5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 1/17
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Untuk mendapatkan produk pertanian yang berkulitas baik sampai pada tangan konsumen,
maka dibutuhkan penanganan yang baik pula pada bahan hasil pertaniannya. Pengetahuan dan
pemahaman mengenai karakteristik termal khususnya kapasitas kalor dari bahan hasil pertanian
sangat penting untuk dipelajari agar penanganan bahan hasil pertanian bisa dilakukan dengan
baik. Dengan pengetahuan tetang kapasitas kalor tersebut maka bahan hasil pertanian yang
berhubungan dengan penggunaan termal, misalnya untuk perencaan, pengendalian, dan operasi
dalam perlakuan pemanasan, penggorengan dengan vacuum frying, pengeringan, pendinginan
dan pembekuan dan lain-lain dapat diperlakukan secara tepat baik hingga menghasilkan produk
pertanian dengan nilai jual yang tinggi.
Salah satu karakteristik termal bahan hasil pertanian adalah panas spesifik suatu bahan (Cp).
Dengan diketahuinya Cp suatu bahan, maka hal itu sangat membantu untuk membangun sebuah
sistem pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan dengan penggunaan termal. Maka
pada praktikum teknik penanganan hasil pertanian kali ini kami melakukan praktikum tentang
karakteristik termal bahan pertanian agar dapat dimengerti lebih dalam.
1.2 Tujuan Percobaan
Tujuan percobaan pada praktikum kali ini adalah untuk menentukan panas spesifik (Cp) dari
beberapa jenis bahan.
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 2/17
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam pemanasan dan pengeringan produk pertanian, adalah sangat penting untuk
mengetahui berapa suhu harus diberikan dan untuk waktu berapa lama supaya tidak terjadi
kerusakan. Karakteristik termal bahan hasil pertanian sangat penting diketahui
untuk membangun sebuah sistem pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan dengan
panas. Tujuan perlakuan panas pada umumnya adalah pengawetan atau pencegahan terhadap
pengecambahan.Pemanasan dan pendinginan bahan dapat dilakukan dengan konveksi, konduksi
atau radiasi. Untuk menghitung proses-proses tersebut, pengetahuan tentang sifat panas seperti:
panas spesifik, koefisien konduksi panas, koefisiendifusi, koefisien absopsi atau emisi, sangat
diperlukan.
2.1 Panas Spesifik
Panas spesifik adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan
sebesar 1oC. Pengetahuan tentang panas spesifik sangat diperlukan untuk perhitungan proses-
proses pemanasan atau pendinginan. Panas spesifik bahan-bahan pertanian sangat tergantung
pada lengas bahan. Produk yang mempunyai lengas rendah, cenderung memiliki panas spesifik
yang rendah.
Persamaan umum dari panas spesifik adalah sebagai berikut :
Cp =
Dimana :
Cp = panas spesifik (J/kg K)
q = energi panas (J)
m = massa bahan (kg)
∆T = perbedaan suhu (K)
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 3/17
Satuan C =K kg
kj0 ;
K kgcalk
0. ;
K Btu
016
KonversiK kg
calk 0
.1 = 4,18K kg
kj0 =
K Btu
016
Nilai C tergantung temperatur C turun dengan turunnya temperatur
Contoh :
- air t : 590F C : 4,18
K kgkj
0
- es t : 320F C : 2,04
K kgkj
0
- susu di atas T beku C : 3,89K kg
kj0
- susu di bawah T beku C : 2,05K kg
kj0
Air dipakai sebagai cooling medium karena C-nya besar
Panas spesifik bahan hasil pertanian dapat diukur secara langsung dengan menggunakan bomb
calorimeter atau dengan pendekatan menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut :
1. Persamaan Siebel
Siebel (1918) dalam Toledo (1991), menyatakan bahwa panas spesifik untuk buah-
buahan, sayuran dan konsentrat yang berasal dari tunbuhan 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
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 4/17
Sedangkan jika suhu bahan di bawah titik beku, persamaannya adalah :
Cp = 1256M + 837.36
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 di atas titik beku :
Cp = 1674.72 F + 837.36 SNF + 4186.8 M
Suhu di bawah titik beku :
Cp = 1674.72 F + 837.36 SNF + 2093.4 M
2. Persamaan Choi dan Okos (Toledo,1991)
Berbeda dengan Siebel, Choi dan Okos lebih detail lagi dengan memasukkan komposisi
bahan non lemak. Panas spesifik (dalam J/kg.K) merupakan fungsi suhu (0C). Berikut ini
panas spesifik berbagai komponen bahan.
Protein : Cpp = 2008.2 + (1208.9 x 10-3 T) – (1312.9 x 10-6 T2)
Lemak : Cpf = 1984.2 + (1437.3 x 10-3
T) – (4800.8 x 10-6
T2)
Karbohidrat : Cpc = 1584.8 + (1952.5 x 10-3 T) – (5939.9 x 10-6 T2)
Serat : Cpfl = 1845.9 + (1930.6 x 10-3
T) – (4650.9 x 10-6
T2)
Abu : Cpd = 1902.6 + (1889.6 x 10-3
T) – (3681.7 x 10-6
T2)
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 5/17
Air di atas titik beku :
Cpp = 4176.2 + (9.0682 x 10-5 T) – (5473.1 x 10-6 T2)
Panas spesifik campuran di atas titik beku adalah :
Cp = P(Cpp) + F(Cpf ) + C(Cpc) + Fi(Cpfi) + A(Cpa) + M(Cwaf )
dimana P, F, C, Fi, A, dan M merupakan fraksi massa dari protein, lemak, karbohidrat,
serat, abu, dan air.
3. Persamaan Charm
Charm (1978) menyatakan bahwa persamaan empiris untuk panas spesifik yang
tergantung dari komponen penyusunnya.
Cp = 2.093 Xf + 1.256 Xs + 4.178 Xw
Dimana :
Cp = panas spesifik bahan (J/kg K)
Xf = fraksi lemak
Xs = fraksi padatan bukan lemak
Xw = fraksi air
4. Persamaan Heldman dan Singh
Cp = 1.424 Xc + 1.549 Xp + 1.675 Xf + 0.937 Xa + 4.187 Xw
Dimana :
Cp = panas spesifik bahan (J/kg K) Xa = fraksi abu
Xc = fraksi karbohidrat Xw = fraksi air
Xp = fraksi protein
Xf = fraksi lemak
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 6/17
2.2 Konduktivitas Termal
Konduktivitas Termal adalah jumlah energi panas yang dialirkan per satuan luas dan
satuan ketebalan dari suatu bahan dalam satuan waktu dengan perubahan sebesar satu satuan
suhu.
Menurut Choi dan Okos (1987) dalam Toledo (1991), konduktivitas termal bahan hasil
pertanian ditentukan dengan persamaan:
dimana:
k = konduktivitas termal (W/m.K)
k i = komponen penyusun bahan
xvi = fraksi volume setiap komponen
Nilai konduktifitas termal dari komponen penyusun bahan yaitu air murni (k w), es (k ic),
protein (k p), lemak (k f ) karbohidrat (k c), serat (k fi), dan abu (k a) dipengaruhi oleh suhunya (°C),
yaitu:
k w = 0,57109 + (0,0017625 T) – (6,7306 x 10-6 T2)
k ic = 2,2196 + (0,0062489 T) – (1,0154 x 10-6 T2)
k p = 0,1788 + (0,0011958 T) – (2,7178 x 10-6
T2)
k f = 0,1807 + (0,0027604 T) – (1,7749 x 10-6 T2)
k c = 0,2014 + (0,0013874 T) – (4,3312 x 10-6
T2)
k fi = 0,18331 + (0,0012497 T) – (3,1683 x 10-6 T2)
k a = 0,3296 + (0,001401 T) – (2,9069 x 10-6
T2)
k = Σ (k i.Xvi)
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 7/17
Nilai fraksi volume (Xvi) setiap komponen dapat ditentukan dengan mengunakan
persaman berikut:
Xvi = (Xi) / (ρi)
ρ = 1 / [(Σ Xi / ρi)]
dimana:
Xi = fraksi massa komponen
ρi = densitas komponen penyusun bahan
ρ = densitas bahan
Adapun nilai dari densitas komponen penyusun bahan (ρi) dapat diketahui dengan
menggunakan persamaan-persamaan sebagai berikut:
ρw = 997,18 + 0,0031439 T – 0,0037574 T2
ρic = 916,89 + 0,13071 T
ρp = 1329,9 + 0,51814 T
ρf = 925,59 + 0,41757 T
ρc = 1599,1 + 0,31046 T
ρfi = 1311,5 + 0,36589 T
ρa = 2423,8 + 0,28063 T
Persamaan konduktivitas termal produk, pada umumnya menganggap bahwa produk
merupakan sistem dengan dua fase dan memasukan pengaruh konduktivitas termal air dan bahan
padat pada produk. Persamaan tersebut telah digunakan secara meluas untuk menduga perubahan
konduktivitas termal produk selama perubahan fase, misalnya selama pembekuan. Konduktivitas
termal air berubah nyata sebagai hasil perubahan cair menjadi padat.
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 8/17
Riedel (1949) telah mengajukan persamaan empiris untuk sari buah dan larutan gula, yaitu:
k = (326.575 + 1.0412 T – 0.00337 T2) (0.196 + 0.009346 (%air)) 10-3
dimana suhu (T) dalam ºC.
Sweat (1974) menentukan konduktivitas termal beberapa buah dan sayuran melalui percobaan.
Sweat memberikan persamaan regresi untuk menduga konduktivitas termal buah dan sayuran
dengan kadar air lebih besar dari 60%. Persamaan ini menduga konduktivitas termal di dalam
selang 15% dari nilai percobaan. Persamaan ini tidak berlaku untuk produk yang memiliki
densitas rendah dan ruang void, seperti apel.
k = 0.148 + 0.00493 (%air)
Kopelman (1966) menyajikan tiga model untuk meneliti konduktivitas termal produk pangan,
yaitu:
1. Sistem isotropik- dua komponen- tiga dimensi. Dua komponen dapat membentuk dua
fase. Satu komponen secara acak terdispersi dalam komponen lainnya untuk membentuk
fase yang tidak kontinyu. Contoh mentega (air terdispersi dalam lemak) atau es krim
(udara terdispersi dalam cairan).
2. Sistem anisotropik berserat- dua komponen- dua dimensi. Dua komponen membentuk
dua fase. Serat paralel satu sama lain dan terdistribusi secara acak. Komponen terdispersi
kontinu pada satu arah dan dispersi acak bersifat dua dimensi. Model ini khas bagi semua
sistem berserat seperti daging, kayu atau sayuran berserat. Sistem ini memiliki ciri, yaitu
dua konduktivitas termal, k II. Konduktivitas termal sejajar dengan arah serat k I adalah
konduktivitas termal pada arah tegak lurus terhadap serat.
3. Sistem lapisan anisotropik- dua atau lebih komponen- satu dimensi. Komponen memiliki
kemungkinan untuk membentuk labih dari satu fase. Komponen diatur dalam lapisan
paralel untuk membentuk lapisan lemak di atas daging (Heldman, 1981).
Laju atau kecepatan pemanasan dan pendinginan suatu bahan, sangat tergantung pada
konduktivitas termal atau penghantaran panas. Konduktivitas termal tergantung pada kandungan
lengas dan suhu, dan untuk bahan-bahan berongga ( porous). Bahan-bahan berserat memiliki arah
aliran panas, sejajar atau memotong serat.
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 9/17
BAB III
METODELOGI PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan
a. Alat yang digunakan yaitu :
Timbangan analitik
Termos
Water heater
Thermometer
Stopwatch
b.
Bahan yang digunakan yaitu : Tomat
Jeruk
Air
3.2 Prosedur Percobaan
1. Menimbang termos (Mt) dan bahan objek praktikum dengan menggunakan timbangan
analitik (Mb) dan ukurlah suhu bahan awal (Tb1) dengan asumsi Tb1 = T ruangan.
2. Memanaskan air menggunakan water heater.
3. Air panas ditimbang dengan menggunkan timbangan analitik (ma).
4. Memasukkan air panas ke dalam termos dan mengukur suhunya dengan thermometer
(Ta1).
5. Setelah suhu bahan awal dan air awal diukur, bahan dimasukkan kedalam termos.
6. Tutup termos dan biarkan selama 15 menit.
7. Setelah 15 menit, ukur kembali suhu air (Ta2) dan suhu bahan objek praktiku (Tb2).
8. Menghitung Cp bahan dengan menggunakan persaman berikut:
qa = qb
ma . Cpa . = mb . Cpb .
asumsi panas hilang diabaikan, dimana :
ma = massa air panas (kg)
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 10/17
mb = massa bahan (kg)
Cpa = panas spesifik air (kJ/kgK)
Cpb = panas spesifik bahan (kJ/kgK)
Ta = perbedaan suhu air (K) = Ta1 – Ta2
Tb = perbedaan suhu bahan (K) = Tb2 – Tb1
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 11/17
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
4.1 Pengukuran nilai kapasitas kalor
Parameter Jeruk 1 Jeruk 2 Jeruk 3 Tomat1 Tomat2 Tomat3
mb (kg) 9,06.10-3
9,79.10-3
6,8.10-3
4,22.10-3
7,17.10-3
7,80.10-3
Tb1 (K) 299 299 299 299 299 299
Tb2 (K) 348,4 326,3 341,2 350,8 350,7 346
(K) 49,4 27,3 42,2 51,8 51,7 47
Ta1 (K) 362 351 362 362 364 282,1
Ta2 (K) 355 344,1 348 356 357 281,3
(K) 7 6,9 14 6 7 0,8
mt (kg)
*kuning
321,59.10-3
*merah
329,20.10-3
*merah
329,20.10-3
*biru
326,64.10-3
*kuning
321,59.10-3
*biru
326,6410-3
mt+a (kg) 570,10.10-3 540,65.10-3 551,67.10-3 538,98.10-3 602,13.10-3 560,70.10-3
ma (kg) 258,51.10-3 211,45.10
-3 222,47.10-3 212,34.10
-3 280,54.10-3 234,06.10
-3
Cpb
(kJ/kg K)16,246 22,818 45,368 24,36 22,14 0,16
Tabel 1. Data pengukuran nilai kapasitas kalor
Keterangan :
m bahan = massa bahan (kg)
Tb1 = suhu bahan 1 (°C)
Tb2 = suhu bahan 2 (°C)
ΔTb = delta suhu bahan
Ta1 = suhu air 1 (°C)
Ta2 = suhu air 2 (°C)ΔTa = delta suhu air
m termos = massa termos (kg)
m termos + air = massa termos + air (kg)
m air = massa air (kg)
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 12/17
Jeruk 1
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
258,51.10-3
kg x 4,18 kJ/kg K x 7 K = 9,06.10-3
kg x Cpb x 49,4 K
Cpb = 16,246 kJ/kg K
Jeruk 2
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
211,45.10-3kg x 4,18 kJ/kg K x 6,9K = 9,79.10-3kg x Cpb x 27,3K
Cpb = 22,818 kJ / Kg. K
Jeruk 3
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
222,47.10-3
kg x 4,18 kJ/kg K x 14 K = 6,8.10-3
kg x Cpb x 42,2K
Cpb = 45,368 kJ / Kg. K
Tomat 1
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
212,34.10
-3
kg x 4,18 kJ/kg K x 6 K = 4,22.10
-3
kg x Cpb x 51,8 KCpb = 24,36 kJ / Kg. K
Tomat 2
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
280,54.10-3 kg x 4,18 kJ/kg K x 7 K = 7,17.10-3 kg x Cpb x 51,7 K
Cpb = 22,14 kJ / Kg. K
Tomat 3
qa = qb
ma.Cpa.ΔTa = mb.Cpb.ΔTb
234,06.10-3
kg x 4,18 kJ/kg K x 0,8 K = 7,80.10-3
kg x Cpb x 47 K
Cpb = 0,16 kJ/kg. K
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 13/17
BAB V
PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini, kami 6 kelompok mencoba untuk mengukur dan menentukan
panas spesifik (Cp) dengan bahan yang digunakan sebagai objek adalah tomat dan jeruk. Setelah
mengikuti berbagai petunjuk prosedur percobaan, didapatkan hasil sebagai berikut :
No Komoditas Panas Spesifik Rata-rata Literatur
1 Jeruk 1 16,246 kJ/kg K
25,20 kJ/kg.K
3,77 kJ/kg C
2 Jeruk 2 22,818 kJ/kg K 3,77 kJ/kg C
3 Jeruk 3 45,368 kJ/kg K 3,77 kJ/kg C
4 Tomat 1 24,36 kJ/kg K
15,53 kJ/kg.K
3,98 kJ/kg C
5 Tomat 2 22,14 kJ/kg K 3,98 kJ/kg C
6 Tomat 3 0,16 kJ/kg K 3,98 kJ/kg C
Dari data tersebut dapat dilihat terdapat perbedaan mencolok antara rata-rata panas
spesifik jeruk 25,20 kJ/kg.K dan tomat 15,53 kJ/kg.K, dengan literatur yang kami dapatkan yaitu
nilai panas spesifik dari jeruk nilainya adalah 3,77 kJ/kg.K, dan panas spesifik tomat yang
terdapat pada literatur adalah sebesar 3,98 kJ/kg.K.
Ini mungkin disebabkan karena keteledoran dari kami mahasiswa yang meneliti karena
prosedur yang kami lakukan tidak sesuai dengan prosedur penelitian yang seharusnya.
Contohnya seperti saat pengukuran suhu bahan dengan thermometer tidak dilakukan dengan
cermat sehingga suhu yang didapat tidak terlalu akurat. Kurangnya ketelitian dalam pengukuran
berat masa dari alat-alat praktikum seperti masa termos, air, jeruk dan tomat juga memungkinkan
terjadinya perbedaan jauh rata-rata panas spesifik objek penelitian dengan literatur yang telah
ditentukan.
Tapi disamping berbagai kesalahan tersebut, dapat diambil beberapa pelajaran seperti
perpindahan kalor yang terjadi dari air panas menuju objek (jeruk dan tomat) saat keduanya
berada dalam termos selama 15 menit. Di dalam termos berisi air panas, Jeruk mengalami
peningkatan suhu rata-rata sebesar 39,6°K sementara tomat mengalami peningkatan suhu yang
lebih besar sebesar 50,1°K.
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 14/17
BAB VI
PENUTUP
6.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapatkan dari praktikum kali ini adalah:
1. Nilai panas spesifik dari tiap bahan berbeda-beda tergantung pada karakteristik bahan
penyusunnya.
2. Peningkatan temperature pada bahan setelah dimasukkan ke dalam termos yang berisi
air panas menunjukkan bahwa bahan menyerap kalor.
3. Penurunan temperature pada air panas di dalam termos menunjukkan bahwa air melepas
kalor.
4. ΔTb yang lebih besar dibandingkan ΔTa menunjukkan bahwa kalor yang disimpan
bahan lebih banyak dibandingkan dengan kalor yang dilepaskan air.
5. Perbedaan rata- rata panas spesifik pada saat perhitungan dengan yang terdapat pada
literatur sangat jauh berbeda disebabkan berbagai kesalahan dalam pelaksanaan
praktikum.
6. Panas spesifik tomat yang terdapat pada literatur adalah 3,89 kJ/kgK, sedangkan rata-
rata hasil penelitian 15,53 kJ/kg.K
7. Panas spesifik jeruk yang terdapat pada literatur adalah 3,77 kJ/kgK, sedangkan rata-
rata hasil penelitian 25,20 kJ/kg.K
6.2 Saran
1. Penjelasan dan pembimbingan dalam pelaksanaan praktikum masih dirasa kurang. Quis
yang dilaksanakan pada awal dirasa hanya sebagai suatu aktivitas pengasah ingatan, tidak terlalu menjadi pemahaman saat praktikum dilaksanakan.
2. Alat praktikum sebaiknya disiapkan dengan kondisi yang baik
3. Jumlah alat seharusnya disesuaikan denga jumlah kelompok sehingga praktikum berjalan
dengan efektif dan kondusif
4. Pendampingan untuk setiap kelompok agar tidak terjadi banyak kesalahan
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 15/17
DAFTAR PUSTAKA
Sahay K. M., and KK Singh. 1994. Unit Operation of Agriculture Processing. New Delhi :
Vikas Publishing Housedut LTD Jangpura.
Rusendi, Dadi. Sudaryanto. Nurjanah, Sarifah. Widyasanti, Asri. 2010. Penuntun Praktikum Mk.
Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Jurusan Teknologi Pertanian Universitas
Padjadjaran.
Sudaryanto dkk. 2005. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Bandung : Pustaka Giratuna.
Syarief, Rizal. 986. Pengetahuan Bahan Pangan Untuk Industri Pertanian. Bogor :
Mediyatama Sarana Perkasa.
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 16/17
LAMPIRAN
5/17/2018 anjing - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/anjing-55b07a78c5910 17/17
Top Related