Upload
kevintaga
View
111
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
gooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooood
Citation preview
KARAKTERISTIK FISIK DAN TERMIK
Tujuan Instruksional Khusus (TIK) pada pertemuan ini adalah :
Mampu menjelaskan hubungan antara karakteristik fisik dan termik bahan hasil pertanian dengan disain alat dan proses pengolahannya
Karakteristik Fisik :
Bentuk
Ukuran
Volume
Luas Permukaan
Sudut Curah
Densitas
Porositas
Warna
Penampakan
Karakteristik Mekanis
Kekerasan
Sifat Reologi
Kekuatan Kompresif
Resistensi Impak
Shear
Karakteristik Thermal
Panas spesifik
Panas Laten
Konduktivitas Panas
Difusivitas Panas
KARAKTERISTIK FISIK
1. Bentuk dan Ukuran
Tidak dapat dipisahkan
Penting untuk merancang alat seperti grading dan sortasi
Dibedakan atas 2 kasus :
1. Komoditi yang bentuk dan ukurannya dapat dibedakan
dengan mata telanjang
2. Produk berbentuk bubuk : kopi, garam, susu bubuk dll.
Mempengaruhi :
- penerimaan konsumen
- pengemasan
- distribusi
- proses pengolahan
Kriteria untuk menjelaskan bentuk dan ukuran :
a. Menggunakan Tabel Standar (Standard Chart)
Bentuk Deskripsi
Bulat Mendekati bola
Oblat Pipih pada ujung tangkai dan ujung tanpa tangkai
Oblong Diameter vertikal > diameter horizontal
Konik Mengecil ke arah ujung
Ovat Bentuk telur, agak lebar di ujung tangkai
Blik Aksis yang menghubungkan tangkai dan apeks ramping
Abovat Ovat terbalik
Eliptikal Mendekati elipsoid
Trunkat Kedua ujung datar
Unekual Setengah bagian > dari setengah bagian lainnya
Ribbed Pada potongan melintang sisinya kurang lebih angular
Regular Potongan melintang horizontal mendekati lingkaran
Irregular Potongan melintang horizontal menjauhi lingkaran
Potongan Membujur
Oblong Oblat
Unequal
Trunkat Bulat
Konik
Blik
Potongan Melintang
Regular
Irregular
Ribbed
b. Kebulatan (sphericity) dan kebundaran (roundness)
o adalah ukuran ketajaman pojok (sudut) suatu benda padat
AP luas proyeksi objek terkecil
o Roundness = =
AC luas proyeksi objek terbesar
Akar pangkat tiga dari hasik kali ketiga sumbu
o Sphericity =
Sumbu Terpanjang
Defenisi kebulatan dan kebundaran
kebulatan=Fm/Fc kebulatan rerata = ∑r/nR kebundaran=di/dc
Ukuran menyatakan besaran materi atau isi pada suatu komoditas yang dimanifestasikan dalam bentuk besaran :
- berat - volume
- luas - panjang
- lebar - diameter
- tebal
Ukuran produk tepung dinyatakan dengan mesh (saringan), yaitu jumlah lubang persatuan luas (n/in2) atau N/cm2
Penentuan ukuran buah dan sayuran : pengukuran panjang/berat atau volume.
2. Volume dan Densitas
Aplikasi dalam :
pengeringan dan penyimpanan
rancangan silo dan ruang penyimpanan
mesin kompresi mekanikal
pemisahan bahan-bahan asing
penentuan kemurnian benih
separasi dan grading
evaluasi kematangan
tekstur dan kelunakan buah
estimasi ruang udara di dalam jaringan tanaman
evaluasi kualitas produk seperti kacang kapri, jagung manis dan kentang (densitas meningkat jika matang)
Densitas Kamba dan Densitas Nyata
Densitas Kamba = perbandingan bobot bahan dengan volume yang ditempatinya, termasuk ruang kosong di antara butiran makanan
Pengukuran :
- Menimbang bahan yang menempati wadah literan sesuai dengan volume
Metode penentuan volume dan densitas :
-Gelas ukur
-Piknometer
-densitimeter
Densitas Nyata = perbandingan bobot bahan dengan volume yang hanya ditempati oleh butiran bahan tidak termasuk ruang kosong.
Pengukuran 1 :
• Gelas ukur diisi toluena (C6H5CH3) sampai volume tertentu
• Kenaikan volume toluena akibat sejumlah bobot butiran = densitas nyata
Pengukuran 2 :
• Dengan piknometer
• Timbang piknometer kosong (a)
• Timbang piknometer + toluena (b)
• Timbang piknometer + butiran bahan yang diketahui bobotnya (X gram) + toluena sampai penuh (c)
• Timbang piknometer + air sampai penuh (d)
Densitas nyata dihitung dengan rumus :
densitas toluena x bobot biji toluena x X
D = =
bobot toluena yang diusir biji (b+X) - c
Densitas toluena :
b - a
toluena = g/cm2
d - a
Densitas kamba bervariasi menurut kadar air
berat air yang dipindahkan (lb)
Volume (in3) =
densitas air (lb/in3)
Gambar 7. Pengukuran volume
3. Sudut Curah
• Penting untuk disain wadah, fasilitas penyimpanan, dan alat pembantu lain dalam pengolahan biji-bijian
• adalah sudut yang terbentuk antara bidang datar dengan sisi miring curahan bila sejumlah biji dituangkan dengan cepat di atas bidang datar.
d
Tg = t/0.5 d = 2t/d
4. Luas Permukaan Luas permukaan daun menentukan :
kapasitas fotosintesis
Laju pertumbuhan
Hubungan tanaman-tanah-air
Luas permukaan buah dan biji penting dalam :
Pengukuran respirasi
Penentuan warna
Pemantulan cahaya
Fenomena transfer panas
Luas permukaan bahan juga menentukan image-sensor untuk keperluan otomatisasi dan robotisasi mesin-mesin pertanian.
4. Luas Permukaan.................
a. Luas Permukaan Daun
• Pencetakan kontak permukaan di atas kertas yang peka terhadap cahaya
• Luas permukaan diukur dengan planimeter
b. Luas Permukaan Buah
• Misal apel
Apel dikupas dalam bentuk strip
Gunakan planimeter untuk mengukur strip
Contoh luas permukaan beberapa buah :
-Plum : 5.4 – 7.0 in2 Apel : 17.2 – 25.2 in2 -Pir : 22.2 – 23.0 in2
5. Warna dan Penampakan
Menentukan mutu fisik
Pada beras dinyatakan dengan derajat sosoh atau derajat keputihan
Pada umbi yang penting warna bagian dalam umbi
Kelainan warna menunjukkan adanya kerusakan atau penyimpangan mutu
Menunjukkan tingkat kematangan buah
Pedoman dalam proses pengolahan
Ditentukan oleh :
1.Adanya sinar sebagai sumber penerangan
2.Sifat absorbsi dan refleksi spektral benda
3.Kondisi lingkungan benda
4.Kondisi subjek yang melihat benda
WARNA ≠ sensasinya dengan karakteristik fisik lain seperti
titik leleh, ukuran partikel, SG dll. Merupakan persepsi manusia terhadap
penampakan dari sinyal yang diberikan oleh otak. Dipengaruhi oleh :
Sejumlah atribut fisik (ukuran, tekstur, gloss, polarisasi, keadaan fisik)
Serangkaian persepsi psikologis (latar belakang warna, type cahaya, karakteristik geometri objek).
SIFAT FISIK WARNA Defenisi warna : sebuah sensasi fisik jika distribusi energi
dari cahaya direfleksikan atau ditransmisikan oleh/melalui bahan pangan.
Energi digambarkan sebagai spektrum elektromagnetik yang kontiniu dengan kisaran dari sinar gamma (pjg gel 10-
5 nm – 1017 nm.
Bagian dari spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata : 380-770 nm mempengaruhi warna.
UV = 100-380 nm
Infra red = 770-1.000.000 nm
Jika sinar putih melewati anggur yang berwarna merah, maka pigmen antosianin dari anggur akan mengabsorbsi energi pada daerah sinar tampak. Energi yang tidak diserap akan lewat mencapai mata panjang gelombang sinar yang ditransmisikan = 700-770 nm warna merah.
Jika panjang gelombang = 380-400 nm warna violet.
SIFAT FISIK WARNA……..
Tabel 1. Warna, panjang dan jumlah gelombang sinar kromatik
Warna Panjang Gelombang, nm
Jumlah gelombang x 104 cm-1
1. Merah 630 – 770 1.25 – 1.59
2. Jingga 610 – 630 1.59 – 1.64
3. Kuning 560 – 610 1.64 – 1.79
4. Hijau Muda 520 – 560 1.79 – 1.92
5. Hijau 480 – 520 1.92 – 2.08
6. Biru Muda 460 – 480 2.08 – 2.17
7. Biru Tua 440 – 460 2.17 – 2.27
8. Nila 420 – 440 2.27 – 2.38
9. Violet 400 - 420 2.38 – 2.50
3 Unsur warna untuk menyatakan pengukuran warna :
- hue (warna kromatik)
- value / lightness : warna akromatik atau kecerahan
- kroma : intensitas warna kromatik
Penglihatan manusia merespon 3 warna (tri stimulus) dengan panjang gelombang yang berbeda yaitu merah, hijau dan biru.
Notasi standar untuk ketiga warna ini oleh International Committee on Illumination (ICI/CIE) :
X = merah
Y = hijau
Z = biru
Pengukuran Warna 5 Cara menilai atau mengukur warna :
Cara deskripsi
Cara gambar (chart methods)
Cara notasi subjektif dan objektif
Cara spektrofotometri objektif
Cara panelis ahli subjektif
Subjektif, visual
Contoh deskripsi warna baku untuk daging sapi
No Urut/Skor Diskripsi Baku
1 Merah pink (dark pink)
2 Merah ceri (Light Cherry Red)
3 Merah ceri agak gelap (Slight dark cherry red)
4 Merah agak gelap (Moderately dark red)
5 Merah gelap (Dark red)
6 Merah sangat gelap (very dark red)
6. Porositas
Ruang (void) dalam suatu massa seperti biji-bijian atau bahan porous lain.
Penting dalam aliran udara dan panas
Disebut juga faktor pengemasan (PF)
densitas partikel solid – densitas kemasan
PF =
densitas partikel solid
KARAKTERISTIK MEKANIK
Sifat Permukaan, Tekstur dan Kekerasan
Penting dalam proses pengupasan secara mekanis
Untuk mendisain mesin grading
Jenis sifat permukaan : halus, halus berbulu halus, halus berbulu kasar, kasar tidak berbulu dan kasar berbulu.
Tekstur biasanya dihubungkan dengan kesan mulut bila dikunyah setelah di masak
o mealy (seperti bertepung)
o gritty/sandy (rasa berpasir)
o Sticky (pulen)
Kekerasan berhubungan erat dengan tingkat kematangan buah
Pengertian Sifat Mekanis
Sifat mekanis adalah sifat yang berhubungan dengan perilaku bahan akibat gaya yang diberikan terhadap bahan tersebut.
Sifat mekanis yang berhubungan dengan perubahan bentuk dan aliran bahan disebut dengan sifat reologi
Sifat Reologi adalah sifat fisik produk pangan/hasil pertanian yang berkaitan dengan deformasi bentuk akibat terkena gaya mekanis
Sifat reologi = sifat mekanis
Sifat mekanis belum tentu sifat reologi
Pengertian Sifat Mekanis
Sifat mekanis adalah sifat yang berhubungan dengan perilaku bahan akibat gaya yang diberikan terhadap bahan tersebut.
Sifat-sifat mekanis bahan pangan dan hasil pertanian :
1. Kekerasan
2. Kekuatan tekan
3. Tahanan geser
4. Koefisien statis
5. Koefisien luncur (sliding)
6. Koefisien gesekan
Penting dalam pengecilan ukuran pada biji-bijian
Penting dalam disain teknik untuk memprediksi aliran bahan pada alat panen dan pengolahan
Penting dalam penentuan tekanan biji-bijian pada dinding gudang/silo
Elisa Julianti-FP-USU
Sifat-sifat reologi :
o kekentalan
o kelengketan
o elastisitas
o plastis
o lentur
o kenyal
Penting untuk bahan pangan cair, kental, gel dan plastis
Contoh : dodol, jam, sirup, madu, susu kental manis, margarin, mentega, krim, puding, bubur,minyak goreng, sari buah dll.
• Berdasarkan sifat alirannya bahan pangan cair dibedakan atas :
Newtonian : kekentalan tidak berubah dengan meningkatnya gaya
Contoh : larutan gula encer, larutan asam, larutan garam
Non Newtonian : kekentalan berubah dengan berubahnya gaya
Ada 3 jenis produk Non Newtonian :
1. Plastis : saus tomat, puding, sambal cabe dalam botol
2. Pseudoplastis : susu segar, santan, krim encer
3. Dilatan : mentega kacang, dispersi tepung pati, gula
kental
Gaya/Shear
kekentalan
B. Produk Plastis
C. Produk Pseudolastis
Gaya/Shear
kekentalan
D. Produk Dilatan
Gaya/Shear
kekentalan
SIFAT THERMAL BAHAN
Panas jenis (Cp)
Enthalpy
Konduktivitas panas (k)
Difusivitas panas
Koefisien pindah panas
permukaan
Penting dalam proses pemanasan dan pendinginan
1. Konduktivitas panas
• adalah laju pindah panas (q) melalui permukaan bahan dengan luas A jika pada benda tersebut diberikan panas dengan perbedaan suhu sebesar T1-T2
q L
k =
A (T1-T2)
• Konduktivitas panas berhubungan dengan porositas, struktur dan komposisi kimia
• Penting dalam :
penyimpanan biji-bijian
proses pengolahan di pabrik
pendinginan
Pindah panas konduksi
2. Difusivitas panas ()
• Penting dalam proses pengeringan, destilasi dan absorbsi
• Menentukan kecepatan distribusi panas dalam bahan
• Semakin besar maka semakin cepat pembauran panas dalam bahan
• Rumus :
k
=
cp
Dimana :
k = konduktivitas panas
= densitas
cp = panas jenis
3. Panas Jenis (cp)
• Adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu sebesar 1 oC atau 1oF
• Panas jenis air dalam keadaan cair : 1.00 BTU/lb
• Panas jenis air dalam keadaan beku : 0.48 BTU/lb
• Rumus :
1. Untuk bahan berkadar air tinggi, rumus cp di atas titik beku :
cp = 4.1868 (0.008 m + 0.2)
2. Untuk proses di bawah titik beku :
cp = 4.1868 (0.003 m + 0.2)
m = kadar air bahan (% basis basah)
3. Panas Laten
• Adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk merubah fase bahan baik dari padat ke cair atau dari cair ke gas atau sebaliknya tanpa merubah suhunya.
• Misal :
Panas untuk merubah air pada suhu 32oF menjadi es pada suhu 32oF disebut panas laten pembekuan
Panas yang dibutuhkan untuk merubah air pada suhu 212oF menjadi uap pada suhu 212oF disebut panas laten penguapan
• Panas laten pembekuan air : 144 BTU/lb