Vi. Sifat Termik
-
Upload
adellia-sonia-borneoputeri -
Category
Documents
-
view
249 -
download
0
Transcript 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