PENINGKATAN PERPINDAHAN PANAS KONTAK LANGSUNG PADA PENCAIRAN BAHAN MAKANAN BEKU Yazmendra Rosa (1,2) (1)
Laboratorium Surya, Departemen Teknik Mesin, ITB Bandung
(2)
Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Universitas Andalas Padang ABSTRACT
Direct contact melting heat transfer of frozen product has been studied. Frozen meat is used as a working object in this experiment and metal plate is used as a melting apparatus. The experiment was carried out in room temperature where the frozen meat was brought into contact directly to upper plate surface while the lower side of the plate is in contact with the ambient air. In order to enhance melting process the upper surface of the plate is grooved to drain the water coming from melting ice. Contact surface area, the grooves width and the dept of grooves were varied in this experiment to the influence of those parameters and to obtain optimum geometric configuration, which give the faster melting time. Experimental research show that surface configuration of C123 (concentric grooved, 6 mm grooves depth, 5 mm grooves width and 10 mm surface contact) resulted improvement the rate of melting about 45 % or have correlation equal to 1,44 for 100minute initial melting than flat plate one. The rate of melting would be more improve with addition of inclination of groove drain. The rate of frozen meat melting by grooved plate was faster than of flat plate on experiment of 100x100 mm2, weights 150 grams and required 15 minutes. At geometry A (unidirectional grooved) a correlation is obtained: 2
c c c c c c c c , 1.724 1.251 8.245x103 2.58 1.435 a b a b b b a a
2
This equation explains correlation between the rates of melting to variation of, the dept of grooves (a), wide of groove (b) and wide of contact surface (c) variable compared to that of flat plate. Keywords: heat transfer, direct contact melting, frozen product 1. PENDAHULUAN Sumber makanan ada beragam macam diantaranya dari nabati dan hewani. Bahan makanan setelah dipanen akan dikomsumsi oleh konsumen tetapi tidak akan habis semua, sehingga diperlukan pengawetan agar tidak rusak atau busuk. Pengawetan makanan dapat dilakukan diantaranya dengan pemanasan, pengeringan atau pembekuan. Proses pengawetan makanan melalui pengolahan dapat juga dilakukan dengan jalan pembuatan manisan (candy manufacture), proses minuman (beverage processing), proses roti (bakery products), produk daging (meat products), produk unggas (poultry products), produk perikanan (fishery products), minuman dan sayuran serta produk harian lainnya[4]. Topik penelitian yang menjadi pokok permasalahan adalah setelah pengawetan bahan makanan dengan pembekuan langsung terutama bahan makanan daging atau sejenisnya. Setelah proses pembekuan, tentunya dalam pengolahan selanjutnya untuk dikomsumsi para konsumen akan mencairkannya
kembali agar dapat diolah sesuai dengan masakan yang akan dibuat. Daging beku yang akan dikembalikan ke kondisi semula membutuhkan tempat pencairan dan waktu pencairan yang dapat dilakukan dengan sesingkatnya. Banyak bakteri daging akan berkembang pada jangkauan temperatur 0 oC sampai 65 oC, di mana kondisi ini merupakan daerah kerja dari pencairan daging tersebut[10]. Pada produk daging (meat), direkomendasikan temperatur penyimpanan –29 oC untuk lama penyimpanan dari 12 bulan atau lebih untuk beef, lamb, pork dan harus diperhatikan serius pada temperatur di atas –9oC[9] Bejana atau tempat pencairan bahan beku akan mengalami perpindahan panas kontak langsung dengan objek bahan pencairan. Saito dan kawan (1992) telah melakukan metode lain yang lebih effisien untuk meningkatkan laju pencairan yaitu pelat pemanas yang terbagi dengan bagian alur (slots) secara radial seperti “Gambar(1)”. Hal ini menyebabkan penurunan jarak tempuh dari cairan
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Yazmendra Rosa)
yang terjadi walaupun luas permukaan selangnya tetap.
Tm
T2
Ti
Tm
Q mam hm mc p dT mc p dT ...
m am hm c ps Tm Ti c pl T2 Tm
(2) di mana, Tm = temperatur melting, Ti = temperatur awal (Initial), T2 = temperatur akhir (final), _
Gambar 1 Pelat dengan alur radial[3] Penelitian bertujuan untuk mengetahui korelasi antara laju pencairan terhadap profil bidang kontak langsung pada bahan (objek melting) dan bermanfaat untuk pencairan bahan makanan yang telah dibekukan secara lebih cepat dan baik. Pada eksperimen dilakukan analisa pada kondisi perpindahan panas satu dimensi dan pengujian dilakukan pada kondisi lingkungan (free Convection). Profil pelat yang dianalisa adalah bagian yang berkontak langsung terhadap objek melting dan bagian bawah pelat dibuat datar sebagai asumsi yang sama untuk semua pelat. 2. PENCAIRAN DAN PEMBEKUAN (MELTING AND SOLIDIFICATION) Proses pencairan atau dekomposisi adalah proses penghancuran struktur kristal suatu material/zat. Besarnya energi yang dibutuhkan untuk proses penghancuran disebut energi fusi/panas fusi. Energinya dinamakan panas laten yang berfungsi sebagai penyimpan panas. Sedangkan pembekuan adalah proses penyatuan atau pengikatan kembali kristal-kristal yang telah hancur sehingga menjadi padat (solid), kedua proses ini dapat terjadi secara reversibel. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk mengubah material dari satu fasa ke fasa lainnya adalah
Qc mam hm
... (1)
di mana, m = massa PCM, am = fraksi yang melebur, hm = panas laten persatuan massa Panas laten atau energi termal dapat disimpan melalui perubahan tingkat keadaan (perubahan fasa) yang reversibel. Perubahan tersebut dapat terjadi dari padat–gas atau cair–gas dan yang lazim adalah padat–cair. Secara praktis energi yang tersimpan juga melibatkan kontribusi kapasitas panas sensibel yang diberikan dengan persamaan [7]:
c ps = panas spesifik rata-rata antara Ti dan Tm (solid), _
c pl
= panas spesifik rata-rata antara Tm dan T2
(liquid) 3. PERPINDAHAN PANAS KONTAK LANGSUNG
Perpindahan panas pada dua permukaan akan mengalami tahanan kontak termal di antara kedua permukaan benda. Dalam topik yang dikemukakan “Gambar(2)” menjelaskan perpindahan panas yang terjadi pada topik eksperimen yang akan dilakukan. Tahanan termal akan mengalami peningkatan sejalan dengan pencairan yang dialami oleh objek melting, di mana sifat dan bentuk geometris dari permukaan akan mempengaruhi besar kecilnya tahanan yang terjadi. T~ To Objek melting 2 Pelat
Rf Tw2
To Tw
Rw Tw1
1 T~
Q
h~ T~
Gambar 2 Sistem perpindahan panas kontak langsung pada saat t = 0 Sistem pada gambar di atas adalah dua buah bahan yang berbeda disatukan maka akan terjadi perpindahan panas di mana pada posisi pertemuan benda tersebut akan mengalami penurunan temperatur secara tiba-tiba diakibatkan oleh tahanan kontak termal. Di mana Rf adalah hambatan yang diakibatkan oleh persinggungan kedua permukaan Kekasaran permukaan memegang peranan penting dalam penentuan tahanan kontak. Ada beberapa unsur yang menentukan perpindahan panas pada 7
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 5, No.1, Juni 2008
sambungan apabila kedua permukaan masih merupakan permukaan yang datar yaitu konduksi antara zat padat dengan zat padat pada titik-titik singgung dan konduksi melalui gas yang terkurung pada ruang-ruang lowong yang terbentuk karena persinggungannya. Kondisi topik eksperimen, pada saat t > 0 “Gambar(3)” objek bahan akan mencair dan mengakibatkan tahanan kontak termal berpengaruh sejalan dengan banyaknya pencairan yang menghambat berkontaknya pelat dan objek bahan. Kondisi ini mempengaruhi tahanan total RT yang berhubungan dengan lapisan yang dibuat dari hasil pencairan objek dengan pelat. T~
Rfilm
Objek melting To Pelat
Tw
To
berkontak langsung sehingga tahanan kontak termal antara kedua permukaan akan dapat dihindari. Pada objek bahan akan mengalami pengapungan jika air yang mencair mampu menahan berat dari beban objek, sebaliknya akan menekan air untuk mengalir ke tempat yang lebih rendah. Alur-alur akan mempercepat aliran air kesaluran yang bergantung pada volume air yang mencair terhadap kemampuan dari sistem alur yang diberikan. Pada prinsipnya semakin kecil permukaan alur yang berkontak dengan objek bahan akan mempermudah air yang mencair tersebut turun ke saluran dan tidak terjadi lapisan antara pelat dengan objek bahan, tetapi akan memperkecil luas penampang perpindahan panasnya. Hubungan kedua fenomena menjadi saling berkaitan dalam mempercepat laju pencairan pada objek bahan yang akan dicairkan melalui perpindahan panas berkontak antara kedua bahan. 4. IDEALISASI DAN PERENCANAAN
RT Tw
T~
ISSN 1829-8958
Q
h~ T~
Gambar 3 Sistem perpindahan panas kontak langsung pada saat t > 0 Air dari hasil pencairan dikeluarkan dari kedua permukaan, agar dapat berkontak langsung dan tidak menambah tahanan termalnya. Salah satu alternatifnya adalah membuat alur pada pelat sehingga sebahagian pelat dapat langsung berkontak dengan objek bahan, tetapi sebahagian lain mengalami kondisi akibat pencairan. Pada “Gambar(4)” menjelaskan kondisi alur dapat mengalirkan cairan dan dapat membuat pelat berkontak langsung dengan objek bahan.
Objek bahan sebenarnya digunakan daging sapi dan objek identik sebagai bahan yang dapat mengantikan daging secara signifikan digunakan batu es dengan modifikasi dan bentuk yang dapat mewakili fenomena yang terlihat sebenarnya dan dapat terukur untuk melihat hubungan setiap variasi yang dilakukan. Untuk melihat korelasi laju pencairan, modifikasi yang dilakukan pada eksperimen yaitu variasi profil bidang kontak langsung dengan objek melting seperti yang terlihat pada “Gambar(5)”. Model-model variasi pelat yang dilakukan adalah c a b
Gambar 5 Variasi profil pelat
T~ T0 Rf
To
Tw3
Tw3 Pelat
1.
Objek melting
Keterangan; a = ke dalaman aliran kanal, b = lebar aliran kanal, c = bidang yang berkontak langsung
Ra
Rw
Tw2
Tw2 Tw1
Q
2.
Rw T~
Pelat Datar (a=0, b=0, c=100 mm).
Tw1 h~
Profil A berbentuk lurus
Profil untuk melihat pengaruh kedalaman kanal (a = divariasikan (6 mm, 4 mm, 2 mm), b = 5 mm, c = 5 mm).
Profil untuk melihat pengaruh luas bidang kontak
T~
Gambar 4 Perpindahan panas kontak langsung pada sistem pelat yang mempunyai alur profil Pada pelat yang langsung berkontak pada objek bahan, maka air dari hasil pencairan akan turun kesaluran profil bergantung pada luas bidang yang
a = 6 mm, b = 5 mm, c = divariasikan dgn hubungan c = b, c = 2b 8
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Yazmendra Rosa)
a = 6 mm, b = divariasikan dengan hubungan b = 2c, c = 5 mm 3.
Profil B adalah berbentuk bersilangan
Persamaan kesetimbangan energi yang terjadi pada sistem objek melting adalah: Qmelting = Qpelat + Qlingkungan
... (3)
di mana, Qmelting
= panas laten,
Qpelat
= panas yang masuk ke sistem melalui pelat,
Qlingkungan = panas yang masuk dari lingkungan langsung ke objek bahan. 4.
Profil C adalah berbentuk diagonal
Energi yang masuk ke sistem digunakan untuk merubah fasa bahan
Qlingkungan
Qlaten Objek Bahan
Pelat Datar merupakan profil referensi yang tidak mempunyai alur-alur tertentu. Pada pelat profil A, B dan C adalah pelat yang diberikan alur-alur yang mempengaruhi bidang kontak dengan objek melting dengan memperhatikan syarat-syarat dalam pembuatan pelat.(defenisi contoh A122 yaitu pelat geometris A dengan a = 6 mm, b = 5 mm dan c = 5 mm) Pelat profil A dibuat dengan asumsi agar air yang mencair dapat mengalir dan meninggalkan objek melting secara dua sisi bagiannya. Kemudian pelat profil B diharapkan air tersebut mengalir ke empat sisi dari objek melting. Sedangkan pada pelat profil C diharapkan air mengalir secara terpusat meninggalkan objek melting dari titik tengahnya
(merubah fasa)
Qpelat Gambar 7 Diagram kesetimbangan energi pada objek bahan Energi yang masuk dari lingkungan (bagian atas sistem pengujian) akan menambah terjadinya pencairan terhadap bahan tetapi karena dilakukan pengujian dua sistem sekali jalan (pelat datar dan pelat profil) maka dalam perbandingan permasalahan tersebut dianggap sama. Energi yang masuk melalui pelat merupakan topik dari eksperimen yaitu
Qmelalui
pelat bawah
Qloses Q pelat
... (4)
dimana, Qloses adalah energi yang masuk melalui samping atau arah horizontal pelat (isolasi dan di atas pelat yang tidak berkontak dengan objek bahan). Korelasi laju pencairan antara pelat datar terhadap variasi pelat dapat diperoleh dengan hubungan persamaan sebagai berikut:
Qpelat
profil ling .langsung
Q pelat datar ling .langsung
v profil vdatar
f Pr, A .. (5) Ad
di mana, v = volume terukur, Pr = Prandtl number, A/Ad= perbandingan luas permukaan kontak, fungsi f bergantung pada variabel bilangan Prandtl yaitu Pr c p k dan perbandingan luas permukaan
Gambar 6 Pelat datar (referensi)
kontak, maka hasil pengujian dapat dihubungkan antara volume yang terukur (v) terhadap pengaruh variabel Pr dan A/Ad. 9
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 5, No.1, Juni 2008
Pengaruh Pr dan A/Ad diimplikasikan terhadap hubungan yang akan divariasikan yaitu fungsi geometric dari pelat seperti yang dijelaskan dalam pengujian (a, b, c, G), di mana a adalah kedalaman kanal, b adalah lebar kanal, c adalah lebar permukaan yang berkontak ke objek melting dan G adalah bentuk variasi alur (A=lurus, B=bersilangan dan C=diagonal).
MULAI
ISSN 1829-8958
bahan makanan (daging) diuji sampai air tidak turun ke alat ukur. Untuk pengujian dengan objek es terjadi penurunan es tersebut ke dalam alur profil sehingga tidak mendekati kondisi bahan makanan yang akan dilihat fenomenanya. Objek pengujian sebenarnya digunakan daging dengan melihat pengaruh pengujian dengan korelasi yang lebih ekstrim dari pelat datar. Perubahan yang terjadi pada daging dapat dilihat dengan visual berupa es berwarna putih yang mengikat daging. 35
SET-UP SISTEM UJI Posisi & temperatur ruangan Level meja uji & pelat Pasang instrumen
Tem peratur (o C)
30 25 20 15 10 5 0 -5 0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
W aktu m elting (m enit)
OBJEK BEKU 2 buah objek dengan ukuran & berat yg sama, kebekuan yg sama & rata
Ta_Datar (oC )
Tb_Datar (oC )
Ta_A 122 (oC )
Tb_A 122 (oC )
Tdba_ling (oC )
Twba_ling (oC )
Gambar 9 Grafik Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, es dgn air 400 ml) 35
Letakan objek (serempak) {pelat datar & beralur} Catat & amati : Ta, Tb, T~,v, t
30 Temperatur (o C)
Pengujan
25 20 15 10 5 0 -5 0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
W aktu m elting (m enit)
Variasi objek Es, es handuk Daging beku
Ta_Datar (oC )
Tb_Datar (oC )
Ta_A 122 (oC )
Tb_A122 (oC )
Tdba_ling (oC )
Twba_ling (oC )
Gambar 10 Grafik Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, es handuk dgn air 250 ml)
Variasi Pelat A, B, C
Tem peratur ( o C )
35
25
15
5
-5 0
SELESAI
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
W aktu m elting (m enit) Ta_A122 (oC )
Tb_A122 (oC )
Ta_Datar (oC )
Tb_Datar (oC )
Tdba_ling (oC )
Twba_ling (oC )
Gambar 8 Diagram prosedur pengujian 5. HASIL DAN ANALISIS Objek bahan pengujian pada eksperimen adalah es yang diasumsikan sampai kondisi es habis, sedangkan busa dan handuk yang identik dengan
Gambar 11 Grafik Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, daging beku 150 gr)
10
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Yazmendra Rosa) 2.0 K orelas i Terhadap P elat Datar
0.0 20 0.0 15 0.0 10 0.0 05
1.8 1.6 1.4
1.3 3
1.3 2
1.2 8 1.1 2
1 .0 8
1.0 4
1.0
0 .87
7
8
9
10
11
12
W aktu per 20 m enit
y A m 22
6
yA 211
5
yA 223
4
y UM od
3
yC123
2
yB 123
1
yA 122
0
yA 132
0.8 0.0 00
Geom etri (P elat ber-alur)
Datar (m l/s )
C123 (m l/s)
P oly. (Datar (m l/s ))
P oly . (C123 (m l/s ))
Gambar 12 Grafik Laju Pencairan terhadap waktu per 20 menit (Datar-C123, es handuk dgn air 250 ml)
es dg n air 30 0m l
e s d gn air 40 0m l
es dg n air 50 0m l es ha n du k dg n a ir 2 50 m l
e s s eg i-e m pa t dg n a ir 2 5 0m l
Gambar 15 Grafik Diagram batang korelasi laju pencairan dari hasil pengujian pada 100 menit awal
Kontur korelasi laju pencairan
Untuk melihat kontur korelasi laju pencairan terhadap ketiga vartiabel bebas a, b, dan c, maka variabel tidak berdimensi yang digunakan adalah variabel bebas lebar bidang kontak dibagi lebar kanal alur dan kedalaman alur (c/a dan c/b)
0.10
0.08
Laju P enc airan (m l/s)
1 .44
1.1 7
1.2
yA 123
Laju P enc airan (m l/s)
0.0 25
0.06
0.04
0.02
0.00 0
5
10
15
20
25
30
35
W aktu per lim a m enit Datar (m l/s )
C123 (m l/s)
P oly. (Datar (m l/s))
Poly. (C123 (m l/s))
Gambar 13 Grafik Laju Pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-C123, es dgn air 400 ml)
Perhitungan Korelasi Laju Pencairan
Korelasi laju pencairan diperoleh dengan menentukan persamaan linier dari data pengujian dengan membuang data-data pada kondisi awal (unsteady) yang masih dipengaruhi oleh temperatur pelat yang sama atau mendekati temperatur lingkungan Korelasi laju pencairan selama 100 menit pertama dari persamaan linier “Gambar (14)” dan dari data pengujian langsung untuk 100 menit pertama pada “Gambar (15)”. Korelasi Terhadap P elat Datar
2.0
1.9 0
1.8 1.6
F
Gambar 16 Kontur korelasi laju pencairan pada variabel bebas tidak berdimensi c/a dan c/b Persamaan tidak berdimensi dari korelasi laju pencairan “Gambar(16)” adalah 2
c c c c c c c c , 1.724 1.251 8.245x103 2.58 1.435 a b a b b b a a
1.6 2 1 .52
1 .42
1.4 1.2 0 .95
1.11
1 .0 6
1.0
1.11
Pengaruh berat beban objek terhadap laju pencairan
0.82
y Am 22
yA 211
yA 223
y UM od
yC123
yB 123
yA 132
yA 123
yA 122
0.8
Geom etri (P elat ber-alur) e s dg n air 300 m l e s dg n air 500 m l e s ha ndu k d gn air 2 50m l
e s dg n air 4 00 m l e s s e gi-e m pat dg n air 250 m l
Gambar 14 Grafik Diagram batang korelasi laju pencairan dari hasil persamaan linier pada 100 menit awal
Variasi beban objek pencairan pada kondisi es dengan air 300 ml, 400 ml, 500 ml, diperoleh hubungan berat beban es mempengaruhi pencairan, semakin berat maka pencairan pada saat awal lebih besar tetapi dari hasil kecendrungan akan mempunyai hasil yang sama. dan hanya terjadi penambahan waktu pencairan.
11
2
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 5, No.1, Juni 2008
Laju P enc airan (m l/s )
0 .1 0
0 .0 8
0 .0 6
0 .0 4
0 .0 2
0 .0 0 0
5
10
15
20
25
30
35
W ak tu per lim a m enit Datar (m l/s)
A 122 (m l/s)
P oly . (Datar (m l/s))
P oly. (A 122 (m l/s))
ISSN 1829-8958
pendekatan persamaan linier B123 jauh lebih baik. Hasil ini dipengaruhi oleh tegangan permukaan dalam alur profil B123 yang seolah-olah membuat jaringan pengikat yang cukup kuat akibat dari bersilangan. Korelasi laju pencairan B123 yang lebih baik dari pendekatan persamaan linier, maka dapat diyakini jika dilakukan modifikasi dengan kedalaman alur B123 dan kemiringan alur sehingga timbul gaya dorong atau objek bahan mempunyai jumlah air yang mencair sedikit sehingga tidak menutupi saluran alurnya. 1.14
Gambar 17 Grafik Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-A122, es dgn air 300ml)
1.12
Kore la si
1.1
0.10
1.06 1.04
0.08
Laju P enc airan (m l/s )
1.08
1.02 1
0.06
Be ntuk Ge om e tris A 123 (Real) A 123 (Ideal)
0.04
0.02
B 123 (Real) B 123 (Ideal)
C123 (Real) C123 (Ideal)
Gambar 20 Grafik Korelasi bentuk geometris terhadap laju pencairan (objek es)
0.00
0
5
10
15
20
25
30
35
W aktu per lim a m enit
2
A 122 (m l/s)
P oly. (Datar (m l/s))
P oly. (A 122 (m l/s))
1.75 Kore la si
Datar (m l/s )
Gambar 18 Grafik Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-A122, es dgn air 400ml)
1.5 1.25 1
0.10
0.75 Be ntuk Ge om e tris
Laju P enc airan (m l/s )
0.08
0.06
A 123 (Real)
B 123 (Real)
C123 (Real)
A 123 (Ideal)
B 123 (Ideal)
C123 (Ideal)
Gambar 21 Grafik Korelasi bentuk geometris terhadap laju pencairan (objek es handuk)
0.04
0.02
Korelasi laju pencairan pada geometris A
0.00
Pengaruh bentuk geometris alur terhadap laju pencairan.
Pada kontur “Gambar(16) diperoleh perkiraan hubungan laju pencairan terhadap variabel bebas a, b dan c pada kondisi ukuran variabel selain dari pengujian. Secara khusus dapat dihitung korelasi laju pencairan mengunakan persamaan dari hasil kontur ”Gambar (16) dengan memasukan variabel tidak berdimensi pada persamaannya, seperti terlihat pada “Gambar(20)” dan “Gambar(21)”.
Untuk melihat pengaruh bentuk geometris dilakukan pengujian pada alur spesimen yang mempunyai aliran satu arah yaitu A123, alur dengan aliran bersilangan yaitu B123 dan alur dengan aliran sepusat yaitu C123.
Bulatan kecil pada “Gambar(22)” dan “Gambar(23)” merupakan data korelasi laju pencairan dari pengujian. Harga korelasi laju pencairan maksimum dari grafik terdapat pada hubungan c/a bernilai 1,5 atau c/b bernilai satu.
0
5
10
15
20
25
30
35
W ak tu per lim a m enit Datar (m l/s )
A 122 (m l/s )
P oly . (Datar (m l/s ))
P oly . (A 122 (m l/s ))
Gambar 19 Grafik Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-A122, es dgn air 500ml)
Pengujian objek es handuk diperoleh korelasi laju pencairan C123 dari hasil pengujian lebih baik dibandingkan dengan A123 dan B123 tetapi pada 12
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Yazmendra Rosa) 2.5
2.0 1.5
A122
A223 A123
A132 1.0
A211
0.5 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
c/b yA (c/a= 0.5)
yA (c /a= 0.75)
y A(c/a= 1)
yA (c/a= 1.5)
yA (c /a= 1.75)
y A(c/a= 2)
Gambar 22 Grafik Korelasi laju pencairan pada c/a diketahui 2.5
Gambar 25 Pengujian Am22-Datar dengan objek daging (19.05 WIB)
2.0 1.5
A122 A132
1.0
A223
A123
A211
0.5 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
c/a yA (c /b= 0,5)
yA (c/b= 0,75)
y A(c/b= 1)
yA (c /b= 1.5)
yA (c/b= 1.75)
y A(c/b= 2)
Waktu pencairan daging beku pada Am22 lebih cepat dibandingkan dengan A122 yaitu 15-20 menit untuk Am22 dan 25-30 menit untuk A122 yang dipengaruhi oleh kemiringan alur pada Am22 sehingga cairan cepat turun. 6. KESIMPULAN DAN SARAN
Gambar 23 Grafik Korelasi laju pencairan pada c/b diketahui
Hasil pengujian dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:
Fenomena perpindahan panas kontak langsung terhadap pencairan bahan beku dapat ditingkatkan dengan memberikan alur pada pelat yang berkontak, agar air yang mencair dapat segera dialirkan sehingga tidak menjadi penghambat perpindahan panas
Hasil pengujian diperoleh persamaan yang dapat memprediksi korelasi laju pencairan bahan pada pelat beralur geometris A dibanding pelat datar dengan batasan variabel kedalaman, lebar kanal dan lebar bidang kontak.
Bahan daging beku yang dicairkan dengan pelat beralur lebih cepat dari pelat datar, peristiwa ini dapat dilihat dari salju es berwarna putih pada daging dan gaya tekan yang diberikan akan terasa lebih lunak.
Laju pencairan bahan beku dalam perpindahan panas kontak langsung dapat lebih ditingkatkan dengan kemiringan saluran alur. Hasil pengujian daging beku membutuhkan waktu pencairan pada Am22 lebih cepat dibandingkan dengan A122 yaitu 15-20 menit untuk Am22 dan 25-30 menit untuk A122.
Hasil pengujian objek sebenarnya (daging)
Pada kondisi awal pengujian, salju es di pelat datar lebih dahulu berkurang dibandingkan pelat beralur dan beberapa waktu kemudian “Gambar (25)” daging di pelat Am22 mulai mendahului pelat datar sampai putih salju es tidak terlihat lagi. Kondisi ini artinya daging di Am22 lebih dahulu lunak dari pelat datar dan juga dilakukan dengan penekanan daging terasa akan lebih lunak.
Gambar 24 Pengujian Am22-Datar dengan objek daging (19.00 WIB / saat awal)
Berdasarkan hasil eksperimen di direkomendasikan sebagai berikut:
atas,
dapat
Pengujian disarankan pada perbandingan variabel alur c/a bernilai 1,5 atau c/b bernilai satu untuk mendapatkan korelasi laju pencairan 13
Jurnal Teknik Mesin
bahan beku terhadap maksimum.
Vol. 5, No.1, Juni 2008
pelat datar
bernilai
ISSN 1829-8958
ISTN,. Email:
[email protected] [email protected].
&
Penelitian dapat dikembangkan dengan alur yang mempunyai penampang saluran alur yang membesar dari tengah pelat menuju keluar pelat pencairan dan diikuti dengan kemiringan saluran alur yang optimal.
UCAPAN TERIMA KASIH Kepada Bapak pembimbing (Prof. DR. Abdurrachim) dan civitas akademika labor Surya Departemen Teknik Mesin ITB Bandung PUSTAKA 1.
A. Bejan, G. Tsatsaronis dan M. Moran, Thermal Design and Optimization, John Wiley & Sons, New York, 1996.
2.
ASHRAE. 1997, Fundamentals Handbook, Bab 8, 9 dan 11.
3.
A. Saito dan H. Hong, Experimental Study on Heat Transfer Enhancement in Latent Thermal Energi Storage with Direct Contact Melting, Departement of Mechanical Engineering & Science, Tokyo Institute of Technology, Japan, Int, J. Heat Mass Transfer.
4.
C. P. Arora, Refrigeration and Air Conditioning, McGraw-Hill, Singapore, 2000.
5.
E. R. G. Eckert dan Robert M. Drake, JR., Analysis of Heat and Mass Transfer, McGrawHill, New York, 1972
6.
F. P. Incropera dan D. P. DeWitt, Introduction to Heat Transfer, John Wiley & Sons, New York, 1996.
7.
George A. Lane, Ph.D, Solar Heat Storage: Latent Heat Materials, CRC Press, Inc., Florida, 2000
8.
G. F. Hewitt, G. L. Shires dan T. R. Bott, Process Heat Transfer, CRC Press, Florida, 1994.
9.
H. Reuter; editor, Aseptic Packaging of Food, Technomic Publishing CO.INC.
10. R. A. Lawrie, Meat Science, Pergamon Press, New York, 1991 CURRICULUM VITAE Penulis menyelesaikan studi sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas tahun 1997 dan tahun 2003 menyelesaikan studi S2 bidang Konversi Energi, Departemen Teknik Mesin di Institut Teknologi Bandung, Sekarang sebagai dosen dan staf Labor Refrigerasi & Pengkondisian Udara di Program Studi Teknik Mesin Politeknik Universitas Andalas serta mengajar di Pasca Sarjana 14
