TPG330-Prinsip Teknik Pangan 8/24/2011

Transkripsi

1 PEMBEKUN Lecture Note Principles o Food Enineerin (ITP 330) Dosen : Pro. Dr. IPurwiyatno Hariyadi, MSc Dept o Food Science & Technoloy Faculty o ricultural Technoloy Boor ricultural University BOGOR PEMBEKUN Penawetan panan spek enineerin desin (keperluan rerierasi, ΔT) laju pembekuan (the rate at which reezin proress) Mutu produk Produktivitas - -Pembekuan 1

2 PEMBEKUN Penyimpanan produk pada T < suhu beku Umumnya pada T < 28 F (-2 C), atau khususnya pada < 0 F (-18 C) Sebaian besar air (~95%) beku daya awet produk beku ` bbrp bulan --- tahun Laju pembekuan dipenaruhi oleh bbrp aktor : perlu dikendalikan Pertumbuhan mikrooranisme dihambat, bbrp bahkan dirusak PENGRUH PEMBEKUN PD PROD PNGN PENGRUH POSITIP Menurunkan/menhambat pertumbuhan m.o. Menurunkan laju reaksi kimia/biokimia Meninkatkan daya simpan produk (3-40 lipat untuk setiap penurunan suhu 10 C) PENGRUH NEGTIP Kerusakan kimia Kerusakan isik (textural) - -Pembekuan 2

3 Siat Produk Panan Beku - Penurunan titik didih (konsentrasi, BM) ΔT ΔT R T K.m 2 0 BM λ Lar. X dlm air T o (1.86 m) C λ R 1 1 T 0 1 T.m ln X dimana: mol solut m molalitas. 1000m pelarut T titik beku pelarut murni () air 0 R kons tan ta as J mol.k ( K) kj kj λ panas laten pembekuan, air 335 BM Berat Molekul l pelarut K konstanta molal titik beku X raksi mol air λ 1 panas laten pembekuan,273 K Contoh : Ice cream mix denan komposisi sbb: 10% butterat 12% solid-not-at (54.5%: laktosa) 15% sukrosa 0.22% stabilizer 37.22% ir 62.78% Ditanya ΔT? ΔT T m? m R T mol 2 0 BM L solut solven.m sumsi bahwa hanya ula (laktosaruktosa) yan memp. Eek menurunkan titik beku)!! Solut? sukrosa BM 342 laktosa BM 342 solut lain diabaikan!! - -Pembekuan 3

4 Contoh : (lanj) Fraksi ula (0.545) / Fraksi air ula Konsentrasi ula dlm air air ula 343, mol ula 342 m 1000 air m 1000 air J 1mol 2 mol ( 273K ) mol.k 18 mol ΔTT J ΔT 1,86 K Purwiyatno Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB Panas Laten Pembekuan kj ir murni λ 335 Larutan solid x dlm air kj λ (335 m w ) m w Fraksi massa air Contoh: Kadar air λ kj Selada (317.6) Strawberi (304.5) Kacan panjan (297.8) Kentan (260.0) Dain kambin (194.3) Kacan merah, biji kerin (41.9) Kurma kerin (80.4 ir: kj λ 335 λ 6030 J mol 3 J mol Perhitunan berdasarkan pd rumus λ 335 m kj w - -Pembekuan 4

5 Kurva Pembekuan Suhu Titik Beku air Super coolin Titik eutetik tik Larutan Waktu Drivin orce or nucleation/crystalyzation (i.e.?δt T T T ) Titik beku (waktu) ir Kurva Pembekuan u/ Prod Panan T T i T Setelah terjadi pembekuan, konsentrasi solute pada sisa larutan menjadi lebih tini... > penurunan titik beku lebih besar... >T ( ) t You can t reeze all o the water (Still have unrozen water : 5-10%) - -Pembekuan 5

6 FREEZING OF WTER T-t Diaram : schematic reezin curve or water, displayin sensible heat loss (Reions I and III) and latent heat loss (Reion II). ENERGY REMOVL SSOCITED WITH FREEZING Removal o heat (Q) rom Reion I (sensible heat), II (latent heat), and III (sensible heat) : (1) Q 1 mc p1 Δ m weiht o ood C p1 speciic heat o ood above reezin ΔT T temperature dierence (2) Q 2 m w λ... > m w weiht o water... > λ latent heat (3) Q 3 mc p2 ΔT... 3 > m weiht o ood... > C p2 speciic heat o rozen ood... > ΔT 3 temperature dierence - -Pembekuan 6

7 T T Ice Liuid Suar- Ice solid Solubility line Suar crystal eutectic lass INITIL FREEZING TEMPERTURE Buah anur (rape)... > kadar air 84.7%... > T -1.8 o C (271.2 o K) 1 1 ln X T T 1 λ λ R X? 0 R J mol J mol.k J 6003 mol 1 1 2K J 273 K ,314 mol.k ln X Ln X X (eective mol raction o water m rape ) ml - -Pembekuan 7

8 INITIL FREEZING TEMPERTURE X raksi mol air X BM E BM E Juice anur dapat dianap bertinkah laku mirip/sama dn - lar. x dlm air mol - BM x X X x... dst PERHITUNGN PEMBEKUN (DESIGN) - Penduaan keperluan pembekuan? ukuran sistem mechanical compression? evaluasi beban rerierasi/pembekuan -Disain peralatan proses, untuk :? memperoleh pembekuan y diininkan - koe pindah panas - laju pembekuan - -Pembekuan 8

9 Hubunan antara % air beku vs. suhu 100 % air beku 0-40 o C 0 o C Suhu Purwiyatno Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB LJU PEMBEKUN EQUIPMENT RELTED rate o heat transer size o rerieration unit FOOD/PRODUCT QULITY slow reezin result in ormation o ew, lare ice crystals damain to cell structure/uality rapid reezin results in many small ice crystals ives best product uality leads to IQF techniues water...> ice: ~ 9% increase in volume - -Pembekuan 9

10 FREEZING TIME Time-temperature method Time reuired to reeze between two temperatures (usually T -5 o C or 10 o C) Velocity o ice ront - rate o reezin - must be able to see ice ront ppearance o specimen - internal conditions Thermal methods Time-temp. methods - calorimetric i techniues most common - not real-world condition many people use time to reeze to 10 o C as standard. PERHITUNGN WKTU PEMBEKUN panas laten adalah eneri utama yan hrs diperhitunkan pada proses pembekuan ~ 75% total eneri pd proses pembekuan kj/ air 144 BTU/lb air Terjadi perubahan siat isik bahan selama proses pembekuan ~ (T,m) - -Pembekuan 10

11 Plank s Method (or ininite slab) x rozen unrozen rozen T T a Purwiyatno Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB Plank s Method (or ininite slab) Convection: BTU Qt h (Ts )... Pers. 1 hr h convective heat transer coe. at the product surace. Conduction: k. ( T Ts ) x... Pers. 2 T initial reezin point x x (t) () Combine 1&2: ( T T1 )... Pers. 3 x 1 k h x rozen T unrozen T rozen Purwiyatno a Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB - -Pembekuan 11

12 Plank s Method (or ininite slab) Jumlah eneri yan dibebaskan selama proses pembekuan dt m i λ ρ dv λ dt ρ λ dx so, ρ λ dx/dt... Pers. 4 Inat Pers 3 : T T1 x 1 k h ( ) x rozen T unrozen T rozen Purwiyatno a Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB Plank s Method (or ininite slab) Kombinasi Pers. 3 dan 4... > Pembekuan selesai lempen jika x a/2 ρ t λ a 2 x 0 k ρ λ T T i a 8k 1 dx h a 2 a 2h ρ ρ ( T T1) λ x k dx T T1 dt x 1 k h 1 dx ( T T 1 )dt h λ T 0 dt x rozen T unrozen ( ) T rozen T i Suhu Pembekuan Suhu ruan pembeku Purwiyatno a Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB - -Pembekuan 12

13 GENERL FLNKS EQUTION t ρ λ Ra Pa n ( T Ti ) k Where: Ininite slab Sphere Ininite sylinder Cube P 1/2 1/6 1/4 1/8 R 1/8 1/24 1/6 1/24 a Thickness Diameter Diameter Ede λ kj latent heat o usion [] kj λ water BTU 144 lb 2 Purwiyatno Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB GENERL FLNKS EQUTION P dan R untuk bentuk bata b a c a : dimensi terpendek c : dimensi terpanjan B 2 c/a B 1 b/a Lihat chart/diaram : denan diketahui nilai B 2 dan B 1 maka dapat dibaca nilai P dan R Purwiyatno Hariyadi/ITP/ /ITP/Fateta/IPB - -Pembekuan 13

14 Limitation o Plank s method: no superheatin or supercoolin thermal properties are constant can t incorporate a variable heat transer coe. can t handle varyin reezin point Selesai.. Sekaran ke. Psikrometrik - -Pembekuan 14