15
SIFAT FISIK BAHAN PANGAN SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 5 II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME PENGANTAR Atribut-atribut fisik makanan yang terdiri dari ukuran, bentuk, volume, dan atribut-atribut fisik lain dari makanan seperti sphericity (kebulatan), aspek rasio, dan roundness (ketajaman sudut- sudut bahan) akan dibahas pada bab 3. Metode-metode pengukuran juga akan di jelaskan secara detail. Ukuran dan bentuk merupakan atribut fisik dari bahan pangan yang penting digunakan untuk screening, grading, dan evaluasi kualitas dari bahan makanan untuk perhitungan aliran fluida, dan panas dan transfer massa. Analisis ayakan dapat digunakan untuk menentukan diameter rata-rata dari sebuah luas permukaan area dari sebuah bahan granul. Volume yang mempengaruhi penerimaan terhadap konsumen, dapat di hitung dari pengukuran dimensi atau dengan berbagai metode seperti metode perpindahan cairan, gas, atau padatan dan juga image prosesing. Metode pengukuran volume dapat juga digunakan untuk pengukuran densitas dari padatan. Volume atau densitas dapat diekspresikan dalam bebagai bentuk seperti padatan, kenampakan, dan bulk volume atau densitas yang tergantung pada pori-porinya. Porositas merupakan sebuah sifat fisik yang mempengaruhi textur, kualitas kekeringan dan kelembaban intermediet dari makanan. Total porositas dari sebuah bahan meliputi rongga-rongga antara dan dari beberapa partikel. TUJUAN 1. Tujuan Instruksional Umum (TIU) Setelah menguasai materi dalam modul ini diharapkan mahasiswa akan mendapatkan pengetahuan mengenai ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik lainnya. 2. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa dapat mendefinisikan tentang ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik lainnya. Mahasiswa dapat mengetahui pemecahan persoalan mengenai ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik lainnya. 2.I. UKURAN Ukuran adalah atribut fisik penting dari makanan yang digunakan dalam padatan, penyaringan padatan untuk memisahkan benda asing, grading buah-buahan dan sayuran, dan mengevaluasi kualitas bahan makanan. Dalam aliran fluida, dan panas dan perhitungan perpindahan massa, maka perlu untuk mengetahui ukuran sampel. Ukuran makanan partikulat juga penting. Misalnya, ukuran partikel susu bubuk harus cukup besar untuk mencegah aglomerasi. Ukuran partikel ditemukan berbanding terbalik dengan dispersi bubuk dan kapasitas menahan air dari bubuk protein whey (Resch & Daubert, 2001). Penurunan ukuran partikel juga meningkatkan viskositas instrinsik dan stabilitas dari serbuknya. Ukuran partikel semolina

II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 5

II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME

PENGANTAR

Atribut-atribut fisik makanan yang terdiri dari ukuran, bentuk, volume, dan atribut-atribut fisik

lain dari makanan seperti sphericity (kebulatan), aspek rasio, dan roundness (ketajaman sudut-

sudut bahan) akan dibahas pada bab 3. Metode-metode pengukuran juga akan di jelaskan

secara detail. Ukuran dan bentuk merupakan atribut fisik dari bahan pangan yang penting

digunakan untuk screening, grading, dan evaluasi kualitas dari bahan makanan untuk

perhitungan aliran fluida, dan panas dan transfer massa. Analisis ayakan dapat digunakan untuk

menentukan diameter rata-rata dari sebuah luas permukaan area dari sebuah bahan granul.

Volume yang mempengaruhi penerimaan terhadap konsumen, dapat di hitung dari pengukuran

dimensi atau dengan berbagai metode seperti metode perpindahan cairan, gas, atau padatan

dan juga image prosesing. Metode pengukuran volume dapat juga digunakan untuk

pengukuran densitas dari padatan. Volume atau densitas dapat diekspresikan dalam bebagai

bentuk seperti padatan, kenampakan, dan bulk volume atau densitas yang tergantung pada

pori-porinya. Porositas merupakan sebuah sifat fisik yang mempengaruhi textur, kualitas

kekeringan dan kelembaban intermediet dari makanan. Total porositas dari sebuah bahan

meliputi rongga-rongga antara dan dari beberapa partikel.

TUJUAN

1. Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Setelah menguasai materi dalam modul ini diharapkan mahasiswa akan mendapatkan

pengetahuan mengenai ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik lainnya.

2. Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

• Mahasiswa dapat mendefinisikan tentang ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik

lainnya.

• Mahasiswa dapat mengetahui pemecahan persoalan mengenai ukuran, bentuk,

volume dan atribut fisik lainnya.

2.I. UKURAN

Ukuran adalah atribut fisik penting dari makanan yang digunakan dalam padatan,

penyaringan padatan untuk memisahkan benda asing, grading buah-buahan dan sayuran, dan

mengevaluasi kualitas bahan makanan. Dalam aliran fluida, dan panas dan perhitungan

perpindahan massa, maka perlu untuk mengetahui ukuran sampel. Ukuran makanan partikulat

juga penting. Misalnya, ukuran partikel susu bubuk harus cukup besar untuk mencegah

aglomerasi. Ukuran partikel ditemukan berbanding terbalik dengan dispersi bubuk dan kapasitas

menahan air dari bubuk protein whey (Resch & Daubert, 2001). Penurunan ukuran partikel juga

meningkatkan viskositas instrinsik dan stabilitas dari serbuknya. Ukuran partikel semolina

Page 2: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 6

ditemukan untuk mempengaruhi terutama kinetika penyerapan (Hebrard, Oulahna, Galet, Cuq,

Abecassis, & Fages, 2003). Pentingnya pengukuran ukuran partikel telah diakui secara luas,

terutama di industri minuman, sebagai rasio distribusi dan konsentrasi partikulat yang ada

dalam minuman dan sangat mempengaruhi rasa. Sangat mudah untuk menentukan ukuran

untuk partikel biasa, tetapi untuk partikel tidak teratur yang ukuran panjang harus ditentukan.

Ukuran partikel yang dinyatakan dalam satuan yang berbeda tergantung pada berbagai ukuran

yang terlibat. Partikel kasar diukur dalam milimeter, partikel-partikel halus dari segi ukuran

layar, dan ukuran partikel sangat halus dalam mikrometer atau nanometer. Partikel ultrafine

kadang-kadang digambarkan dalam luas permukaan per satuan massa mereka, biasanya dalam

meter persegi per gram (McCabe, Smith & Harriot, 1993). Ukuran dapat ditentukan dengan

menggunakan metode luas proyeksi. Dalam metode ini, tiga karakteristik dimensi didefinisikan:

1. Diameter Mayor, yang merupakan dimensi terpanjang dari daerah diproyeksikan

maksimum;

2. Diameter Menengah, yang merupakan diameter minimum daerah diproyeksikan

maksimum atau diameter maksimum daerah diproyeksikan minimum; dan

3. Diameter kecil, yang merupakan dimensi terpendek dari daerah minimal yang

diproyeksikan.

Panjang, lebar, dan ketebalan merupakan istilah yang umum digunakan yang sesuai

dengan diameter besar, menengah, dan kecil. Dimensi dapat diukur dengan menggunakan

mikrometer atau kaliper (Gambar 2.1). Mikrometer adalah instrumen sederhana yang

digunakan untuk mengukur jarak antar permukaan.

Gambar 2.1. Micrometer

2.2. BENTUK

Bentuk merupakan hal yang penting dalam pindah panas dan perhitungan perpindahan

massa, penyaringan padatan untuk memisahkan benda asing, grading buah-buahan dan

sayuran, serta untuk mengevaluasi kualitas bahan makanan. Bentuk bahan makanan biasanya

dinyatakan dalam kebulatan dan aspek rasio. Parameter sphericity penting digunakan dalam

perhitungan aliran fluida dan perpindahan panas dan massa. Kebulatan atau faktor bentuk

dapat didefinisikan dengan cara yang berbeda. Menurut definisi yang paling umum digunakan,

kebulatan adalah rasio volume solid untuk volume sebuah bola yang memiliki diameter sama

Page 3: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 7

dengan diameter objek utama sehingga dapat membatasi sampel padat. Untuk partikel bulat

dari diameter Dp, kebulatan sama dengan 1 (Mohsenin, 1970).

Kebulatan/Spherecity =(

⁄ ....................................... (1)

Dengan asumsi bahwa volume sampel padat adalah sama dengan volume ellipsoid

triaksial yang memiliki diameter yang setara dengan sampel, maka:

=

⁄ ………………………………………………………………… ........................................... (2)

Dimana :

= spheresitas

Ve = volume ellipsoid triaksial dengan diameter setara

Vc = volume lingkup yang dibatasi

Dalam ellipsoid triaksial, ketiga bagian tegak lurus adalah elips (Gambar 2.2). masing-

masing adalah diameter besar, menengah , dan minor adalah 2a, 2b, dan 2c, volume ellipsoid

triaksial dapat ditentukan dari persamaan berikut:

Ve =

................................................................................................ (3)

Kemudian, speresitas adalah :

=

................................................................................................... (4)

Kebulatan juga didefinisikan sebagai rasio luas permukaan sebuah bola yang memiliki

volume yang sama sebagai objek dengan luas permukaan yang sebenarnya dari objek yang ada

(McCabe, Smith, & Harriot, 1993):

=

=

............................................................................................ (5)

Page 4: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 8

Gambar 2.2. Ellipsoid Triaksial

Dimana :

Dp = diameter yang setara atau diameter nominal partikel (m)

Sp = luas permukaan partikel

Vp = Volume partikel

Diameter setara kadang-kadang didefinisikan sebagai diameter bola yang memiliki

volume yang sama dengan partikel. Namun, untuk bahan granular halus sulit untuk menentukan

volume yang tepat dan luas permukaan partikel. Oleh karena itu, diameter setara biasanya

diambil untuk menjadi ukuran nominal berdasarkan analisis layar atau pemeriksaan mikroskopis

dalam bahan granular. Luas permukaan ditemukan dari pengukuran adsorpsi atau dari

penurunan tekanan dasar partikel. Secara umum, diameter dapat ditentukan untuk setiap

partikel equidimensional. Partikel yang tidak equidimensional, yaitu lebih panjang dalam satu

arah daripada yang lain, sering ditandai dengan dimensi kedua yang terpanjang. Misalnya,

untuk partikel jarum, diameter setara mengacu pada ketebalan partikel, bukan panjangnya.

Dalam sampel partikel seragam diameter Dp, jumlah partikel dalam sampel adalah:

N =

………………………………………………………………………………………………. (6)

Dimana :

N = Jumlah partikel,

M = Berat partikel (kg),

= density of the particles (kg/

Vp = Volume partikel

Luas permukaan total partikel diperoleh dari Persamaan 5 dan 6):

Page 5: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 9

A= N =

……………………………………………………………………………………………. (7)

Definisi lain dari kebulatan adalah rasio dari diameter lingkaran terbesar (di) dengan

diameter lingkaran-terkecil (dc) (Mohsenin, 1970):

=

…………………………………………………………………………………………………….. (8)

Baru-baru ini, Bayram (2005) mengusulkan persamaan lain untuk menghitung kebulatan

yaitu sebagai berikut:

= ∑

……………………………………………………………………………………………… (9)

Dimana :

Di = Dimensi yang diukur(m),

= Dimensi rata-rata atau diameter setara (m),

N = Jumlah pengukuran

Menurut rumus ini, diameter setara untuk bahan bentuk yang tidak teratur diterima

sebagai dimensi rata-rata. Perbedaan antara diameter rata-rata dan dimensi diukur ditentukan

oleh jumlah kuadrat perbedaan. Ketika perbedaan ini dibagi dengan kuadrat produk dari

diameter rata-rata dan jumlah pengukuran, memberikan sebagian kecil untuk pendekatan

lereng ke lingkup setara, yang merupakan kebulatan. Menurut Persamaan. (9), jika nilai

kebulatan sampel mendekati nol itu bisa dianggap sebagai bola. Tabel 1.1 menunjukkan nilai

kebulatan dari beberapa bahan granular ditentukan oleh Persamaan. (9).

Tabel 1 nilai kebulatan untuk bahan granul

Tipe produk

Tepung gandum 0.01038

Kacang-kacangan 0.00743

Lentil merah 0.00641

buncis 0.00240

Bulgur kasar 0.01469

Bayram (2006)

Contoh 1. Hitung kebulatan benda silinder dengan diameter 1,0 cm dan tinggi 1,7 cm.

Penyelesaian:

Volume benda dapat dihitung dengan,

V =

Jari-jari bola ( ) memiliki dengan volume ini dapat dihitung sebagai berikut:

Page 6: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 10

Luas permukaan bola dari volume yang sama sebagai partikel adalah sebagai berikut:

Luas permukaan partikelnya adalah :

Kemudian, kebulatan dihitung sebagai berikut:

Aspek Rasio (Ra) adalah istilah lain yang digunakan untuk mengekspresikan bentuk material.

Hal ini dihitung dengan menggunakan panjang (a) dan lebar (b) dari sampel adalah sebagai

berikut(Maduako & Faborode, 1990):

…………………………………………………………………………………………………………… (10)

Parameter tertentu yang penting untuk desain conveyor untuk makanan partikulat, adalah

jari-jari kelengkungan, kebulatan, dan sudut repose. Radius dari curvatureis penting untuk

menentukan seberapa mudah objek akan bergulir. Semakin tajam mengitari permukaan kontak,

semakin besar tekanan yang dikembangkan. Sebuah alat sederhana untuk mengukur jari-jari

kelengkungan ditunjukkan pada Gambar 2.3. Yang mana terdiri dari logam dasar yang memiliki dial

indikator dan lubang di mana pin ditempatkan. Dua pin ditempatkan dalam lubang ini sesuai dengan

ukuran objek. Ketika dua pin melakukan kontak dengan permukaan, ujung dial indikator didorong ke

atas. Kemudian, indikator panggilan membaca ketinggian sagital (S). Jari-jari kelengkungan yang

dihitung dari jarak yang diukur menggunakan perangkat sederhana dan rumus berikut:

Jari-jari kelengkungan =

…………………………………………………………………….. (11)

Dimana :

D = Jarak antar pin (m),

S = Tinggi sagittal (m).

Jari-jari kelengkungan minimum dan maksimum untuk objek yang lebih besar seperti

apel dihitung dengan menggunakan pembacaan dial indikator yang masing-masing lebih besar

dan lebih kecil. Untuk obyek yang lebih kecil dari bentuk yang relatif seragam, jari-jari

kelengkungan dapat dihitung dengan menggunakan diameter mayor, diameter minor atau

intermediet.

……………………………………………………………………………………………………… (12)

Page 7: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 11

………………………………………………………………………………………… (13)

Dimana :

= Radius minimum kelengkungan (m),

= Jari-jari kelengkungan maksimum (m),

H = Diameter intermediet atau rata-rata diameter kecil dan besar (m),

L = diameter mayor (m).

Gambar 2.3. Sebuah alat untuk mengukur jari-jari kelengkungan.

Contoh 2. Diameter mayor (L) dan diameter intermediet (H) dari jelai diukur masing masing

sebesar 8,76 mm dan 2,83 mm. Hitung jari-jari minimum dan maksimum kelengkungan untuk

jelai.

Penyelesaian :

Jari-jari minimum dan maksimum dari lekukan masing-masing dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan. (12) dan (13):

Roundness (kebulatan) adalah ukuran ketajaman sudut padatan. Beberapa metode yang

tersedia untuk memperkirakan kebulatan yang paling umum digunakan diberikan di bawah ini

(Mohsenin, 1970):

Page 8: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 12

Roundness =

………………………………………………………………………….(14)

Gambar 2.4. Definisi kebulatan

Dimana :

luas proyeksi terbesar dari obyek dalam posisi alami (mm^2)

Luas lingkaran circumscribing terkecil seperti yang didefinisikan pada Gambar 4

Kebulatan juga dapat diperkirakan dari Persamaan. 15

Roundness/Kebulatan = ∑

…………………………………………………………………………. (15)

Dimana :

r = jari-jari kelengkungan sebagaimana didefinisikan dalam Gambar.4b (m),

R = jari-jari lingkaran maksimum (m),

N = total jumlah sudut dijumlahkan dalam pembilang.

Sudut repose merupakan properti fisik lain yang penting digunakan dalam makanan

partikulat seperti benih, biji-bijian, dan buah-buahan. Ketika padatan granular yang menumpuk

pada permukaan yang datar, sisi tumpukan berada pada sudut horisontal. Sudut ini disebut

sudut repose material. Sudut repose sangat penting untuk desain pengolahan, penyimpanan,

dan sistem pendistribusian materi partikulat. Sudut repose biji-bijian yang halus dan bulat

rendah. Untuk bahan yang sangat halus dan lengket sudut reposenya tinggi. Untuk penentuan

properti ini, sebuah kotak dengan sisi terbuka di bagian atas dan bawah ditempatkan pada

permukaan. Sudut repose ditentukan dengan mengisi kotak dengan sampel dan mengangkat

kotak secara bertahap, sehingga sampel dikupulkan dan membentuk tumpukan kerucut di

permukaan. Kemudian, sudut repose dihitung dari rasio antara tinggi dan jari-jari dasar

tumpukan terbentuk.

Page 9: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 13

2.3. VOLUME

Volume didefinisikan sebagai jumlah tiga-dimensi ruang yang ditempati oleh suatu

benda, biasanya dinyatakan dalam satuan yang merupakan kubus satuan panjang, seperti inci

kubik dan sentimeter kubik, atau dalam satuan ukuran cairan, seperti galon dan liter. Dalam

sistem SI, satuan volume adalah . Volume adalah atribut kualitas yang penting dalam industri

makanan. Ini menarik bagi mata, dan berhubungan dengan parameter kualitas lainnya.

Misalnya, hal ini berkorelasi terbalik dengan tekstur. Volume padatan dapat ditentukan dengan

menggunakan metode berikut:

1. Volume dapat dihitung dari dimensi karakteristik dalam kasus objek dengan bentuk biasa.

2. Volume padatan dapat ditentukan secara eksperimental oleh cairan, gas, atau metode

perpindahan padatan

3. Volume dapat diukur dengan metode pengolahan citra. Sebuah metode pengolahan citra

baru-baru ini dikembangkan untuk mengukur volume produk pertanian ellipsoidal seperti

telur, lemon, limau, dan buah persik (Sabliov, Boldor, Keener, & Farkas, 2002). Metode

perpindahan cair, gas, dan padat dijelaskan dalam bagian berikut.

2.3.1. Liquid Displacement Method

Jika sampel padat tidak menyerap cairan sangat cepat, metode perpindahan cair dapat

digunakan untuk mengukur volumenya. Dalam metode ini, volume bahan makanan dapat diukur

dengan pycnometers (berat jenis) atau silinder. Piknometer memiliki lubang kecil di tutupnya

yang memungkinkan cairan untuk melarikan diri. (Gbr. 2.5). Botol ditimbang dan diisi dengan

cairan yang densitasnya diketahui. Tutupnya ditempatkan pada botol sehingga cairan dipaksa

keluar dari kapiler. Cair yang telah dipaksa keluar dari kapiler dihapus dari botol dan botol

ditimbang lagi. Setelah botol dikosongkan dan dikeringkan, partikel padat ditempatkan dalam

botol dan botol ditimbang lagi. Botol terisi penuh dengan cairan sehingga cairan yang dipaksa

dari lubang ketika tutupnya diganti. Botol ini ditimbang kembali dan volume partikel padat

dapat ditentukan dengan formula sebagai berikut :

Vs =

= ( )

……………………..………………………………………………………. (10)

Dimana :

= volume padatan

= Berat picnometer yang telah diisi dengan padatan (kg)

= Berat picnometer kosong (kg)

= Berat picnometer yang terisi sampel padatan dan cairan (kg)

=Berat picnometer yang berisi sampel padatan tanpa cairan (kg)

= Masa jenis cairan (kg/m3)

Page 10: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 14

Gambar 2.5. Pycnometer

Volume sampel dapat diukur dengan pengukuran langsung dari volume cairan yang

dipindahkan dengan menggunakan gelas ukur atau buret. Perbedaan antara volume awal cairan

dalam silinder bertingkat dan volume cairan dengan bahan setelah direndam memberi kita nilai

dari volume material. Bahwa, peningkatan volume setelah penambahan sampel padat adalah

sama dengan volume padatan. Dalam metode perpindahan cairan, cairan yang digunakan harus

memiliki tegangan permukaan yang rendah dan harus sangat lambat diserap oleh partikel.

Cairan yang paling sering digunakan adalah air, alkohol, toluena, dan tetrachlorethylene. Untuk

perpindahan, lebih baik gunakan cairan nonwetting seperti merkuri. Lapisan dari sampel dengan

film atau cat mungkin diperlukan untuk mencegah penyerapan cairan. Untuk objek yang lebih

besar, skala platform dapat digunakan (Mohsenin, 1970) (Gambar 2.6). Sampel com-pletely

terendam sedemikian cairan tidak kontak dengan sisi atau bawah gelas. Berat cairan

dipindahkan oleh sampel padatan dibagi dengan densitas. Metode ini didasarkan pada Prinsip

Archimedes, yang menyatakan bahwa benda direndam dalam cairan akan mengalami

penurunan berat badan dalam jumlah yang sama dengan berat fluida yang dipindahkan. Artinya,

kekuatan daya apung ke atas yang diberikan pada benda yang direndam dalam cairan adalah

sama dengan berat cairan yang dipindahkan.

Gambar 2.6. Platform skala pengukuran volume benda besar.

Page 11: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 15

……………………………………………………………………………....... (11)

Dimana :

G = Tekanan Bouyancy (N)

= Masa jenis cairan (kg/

udara = Berat sampel di udara (kg)

= Berat sampel di cairan (kg)

Cairan yang memiliki kepadatan yang lebih rendah dibandingkan dengan sampel harus

digunakan jika sebagian sampel mengambang yang diamati. Sampel dipaksa ke dalam cairan

dengan cara menggunakan batang sinker jika ringan atau ditangguhkan dengan benang jika

lebih berat dari cairan. Jika sampel dipaksa ke dalam cairan menggunakan batang sinker, harus

diperhitungkan dalam pengukuran sebagai berikut:

..................................................................................... (12)

3.2. Gas Displacement Method

Volume padatan partikulat dan bahan dengan bentuk tak beraturan dapat ditentukan

dengan perpindahan gas atau udara dalam piknometer (Karathanos & Saravacos, 1993). Gas-gas

yang paling umum digunakan adalah helium dan nitrogen. Pycnometer ini terdiri dari dua

chamber kedap udara dengan volume hampir sama, V1 dan V2, yang terhubung dengan pipa

berdiameter kecil (Gambar 2.7). Bahan yang akan diukur ditempatkan di chamber kedua. Katup

buang (valve 3) dan katup antara dua kamar (valve 2) ditutup. Katup inlet (valve 1) dibuka dan

gas yang disuplai ke chamber pertama sampai pengukur tekanan meningkat sampai nilai yang

sesuai (misalnya, 700-1000 Pa). Kemudian, katup inlet ditutup dan tekanan kesetimbangan

dicatat. Dengan asumsi bahwa gas berperilaku ideal:

Page 12: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 16

Gambar 2.7. Gas perbandingan piknometer.

…………………………………………………………………………………………..… (13)

Dimana :

= Tekanan keseimbangan ketika katub 2 tertutup (Pa)

= Volume chamber pertama (

n = Moles gas (kg mol)

R = Konstanta gas (8314.34 J/kg mol K)\

= Temperatur absolut (K)

Setelah tekanan kesetimbangan dicatat, katup antara dua chamber dibuka (valve 2) dan

gas dalam chamber pertama diperbolehkan untuk mengisi ruang-ruang kosong (pori-pori) di

chamber kedua. Tekanan baru (P2) dicatat. Ketika katup 2 dibuka, massa total gas (m) dibagi

menjadi dua, salah satunya mengisi tangki pertama (m1) dan lain mengisi ruang pori tangki

kedua (m2)

m = ………………………………………………………………….………………………………. (14)

mengasumsikan bahwa sistem adalah isotermal:

……………………………………………………………………………………… (15)

Dimana adalah volume ruang kosong pada chamber 2

………………………………………………………………………..………. (16)

Kesalahan dalam metode ini dapat berasal dari tidak memperhitungkan volume pipa

yang menghubungkan ruang. Selain itu, meskipun perhitungan di asumsikan gas ideal, udara

tidak persis mengikuti hukum gas ideal. Selain itu, pemerataan dalam tekanan antara dua kamar

Page 13: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 17

tidak isotermal. Untuk menghilangkan kesalahan ini, instrumen harus dikalibrasi dengan

menggunakan obyek yang volumenya diketahui secara tepat.

3.3. Solid Displacement Method

Volume padatan yang tidak teratur dapat diukur dengan menggunakan pasir, manik-

manik kaca, atau metode perpindahan benih. Rapeseed biasanya digunakan untuk penentuan

volume produk seperti roti panggang. Dalam metode rapeseed, pertama kepadatan bulk

rapeseed ditentukan dengan mengisi wadah kaca dengan volume yang sama dengan rapeseed

melalui penyadapan dan merapikan permukaan dengan penggaris. Semua Pengukuran

dilakukan sampai berat konstan tercapai antara pengukuran berturut-turut. Kepadatan benih

dihitung dari berat yang diukur dari benih dan volume kontainer. Kemudian, sampel dan

rapeseed ditempatkan bersama-sama dalam wadah. Wadah disadap dan permukaan dihaluskan

dengan penggaris. Tapping dan smoothing yang berlanjut sampai berat konstan mencapai

antara tiga pengukuran berturut-turut. Volume sampel dihitung dengan formula sebagai

berikut:

......................................................... (17)

…………………………………………………………………..……………………………. (18)

…………………………………………………………………………. (19)

Dimana :

W = berat (kg),

V = volume (

Ρ = densitas (kg/

3.4. Ekspresi dari Volume

Volume dapat dinyatakan dalam bentuk yang berbeda. Bentuk volume harus

didefinisikan dengan baik sebelum data disajikan. Definisi yang paling sering digunakan adalah:

1. Volume padatan (Vs) adalah volume bahan padat (termasuk air) tidak termasuk interior

pori-pori yang diisi dengan udara. Hal ini dapat ditentukan dengan metode perpindahan

gas di mana gas mampu menembus semua pori-pori terbuka hingga diameter molekul

gas.

2. Volume semu (Vapp) adalah volume zat termasuk semua pori-pori dalam material

(internal pori-pori). Volume geometri reguler dapat dihitung dengan menggunakan

karakteristik dimensi. Volume sampel berbentuk tidak beraturan dapat ditentukan

dengan metode perpindahan padatan atau cairan.

Page 14: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 18

3. Bulk volume (Vbulk) adalah volume bahan ketika dikemas atau ditumpuk dalam jumlah

besar. Ini mencakup semua pori-pori tertutup dalam materi (internal pori-pori) dan juga

volume kosong di luar partikel ketika ditumpuk dalam jumlah besar (eksternal pori-

pori).

Untuk produk panggang, terutama untuk kue, kadang-kadang indeks volume

berdasarkan dimensi kue yang digunakan (Cloke, Davis, & Gordon, 1984). Dalam metode ini, kue

dipotong menjadi dua bagian. Merupakan sebuah template yang digunakan untuk mengukur

ketinggian dari posisi yang berbeda dari penampang (Gambar 2.8). volume Indeks ditentukan

oleh metode template AACC didasarkan pada jumlah tinggi pada posisi yang berbeda (AACC,

1983).

Index Volume = B + C + D …………………………………………………………………………….. (20)

Diameter bawah (A sampai E) juga diukur dan dikurangkan dari diameter loyang untuk

mendapatkan nilai penyusutan. Keseragaman, yang merupakan pengukuran simetri kue, yang

ditemukan melalui pengurangan dari dua pengukuran titik tengah:

Keseragaman = B – D ……………………………………………………………………………………. (21)

Gambar 2.8. Skema penampang penelusuran kue di mana, C adalah tinggi di pusat dan B dan D adalah ketinggian pada tiga perlima dari jarak dari pusat ke tepi

Referensi

Bayram, M. (2005). Determination of the sphericity of granular food materials.Journal of Food Engineering, 68,385–390.

Cloke, J.D., Davis, E.A., & Gordon, J. (1984). Volume measurements calculated by several methods using cross-sectional tracings of cake.Cereal Chemistry, 61,375–377.

Page 15: II. UKURAN, BENTUK DAN VOLUME - UB

SIFAT FISIK BAHAN PANGAN

SFBP: UKURAN, BENTUK DAN VOLUME 19

Hebrard, A., Oulahna, D., Galet, L., Cuq, B., Abecassis, J., & Fages, J. (2003). Hydration properties of durum wheat semolina: Influence of particle size and temperature.Powder Technology, 130,211–218.

Karathanos, V.T., & Saravacos, G.D. (1993). Porosity and pore size distribution of starch materials.Journal of FoodEngineering, 18,259–280.

Maduako, J.N., & Faborode, M.O. (1990). Some physical properties of cocoa pods in relation to primary processing.Ife Journal of Technology, 2,1–7.

Mandala, I.G., & Sotirakoglou, K. (2005). Effect of frozen storage and microwave reheating on some physical attributes of fresh bread containing hydrocolloids.Food Hydrocolloids, 19,709-719.

McCabe, W.L., & Smith, J.C. (1976).Unit Operations of Chemical Engineering,3rd ed. Singapore: McGraw-Hill.

McCabe, W.L, Smith, J.C., & Harriot, P. (1993).Unit Operations of Chemical Engineering,5th ed. Singapore: McGraw-Hill.

Mohsenin, N.N. (1970).Physical Properties of Plant and Animal Materials.New York: Gordon and Breach.

Resch, J.J., & Daubert, R.C. (2001). Institute of Food Technologists Annual Meeting Book of Abstracts, June 23–27, New Orleans, LA, p. 24.

Sabliov, C.M., Boldor, D., Keener, K.M., & Farkas, B.E. (2002). Image processing method to determine surface area and volume of axi-symmetric agricultural products.International Journal of Food Properties, 5,641–653.

Propagasi

A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal)

1. Sebutkan devinisi ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik lain !

2. Carilah contoh kasus persoalan perhitungan ukuran, bentuk, volume dan atribut fisik

lain dalam aplikasi keilmuan dan sekaligus selesaikan berdasarkan formula yang

ada?

B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)

1. Apakah itu ukuran, bentuk dan volume, berikanlah ilustrasi untuk menjelaskannya!

C. QUIZ -mutiple choice (Evaluasi)

D. Proyek

Pilihlah satu jenis komoditas dari pertanian secara luas, kemudian tentukan nilai ukuran,

bentuk, dan volume dari komoditas tersebut ! Diskusikan kegunaan identifikasi ukuran

bentuk dan volumenya dalam proses industri !