Vi. Sifat Termik

Embed Size (px)

Text of Vi. Sifat Termik

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    1/30

    SIFAT TERMIK

    Proses pemanasan/pendinginanmerupakan proses yang banyak

    dilakukan dalam pengolahan hasilpertanian

    Pengetahuan tentang sifat termikmenjadi sangat penting

    Proses yang melibatkan penggunaanatau penghilangan panas sterilisasi,pendinginan, pembekuan

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    2/30

    REFERENCES

    Lewis, M.J.1987. Physical Properties of

    Foods and Food Processing Systems. Ellis

    Horwood

    Mohsenin, N.N. 1980. Thermal Properties

    of Foods and AgriculturalMaterials.

    Gordon and Breach Science P!lishers

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    3/30

    Panas Spesifk/Panas sensible

    Panas spesik : jumlah energi atau panas untukmenaikkan suhu satu unit massa satu derajad.

    Satuan : kJ kg-!- /k"al kg-!- /#tu lb-deg $-

    Sebagai "ontoh panas spesik air adalah :

    %,& kJ kg-!-

    k"al kg-'-

    #tu lb-$-

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    4/30

    Pemanasan/pendinginan se"ara bat"h,jumlah energi/panas yang

    diperlukan/dihilangkan :

    Q = M C T

    m ( massa )kg*, ' ( panas spesik,

    + ( perubahan suhu.

    Pada proses kontinyu, ke"epatan

    transfer panasnya: Q/t = kecepatan aliran massa x C x

    T

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    5/30

    +abel Panas spesik bbrp bhn hasilpertanian!omponen Suhu !J

    kg!

    #+

    lb$ir

    s

    'ul

    Stainless steel

    pel

    )ka. &%,0*

    'od

    234$)2'*

    564$)4'*

    644

    $)-7,78'*

    644$

    644$

    9 titikbeku

    titik

    beku

    %,&

    6,4%

    4,5&4,&3

    4,%7

    5,23

    ,&&

    5,87

    6,42

    ,444

    4,%&8

    4,4364,6%

    4,4

    4,&74

    4,%24

    4,344

    4,%34

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    6/30

    ir panas spesik "ukup tinggi ;

    digunakan sbg media pendingin

    ir dibekukan panas spesiknya

    turun drastis )sekitar setengahnya*

    Pns spesik air lebih tinggi daripada

    komponen hasil pertanian lainnyapns spesik hsl pertanian dipengaruhi

    oleh jumlah air dan keadaan sik air

    nergi untuk menurunkan suhu bahandari -4' ke -544' lebih rendah daripada

    dari 6&4' ke -4'.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    7/30

    11 !"b"n#an pns spesifk $ k%mp%sisi

    Persamaan paling sederhana

    C = m& c& ' ms cs m< ( fraksi massaair

    "< ( panas spesik air %,& kJ kg-!-

    ms ( fraksi massa padatan

    "s ( panas spesik padatan ),%7kJ kg-!-*

    k%ntrib"si "tama ( air

    #ila memperhatikan minyak pada padatan :

    C = )*+, m- C-' *+. msn-Csn- ' *+m&0 x+12 k3k#41K41

    mf ( fraksi massa minyak/lemak

    msnf ( fraksi massa padatan bukan lemak

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    8/30

    #ila data proksimat tersedia

    C = m& c& ' mc cc ' mp cp ' m- c- '

    ma ca < (air, " ( karbohidrat, p ( protein, f (

    lemak, a ( abu, kemudian lihat +abel

    +abel Panas Spesik komponen hasil

    pertanian!omponen Panas SpesikkJ kg-!-

    ir

    !arbohidratProtein

    =emak

    bu

    %,&

    ,%4,74

    ,84

    4,&4

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    9/30

    1 Panas spesifk #as 5an "ap >as dpt dipnskan pd ?ol konstan atau

    tekanan konstan

    c6)pns spesifk p5 6%l k%nstan* :

    panas untuk menaikkan suhu satu unitmassa derajad pada ?olume konstan

    cp)pns spesifk p5 tek k%nstan* :panas untuk menaikkan suhu satu unit massa

    derajad pada tekanan konstan,

    ; pada "p ini perlu energi tambahan untuk

    mempertahankan tekanan cp7c6, cp/c6 =

    turun bila jumlah atom dalam molekul turun.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    10/30

    1. !"b ant pns spesifk #as $ s"8"

    Cp = a ' bT ' cT/ ' 5T.

    a,b,",d : konstantan )lihat+abel..*

    + : suhu absolut

    +abel @ilai konstanta beberapa gas

    >as a 46b 42" 43d !isaran suhu4!

    'A6

    B6

    A6

    68,

    63,43

    62,%

    4,722-4,34

    ,23

    -4,44

    4,%44

    -4,82

    --

    4,&84

    ,5

    685-5&44685-&44

    685-&44

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    11/30

    Jumlah energi untuk meningkatkan suhugas

    pada tekanan konstan:

    Q =

    cp5T

    !enaikan suhu dari + ke +6

    C ( ++6)a D b+ D "+6 D d+5* d+

    ( Ea+ D b+6/6 D "+5/5D d+%/%F++6

    ( a)+-+6* D b/6 )+66-+6* D ) "/5 )+65-+5*

    D d/%)+6%-+%*

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    12/30

    1 Penent"an panas spesifk

    )Cara camp"ran0 #ahan )massa dan suhu diket*

    dimasukkan ke "airan )masa dan suhudiket* dlm

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    13/30

    Gata yang diperlukan :

    - ms, m" mf )massa bahan, kalorimeter "airan*

    - "s, "" "f )panas spesik bahan, kalorimeter "airan*

    - +s +f ) suhu bhn "airan mula-mula* dan +m)suhu akhir "ampuran*

    Sehingga dapat menghitung :

    - Panas yang hilang dari bahan ( ms "s)+s-+m*

    - Panas yang diperoleh "airan ( mf "f )+m-+f*

    - Panas yang diperoleh kalorimeter ( m" "" )+m-+f*" Panas yang hilang dari bahan (

    panas yang diperoleh "airan D kalorimeter

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    14/30

    ms cs )Ts4Tm0 = m- c- )Tm4T-0 ' mc cc )TmT-0

    cs = )Tm4T-0 )m- c-'mc cc0 /) Ts4Tm0 ms

    !elemahan : ada panas hilang ke lingkungan

    sekitar; dikurangi dengan :

    - memasang insulator pada kalorimeter

    - suhu "airan diatur di ba

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    15/30

    Panas laten

    P )+orr*

    +orr( mm Bg

    #

    S =

    %,7 + H

    '

    4,4 +)4'*

    >ambar. Giagram fase air

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    16/30

    + ( tripel p%int, pd sh tek ttt kombinasi ketiga

    fase )padat, "air, uap* seimbang.

    )ir terjadi pd tekanan %,7 +or dan suhu 4,44'*

    + ( kondisi pdt "air seimbang, disebut garis titikleleh

    +# ( kondisi uap dan "air seimbang disebut titikdidih.

    +' ( kondisi padat dan uap seimbang, bila:

    - tekanan di ba

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    17/30

    P )atm*

    = #

    S

    2,% + H

    '

    -28 + )4'*

    Giagram fase 'A6

    !ondisi tripel point 'A6: -284', 2,% atm,

    pada tekanan atmosfer: menyublim

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    18/30

    ir dibekukan sampai -%44' ke".suplai energikonstan

    +)4'*$

    44 G

    4 # '

    Iaktu

    !ur?a pemanasan air selama transisi

    dari es ke air superheated pd tek atm

    # h ik i #

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    19/30

    -# ( suhu naik sampai #

    # ( titik leleh )"air*

    #-' ( perlu panas laten untuk men"airkan es

    ' ( semua es sudah men"air'G ( suhu naik sampai mendidih,

    slope 'G )pemanasan air* dari #)pemanasan es*, krn perbedaan kpsts pns spesik

    G ( air mulai mendidihG ( perlu panas laten untuk mengubah air i uap ( uap jenuh

    $ ( uap jenuh terus dipanasi, sehingga menjadi uap

    superpanas, slope $6 kali slope 'GPanjang #' dan G berbeda, men"erminkan

    perbedaan pns laten pen"airan )fusi* penguapan

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    20/30

    ir pada tekanan atmosfer

    Padat 'air ap Pns laten pen"airan Pns latenpenguapan

    552 kJkg- 6628 kJkg-

    ( penyerapan energi

    ( pelepasan energi

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    21/30

    Panas laten penguapan 8 kali pen"airan

    Panas laten penguapan air sangat tinggi biaya/beban energi untuk e?aporasi danrehidrasi sangat tinggi dibandingkandengan proses yang hanya melibatkan

    panas spesik. ap air sangat berguna sebagai media

    transfer panas karena menghasilkanenergi "ukup besar bila terkondensasi.

    #ila hasil pertanian dibekukan jugamengeluarkan energi "ukup banyak yangharus dihilangkan.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    22/30

    1 Perilak" air 5alam ba8an 8asilpertanian selama pembek"an

    Suhu

    #

    Iaktu

    >ambar !ur?a pembekuan air

    #ila energi dihilangkan dari air suhu turun, pada 4o' es akan mulai terpisah

    Suhu akan konstan selama penghilanganpanas laten sampai semua air terbekukan

    Suhu es kemudian turun.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    23/30

    Suhu

    K G

    $ J

    ! > B

    Iaktu

    !ur?a pembekuan bahan hasil pertanian

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    24/30

    Padatan terlarut dlm bhn hsl pertanian

    kur?a pembekuan menjadi rumit !ebanyakan bahan hasil pertanian mulai

    membeku pada suhu diba

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    25/30

    Pembentukan es solute/padatan naik

    ; menurunkan titik beku Semakin banyak kristal es

    konsentrasi padatan pada bahan tidakbeku menjadi naik

    !enaikan konsentrasi dapat menaikkanke"epatan reaksi meskipun pada suhurendah.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    26/30

    9ilai panas laten ba8an 8asilpertanian

    Panas laten dipengaruhi oleh kadar air.

    : = .., m&)k3k#410 < ( fraksi massaair

    Pada proses pembekuan diasumsikansemua air membeku pada suhu Lo'

    Proses pembekuan melibatkan perubahanpanas sensible/spesik dua kali dan panas

    laten sekali )suhu turun sampai titik beku,air berubah menjadi es dan suhu turunsampai suhu penyimpanan*

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    27/30

    Mis: apel 644 kg dr sh kamar )62o'* disimpan pd -64o', maka panas yang harus dihilangkan :

    - Penghilangan pns untuk menurunkan sh dr 62o' keLo'

    C ( M"+ ( 644 N 5,23 N 67 ( &.77& kJ- Penghilangan panas untuk pembekuan

    C ( M= ( 644 N 6&,2 ( 27.544 kJ- Penghilangan pns untuk menurunkan sh dr Lo' ke

    -64o'

    C ( M"+ ( 644 N ,&& N 3 ( 8.%% kJ

    Sehingga total panas yang harus dihilangkan(&.77& D27.544D8.%% ( &6.6kJ

    )Perlu diingat bah

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    28/30

    . Entalpi spesifk

    Proses berlangsung pd tek tetap

    perubahan panasnya dpt dihubungkandengan perubahan entalpi

    #ila entalpi bahan diketahui pada 6 suhu jumlah panas yang dihilangkan mrpk

    perbedaan nilai kedua entalpi tersebut )Perubahan entalpi meliputi pns laten

    pns spesik*.

    ntuk setiap komoditas, mempunyai

    data entalpi masing-masing Gata pada diagram entalpi meliputi :

    entalpi, kadar air, suhu dan jumlah airyang terbekukan )*

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    29/30

    'ontoh (

    Giagram entalpi ikan laut dng sedikit lemak

    )lean* Kkan dengan kadar air &40, suhu 62o' diturunkan ke suhu L64o'

    ntalpi pada kadar air &40 suhu 62o' ( 33,

    D-64o' ( 4, dan 0 air terbekukan : &30

    Maka perubahan entalpi ( 4 L33 ( -&3 k"alkg-, sehingga pns yang perlu dihilangkan&3 k"al kg-.

  • 7/24/2019 Vi. Sifat Termik

    30/30

    Gari diagram entalpi dapat untukmenentukan jumlah air terbekukan

    pada suhu tertentu

    !ebanyakan bahan hasil pertanianmenunjukkan ke"enderungan yang

    hampir sama sebagian besar airmembeku pada kisaran suhu L - -4o',akti?itas mikrobia juga berhenti padasuhu di ba