DENSITAS, POROSITAS, LUAS PERMUKAAN dan SHRINKAGE Rini Yulianingsih DENSITAS Diperlukan untuk Proses separasi Densitas cairan : Daya untuk pemompaan Perencanaan sehubungan dengan kapasitas 1
Densitas Cairan W = berat hydrometer (kg), A = luas penampang melintang stem (m 2 ), X = Panjang stem yang tenggelam (m), V = Volume bulb (m 3 ). Bentuk-bentuk densitas 1. True Density Densitas bahan murni atau bahan komposit yang dihitung dari densitas masing-masing komponen dengan memperhatikan massa dan volume ρ i = densitas komponen i (kg/m 3 ), X i v = fraksi volume komponen i X i w = fraksi massa komponen i n = jumlah komponen 2
2. Solid Density ( s ) Densitas bahan padat (termasuk air) tidak termasuk pori yang terisi udara. Penghitungan: Berat di bagi volume yang diukur dengan metode gas displacement method 3. Material (Substance) Density ( m ) Densitas bahan yang diukur ketika bahan dihancurkan dalam ukuran yang cukup kecil untuk meyakinkan bahwa tidak ada pori tertutup 4. Particle Density ( p ) Densitas partikel yang secara struktural tidak dimodifikasi. Termasuk pori yang tertutup tetapi tidak yang menghubungkan secara eksternal. Penghitungan: Membagi berat dengan volume yang diukur dengan metode gas pycnometer 5. Apparent Density ( app ) Densitas bahan termasuk semua pori di dalam bahan (pori internal) Bentuk regular karakteristik dimensi Bentuk irregular Volume diukur dengan metode solid atau liquid displacement method 3
6. Bulk Density ( p ) Densitas bahan ketika dikemas atau ditumpuk. Pengukuran: sampel dituang dalam wadah yang sudah diketahui volumenya CONTOH Tentukan densitas nyata bayam yang memiliki komposisi seperti pada tabel Komponen Komposisi (%) Densitas (kg/m 3 ) Air 91.57 995.74 Protein 2.86 1319.63 Lemak 0.35 917.24 Karbohidrat 1.72 1592.89 Abu 3.5 2418.19 4
POROSITAS Porositas merupakan sifat fisik yang penting untuk menyatakan karakteristik tekstur dan kualitas bahan makanan kering dan setengah kering. Digunakan dalam pemodelan dan desain berbagai macam pindah panas dan pindah massa seperti pengeringan, penggorengan, baking, pemanasan, pendinginan dan ekstrusi. Porositas (ε) didefinsikan sebagai fraksi volume udara atau fraksi void dalam sampel. Porositas = (volume void) / (volume total) METODE PENGUKURAN POROSITAS 1. Metode Langsung Penentuan : perbedaan bulk volume dari lembaran material dengan volumenya ketika void sudah dihancurkan dengan tekanan. Aplikasi: Untuk bahan sangat soft dan tidak ada gaya atraktif ataupun repulsif diantara partikel-partikel padatan. 5
2. Metode Optik Ditentukan dari pandangan mikroskopis irisan sampel Sesuai untuk bahan yang memiliki porositas seragam porositas irisan mewakili porositas sampel secara keseluruhan Analisa software (Image J) yang dapat menganalisa gambar 3. Metode Densitas Porositas ditentukan dengan pengukuran densitas Apparent porosiity : porositas yang ditimbulkan oleh ruang udara tertutup. Bulk porosity : Porositas eksteral / antar partikel 6
app = CP + OP + BP CP : Porositas yang disebabkan pori tertutup OP : Porositas yang disebabkan pori terbuka BP : Porositas yang disebabkan blind pori (Satu sisi terbuka) 4. Metode Pycnometer Gas 7
CONTOH 2 Cherry memiliki kadar air 77.5% (wb). apparent dan bulk densities secara berturut-turut adalah 615 kg/m 3 dan 511 kg/m 3 pada suhu 25 C. Asumsi cherry hanya tersusun atas karbohidrat dan air. Hitung porositas total cherry ketika dikemas. Densitas karbohidrat dan air adalah 1586 kg/m3 dan 997 kg/m3 LUAS PERMUKAAN Kepentingan: spray coverage, pemindahan residu, laju respirasi, pemantulan cahaya, proses pemanasan dan pendinginan. Karakteristik Dimensi e = 1 b a 2 r 1 dan r 2 : jari-jari dasar dan atas L : tinggi 8
Menggambar pada kertas grafik Menggambar pada kertas grafik (mm block) hitung jumlah kotak Planimeter Kulit buah yang sudah dikupas Airflow Planimeter 9
Persamaan Persamaan melibatkan parameter, antara lain: Sumbu-sumbu elipsuidal Luas potongan melintang Luas potongan membujur Diameter melintang Diameter membujur Berat buah Apel (Mc. Intosh) s = 7.82 + 0.11 w Pir s= 7.49 + 0.99 w Plum s = 2.18 + 0.149 w (s dalam in 2, w dalam gram) Hubungan antara berat dan luas permukaan S s : luas permukaan bola yang volumenya sama S l : Hubungan regresi linier untuk ekstrapolasi S c : Hubungan regresi kurviliner fittin terbaik 10
SKRINKAGE Penyusutan koefisien pindah panas laju pengeringan Isotropik: Penyusutan yang seragam pada semua sisi Anisotropi: Penyusutan yang tidak seragam : densitas, X: kadar air basis kering Subskrip 0: kondisi awal; w: air T h a n k Y o u 11