KINETIKA REAKSI Kimia Fisik Pangan

Transkripsi

1 KINETIKA REAKSI Kimia Fisik Pangan Ahmad Zaki Mubarok Materi: ahmadzaki.lecture.ub.ac.id Bahan pangan merupakan sistem yang sangat reaktif. Reaksi kimia dapat terjadi secara terusmenerus antar komponen dalam bahan pangan dan atau antara bahan pangan dengan lingkungannya. Sejumlah tipe reaksi kimia dan biokimia juga terjadi selama proses pengolahan pangan. Ahmad Zaki M. THP UB 1

2 Contoh aplikasi penting kinetika reaksi dalam pengolahan pangan antara lain: 1.Perhitungan proses termal untuk membunuh mikroba 2.Optimasi proses termal berkaitan dengan kualitas produk 3.Optimasi proses berkaitan dengan biaya produksi 4.Prediksi umur simpan produk pangan berkaitan dengan kondisi penyimpanan Orde Reaksi Bila reaksi kimia antara molekul A dan B menghasilkan molekul E dan F: + + Laju dari suatu reaksi didefinisikan sebagai laju dimana jumlah molekul dari komponen yang bereaksi meningkat atau menurun terhadap waktu. Dalam suatu proses dengan volume konstan, nilai jumlah molekul dapat digantikan dengan konsentrasi. Ahmad Zaki M. THP UB 2

3 Berdasarkan hukum kekekalan massa, laju dari suatu reaksi dalam waktu tertentu proporsional terhadap konsentrasi dari komponen yang bereaksi. Konstanta proporsionalitas tersebut dinamakan konstanta laju reaksi, diberi simbol k. Dengan demikian, laju reaksi hilangnya komponen A adalah: = dimana C adalah konsentrasi dari masing-masing komponen yang bereaksi. Konsentrasi salah satu reaktan umumnya lebih besar daripada reaktan lainnya, sehingga tidak memberikan efek penting terhadap reaksi yang terjadi. Dengan demikian, laju reaksi dapat dituliskan: = Eksponen n dalam persamaan diatas disebut dengan orde reaksi. Ahmad Zaki M. THP UB 3

4 Orde Reaksi Reaksi orde nol: hubungan linier antara konsentrasi reaktan atau produk dengan waktu reaksi. Reaksi orde satu: perubahan secara logaritmis antara konsentrasi reaktan terhadap waktu reaksi Reaksi orde dua: hubungan hiperbolik antara konsentrasi reaktan atau produk dengan waktu reaksi Zero order reactions: r = - da dt = k A = Ao - kt Ahmad Zaki M. THP UB 4

5 First order reactions: r = - da dt = ka ln A Ao = - kt Second order reactions: r = - da dt = ka2 1 A 1 - = kt Ao Ahmad Zaki M. THP UB 5

6 Kinetika Penurunan Mutu -dq/dt= kq n Q = kualitas (mutu) t = waktu k = konstanta laju penurunan mutu n = ordo reaksi penurunan mutu Penurunan Mutu Ordo Nol(n=0) -dq/dt= k atau Q t = Q 0 -kt 100 Kualitas (mutu) relatif Waktu penyimpanan (bulan) Ahmad Zaki M. THP UB 6

7 Penurunan Mutu Ordo Satu(n=1) -dq/dt= kq atau ln(q t /Q 0 ) = -kt 100 Kualitas(mutu) relatif Waktu penyimpanan(bulan) Beberapa Contoh Penurunan Mutu Produk Pangan Selama Penyimpanan Orde Nol: Mutu (overall quality) pangan beku Pencoklatan Non-enzimatis Orde Satu: Kehilangan/kerusakan vitamin Inaktivasi/pertumbuhan mikroba Kerusakan warna oksidatif Kerusakan tekstur karena panas Ahmad Zaki M. THP UB 7

8 Pengaruh Suhu terhadap Kinetika Reaksi Arrhenius Equation: Relates reaction rate constant to absolute temperature. The Q 10 value: the number of times a reaction rate changes with a 10 o C change in temperature. Z value: the temperature change needed to change the reaction rate by a factor of 10. Arrhenius Equation Laju reaksi kimia akan meningkat ketika suhu reaksi meningkat. k = k o [exp] -Ea RT Ea = activation energy k o = the rate constant as T approaches infinity R = Ideal gas constant T = absolute temperature (Kelvin) Ahmad Zaki M. THP UB 8

9 Arrhenius Model Perubahan nilai k terhadap perubahan suhu (T) yang dinyatakan sebagai hubungan Arrhenius k k = - k o e E a RT Ln k (1/T) (1/T) Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Kualitas(mutu) relatif T1 < T2 <T3 T1 T3 T Waktu penyimpanan(bulan) Ahmad Zaki M. THP UB 9

10 Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Ahmad Zaki M. THP UB 10

11 Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Ahmad Zaki M. THP UB 11

12 Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius Ahmad Zaki M. THP UB 12