PEMODELAN MATEMATIK PINDAH PANAS DAN MASSA PADA PENGGORENGAN DENGAN PASIR SEBAGAI MEDIA PENGHANTAR PANAS

Transkripsi

1 PEMODELAN MAEMAIK PINDAH PANAS DAN MASSA PADA PENGGORENGAN DENGAN PASIR SEBAGAI MEDIA PENGHANAR PANAS Mathmatcal Modlng of Hat and Mass ransfr on Fryng by Usng Sand as A Mdum for ransfrng Hat Sswantoro 1, Bud Rahardjo 2, Nursgt Bntoro 2, Pudj Hastut 2 1 Fakultas Prtanan Unvrstas Jndral Sodrman, Jl. Dr. Suarno, Kamus Karangwangkal Purwokrto 512; 2 Fakultas knolog Prtanan Unvrstas Gadjah Mada, Jl. Flora 1, Bulaksumur Yogyakarta Emal: sswantoro_07@yahoo.co.d ABSRAK Pnggorngan mruakan salah satu mtod trtua dar ross masakan dan ngrngan angan. Pross nggorngan brlangsung mlalu kontak dngan mda nghantar anas dan dlakukan ada suhu tngg. Pross nggorngan basanya dgunakan mnyak sbaga mda nghantar anas, akan tta ada nltan n dgunakan asr sbaga mda nghantar anas. Mskun nggorngan mruakan suatu ross masakan angan yang sudah lama dlakukan, tta ross trsbut banyak yang blum dungka scara lmah.ujuan dar nltan n adalah untuk mngmbangkan modl matmatk ndah anas dan massa yang mlut kofsn kontak anas rmukaan (h antara kruuk dan asr, konstanta ndah anas (K, rubahan suhu dan kandungan ar roduk (kruuk slama nggorngan. Pnltan dlakukan dngan ksrmn laboratorum, bahan yang dgunakan adalah asr sunga, asr bs, lat Alumnum, dan kruuk (sbaga saml roduk. Ksaran damtr asr yang dgunakan, untuk asr sunga adalah 0,25 mm sama dngan 2,00 mm, dan asr bs adalah 0,10 mm sama dngan 0,40 mm. Pralatan yang dgunakan trdr dar ralatan untuk mngukur sfat fsk dan trms bahan, msn nggorng dngan asr, ayakan, nraca, glas ukur, tachomtr, thrmokol, data loggr, ntrfac, dan comutr. Dar hasl nltan drolh bahwa, rsntas ksalahan rata-rata nla rdks dngan nggunaan modl matmatk lbh kcl dar 10 %. Hasl n mnunjukkan bahwa modl matmatk yang tlah dkmbangkan mmunya tngkat ktatan yang cuku bak untuk dgunakan. Kata kunc: Pnggorngan, kofsn kontak anas rmukaan, ndah anas dan massa, modl matmatk ABSRAC Fryng s on of th oldst rocsss for cookng and dryng of food. h fryng rocss s bascally th xchang of thrmal nrgy through drct contact btwn a transfrrng hat mdum and th food n hgh tmratur. h fryng rocss s th most commonly usd ol as fryng mdum, howvr n ths rsarch usd sand as a mdum for transfrrng hat. Evn though fryng rocss s a vry oular and ancnt mthod to cook foods, th thory of fryng rocssng was long nglctd and oorly undrstood. h objctv of ths rsarch was to dvlo a mathmatcal modl of hat and mass transfr, to bttr xlan coffcnt of unt surfac conductanc (h btwn food (ch and th fryng mdum (sand, constantan of hat transfr (K, changs of tmratur and watr contnt of food durng th rocss. h rsarch s a laboratory basd rsarch, whch s conductd usng rvr sand, frrc sand, Alumnum lat, and ch as th saml food. Rvr sand usd has damtr from 0.25 mm to 2.00 mm, and frrc sand s damtrs ar from 0.10 mm to 0.40 mm. ools usd n th xrmnt nclud th hot sand fryng machn, tools to masur hyscal and thrmal rorts, sv, balanc, volumtrc glass, tachomtr, thrmocoul, data loggr, ntrfac, and a rsonal comutr. h man rcntag rrors of th mathmatcal modl constructd ar lss than 10 %. hs fgur suggstd that th mathmatcal modl dvlod has a good rcson,.. no sgnfcant dffrnc btwn th rdctng valus and th obsrvatons. Kywords: Fryng, coffcnt of unt surfac conductanc, hat and mass transfr, mathmatcal modl 87

2 PENDAHULUAN Pnggorngan mruakan ross masakan yang unk, mnark, dan banyak ragam makanan yang dmasak dngan cara trsbut. Dtnjau dar sg waktu ross, nggorngan adalah salah satu cara masakan roduk angan yang dlakukan scara cat, dan cara n dangga alng fsn ross transfr anasnya k roduk angan yang dmasak. Sbaga salah satu ross masakan, nggorngan tdak hanya dlakukan ada skala rumah tangga, tta juga djuma dalam ndustr ngolahan angan bak ndustr brskala kcl mauun ndustr angan brskala mnngah. Pross nggorngan brlangsung mlalu kontak dngan mda nghantar anas yang mlbatkan rndahan anas scara konduks dan konvks srta dlakukan ada suhu tngg ( o C. Mskun nggorngan mruakan suatu ross masakan angan yang sudah lama dlakukan, tta ross trsbut mash banyak yang blum dungka scara lmah (Lvn, 1990; Sswantoro, Lazmnya nggorngan dlakukan dngan mnggunakan mnyak. Pada nggorngan mnyak brfungs sbaga mda nghantar anas, mratakan suhu, dan brran sbaga mbr rasa gurh. Slama nggorngan roduk mngalam nyraan mnyak yang cuku tngg, untuk kruuk sbaga roduk yang dgorng nyraan mnyak mncaa 18 % (Sokarto, Pada nggorngan bahan brat nyraan mnyak mncaa 15 % (Suryanto, Pnyraan mnyak yang cuku tngg akan mnybabkan roduk mudah mnjad tngk aabla slama nymanan trjad kontak dngan oksgn. Pnggunaan mnyak gorng ada akhr-akhr n srng mnmbulkan rmasalahan yatu: (1 Ktrsdaannya kurang smbang dngan kbutuhan shngga mnybabkan harga mlambung cuku tngg; (2 Adanya ksadaran masyarakat untuk mngurang konsums makanan yang mngandung lmak yang dsnyalr akan brdamak kurang bak bag kshatan; ( Adanya kwasadaan trhada roduk hasl gorngan mnggunakan mnyak yang dgunakan untuk nggorngan scara brulang; (4 Konsums mnyak trutama lmak jnuh dangga mruakan nybab naknya rsko sakt jantung koronr, kankr, dabts, dan tkanan darah tngg (Rofuddn, 2007; Dw-Sartka, Fakta rmasalah trsbut mmbrkan mkran untuk dlakukan nltan tntang nggorngan mnggunakan asr sbaga mda nghantar anas, karna roduk gorng asr tdak mngandung mnyak, srta asr rlatf mudah ddaat dan murah. Pnggorngan makanan brat (kruuk dngan asr sbaga mda nghantar anas tlah dlakukan d bbraa darah d Indonsa. Namun sjauh n blum banyak nformas dan nltan tntang nggorngan dngan asr, trutama yang trkat dngan kofsn kontak anas rmukaan (h antara asr dngan roduk yang dgorng, ross ndah anas dan massa. Brdasarkan ralta trsbut, maka nggorngan dngan asr mnark untuk dkaj scara lmah, dan kajan n mruakan ktrbaruan (novlty dar nltan yang akan dlakukan. Pada nggorngan dngan asr (hot sand fryng, ross ndah anasnya dtntukan olh nla kofsn kontak anas rmukaan (h antara asr dngan roduk yang dgorng. Bsarnya nla h ada ross nggorngan mnggunakan asr dngaruh olh bbraa varabl mlut: damtr asr (d, massa jns asr (ρ, anas jns asr (C, konduktvtas anas asr (k, volum asr (V, volum slndr nggorng (V s, laju utaran slndr nggorng (n, damtr slndr nggorng (D, dan gravtas bum (g. Mngngat varabl yang brngaruh ada ross transfr anas ada nggorngan dngan asr cuku komlk maka ada nltan n akan dkmbangkan modl matmatk scara mrk untuk mnghtung nla h mnggunakan analss dmns (Glnn-Murhy, 1950; Langhaar, 1951; Douglas Brdasarkan rmasalahan yang tlah durakan, maka dlakukan nltan dngan tujuan untuk mndaatkan modl matmatk ndah anas dan massa ada nggorngan dngan mnggunakan asr sbaga mda nghantar anas. Pndah anas yang dkaj dalam nltan n mlut kofsn kontak anas rmukaan (h, konstanta ndah anas (K, dan suhu roduk slama nggorngan, sdangkan ndah massa yang dkaj adalah ndah massa ar yang truakan dar roduk yang dgorng. MEODE PENELIIAN Bahan dan Alat Bahan yang dgunakan ada nltan n trdr dar mda nghantar anas (asr dan bahan yang duj untuk dgorng (lat Alumnum dan kruuk mntah. Pasr yang dgunakan trdr dar asr sunga dan asr bs. Pasr sunga drolh dar sunga Srayu dan sunga Plus yang trltak d Kabuatn Banyumas, sdangkan asr bs drolh dar anta Srandl d Kabuatn Claca. Ukuran damtr asr sunga dsahkan mnjad klomok yatu: damtr 0,25-0,50 mm, 0,50-1,00 mm, dan 1,00-2,00 mm. Ukuran damtr asr bs dsahkan mnjad 2 klomok ukuran yatu: 0,10-0,25 mm, dan 0,25-0,40 mm. Plat Alumnum dan kruuk mntah yang duj sbaga saml yang dgorng mmunya ukuran 2 cm x 2 cm dngan tbal 2 mm. Kruuk dbuat dar tung taoka dngan kadar ar bahan 9-10 % bass krng. 88

3 Alat gorng modl drum Rm: 5;12; 24; 6 n Pasr sunga damtr: mm mm mm Pasr bs damtr: mm mm Pasr k,, C, d, V Plat Alumnum Ukuran: 2 cm x 2 cm bal : 2 mm Plat dgorng dukur, h dhtung h obsrvas h. A. x V. a. C a Alumnum A, V,, C Kruuk krng (9% - 10%bk Ukuran: 2 cm x 2 cm bal: 2 mm a a h f ( k,, C, d, n, D, g, V, Vs Analss dmns kontak anas rmukaan (h 1 F ( 2,, 4, 5, 6 Kruuk dgorng Varas : da asr, rm,,, V = (180, 200, & 220 C = (40, 50, 60, & 70 dtk Modl matmatk h rdks Mnghtung K P (konstanta ndah anas x( K. Suhu kruuk mngukur obsrvas, mnduga rdks ( x( K ( M ( h / m. C. ( M Mnghtung K m (konstanta ndah massa x( K. ( M o M M m Gambar 1. Bagan alr taha (rosdur laksanaan nltan 89

4 Pralatan yang dgunakan ada nltan n trdr dar alat ngukur suhu, alat ngukur sfat fsk dan trms, alat nggorng dngan asr, srta alat ngukur kadar ar. Alat ngukur suhu trdr dar snsor suhu (thrmocoul, alat ngumul data (data loggr, alat mndah data (ntrfac, dan komutr. Alat ngukur sfat fsk dan trms bahan trdr dar alat ukur konduktvtas anas, alat ukur anas jns, ayakan asr dan jangka sorong. Alat nggorng mnggunakan asr dbuat dngan modl slndr datar dngan volum slndr,54 ltr. Alat nggorng n dlngka dngan sstm ngatur suhu, ngatur laju utaran slndr srta alat ukur laju utaran (tachomtr. Alat ngukur kadar ar trdr dar ovn, botol tmbang, dan nraca analtk. Eksrmn Laboratorum Eksrmn laboratorum yang dlakukan ada nltan n mlut, ngukuran, rhtungan, dan ngmbangan modl matmatk. Eksrmn laboratorum ada ross nggorngan dngan asr sbaga mda nghantar anas dlakukan dngan varas damtr asr, varas laju utaran slndr (rm, dan varas volum asr, srta suhu slama ross nggorngan drkam dngan data loggr sta ntrval 5 dtk. Laju utaran slndr ada nltan n dvaras ada rm 5, 12, 24, dan 6. Volum asr yang dgunakan dvaras dngan volum 0,25 ltr, 0,50 ltr, 0,75 ltr, dan 1,00 ltr. Suhu ross nggorngan dvaras dngan suhu 180 o C, 200 o C, dan 220 o C. ahaan ross nltan (rosdur daat dlhat ada Gambar 1. or dan Pmodlan Matmatk Batasan masalah yang dgunakan ada ngmbangan modl matmatk adalah sbaga brkut: (1 Suhu asr mrata dan konstan slama ross nggorngan; (2 Pada ngmbangan modl matmatk untuk mndaatkan nla kofsn kontak anas rmukaan (h, nla k dan ρ asr yang dgunakan adalah nla k dan ρ sold; ( Slama ross nggorngan kruuk slalu brada dalam asr; (4 Suhu roduk (kruuk slama nggorngan dangga homogn/ mrata dsluruh artkl, srta mmnuh konds bahwa tahanan ntrnal ndah anas kcl bla dbandng tahanan kstrnalnya, dngan nla Bot (B = hr/k < 0,2 shngga suhu rata-rata roduk yang dgorng daat dkatakan sama dngan suhu rmukaannya; (5 Pross yang dkaj hanya mlut ross ndah anas dar asr k roduk yang dgorng, tdak trmasuk ross ndah anas antara artkl mda nghantar anas. Pada ross nggorngan anas dbangktkan dar dndng slndr kmudan dhantar k roduk yang dgorng mlalu butran asr. Bsarnya nla kofsn kontak anas rmukaan antara asr dngan roduk yang dgorng adalah h, sdang q adalah laju anas yang dbrkan dar asr k roduk yang dgorng. Jumlah anas yang dbrkan dar asr k roduk yang dgorng dgunakan untuk mnakkan suhu dan untuk mnguakan ar bahan. Nraca anas trsbut daat dtuls sbaga brkut: q h. A.( V.. C / h ( M /...(1 a a Kofsn kontak anas rmukaan (h. Saml yang dgorng untuk mndaatkan nla h adalah lat Alumnum dngan ukuran 2 cm x 2 cm dan tbal 2 mm. Sktsa ross nggorngan dngan asr sbaga mda nghantar anas daat dlhat ada Gambar 2. Gambar 2. Sktsa ross nggorngan dngan asr sbaga mda nghantar anas Pngukuran nla h dngan lat Alumnum (bukan kruuk dngan rtmbangan bntuk, ukuran, sfat fsk dan trmsnya trukur lbh tat. Stlah nla h drolh, nla h trsbut daat dalkaskan untuk jns roduk yang lan, karna dar bbraa ustaka tlah mnybutkan bahwa bsarnya nla h tdak dngaruh olh jns dan ukuran bahan tta lbh banyak dngaruh olh kcatan mda nghantar anasnya. Motaw (1962, mnyatakan bahwa bsarnya nla kofsn kontak anas rmukaan (h dngan udara sbaga mda nghantar anas, dngaruh olh kcatan alran udara dsktar obyk yg duj. Dar hasl nltan trsbut drolh bsarnya nla h trhada bbraa varas kcatan (v alran udara sbaga brkut: ada kcatan alran udara 0 m/dt nla h sbsar 10, J/ dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara 1,5 m/dt nla h sbsar 2,0 J/dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara,0 m/dt nla h sbsar 2,7 J/dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara 4,6 m/dt nla h sbsar 4,6 J/dt.m 2 o C. Earl (1966, bsarnya nla h ada alran udara d atas rmukaan datar hanya dngaruh olh kcatan udara (v dan dgambarkan dngan rsamaan brkut: h = 5,7 +,9v untuk v < 5 m/dtk h = 7,4v 0,8 untuk 5 < v < 0 m/dtk 90

5 Pada nggorngan dngan asr (hot sand fryng, ross ndah anasnya dtntukan olh kofsn kontak anas rmukaan (h antara asr dngan roduk yang dgorng. Mngngat varabl yang brngaruh ada nla h ada nggorngan dngan asr cuku komlk maka ada nltan n dkmbangkan modl matmatk scara mrk dngan mnggunakan analss dmns. Dmns dasar yang dgunakan yatu dmns massa (M, anjang (L, waktu (θ, dan suhu (. Pnntuan varabl yang akan dkaj dalam analss dmns dlakukan dngan cara mmasukkan varabl sbanyak mungkn namun dngan tta mmrtmbangkan tor yang mndasar ross yang akan dkaj. Pada nltan n untuk mnghtung nla h ada ross nggorngan mnggunakan asr dduga dngaruh olh bbraa varabl yang mlut: damtr asr (d, massa jns asr (ρ, anas jns asr (C, konduktvtas anas asr (k, volum asr (V, volum slndr nggorng (V s, laju utaran slndr nggorng r dtk (n, damtr slndr nggorng (D, dan gravtas bum (g. (Glnn-Murhy, 1950; Langhaar, 1951; Dauglas Pada analss dmns dgunakan bntuk tak-brdmns (π, yang jumlahnya sama dngan jumlah varabl okok dkurang dngan jumlah dmns dasar. Pada nltan n jumlah varabl okok yang dgunakan = 10, sdangkan jumlah dmns dasar yang dgunakan = 4, shngga jumlah blangan tak-brdmns (π = 6. Enam blangan tak-brdmns (π ada nltan n daat dtulskan dalam bntuk sbaga brkut: 1 hd / k 2 2 d g / n D / g 4 d / D D / V 5 V/ 6 Vs Bntuk hubungan blangan tak-brdmns (π scara umum daat dtulskan sbaga brkut: hd k d g K 2 A n D g...(2 Pada nltan n dgunakan analss dmns karna bbraa rtmbangan brkut: (1 Bntuk π daat daka sbaga ubah shngga akan mngurang jumlah ubah okok yang akan dtlt. Hal n akan mnydrhanakan rcobaan yang dlakukan; (2 Bntuk π tdak mmunya dmns shngga tdak ka trhada rubahan ukuran. Hal n mmungknkan untuk dlakukan rcobaan ada skala kcl shngga lbh murah (Glnn-Murhy, 1950; Langhaar, 1951; Douglas, B d D C D V D E V Vs Prubahan suhu roduk. Suhu roduk slama nggorngan dmodlkan dngan lum caactanc, atau thn layr. Dngan modl n suhu roduk dangga homogn/ mrata dsluruh artkl, srta mmnuh konds bahwa tahanan ntrnal ndah anas kcl bla dbandng tahanan kstrnalnya, nla Bot (B = hr/k < 0,2 shngga suhu ratarata bahan yang dgorng daat dkatakan sama dngan suhu rmukaannya (Earl, 1966; Mohsnn, Laju rubahan suhu roduk slama nggorngan dngan asums tdak trjad rubahan kadar ar bahan (dm / dθ = 0 daat dtuls dngan modl matmatk sbaga brkut: dq h. A.( d V.. C. d dm h h. A( d d Dngan asums (dm / dθ = 0 maka daat dtuls dalam bntuk brkut : V.. C. d h. A.( d d h. A( K d V. C. ln....(...(4 Slama nggorngan anas yang dtransfr dar asr k dalam bahan (kruuk slan dgunakan untuk mnakkan suhu kruuk juga dgunakan untuk nguaan ar bahan. Shngga untuk mnntukan suhu roduk aabla slama nggorngan roduknya mngalam nguaan ar maka nla θ dar rsamaan (4 harus dkorks dngan mmrhtungkan ngaruh anas yang dgunakan untuk nguaan ar bahan. Aabla dktahu jumlah anas yang dgunakan untuk mnakkan suhu kruuk = dq 1 dq 1 = m.c.d d = dq 1 / m.c Panas yang dgunakan untuk nguaan ar bahan (kruuk = dq 2dQ2 = h.dm maka anas dq 2 n bla dgunakan untuk mnakan suhu kruuk nlanya akan stara dngan: d = dq 2 / m.c = h.dm/ m.c Δ = h. ΔM/ m.c h. A. K V.. C h. A. x x( K m. C. 91

6 Karna suhu kruuk sama dngan suhu saat ross nguaan, maka suhu θ ada rsamaan (4 harus dkorks dngan ngurangan sbsar Δ, shngga suhu kruuk yang trukur ( kr = θ Δ. Maka modl matmatk rsamaan (4 aabla dgunakan untuk nggorngan roduk yang slama ross mngalam nguaan ar daat dtuls mnjad bntuk brkut: ( kr kr kr x( K. { x( K. } ( K....(5 Mnggunakan rsamaan (5 trjadnya rubahan volum kruuk slama nggorngan kut drhtungkan dalam nntuan tngkat ktatan modl matmatk. Pnjlasan n daat durakan sbaga brkut: slama nggorngan kruuk mngalam rubahan volum (V, massa jns (ρ, dan anas jns (C. Prubahan V dan ρ dukur dngan ngukuran rubahan massa (m kruuk, karna m = V x ρ. Pngukuran massa kruuk yang dgorng dlakukan ta ntrval waktu 5 dtk slama 70 dtk ross nggorngan. Jad nla m yang dgunakan dalam rhtungan adalah nla m ta ntrval 5 dtk nggorngan, sdangkan nla C yang dgunakan ada modl matmatk rsamaan (5 mruakan nla C rata-rata antara C kruuk mntah dan matang. Prndahan massa. Srt ada ndah anas, ndah massa roduk ada nltan n juga dmodlkan sbaga thn layr. Pada modl n kadar ar bahan adalah homogn dsluruh artkl. Konds n dnuh ada nla D m θ/l 2 > 1,5 (Hns dan Maddox, Laju khlangan ar bahan roosonal dngan rbdaan kadar ar bahan ratarata dan kadar ar ksmbangannya. Laju rubahan massa roduk sbaga akbat trjadnya rndahan ar saat nggorngan dngan mnggunakan asr dngaruh olh konstanta rubahan kadar ar (K m. Nla K m dasumskan bukan mruakan fungs suhu roduk, tta K m mruakan fungs suhu ross atau suhu mda nghantar anas. Modl matmatk rubahan massa ar roduk slama ross nggorngan daat dtuls dngan modl brkut: dm K m ( M M d M dm K M M Mo 0 m. d ( M ( h / m. C...(6 Konstanta ndah anas (K dan konstanta ndah massa (K m trgantung ada suhu ross nggorngan. Prubahan konstanta trsbut dkmukakan dngan rsamaan Arrhnus sbaga brkut: ln (K = -(Ea/R + ln (B...(7 HASIL PENELIIAN DAN PEMBAHASAN Kofsn Kontak Panas Prmukaan Pngukuran (obsrvas nla kofsn kontak anas rmukaan (h ada nltan n dlakuan dngan nggorngan lat Alumnum dngan asr sbaga mda nghantar anas. Bsaran fsk dan trms dar Alumnum yang trdr: luas rmukaan (A, massa (m, massa jns (ρ, volum (V, dan anas jns (C sudah dktahu. Slama ross nggorngan suhu Alumnum dan suhu asr dukur dngan trmokol dan drkam sta ntrval waktu 5 dtk dngan data loggr yang trhubung dngan komutr. Dar hasl ngukuran drolh suhu awal lat Alumnum (, suhu alumnum ada waktu θ ( θ, dan suhu asr (. Salah satu hasl ngukuran suhu lat Alumnum yang dgorng asr daat dlhat ada Gambar. Suhu ( C dm K m ( M M d M dm K m. d M M Mo lat Al yg dgorng asr yg dgorng Lama gorng (dtk Gambar. Hasl ngukuran suhu alumnum dan suhu asr slama nggorngan (asr sunga damtr asr 0,75 mm, rm slndr nggorng 24 Mnggunakan hasl ngukuran (Gambar, nla kofsn kontak anas rmukaan (h daat dtntukan dngan cara mmtakan scara grafk dngan mnggunaakan 92

7 rsamaan (. Hasl slanjutnya drolh nla kofsn kontak anas rmukaan (h = 72, 4 J/dt.m 2 o C, nla h trsbut mruakan slo (gradnt dar rsamaan gars lurus dngan nla kofsn dtrmnas R 2 = 0,99. Pada nltan n ngukuran (obsrvas nla h dlakukan dngan rlakuan varas damtr asr sunga Srayu 0,40 mm, 0,75 mm, dan 1,50 mm; varas damtr sunga Plus 0,5 mm, 0,75 mm, dan 1,50 mm. Varas laju utaran slndr dngan rm 5, 12, 24, dan 6, sdangkan varas volum asr adalah 0,25 ltr, 0,50 ltr, 0,75 ltr, dan 1,00 ltr. Hasl ngukuran nla h dngan varas rlakuan trsbut kmudan dmodlkan dngan bntuk hubungan fungs blangan tak brdmns (π mnggunakan rsamaan (2 srta dslsakan scara matrk (Stl and orr, 1981 shngga drolh modl matmatk scara mrk dngan bntuk modl sbaga brkut:...(8 Modl matmatk yang dhaslkan mmunya valdas cuku tngg untuk ngukuran nla kontak asan rmukaan (h, hal n daat dlhat dar rata-rata nymangan hasl ngukuran (obsrvas dan ndugaan (rdks sbsar 2,67 %, dngan standard dvas,14 %. Hasl ngukuran (obsrvas dan ndugaan (rdks nla kofsn kontak anas rmukaan dngan mnggunakan modl matmatk mmunya nla kofsn dtrmnas R 2 = 0,98, srta dtamlkan dalam bntuk grafk srt daat dlhat ada Gambar 4. h rdks (J / dt.m 2. 0 C hd k Gambar D V 10,001 d g 2 2,477 2,461 V Vs asr sunga srayu asr sunga lus asr bs h 0,0 obsrvas n D g ( J / dt. m 2 0,076 o. C 0,189 Nla kofsn kontak anas rmukaan (h hasl obsrvas dan rdks Nla kofsn kontak anas rmukaan (h asr sunga Srayu dan sunga Plus tdak brbda nyata, dngan nla h d D rata-rata asr sunga Srayu 65,1 J/dt.m 2 o C, dan sbsar 6,9 J/dt.m 2 o C untuk sunga Plus. Nla h hasl rdks dngan modl matmatk brada ada ksaran 9,9 J/dt.m 2 o C sama 95,0 J/dt.m 2 o C untuk asr sunga, dan ada ksaran 92,1 J/dt.m 2 o C sama 166,6 J/dt.m 2 o C untuk asr bs. Nla kontak anas rmukaan dar asr bs lbh bsar dbandng dngan asr sunga, dngan nla rata-rata 128,7 J/dt.m 2 o C untuk asr bs, dan 64,6 J/dt.m 2 o C untuk asr sunga. Nla h ada nggorngan dngan asr dngaruh olh laju utaran slndr, untuk asr sunga Srayu ada rm 5 mmunya nla h 48,8 J/dt.m 2 o C, rm 12 mmunya nla h 60,4 J/dt.m 2 o C, rm 24 mmunya nla h 70,6 J/ dt.m 2 o C, dan ada rm 6 mmunya nla h sbsar 77,5 J/dt.m 2 o C. Hasl ngukuran trsbut mnunjukkan bahwa makn bsar rm akan mnybabkan nla h juga makn bsar. Hasl nltan dkuatkan dngan ustaka yang mnyatakan makn bsar kcatan alran udara dsktar obyk maka akan mnybabkan nla kontak anasnya juga makn bsar. Motaw (1962, mnyatakan bahwa bsarnya nla ndah anas ada mdum nghantar anas udara dngaruh olh kcatan alran udara dsktar obyk yang duj. Dar hasl nltan trsbut drolh bsarnya nla h trhada bbraa varas kcatan (v alran udara sbaga brkut: ada kcatan alran udara 0 m/dt nla h sbsar 10, J/ dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara 1,5 m/dt nla h sbsar 2,0 J/dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara,0 m/dt nla h sbsar 2,7 J/dt.m 2 o C; ada kcatan alran udara 4,6 m/dt nla h sbsar 4,6 J/dt.m 2 o C. Nla h rata-rata ada nggorngan mnggunakan asr sbsar 99,7 J/dt.m 2 o C sdangkan nla h dngan mnggunakan mda udara rata-rata sbsar 25,2 J/dt.m 2 o C. Nla h ada nggorngan dngan asr jauh lbh bsar dbandng h ada udara, hal n dduga ada saat nggorngan dngan asr nla h nya slan dngaruh olh h udara juga dngaruh kontak anas rmukaan antara asr dngan roduk yang dgorng scara konduks. Pasr bs mmunya nla h lbh bsar dbandng asr sunga, hal n dsbabkan karna asr bs mmunya nla konduktvtas anas (k 0,498 J/dt.m o C, massa jns (ρ 2549 kg/m, dan dfusvtas anas (α 2,44 x 10-7 m 2 /dt yang lbh bsar dbandng asr sunga. Pasr sunga mmunya nla k sbsar 0,290 J/dt.m o C, nla ρ sbsar 1497 kg/m, dan nla α sbsar 2,05 x 10-7 m 2 /dt. Konds n akan mndorong laju transfr anas yang brlangsung ada asr bs mnjad lbh bsar yang ada akhrnya akan mnybabkan nla h asr bs 128,7 J/dt.m 2 o C lbh bsar dbandng h asr sunga 64,6 J/dt.m 2 o C. Prtambahan nla h ada nggorngan mnggunakan asr sbaga nghantar anas tdak hanya dsbabkan olh rtambahan rm slndr nggorng, tta juga dsbabkan olh ukuran damtr asr yang makn kcl. Konds n 9

8 dsbabkan karna dngan makn tngg rm maka ntnstas kontak akan makn bsar, dmkan juga dngan makn kcl ukuran damtr asr, maka luas rmukaan kontak antara asr dngan roduk yang dgorng akan makn bsar. Konds n akan mnybabkan laju ndah anas akan makn tngg, shngga nla h akan makn bsar (Zabrodsky dkk., 1981; Grwal dan Zmmrman, 1988; Lovday dan ak, 1996; Masoumfard dkk., Pasr bs mmunya nla k = 0,498 J/dt.m o C, nla n lbh bsar dbandng asr sunga dngan nla k = 0,290 J/ dt.m o C, konds n dsbabkan karna kandungan bs lbh tngg ada asr bs dbandng asr sunga. Knyataan n ddukung dngan ustaka bahwa k asr jauh lbh kcl dbandng k bs. Nla k bs sbsar 48,4 J/dt.m o C sdangkan k asr 0, J/dt.m o C (Mohsnn, Pasr bs mmunya ρ 2549 kg/m lbh bsar dbandng asr sunga 1497 kg/m, konds n dsbabkan karna kandungan bs ada asr bs cuku bsar, yatu sktar 17 %. Konds n cuku bralasan karna bs mmunya ρ jauh lbh bsar dbandng asr, ρ bs sbsar 7801 kg/m sdangkan ρ asr 1401 kg/m (Rohsnow,1961; Mohssnn, Pasr bs mmunya C lbh kcl dbandng C asr sunga, nla rata-rata C asr bs 801 J/kg o C, sdangkan asr sunga sbsar 946,5 J/kg o C. Konds n dsbabkan karna asr bs mmunya kandungan bs yang cuku tngg, yatu sktar 17 %, shngga untuk mnakkan suhu asr bs mmbutuhkan jumlah anas yang rlatf lbh kcl dbandng asr sunga. Konds n ddukung dngan ustaka bahwa C bs sbsar 502 J/kg o C sdangkan C asr sbsar 800 J/kg o C (Mohsnn, Brdasarkan hasl analss snstvtas, nla kontak anas rmukaan (h alng snstv trhada rubahan damtr slndr nggorng, dan kurang snstv trhada rubahan volum asr. Hasl analss snstvtas daat dlhat ada abl 1. abl 1. Analss snstvtas dar bbraa varabl yang duj trhada rubahan nla h Varabl Prubahan Nla Varabl Inut ( % Prubahan Nla h Varabl Outut ( % K 10 2,6 Ρ 10 7, C 10 7, D 10 1,9 Rm 10 2,2 D 10 18,1 G 10 2,5 V 10 0,2 Vs 10 9,5 Pndah Panas dan Massa Slama Pnggorngan Slama ross nggorngan kruuk trjad ross ndah anas dan massa yang brlangsung scara smultan. Pada nltan n ndah massa yang trjad hanya rndahan massa ar roduk, karna ross nggorngan dlakukan dngan mnggunakan asr. Pndah anas dgambarkan dngan trjadnya rubahan suhu, sdangkan ndah massa dgambarkan dngan trjadnya nurunan kadar ar bahan. Salah satu contoh hasl ngukuran ndah anas dan massa ada nltan n daat dlhat ada Gambar 5. Dar Gambar 5 daat dlhat bahwa ada waktu 0-10 dtk awal ross nggorngan suhu kruuk nak rlatf cat dar o C, ada taha n ross nurunan kadar ar brlangsung agak lambat. Stlah roda dtk nggorngan suhu kruuk nak dngan laju rlatf mnurun dar o C, ada roda n sbagan anas dgunakan untuk nguaan ar bahan yang lajunya cndrung makn mnngkat. Slanjutnya ada roda nggorngan dtk trjad knakan laju rubahan suhu yang makn bsar sama suhu roduk mndkat suhu lngkungan ross (suhu asr, konds n dduga karna laju nurunan ar bahan sudah mula mnurun. Stlah lama ross 70 dtk dngan kadar ar sktar 5 % laju nurunan kadar ar bahan mngalam rlambatan karna ada taha trsbut kadar ar kruuk sudah makn kcl dan ar bahan trkat makn kuat. suhu krk (C Gambar 5. Suhu krk kadar ar krk lama ross (dtk Pndah anas dan massa brlangsung scara smultan ada suhu ross C Pnggorngan kruuk dlakukan ada suhu 180 o C, 200 o C, dan 220 o C. Dar hasl ngukuran drolh nla konstanta ndah anas (K dar masng-masng suhu ross dngan mnggunakan rsamaan (. Bsarnya nla K hasl ngukuran dngaruh olh suhu ross, maka nla K ada nggorngan dformulaskan sbaga fungs suhu ross dngan mnggunakan rsamaan Arrhnus (Prsamaan kadar ar krk (% bk 94

9 Dar hasl rhtungan bsarnya nla K sbaga fungs suhu daat dtulskan dngan modl matmatk brkut:...(9 Shngga modl matmatk untuk mnduga suhu kruuk slama ross nggorngan (rsamaan 5 daat dtuls dalam bntuk brkut: (10 Hasl ngmbangan modl dngan mmasukkan adanya ngaruh ar truakan dar bahan (rsamaan 10, drolh hasl rdks dngan nymangan ratarata 0,9 %, dan standar dvas 1,04 %. Hasl ngukuran (obsrvas dan ndugaan (rdks suhu kruuk ada saat nggorngan dngan varas suhu ross daat dlhat ada Gambar 6. Suhu kruuk (C K 0 Gambar 6. kr ( 0,0958 x[ 118,41/(27 ] x[( 0,0958( ( M ( h / m. C 118,41/(27 180C (obs 180C (rd 200C (obs 200C (rd 220C (obs 220C (rd ] Lama ross (dtk Suhu obsrvas dan rdks ada nggorngan kruuk mnggunakan asr Dar Gambar 6 daat dlhat bahwa k tga varas suhu ross (180 o C, 200 o C, dan 220 o C mnunjukkan kcndrungan yang sama. Suhu kruuk mnngkat ada roda nggorngan 0-25 dtk, dan stlah tu suhunya rlatf konstan mndkat suhu ross (suhu asr. Pada roda 0-10 dtk nggorngan laju knakan suhu cuku bsar, konds n dduga jumlah ar yang truakan blum banyak, shngga jumlah anas sbagan bsar mash dgunakan untuk mnakkan suhu bahan (anas snsbl. Pada roda dtk nggorngan laju knakan suhu sdkt mnurun, konds n dduga ar bahan mula banyak yang duakan, shngga jumlah anas yang masuk k dalam bahan banyak yang dgunakan untuk anas latn nguaan ar. Pada roda dtk nggorngan laju knakan suhu mnngkat agak tajam, konds n dduga jumlah ar yang truakan mula brkurang, shngga jumlah anas yang masuk k dalam bahan banyak dgunakan untuk mnakkan suhu bahan. Stlah roda nggorngan 25 dtk knakan suhu sudah rlatf kcl, mskun kandungan ar bahan mula kcl hal n karna suhu bahan sudah mndkat suhu lngkungan nggorngan yatu suhu asr. Rohsnow dan Cho (1961 mnrangkan bahwa ndah massa dsbabkan adanya suatu rbdaan konsntras, yatu rgrakan dar konsntras tngg k konsntras yang lbh rndah. Srt halnya ada ndah anas yang trjad karna adanya rbdaan suhu. Prnyataan trsbut sjalan dngan aa yang dtrangkan olh (Gankols, 1980; Crank, 1986 bahwa bsarnya fluks massa atau laju dfus suatu bahan yang mlwat luas namang adalah roosonal dngan rbdaan konsntras ada darah yang dtnjau. Untuk mmcahkan masalah rhtungan kuanttatf ndah massa maka dlakukan analog dngan ndah anas. Massa yang dndahkan dalam ross nggorngan n adalah massa ar yang ada d dalam roduk yang dgorng. Srt ada rndahan anas, rndahan massa ar ada nltan n juga dmodlkan sbaga hn layr. Pada modl n kadar ar bahan homogn dsluruh artkl, dan laju khlangan ar bahan roosonal dngan rbdaan kadar ar bahan dan kadar ar ksmbangan dngan lngkungannya. Hasl ngukuran nurunan kadar ar kruuk slama nggorngan drolh bntuk modl yang mngkut fungs xonntal. Kadar ar smbang (M trjad aabla laju rubahan kadar arnya = 0. Konds n daat dcaa aabla waktu ross cuku lama, dan aabla waktu ross cuku lama, maka kadar ar kruuk akan mndkat kadar ar asr. Shngga daat dastkan bahwa kadar ar smbang (M ada ross nggorngan dngan suhu asr 180 o C adalah = 0 %. Nla konstanta rubahan kadar ar (K m daat dhtung dngan cara mmtakan scara grafk kadar ar hasl ngukuran slama nggorngan dngan mnggunakan rsamaan (6. Nla K m mruakan fungs suhu ross dan dslsakan dngan rsamaan Arrhnus (rsamaan 7, shngga drolh nla brkut: K m = 74,672 x[-4096,9/(27+ ]..... (11 Shngga modl matmatk untuk mnduga kadar ar kruuk slama ross nggorngan (rsamaan 6 daat dtuls dalam bntuk brkut: M M M M x{( 74,672( 4096,9 /( 27 } (12 95

10 Hasl ngukuran (obsrvas dan ndugaan (rdks kadar ar kruuk slama ross nggorngan dngan mnggunakan rsamaan (12 mmunya tngkat nymangan rata-rata 4,95 %, dan standar dvas 6,85 %. Hasl obsrvas dan rdks kadar ar kruuk ada saat nggorngan dngan varas suhu ross daat dlhat ada Gambar 7. kadar ar kruuk (% bk 10,0 7,5 5,0 2,5 Gambar C (obs 180C (rd 200C (obs 200C (rd 220C (obs 220C (rd 0, Lama ross (dtk Kadar ar kruuk rdks dan obsrvas slama nggorngan. Dar Gambar 7 daat dlhat bahwa makn tngg suhu ross akan mnybabkan laju nguaan ar bahan makn bsar, namun konds nguaan ar bahan trsbut makn lama ross nggorngan lajunya makn mnurun dan mnuju k laju nguaan nol. Pada laju nguaan ar bahan sbsar nol dcaa aabla kadar ar bahan smbang dngan kadar ar lngkungan, dan ada kasus nggorngan dngan asr, kadar ar lngkungan roduk yang dgorng adalah kadar ar asr yang dgunakan sbaga mda nghantar anas. KESIMPULAN Nla kofsn kontak anas rmukaan (h ada nggorngan mnggunakan asr daat dmodlkan scara matmatk dngan bntuk hubungan blangan tak brdmns. Modl matmatk yang tlah dkmbangkan mmunya valdtas cuku bak untuk ngukuran nla h dngan rata-rata nymangan hasl ngukuran (obsrvas dan ndugaan (rdks sbsar 2,67 %. Modl matmatk kofsn kontak anas rmukaan dtuls dalam bntuk brkut: hd k D V 10,001 d g 2 2,477 2,461 V Vs 0,0 n D g 0,076 d D 0,189 Slama nggorngan kruuk mngalam ross rndahan anas dan rndahan massa yang brlangsung scara smultan (brsamaan. Prndahan anas dgambarkan dngan trjadnya knakan suhu bahan, sdangkan rndahan massa dgambarkan dngan trjadnya nurunan kadar ar bahan. Modl matmatk rubahan suhu kruuk slama nggorngan mmunya valdas yang cuku bak dngan nymangan rata-rata hasl ngukuran dan ndugaan sbsar 0,9 %. Modl matmatk rubahan suhu kruuk slama nggorngan dtuls dalam bntuk brkut: kr ( M ( h Modl matmatk rubahan kadar ar kruuk slama nggorngan mmunya valdas yang cuku bak dngan nymangan rata-rata hasl ngukuran dan ndugaan sbsar 4,95%. Modl matmatk rubahan kadar ar kruuk slama nggorngan dtuls dalam bntuk brkut: M M Daftar Notas: B = factor frkwns (K -1 K = konstanta d = damtr asr (n M = kadar ar (% Ea = nrg aktvas (kj/mol.k R = konstanta gas dal = 8,14 kj/mol.k FM = fnnss modulus = suhu ( o C h = anas latn nguaan (kj/kg θ = waktu (dtk DAFAR PUSAKA M M x[( 0,0958( / m. C x{( 74,672( 118,41/( ,9 /( 27 ] } Crank, J. (1986. h mathmatcs of Dffuson. Clarndon Prss, Oxford. Dw-Sartka, R.A. (2009. Pngaruh suhu dan lama ross mnggorng (d fryng trhada mbntukan asam lmak trans. Makara, Sans 1: Douglas, J.F. (1965. An Introducton to Dmnsonal Analyss for Engnrs. Sr Isaac Ptman & Sons Ltd. London. Earl, R.L. (1966. Unt Oratons n Food Procssng. Prgamon Prss. Nw York. Gankols, C.J. (1980. ransort Procsss and Unt Oratons. Allyn and Bacon, Inc. Boston. 96

11 Glnn-Murhy, C.E. (1950. Smltut n Engnrng. h Ronald Prss Comany, Nw York. Grwal, N.S. dan Zmmrman, A.. (1988. Hat transfr from a horzontal tub mmrsd n a lqud-sold fludzd bd. Journal Powdr chnology 54: Hndrson, S.M. dan Prry, R.L. (1980. Agrcultural Procss Engnrng. AVI Publshng Comany, Inc. Wstort, Connctcut. Hns, A.L. dan Maddox, R.N. (1985. Mass ransfr Fundamntals and Alcatons. Prntc-Hall, Inc., Nw Jrsy. Langhaar, H.L. (1951. Dmnsonal Analyss and hory of Modls. John Wly & Sons, Inc., Nw York. Lvn, L. (1990. Undrstandng fryng oratons. Cral Foods World 5: Lovday,D.L. dan ak, A.H. (1996. Convctv hat transfr coffcnts at a lan surfac on a full scal buldng façad. Intrnatonal Journal of Hat and Mass ransfr 9: Masoumfard, N., Mostouf, N., Al-Asghar, H. dan Sotudh- Gharbagh, R. (2008. Invstgaton of Hat ransfr Btwn a Horzontal ub and Gas Sold Fludzd Bd. Intrnatonal Journal of Hat and Flud Flow 29: Mohsnn, N.N. (1980. hrmal Prorts of Foods and Agrcultural Matrals. Gordon and Brach Scnc Publshrs, Nw York. Motaw, K.H. (1962. Masurmnt of Coolng Rat of Fruts and Vgtabls. hss, Mchgan Stat Unvrsty, East Lansng, Mchgan. Rofuddn (2007. Pmrntah Dnla dak Sus Slsakan Klangkaan Mnyak Gorng. htt:// co.d/hg/nusa/jawamadura/2007/08/19/br, ,d.html. [12 Jul 2010]. Rohsnow, W.M. dan H. Cho. (1961. Hat Mass and Momntum ransfr. Prntc-Hall Inc., Englwood Clffs, Nw Jrsy. Sswantoro (2008. Modl Matmatk ransfr Panas ada Pnggorngan Mnggunakan Pasr. Makalah Smnar Nasonal PEREA, UGM-Yogyakarta. Sokarto, S.. (1997. Prbandngan Pngaruh Kadar Ar Kruuk Mntah Pada Pnggorngan dngan Mnyak dan dngan Ovn Glombang Mkro. Prosdng Smnar knolog Pangan. Kantor Mntr Ngara Urusan Pangan RI. Stl, R.G.D. d an orr, J.H. (1981. Prncls and Procdurs of Statstcs. McGraw-Hll Intrnatonal Book Comany. okyo. Suryanto (2007. Pross Pnggorngan Bahan Makanan Brat: Kajan Nsbah Amlosa Amloktn. Dsrtas S. Program Stud tknk Prtanan, UGM. Zabrodsky, S.S., Eanov, Yu., Galrshtn, G.D.M., Saxna, S.C. dan, Kolar, A.K. (1981. Hat transfr n a larg-artcl fludzd bd wth mmrsd n-ln and staggrd bundls of horzontal smooth tubs. Intrnatonal Journal of Hat and Mass ransfr 24: