15 menurut Ferguson dan Kemblowski 1991, reologi merupakan ilmu yang
mempelajari hampir semua aspek yang mempengaruhi perubahan bentuk dan aliran bahan sebagai akibat dari adanya tekanan luar.
Sifat reologi adalah sifat fisik produk pangan yang berkaitan dengan deformasi bentuk akibat adanya gaya mekanik atau aliran. Sifat fisik yang
termasuk sifat reologi antara lain keketalan, kelengketan, elastisitas, platisitas, kelenturan, kekenyalan, dan sebagainya. Sifat-sifat ini sangat penting kaitannya
dengan mutu produk pangan berbentuk cair, kental, gel, dan plastis. Sifat-sifat reologi ini umumnya dapat diukur secara mekanik maupun organoleptik. Menurut
Toledo 1991, karateristik jenis aliran fluida sangat penting, tidak hanya dalam pengolahan dan transportasi bahan pangan di industri pangan.
Berdasarkan perilaku alirannya, fluida dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu Newtonian dan Non Newtonian. Fluida Non Newtonian dibagi menjadi
beberapa jenis yaitu Bingham Plastik, Pseudoplastik, Dilatan, Thiksotropik, dan Rheopektik.
G. Perilaku Aliran Fluida
1. Aliran Newtonian
Aliran Newtonian merupakan aliran yang memiliki kekentalan ideal Kleinert, 1976. Aliran Newtonian menunjukkan perbandingan yang proporsional
antara shear rate dan shear stress, seperti dapat dilihat pada Gambar 4.
Shear Stress
Shear Rate Viskositas
Shear Rate
Gambar 4 . Kurva Aliran Fluida Newtonian Kleinert, 1976
2. Aliran Non Newtonian
Pada aliran non Newtonian, kekentalannya dipengaruhi oleh laju geser dan umumnya dipengaruhi oleh parameter waktu. Aliran non Newtonian umumnya
16 dimiliki oleh sistem: 1 campuran atau cairan bahan polimer yang memiliki berat
molekul tinggi; 2 suspensi padatan dalam bahan cair, terutama bila padatan tersebut cenderung memuai, larut satu-persatu atau bercampur dengan fase cairan
Glicksman, 1969. Menurut Tatterson di dalam Sailah 1994, fluida non Newtonian
diklasifikasikan lagi menjadi lima berdasarkan sifat aliran fluida yaitu Bingham plastik, pseudoplastik shear thinning, dilatan shear thickening, thiksotropik,
dan rheopektik. Kelima sifat aliran fluida tersebut akan dijelaskan di bawah ini. a.
Bingham Plastik Fluida Bingham plastik membutuhkan shear stress gaya geser sebesar
”yield point” sebelum mulai mengalir. Ketika terjadi aliran, sifat aliran fluida Bingham plastik menjadi bersifat Newtonian. Pada fluida Bingham plastik,
hubungan antara shear rate laju geser dan shear stress gaya geser berupa garis lurus seperti dapat dilihat pada Gambar 5. Viskositas pada fluida Bingham plastik
cenderung konstan dengan meningkatnya laju geser. Fluida lain yang mempunyai sifat aliran yang mirip dengan fluida
Bingham plastik adalah fluida Casson. Fluida ini mempunyai sifat yang relatif serupa dengan fluida pseudoplastik dan dapat dikatakan merupakan fluida antara
Bingham plastik dan pseudoplastik Glicksman, 1969.
Shear Stress
Shear Rate Viskositas
Shear Rate
Gambar 5. Kurva Aliran Fluida Bingham Plastik Kleinert, 1976
b. Pseudoplastik
Aliran pseudoplastik merupakan suatu aliran yang menunjukkan terjadinya penurunan kekentalan karena adanya kenaikan shear rate Gambar 6. Oleh
karena itu, aliran ini dikatakan shear thinning. Contoh bahan pangan yang
17 mempunyai aliran pseudoplastik antara lain konsentrat jus, pure, saus dan
sebagainya.
Shear Stress
Shear Rate Viskositas
Shear Rate
Gambar 6. Kurva Aliran Fluida Pseudoplastik Kleinert, 1976
Pada fluida non Newtonian terdapat nilai koefisien kekentalan atau indeks konsistensi K dengan satuan Pa.s
n
, sedangkan indeks perilaku aliran n merupakan suatu nilai yang mendeskripsikan jenis aliran fluida dan tidak
memiliki satuan. Untuk fluida pseudoplastik, n akan bernilai lebih kecil dari satu. Pada fluida dilatan, n akan bernilai lebih besar dari satu, dan jika n bernilai satu
maka fluida tersebut adalah fluida Newtonian. Bahan pangan yang bersifat pseudoplastik memiliki nilai indeks konsistensi lebih besar dari nol Rha, 1978.
c. Dilatan
Menurut Kleinert 1976, aliran dilatan merupakan suatu aliran yang terjadi jika shear stress meningkat secara linear dengan adanya kenaikan shear
rate , dan sering mencapai titik dimana cairan berubah menjadi padatan. Bila
suspensi menunjukkan kenaikan viskositas yang besar karena adanya peningkatan shear stress
, maka bahan tersebut tergolong fluida dilatan Kleinert, 1976. Perilaku aliran dilatan digambarkan pada Gambar 7.
Shear Stress
Shear Rate Viskositas
Shear Rate
Gambar 7. Kurva Aliran Fluida Dilatan Kleinert, 1976
18 d.
Thiksotropik Menurut Kleinert 1976 aliran thiksotropik merupakan suatu aliran yang
menunjukkan penurunan kekentalan viskositas suatu bahan sebagai fungsi dari waktu, dan struktur akan kembali ke kondisi awal setelah beberapa saat. Ciri
aliran thiksotropik yaitu kekentalan akan menurun dengan meningkatnya waktu aliran, seperti ditunjukkan pada Gambar 8.
Viskositas
Waktu
Gambar 8. Kurva Aliran Fluida Thiksotropik Kleinert, 1976
e. Rheopektik
Aliran rheopektik merupakan suatu aliran yang menunjukkan kenaikan kekentalan viskositas pada shear stress konstan. Aliran rheopektik ini
merupakan kebalikan dari aliran thiksotropik dimana kekentalan akan meningkat dengan meningkatnya waktu aliran, seperti terlihat pada Gambar 9.
Viskositas
Waktu
Gambar 9. Kurva Aliran Fluida Rheopektik Kleinert, 1976
H. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Sifat Reologi
