilisasi

F0=12


0,0020

0,0040

0,0060

0,0080

0,0100

LRt, min T(oC) LR(z=10oC)

0 100 0 007762471


Pemanasan pada suhu konstan,100oC

0,0000

0,0020

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

0 100 0,0077624711 100 0,0077624712 100 0,0077624713 100 0,0077624714 100 0,0077624715 100 0,0077624716 100 0,0077624717 100 0,0077624718 100 0,0077624719 100 0,007762471

Total sterilitas = 0.007762x12 unit= 0.10091 unit

hanya 0.00776 x pengaruh letal pada 121.1oC

Total letalitas = F0 =??



,10 100 0,00776247111 100 0,00776247112 100 0,007762471

F0 = Do log ∫=t

0(LR)dt

NN0

F0 = LR.t

Diketahui : Mikroba A; D0 = 0,21 menitdikehendaki proses 12 D

Pemanasan pada suhu 121.1oC ………> 12(0,21)=2.52 menit Pemanasan pada suhu 100oC

1/LR100C x 2.52 min = 1/0.00776 x 2.52=324.7 min (5.4 jam)


1/LR100C x 2.52 min 1/0.00776 x 2.52 324.7 min (5.4 jam)Pemanasan pada suhu 129oC

1/LR129C x 2.52 min = 1/6,166 x 2.52=0.408 min (24.5 detik)Pemanasan pada suhu 50oC

1/LR50C x 2.52 min = 1/0. 000000078 x 2.52= 32307692.31 menit= 747.8 bulan????!!!!

Pada prakteknya :efek letal panas untuk sterilisasi, umumnya mulai dianggap nyata setelah T>90oC



Teixeira (1992) : no appreciable lethality at T < 210oF(99oC)suhu produk selama pemanasan tidak konstant …….> T=f(t)Pemanasan produk dilakukan dalam retort pengalenganPemanasan produk dilakukan dengan HE aseptiksuhu produk diukur pada SHP/CP


t, min T(oC) LR(z=10oC)

0 90 0,0007762474 105 0,0245470898 120 0,77624711712 121 0 977237221 0

20406080

100120140

Suhu

(C)


0,00,20,40,60,81,01,2

0 4 8 12 16 20 24

LR

12 121 0,97723722116 100 0,00776247120 70 0,00000776224 60 0,000000776

F0 = Do log ∫=t

0

(LR)dtN

N0

F l di b h k

00 4 8 12 16 20 24

waktu



0 4 8 12 16 20 24Waktu

Fo = luas area di bawah kurva hubungan antara LR dan t

Fo = jumlah area trapesium

Luas trapesium Δt2

LR2LR1 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ += 3.5068)(12

2

0.9770.776A =-⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ +=

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

Pemanasan kaleng dalam retort

• Prosedur venting• Come up time

TR = f(t)

dalam retort



R ( )


• Tipikal kurva penetrasi panas untuk makanan kaleng dan perubahan suhu retort (TR) selama proses seterilisasi


• Suhu retort di”set” pada250oF

• T untuk mencapai TR : CUT


PS-Ilmu Pangan – ITP730Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPBCUT

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.


Tipikal data penetrasi panas : hubungan antara suhu produk (SHP) dan waktu pemanasan



Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.









INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONSTeixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONSTeixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.




TR-Tp

10002. Metoda Formula

T ThA - t

Persamaan perubahan suhu selama proses pemanasan :


T-Tm TP-TR=

Ti-Tm Ti-TR= exp -(αt/L2)

TR-TP10

100T - TR

Ti - TR= e ρCpV

t= e-kt



R P

TR-Ti= exp -(k)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)- t(2,303)

k

t1

Contoh :waktu suhu TR-T

0 25 905 25,6 89,4

10 28,1 86,915 32,8 82,220 39,6 75,425 48,7 66,330 58,1 56,935 67 7 47 3 100

1000


35 67,7 47,340 75,9 39,145 82,9 32,150 88,8 26,255 93,8 21,260 97,8 17,265 101,2 13,870 103,6 11,475 105,4 9,680 107,1 7,985 108,2 6,890 109 2 5 8 1

10

100

TR-T

(TR

=115

C)



90 109,2 5,895 109,9 5,1

100 110,6 4,4105 111,1 3,9110 111,4 3,6115 111,7 3,3120 112 3125 112,2 2,8

10 50 100 150

waktu


1

050100150

waktu1000

Putar 180o


10

1

TR-T

(TR=115C

)10

100

TR-T

(TR

=115

C)



100

1000

1

0 50 100 150

waktu

METODE FORMULA : Plot Data Penetrasi panasuntuk suhu retort (Tr)= 250oF





INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONSTipikal plot data penetrasi panas : pemanasan

fh= waktu dalam menit yang dibutuhkan oleh kurva pemanasan untuk melewati 1 siklus log



j

CUT come up time; yaitu waktu dari mulai uap dinyalakan sampai retort mencapai suhu proses.

B waktu proses dalam menit jika suhu retort langsung i T CUT 0

Istilah/notasi pada proses termal :


mencapai TR……………> CUT = 0

Pt waktu proses yang dihitung oleh operator retort (operator processing time), yaitu sama dengan B dikurangi 0.42 CUT (waktu proses dihitung sejak termometer menunjukkan suhu retort yang dikehendaki sampai mulai proses pendinginan)

fh waktu dalam menit yang dibutuhkan kurva pemanasan untuk melewati satu siklus

j faktor lag waktu sebelum kurva pemanasan menjadi lurus,



j faktor lag waktu sebelum kurva pemanasan menjadi lurus, atau j = jI/I

jI suhu awal semu diambil pada titik potong kurva pemanasan dengan waktu 0 menit yang sebenarnya (waktu 0 menit ini besarnya sama dengan 0.58 x CUT)


g perbedaan suhu retort dengan produk di dalam kaleng pada akhir proses termal

TR suhu retort yang di “set” dan dipertahankan pada saat proses termal

Istilah/notasi pada proses termal :


Ti suhu awal produk

I perbedaan suhu retort dengan suhu awal produk (TR-Ti)

F0 jumlah menit yang dibutuhkan untuk memusnahkan sejumlah bakteri pada suhu 250oF

Fi jumlah menit pada suhu TR yang ekivaleng dengan 1 menit pada suhu 250oF ………> Fi = 10(250-TR)/z



U Waktu pada TR ekivalen dengan F0

U = FiF0

Formula Ball :

B = fh (log jI - log g)

B = waktu proses (menit) jikah l i

CONTOHINTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

suhu retort langsung mencapaiTR (waktu proses jika CUT = 0)

I = ?= TR-Ti= 250-150=100oF

jI = ?= 135oF



fh = ?= 51 menit

g = ?= lihat kurva!!!


Penentuan nilai g???

g : unaccomplished temperature difference at the end of a specified heating time(T T ) di T h di khi


(TR-TPe), dimana Tpe = suhu di akhir proses

Kita ingin menentukan waktu proses……….> tidak diketahui Tpe

g = f(D, Z, F0, fh dan TR)

Secara perhitungan + empiris



p g p………..> nilai g telah ditabulasikan (Tabel + Diagram :

hubungan fh/U dan log g, pada berbagai nilai z, jc)










RangkumanINTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Dari kurva penetrasi panas :

- Tentukan fh- Buat garis vertikal di t=0.6 CUT- Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y)j ( )- (hitung/tentukan j

j = jI/II = RT - IT







j = jI/II = RT - IT

Menentukan nilai Fo; jika diketahui B

........hitung log g = log jI – (B/fh)

Kasus 1



...... .dengan diketahui log g cari fh/U

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

Fo = fh/[(fh/U)Fi]




j = jI/II = RT - IT

Menentukan nilai B; jika dikehendaki nilai Fo

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

Kasus 2



....... hitung fh/U = fh/(Fo*Fi)

...... .dengan diketahui fh/U cari log g

B= fh(log jI – log g)


Dipengaruhi oleh:

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM ASEPTIK

• Karakteristik fluida (Newtonian/non-Newtonian)

• Ada tidaknya particulate• Karakteristik aliran fluida dalam pipa:

• Dimensi pipa (diameter, panjang pipa)• Densitas fluida

Vi k it



• Viskositas• Kecepatan aliran fluida dalam pipa

44

Pasteurisasi Kontinyu untuk produk cair sebelum dikemas

SUMBERSUMBERUAPUAP

PANASPANAS22

33

55

aa

bb

BBAA



Uap panasUap panasSUMBERSUMBER

AIRAIRDINGINDINGIN

11

66

aabb

CC




PROFIL LAJU ALIRAN → SHP: COLDEST POINT

ALIRAN LAMINAR, Re < 2100

Vmax = 2v

NEWTONIAN ?

ALIRAN TURBULEN, Re < 4000

Vmax = F (Re)



0.662(Re)log036.0V

Vmax

+=

82.0~V

v10000,Remax

>


PROFIL LAJU ALIRAN → SHP: COLDEST POINTNon-NEWTONIAN ?

drdVK ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=τ

n3nn2n

G 2n31

nKvDRe −

−

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

+ρ

=

Generalized Re

Untuk aliran laminar: ++

=n31

n1V

v



+ n31Vmax

+

+=

n31

n1V vmax

FDA: Perhitungan Proses Termal; letalitashanya didasarkan pada pemanasan pada Holding Tube

Produk Mentah

SSHESumber Uap PanasPositive

Displ. Pump

Mentah

Produk

Holding Tube

SSHE

T



Sumber Air Dingin

Steril Tho


L1tF min

LETALITAS

v21010

FZ

T250

Z

T250min

hoho⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −==

Tho = Suhu pada Holding Tube (diukur pada “outlet”)L = Panjang Holding Tube



j g g

LETALITAS - ILUSTRASI

140oC

0 40 50 75Waktu (detik)

Diketahui: D121.1 = 1 menitZ = 10oC



Cek: Apakah kondisi sterisasi komersial telah tercapai? (Proses 12 D)


⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

=

ZT1.12110

tFho

min

dt10

LETALITAS - ILUSTRASI

menit12.9dt2.776

10140-121.110

dt10F ==⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

Proses 12 D → Fo = 12 D121.1F0 = 12 menit



∴ Sterilisasi komersial telah tercapai

KECUKUPAN PANAS?

• Bandingkan dengan target

• Ingat “performance criteria”• Ingat performance criteria

• Identifikasi titik kritis (next discussion)

• Buat “scheduled process” = SOP

• Kendalikan titik kritis (next discussion)



• Training operator

• Maintenance

• Perlu authorized person(s)




Thank You

Documents

Prinsip Kecukupan Proses Thermal - seafast.ipb.ac.idseafast.ipb.ac.id/lectures/thermal/08--ITP730-Kecukupan-Panas.pdf · PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB