dua mode filtrasi bahan makanan
Filtrasi adalah suatu operasi pemisahan partikel padat dari cairan atau gas dengan memaksa campuran melalui media berpori yang menahan partikel. Filtrasi dibedakan menjadi dua mode filtrasi: filtrasi permukaan dan filtrasi kedalaman.
Filtrasi Kedalaman (Depth)
Dalam kasus filtrasi kedalaman, partikel padat terperangkap di seluruh kedalaman media filter. Kisaran ukuran partikel yang tertahan dari 0,1 m (mikroorganisme) hingga 0,1 mm (debu dan bubuk halus). Penghilangan partikel dalam filtrasi kedalaman tergantung pada peluang partikel yang datang dalam jangkauan efektif dari permukaan penahan (misalnya serat dalam media filter yang terdiri dari wol batu). Tingkat penghilangan partikel diatur oleh rumus:
∂C/∂z = -kC
C = konsentrasi partikel padat pada aliran (partikel / m3 )
z = kedalaman filter (m)
k = efisiensi pengumpulan partikel
jika di integralkan menjadi:
ln (C/C0) = -kZ
C, C0 =konsentrasi partikel pada aliran masuk dan keluar filter
Z = total kedalaman media filtrasi
Efisiensi pengumpulan k tergantung pada ukuran partikel yang tertahan, ketebalan dan sifat (misalnya muatan elektrostatik) dari serat filter, porositas filter dan laju aliran. Efisiensi pengumpulan lebih tinggi jika:
- Partikelnya besar. (Namun, partikel yang sangat kecil dipertahankan dengan baik, karena efek gerak Brown)
- Seratnya halus.
- Lapisan filter kurang berpori (lebih padat).
Filtrasi Permukaan (Surface)
Filtrasi permukaan (juga dikenal sebagai filtrasi penghalang) adalah jenis filtrasi yang paling umum dalam industri makanan. Dalam filtrasi permukaan, permukaan berpori hanya menahan partikel berdasarkan ukuran partikel. Berbeda dengan filtrasi kedalaman, ada ukuran cut-out yang pasti (ukuran maksimum partikel yang melewatinya) dan retensi partikel di atas ukuran cut-out adalah mutlak.
Filtrasi ini dibagi menjadi dua yaitu:
- Filtrasi buntu (dead-end atau filtrasi kue): Arah aliran suspensi normal terhadap permukaan filter. Partikel berhenti (menuju jalan buntu) pada permukaan filter dan menumpuk sebagai ‘kue’. Operasi filtrasi laboratorium adalah contoh filtrasi buntu.
- Filtrasi aliran silang (juga dikenal sebagai filtrasi tangensial): Arah aliran suspensi sejajar (tangensial) dengan permukaan filter. Partikel yang tertahan dibawa ke depan oleh aliran penangguhan.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier
pentingnya kandungan air pada makanan
Air adalah zat paling melimpah di sebagian besar makanan. Klasifikasi makanan dibagi menjadi tiga kelompok menurut kadar airnya (kelembaban tinggi, sedang dan rendah). Buah-buahan, sayuran, jus, daging mentah, ikan dan susu termasuk dalam kategori kelembaban tinggi. Roti, keju keras, dan sosis adalah contoh makanan kelembaban menengah, sedangkan kelompok kelembaban rendah adalah sayuran dehidrasi, biji-bijian, susu bubuk dan campuran sup kering.
Pentingnya fungsi air dalam makanan jauh melampaui kuantitas dalam komposisi makanan. Di satu sisi, air sangat penting untuk tekstur yang baik dan penampilan buah dan sayuran. Dalam produk seperti itu, kehilangan air biasanya menghasilkan kualitas yang lebih rendah. Di sisi lain, air, menjadi kebutuhan penting untuk terjadinya dan mendukung reaksi kimia dan pertumbuhan mikroba, dan mencegah kerusakan makanan secara kimiawi.
Sekarang telah diketahui dengan baik bahwa efek air pada stabilitas makanan tidak dapat hanya terkait dengan kadar air kuantitatif. Sebagai contoh, madu yang mengandung 23% air sangat stabil di penyimpanan sementara dehidrasi kentang akan mengalami pembusukan cepat pada kadar air setengah tinggi. Untuk menjelaskan pengaruh air, diperlukan parameter yang mencerminkan kuantitas dan ‘efektivitas’ air. Parameter ini adalah aktivitas air.
Aktivitas air aw didefinisikan sebagai rasio tekanan uap air dari makanan terhadap tekanan uap air murni pada suhu yang sama.
aw = P/P0
P = tekanan parsial uap air makanan pada suhu T
P0 = kesetimbangan tekanan uap air murni pada suhu T. Jenis rasio yang sama juga menentukan kelembaban relatif udara, RH (biasanya dinyatakan dalam persentase):
RH = (P’/P0)*100%
P’ = Tekanan parsial uap air di udara
Jika makanan berada dalam kesetimbangan dengan udara, maka p = p’ . Oleh karena itu aktivitas air makanan sama dengan kelembaban relatif atmosfer dalam kesetimbangan dengan makanan. Untuk alasan ini, aktivitas air kadang-kadang dinyatakan sebagai kesetimbangan (equilibrium) kelembaban relatif, ERH.
aw = ERH/100
| Range aw | Contoh Produk |
| 0.95 keatas | Buah segar, sayuran, susu, daging, ikan |
| 0.90-0.95 | keju semi-hard, ikan asin, roti |
| 0.85-0.90 | keju keras, sosis, mentega |
| 0.80-0.85 | jus buah, jelly, makanan hewan peliharaan basah |
| 0.70-0.80 | selai, keju kering, polong-polongan, buah plum |
| 0.50-0.70 | kismis, madu, biji-bijian |
| 0.40-0.50 | kacang almond |
| 0.20-0.40 | Bubuk susu non lemak |
| <0.2 | biskuit, kopi bubuk panggang, gula |
Mekanisme utama yang berperan atas penurunan tekanan uap air dalam makanan adalah interaksi pelarut-zat terlarut, pengikatan molekul air ke kutub zat polimer (misalnya polisakarida dan protein), adsorpsi air pada matriks permukaan padat dan gaya kapiler. Dalam kelembaban tinggi makanan, seperti jus buah, depresi dapat dikaitkan sepenuhnya dengan interaksi air zat terlarut. Jika makanan tersebut dianggap sebagai ‘larutan ideal’, tekanan uap air ini berlaku hukum Raoult:
P = XwP0
di mana Xw adalah kadar air (dalam fraksi mol) makanan. Oleh karena itu air aktivitas larutan berair ideal sama dengan konsentrasi molar air Xw. Aktivitas air dari makanan dengan kelembaban tinggi (dengan aw 0,9 atau lebih tinggi) dapat dihitung cukup akurat dengan metode ini.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier
struktur fisik bahan makanan
Di dunia produksi makanan, bentuk struktural makanan diproduksi dengan berbagai macam variasi. Setiap variasi bentuk memiliki fungsi yang berbeda-beda. Struktur makanan bisa terbentuk secara alami atau direkayasa di pabrik. Struktur fisik bahan makanan secara umum dibagi menjadi:
Struktur seluler: Sayuran, buah-buahan, dan makanan berprotein tinggi sebagian besar terdiri dari jaringan seluler. Karakteristik sel dan, lebih khusus lagi, sel dinding menentukan sifat reologi dan transportasi makanan seluler. Satu salah satu karakteristik khusus untuk makanan seluler adalah turgiditas atau tekanan turgor. Turgor adalah tekanan intraseluler yang dihasilkan dari perbedaan tekanan osmotik antara isi sel dan cairan ekstraseluler. Ini adalah faktor yang bertanggung jawab untuk tekstur buah dan sayuran yang renyah dan makanan ‘berdaging segar’ seperti daging dan ikan. Struktur makanan seluler juga dapat dibuat secara buatan.
Struktur berserat (fibrous): Struktur makanan yang terdiri dari benang-benang serat. Contoh paling jelas dari makanan berserat adalah daging. Struktur serat protein bertanggung jawab atas kekenyalan makanan berprotein tinggi. Penciptaan struktur serat buatan adalah tantangan utama pengembangan daging.
Gel: gel adalah sistem koloid homogen yang secara makroskopis terdispersi partikel (umumnya polimer seperti polisakarida atau protein) telah dikombinasikan dengan pelarut (umumnya air) untuk membuat padatan struktur semi-fixed. Gel biasanya diproduksi dengan melarutkan polimer terlebih dahulu dalam pelarut, kemudian mengubah kondisi (pendinginan, konsentrasi, cross-linking) sehingga kelarutan berkurang. Gel sangat penting dalam produksi yogurt, deserts susu, custard, tahu, selai, dan gula-gula. Stabilitas struktural makanan gel yang mengalami gaya geser dan jenis pengolahan tertentu (misalnya pembekuan- pencairan) merupakan pertimbangan penting dalam formulasi produk dan desain.
Emulsi: emulsi adalah campuran dari dua cairan yang tidak dapat bercampur, di mana salah satu cairan terdispersi sebagai butiran halus di lainnya. Dalam hal makanan, dua media cair, dalam banyak kasus, lemak dan air. Ada dua kemungkinan untuk emulsi yang terdiri dari minyak dan air:
a. Fase zat yang terdispersi adalah minyak (emulsi minyak dalam air/ OW-oil in water). Contohnya susu, krim, saus, dan saus salad.
b. Fase zat yang terdispersi adalah air (emulsi air dalam minyak/WO water in oil). Contohnya Mentega dan margarin.
Emulsi bukanlah sistem yang stabil secara termodinamika. Mereka tidak terbentuk secara spontan. Emulsi kation membutuhkan masukan energi (pencampuran, homogenisasi) dalam untuk memotong salah satu fase menjadi butiran-butiran kecil dan membubarkannya dalam fase kontinu. Emulsi cenderung pecah sebagai hasil dari koalesensi (peleburan tetesan dispersi menjadi yang lebih besar) dan creaming (pemisahan emulsi asli menjadi emulsi yang lebih pekat seperti krim, dan beberapa fase kontinu bebas). Emulsi distabilkan dengan bantuan bahan aktif yang dikenal sebagai emulsifier.
Busa (foam): busa adalah struktur seluler yang terdiri dari sel yang diisi gas (udara) dan cairan dinding sel. Karena gaya permukaan, busa berperilaku seperti padatan. Es krim pada dasarnya adalah busa beku, karena hampir setengah dari volumenya adalah udara. Busa dengan karakteristik spesifik (distribusi ukuran gelembung, kepadatan, kekakuan, stabilitas) adalah penting dalam minuman yang mengandung susu dan bir. Sebaliknya, Busa berlebihan yang spontan dari beberapa produk cair (misalnya susu skim) selama transportasi dan pemrosesan dapat menimbulkan masalah rekayasa yang serius. Busa yang tidak diinginkan dikendalikan oleh peralatan yang tepat, pemecah busa mekanis atau melalui penggunaan antibusa (pencegahan) dan agen penghilang busa kimia (pengurangan busa) seperti minyak dan senyawa berbasis silikon tertentu.
Bubuk: partikel padat yang berukuran 10 sampai 1000 mikrometer didefinisikan sebagai bubuk. Partikel yang lebih kecil secara konvensional disebut ‘debu’ dan partikel yang lebih besar disebut ‘butiran’ . Beberapa produk makanan dan bahan baku industri makanan adalah bubuk. Bubuk diproduksi dengan pengurangan ukuran, presipitasi, kristalisasi atau pengeringan semprot.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier
sifat termal bahan makanan
Hampir setiap proses dalam industri makanan melibatkan efek termal seperti pemanasan, pendinginan atau transisi fase. Oleh karena itu, sifat termal makanan sangat penting dalam rekayasa proses makanan. Sifat-sifat berikut adalah: konduktivitas termal, difusivitas termal, kalor spesifik, kalor laten transisi fase dan emisivitas.
Kalor Spesifik
Kalor spesifik Cp (kJ.kg -1 .K -1 ) adalah salah satu sifat termal yang paling mendasar. Didefinisikan sebagai jumlah kalor (kJ) yang diperlukan untuk menaikkan suhu per satuan massa (kg) bahan sebesar satu derajat (°K) pada tekanan konstan. Spesifikasi kation pada tekanan konstan relevan dengan gas di mana masukan panas diperlukan untuk menyebabkan kenaikan suhu tertentu tergantung pada prosesnya. Ini praktis tidak relevan dalam hal cairan dan padatan. Kalor spesifik dapat dirumuskan sebagai:
Cp = (1/m) (dQ/dT)
Kalor spesifik suatu bahan dapat ditentukan secara eksperimental dengan statis (adiabatik) kalorimetri atau kalorimetri pemindaian diferensial atau dihitung dari pengukuran melibatkan sifat termal lainnya. Itu juga bisa diprediksi dengan cukup akurat dengan bantuan sejumlah persamaan empiris.
Model paling sederhana untuk larutan dan campuran cair mengasumsikan bahwa kalor spesifik campuran sama dengan jumlah kontribusi yang ditimbang dari masing-masing komponen. Komponen dikelompokkan dalam kelas: air, garam, karbohidrat, protein, lipid. kalor spesifik, relatif terhadap air, diambil sebagai: garam 0,2; karbohidrat 0,34; protein 0,37; lipid 0,4; air 1. Kalor jenis air adalah 4,18 kJ.kg -1 . K -1 . Oleh karena itu, kalor spesifik larutan atau campuran cair adalah:
Cp= 4.18(0.2Xsalt +0.34Xcarbohyd +0.37Xprot +0.4Xlip + Xwater)
X mewakili fraksi massa dari masing-masing kelompok komponen. Untuk campuran yang mendekati larutan gula dalam air (misalnya jus buah), Persamaannya menjadi:
Cp = 4.18 [0.34Xsugar + 1(1-Xsugar)] = 4.18 (1-0.66Xsugar)
Model lain yang sering digunakan menetapkan total campuranbahan kering pada nilai spesifik relatif sebesar 0,837. Perkiraan ekspresi empiris yang dihasilkan untuk suhu di atas dan di bawah titik beku adalah:
Cp = 0.837 + 3.348Xwater untuk suhu diatas titik beku
Cp = 0.837 + 1.256Xwater untuk suhu dibawah titik beku
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
Berk, Zeki. 2008. Food Process Engineering and Technology. United States of America: Elsevier
https://www.google.com/url?sa=i&url=http%3A%2F%2Fsnllb.ulm.ac.id%2Fprosiding%2Findex.php%2Fsnllb-abdimas%2Farticle%2Fdownload%2F618%2F625&psig=AOvVaw1PMxFf5Q93WFbGQIgj1I93&ust=1625292464889000&source=images&cd=vfe&ved=0CAsQjhxqFwoTCMiR1Ljcw_ECFQAAAAAdAAAAABAG (diakses pada tanggal 2 Juli 2021)