KAJI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN PANAS KONTAK LANGSUNG PADA PENCAIRAN BAHAN BEKU (Experimental Study on Direct Contact Melting Heat Transfer of Frozen Product) - repo unpas
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
INFOMATEK
Volume 10 Nomor 2 Juni 2008
KAJI EKSPERIMENTAL PERPINDAHAN PANAS KONTAK LANGSUNG
PADA PENCAIRAN BAHAN BEKU
(Experimental Study on Direct Contact Melting Heat Transfer of Frozen Product)
*) **) **)
Yazmendra Rosa , Abdurrachim Halim , Herman Somantri
Departemen Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Politeknik Universitas Andalas Padang
Teknik Mesin FT-Universitas Pasundan Bandung
Asbstrak : Pencairan bahan beku perpindahan panas kontak langsung telah dipelajari secara eksperimental
dalam penelitian ini. Daging merupakan salah satu bahan makanan yang biasanya diawetkan dengan
pembekuan dan ketika akan dikonsumsi harus dicairkan terlebih dahulu sebelum dimasak. Kontak daging
dengan permukaan tempat pencairan adalah fokus permasalahan yang diteliti disini. Berbagai konfigurasi
permukaan dengan bentuk permukaan beralur telah diuji dengan menvariasikan variabel kedalaman alur, lebar
alur, lebar permukaan kontak dengan bahan beku dan bentuk geometris alur. Pencairan bahan beku dilakukan di
udara terbuka, di mana permukaan pelat pencairan dibiarkan berkontak langsung dengan udara. Hasil
percobaan menunjukkan bahwa konfigurasi geometris C123 (alur sepusat, kedalaman alur 6 mm, lebar alur 5
mm dan lebar permukaan kontak 10 mm) menghasilkan peningkatan laju pencairan bahan dibanding pelat datar
yaitu sekitar 45 % atau berkorelasi sebesar 1,44 untuk 100 menit awal pencairan, serta dengan penambahan
kemiringan saluran alur akan memperbaiki laju pencairan. Hasil pengamatan daging beku yang dicairkan dengan
2pelat beralur menunjukan laju pencairan lebih cepat dari pelat datar pada daging berukuran 100x100 mm
dengan berat 150 gram yang menbutuhkan waktu 15 menit. Pada geometri A (alur searah) diperoleh
persamaan:2
2
c c c c c c c c
3
, 1 . 724 1 . 251 8 . 245 x
10 2 .
58 1 . 435 .
a b a b b b a a
yang menyatakan korelasi laju pencairan terhadap variasi variabel kedalaman alur (a), lebar alur (b) dan lebar
permukaan kontak (c) dibanding permukaan datar Keywords: heat transfer, direct contact melting, frozen productI. PENDAHULUAN oleh konsumen tetapi tidak akan habis semua,
sehingga diperlukan pengawetan agar tidak Sumber makanan ada beragam macam rusak atau busuk. Pengawetan makanan dapat diantaranya dari nabati dan hewani. Bahan makanan setelah dipanen akan dikomsumsi Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
dilakukan diantaranya dengan pemanasan, beef, lamb, pork dan harus diperhatikan serius o pengeringan atau pembekuan. pada temperatur di atas –9 C.
Proses pengawetan makanan melalui Bejana atau tempat pencairan bahan beku akan pengolahan dapat juga dilakukan dengan jalan mengalami perpindahan panas kontak langsung pembuatan manisan (candy manufacture), dengan objek bahan pencairan. A. Saito [1], proses minuman (beverage processing), proses telah melakukan metode lain yang lebih effisien roti (bakery products), produk daging (meat untuk meningkatkan laju pencairan yaitu pelat
products), produk unggas (poultry products), pemanas yang terbagi dengan bagian alur
produk perikanan (fishery products), minuman (slots) secara radial seperti pada Gambar 1. Hal dan sayuran serta produk harian lainnya. ini menyebabkan penurunan jarak tempuh dari cairan yang terjadi walaupun luas permukaan Topik penelitian yang menjadi pokok selangnya tetap. permasalahan adalah setelah pengawetan bahan makanan dengan pembekuan langsung terutama bahan makanan daging atau sejenisnya. Setelah proses pembekuan, tentunya dalam pengolahan selanjutnya untuk dikomsumsi para konsumen akan mencairkannya kembali agar dapat diolah sesuai dengan masakan yang akan dibuat.
Daging beku yang akan dikembalikan ke kondisi
Gambar 1
semula membutuhkan tempat pencairan dan [3]
Pelat dengan alur radial
waktu pencairan yang dapat dilakukan dengan sesingkatnya. Banyak bakteri daging akan o Penelitian bertujuan untuk mengetahui korelasi berkembang pada jangkauan temperatur 0 C o antara laju pencairan terhadap profil bidang sampai 65 C, di mana kondisi ini merupakan kontak langsung pada bahan (objek melting) daerah kerja dari pencairan daging tersebut. dan bermanfaat untuk pencairan bahan makanan yang telah dibekukan secara lebih
Pada produk daging (meat), direkomendasikan o cepat dan baik. temperatur penyimpanan –29 C untuk lama penyimpanan dari 12 bulan atau lebih untuk
Pada eksperimen dilakukan analisa pada kondisi perpindahan panas satu dimensi dan Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
pengujian dilakukan pada kondisi lingkungan yang tersimpan juga melibatkan kontribusi (free Convection). Profil pelat yang dianalisa kapasitas panas sensibel yang diberikan adalah bagian yang berkontak langsung dengan persamaan: terhadap objek melting dan bagian bawah pelat
T T m 2
dibuat datar sebagai asumsi yang sama untuk
Q ma h mc dT mc dT m m p p
semua pelat.
T T i m
... (2)
m a h c T T c T T
II. PENCAIRAN DAN PEMBEKUAN (MELTING ps pl
m m m i 2 m
AND SOLIDIFICATION)
Proses pencairan atau dekomposisi adalah di mana, T m = temperatur melting, T i = proses penghancuran struktur kristal suatu temperatur awal (Initial), T 2 = temperatur akhir material/zat. Besarnya energi yang dibutuhkan
_
(final), i untuk proses penghancuran disebut energi fusi/
c = panas spesifik rata-rata antara T ps
panas fusi. Energinya dinamakan panas laten _ dan T m (solid), = panas spesifik rata-rata
c pl yang berfungsi sebagai penyimpan panas.
antara T m dan T 2 (liquid) Sedangkan pembekuan adalah proses penyatuan atau pengikatan kembali kristal-
III. PERPINDAHAN PANAS KONTAK
kristal yang telah hancur sehingga menjadi
LANGSUNG
padat (solid), kedua proses ini dapat terjadi Perpindahan panas pada dua permukaan akan secara reversibel. mengalami tahanan kontak termal di antara
Jumlah panas yang dibutuhkan untuk kedua permukaan benda. Dalam topik yang mengubah material dari satu fasa ke fasa dikemukakan pada Gambar 2, menjelaskan lainnya adalah : perpindahan panas yang terjadi pada topik
Q ma h ... (1) c m m m eksperimen yang akan dilakukan.
di mana, m = massa PCM, a = fraksi yang m = panas laten persatuan massa Tahanan termal akan mengalami peningkatan melebur, h sejalan dengan pencairan yang dialami oleh
objek melting, di mana sifat dan bentuk
Panas laten atau energi termal dapat disimpan geometris dari permukaan akan mempengaruhi melalui perubahan tingkat keadaan (perubahan besar kecilnya tahanan yang terjadi. fasa) yang reversibel. Perubahan tersebut dapat terjadi dari padat–gas atau cair–gas dan yang lazim adalah padat–cair. Secara praktis energi
Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
Objek melting Pelat
Kondisi topik eksperimen, pada saat t > 0 pada Gambar 3, objek bahan akan mencair dan mengakibatkan tahanan kontak termal berpengaruh sejalan dengan banyaknya pencairan yang menghambat berkontaknya pelat dan objek bahan. Kondisi ini mempengaruhi tahanan total R T yang berhubungan dengan lapisan yang dibuat dari hasil pencairan objek dengan pelat.
film Gambar 3 Sistem perpindahan panas kontak langsung pada saat t > 0
Q R
o
T
w
T~ T
T
R
Tw To h~
T~ T~
Sistem pada gambar di atas adalah dua buah bahan yang berbeda disatukan maka akan terjadi perpindahan panas di mana pada posisi pertemuan benda tersebut akan mengalami penurunan temperatur secara tiba-tiba diakibatkan oleh tahanan kontak termal. Di mana R f adalah hambatan yang diakibatkan oleh persinggungan kedua permukaan Kekasaran permukaan memegang peranan penting dalam penentuan tahanan kontak. Ada beberapa unsur yang menentukan perpindahan panas pada sambungan apabila kedua permukaan masih merupakan permukaan yang datar yaitu konduksi antara zat padat dengan zat padat pada titik-titik singgung dan konduksi melalui gas yang terkurung pada ruang-ruang lowong yang terbentuk karena persinggungannya.
Objek melting Pelat
Sistem perpindahan panas kontak langsung pada saat t = 0
2 Gambar 2
1
R f
w2
T o Q T
w1
T
R w T~
Tw To h~
T~ T~
Air dari hasil pencairan dikeluarkan dari kedua permukaan, agar dapat berkontak langsung dan tidak menambah tahanan termalnya. Salah satu alternatifnya adalah membuat alur pada pelat sehingga sebahagian pelat dapat langsung berkontak dengan objek bahan, tetapi sebahagian lain mengalami kondisi akibat pencairan. Pada Gambar 4, menjelaskan kondisi alur dapat mengalirkan cairan dan dapat Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
membuat pelat berkontak langsung dengan objek bahan.
Objek melting Pelat
T~ T~ Tw1 To
Tw2 Tw3 R w
T T~ R a h~ T w1
T w2 R w T w3 Q
R f
Gambar 4 Perpindahan panas kontak langsung pada sistem pelat yang mempunyai alur profil
Pada pelat yang langsung berkontak pada objek bahan, maka air dari hasil pencairan akan turun kesaluran profil bergantung pada luas bidang yang berkontak langsung sehingga tahanan kontak termal antara kedua permukaan akan dapat dihindari.
Pada objek bahan akan mengalami pengapungan jika air yang mencair mampu menahan berat dari beban objek, sebaliknya akan menekan air untuk mengalir ke tempat yang lebih rendah. Alur-alur akan mempercepat aliran air kesaluran yang bergantung pada volume air yang mencair terhadap kemampuan dari sistem alur yang diberikan. Pada prinsipnya semakin kecil permukaan alur yang berkontak dengan objek bahan akan mempermudah air yang mencair tersebut turun ke saluran dan tidak terjadi lapisan antara pelat dengan objek bahan, tetapi akan memperkecil luas penampang perpindahan panasnya. Hubungan kedua fenomena menjadi saling berkaitan dalam mempercepat laju pencairan pada objek bahan yang akan dicairkan melalui perpindahan panas berkontak antara kedua bahan.
4. IDEALISASI DAN PERENCANAAN
Objek bahan sebenarnya digunakan daging sapi dan objek identik sebagai bahan yang dapat mengantikan daging secara signifikan digunakan batu es dengan modifikasi dan bentuk yang dapat mewakili fenomena yang terlihat sebenarnya dan dapat terukur untuk melihat hubungan setiap variasi yang dilakukan. Untuk melihat korelasi laju pencairan, modifikasi yang dilakukan pada eksperimen yaitu variasi profil bidang kontak langsung dengan objek melting seperti yang terlihat pada Gambar 5. Model-model variasi pelat yang dilakukan adalah b a c
Gambar 5 Variasi profil pelat 1. Pelat Datar (a=0, b=0, c=100 mm). Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
Keterangan; a = ke dalaman aliran kanal, b = lebar aliran kanal, c = bidang yang berkontak langsung
2. Profil A berbentuk lurus
Profil untuk melihat pengaruh kedalaman kanal ( a = divariasikan (6 mm, 4 mm, 2 mm), b = 5 mm, c = 5 mm).
Profil untuk melihat pengaruh luas bidang kontak a = 6 mm, b = 5 mm, c = divariasikan dgn hubungan c = b, c = 2b a = 6 mm, b = divariasikan dengan hubungan b = 2c, c = 5 mm
3. Profil B adalah berbentuk bersilangan
4. Profil C adalah berbentuk diagonal Pelat Datar merupakan profil referensi yang tidak mempunyai alur-alur tertentu. Pada pelat profil A, B dan C adalah pelat yang diberikan alur-alur yang mempengaruhi bidang kontak dengan objek melting dengan memperhatikan syarat-syarat dalam pembuatan pelat.(defenisi contoh A122 yaitu pelat geometris A dengan a = 6 mm, b = 5 mm dan c = 5 mm) Pelat profil A dibuat dengan asumsi agar air yang mencair dapat mengalir dan meninggalkan objek melting secara dua sisi bagiannya. Kemudian pelat profil B diharapkan air tersebut mengalir ke empat sisi dari objek melting. Sedangkan pada pelat profil C diharapkan air mengalir secara terpusat meninggalkan objek
melting dari titik tengahnya Gambar 6 Pelat datar (referensi)
Persamaan kesetimbangan energi yang terjadi pada sistem objek melting adalah: Q melting = Q pelat + Q lingkungan ... (3) di mana, Q melting = panas laten , Q pelat = panas yang masuk ke sistem melalui pelat, Q lingkungan = panas yang masuk dari lingkungan langsung ke objek bahan. Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
di atas pelat yang tidak berkontak dengan objek Energi yang masuk ke sistem digunakan untuk bahan). merubah fasa bahan
Korelasi laju pencairan antara pelat datar
Q lingkungan
terhadap variasi pelat dapat diperoleh dengan hubungan persamaan sebagai berikut:
Q v
A
f Pr, A d
Q v pelat datar ling . langsung datar
Q laten
.. (5)
Objek Bahan (merubah fasa)
di mana, v = volume terukur, Pr = Prandtl d
number, A/A = perbandingan luas permukaan
kontak, fungsi f bergantung pada variabel Pr c k
bilangan Prandtl yaitu p dan
Q pelat
perbandingan luas permukaan kontak, maka
Gambar 7
hasil pengujian dapat dihubungkan antara
Diagram kesetimbangan energi pada objek bahan
volume yang terukur (v) terhadap pengaruh variabel Pr dan A/A d . Energi yang masuk dari lingkungan (bagian atas sistem pengujian) akan menambah terjadinya
Pengaruh Pr dan A/A d diimplikasikan terhadap pencairan terhadap bahan tetapi karena hubungan yang akan divariasikan yaitu fungsi dilakukan pengujian dua sistem sekali jalan geometric dari pelat seperti yang dijelaskan
(pelat datar dan pelat profil) maka dalam dalam pengujian (a, b, c, G), di mana a adalah perbandingan permasalahan tersebut dianggap kedalaman kanal, b adalah lebar kanal, c adalah sama. Energi yang masuk melalui pelat lebar permukaan yang berkontak ke objek merupakan topik dari eksperimen yaitu :
melting dan G adalah bentuk variasi alur (A=lurus, B=bersilangan dan C=diagonal). Q Q Q
melalui pelat bawah loses pelat
... (4) dimana, Q loses adalah energi yang masuk melalui samping atau arah horizontal pelat (isolasi dan
SET-UP SISTEM UJI
OBJEK BEKU
- 5
30
Ta_Datar (oC ) Tb_Datar (oC ) Ta_A122 (oC ) Tb_A122 (oC ) Tdba_ling (oC ) Twba_ling (oC ) Grafik 1 Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, es dgn air 400 ml)
5
10
15
20
25
15
35
60
30
45
60
75 90 105 120 135 150 165 180 Waktu melting (menit) Te m pe ra tu r ( o C )
Ta_Datar (oC ) Tb_Datar (oC ) Ta_A122 (oC ) Tb_A122 (oC ) Tdba_ling (oC ) Twba_ling (oC ) Grafik 2 Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, es handuk dgn air 250 ml)
75 90 105 120 135 150 165 180 Waktu melting (menit) Te m pe ra tu r ( o C )
45
30
MULAI
Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
& berat yg sama, kebekuan yg sama & rata
Posisi & temperatur ruangan Level meja uji & pelat Pasang instrumen
A, B, C
SELESAI
Pengujan Letakan objek (serempak) {pelat datar & beralur}
Catat & amati : Ta, Tb, T~,v, t Variasi objek
Es, es handuk Daging beku Variasi Pelat
Gambar 8 Diagram prosedur pengujian
- 5
Objek bahan pengujian pada eksperimen adalah es yang diasumsikan sampai kondisi es habis, sedangkan busa dan handuk yang identik dengan bahan makanan (daging) diuji sampai air tidak turun ke alat ukur. Untuk pengujian dengan objek es terjadi penurunan es tersebut ke dalam alur profil sehingga tidak mendekati kondisi bahan makanan yang akan dilihat fenomenanya. Objek pengujian sebenarnya digunakan daging dengan melihat pengaruh pengujian dengan korelasi yang lebih ekstrim dari pelat datar. Perubahan yang terjadi pada daging dapat dilihat dengan visual berupa es berwarna putih yang mengikat daging.
5
10
15
20
25
30
35
15
5. HASIL DAN ANALISIS
- 5 5 15 25 35 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T 50 Waktu melting (menit) e m p e ra tu r ( o C ) Ta_A122 (oC ) Tb_A122 (oC ) Ta_Datar (oC ) Tb_Datar (oC ) Tdba_ling (oC ) Twba_ling (oC ) Grafik 3 Data temperatur pengujian terhadap waktu (Datar-A122, daging beku 150 gr)
2 yB
1.4
1.6
1.8
2.0 yA
12
2 yA
12
3 yA
13
12
1.0
3 yC
12
3 yU M od yA
22
3 yA
21
1 yA m
22 Geometri (Pelat ber-alur) K or el as i T er ha da p
P el at D at ar es dgn air 300ml es dgn air 400ml es dgn air 500ml es segi-empat dgn air 250ml es handuk dgn air 250ml
Grafik 7 Diagram batang korelasi laju pencairan dari hasil pengujian pada 100 menit awal
1.2
0.8 Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
2 yB
0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Waktu per 20 menit La ju P en ca ira n (m l/s )
Datar (ml/s) C123 (ml/s) Poly. (Datar (ml/s)) Poly. (C123 (ml/s)) Grafik 4 Laju Pencairan terhadap waktu per 20 menit (Datar-C123, es handuk dgn air 250 ml)
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 5 10 15 20 25 30 L 35 Waktu per lima menit a ju P e n c a ir a n ( m l/ s ) Datar (ml/s) C123 (ml/s) Poly. (Datar (ml/s)) Poly. (C123 (ml/s)) Grafik 5 Laju Pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-C123, es dgn air 400 ml)
Perhitungan Korelasi Laju Pencairan Korelasi laju pencairan diperoleh dengan menentukan persamaan linier dari data pengujian dengan membuang data-data pada kondisi awal (unsteady) yang masih dipengaruhi oleh temperatur pelat yang sama atau mendekati temperatur lingkungan.Korelasi laju pencairan selama 100 menit pertama dari persamaan linier pada Grafik 6, dan dari data pengujian langsung untuk 100 menit pertama pada Grafik 7.
1.42 1.06 1.62 1.11 1.11 1.90 1.52 0.95 0.82 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 yA
12
2 yA
12
3 yA
13
12
1.33 1.17 1.32 1.28 1.08 1.12 1.44 1.04 0.87
3 yC
12
3 yU M od yA
22
3 yA
21
1 yA m
22 Geometri (Pelat ber-alur) K or el as i T er ha da p
P el at D at ar es dgn air 300ml es dgn air 400ml es dgn air 500ml es segi-empat dgn air 250ml es handuk dgn air 250ml
Grafik 6 Diagram batang korelasi laju pencairan dari hasil persamaan linier pada 100 menit awal
Kontur korelasi laju pencairan
Untuk melihat kontur korelasi laju pencairan saat awal lebih besar tetapi dari hasil terhadap ketiga vartiabel bebas a, b, dan c, kecendrungan akan mempunyai hasil yang maka variabel tidak berdimensi yang digunakan sama. dan hanya terjadi penambahan waktu adalah variabel bebas lebar bidang kontak pencairan. dibagi lebar kanal alur dan kedalaman alur (c/a
0.10 dan c/b).
0.08 ) (m
0.06 n ira ca
0.04 en P ju La
0.02
0.00
5
10
15
20
25
30
35 Waktu per lima menit Datar (ml/s) A122 (ml/s) Poly. (Datar (ml/s)) Poly. (A122 (ml/s))
Grafik 8 Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit (Datar-A122, es dgn air 300ml)
0.10
0.08 F ) l/s
Gambar 9
0.06 (m n
Kontur korelasi laju pencairan pada variabel ira ca
0.04 bebas tidak berdimensi c/a dan c/b en P ju La
0.02 Persamaan tidak berdimensi dari korelasi laju
pencairan “Gambar(8)” adalah
0.00
5
10
15
20
25
30
35
2
2 c c c c c c c c
3
Waktu per lima menit
, 1 . 724 1 . 251 8 . 245 x
10 2 .
58 1 . 435
a b a b b b a a
Datar (ml/s) A122 (ml/s)
Pengaruh berat beban objek terhadap Poly. (Datar (ml/s)) Poly. (A122 (ml/s))
laju pencairan Grafik 9 Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit
Variasi beban objek pencairan pada kondisi es
(Datar-A122, es dgn air 400ml)
dengan air 300 ml, 400 ml, 500 ml, diperoleh hubungan berat beban es mempengaruhi pencairan, semakin berat maka pencairan pada
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product) 0.10
mempunyai jumlah air yang mencair sedikit 0.08 sehingga tidak menutupi saluran alurnya.
) l/s (m 0.06
1.14 n ira
1.12 ca 0.04 en
1.1 P ju si
1.08 La 0.02 la re o
1.06 K 0.00
1.04
5
10
15
20
25
30
35
1.02 Waktu per lima menit
1 Bentuk Geometris Datar (ml/s) A122 (ml/s) Poly. (Datar (ml/s)) Poly. (A122 (ml/s)) A123 (Real) B123 (Real) C123 (Real) A123 (Ideal) B123 (Ideal) C123 (Ideal)
Grafik 10 Grafik 11 Laju pencairan terhadap waktu per 5 menit Korelasi bentuk geometris terhadap (Datar-A122, es dgn air 500ml) laju pencairan (objek es) Pengaruh bentuk geometris alur
terhadap laju pencairan.
2 Untuk melihat pengaruh bentuk geometris
1.75
dilakukan pengujian pada alur spesimen yang
si
1.5 la
mempunyai aliran satu arah yaitu A123, alur
re o
1.25 K
dengan aliran bersilangan yaitu B123 dan alur
1 dengan aliran sepusat yaitu C123.
0.75 Bentuk Geometris A123 (Real) B123 (Real) C123 (Real)
Pengujian objek es handuk diperoleh korelasi
A123 (Ideal) B123 (Ideal) C123 (Ideal) Grafik 12
laju pencairan C123 dari hasil pengujian lebih
Korelasi bentuk geometris terhadap laju
baik dibandingkan dengan A123 dan B123
pencairan (objek es handuk )
tetapi pada pendekatan persamaan linier B123 Korelasi laju pencairan pada geometris A jauh lebih baik. Hasil ini dipengaruhi oleh Pada kontur Gambar 8 diperoleh perkiraan tegangan permukaan dalam alur profil B123 hubungan laju pencairan terhadap variabel yang seolah-olah membuat jaringan pengikat bebas a, b dan c pada kondisi ukuran variabel yang cukup kuat akibat dari bersilangan. selain dari pengujian. Secara khusus dapat
Korelasi laju pencairan B123 yang lebih baik dihitung korelasi laju pencairan mengunakan dari pendekatan persamaan linier, maka dapat persamaan dari hasil kontur dengan diyakini jika dilakukan modifikasi dengan memasukan variabel tidak berdimensi pada kedalaman alur B123 dan kemiringan alur persamaannya, seperti terlihat pada Grafik sehingga timbul gaya dorong atau objek bahan 13,14.
Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134
lunak dari pelat datar dan juga dilakukan Bulatan kecil pada Grafik 13, 14 merupakan dengan penekanan daging terasa akan lebih data korelasi laju pencairan dari pengujian. lunak.
Harga korelasi laju pencairan maksimum dari grafik terdapat pada hubungan c/a bernilai 1,5 atau c/b bernilai satu.
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0 c/b yA(c/a=0.5) yA(c/a=0.75) yA(c/a=1) yA(c/a=1.5) yA(c/a=1.75) yA(c/a=2)
Grafik 13 Gambar 10 Korelasi laju pencairan pada c/a diketahui Pengujian Am22-Datar dengan objek daging (19.00 WIB / saat awal)
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0 c/a yA(c/b=0,5) yA(c/b=0,75) yA(c/b=1) yA(c/b=1.5) yA(c/b=1.75) yA(c/b=2)
Grafik 14 Korelasi laju pencairan pada c/b diketahui
Hasil pengujian objek sebenarnya (daging)
Gambar 11
Pada kondisi awal pengujian, salju es di pelat
Pengujian Am22-Datar dengan objek daging (19.05 WIB)
datar lebih dahulu berkurang dibandingkan pelat Waktu pencairan daging beku pada Am22 lebih beralur dan beberapa waktu kemudian Gambar cepat dibandingkan dengan A122 yaitu 15-20 11 daging di pelat Am22 mulai mendahului pelat menit untuk Am22 dan 25-30 menit untuk A122 datar sampai putih salju es tidak terlihat lagi.
Kondisi ini artinya daging di Am22 lebih dahulu
Kaji Eksperimental Perpindahan Panas Kontak Langsung pada Pencairan Bahan Beku (Eksperimental Study on Direct Contact Melting Heat Tranfer of Frozen Product)
yang dipengaruhi oleh kemiringan alur pada Berdasarkan hasil eksperimen di atas, dapat Am22 sehingga cairan cepat turun. direkomendasikan sebagai berikut:
Pengujian disarankan pada
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
perbandingan variabel alur c/a bernilai 1,5 Hasil pengujian dan pembahasan dapat diambil atau c/b bernilai satu untuk mendapatkan beberapa kesimpulan yaitu: korelasi laju pencairan bahan beku terhadap
Fenomena perpindahan panas kontak pelat datar bernilai maksimum. langsung terhadap pencairan bahan beku Penelitian dapat dikembangkan dengan
dapat ditingkatkan dengan memberikan alur alur yang mempunyai penampang saluran pada pelat yang berkontak, agar air yang alur yang membesar dari tengah pelat mencair dapat segera dialirkan sehingga menuju keluar pelat pencairan dan diikuti tidak menjadi penghambat perpindahan dengan kemiringan saluran alur yang panas optimal.. Hasil pengujian diperoleh persamaan
yang dapat memprediksi korelasi laju
VII. DAFTAR RUJUKAN
pencairan bahan pada pelat beralur [1] A. Saito dan H. Hong, Experimental Study geometris A dibanding pelat datar dengan on Heat Transfer Enhancement in Latent batasan variabel kedalaman, lebar kanal Thermal Energi Storage with Direct Contact dan lebar bidang kontak. Melting, Departement of Mechanical
Bahan daging beku yang dicairkan Engineering & Science, Tokyo Institute of
Technology, Japan, Int, J. Heat Mass dengan pelat beralur lebih cepat dari pelat datar, peristiwa ini dapat dilihat dari salju es Transfer. berwarna putih pada daging dan gaya tekan yang diberikan akan terasa lebih lunak.
Laju pencairan bahan beku dalam 1.
A. Bejan, G. Tsatsaronis dan M.
perpindahan panas kontak langsung dapat
Moran, Thermal Design and Optimization,
lebih ditingkatkan dengan kemiringan John Wiley & Sons, New York, 1996. saluran alur. Hasil pengujian daging beku
2. ASHRAE. 1997, Fundamentals membutuhkan waktu pencairan pada Am22
Handbook, Bab 8, 9 dan 11.
lebih cepat dibandingkan dengan A122 yaitu 15-20 menit untuk Am22 dan 25-30 menit 3.
C. P. Arora, Refrigeration and Air untuk A122.
Conditioning, McGraw-Hill, Singapore, 2000. Infomatek Volume 10 Nomor 2 Juni 2008 : 121-134 4.
E. R. G. Eckert dan Robert M. Drake, JR., Analysis of Heat and Mass Transfer,
McGraw-Hill, New York, 1972 5.
F. P. Incropera dan D. P. DeWitt, Introduction to Heat Transfer, John Wiley & Sons, New York, 1996.
6. George A. Lane, Ph.D, Solar Heat
Storage: Latent Heat Materials, CRC Press,
Inc., Florida, 2000 7.
G. F. Hewitt, G. L. Shires dan T. R. Bott, Process Heat Transfer, CRC Press, Florida, 1994.
8. H. Reuter; editor., Aseptic Packaging of Food, Technomic Publishing CO.INC.
9. R. A. Lawrie, Meat Science, Pergamon Press, New York, 1991