Viscosity Food

download Viscosity Food

of 47

  • date post

    10-Feb-2018
  • Category

    Documents

  • view

    229
  • download

    4

Embed Size (px)

Transcript of Viscosity Food

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    1/47

    1

    by

    Dr. Yudi Pranoto

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    2/47

    2

    Setiap orang menyadari bahwa beberapa cairanmengalir lebih mudah daripada yg lainnya

    Kecenderungan fluida untuk mengalir dngmudah atau sulit telah menjadi subyek praktisdan kepentingan intelektual pada kehidupanmanusia untuk beberapa abad

    Llmuwan Inggris Sir Isaac Newton (1642-1727)adalah salah seorang peneliti pendahulu ygmempelajari aliran fluida

    Hipotesisnya, hambatan yg muncul dari tidakadanya kelicinan dari bagian cairan, yang lainadalah setimbang, adalah setara dng kecepatandimana bagian cairan dipisahkan satu darilainnya

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    3/47

    3

    Prinsip itu, bahwa aliran fluida berbanding lurusdng gaya yg diterapkan, dipakai untukmenggambarkan kelas-kelas cairan, dikenal

    sebagai fluida Newtonian.

    Air adalah fluida Newtonian yg dikenal dng baik

    Ilmuwan2 lain telah mempelajari cairan lebih

    kompleksPoiseuille (1797-1869), mempelajari aliran fluidadalam pipa kapiler, dan diakui sebagai salahseorang founderviscometry modern

    Sir George Gabriel Stokes (1819-1903),mempelajari aliran cairan melalui orifice(bukaan), dan diakui sebagai salah seorangfounder tipe efflux viscometer

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    4/47

    4

    Beberapa Definisi Penting dalam

    Viscometry

    Aliran laminar dan Aliran turbulent

    Aliran laminar adalah aliran streamline dalamsuatu fluida

    Aliran tubulent adalah aliran fluida dimanakecepatan bervariasi erratical baik dalambesarnya dan arah

    Perbedaan antara aliran laminar dan turbulentdigambarkan pada Fig 3.9

    Seandainya, fluida dipompa melalui sebuah pipa

    pada kecepatan konstan, dan benang tipis

    terwarnai diinjeksikan kedalam stream mengalir

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    5/47

    5

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    6/47

    6

    Jika aliran laminar terjadi, benang tipis larutan

    warna akan bergerak lurus mengikuti pipa

    Pada kasus aliran turbulent, ada banyak

    pusaran dan aliran, yg ditunjukkan oleh garis

    luaran warna terputus dan membentuk pusaran

    dan vortex, seiring bergerak menyusuri pipaAliran laminar berlangsung pada kecepatan alir

    rendah dan aliran turbulent pada kecepatan alir

    tinggi

    Perlu diingat bahwa fluida Newtonian nampak

    non-Newtonian ketika shear rate adalah sangat

    tinggi

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    7/47

    7

    Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity)

    Seringkali disebut viskositas atau

    viskositas mutlak, adalah friksi internal darisuatu fluida atau kecenderungannya untuk

    melawan aliran

    Biasanya disimbolkan dengan dandinyatakan dng persamaan

    = /

    dimana adalah viskositas, adalah

    shear stress, dan adalah shear rate

    .

    .

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    8/47

    8

    Sesuai dng International Organization forStandardization (ISO), satuan pengukuran untukviskositas dinamis adalah pascal second (Pa.s)

    Sejak pascal second adalah satuan pengukuranbesar, satuan lebih umum untuk fluida viskositasrendah adalah milipascal second (mPa.s), dimana1000 mPa.s = 1 Pa.s

    Agak lama, tetapi masih dipakai luas adalah poise(P), dinamai dari Ilmuwan Perancis Poisseuille(1846)

    Oleh karena, satuan besar, centipoise dipakai luasuntuk cairan viskositas rendah (100 cP = 1 P)

    Kita disarankan untuk menggunakan sistem SI(Pa.S) atau (mPa.s), tetapi harus tahu untukmengkonversi poise dan centipoise menjadisatuan SI

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    9/47

    9

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    10/47

    10

    Tabel 3.7 menunjukkan viskositas beberapa

    cairan dikenal baik

    Penting bahwa air pada 20oC memiliki viskositas1 mP.S = 1 cP

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    11/47

    11

    Fluiditas

    Fluiditas adalah viskositas dinamik bolak-balik

    Biasanya dipakai menggantikan viskositas

    Dinotasikan dengan , dan dinyatakan dengan

    persamaan

    = /

    Viskositas kinematik

    Dinyatakan sebagai viskositas mutlak dibagidengan densitas fluida

    Biasa dinotasikan dengan v

    .

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    12/47

    12

    v = / = /

    dimana v adalah viskositas kinematik, adalahviskositas mutlak dan adalah densitas dalamgram per centimeter cubic

    Satuan SI viskositas kinematik adalah meter-

    square-secondViskositas kinematik diukur dalam effluxviskometer, oleh karena kecepatan alir tipeviskometer ini sebanding dengan densitas, juga

    viskositasViskositas kinematik dipakai luas di industriperminyakan, dimana specific gravityhidrokarbon tidak jauh variasinya

    .

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    13/47

    13

    Viskositas kinematik tidak dipakai dalam industri

    pangan oleh karena kisaran luas densitas yg

    dapat diatasi

    Viskositas relatif

    Kadangkali disebut rasio viskositas, adalah rasio

    viskositas larutan terhadap viskositas solven

    murni dan dinyatakan dengan persamaan

    rel

    = / s

    dimana reladalah viskositas relatif, adalah

    viskositas larutan, dan sadalah viskositas

    solven

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    14/47

    14

    Apparent viscosity

    Ini adalah viskositas fluida non-Newtonian

    dinyatakan seolah itu adalah fluida Newtonian

    Itu adalah suatu koefisien dihitung dari data

    empiris, seolah-olah fluida mematuhi hukum

    Newtonian

    Shear stress

    Shear stress adalah komponen stressditerapkan tangensial terhadap plane pada aksi

    gaya

    Dinyatakan dalam unit gaya per satuan luas

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    15/47

    15

    Adalah vektor gaya, yg menyatakan baik

    besarnya maupun arahnya

    Satuan SI untuk shear stress adalah

    pascal (Pa) dengan satuan newton meter-2

    (Nm-2)

    Nomenclature committee untuk Society of

    Rheology menyarankan menggunakan

    untuk menyatakan shear stress dalam

    aliran shear steady sederhana dan

    dipakai untuk menyatakan waktu relaksasi

    atau retardasi

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    16/47

    16

    Shear rate

    Shear rate adalah gradien kecepatanterbentuk dalam suatu fluida sebagai hasil

    shear stress yg diterapkan

    Dinyatakan dalam satuan reciprocal

    second (s-1)

    Nomenclature committee menyarankan

    untuk menyatakan shear rate dan untuk

    menyatakan shear strain

    .

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    17/47

    17

    Faktor-faktor Yang Mempengaruhi

    Viskositas

    1. Suhu

    Biasanya ada hubungan terbalik antara

    viskositas dan suhuData tipikal terlihat pada Fig 3.10 yang

    memplot viskositas air dan beberapa

    larutan gula sebgaia fungsi suhu

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    18/47

    18

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    19/47

    19

    2. Konsentrasi Solut

    Biasanya adalah hubungan non-linearsecara langsung antara konsentrasi solut

    dan viskositas pada suhu tetap

    Fig 3.11 memperlihatkan perilakuviskositas-konsentrasi larutan garam dan

    sukrosa pada suhu tetap

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    20/47

    20

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    21/47

    21

    3. Berat molekul solut

    Biasanya ada hubungan non-linear antara

    berat molekul solut dan viskositas larutan

    pada konsentrasi setimbang

    Fig 3.12 memperlihatkan viskositas sirup

    jagung sebagai fungsi berat molekul

    Sirup jagung dibuat dengan hidrolisasi

    dengan pati tingkat berat molekul tinggi

    menjadi dekstrosa

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    22/47

    22

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    23/47

    23

    4. Tekanan

    Viskositas kebanyakan cairan pada dasarnya

    konstan pada kisaran tekanan 0-100 atm

    Sehingga efek tekanan biasanya dapat

    diabaikan untuk pangan

    5. Bahan tersuspensi

    Biasanya ini sedikit meningkatkan viskositas

    ketika pada konsentrasi rendah, tetapi bahantersuspensi tinggi dapat menyebabkan

    peningkatan berarti oleh karena akibar antar

    partikel

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    24/47

    24

    Bahan tersuspensi konsentrasi tinggi

    biasanya merubah produk non-Newtonian

    dan dapat menyebabkan aliran plastisatau dilatant

    Konsentrasi bahan suspensi tidak larut

    memiliki efek nyata pada viskositas dantipe aliran kental

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    25/47

    25

    Tipe-tipe perilaku viscous

    1. Newtonian

    Ini adalah aliran kental (viscous) sejati

    Shear rate berbanding langsung dengan shear

    stress dan viskositas adalah tidak tergantungshear rate dalam kisaran aliran laminer

    Viskositas diberikan oleh slope kurva shearstress-shear rate (Fig 3.13)

    Fluida Newtonian tipikal adalah air, minumanberair seperti teh, kopi, beer, sirup gula,minuman karbonatasi, madu, juice saring dansusu

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    26/47

    26

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    27/47

    27

    Fluida Newtonian adalah tipe sifat aliranpaling sederhana

    Karakteristik tipe aliran ini adalah cukupdigambarkan dengan persamaan diatas (= /)

    Fluida dengan viskotas tinggi disebutviscous, sedangkan viskositas rendahdisebut mobile

    banyak pangan fluida adalah tidakNewtonian, pada kenyataannya, merekamenyimpang sangat mendasar dari aliranNewtonian

    .

  • 7/22/2019 Viscosity Food

    28/47

    28

    2. Non-Newtonian

    Kebanyakan pangan fluida dan semifluida

    ada pada satu dari beberapa kelas fluidanon-Newtonian

    Plast ic (atau B ingha