240110130068 Rifayani Fadhilah TPHP03

LAPORAN PRAKTIKUM

TEKNIK PENANGANAN HASIL PERTANIAN

(Karakteristik Termal Bahan Hasil Pertanian (Pengukuran Nilai Kapasitas Kalor

(Cp)))

Oleh :

Nama : Rifayani Fadhilah

NPM : 240110130068

Hari, Tanggal Praktikum : Rabu, 30 September 2015

Waktu : 13.00 – 15.00 WIB

Asisten : 1. Nedia Cahyati M.

2. Nur Oktavia B.

LABORATORIUM PASCA PANEN DAN TEKNOLOGI PROSES

DEPARTEMEN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2015

Nilai :

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hampir semua proses dalam penanganan dan pengolahan hasil pertanian

memerlukan pengkajian tentang adanya pindah panas. Proses-proses tersebut

antara lain pengeringan, pendinginan, pemanasan dan pembekuan. Karakteristik

thermal bahan yang penting untuk diketahui antara lain panas spesifik,

konduktivitas termal, diffusivitas termal, entalpi, dan koefisien pindah panas

permukaan.

Sifat termal sangat signifikan berpengaruh dalam problem pindah panas

pada bahan hidup seperti produk pangan. Data sifat fisik bahan tersebut sangat

diperlukan dalam operasi pada industri pengolahan pangan guna mengembangkan

model termal untuk mendapatkan hasil yang akurat secara numerik dan juga untuk

memprediksi atau mengontrol fluks panas dalam bahan makanan selama proses

pengolahan seperti pemanasan, pembekuan, sterilisasi, pengeringan atau

pasteurisasi.

Pada praktikum kali ini dilakukan pengamatan karakteristik termal beberapa

bahan hasil pertanian. Karakteristik termal yang diamati adalah panas spesifiknya.

Panas spesifik sangat penting untuk diketahui karena panas spesifik membangun

sebuah system pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan dengan

penggunaan termal, misalnya untuk perencanaan, pengendalian dan operasi dalam

perlakuan pemanasan, penggorengan dengan vacuum frying, pengeringan,

pendinginan dan pembekuan dan lain-lain.

Dengan pengetahuan tetang kapasitas kalor tersebut maka bahan hasil

pertanian dapat diperlakukan secara tepat baik dalam proses penyimpanan,

distribusi, dan dalam proses pengolahan hingga menghasilkan produk pertanian

yang berkualitas baik bagi konsumen.

1.2 Tujuan

Menentukan panas spesifik (Cp) dari beberapa jenis bahan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Karakteristik Termal

Analisa termal secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang

mengukur sifat fisis suatu bahan dan atau hasil-hasil reaksi yang diukur sebagai

fungsi temperatur. Karakteristik termal mempunyai peranan penting terhadap

sifat suatu bahan, karena berkaitan erat dengan struktur dalam bahan itu sendiri.

Suatu bahan bila dipanaskan akan terjadi perubahan struktur yang mengakibatkan

adanya perubahan dalam kapasitas panas atau energi termal bahan tersebut.

Jadi kaitannya dengan industri, teknik analisa termal digunakan untuk

penentuan kontrol kualitas suatu produk/bahan khususnya polimer. Tanpa adanya

pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat sulit

dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan kelakuan dari bahan tersebut

jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan/didinginkan). Dengan demikian

pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan menjadi sangat penting dalam

kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi barang jadi maupun untuk kontrol

kualitas. Dengan memahami jenis perubahan struktur yang terjadi, dapat

ditentukan langkah proses yang sesuai.

Karakteristik termal bahan hasil pertanian sangat penting diketahui untuk

membangun sebuah sistem pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan

dengan penggunaan termal, misalnya untuk perencanaan, pengendalian dan

operasi dalam perlakuan pemanasan, penggorengan dengan vacuum frying,

pengeringan, pendinginan dan pembekuan dan lain-lain (Rusendi, 2015). Proses-

proses utama adalah pemanasan, pendinginan, dan pembekuan. Tujuan perlakuan

panas pada umumnya adalah pengawetan atau pencegahan terhadap

pengecambahan.

Dalam pemanasan dan pengeringan produk pertanian, adalah sangat penting

untuk mengetahui berapa suhu harus diberikan dan untuk waktu berapa lama

supaya tidak terjadi kerusakan. Sebagai contoh, kapasitas perkecambahan suatu

benih turun dengan drastis apabila terkena panas yang berlebihan, sementara

kualitas bahan-bahan lain mungkin memburuk.

2.2 Panas Spesifik

Panas Spesifik (Cp) adalah jumlah panas yang bertambah atau hilang dari

produk pangan setiap ada perubahan satu unit suhu tanpa terjadinya perubahan

bentuk (J/(kg.oC)). Panas spesifik ini merupakan fungsi dari beberapa komponen

dari produk pangan, diantaranya adalah kadar air, suhu dan tekanan.

Panas spesifik dapat didefinisikan sebagai jumlah energi panas yang diserap

atau dilepaskan oleh satuan massa bahan dalam suatu perubahan suhu, tanpa

terjadi perubahan fasa bahan (Zain,2005). Persamaan umum dari panas spesifik

adalah sebagai berikut:

Cp= qm ∆ T

…(i)

Dimana :

Cp = Panas spesifik (J/kg K)

q = Energi panas (J)

m = Massa bahan (kg)

ΔT = Perbedaan suhu (K)

Panas spesifik adalah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1oC

dari 1 kg bahan. Panas spesifik dari bahan hasil pertanian yang masih

mengandung air adalah jumlah dari panas spesifik bahan kering dan panas spesifik

air yang dikandungnya (Nurjanah, 2012). Jika Cd dan Cw adalah panas spesifik

bahan kering dan air, dan m adalah kadar air bahan dalam basis basah maka panas

spesifik bahan tersebut adalah :

C=( m100 )Cw+

(100−m )100

Cd …(ii)

Pengukuran panas spesifik dapat dilakukan dengan menggunakan

kalorimeter. Kalorimeter yang biasa digunakan adalah Different scanning

calorimeter (DSC). Selain itu panas spesifik bahan pertanian dapat diukur secara

langsung dengan menggunakan bomb calorimeter, dihitung dengan menggunakan

pendekatan persamaan siebel, atau dihitung dengan menggunakan persamaan choi

dan okos.

2.2.1 Persamaan Siebel

Siebel (1918) dalam Earle (1983), menyatakan bahwa panas spesifik untuk

buah-buahan, sayuran dan konsentrat yang berasal dari tumbuhan yang tidak

mengandung lemak memiliki nilai yang bervariasi sesuai dengan kadar airnya

sehingga dengan demikian panas spesifik bahan merupakan rata-rata dari panas

spesifik air dan panas spesifik padatannya. Persamaan panas spesifik bahan jika

suhu bahan di atas titik beku adalah:

Cp = 3349M + 837.36 ... (iii)

Sedangkan jika suhu bahan di bawah titik beku, persamaannya adalah:

Cp = 1256M + 837.36 ... (iv)

Dimana:

Cp = Panas spesifik bahan (J/kg K)

M = Fraksi massa air

Apabila bahan mengandung lemak maka panas spesifik bahan ditentukan

oleh fraksi massa lemak (F), fraksi massa padatan non lemak (SNF) dan fraksi

massa air (M). Dengan demikian persamaannya adalah sebagai berikut:

Suhu diatas titik beku :

Cp = 1674.2 F + 837.36 SNF + 4186.8 M ... (v)

Suhu dibawah titik beku:

Cp = 164.2 F + 837.36 SNF + 2093.4 M ... (vi)

2.2.2 Persamaan Choi dan Okos

Berbeda dngan Siebel, Choi dan Okos lebih detail lagi dengan memasukkan

komposisi bahan non lemak. Panas spesifik (J/kg K) merupakan fungsi suhu (oC).

Berikut ini panas spesifik berbagai komponen bahan:

1. Protein : Cpp = 2008.2 + (1208.9 x 10-3 T) – (1312.9 X 10-6

T2)

2. Lemak : Cpp = 1984.2 + (1473.3 x 10-3 T) – (4800.8 X 10-6

T2)

3. Karbohidrat : Cpp = 1548.8 + (1962.5 x 10-3 T) – (5939.9 X 10-6

T2)

4. Serat : Cpp = 1845.9 + (1930.6 x 10-3 T) – (4650.9 X 10-6

T2)

5. Abu : Cpp =1092.6 + (1889.6 x 10-3 T) – (3681.7. X 10-6

T2)

6. Air diatas titik beku : Cpp = 4176.2 + (9.0862 x 10-5 T) – (3681.1 X 10-6

T2)

Panas spesifik campuran diatas titik beku adalah:

Cp = P(Cpp) + F(Cpt) + C(Ccpc) + Fi(Cpfi) + A(Cpa) + M(Cwaf) ... (vii)

dimana P, F, C, Fi, A, dan M merupakan fraksi massa dari protein, lemak,

karbohidrat, serat, abu, dan air.

BAB III

METODOLOGI PENGAMATAN DAN PENGUKURAN

3.1 Alat dan bahan

3.1.1 Alat

1.Timbangan Analitik

2.Termos

3.Pemanas Air

4.Termometer bahan

5.Termometer couple

6.Stopwatch

7.Gelas Ukur

8.Beaker Glass

3.1.2 Bahan

1. Jeruk Limau

2.Tomat Ceri

3.Air

3.2 Prosedur

1.Memanaskan air menggunakan pemanas air.

2.Menimbang bahan dengan menggunakan timbangan analitik.

3.Menimbang berat termos

4.Menimbang berat termos berisi air panas dengan menggunakan timbangan

analitik.

5.Menghitung berat air panas, dengan cara pengurangan berat termos berisi air

panas dengan berat termos.

6.Mengukur suhu air panas yang berada didalam termos.

7.Mengasumsikan suhu bahan awal sama dengan suhu ruangan, yaitu 298 K.

8.Memasukan salah satu bahan kedalam termos.

9.Menutup termos dan membiarkan bahan beserta air berada didalam termos

selama 15 menit.

10. Setelah 15 menit, membuka tutup termos.

11. Mengukur suhu air.

12. Mengukur suhu bahan.

13. Menghitung Cp bahan dengan menggunakan persamaan berikut:

Qa=Qb …(viii)

ma Cpa ∆ Ta=mbCpb ∆ T b … ( ix )

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b…(x )

Dimana :

ma = Massa air panas (kg)

mb = Massa bahan (kg)

Cpa= Panas spesifik air (kJ/kg K)

Cpb= Panas spesifik bahan (kJ/kg K)

∆Ta= Ta1 – Ta2 = Perbedaan suhu air (K)

∆Tb= Tb1 – Tb2 = Perbedaan suhu bahan (K)

14. Melakukan prosedur 2-13 untuk bahan yang lainnya.

BAB IV

HASIL PERCOBAAN

4.1 Kelompok 1

4.1.1 Pengukuran

Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Oleh Kelompok 1

Parameter Tomat Ceri Jeruk Limau

Massa bahan (kg) 6.72 × 10-3 4.95 × 10-3

Suhu awal bahan (K) 298 298

Suhu akhir bahan (K) 350 341

Perubahan suhu bahan

(K)

52 43

Suhu awal air (K) 362.6 347

Suhu akhir air (K) 353 343

Perubahan suhu air (K) 9.6 4

Massa air (kg) 203.55 × 10-3 180.82 × 10-3

Berat termos = 321.07 × 10-3 kg

Cp air = 4180 J/kg K

4.1.2 Perhitungan

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b

1.Tomat Ceri

Cpb=(203.55 ×10−3 ) kg× 4180 J

kg K×9.6 K

( 6.72×10−3 ) kg×52 K=23374.6 J

kg K

2. Jeruk Limau

Cpb=(180.82 ×10−3 ) kg ×4180 J

kg K× 4 K

(4.95 × 10−3 ) kg × 43 K=14203.9 J

kg K

4.2 Kelompok 2

4.2.1 Pengukuran



Massa bahan (kg) 6.13 × 10-3 4.53 × 10-3


Suhu akhir bahan (K) 335.1 340


(K)

37.1 42

Suhu awal air (K) 350.5 356.5

Suhu akhir air (K) 342.5 350.7

Perubahan suhu air (K) 8 5.8

Massa air (kg) 184.41 × 10-3 194.03 × 10-3



4.2.2 Perhitungan

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b

1.Tomat Ceri

Cpb=(184.41 ×10−3 ) kg ×4180 J

kg K× 8 K

(6.13 ×10−3 ) kg×37.1 K=27115.42104 J

kg K

2. Jeruk Limau

Cpb=(194.03 ×10−3 ) kg× 4180 J

kg K×5.8 K

(4.53 ×10−3 ) kg × 42 K=24724.39462 J

kg K

4.3 Kelompok 3

4.3.1 Pengukuran



Massa bahan (kg) 5.7 × 10-3 5.91 × 10-3


Suhu akhir bahan (K) 339.5 353.2


(K)

41.5 55.2




Perubahan suhu air (K) 4.6 10.6

Massa air (kg) 188.12 × 10-3 172.62 × 10-3



4.3.2 Perhitungan

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b

1.Tomat Ceri

Cpb=(188.12 ×10−3 ) kg ×4180 J

kg K× 4 .6 K

(5.7 ×10−3 ) kg× 41.5 K=1529 J

kg K

2. Jeruk Limau

Cpb=(172.62 ×10−3 ) kg ×4180 J

kg K× 10.6 K

(5.91 ×10−3 ) kg×55.2 K=23448 J

kg K

4.4 Kelompok 4

4.4.1 Pengukuran



Massa bahan (kg) 6.08 × 10-3 5.29 × 10-3




(K)

40.6 43.8

Suhu awal air (K) 350.9 362



Massa air (kg) 186.6 × 10-3 211.43 × 10-3



4.4.2 Perhitungan

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b

1.Tomat Ceri

Cpb=(186.6 ×10−3 ) kg× 4180 J

kg K×10.7 K

(6.08 ×10−3) kg×40.6 K=33809.7 J

kg K

2. Jeruk Limau

Cpb=(211.43× 10−3 ) kg × 4180 J

kg K×14.3 K

(5.24 × 10−3 ) kg× 43.8 K=5454 J

kg K

4.5 Kelompok 5

4.5.1 Pengukuran



Massa bahan (kg) 5.17 × 10-3 5.02 × 10-3




(K)

40.5 42.1




Massa air (kg) 193.83 × 10-3 192.5 × 10-3



4.5.2 Perhitungan

Cpb=ma Cpa ∆ Ta

mb ∆ T b

1.Tomat Ceri

Cpb=(193.83 ×10−3 ) kg × 4180 J

kg K×6 .6 K

(5.17 ×10−3 ) kg ×40.5 K=25538 J

kg K

2. Jeruk Limau

Cpb=(192.5 ×10−3 ) kg× 4180 J

kg K×5.9 K

(5.02 ×10−3 ) kg× 42.1 K=22463 J

kg K

BAB V

PEMBAHASAN

Pada praktikum teknik penanganan hasil pertanian kali ini dilakukan

percobaan untuk mengetahui panas spesifik beberapa bahan. Bahan yang

diidentidikasi adalah tomat ceri dan jeruk limau. Pengukuran dan perhitungan

panas spesifik dilakukan pada 5 sampel tomat ceri dan 5 sampel jeruk limau yang

dimasukan kedalam termos berisi air panas selama 15 menit, lalu membandingkan

perubahan suhunya sebelum dimasukan kedalam termos dan setelah dimasukan

kedalam termos selama 15 menit, sehingga didapatkan panas spesifik masing-

masing sampel.

Dari hasil yang didapat rata-rata Cp tomat ceri lebih besar dari Cp jeruk

limau kecuali pada hasil percobaan kelompok 3. Hasil perhitungan kelompok 3

dan 4 menunjukan perbedaan yang sangat signifikan antara Cp tomat ceri dan

jeruk limau, ketimpangan ini terjadi karena adanya kesalahan pada perhitungan.

Menurut literatur nilai Cp tomat ceri adalah 3980 J/kg °C, sedangkan Cp jeruk

limau adalah 3730 J/kg °C. Dari 15 sampel, dan 5 kelompok, tidak ada yang

hasilnya mendekati Cp tomat ceri dan Cp jeruk limau menurut literatur. Hasil

percobaan dan Cp literatur sangat timpang. Hal ini mungkin terjadi dikarenakan

beberapa hal. Pertama karena praktikan kurang teliti ketika melakukan

pengukuran, perhitungan, atau pengisian data. Kedua alat yang digunakan tidak

akurat. Dan yang terakhir cara perhitungan yang salah.

Namun apabila dibandingkan, Cp tomat ceri dengan Cp jeruk limau menurut

hasil percobaan maupun literatur, Cp tomat ceri lebih besar dibandingkan dengan

Cp jeruk limau. Hal ini terjadi karena perbedaan suhu sebelum dimasukan

kedalam termos dan setelah dimasukan kedalam termos yang dimiliki jeruk limau

lebih besar dibandingkan tomat ceri. Sedangkan suhu awal jeruk limau dan tomat

ceri sebelum dimasukan kedalam termos, sama besar. Artinya Jeruk limau lebih

cepat menyerap panas, dibandingkan tomat ceri. Tomat ceri dan jeruk limau

menyerap panas dari air yang berada didalam termos, karena prinsip

kesetimbangan energi Qa = Qb. Semakin besar nilai perubahan suhu pada sampel,

semakin kecil nilai Cp-nya, karena nilai perubahan suhu sampel berbanding

terbalik dengan nilai Cp-nya.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Hal-hal yang dapat disimpulkan dari praktikum teknik penanganan hasil

pertanian kali ini adalah sebagai berikut:

1.Panas spesifik adalah jumlah panas yang bertambah atau hilang dari produk

pangan setiap ada perubahan satu unit suhu tanpa terjadinya perubahan

bentuk.

2.Bahan akan menyerap kalor dari lingkungan agar dapat mencapai

kesetimbangan suhu dengan lingkungannya, maka Qa = Qb.

3.Cp tomat ceri lebih besar dari jeruk limau, karena ∆Tb jeruk limau lebih

besar dari tomat ceri.

4. Jeruk limau lebih cepat menyerap panas dibandingkan tomat ceri.

6.2 Saran

Hal-hal yang disarankan untuk praktikum teknik penanganan hasil pertanian

kali ini adalah sebagai berikut :

1.Perlunya tambahan timbangan analitik, termometer bahan, dan termometer

couple.

2.Praktikan harus lebih teliti ketika mengukur dan merekap data hasil

pengukuran.

DAFTAR PUSTAKA

Earle, R.. 1983. Unit Operations in Food Processing 2nd edition. Pergamon Press International Library. Oxfrod.

Nurjanah, S. dkk. 2012. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran : Jatinangor.

Rusendi, D., dkk. 2015. Penuntun Praktikum MK. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran : Jatinangor.

Zain, dkk.. 2005. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Bandung : Giratuna

LAMPIRAN

Gambar 1. Termos Gambar 2. Jeruk Limau

Gambar 3. Jeruk Limau dan Tomat Ceri Gambar 4. Termometer

Gambar 5. Termometer

240110130068 Rifayani Fadhilah TPHP03

Documents

Transcript of 240110130068 Rifayani Fadhilah TPHP03