pemodelan telur asin

8/13/2019 Pemodelan Telur Asin

1/13

Tugas Peristiwa Perpindahan lanjutStudi Kasus : Pengasinan dan Pemasakan Telor

Dikerjakan Oleh:Nailul.K. FitriSarifudinRizky DDaniyanto

Suharto

Program Studi Magister Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Bandung


2/13

1

Studi Kasus :Pengasinan dan Pemasakan TelorOleh:Nailul.K. Fitri # Sarifudin # Rizky D # Daniyanto # Suharto *)

A. Pendahuluan

Pengasinan telur merupakan warisan budaya leluhur yang sampaisekarang masih terus dilakukan oleh generasi masa kini, tapi kalau kita tiliklebih lebih dalam dengan menggunakan sense of engineering. Peristiwapengasinan telur dan pemanasan telur bila ditinjau dari sisi perpindahanmassa secara mikroskopik akan menjadi studi yang menarik .Pengasinan dilakukan dengan membungkus permukaan telur dengancampuran lumpur dan garam (4:1) setebal 2 3 mm (Kaewmanee et al.,2009). Pada kondisi atmosfirik terjadi difusi garam (NaCl) dari cangkang telursampai ke bagian kuning telur.

Penelitian mengenai perpindahan massa yang terjadi selamapengasinan belum begitu banyak. Tahun 1999, Chen et al., 1999 menelitiperpindahan massa NaCl selama pengasinan pada cangkang telur ayam.Hasilnya, didapatkan diffusivitas NaCl pada cangkang telur berkisar antara10-14hingga 10-12m2/s.Tahun 2008, Kaewmanee mempelajari perubahan komposisi kimia, propertifisik dan struktur mikro telur bebek selama pengasinan. Kaewmaneemelaporkan bahwa, setelah 2 minggu pengasinan, kadar garam tertinggi padabagian putih telur (6.9%). Pengasinan menyebabkan timbulnya pengerasanpada bagian kuning telur sehingga terbentuk lapisan eksterior dan interior

kuning telur.

Pada umumnya telur yang diasinkan adalah telur bebek segar yangmemiliki komposisi: 10.87% cangkang, 54.73% bagian putih telur dan 33.94%bagian kuning telur (Chen et al., 1999).

B. Tujuan dan Sasaran:

Dalam kasus ini akan dilakukan pendekatan dari sudut ilmu perpidahanmassa untuk :

1. Menentukan distribusi dan profil konsentrasi di bagian dalam telur selamapenggaraman2. Menentukan distribusi dan profil suhu di bagian dalam telur selama

pemanasan

*) Mahasiswa Program Magister Teknik Kimia ITB


3/13

2

C. Teori dan Pemodelan Matematis

C.1. Teori

Pengasinan dilakukan dengan membungkus permukaan telur dengancampuran lumpur dan garam (4:1) setebal 2 3 mm (Kaewmanee et al.,2009). Pada kondisi atmosfirik terjadi difusi garam (NaCl) dari cangkang telursampai ke bagian kuning telur.

Chen et al., 1999 meneliti perpindahan massa NaCl selamapengasinan pada cangkang telur ayam. Hasilnya, didapatkan diffusivitasNaCl pada cangkang telur berkisar antara 10-14hingga 10-12m2/s.Kaewmanee.,2008, mempelajari perubahan komposisi kimia, properti fisik

dan struktur mikro telur bebek selama pengasinan. Kaewmanee melaporkanbahwa, setelah 2 minggu pengasinan, kadar garam tertinggi pada bagianputih telur (6.9%). Pengasinan menyebabkan timbulnya pengerasan padabagian kuning telur sehingga terbentuk lapisan eksterior dan interior kuningtelur.

Pada umumnya telur yang diasinkan adalah telur bebek segar yangmemiliki komposisi: 10.87% Cangkang, 54.73% Putih telur 33.94% Kuning telur(Chen et al., 1999).

c.2. Pemodelan Matematis

Dalam penyusunan pemodelan matematis untuk proses transfermassa NaCl selama pembuatan telur asin dan Proses perpindahan panasselama pemanasan telur digunakan pendekatan sbb: Telur diasumsikan berbentuk bola Pengasinan telur dilakukan pada kondisi 1 atm dan 25oC. Konsentrasi awal NaCl sebesar 25%. Diameter telur 0.06 m.

Koefisien transfer massa ; hm = 2.04e-8 m/s, dan Harga diffusivitas NaCl pada cangkang sebesar 1.4835e-9 m2/s. Didalam proses perpindahan massa, Komponen selain garam dianggap

diam. Bagian dalam telur dibagai menjadi beberapa lapisan dengan ketebalan

yang sama


4/13

3

Neraca Massa

Rate of Input Rate of Output Rate of reaction =Rate of Accumulation

...........................(1)

Hukum Ficks:

NA = 0

...............................(2)

2

2

2 2

2 2

22

(4 ) (4 ) 4

( )

CC C

r r r r r

C C Cr r r r r

C C

dCN r N r r r

dt

N r N r dCr

r dt

N r Cr

r t

= = +

= = +

=

=

=

( )

( )1

CC C C A CA

CA CC

C

C

CC CA

dCN X N N D

dr

D dCN

X dr

X

dCN D

dr

= +

=


5/13

4

Dengan asumsi bahwa komponen selain garam dalam keadaan diam, makapersamaan (1) dan (2) dapat digabung menjadi:

....................(3)

Kondisi BatasSyarat awal :t=0, C=Cas(bulk) untuk r=R, dan C=0 untuk rR

Syarat Batas:Pada saat r=R, C=Cas, untuk t>0Pada saat r=0, dC/dr=0, untuk t>0

Telur dibagi menjadi 3 lapisan:

1. Kuning telur

=

r

C

C

Cr

rr

D

t

C A

A

AA .

1

1..

2

2

(4)

2. Putih telur

=

r

C

C

Cr

rr

D

t

C B

B

BB .

1

1.. 22

(5)

2

2

2 2

2

2

1 1

C

CAC

C CCA

C C

CA

C

r D r Cr

r t

C CD r r

r r t

C Cr

r r r D t

=

=

=


6/13

5

3. Kulit Telur

=

r

C

C

C

r

rr

D

t

C A

A

AA .

1

1.. 2

2

(6)

Pendekatan numerik dengan metode diskretisasi

Central difference

( )2,1,,1

2

2 2

y

TTT

y

T jijiji

+=

+

Backward difference

t

TT

t

T jiji

=

1,,

( )2,1,,11,, 2

y

TTT

t

TT jijijijiji

+=

+

( ) ( ) jijijijiji TTTTT

t

y,1,,11,,

2

2 + +=

( ) ( )jijijiji TT

t

yT

t

yT ,1,1

2

1,

2

, 2 + ++

=

( )

( )

++

=

+

2

2

,1,1

2

1,

,

t

y

TTt

yT

T

jijiji

ji


7/13

6

Neraca Panas:

Selama proses pemanasan telur asumsikan bahwa:1. Telur berbentuk bola2. Fluida didalam telur diasumsikan sebagai air3. Tidak terjadi pengerutan pada telur sepanjang pemanasan4. Properti termodinamika dianggap konstan selama pemanasan

Neraca PanasRate of Input Rate of Output + Rate of Generation -Rate of Reaction =Rate-of Accumulation

2rLQr|r- 2rLQr|r+r+ 2rrLCpt

T

= 0

(7)

Persamaan umum Hukum Fourrier :

(8)

k dianggap sebagai suatu konstanta yang tetap.

Substitusi persamaan (8) ke persamaaan (7) menjadi :

(9)

Syarat batas untuk persamaan ini adalah :

S.B.1 :

S.B.2 :


8/13

7

Metode forward finite difference.

(10)

(11)

Substitusi persamaan (4) dan (5) ke dalam persamaan (3) menghasilkanpersamaan umum Temperatur setiap waktu pada lapisan ke-I dan jari-jari r i.

(12)

Properti yang digunakan dalam perhitungan :Densitas fluida = 1000 kg/m^3Cp = 4200 j/mol.KTair = 97+273.15 CR = 2.5e-2 mN = 30K = 0.618; w/m.K

D. Metodologi

Dalam penentuan proses perpindahan massa dan panas dalam prosespengasinan telur dan pemanasan telur digunakan tahapan sbb:

1. Penyusunan neraca massa2. Penyusunan neraca energi3. Pembuatan algorithma4. Penyelesaian permasalahan menggunakan bantuan bahasa

pemrograman (MATLAB)


9/13

8

Algorithma proses perpindahan massa NaCl dari larutan garam kedalam telur dapat disusun berdasarkan persamaan neraca massa (4,5,6) sbb:

Algorithma proses perpindahan panas selama proses perebusan telurberdasarkan persamaan neraca panas (12) sbb:

Start

Input Data:R, CAo,Dab, jml

interval, t

Hitung, dCA/dt (Pers (4,5,6))Integrasi menggunakan Ode23

Print C terhadap r& t (waktu)

End

Start

Input Data:R, To,Cp,k, t

Hitung, dT/dt (Pers (11))Integrasi menggunakan ODE23

Print T terhadap,r dan t

End


10/13

9

E. Hasil dan Pembahasan

Dengan bahasa pemrograman MATLAB didapat visualisasi profil konsentrasidan suhu untuk proses pengasinan dan pemanasan telur sbb:

Gambar 1. Profil Konsentrasi NaCl sebagai fungsi jarak (r) dan waktu (t)didalam telur

Gambar 1. Profil Suhu sebagai fungsi jarak (r) dan waktu (t) didalam telur


11/13

10

Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa : Konsentrasi NaCl akan semakin menurun dari r=R (Cangkang terluar)

hingga r=0 (pusat kuning telur) .Hal ini disebabkan oleh karena koefisien difusivitas membran sangat kecil(10-12 10-14m2/s) .

Semakin lama waktu pengasinan, maka konsentrasi NaCl meningkatdisetiap bagian telur mulai dari r=0 hingga r=R.Hal ini dikarenakan akumulasi garam dalam telur semakin besar seiringbertambahnya waktu

Semakin lama waktu pemanasan telur, maka suhu dibagian dalam telurakan mengalami peningkatan, mulai dari r=0 hingga mendekati R(Cangkang telur)

Perubahan peningkatan suhu yang signifikan terlihat dibagian cangkangtelur dan sisi terluar putih telur. Hal ini karena koefisien perpindahanpanas konduksi cukup kecil 0.618 W/mK

F. Kesimpulan

Profil suhu dan konsentrasi sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya jumlahincrement / diskrit yang digunakan.

Semakin lama waktu, suhu dan konsentrasi sisi dalam telur meningkat Profil CA semakin menurun dengan dari r=R hingga r=0 (Pusat kuning

telur)

G. Lampiran

Program perhitungan Profil KonsentrasiProgram perhitungan Profil Suhu


12/13

11

Program perhitungan Profil Konsentrasi


13/13

12

Program perhitungan Profil Suhu

pemodelan telur asin

Documents