ANALISA PERSAMAAN PANAS PADA PROSES STERILISASI MAKANAN KALENG. Heat Equation Analize of Canned Food Sterilization Process

Transkripsi

1 ANALISA PERSAMAAN PANAS PADA PROSES SERILISASI MAKANAN KALENG Heat Equation Analie of Canned Food Steriliation Process Oleh: DEDIK ARDIAN NRP Dosen Pembimbing Drs. Luman Hanafi M.Sc Dra. Mardlijah M

2 Latar Belaang Masalah Bagaimana membawa permasalahan dalam bidang industri e dalam bentu matematia sehingga dapat diselesaian menggunaan metode matematia Persamaan panas pada proses sterilisasi maanan aleng adalah salah satu masalah dalam bidang industri ang dapat diselesaian dengan ilmu perpindahan panas. Optimasi proses sterilisasi maanan aleng diperluan untu dapat menentuan ombinasi suhu dan watu selama pemanasan ang dapat memenuhi riteria eamanan pangan dan mutu.

3 Rumusan Masalah Bagaimana perhitungan numeri Beda Hingga dari proses perambatan panas pada aleng maanan.

4 Batasan Masalah Benda bersifat homogen sehingga onstanta alor jenis bahan c ondutifitas suhu bahan dan massa jenis bahan ρ tida bergantung terhadap dan. Perubahan panjang lebar dan tinggi benda ang terjadi sangat ecil sealipun terjadi perubahan suhu sehingga dapat diabaian. Benda terisolasi sempurna pada seluruh permuaanna. Jia panas mengalir dari titi P menuju titi P dan suhu hana bergantung pada posisi dan watu aitu dan t maa secara matematis dapat ditulis. Persamaan Panas ang didapatan adalah persamaan panas pada aleng maanan buan pada maanan Kaleng maanan berbentu silinder

5 ujuan Menusun persamaan matematia dari proses sterilisasi dan pertumbuhan miroorganisme pada maanan aleng agar dapat diselesaian secara numeri dengan metode beda hingga.

6 Manfaat Manfaat ang diharapan setelah penulisan tugas ahir ini adalah memberian informasi epada industri maanan dalam melauan sterilisasi pada maanan aleng.

7 INJAUAN PUSAKA Huum Dasar ermodinamia Perpindahan Panas Kondusi Konvesi Radiasi Kondisi Perpindahan panas Kondisi Stead Kondisi Unstead Kondutifitas hermal Difusitas hermal Difrensial Numeri Metode Beda hingga Proses sterilisasi maanan aleng Nilai sterilisasi

8 Huum Dasar ermodinamia ermodinamia dapat digunaan untu meramalan energi ang diperluan untu mengubah dari eadaan setimbang e eadaan setimbang ang lain tetapi tida dapat meramalan ecepatan perpindahan alor. Huum pertama dan edua termodinamia. Ilmu tentang perpindahan panas memberian metode untu menelesaian masalah laju perpindahan alor.

9 Perpindahan Panas Perpindahan panas adalah berlangsungna perpindahan energi arena adana perbedaan temperatur antara dua sistem ang bersinggungan. Perpindahan panas mengenal tiga cara pemindahan ang berbeda aitu : Kondusi atau hantaran Konvesi Radiasi atau Pancaran.

10 Kondusi dengan q ondusi A d d q ondusi : laju perpindahan panas (w) : ondutifitas bahan (w/m o c) A : luas permuaan (m ) d d lim 0 : gradien temperature (/m)

11 onvesi q onvesi HA s Dengan : q onvesi : laju perpindahan panas onvesi (w) H : oefisien perpindahan panas onvesi (w/m o c) A : luas permuaan (m ) s : suhu permuaan () : suhu fluida lingungan ()

12 Radiasi q radiasi = 4 4 A( s sur ) dengan : q radiasi ε σ s : laju perpindahan panas radiasi (w) : sifsat radiatif suatu permuaan ang dinamaan emisivitas 0 ε 1 untu ε = 1 disebut emisivitas sempurna / blac bod : adalah onstanta Stefan Boltman. : suhu permuaan (K) : suhu seeliling (K) A : luas permuaan (m )

13 Kondisi Perpindahan Panas Masalah Perrpindahan Panas tida hana bergantung pada prosesna tetapi juga bergantung pada ondisi proses berlangsungna perpindahan panas tersebut. Umumna ondisi berlangsungna proses perpindahan panas ada dua macam aitu : Kondisi Stead (una). Kondisi Unstead (ida tuna)

14 Kondisi Stead Kondisi stead (una) adalah bila laju perpindahan panas dalam suatu sstem tida berubah terhadap watu misalna persamaan Laplace : 0

15 Kondisi Unstead Kondisi Unstead Adalah ondisi bila temperatur di berbagai titi dari sstem berubah terhadap watu atau misalna persamaan paraboli : t t

16 Kondutifitas hermal Nilai ondutivitas termal menunjuan berapa cepat panas ang mengalir pada bahan tertentu.

17 Difusitas thermal / c α : difusitas thermal (m /s) : ondutifitas thermal (W/m o C) c : alor jenis (Kj/g O C) ρ : massa jenis (g/m 3 )

18 Difrensial Numeri Difrensial numeri digunaan untu memperiraan bentu difrensial ontinu menjadi bentu disret. Bentu tersebut dapat diturunan berdasaran deret talor. Deret alor dapat dijelasan sebagai beriut pandang fungsi ' ( n1) ƒ() sedemiian hingga f ( ) f ( ) f "( )... f ( ) adalah ontinu dalam selang (aa+h) dan f (n) () dalam selang (aa+h) maa: f ''( a) h( n 1) ( n1) f ( a h) n h a ) ( n) Dengan Rn f ( n! suu sisa lagrange. f ( a) h!... f ( n 1)! ( a) Rn ; 0<θ<1 dan bentu sisa R n ini disebut

19 Proses sterilisasi maanan aleng Sterilisasi (Processing) pada pengalengan adalah proses pemanasan wadah serta isina pada suhu dan janga watu tertentu untu menghilangan atau mengurangi fator-fator penebab erusaan maanan tanpa menimbulan gejala lewat pemasaan (over cooing) pada maananna.

20 Nilai sterilisasi dn dt N dengan : N : Jumlah miroba sisa ang masih hidup setelah pemanasan t : Watu pemanasan : laju reasi

21 Metode Penelitian Menguraian landasan teori Analisa perpindahan panas pada proses sterilisasi maanan aleng. Membangun solusi numeri menggunaan metode beda hingga Menusun algoritma dan progam dalam bahasa pemograman MALAB. Running progam Analisis hasil Menari esimpulan dan menusun laporan tugas ahir

22 Analisis dan Pembahasan

23 persamaan panas pada benda dimensi tiga dalam oordinat cartesius Dengan dengan = Konstanta penghambura = operator laplace (4.3) q q q q q q dt dq ) ( t t c dt dq q q q q q Z Z (4.11) 1 t q q q q q q q c 1

24 persamaan panas pada benda dimensi tiga dalam oordinat tabung r r r r t L 1 L 1

25 aleng berbentu tabung ang bersifat simetri sehingga perambatan panas tida bergantung pada besar sudut θ maa dan sehingga didapat Sarat Awal pada watu initial time suhu awalna adalah 0 sarat batas suhu di Seeliling dasar dan atas aleng diberian oleh (rt) = (t) 0 0 ) ( r r r t 0 ) ( t r i ] [ ) [0 L L R r ] [ L L ) ( t t L r ] 0 r [ R ) ( t t L r ] 0 r [ R Persamaan panas pada aleng dengan bentu tabung

26 Dengan mengunaan metode beda hingga maa diperoleh persamaan panas pada aleng j N j N j N j N j N j N j N t r t

27 Pergeraan panas pada pusat aleng dengan R = 005 L= m / s

28 Kondisi Miroba pada pusat aleng

29 Kesimpulan Solusi numeri ang didapatan dengan menggunaan metode beda hingga adalah t t N j 1 N j N j N j N j N j 1 1 N j1 r Dari simulasi model ang dilauan untu beberapa parameter R = 005m dan L = 006m dapat disimpulan bahwa suhu pada pusat aleng dengan ondisi sarat awalna bernilai nol dan sarat batasna bernilai satu ta melewati suhu sarat batasna sepanjang pergeraan watuna. nilai sterilisasi pada watu t didefinisian dengan F 0 t t 1 ep 00 t t 0 ln(10) ref ref dt Jia diberian derajat sterilisasi F ang diinginan pada ahir watu maa harus dipastian F 0 (t) F dan suhu ahir harus dipastian (00t) dan onsentrasi dari miroorganisme saat ahir watu harus memenuhi: c 00 t c 0ep ln(10) ref F

30 Saran Adapun saran dari ugas Ahir ini adalah masih terbua untu penelitian lanjutan hususna mengenai penelesaian model ontrol optimal pada nilai sterilisasi maanan aleng.

31 DAFAR PUSAKA Kreith F Prijono A 1997 Prinsip-prinsip Perpindahan Panas Edisi etiga. Erlangga Jaarta Holman J.P. Jasjfi E.1994 Perpindahan alor. Erlangga Jaarta Basarudin 1994 Metode Beda hingga untu persamaan difrensial Ele Media Komputindo Jaarta Soehardjo 1996 Matematia 4 IS Surabaa. Kannan A Gourisanar P.Ch. Sandaa 008. Heat ransfer Analsis of canned food Steriliation in a Still Retort. Journal of Food Engineering Kusnandar F d Aspe Mirobiologi Maanan Kalenghttp:// /modul/ diases tanggal 8 Februari 009.

32 ERIMA KASIH