A.1 Karakteristik
Fisik
·
Bentuk
·
Ukuran
·
Volume
·
Luas permukaan
·
Sudut curah
·
Densitas
·
Porositas
·
Warna
·
Penampakan
A.1.1 Bentuk dan Ukuran
Bentuk
dan ukuran adalah sesuatu yang tidak dapat dipisahkan. Dua hal ini mengambil
peran penting dalam merancang alat, seperti grading dan sortasi. Bentuk dan
ukuran dibedakan menjadi 2 kasus:
1. Komoditi
yang bentuk dan ukurannya dapat dibedakan dengan mata telanjang
2. Produk
berbentuk bubuk : kopi, garam, susu bubuk dll.
Ukuran menyatakan besaran materi atau isi pada suatu
komoditas yang dimanifestasikan dalam bentuk besaran :
·
Berat
·
Luas
·
Lebar
·
Tebal
·
Volume
·
Panjang
·
Diameter
Sedangkan untuk ukuran produk tepung dapat dinyatakan
dengan mesh (saringan), yaitu jumlah lubang persatuan luas (n/in2 atau
N/cm2). Penentuan ukuran buah dan sayuran menggunakan pengukuran panjang/berat
atau volume.
Bentuk dan ukuran dapat mempengaruhi :
·
penerimaan konsumen
·
pengemasan
·
distribusi
·
proses pengolahan
A.1.2 Volume dan Densitas
Densitas
terbagi menjadi dua, yaitu:
1. Densitas
Kamba (Bulk density) adalah perbandingan bobot bahan dengan volume yang ditempatinya,
termasuk ruang kosong diantara butiran makanan.
2. Densitas
Nyata adalah perbandingan bobot bahan dengan volume yang hanya ditempati oleh
butiran bahan tidak termasuk ruang kosong.
Densitas Kamba dapat diukur dengan menimbang bahan
yang menempati wadah literan sesuai dengan volume. Sedangkan Densitas Nyata
dapat diukur dengan beberapa cara, seperti:
§ Gelas
ukur yang diisi toluena (C6H5CH3) sampai volume tertentu
§ Kenaikan
volume toluena akibat sejumlah bobot butiran yang dapat menyatakan densitas
nyata
§ Dengan
piknometer
Metode penentuan volume dan densitas :
·
Gelas ukur
·
Piknometer
·
Densitimeter
Densitas Nyata
dapat dihitung dengan rumus:
D = density toluene
x bobot biji = toluene
x X
bobot toluene yang di usir biji (b + X) - c
Densitas
toluene dapat dihitung dari penimbangan a, b dan c
ρ toluene
= b - a
c
- a
Volume dan Densitas juga dapat berperan sebagai
aplikasi-aplikasi, seperti:
§ pengeringan
dan penyimpanan
§ rancangan
silo dan ruang penyimpanan
§ mesin
kompresi mekanikal
§ pemisahan
bahan-bahan asing
§ penentuan
kemurnian benih
§ separasi
dan grading
§ evaluasi
kematangan
§ tekstur
dan kelunakan buah
§ estimasi
ruang udara di dalam jaringan tanaman
§ evaluasi
kualitas produk seperti kacang kapri, jagung manis dan kentang (densitas
meningkat jika matang)
A.1.3
Sudut Curah
Sudut curah adalah sudut yang terbentuk antara
bidang datar dengan sisi
miring curahan bila sejumlah biji dituangkan
dengan cepat di
atas bidang datar.
Sudut
curah sangat penting untuk mendisain
wadah, fasilitas penyimpanan, dan alat pembantu lain dalam
pengolahan biji-bijian. Sudut
Curah ditentukan dengan mengukur diameter curahan dan tinggi curahan.
Rumus untuk mengukur sudut curah :
tg α =
t
= 2 t
0,5 d d
Tabel
1. Sudut Curah berbagai Jenis Biji-bijian
Jenis
Bahan
|
Sudut
Curah (Derajat)
|
Jagung
Pipil
Sorgum
Gabah
Kacang
Kedelai
Gandum
|
27
33
36
29
28
|
sumber : Richey, Jacobson dan Hall (1980)
A.1.4
Luas Permukaan
Luas permukaan bahan juga menentukan image-sensor
untuk keperluan otomatisasi dan robotisasi mesin-mesin pertanian.
v Luas permukaan daun menentukan :
·
kapasitas fotosintesis
·
Laju pertumbuhan
·
Hubungan tanaman-tanah-air
v Luas permukaan buah dan biji penting dalam :
§ Pengukuran respirasi
§ Penentuan warna
§ Pemantulan cahaya
§ Fenomena transfer panas
A.1.5 Warna dan
Penampakan
Warna adalah sebuah sensasi fisik jika
distribusi energi dari cahaya direfleksikan atau ditransmisikan oleh/melalui bahan
pangan. Energi digambarkan sebagai spektrum elektromagnetik yang kontiniu
dengan kisaran dari sinar gamma (pjg gel 10-5 nm – 1017
nm. Bagian dari spektrum elektromagnetik yang dapat dilihat oleh mata adalah 380-770 nm, sehingga mempengaruhi warna.Warna
tidak sama sensasinya dengan karakteristik fisik lain seperti titik leleh,
ukuran partikel, dll. Warna merupakan
persepsi manusia terhadap penampakan dari
sinyal yang diberikan oleh otak.
v Warna juga dapat dipengaruhi oleh :
·
Sejumlah atribut fisik (ukuran,
tekstur, gloss, polarisasi, keadaan fisik)
· Serangkaian persepsi
psikologis (latar belakang warna, type cahaya, karakteristik geometri objek).
v Warna dan Penampakan dapat ditentukan oleh :
·
Adanya
sinar sebagai sumber penerangan
·
Sifat
absorbsi dan refleksi spektral benda
·
Kondisi
lingkungan benda
·
Kondisi
subjek yang melihat benda
v Warna dan Penampakan berperan dalam menentukan
mutu fisik, seperti:
ü Pada beras dinyatakan dengan derajat sosoh
atau derajat keputihan
ü Pada umbi yang penting warna bagian dalam
umbi
ü Kelainan warna menunjukkan adanya kerusakan
atau penyimpangan mutu
ü Menunjukkan tingkat kematangan buah
ü Pedoman dalam proses pengolahan
v Ada 3 unsur warna untuk menyatakan pengukuran warna :
·
hue (warna kromatik)
·
value / lightness : warna
akromatik atau kecerahan
·
kroma : intensitas warna
kromatik
Penglihatan manusia merespon 3 warna
(tri stimulus) dengan panjang gelombang yang berbeda yaitu merah, hijau dan
biru. Notasi standar untuk ketiga warna ini oleh International Committee on
Illumination (ICI/CIE) :
X = merah
Y= hijau
Z = biru
W5 Cara menilai atau mengukur warna :
ü Cara deskripsi
ü Cara gambar (chart methods)
ü Cara
notasi, dengan cara subjektif dan objektif
ü Cara spektrofotometri, dengan cara objektif
ü Cara
panelis ahli, dengan carasubjektif
A.1.6 Porositas
Porositas merupakan
ruang (void) dalam suatu massa seperti biji-bijian atau
bahan porous lain. Porositas penting dalam
aliran udara dan panas. Porositas bisa disebut juga faktor pengemasan (PF).
Faktor pengemasan (PF) dapat dihitung dengan rumus:
PF = densitas partikel solid – densitas kemasan
densitas partikel solid
A.2 Karakteristik Mekanik
Sifat Permukaan,
Tekstur dan Kekerasan merupakan sesuatu pertimbangan yang penting dalam proses pengupasan secara
mekanis.
Selain itu sifat ini juga digunakan untuk mendesain mesin “grading”
terutama untuk memisahkan bahan yang berukuran kecil, sedang dan besar. Berdasarkan kerataan permukaan
dapat dibagi atas sifat-sifat permukaan yang rata dan bergelombang.
v Jenis-Jenis Sifat Permukaan:
§ halus
§ halus berbulu halus
§ halus berbulu kasar
§ kasar tidak berbulu
§ kasar berbulu.
Sedangkan tekstur biasanya dihubungkan dengan
kesan mulut bila mengunyah setelah di masak, seperti:
·
mealy
(seperti bertepung)
·
gritty/sandy
(rasa berpasir)
·
Sticky
(pulen)
Kekerasan berhubungan
erat dengan tingkat kematangan buah. Sehingga kekerasan seringkali dipertimbangkan dalam menilai mutu fisik biji-bijian. Sifat kekerasan erat kaitannya dengan
komposisi bahan dan tingkat kematangan pada buah-buahan.
A.2.1 Pengertian
Sifat Mekanis
Sifat mekanis adalah sifat yang
berhubungan dengan perilaku bahan akibat gaya yang diberikan terhadap bahan
tersebut. Sifat mekanis yang
berhubungan dengan perubahan bentuk dan aliran bahan disebut dengan sifat
reologi. Sifat Reologi adalah sifat fisik produk pangan/hasil pertanian
yang berkaitan dengan deformasi bentuk akibat terkena gaya mekanis. Sifat
reologi merupakan sifat mekanis, akan tetapi sifat mekanis belum tentu sifat
reologi.
Sifat-sifat mekanis bahan pangan dan
hasil pertanian :
- Kekeras
- Kekuatan tekan
- Tahanan geser
- Koefisien statis
- Koefisien luncur (sliding)
- Koefisien gesekan
Sifat-sifat reologi yang perlu
diperhatikan untuk bahan pangan cair, kental, gel dan plastis:
- kekentala
- kelengketan
- elastisitas
- plastis
- lentur
- kenyal
A.3
Karakteristik Termik
·
Panas Jenis
·
Panas Laten
·
Konduktivitas Panas
·
Difusivitas Panas
A.3.1.
Panas Jenis
Panas Jenis suatu
bahan adalah Jumlah panas atau kalori yang diperlukan untuk mengubah suhu
sebanyak 10C dari 1 gr bahan. Panas jenis air dalam
keadaan cair : 1.00 BTU/lb. Panas
jenis air dalam keadaan beku : 0.48 BTU/lb.
Rumus menentukan panas jenis suatu bahan:
·
Untuk bahan berkadar air tinggi, rumus
cp di atas titik beku :
cp = 4.1868 (0.008 m + 0.2)
·
Untuk proses di bawah titik beku :
cp = 4.1868 (0.003 m + 0.2)
Keterangan: m = kadar air bahan (% basis basah)
A.3.2 Panas
Laten
Panas Laten adalah Jumlah
panas atau jumlah kalori yang diperlukan
untuk mengubah fase 1 gr bahan,
baik dari padat ke cair atau dari cair ke gas atau sebaliknya tanpa merubah suhunya. Misalnya, panas untuk merubah air pada
suhu 32 F menjadi es pada suhu
32 F, maka disebut panas laten pembekuan. Seadangkan panas yang dibutuhkan
untuk merubah air pada suhu 212 menjadi
uap pada suhu 212 F, maka disebut panas laten penguapan. Dan panas laten untuk pembekuan
air : 144 BTU/lb.
A.3.3 Konduktivitas
Panas (Termik)
Konduktivitas
panas adalah laju pindah panas (q) melalui permukaan bahan
dengan
luas A jika pada benda tersebut diberikan panas dengan perbedaan suhu sebesar T1-T2. Konduktivitas panas bahan erat kaitannya dengan porositas,
struktur dan komposisi kimia, khususnya pada
karakteristik udara, lemak dan air. Nilai konduktivitas panas sangat penting artinya dalam penyimpanan
biji-bijian, proses pengolahan di pabrik, pendinginan dsb, khususnya menyangkut
proses pindah panas secara konduksi.
Konduktivitas Panas dapat dirumuskan
menjadi:
K = q
x L
A (T1-T2)
A.3.4 Difusitas
Panas (Termik)
Difusitas panas sangat
penting artinya apabila terjadi proses pindah panas terutama terjadi secara
konduksi daripada secara korelasi. Selain itu Difusitas Panas juga penting
dalam proses pengeringan, destilasi dan absorbsi. Difusi Panas juga berperan
dalam menentukan kecepatan distribusi panas dalam bahan. Semakin besar maka
semakin cepat pembauran panas dalam bahan. Difusi panas bahan pangan bervariasi dari 1 - 2 x 10-7 m2
s-1 dan akan bertambah menurut kenaikan suhu.
Besarnya sangat
tergantung pada konduktivitas panas, densitas, dan panas jenis bahan, seperti
pada persamaan Rumus berikut :
Q = k
(p.Cp)
keterangan : Q =
difusi panas
k
= konduktivitas panas
p =
densitas
Cp= panas jenis