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


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


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-$-


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


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


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'.


7/30

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


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


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.


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


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%-+%*


12/30

1 Penent"an panas spesifk

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

dimasukkan ke "airan )masa dan suhudiket* dlm


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


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


15/30

Panas laten

P )+orr*

+orr( mm Bg

#

S =

%,7 + H

'

4,4 +)4'*

>ambar. Giagram fase air


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


17/30

P )atm*

= #

S

2,% + H

'

-28 + )4'*

Giagram fase 'A6

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

pada tekanan atmosfer: menyublim


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 #


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


20/30

ir pada tekanan atmosfer

Padat 'air ap Pns laten pen"airan Pns latenpenguapan

552 kJkg- 6628 kJkg-

( penyerapan energi

( pelepasan energi


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.


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.


23/30

Suhu

K G

$ J

! > B

Iaktu

!ur?a pembekuan bahan hasil pertanian


24/30

Padatan terlarut dlm bhn hsl pertanian

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

membeku pada suhu diba


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.


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*


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


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 )*


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-.


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

vi. sifat termik

Documents