PENGENDALIAN RH SELAMA PENYIMPANAN Tujuan Instruksional Khusus : - Mahasiswa mampu menerapkan cara-cara pengendalian kelembaban udara dalam penyimpanan produk pascapanen. Kelembaban (Humidity) adalah jumlah uap air yang ada di udara dapat dinyatakan dengan : 1. Absolut humidity (kelembaban mutlak) 2. Tekanan Uap Air (Pa) 3. Kelembabab Relatif (RH) 4. Dew Point (Titik embun) Kelembaban Relatif (Relative Humidity = RH) Absolut Humidity : jumlah uap air yang ada di udara atau kadar air udara yang dinyatakan dalam g air/kg udara kering adalah perbandingan kelembaban udara tertentu dengan kelembaban udara jenuh pada suhu dan tekanan yang sama Perbandingan antara tekanan parsial uap air yang ada di udara dengan tekanan jenuh uap air pada suhu yang sama : P RH P ( t) s( t) RH = kelembaban relatif (%) P (t) = tekanan parsial uap air pada suhu t (atm) P s(t) = tekanan uap air jenuh pada suhu t (atm) 1
KELEMBABAN RELATIF. Jumlah maximum uap air yang dapat ditampung oleh udara tergantung dari suhu Udara yang dapat menampung jumlah maximum uap air disebut udara jenuh dengan RH 100% jika pada suhu yang sama udara tsb hanya mampu menampung uap air setengah dari jumlah max yang dapat ditampung, maka udara tersebut mempunyai RH 50% Semakin tinggi suhu maka jumlah air yang dibutuhkan untuk menjenuhkan udara semakin banyak Setiap kenaikan suhu 10 o C, maka uap air yang dapat ditampung meningkat 2 x lipat PENGARUH PENINGKATAN SUHU Jika udara jenuh dipanaskan RH akan menurun, walaupun jumlah uap air di dalamnya tetap, karena pada suhu tinggi udara dapat menampung > uap air. Udara jenuh pada suhu 0 o C mengandung 3.8 g air/kg udara kering, pada suhu 2 o C uap air yang dapat ditampung 4.4 g/kg udara kering. Jika udara pada suhu 0 o C dipanaskan hingga 2 o C, RHnya turun menjadi : 100% x 3.8/4.4 = 86% PENGARUH PENURUNAN SUHU Jika udara jenuh didinginkan terjadi kehilangan air, karena pada suhu rendah udara tidak dapat menampung uap air lebih banyak Jika udara didinginkan dengan cara melewatkannya pada sebuah permukaan yang dingin kelebihan uap air kondensasi atau es Jika didinginkan dengan cara mencampur dengan udara yang lebih dingin, maka kelebihan uap air membentuk kabut Jika udara jenuh pada suhu 2 o C didinginkan menjadi 0 o C dengan cara melewatkan pada coil pendingin uap air akan berkurang dari 4.4 g/kg menjadi 3.8 g/kg dengan meninggalkan 0.6 g es/kg udara yang melewati coil. Jika suhu udara terus didinginkan, maka udara akan jenuh dengan uap air dan selanjutnya air akan mengembun TITIK EMBUN (DEW POINT) Suhu dimana air mulai mengembun pada tekanan dan kelembaban tertentu disebut titik embun (dew point) Titik embun hanya tergantung pada kandungan uap air di udara, sehingga merupakan cara lain untuk menyatakan kelembaban udara Udara mulai mengembun bila kelembaban relatifnya mencapai 100%. 2
Pengukuran Kelembaban HYGROMETER RH dan kelembaban mutlak ditentukan dengan bantuan kurva psikrometrik, yaitu dengan mengukur suhu bola kering (dry-bulb temperature) dan suhu bola basah (wetbulb temperature) Suhu bola basah 21 Alat-alat pengukur RH : dew point meter 30 Suhu bola kering RH = 45% sling psychrometer, higrometer, Tdd : - mekanis - elektrik - kimia - fisik Yang dapat berubah karena perubahan RH Misal : rambut akan menyerap air dan memuai jika RH meningkat Kelemahan : Akurasi alat tergantung dari cara kalibrasi Pembacaan dipengaruhi oleh variable lain selain kelembaban HYGROMETER.. PSYCHROMETER Perubahan suhu sebesar 10 o C akan merubah panjang rambut Sensor elektrik tidak hanya dipengaruhi oleh uap air tapi juga oleh gas dan uap lain termasuk komponen sulfur Pada RH > 85% alat tidak akurat Higrometer elektrik portable akurasinya ± 2% pada RH 10-80%, ± 4% pada RH 80-90% dan tidak akurat pada RH > 90% Mengukur pengaruh pendinginan udara yang bergerak melewati sensor suhu yang basah Keuntungan : tidak memerlukan kalibrasi, karena yang diukur hanya suhu (sensor suhu lebih akurat) Contoh : Sling psychrometer tdd 2 thermometer (bola kering dan bola basah) Dari data suhu bola basah dan bola kering ditentukan nilai RH atau titik embun dengan bantuan diagram psikrometrik, tabel atau persamaan psikrometrik 3
DEW- POINTS METER Mengukur kelembaban berdasarkan titik embun Cara : Ke dalam wadah dimasukkan eter penguapan suhu menurun tercapai titik embun (ditandai dengan adanya lapisan air di permukaan wadah yang terbuat dari kaca) Suhu titik embun dibaca pada termometer RH ditentukan dengan tabel konversi Keuntungan : tidak memerlukan kalibrasi Kelemahan : mahal, mudah rusak jika terdapat debu pada kacanya PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP PRODUK RH dapat mempengaruhi : Kehilangan air Perkembangan penyakit Physiological disorder (kelainan fisiologis) Pematangan yang tidak seragam Fruits: 85-95% of RH. Dry products: onion and pumpkin. 70-75% de RH. Root vegetables: carrot, radish. 95-100% RH. 4
PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP PRODUK PENGARUH KELEMBABAN TERHADAP PRODUK Nilai RH produk yang berkeseimbangan dengan RH ruang = RH keseimbangan = Equillibrium relative humidity (ERH) Bila RH ruang < RH produk produk kehilangan air pengeriputan kulit produk Laju kehilangan air tergantung pada : VAPOUR PRESSURE DEFICIT = VPD Kecepatan udara yang melalui produk Kehilangan berat 5% menyebabkan buah dan sayur menjadi layu Bahan RH DAN KEHILANGAN BERAT Kehilangan berat disebabkan penguapan yang terus menerus dari produk Kehilangan berat mengakibatkan : Penampakan jelek Mempengaruhi tingkat penerimaan konsumen Meningkatkan kepekaan terhadap penyakit Laju transpirasi dipengaruhi oleh : Suhu Luas permukaan Ada tidaknya lapisan lilin di permukaan kulit buah atau sayuran permeabilitas 5
RH DAN KEHILANGAN BERAT. Kehilangan berat produk hortikultura disebabkan oleh : penguapan air dan juga kehilangan CO 2 selama respirasi lihat pengaruhnya thd produk Kentang 2000 kg yang disimpan selama 7 bulan, kehilangan bobot respirasinya 0,5% dari bobot awal (10 kg), sedang kehilangan air akibat penguapan 5,1% (102 kg) RH DAN KEHILANGAN BERAT. Uap air bergerak dari daerah padat ke daerah yang lebih rendah konsentrasinya RH pada buah dan sayur hampir mendekati 99% sedang RH ruang biasanya < 99% Kehilangan air terjadi karena perbedaan tekanan uap air antara produk dan lingkungan udara penyimpanan (Vapour Pressure Deficit = VPD) Semakin kering udara penyimpanan dan semakin besar VPD, maka laju kehilangan air akan semakin cepat Kehilangan air terbesar terjadi pada hari-hari pertama pendinginan bahan Tabel 2. Hubungan antara suhu dan RH terhadap VPD RH DAN KEHILANGAN BERAT. Suhu RH (%) Tekanan Uap (mm Hg) VPD (mm Hg) 32 o F/0 o C 100 4.58 0.00 RH Tekanan Uap Sayuran pada 70 o F 100% 18.76 mm Hg Udara pada 32 o F 100% 4.38 mm Hg VPD 14.18 mm Hg Sayuran pada 32 o F 100% 4.58 mm Hg Udara pada 32 o F 50% 2.29 mm Hg VPD 2.29 mm Hg 90 4.12 0.46 70 3.21 1.37 50 2.29 2.29 36 o F/2.2 o C 100 5.57 0.00 90 4.83 0.54 70 3.76 1.61 50 2.68 2.69 40 o F/4.4 o C 100 9.21 0.00 90 6.64 0.65 70 4.39 1.88 50 3.13 3.18 50 o F/10 o C 100 9.21 0.00 90 8.29 0.92 70 6.45 2.76 50 4.60 4.61 70 o F 100 18.76 0.00 90 16.88 1.68 70 13.13 5.63 50 9.38 9.38 6
Adding moisture (sprays, steam) Regulating air movement and ventilation in relation to the produce load in the cold storage room. Maintaining temperature of the refrigeration coils within about 1ºC of the air temperature. Providing moisture barriers that insulate walls of storage room and transit vehicles. Adding polyethylene liners in containers and using perforated polymeric films for packaging. Curing. Waxes and others surface coatings. Polymeric films for packing. Avoiding physical injuries. Adding water to those commodities that tolerate misting with water. Wetting floors in storage rooms. Adding crushed ice in shipping containers. Sprinkling produce with sanitized, clean water during retail marketing of the product. 7
RH DI DALAM RUANG PENDINGIN DAN KEMASAN Ruang pendingin atau kemasan yang direfrigerasi tdd : Ruangan berinsulasi Pintu Pendingin udara Pengendali suhu Fan untuk mensirkulasi udara Panas yang masuk ke ruang pendingin berasal dari : Konduksi pada dinding dan karena adanya kebocoran udara Penambahan panas berasal dari produk akibat pendinginan produk, respirasi dan energi listrik yang diberikan kepada kipas Jerami (M) sebagai sumber kelembaban di dalam ruang penyimpanan terefrigerasi Liquid refrigeran Perbedaan suhu refrigeran yang masuk ke koil dengan suhu udara di dalam refrigerator tidak boleh > 5 o F. Jika perbedaan suhu >5 o F, terjadi kondensasi uap air sehingga RH menurun dan menghasilkan kristal es pada koil evaporator. Jika RH menurun, maka udara cenderung menyerap air dari produk yang disimpan. Untuk menghindari terjadinya penurunan RH dapat digunakan humidifier. Compressor 8
TYPE-TYPE PENDINGIN LAIN Sistem pendingin konvensional : menggunakan kumparan yang di dalamnya dialiri bahan-bahan refrigeran Dapat dioperasikan pada suhu yang diinginkan Tipe pendingin dimana untuk mendapatkan RH yang tinggi, udara disirkulasikan melalui penyemprot air yang didinginkan, sehingga dapat mendinginkan udara dengan suhu tidak < 0 o C SIRKULASI UDARA Perlu dijaga agar suhu menyebar secara merata ke seluruh sudut ruang penyimpanan Pada konstruksi ruang penyimpanan dingin, unit refrigerator berada di titik tengah dari jalan Udara dingin disirkulasikan dari : tengah ruangan ke arah dinding ruang, ke bagian bawah dan melalui produk kembali ke tengah ruangan BENTUK BOKS DAN CARA STACKING Kebutuhan energi terbesar pada sirkulasi udara adalah saat pembuangan panas lapang (field heat) precooling dilakukan di ruang terpisah dan kapasitas pergerakan sirkulasi udara yang digunakan harus lebih tinggi precooling pada anggur menggunakan minimal 6000 cf/1000 lugs setelah panas lapang dibuang maka pembuangan panas hanya untuk menyingkirkan panas respirasi dan panas yang masuk melalui pintu ruang penyimpanan Akan mempengaruhi daya pendinginan Konsep mekanis yang harus diikuti : sirkulasi udara dilakukan sehingga mengikuti aliran yang paling sedikit melawan hambatan bila pengaturan jarak rak-rak tidak teratur, maka bagian ruangan yang lebih lebar akan menerima volume udara dingin > bagian ruangan yang sempit Bila pada ruangan terdapat bagian yang tersumbat alirannya terjadi zona udara mati (dead air zone) suhu udara di bagian ini lebih panas 9
ALAT PENGONTROL RH PENGENDALIAN RH SECARA KIMIAWI Alat pengontrol RH mekanis : harganya mahal jarang tersedia untuk kapasitas penyimpanan yang besar Pengendalian RH dapat dilakukan secara kimiawi, dengan menggunakan : - Larutan garam jenuh - Asam (Asam sulfat) Larutan asam bersifat korosit terhadap logam Larutan garam jenuh : - lebih stabil - tidak (sedikit) korosif - murah PENGENDALIAN RH DENGAN LARUTAN GARAM JENUH Dalam larutan garam jenuh, jika air diuapkan dari larutan, maka larutan akan tetap jenuh meski sebagian garam mengalami presipitasi RH larutan akan tetap RH larutan garam jenuh tergantung dari suhu RH akan menurun dengan meningkatnya suhu Contoh : CoCl 2 mempunyai RH 65.2% pada 25 o C dan 57.2% pada 40 o C K 2 SO 4 mempunyai RH 97.9% pada 10 o C dan 96.2% pada 40 o C 10