Model Turunan Terbatas untuk Pendugaan Laju Pembekuan Daging Sapi
ONTUK
MODEL TURUNAN TERBRTAS
PENDUGAAN LAlU PEMBEKUAN DAGlNG SAP!
Oleh
DID!\< SUSANTO
1 9 8 7
F A K U L T A S TEKNOLOGB PERTAMlAN
l N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR
Didik Susanto.
F 20.1306.
Yadel Turunan T e r b a t a s untuk
Pendugaan L a j u Penbekuan Daging Sapi.
D i bawah bimbingan
E a d i K a r i a Purwadaria, Ervan Adi Wugroho dan John Kumendong,
S k r i p s i i n i d i s u s u n b e r d a s a r k a n p e n e l i t i a n gang cilakukan d i PT A b a t t o i r S u r y a J a y a , Surabaya.
l a k s a a e k a n pada t a n g g a l
P e n e l i ~ i a nd i -
15 September s a n p a i 1 Oktober 1987.
Tujuan p e n e l i t i a n i n i a d a l a h : 1) nenyusun program komp u t e r model t u r u n a n t e r b a t a s u n t u k menduga l a j u penbekuan
d a g i n g s a p i dengan menggunakan " a i r - b l a s t
f r e e z e r n dan 2)
menguji ketepata-n model pendugaan t e r h a d a p h a s i l pengukuran.
Pengukuran l a j u penbekuan daging s a p i d i l a k u k a r t e r h a dap d a g i n g s a p i potong yang a i b u a t b e r b e n t u k b a l o k dengan
ukuran 1 1 0 mm x 110 mm x
s a n p a i -40
OC.
25
mm.
Suhu ruang b e r k i s a r
Dengan suhu awai daging s a p i 26
OC
-35
diperlu-
kan waktu s e k i t a r 4.25 jam untuk mencapai suhu p u s a t -18
OC.
Model numerik yang digunakan dalam p e n e l i t i a n i n i adal a h model numerik t u r u n a n t e r b a t a s skema c r a n k - ~ i c h o l s o n ,
P e r h i t u n g a n model numerik d i l a k u k a n pada s e t i a p i n t e r v a l
waktu ( g t ) dengan menggunakan 20 i n t e r v a l j a r a k ( A X ) pada
ketebalannya.
P e r h i t u n g a n d i h e n t i k a n s e t e l a h suhu p u s a t
d a g i n g s a p i mencapai -18
0
C.
Ra.si1 perbandingan a n t a r a kurva penurunan suhu p u s a t
d a g i n g s a p i h a s i l percobaan t e r h a d a p h a s i l pendugaan nune-
r i k menunjukkan adanya k e s e s u a i a n a r a h dan l a j u pembekuan.
Pada p e r i o a e p r e c o o l i n g a r a h dan l a j u pembekuan h a s i l pendugaan hampir mendekati a r a h dan l a j u pembekuan h a s i l pengukuran.
Demikian juga u n t u k p e r i o d e perubahan f a s e .
L a i n h a l n y a dengan p e r i o d e t e m p e r i n g , pada p e r i o a e i n i l a j u
pembekuan h a s i l pendugaan t e r n y a c a l e b i h c e p a t aibandingkan
l a j u pembekuan h a s i l p e r c o b a a n .
Oleh k a r e n a i t u a i p e r l u k a n
a n a l i s a s t a t i s t i k u n t u k n e n g e v a l u a s i k e s e s u a i a n a n t a r a has i l pengukuran dan h a s i l pendugaan numerik.
A n a l i s a s t a t i s t i k d i l a k u k a n dengac menggunakan u j i
d i s t r i b u s i t.
H a s i l p e n g u j i a n menunjukkan bahwa a n t a r a ha-
s i l pengukuran dan h a s i l pendugaan numerik t i d a k berbeda
n y a t a pada t i n g k a t k e p e r c a y a a n 95 %.
Model t u r u n a n t e r b a t a s gang t e l a h d~kembangkani n i
d a p a t digunakan u n t u k menduga l a j u pembekuan bahan pangan
dengan p e r s u a r a t a n s e b a g a i b e r l k u t : 1 ) pembekuan d i l a k u k a n
dengan menggunakan " a i r - b l a s t
t u dimensi p l a t d a t a r ,
freezer",
2 ) plndan panas sa-
3) t i d a k ada pengaruh kemasan t e r h a -
dap l a j u pindah p a n a s , 4 ) bahan yang homogen dan b e r s t r u k tur serat,
5) suhu awal bahan seragam dan 6 ) suhu dan kece-
p a t a n a l i r a n u d a r a p e n d i n g i n konstan.
S e l a n j u t n y a model i n i d a p a t d i g u n a ~ a nuntuk: 1) menent u k a n k e t e b a l a n optxmum bahan pangan supaya aengan suhu dan
k e c e p a t a n a l l r a n u d a r a p e n d l n g i n t e r t e n r u bahan pangan dap a r membeku dengan l a j u yang d i i n g i n k a n dan l a y a k s e c a r a
ekonomls dan 2) d i s a i n p e r a l a t a n pembekuan supaya d a p a t
membekukan bahan pangan dengan k e t e b a l a n t e r t e n t u dan aemb e r i k a n l a j u pembekuan yang d i i n g i n k a n .
FAKULTAS T E K N O L O G I P B T A N I i i N
Tu~iJ~g~~-..y~~~D=-tl
UNTUK PENDUGAAN LASU PZ$BEKiiAiG DDAGING SLFI
Sii?IPSI
S e b a g a i s a l a h satu s y a r a t untuk inemperoleh g e l a r
SPSlJAItA T E K X O L O G I PEXTJ-IIIAIi
a s i Pertanian
KATA PENGALTAR
S e g a l a p u j i b a g i A l l a h , Tuhan yang m e n g i s i h a t i urnat
dengan k a s i h sayang dan mengistimevrakan jiwa umat-Nya dengsn
memperhatikan kebesaran-Nya
.
Hanya dengan i z i n A l l a h S;!T,
p e n u l i s d a p a t l m e n y e l e s a i k a n s k ~ z ~ hs i
i dengan b a i k ,
P e n u l i s mengca?kan t e r i z a k a s i h ke2aaa:
1. D r . I r .
F a d i Kar5.a P u n a d a r i a KSiSA3, s e l a k u dosen embim-
b i n g utama dalam menyelesaikzn s t u d i S d i I n s t i t u t Per1
t a n i a n Bogor.
2. Ir. Ervan Adi Nugroho, s e l a k u dosenspembimbing pendamp i n g I yang t e l a h membantu p e n u l i s dalam penyiapan program komputer.
3. Ir. John Kumendong MS, s e l a k u dosen pembimbing pendanp i n g I1 yang t e l a h membantu p e n u l i s dalam p e r s i a p a n pel a k s a n a a n percobaan l a p a n g .
4. S u r o t o B.Sc.,
s e l a k u manager p r o d u k s i dan s e l u r u h s t a f
dan karyavran PT A b a t t o i r Surya J a y a , Surabaya,
5. Semua f a m i l i , teman-teman Rumah Masa Depan s e r t a s e a u a
p i h a k yang t e l a h membantu p e n u l i s hingga t e r s u s u n n g a
skripsi ini.
P e n u l i s dengan s e n a n g h a t i menerina s a r a n dan k r i t i k
yang membangun demi p e n u l i s a n s e l a n j u t n y a .
Akhirnya p e n u l i s
berharay, semoga s k r i p s i i n i d a p a t memberilkan sumbangan pemik i r a n yang b e r h a r g a b a g i p i h a k yang memerlukannya.
Bogor, 11 Desember 1987
Penulis
KATA PENGAUTAR
....................................
.....................................
DAFI'AX G.4PB.4E!
....................................
DUT,?F!
Lf;iPI?AN ..................................
DAFT% s
o ....................................
I . PE4DAEULiJ-2JT .................................
A . LAT-42 3ZLAZKATlG ' ...........................
3. TUJUAiliI P Z P ? E L I T I A N ........................
I1. TUNJAUAIlJ PUSTAKA ............................
......
A . P Z O S E S P D I B Z I ? A N DAB MJlJ PS.l".aTA3?
DGFTPF. TABEL
...........................
C . PEZUBAHAN S I F A T - S I F A T TE1714OFISIX .........
111. M E M D A P Z N E L I T I A N ...........................
A . PEEIURUTiAN I.IODEL TWI"%RIX
..................
B
. METODA
MJME?IK
. PENYUSURAii PROGMI ;IO?@UT?B ...............
C . P E N G U J U N MODEL ..........................
B
.
V.
........................
KESIi'II?ULilN DAN SAmJ
........................
A . KESIIWULAII ...............................
B . SARAN ....................................
LAWIRAN .........................................
DAFTU? PUSTAICZ ...................................
IV
FASIL DAN PE4BAEASAN
Balanan
ix
x
xi
xi;
1
1
2
3
3
9
12
14
14
20
25
28
36
36
37
33
55
T a b e l 1.
T a b e l 2.
-
kubungan a n t a r a suhu " c o l d s t o r a g e " dan
lama penyimpanan p r o d u k beku (dalam bulac)
..................................
S i f a t - s i f a t t e r m a l d a g i n g s a p i ........
Halarnan
6
30
GBmbar 1.
Kurva pembekuan a i r murni dan l a r u t a n
a k u a t i k dengan s a t u z a t t e r l a r u t
8
Gambar 2.
Kurva hubungan a n t a r a s i f a c - s i f a t termof i s i k bahan pangan dan suhu selama p e ~ bekuan menurut Belaman dan Gorby ( 1 9 7 4 )
9
.
......
-
~~
Gambar 3.
Gambar 4.
5.
..
......
-
I l u s t r a s i b a g i a n k e c i l dengan t e b a l a x
d i dalam s l a b
10
Arah pindah
11
.........................
p a n a s dalam s l a b ..........
Diagram a l i r skema Crank-Sicholson untuk
p e n y e l e s a i a n model t u r u n a n t e r h a t a s
...
24
Gambar 6.
Susunan d a g i n g s a p i , kawat termokopel
dan s t y r o f o a m pada I t f r e e z e r t u n n e l "
...
27
Gambar 7.
Perbandingan k u r v a penurunan suhu p u s a t
d a g i n g s a p i h a s i l percobaan t e r h a d a p has i l pendugaan numerik
Gambar
.................
32
MODEL TURUNAN TERBRTAS
PENDUGAAN LAlU PEMBEKUAN DAGlNG SAP!
Oleh
DID!\< SUSANTO
1 9 8 7
F A K U L T A S TEKNOLOGB PERTAMlAN
l N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR
Didik Susanto.
F 20.1306.
Yadel Turunan T e r b a t a s untuk
Pendugaan L a j u Penbekuan Daging Sapi.
D i bawah bimbingan
E a d i K a r i a Purwadaria, Ervan Adi Wugroho dan John Kumendong,
S k r i p s i i n i d i s u s u n b e r d a s a r k a n p e n e l i t i a n gang cilakukan d i PT A b a t t o i r S u r y a J a y a , Surabaya.
l a k s a a e k a n pada t a n g g a l
P e n e l i ~ i a nd i -
15 September s a n p a i 1 Oktober 1987.
Tujuan p e n e l i t i a n i n i a d a l a h : 1) nenyusun program komp u t e r model t u r u n a n t e r b a t a s u n t u k menduga l a j u penbekuan
d a g i n g s a p i dengan menggunakan " a i r - b l a s t
f r e e z e r n dan 2)
menguji ketepata-n model pendugaan t e r h a d a p h a s i l pengukuran.
Pengukuran l a j u penbekuan daging s a p i d i l a k u k a r t e r h a dap d a g i n g s a p i potong yang a i b u a t b e r b e n t u k b a l o k dengan
ukuran 1 1 0 mm x 110 mm x
s a n p a i -40
OC.
25
mm.
Suhu ruang b e r k i s a r
Dengan suhu awai daging s a p i 26
OC
-35
diperlu-
kan waktu s e k i t a r 4.25 jam untuk mencapai suhu p u s a t -18
OC.
Model numerik yang digunakan dalam p e n e l i t i a n i n i adal a h model numerik t u r u n a n t e r b a t a s skema c r a n k - ~ i c h o l s o n ,
P e r h i t u n g a n model numerik d i l a k u k a n pada s e t i a p i n t e r v a l
waktu ( g t ) dengan menggunakan 20 i n t e r v a l j a r a k ( A X ) pada
ketebalannya.
P e r h i t u n g a n d i h e n t i k a n s e t e l a h suhu p u s a t
d a g i n g s a p i mencapai -18
0
C.
Ra.si1 perbandingan a n t a r a kurva penurunan suhu p u s a t
d a g i n g s a p i h a s i l percobaan t e r h a d a p h a s i l pendugaan nune-
r i k menunjukkan adanya k e s e s u a i a n a r a h dan l a j u pembekuan.
Pada p e r i o a e p r e c o o l i n g a r a h dan l a j u pembekuan h a s i l pendugaan hampir mendekati a r a h dan l a j u pembekuan h a s i l pengukuran.
Demikian juga u n t u k p e r i o d e perubahan f a s e .
L a i n h a l n y a dengan p e r i o d e t e m p e r i n g , pada p e r i o a e i n i l a j u
pembekuan h a s i l pendugaan t e r n y a c a l e b i h c e p a t aibandingkan
l a j u pembekuan h a s i l p e r c o b a a n .
Oleh k a r e n a i t u a i p e r l u k a n
a n a l i s a s t a t i s t i k u n t u k n e n g e v a l u a s i k e s e s u a i a n a n t a r a has i l pengukuran dan h a s i l pendugaan numerik.
A n a l i s a s t a t i s t i k d i l a k u k a n dengac menggunakan u j i
d i s t r i b u s i t.
H a s i l p e n g u j i a n menunjukkan bahwa a n t a r a ha-
s i l pengukuran dan h a s i l pendugaan numerik t i d a k berbeda
n y a t a pada t i n g k a t k e p e r c a y a a n 95 %.
Model t u r u n a n t e r b a t a s gang t e l a h d~kembangkani n i
d a p a t digunakan u n t u k menduga l a j u pembekuan bahan pangan
dengan p e r s u a r a t a n s e b a g a i b e r l k u t : 1 ) pembekuan d i l a k u k a n
dengan menggunakan " a i r - b l a s t
t u dimensi p l a t d a t a r ,
freezer",
2 ) plndan panas sa-
3) t i d a k ada pengaruh kemasan t e r h a -
dap l a j u pindah p a n a s , 4 ) bahan yang homogen dan b e r s t r u k tur serat,
5) suhu awal bahan seragam dan 6 ) suhu dan kece-
p a t a n a l i r a n u d a r a p e n d i n g i n konstan.
S e l a n j u t n y a model i n i d a p a t d i g u n a ~ a nuntuk: 1) menent u k a n k e t e b a l a n optxmum bahan pangan supaya aengan suhu dan
k e c e p a t a n a l l r a n u d a r a p e n d l n g i n t e r t e n r u bahan pangan dap a r membeku dengan l a j u yang d i i n g i n k a n dan l a y a k s e c a r a
ekonomls dan 2) d i s a i n p e r a l a t a n pembekuan supaya d a p a t
membekukan bahan pangan dengan k e t e b a l a n t e r t e n t u dan aemb e r i k a n l a j u pembekuan yang d i i n g i n k a n .
FAKULTAS T E K N O L O G I P B T A N I i i N
Tu~iJ~g~~-..y~~~D=-tl
UNTUK PENDUGAAN LASU PZ$BEKiiAiG DDAGING SLFI
Sii?IPSI
S e b a g a i s a l a h satu s y a r a t untuk inemperoleh g e l a r
SPSlJAItA T E K X O L O G I PEXTJ-IIIAIi
a s i Pertanian
KATA PENGALTAR
S e g a l a p u j i b a g i A l l a h , Tuhan yang m e n g i s i h a t i urnat
dengan k a s i h sayang dan mengistimevrakan jiwa umat-Nya dengsn
memperhatikan kebesaran-Nya
.
Hanya dengan i z i n A l l a h S;!T,
p e n u l i s d a p a t l m e n y e l e s a i k a n s k ~ z ~ hs i
i dengan b a i k ,
P e n u l i s mengca?kan t e r i z a k a s i h ke2aaa:
1. D r . I r .
F a d i Kar5.a P u n a d a r i a KSiSA3, s e l a k u dosen embim-
b i n g utama dalam menyelesaikzn s t u d i S d i I n s t i t u t Per1
t a n i a n Bogor.
2. Ir. Ervan Adi Nugroho, s e l a k u dosenspembimbing pendamp i n g I yang t e l a h membantu p e n u l i s dalam penyiapan program komputer.
3. Ir. John Kumendong MS, s e l a k u dosen pembimbing pendanp i n g I1 yang t e l a h membantu p e n u l i s dalam p e r s i a p a n pel a k s a n a a n percobaan l a p a n g .
4. S u r o t o B.Sc.,
s e l a k u manager p r o d u k s i dan s e l u r u h s t a f
dan karyavran PT A b a t t o i r Surya J a y a , Surabaya,
5. Semua f a m i l i , teman-teman Rumah Masa Depan s e r t a s e a u a
p i h a k yang t e l a h membantu p e n u l i s hingga t e r s u s u n n g a
skripsi ini.
P e n u l i s dengan s e n a n g h a t i menerina s a r a n dan k r i t i k
yang membangun demi p e n u l i s a n s e l a n j u t n y a .
Akhirnya p e n u l i s
berharay, semoga s k r i p s i i n i d a p a t memberilkan sumbangan pemik i r a n yang b e r h a r g a b a g i p i h a k yang memerlukannya.
Bogor, 11 Desember 1987
Penulis
KATA PENGAUTAR
....................................
.....................................
DAFI'AX G.4PB.4E!
....................................
DUT,?F!
Lf;iPI?AN ..................................
DAFT% s
o ....................................
I . PE4DAEULiJ-2JT .................................
A . LAT-42 3ZLAZKATlG ' ...........................
3. TUJUAiliI P Z P ? E L I T I A N ........................
I1. TUNJAUAIlJ PUSTAKA ............................
......
A . P Z O S E S P D I B Z I ? A N DAB MJlJ PS.l".aTA3?
DGFTPF. TABEL
...........................
C . PEZUBAHAN S I F A T - S I F A T TE1714OFISIX .........
111. M E M D A P Z N E L I T I A N ...........................
A . PEEIURUTiAN I.IODEL TWI"%RIX
..................
B
. METODA
MJME?IK
. PENYUSURAii PROGMI ;IO?@UT?B ...............
C . P E N G U J U N MODEL ..........................
B
.
V.
........................
KESIi'II?ULilN DAN SAmJ
........................
A . KESIIWULAII ...............................
B . SARAN ....................................
LAWIRAN .........................................
DAFTU? PUSTAICZ ...................................
IV
FASIL DAN PE4BAEASAN
Balanan
ix
x
xi
xi;
1
1
2
3
3
9
12
14
14
20
25
28
36
36
37
33
55
T a b e l 1.
T a b e l 2.
-
kubungan a n t a r a suhu " c o l d s t o r a g e " dan
lama penyimpanan p r o d u k beku (dalam bulac)
..................................
S i f a t - s i f a t t e r m a l d a g i n g s a p i ........
Halarnan
6
30
GBmbar 1.
Kurva pembekuan a i r murni dan l a r u t a n
a k u a t i k dengan s a t u z a t t e r l a r u t
8
Gambar 2.
Kurva hubungan a n t a r a s i f a c - s i f a t termof i s i k bahan pangan dan suhu selama p e ~ bekuan menurut Belaman dan Gorby ( 1 9 7 4 )
9
.
......
-
~~
Gambar 3.
Gambar 4.
5.
..
......
-
I l u s t r a s i b a g i a n k e c i l dengan t e b a l a x
d i dalam s l a b
10
Arah pindah
11
.........................
p a n a s dalam s l a b ..........
Diagram a l i r skema Crank-Sicholson untuk
p e n y e l e s a i a n model t u r u n a n t e r h a t a s
...
24
Gambar 6.
Susunan d a g i n g s a p i , kawat termokopel
dan s t y r o f o a m pada I t f r e e z e r t u n n e l "
...
27
Gambar 7.
Perbandingan k u r v a penurunan suhu p u s a t
d a g i n g s a p i h a s i l percobaan t e r h a d a p has i l pendugaan numerik
Gambar
.................
32