Panas spesifik tphp 3

I. PENDAHULUAN

0 Latar Belakang

Pemahaman tentang sifat-sifat dari bahan hasil pertanian dan perubahan-perubahan yang terjadi dapat digunakan untuk menilai dan menetapkan mutu bahan tersebut. Disamping itu hal tersebut dapat juga digunakan untuk menentukan cara-cara penanganan dalam usaha mempertahankan mutunya. Dalam hal ini diperlukan cara-cara analisis komponen penting yang berpengaruh terhadap mutu.

Hasil pengolahan primer yang merupakan bahan baku pada proses pengolahan berikutnya diharapkan mempunyai sifet-sifat yang dikehendaki. Salah satunya yaitu panas spesifik yang merupakan salah satu dari karakteristik termal bahan hasil pertanian.

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 seperti :

0 Pemanasan

1 Penggorengan dengan vacuum frying 2 Pengeringan

3 Pendinginan, dan 4 Pembekuan.

Panas spesifik yang seperti telah diketahui merupakan salah satu dari karakteristik termal dari suatu bahan hasil pertanian, dapat didefinisikan sebagai jumlah energi panas yang diserap atau dilepaskan oleh satuan massa bahan dalam suatu perubahan suhu , tanpa terjadi perubahan fasa dari bahan.

1 Tujuan

Adapun tujuan dari kegiatan ini adalah menentukan panas spesifik (Cp) dari beberapa jenis bahan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

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:

T m q Cp ∆ =

dimana Cp = panas spesifik (J/Kg K) q = energi panas (J)

m = massa bahan (kg) ΔT = perbedaan suhu (K)

Panas spesifik bahan pertanian dapat diukur secara langsung dengan menggunakan bomb calorimeter atau dengan menggunakan pendekatan persamaan-persamaan sebagai berikut:

0 Persamaan Siebel

Siebel (1918) dalam Toledo (1991), 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

Sedangkan jika suhu bahan di bawah titik beku, persamaannya adalah: Cp = 1256M + 837.36

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 beikut:

Suhu diatas titik beku :

Cp = 1674.2 F + 837.36 SNF + 4186.8 M Suhu dibawah titik beku:

Cp = 164.2 F + 837.36 SNF + 2093.4 M

1 Persamaan Choi dan Okos (Toledo,1991)

Berbeda dngan Siebel, Choi dan Okos lebih detail lagi dengan memasukkan komposisi bahan non lemak. Panas spesifik (J/kg K) merupakan fungsi suhu (o_{C). Berikut ini panas spesifik berbagai komponen bahan:}

Protein : Cpp = 2008.2 + (1208.9 x 10-3 _{T) – (1312.9 X 10}-6 _T2₎ Lemak: Cpp = 1984.2 + (1473.3 x 10-3 _{T) – (4800.8 X 10}-6 _T2₎ Karbohidrat : Cpp = 1548.8 + (1962.5 x 10-3 _{T) – (5939.9 X 10}-6 _T2₎ Serat : Cpp = 1845.9 + (1930.6 x 10-3 _{T) – (4650.9 X 10}-6 _T2₎ Abu : Cpp =1092.6 + (1889.6 x 10-3 _{T) – (3681.7. X 10}-6 _T2₎

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) dimana P, F, C, Fi, A, dan M merupakan fraksi massa dari protein , lemak, karbohidrat, serat, abu, dan air.

Heat Capacity of Liquid Water at 101.325 kPa ( 1 atm) Temperature Heat Capacity Cp

o_{C K Cal/gr}o_{C kJ/kg K} 0 273.15 1.0080 4.22 10 283.15 1.0019 4.195 20 293.15 0.9989 4.185 30 303.15 0.9987 4.181 40 313.15 0.9987 4.181 50 323.15 0.9992 4.183 60 333.15 1.0001 4.187 70 343.15 1.0013 4.192 80 353.15 1.0029 4.199 90 363.15 1.0050 4.208 100 373.15 1.0076 4.219 Geankoplis, Christine J.,(1978)

Termal data for some food product

Food product _{Above Freezing}Specific Heat kJ/kg_{Below Freezing}oC Fruit Apples 3.6 1.88 Bananas 3.35 1.76 Grapefruit 3.81 1.93 Peaches 3.78 1.93 Pineapples 3.68 1.88 watermelons 4.06 2.01

Termal data for some food product

Food Specific Heat Capacity

Above Freezing Below Freezing Apple 0.87 btu/lbo_{F 0.42 btu/lb}o_F

3.64 kJ/kgo_{C 1.76 kJ/kg}o_C

Oranges 0.9 btu/lbo_{F 0.43 btu/lb}o_F

3.77 kJ/kgo_{C 1.8 kJ/kg}o_C http://www.engineeringtoolbox.com/

Specific Heat of Water Fase : 0 Gas : 1850 J/kg.0_C 1 Liqud : 4180 J/kg.0_C 2 Solid : 2060 J/kg.0_C (http://en.wikipedia.org) III. METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada, Hari : Sabtu

Tanggal : 15 Oktober 2005 Waktu : 11.00-13..00

3.2. Bahan dan Alat

Adapun bahan-bahan dan alat-alat yang digunakan adalah: Bahan :

0 Apel 1 Jeruk

2 Air

Alat :

0 Timbangan analitik : untuk menimbang massa apel,jeruk dan air panas.

1 Termos : untuk menempatkan air panas dan bahan pecobaan 2 Water heater : untuk memanaskan air.

3 Termometer : untuk mengukur suhu air panas dan bahan-bahan. 4 Stopwatch : untuk menghitung lamanya waktu percobaan. 5 Gelas ukur : untuk mengukur volume.

3.3. Metode

0 Memanaskan air dengan menggunakan water heater

1 Menimbang bahan dengan meggunakan timbangan analitik (mb) dan

ukurlah suhu bahan awal (Tb1) dengan asumsi Tb1 = Truangan

2 Menimbang air panas dengan menggunakan timbangan analitik (ma)

3 Setelah selesai ditimbang, air panas dimasukkan ke dalam termos dan ukurlah suhunya.

4 Setelah suhu bahan awal dan suhu air awal diukur, bahan dimasukkan ke dalam termos.

5 Menutup termos dan dibiarkan selama 15 menit.

6 Setelah 15 menit, tutup termos dibuka dan diukur kembali suhu air (Ta2)

dan suhu bahan (Tb2).

7 Menghitung Cp bahan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

qa = qb

macpa∆ Ta = mb cpb∆ Tb

ma = massa air panas (kg)

mb = massa bahan (kg)

cpa = kapasitas panas spesifik air (kJ/kg K)

cpb = kapasitas panas spesifik bahan (kJ/kg K)

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

∆ Tb = perbadaan suhu bahan (K) = Tb2-Tb1

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Apel

SAMPEL KE- MASSA BAHAN SUHU AWAL BAHAN SUHU AKHIR BAHAN ∆ Tb 1 112.7 gr 27 0_{C 50} 0_{C 23 K} 2 98.5 gr 27 0_{C 55} 0_{C 28 K} Jeruk

SAMPEL KE- MASSA BAHAN SUHU AWAL BAHAN SUHU AKHIR BAHAN ∆ Tb 1 78.5 gr 27 0_{C 54} 0_{C 27 K} 2 66.1 gr 27 0_{C 56} 0_{C 29 K} 3 72.3 gr 27 0_{C 59} 0_{C 32 K} Air PADA BAHAN

MASSA AIR SUHU AWAL AIR SUHU AKHIR AIR ∆ TB Apel 507.5 gr 77 0_{C 60} 0_{C 17 K} Jeruk 516.4 gr 850_{C 64}0_{C 21 K}

Perhitungan untuk mencari Cp:

JERUK Jeruk 1. qa = qb b pb b a pa ac T m c T m ∆ = ∆ K c kg K kgK J kg 4180.9 / 21 0.0785 _pb 27 5164 . 0 × × = × × 45339.35 J= 2.1195kg K x Cpb kgK J c_pb 1195 . 2 35 . 45339 = cpb = 21391.53 J/kgK Jeruk 2. qa = qb b pb b a pa ac T m c T m ∆ = ∆ K c kg K kgK J kg 4180.9 / 21 0.0861 pb 29 5164 . 0 × × = × × 45339.35 J = 2.4108 kg K x Cpb kgK J cpb _2.4108 35 . 45339 = cpb = 18806.77 J/kgK Jeruk 3. qa = qb

b pb b a pa ac T m c T m ∆ = ∆ K c kg K kgK J kg 4180.9 / 21 0.0723 _pb 32 5164 . 0 × × = × × 45339.35 = 2.3136K x Cpb kgK J cpb _2.3136 35 . 45339 = cpb = 19601.96 J/kgK kgK J rata Rata Spesifik Panas − =19933 .56 / = 19.93 kJ/kgK APEL Apel 1. qa = qb b pb b a pa ac T m c T m ∆ = ∆ K c kg K kgK J kg 4180.9 / 17 0.1127 pb 23 5075 . 0 × × = × × 36070.71J= 2.5921kg K x Cpb kgK J cpb 5921 . 2 71 . 36070 = cpb =13915.634 J/kgK Apel 2. qa = qb b pb b a pa ac T m c T m ∆ = ∆ K c kg K kgK J kg 4180.9 / 17 0.0983 _pb 28 5075 . 0 × × = × × 360770.71J= 2.758 kg.K x Cpb kgK J c_pb 758 . 2 71 . 36070 = cpb = 13078.576 J/kgK kgK J rata Rata Spesifik Panas − =13497 .1034 / = 13.5 KJ/kgK 4.2. Pembahasan

Pada kegiatan praktikum kali ini, yaitu mengenai karakteristik termal suatu bahan hasil pertanian yang dikhususkan pada penentuan panas spesifik (Cp) atau yang sering disebut juga specific heat capacity dari bahan hasil pertanian. Pengetahuan mengenai karakteristik termal bahan hasil pertanian sangat penting diketahui untuk membangun sebuah sistem pengolahan bahan hasil pertanian yang berhubungan dengan penggunaan termal.

Dari data hasil pengamatan dapat disimpulkan sebagai beikut: No Bahan Hasil Pertanian Panas Spesifik (Cp)

KJ/kgK

1 Apel 13.5

2 Jeruk 19.93

Merujuk dari data diatas dapat dinyatakan bahwa nilai panas spesifik dari apel 13.5 kJ/kgK dan jeruk 19.93 kJ/kgK. Hal ini berbeda dengan literature yang didapatkan, Earle(1983) dalam table termal data for some food product menyatakan bahwa nilai panas spesifik dari apel 3.6 kJ/kgo_{C. Dan dari} http://www.engineeringtoolbox.com menyebutkan bahwa nilai panas spesifik dari apel sebesar 0.87 btu/lbo_{F atau 3.64 kJ/kg}o_{C, sedangkan untuk jeruk nilai panas}

spesifiknya sebesar 0.9 btu/lbo_{F atau 3.77 kJ/kg}o_C.

Dari percobaan tersebut juga terjadi perpindahan panas dari air panas ke bahan-bahan. Hal tersebut dapat terlihat dari meningkatnya suhu jeruk dari 270_C

menjadi 540_{C untuk jeruk 1, 56}0_{C untuk jeruk 2, dan 59}o_{C untuk jeruk 3. Begitu}

pula dengan suhu apel dari 27o_{C menjadi 50}o_{C untuk apel 1, dan 55}o_{C untuk apel}

2.

Penentuan nilai Cp suatu bahan menggunakan persamaan sebagai berikut: qa = qb

macpa∆ Ta = mb cpb∆ Tb

dimana:

ma = massa air panas (kg)

mb = massa bahan (kg)

cpa = kapasitas panas spesifik air (kJ/kg K)

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

∆ Tb = perbadaan suhu bahan (K) = Tb2-Tb1

Dari hasil yang didapat terjdi perbedaan yang cukup besar antara nilai teoritis dan hasil perhitungan. Hal ini dikarenakan :

0 Kesalahan pembacaan skala pada termometer untuk penentuan besarnya suhu dari air dan bahan hasil pertanian.

1 Pada saat pengukuran suhu bahan akhir (Tb2) dimana pada pengukuran

suhu, termometer ditempatkan kurang masuk kedalam bahan, sehingga hasil yang didapat kurang akurat.

V. KESIMPULAN

0 Panas spesifik merupakan sebagai jumlah energi panas yang diserap atau dilepaskan oleh satuan massa bahan dalam suatu perubahan suhu, tanpa terjadi perubahan fasa bahan.

1 Suhu bahan meningkat atau naik setelah dimasukkan ke dalam air panas 2 Suhu air menurun setelah bahan dimasukkan ke dalam air

3 Kalor berpindah dari medium bersuhu tinggi ke medium yang suhunya lebih rendah, terlihat adanya perbedaan antara suhu awal dengan suhu akhir dari bahan dan air.

4 Nilai panas spesifik dari setiap bahan berbeda – beda begantung pada karakteistik bahan penyusunnya.

VI. DAFTAR PUSTAKA

Earle, R.L.1983.Unit Operations in Food Processing.2nd _{ed.Pergamon Press} International Library. Oxfrod.

Geankoplis, C.J. 1983.Transport Processes and Unit Operataions.Allyn and Bacon, Inc., Colorado

Zain, Sudaryanto. Dkk. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Penerbit Pustaka Giratuna: Bandung.

http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-capacity-food-24295.html. 2005.20/10/2005.11:13 AM

LAPORAN PRAKTIKUM TPHP

KARAKTERISTIK TERMAL BAHAN HASIL PERTANIAN (Panas Spesifik)

Oleh:

CHAERUL WAHIDIN E1E03004

LABORATORIUM TEKNIK PASCA PANEN

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN 2005