VOLUME, DENSITAS, BAHAN PADAT DAN CAIR SERTA POROSITAS
1
VOLUME dan KERAPATAN MASSA (DENSITAS) Penting dalam : Evaluasi kemasakan buah Evaluasi produk (kacang-kacangan) densitas kemasakan Dll
Masalah dalam penentuan : Bentuk yang tidak menentu Ukuran yang relatif kecil (padi dan biji-bijian) Bahan yang bersifat porous (berongga) makanan ringan dan pellet makanan ternak – POROSITAS Pengukuran volume dengan prinsip perpindahan air.
2
Metode penentuan : Benda padat --- VOLUME Benda cair --- DENSITAS
Benda padat Timbangan datar Timbangan spesific gravity Metode piknometer
Timbangan datar Untuk produk yang berukuran relatif besar (buah dan sayuran)
3
CARA : Buah ditimbang dengan timbangan di udara. Buah ditekan ke dalam air dengan alat penekan Hasil pembacaan kedua pada timbangan dengan buah dimasukkan dalam air dikurangi berat wadah plus air = berat air yang dipindahkan
4
Berat air yang dipindahkan (lb) Volume buah (in3) = Densitas air (lb/in3)
Berat buah di udara Densitas buah = Volume buah
Berat buah di udara x S.G. air Specific gravity = buah (S.G)
Berat air yang dipindahkan
TIMBANGAN S.G. •
Untuk benda-benda yang lebih kecil misal : buah ukuran kecil, kacang polong, buncis, jagung
•
Digunakan neraca analisa atau timbangan S.G
5
Sampel lebih berat daripada air Berat di udara – Berat dalam air Volume = Densitas air
Berat di udara S.G. =
S.G.L Berat di udara – Berat dalam air
S.G.L = Specific gravity air = 1,0 Densitas air = 62,4 Lb/ft 3 6
Sampel lebih ringan dari pada air Sampel (S) diikat dengan benda lain (B) yang lebih berat dari pada air agar tenggelam
Wa SAMPEL S.G. = (Wa – Ww) S + B – (Wa – Ww)B
Wa = Berat di udara Ww = Berat dalam air S
= Sampel
B
= Beban
= Penambahan dalam pembasah 3 ml ke dalam 500 ml air suling dapat mengurangi kesalahan karena pengaruh tegangan permukaan & pencelupan dalam air =
7
POROSITAS
Persentase ruang kosong dari massa yang tidak teratur seperti makanan ternak, jerami, gabah, biji-bijian. Diperlukan dalam perhitungan aliran udara, aliran panas, dll
8
Sampel berada dalam tangki 2, klep 2 ditutup, udara dimasukkan tangki 1 Setelah manometer mencapai tekanan tertentu klep 1 ditutup, pada saat itu manometer mencapai keadaan tekanan setimbang P1 H. Gas
P1V1 = MR1T1 P1 = Tekanan absolut V1 = Vol. dalam tangki M = Berat udara (M1 + M2) R1 = Konstante gas (udara) T1 = Suhu absolut
Klep 3 ditutup, klep 2 dibuka tekanan P3 dibaca (klep 1 & 3 tutup)
9
Berat total udara M, dibagi ke dalam M1 untuk mengisi tangki 1 dan M2 untuk mengisi rongga poripori V2 dalam tangki 2
R1T1 = R2T2 = RT M = M1 + M2
P1V1
P3V1
P3V2
= RT
+ RT
RT
P1 – P 3 V2 / V1 = P3
Persentase volume ruang kosong = POROSITAS P1 V1
P3V1 =
RT
P3V2 +
RT
RT
10
• Persentase volume ruang kosong = POROSITAS P1V1
P 3 V1
P3V2
=
+
RT
RT
RT
P3V1
P 1 V1
P3V2
=
–
RT
RT
P3V1
RT
P1V1 – P3V2 =
RT
RT
P3V1 = P1V1 – P3V2 P3V2 = P1V1 – P3V1 P3V2 = (P1 – P3) V1 P3V2 =
P 1 – P3
V1 V2
V2 P3 = V1
P 1 – P3
P1 – P3 =
V1
P3
11
BENDA CAIR
Digunakan metode buoyensi atau daya apung adalah cara penentuan densitas didasarkan H. Archimedes : Daya apung bagian atas benda yang tercelup didalam suatu cairan adalah sama besar dengan berat cairan yang dipindahkan – sebagai dasar pengukuran densitas Hidrometri didasarkan pada prinsip benda yang sama akan memindahkan berat yang sama untuk segala macam cairan tempat mengapung V1 D1 = V2 D2
D1 / D2 = V2 / V1
D 1 / D2 = H2 / H1
V1 & V 2
= Volume yang dipindahkan dari 2 macam cairan oleh benda pengapung yang sama
D1 & D2
= Densitas masing-masing cairan
H1 & H2
= Kedalaman tercelupnya cairan pengapung (berbentuk silinder terbalik dengan diameter seragam) 12
HIDROMETER
Tabung gelas berlubang yang bagian dasarnya berat & batang atas sempit.
Bagian bawah dibebani sebatang logam yang disisipkan dengan berat yang cukup, sehingga seluruh hidrometer dapat tercelup dalam cairan yang ditera sampai suatu kedalaman yang sebagian batang berskala berada di atas permukaan cairan.
Berat total hidrometer harus lebih ringan dari cairan yang dipindahkan.
Semakin dalam batang hidrometer tercelup, semakin kecil densitas cairan yang ditera.
Batang berskala menunjukkan kenaikan densitas dari ujung atas ke bagian bawah.
Ketelitian hidrometer sampai 3 desimal.
Harus dikoreksi karena adanya penyimpangan dari suhu standar. 13
LAKTODENSIMETER
Untuk menentukan kandungan bahan padat dalam air susu dan pengujian air susu dari pencampuran.
14
ALKOHOL METER Untuk penentuan % volume alkohol (kons)
HIDROMETER BAUME Baume ringan : untuk cairan yang lebih ringan dari pada air Baume barat : untuk cairan yang lebih berat dari pada air
SAKAROMETER Hidrometer dengan skala balling (% gula) atau skala brix (% gula pada suhu 20°C)
SALOMETER Untuk penentuan % kejenuhan larutan garam
OLEOMETER Untuk minyak sayuran
15
DENSITAS (KERAPATAN MASSA) dan GRAVITASI SPESIFIK (BERAT JENIS)
Sifat benda padat, cair dan gas Berhubungan dengan prosesing pangan Pengeringan Penyimpanan biji-bijian Pengepresan mekanik jerami Stabilitas makanan ringan Evaluasi kemasakan buah Tekstur dan kelunakan buah MASSA
kg
VOLUME
m3
DENSITAS =
Faktor yang mempengaruhi adalah : Suhu (temperatur) dan tekanan
16
DENSITAS BENDA PADAT
Densitas individu (buah dan sayuran) Densitas unit (bulk density) biji-bijian, tepung, bubuk, pati Mempertimbangkan pori-pori diantara unit MASSA DENSITAS BULK = VOLUME BULK
Faktor yang mempengaruhi densitas bulk, densitas, bentuk, ukuran, sifat permukaan, metode penentuan
17
DENSITAS PANGAN (dengan DASAR TEORI)
1 ρt = m1/ ρ 1 + m2/ ρ 2 + m3/ ρ 3 + …. + mn/ ρ n
ρt m1- m1
= Densitas pangan = Massa setiap fraksi yang terkandung 1-n
ρ 1- ρ n
= Densitas komponen 1-n (n = jumlah komponen)
18
CONTOH Apel mengandung air = 84,4%, Gula = 14,55% , Lemak = 0,6%, Protein = 0,2%, Densitas = ? JAWAB 1
ρt =
0,844/1000 + 0,1455/1590 + 0,006/925 + 0,002/1400 ρt =
103 0,840 + 0,0920 + 0,006 + 0,001
= 1064 kg/m3 (1,064 g/ml)
19
BULK DENSITY
Penting dalam proses transportasi, penyimpanan, pengemasan bahan dalam unit (tepung, biji-bijian)
Volume Udara ε
= Volume total
20
HUBUNGAN, POROSITAS, DENSITAS BULK & PADATAN VOLUME UDARA POROSITAS = (ε) VOLUME TOTAL BULK VOLUME TOTAL BULK – VOLUME BAHAN PADAT POROSITAS = VOLUME TOTAL BULK
VOLUME BAHAN PADAT = 1 – VOLUME TOTAL BULK Massa padat dan Bulk sama sehingga DENSITAS BULK = 1 – DENSITAS PADATAN ρb = 1 –
ρs
ρs – ρb =
ρs 21
b = Bulk s = Solid
DENSITAS CAIRAN dan GRAVITAS SPESIFIK
Densitas digunakan untuk petunjuk kemurnian larutan.
Misal : Air mempunyai densitas maksimum 1000 kg/m3 pada 4°C Temperatur > 4°C densitasnya menurun. penambahan bahan padat (komponen) ke dalam air (kecuali lemak) akan meningkatkan densitas.
Untuk menentukan gravitasi spesifik cairan.
22
MASSA CAIRAN pada VOLUME TERTENTU SG = MASSA AIR pada VOLUME TERTENTU DENSITAS CAIRAN SG = DENSITAS AIR
• Jika SG. CAIRAN pada TEMPERATUR T°C DENSITAS pada T°C adalah ρ L= (SG)T X ρw L T W
= Liquid = Temperatur = Water ρ L = Densitas cairan pada T°C (SG)T = Gravitas spesifik pada T°C
ρW
= Densitas air pada T°C
• Cara penentuan SG dengan : Botol densitas atau Piknometer ………….SGCAIRAN, GSPADATAN (BIJI-BIJIAN) Hidrometer …………..ρ CAIRAN 23
BOTOL DENSITAS (PIKNOMETER)
Untuk menentukan SG cairan dan padatan (butir/biji) yang tidak larut dalam cairan
W1 W2 W3 W4 W5
= Berat botol kosong = Berat botol yang penuh dengan air = Berat botol yang penuh dengan cairan = Berat botol yang diisi padatan (1/3 bagian) = Berat botol yang diisi padatan dan cairan (Toluena)
24
W3 – W1 SG CAIRAN = W2 – W1
W3 – W1 = Berat cairan W2 – W1 = Berat air W4 – W 1
W 3 – W1
SG PADATAN = W3 – W1 – (W5 –W4)
W 2 – W1
BERAT PADATAN SG PADATAN =
X SG CAIRAN BERAT CAIRAN PADA VOL.SAMA
25
TUGAS DAN DISKUSI
Tuliskan cara-cara penentuan densitas produk padat (Tugas 1) Densitas (kerapatan massa) berhubungan dengan beberapa proses pengolahan pangan. Apa saja dan mengapa demikian (Diskusi kolaboratif 1) Menghitung densitas buah melinjo pada 3 tingkat kemasakan berdasarkan warna kulitnya (Tugas 2) Tingkat kemasakan buah melinjo berhubungan dengan densitasnya. Mengapa demikian (Diskusi kolaboratif 2) 26
Tugas dikumpulkan dalam bentuk hard copy 16 Oktober 2013
Komposisi kimia daging buah kelapa pada 3 tingkat kemasakan berdasarkan tua mudanya umur dapat dilihat pada tabel sebagai berikut : Komponen
Air Protein Lemak Karbohidrat (pati)
Muda (%)
½ Muda (%)
Tua (%)
83,3 1,0 0,9 14,0
70,0 4,0 15,0
56,9 3,4 34,7 1,4
10,0
Densitas air 1000 kg/m3, protein 1400 kg/m3, lemak 900 kg/m3, pati 1500 kg/m3 a.Hitunglah densitas masing-masing daging buah kelapa b.Tuliskan hubungan antara tingkat kemasakan dengan densitasnya 27
