PROSES TERMAL - phariyadi's blog phariyadi's blog...

Proses Panas

11/10/2015

Purwiyatno Hariyadi/ITP/Fateta, IPB phariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching

1

11/10/2015

PROSES TERMAL

Purwiyatno Hariyadiphariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching

PROSES TERMAL

Purwiyatno Hariyadiphariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching

11/10/2015

membunuh mikroba inaktivasi enzim menyebabkan perubahan warna,

tekstur, flavor menyebabkan perubahan daya cerna

makanan awet

...................> pengawetan makanan

...................> populer

Kenapa???

phariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching

PROSES TERMAL

Proses Panas

11/10/2015


2

11/10/2015

- pemasakan/cooking

- penghangatan kembali/rewarming

- pelelehan/thawing

- blansir/blanching

- pasteurisasi

- sterilisasi


PROSES TERMAL : APLIKASI DI INDUSTRI PANGAN

Proses termal yang dilakukan pada suhu tinggi, >100oC, dengan tujuan memusnahkan spora patogen dan pembusuk

”Pengalengan” makanan : ........> Makanan dalam kaleng- trouble free- awet/tahan lama

STERILITAS KOMERSIAL

• Kondisi dimana telah tercapai pemusnahan• semua m.o. patogen dan pembentuk racun• m.o yang dalam kondisi penyimpanan dan penanganan normal

dapat menyebabkan kebusukan

• Produk steril komersial mungkin masih mengandung “viable spores”, tetapi tidak dapat tumbuh pada kondisi penyimpanan dan penanganan normal


PROSES TERMAL : STERILISASI

Proses Panas

11/10/2015


3

Harus tahu kombinasi suhu-waktu yang diperlukan untukmemusnahkan “the most heatresistant pathogen and/orspoilage organism in theproduct of interest”.

Harus tahu karakteristik penetrasi panas produk yang dipanaskan

PROSES TERMAL : STERILISASI


Perlu pengetahuan tantang kinetika - pemusnahan mikroba- kerusakan mutu

Perlu pengetahuan ttg pindah panas- pindah panas tak tunak- sifat termal


KINETIKA

1. Pertumbuhan mikroorganisme

Proses Panas

11/10/2015


4

Salmonella spp. 6.5 - 47 4.5 - ? >0.95(a)

Clostridium botulinum

A & B 10 - 50 4.7 - 9 >0.93

nonproteolytic B 5 - ? (b) NR(c)

E 3.3 - 15-30 (b) >0.965

F 4 - ? (b) NR(c)

Staphylococcus aureus 7 - 45 4.2 - 9.3 >0.86

Campylobacter jejuni 25 - 42 5.5 - 8 NR

Yersinia enterocolitica 1 - 44 4.4 - 9 NR

Y. pseudotuberculosis 5 - 43 (b) NR

Listeria monocytogenes 2 - 45 4.8 - 9.6 >0.95(d)

Factors Affecting the Growth of Some Foodborne Pathogens

Organism Growth Growth pH Growth aw

Temp °C


Vibrio cholerae O1 8 - 42 6 - 9.6 >0.95

Vibrio parahaemolyticus 12.8 - 40 5 - 9.6 > .94

Clostridium perfringens 6 - 52 5.5 - 8 > .93

Bacillus cereus 10 - 49 4.9 - 9.3 > .95

Escherichia coli 2.5 - 45 4.6 - 9.5 > .935

Streptococcus pyogenes > 10 - < 45 4.8 - < 9.2 NR

Factors Affecting the Growth of Some Foodborne Pathogens

Organism Growth Growth pH Growth aw

Temp °C

(a) For a genus as large as Salmonella, the aw lower limit for species growth may vary, e.g., S. newport=0.941, S. typhimurium=0.945.

(b) The value, though unreported, is probably close to other species of the genus. (c) NR denotes that no reported value could be found, but for most vegetative cells,

an aw of >0.95 would be expected. (d) Minimum aw unknown.


Proses Panas

11/10/2015


5


Makanan berasam tinggiph < 4,6

apel tomatper aprikotplum sauerkrautbuah beri

Makanan berasam rendahpH > 4.6wortel bitbuncis bayamasparagus kacang kaprijagung jamur....daging ikansusu telur

KINETIKA

2. Pemusnahan m.o oleh panas ..........> pada T konstan..........> penurunan jumlah mikroba hidup mengikuti reaksi ordo I

kNdtdN

dimana,N= jumlah mikroba hidupk = konstanta laju reaksi (konstanta laju pemusnahan m.o.)

ktNNln

0

kdtN

dN

dtkN

dNN

N

t

00

Ln N = ln No - kt

t

Ln NKemiringan

= - k


Microbial death, like microbial growth, is described by a logarithmic equation.

Proses Panas

11/10/2015


6


KINETIKA

t2.303

k-NlogNlog

0ktNNln

0

Ingat !

Ln X = 2.303 log X

ktNN2.303 log

0

Oleh para ahli teknologi pangan (termobakteriologi), persamaan tsbdinyatakan sebagai :

Dt

-N0logNlog

D = Decimal Reduction Time= waktu yg diperlukan u/ mengurangi jml mo dengan faktor 1 desimal= waktu yg diperlukan u/ mengurangi jml mo sebanyak 1 siklus log= waktu yg diperlukan u/ mengurangi jml mo sebanyak 90% populasi

atau D

t

0NN

log

D-value

D-value

10,000

1,000

100

10

Kurva Kematian Termal pada Suhu Konstant, T1T1


KINETIKA

Proses Panas

11/10/2015


7

Comparative Heat Resistance (D Values) for Different Classifications of Foodborne Bacteria

Bacterial groups

Low-acid and semi acid foods (pH above 4.5)Thermophiles

Flat-sour group (B. stearothermophilus)Gaseous-spoilage group (C.

thermosaccharolyticum)Sulfide stinkers (C. nigrificans)

MesophilesPutrefactive anaerobes

C. botulinum (types A dan B)C. sporogenes group (including P.A. 3679)

Approximate heat resistance

D250

4.0 - 5.03.0 - 4.0

2.0 - 3.0

0.10 - 0.200.10 - 1.5


Bacterial groups

Acid foods (pH 4.0-4.5)Thermophiles

B. coagulants (facultative mesophilic)Mesophiles

B. polimyxa and B. maceransButyric anaerobes (C. pasteurianum)

High-acid foodsMesophilic non-spore-bearing bacteria

Lactobacillus spp, Leuconostoc spp., and yeast and mold

Approximate heat resistance

0.01 - 0.07D212

0.10 - 0.500.10 - 0.50

D150

0.50 - 1.00

Source: Stumbo (1965)

Comparative Heat Resistance (D Values) for Different Classifications of Foodborne Bacteria


Proses Panas

11/10/2015


8

Comparison of D250 Values for Specific Organisms in Selected Food Substrates

TDTOrganism Substrate Procedure D250

P.A. 3679 Cream-style corn Can 2.47P.A. 3679 Whole-kernel corn (1) Can 1.52P.A. 3679 Whole-kernel corn (2) Can 1.82P.A. 3679 Phophate buffer Tube 1.31F.S. 5010 Cream-style corn Can 1.14F.S. 5010 Whole-kernel corn Can 1.35F.S. 1518 Phosphate buffer Tube 3.01F.S. 617 Whole milk Can 0.84F.S. 617 Evaporated milk Tube 1.05

Source: Stumbo (1965)


KINETIKA ............> Contoh 1

Anggap suatu makanan dalam kaleng.Jika jumlah mo awal sebesar 106 mikroba pembusuk A/kaleng. Nilai D pada suhu 121.1oC = 15 detik. Berapa jumlah mo setelah pemanasan selama 1 menit pada 121.1 oCBerapa jumlah mo setelah pemanasan selama 2 menit pada 121.1 oC

Dt

-N0logNlog Jawab :Ingat ...........>

10010N 2

246Nlog ikdet15

detik60-10logNlog 6

Untuk t = 1 menit :

0.0110N -2

- 286Nlog ikdet15

detik120-10logNlog 6

Untuk t = 2 menit :

Peluang kebusukan!!


Proses Panas

11/10/2015


9

Suatu suspensi pangan mempunyai kandungan spora pembusuk A dan B. Spora A sebanyak 3 x 105 dan spora B sebanyak 8 x 106. Pada suhu 121.1oC, nilai D untuk spora A dan spora B adalah 1.5 dan 0.8 menit. Jika suspensi tsb dipanaskan pada suhu konstan 121.1oC, berapa lama untuk memperoleh peluang kebusukan sebesar 10-3.

KINETIKA ............> Contoh 2

Jawab :

Peluang kebusukan 10-3; artinye N = 10-3.Untuk spora A :

Dt

-N0logNlog

0NN

logD-t

menit12.72(8.477)1.5t

1010x3

log1.5t 3-

5

Untuk spora B :

menit7.92(9.903)0.8t

1010x8

log0.8t 3-

6

Jadi, untuk mendapatkan peluang kebusukan sebesar 10-3, maka pemanasan 121.1oC harus dilakukan selama 12.72 menit.


T1

Kurva Kematian Termal pada Suhu Konstant, T1

Bagaimana jika suhu pemanasan pada T2 >T1???

T2>T1

D1

D1


Semakin tinggi T .......> semakin kecil nilai DD=f(T)

KINETIKA

Proses Panas

11/10/2015


10

KINETIKA ............>D = f(T)

Nilai Z adalah perubahan suhu (T) yang diperlukan untuk mengubah nilai D sebesar 1 siklus log

Nilai Z = 18oF = ? oC


Secara empiris:

Z

T-121.1

0 10DD

Z

T-1.121

D

Dlog

0

• Reactions that have small Z values are highly temperature dependent, whereas those with large Z values require larger changes in temperature to reduce the time.

• A Z value of 10°C is typical for a spore forming bacterium

• Heat induced chemical changes have much larger Z values than that microorganisms :

Z (°C) D121 (min)

bacteria 5-10 1-5enzymes 30-40 1-5vitamins 20-25 150-200pigments 40-70 15-50


KINETIKA ............>D = f(T)

Proses Panas

11/10/2015


11

Suhu (oC)

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

0 50 100 150 200

Nila

i D(m

enit

)

B A

KINETIKA ............> 2 parameter kinetika

D dan Z .................> perlu selalu diketahui dua-duanya!

Misal Mikroba A mempunyai DA,250F = 0.5 menitMikroba A mempunyai DB,250F = 1 menitApa artinya?

ZA = 10oC; ZB = 20oC

Suhu (C) DA (menit) DB (Menit)

80.1 5000 10090.1 500

121.1 0.5 1131.1 0.05141.1 0.005 0.1151.1 0.0005161.1 0.00005 0.01

111.1 5101.1 50 10

DA=DB DA<DBDA>DB


Perhitungan kecukupan proses sterilisasi

dtD

303.2

N

dN

ND303.2

dtdN

Persamaan ini dapat dipecahkan sebagai berikut:

........................................................ Pers. 1

Integrasi persamaan tersebut dari t = 0 (N = N0) sampai t = t (N = N) adalah sbb:

t

0

t

0

N

N D

dt303.2dt

D

303.2

N

dN

0

........................................ Pers. 2


KECUKUPAN PROSES STERILISASI

Proses Panas

11/10/2015


12

Sisi kiri dari persamaan 2 dapat dipecahkan sebagai berikut:

atau

.................................................................. Pers. 3

t

0 Ddt

2.303-ln0N

N

t

00 D

dtNN

log

Ingat kembali D = f ( T )

Z

T-121.1

0 10DD

Jadi

t

0z

T1.121

0

010.D

dt

N

Nlog



NILAI STERILITAS/LETALITAS PROSES

Jika; proses dilakukan pada suhu konstant (121.1oC), maka



S = Jml penurunan desimal =

t

0z

T1.121

0 10.D

dt

N

N0log

t

0z

121.11.121

0

010.D

dt

N

NS = log

0DS t

Waktu proses padasuhu konstan 121.1oCF121.1C = Fo

D121.1 C = D0T

T

D

FAnalog : S

Proses Panas

11/10/2015


13

NILAI STERILITAS YANG UMUM DIGUNAKAN ~ Sterilitas Komersial

• Mikroorganisme kritis = Clostridium botulinum• Konsep 12 desimal (12 D) untuk C. botulinum

(Interpretasi Regulatory Agency sekarang: 12 D peluang kebusukan 10-12)

Contoh:Nilai F pada 121.1oC untuk memusnahkan 99.999% C. botulinumadalah 1.2 menit. Hitung D0.

Jawab: Pemusnahan 99.999%

500001.0

1

N

NS 0

menit.24.05

2.1

S

FD 0

0



Process Sterilizing Values (F0) for Commercial Sterilization of Selected Canned Foods

Approximatecalculated

Product Can sizes sterilizing value, F0

Asparagus All 2-4Green beans, brine packed No. 2 3.5

No. 10 3.5Chicken, boned All 6-8Corn, whole kernel, brine packed No. 2 9

No. 10 15Cream style corn No. 2 5-6

No. 10 2.3Dog Food No. 2 12

No. 10 6Mackerel in brine 301x411 2.9-3.6Meat loaf No. 2 6Peas, brine packed No. 2 7

No. 10 11Sausage, Vienna, in brine Various 5Chili con carne Various 6



Proses Panas

11/10/2015


14

PENETRASI PANAS PADA KALENG :


Review teori pindah panas unsteady-state heat transfer

RETORT

PENETRASI PANAS = unsteady state Heat Transfer


Bagaimana perubahan suhu pada SHP?

T = f(t,r),r=0……> TSHP=f(t)

Uap panasTR=120oC

MakanandlmkalengTSHP,initial=35oC

Proses Panas

11/10/2015


15


Pentingnya tahanan pindah panas internal dan eksternal

= dominasi pindah panas konduksi atau konduksi?

= Bilangan Biot, NBi = hD/k

k/ DNBi =

h/ 1


ferheat transtoresistant External

ferheat transtoresistanceInternalN

Bi =

Uap panasTR=120oC

q = V Cp dT/dt = h A (TR - T)


Tahanan internal dpt diabaikan ………….>NBi < 0.1

hAdt =

TR-TdT

CpV

t

0

ln(TR-T) T

Ti

hAdt

CpV

TR - T

TR - Ti

= e

hA CpV

- t


Proses Panas

11/10/2015


16


Tahanan ekstrenal (permukaan) dan tahana internal tdk dpt diabaikan ………….> 0.1<NBi < 40 ………..> m=1/NBi

Tahanan eksternal (permukaan) diabaikan :………….> NBi > 40 ………..> m=1/NBi = 0

Untuk bentuk lempeng tak berbatas, silinder tak berbatas dan bola : gunakan diagram Gurnie-Lurie dan/atau diagram Heisler…………> diagram hubungan antara suhu-waktu (T-t)

Bilangan tak berdimensi : Bil Fourier (NFo)

==D

t

DC

ktN

22p

Fo

D = characteristic dimensionDsphere = radiusDinf cylinder = radiusDinf slab = half thickness


Prosedur pengunaan diagram T-t

1. Untuk silinder tak berbatas

-

R

Jika ingin mengetahui suhu pusat (sumbu) silinder setelah pemanasan selama ta. hitung NFo, gunakan R sebagai Db. hitung NBi, gunakan R sebagai D ………> hitung 1/NBi=m=k/hDc. gunakan diagran untuk silinder tak berbatas,

dari NFo dan NBi cari ratio T



Proses Panas

11/10/2015


17

1/Nbi = m

NFo

Diagram T-t yang menunjukkan hubungan antara suhu di sumbu silinder dan NFo



1. menentukan suhu setelah pemanasan/pendnginan

• cari nilai NFo=t/2

• cari nilai Nbi dan m=1/Nbi

• tentukan posisi dimana suhu ingin diketahui, n = x/

• cari ratio suhu

Persamaan penetrasi panas :

Diagram Gurnie-Lurie:

T-Tm TP-TR=

Ti-Tm Ti-TR

= exp -(t/L2)

TR-TP

TR-Ti

= exp -(/L2)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)- tL2(2,303)

Proses Panas

11/10/2015


18

PENETRASI PANAS

•Prosedur venting• Come up time

TR = f(t)

Pemanasan kaleng dalam retort


Tp diukur pada titik terdingin pada kaleng :- posisi SHP/CP

PENETRASI PANAS

Proses Panas

11/10/2015


19

PENETRASI PANAS• Tipikal kurva penetrasi

panas untuk makanan kaleng dan perubahan suhu retort (TR) selama proses seterilisasi

• Suhu retort di”set” pada 250oF

ven

tin

g

CUT

Waktu Proses (Pt)

Pendi-nginan

• Untuk mencapai TR : CUT


Tipikal data penetrasi panas : hubungan antara suhu produk (SHP) dan waktu pemanasan

1992Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

Proses Panas

11/10/2015


20

t

0z

T1.121

0

010.D

dt

N

Nlog

PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI

1. Metoda Umum (grafik)

t

0z

T1.121

10

dt

N

N0Dolog

• Waktu proses yang harus dicapai untuk memperoleh tingkat sterilitas S

• Nilai F0

• Ditentukan sebelum proses (by design)

• Perlakuan pemanasan harus cukup

• integrasi dari awal pemanasan sampai pendinginan harus memberikan nilai F yang dikehendaki

• T=f(t)



1. Metoda Umum

t

0z

T1.121

10

dt

N

NoF0 = Do log

F0 = Do log t

0(LR)dt

N

N0

z121.1-T(t)

zT(t)-121.1 10

10

1LVLR

Apa itu LR??Pada T=121.1oC ……………….> LR=1Pada T>121.1oC ……………….> LR>1Pada T<121.1oC ……………….> LR<1


Proses Panas

11/10/2015


21



z121.1-T(t)

zT(t)-121.1 10

10

1LVLR

T(oC) T(oF) LR(z=10oC)

90 194 0,00077624795 203 0,002454709100 212 0,007762471105 221 0,024547089110 230 0,077624712115 239 0,245470892120 248 0,776247117121,1 250 1,000000000125 257 2,454708916129 264 6,165950019

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

LR

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

Su

hut, min T(oC)

0 121,11 121,12 121,13 121,14 121,15 121,16 121,17 121,18 121,19 121,110 121,111 121,112 121,1

LR(z=10oC)

1,01,01,01,01,01,01,01,01,01,01,01,01,0

PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASIPemanasan pada suhu konstant,121,1oC

1 unit sterilisasi12 unit sterilisasi

F0=12


Proses Panas

11/10/2015


22


t, min T(oC) LR(z=10oC)

0 100 0,0077624711 100 0,0077624712 100 0,0077624713 100 0,0077624714 100 0,0077624715 100 0,0077624716 100 0,0077624717 100 0,0077624718 100 0,0077624719 100 0,00776247110 100 0,00776247111 100 0,00776247112 100 0,007762471

0,0000

0,0020

0,0040

0,0060

0,0080

0,0100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

LR

Pemanasan pada suhu konstant,100oC

Total sterilitas = 0.007762x12 unit= 0.10091 unit

hanya 0.00776 x pengaruh letal pada 121.1oC

Total letalitas = F0 =??

F0 = Do log t

0(LR)dt

NN0

F0 = LR.t



Diketahui : Mikroba A; D0 = 0,21 menitdikehendaki proses 1 D

Pemanasan pada suhu 121.1oC ………> 12(0,21)=2.52 menit Pemanasan pada suhu 100oC

………> 1/LR100C x 2.52 min = 1/0.00776 x 2.52=324.7 min (5.4 jam)Pemanasan pada suhu 129oC

………> 1/LR129C x 2.52 min = 1/6,166 x 2.52=0.408 min (24.5 detik)Pemanasan pada suhu 50oC

………> 1/LR50C x 2.52 min = 1/0. 000000078 x 2.52= 32307692.31 menit= 747.8 bulan????!!!!

Pada prakteknya :- efek letal panas, umumnya mulai dianggap nyata setelah T>90oC

Teixeira (1992) : no appreciable lethality at T < 210oF(99oC)- suhu produk selama pemanasan tidak konstant …….> T=f(t)- Pemanasan produk dilakukan dalam retort …….> umum!- suhu produk diukur pada SHP/CP


Proses Panas

11/10/2015


23

0

20

40

60

80

100

120

140

0 4 8 12 16 20 24

waktu

Su

hu

(C

)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 4 8 12 16 20 24

WaktuL

R

t, min T(oC) LR(z=10oC)

0 90 0,0007762474 105 0,0245470898 120 0,77624711712 121 0,97723722116 100 0,00776247120 70 0,00000776224 60 0,000000776

F0 = Do log t

0(LR)dt

N

N0

Fo = luas area dibawah kurva hubungan antara LR dan t

Fo = jumlah area trapesium

Luas trapesium t2

LR2LR1

3.5068)(122

0.9770.776A

Misal :


Proses Panas

11/10/2015


24


T-Tm TP-TR=

Ti-Tm Ti-TR

= exp -(t/L2)

TR-TP

TR-Ti

= exp -(k)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)- t(2,303)

k

TR-Tp

t1

10

100

10002. Metoda Formula

T - TR

Ti - TR

= e

hA

CpV- t

= e-kt

Persamaan perubahan suhu selama proses pemanasan :

Proses Panas

11/10/2015


25

1. menentukan suhu setelah pemanasan/pendnginan

• cari nilai NFo=t/2

• cari nilai Nbi dan m=1/Nbi

• tentukan posisi dimana suhu ingin diketahui, n = x/

• cari ratio suhu

Persamaan penetrasi panas :

Diagram Gurnie-Lurie:

T-Tm TP-TR=

Ti-Tm Ti-TR

= exp -(t/L2)

TR-TP

TR-Ti

= exp -(/L2)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)- tL2(2,303)

Contoh :waktu suhu TR-T

0 25 905 25,6 89,4

10 28,1 86,915 32,8 82,220 39,6 75,425 48,7 66,330 58,1 56,935 67,7 47,340 75,9 39,145 82,9 32,150 88,8 26,255 93,8 21,260 97,8 17,2

65 101,2 13,870 103,6 11,475 105,4 9,680 107,1 7,985 108,2 6,890 109,2 5,895 109,9 5,1

100 110,6 4,4105 111,1 3,9110 111,4 3,6115 111,7 3,3120 112 3125 112,2 2,8

1

10

100

1000

0 50 100 150

waktu

TR

-T(T

R=

115C

)


Proses Panas

11/10/2015


26

10

100

1000

1

050100150

waktuT

R-T

(TR

=115C

)


1

10

100

1000

0 50 100 150

waktu

TR

-T(T

R=

115C

)

Putar 180o

METODE FORMULA : Plot Data Penetrasi panasuntuk suhu retort (Tr)= 250oF


JikaTr-T = 1 ……> maka T = 249Tr-T = 5 ……> maka T = 245dst

Proses Panas

11/10/2015


27

j

fh= waktu dalam menit yang dibutuhkan oleh kurva pemanasan untuk melewati 1 siklus log

Tipikal plot data penetrasi panas : pemanasan


CUT : come up time yaitu waktu dari mulai uap dinyalakan sampairetort mencapai suhu proses.

Pt : waktu proses yang dihitung oleh operator retort (operator processing time), dihitung sejak termometer utamamenunjukkan suhu retort yang dikehendaki sampai mulaiproses pendinginan)

B : waktu proses Ball; B = Pt + 0.42 CUTTR : suhu retort yang di “set” dan dipertahankan pada saat proses

termalfh : waktu dalam menit yang dibutuhkan kurva pemanasan untuk

melewati satu siklusj : faktor “lag”, sebelum kurva pemanasan menjadi lurus, atau j =

jI/IjI : Perbedaan suhu retort (TR) dan suhu awal semu diambil pada

titik potong kurva pemanasan dengan waktu 0 menit yang sebenarnya (waktu 0 menit ini besarnya sama dengan 0.58 x CUT)

Istilah/notasi pada proses termal :


Proses Panas

11/10/2015


28

g : perbedaan suhu retort dengan produk di dalam kaleng pada akhirproses termal

Ti : suhu awal produ

I : perbedaan suhu retort dengan suhu awal produk (TR-Ti)

F0 : Dosis panas yang diterima oleh produk; dinyatakan sebagaiekivalen lama pemanasan (menit) pada suhu konstan 250oF

Fi : Lama pemanasan pada suhu TR yang memberikan dosis panasekivalen dengan pemanasan selama 1 menit pada suhu 250oF ………> Fi = 10(250-TR)/z

U : Waktu pada TR ekivalen dengan F0………> U = FiF0

Istilah/notasi pada proses termal :


Formula Ball :

B = fh (log jI - log g)

B = waktu proses (menit) jika suhu retort langsung mencapai TR (waktu proses jika CUT = 0)

I = ?= TR-Ti= 250-150=100oF

jI = ?= 135oF

fh = ?= 51 menit

g = ?= lihat kurva!!!

CONTOH


Proses Panas

11/10/2015


29

Penentuan nilai g???

g : unaccomplished temperature difference at the end of a specified heating time(TR-TPe), dimana Tpe = suhu di akhir proses

Kita ingin menentukan waktu proses……….> tidak diketahui Tpe

g = f(D, Z, F0, fh dan TR)

Secara perhitungan + empiris ………..> nilai g telah ditabulasikan (Tabel + Diagram :hubungan fh/U dan log g, pada berbagai nilai z, jc)


Penentuan nilai g?


Proses Panas

11/10/2015


30

Penentuan nilai g?


Penentuan nilai g?

jc


Proses Panas

11/10/2015


31

Penentuan nilai g???

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Penentuan jc

• Lakukan plot penetrasi panas selama pendinginan

• kertas grafik tetap normal (tidak dibalik)

• nilai di paling bawah = 1o

diatas suhu air pendingin

• jc = (Tpic-Tw)/(Tic-Tw)

• nilai jc > j = jh

• jika kurva pendinginan tidak dipunyai :

dapat digunakan j(safety approach)


Proses Panas

11/10/2015


32

Suppose that for processing a particular product, the following heat penetration data are given:

TR = 250oFTI = 170oFj = jh = 2jc = 1.4fh = 25 min

What process time (B) will be required to achieve a specified sterilizing value F0 = 5.6 assuming that Z = 14oF?

EXAMPLE


SOLUTION:

TR = 250oF = reference temperature ………….> Fi = 1

U = Fo = 5.6

Referring to the Ball formula, we have

B = fh (log jhI - log g)I = (TR - TI) = (250 - 170) = 80jhI = 2.00 x 80 = 160log jhI = 2.778

Find log g from the fh/U versus log g graph for Z = 14.

4.465.625

Ufh


Proses Panas

11/10/2015


33

jc =1.4?

Lihat antara

jc= 1.2 dan jc=1.6, untuk fh/U =4.46….> log g = 0.625; 4.46

0.625

B=?= fh(log jI - log g) = 25(2.778 - 0.625) = 25(2.153) = 54 min

Penentuan nilai g?


RangkumanINTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Dari kurva penetrasi panas :

- Tentukan fh

- Buat garis vertikal di t=0.6 CUT- Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y)- (hitung/tentukan j

j = jI/I I = RT - IT

Proses Panas

11/10/2015


34



- Tentukan fh



Menentukan nilai Fo; jika diketahui B

........hitung log g = log jI – (B/fh)

...... .dengan diketahui log g cari fh/U

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

Fo = fh/[(fh/U)Fi]

Kasus 1



- Tentukan fh



Menentukan nilai B; jika dikehendaki nilai Fo

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

....... hitung fh/U = fh/(Fo*Fi)

...... .dengan diketahui fh/U cari log g

B= fh(log jI – log g)

Kasus 2

Proses Panas

11/10/2015


35

Dipengaruhi oleh: • Karakteristik fluida (Newtonian/non-

Newtonian)• Ada tidaknya particulate• Karakteristik aliran fluida dalam pipa:

• Dimensi pipa (diameter, panjang pipa)• Densitas fluida• Viskositas• Kecepatan aliran fluida dalam pipa

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM ASEPTIK

Uap panas

SUMBERUAP

PANAS

SUMBERAIR

DINGIN

1

2

3

4

5

6

a

a

b

b

BA

C

Pasteurisasi Kontinyu untuk produk cair sebelum dikemas

Proses Panas

11/10/2015


36

PROFIL LAJU ALIRAN SHP: COLDEST POINT

ALIRAN LAMINAR, Re < 2100

Vmax = 2

ALIRAN TURBULEN, Re < 4000

Vmax = F (Re)

0.662(Re)log036.0V

V

max

82.0~V

v10000,Remax

v

NEWTONIAN ?

PROFIL LAJU ALIRAN SHP: COLDEST POINT

Non-NEWTONIAN ?

n3nn2n

G 2n31

n

K

vDRe

drdV

K

Generalized Re

Untuk aliran laminar:

n31

n1

V

v

max

n31

n1V vmax

Proses Panas

11/10/2015


37

FDA: Perhitungan Proses Termal; letalitashanya didasarkan pada pemanasan pada Holding Tube

Sumber Air Dingin

Produk

Mentah

Produk Steril

Holding Tube

SSHE

SSHE

Sumber Uap Panas

Positive Displ. Pump

Tho

v2

L

10

1

10

tF

Z

T250

Z

T250

min

hoho

Tho = Suhu pada Holding Tube (diukur pada “outlet”)L = Panjang Holding Tube

LETALITAS

Proses Panas

11/10/2015


38

LETALITAS - ILUSTRASI

140oC

0 40 50 75Waktu (detik)

Diketahui: D121.1 = 1 menitZ = 10oC

Cek: Apakah kondisi sterisasi komersial telah tercapai? (Proses 12 D)

ZT1.121

10

tF

ho

min

menit12.9dt2.776

10140-121.1

10

dt10F

Proses 12 D Fo = 12 D121.1

F0 = 12 menit

Sterilisasi komersial telah tercapai

LETALITAS - ILUSTRASI

PROSES TERMAL - phariyadi's blog phariyadi's blog...

Documents

Transcript of PROSES TERMAL - phariyadi's blog phariyadi's blog...