VOLUME, DENSITAS BAHAN PADAT DAN CAIR SERTA POROSITAS

VOLUME dan KERAPATAN MASSA (DENSITAS) Penting dalam : Evaluasi kemasakan buah Evaluasi produk (kacang-kacangan) densitas  kemasakan  Dll Masalah dalam penentuan : Ukuran yang relatif kecil (padi dan biji-bijian) Bahan yang bersifat porous (berongga) makanan ringan dan pellet makanan ternak – POROSITAS Bentuk yang tidak menentu Pengukuran volume dengan prinsip perpindahan air.

Metode penentuan : Benda padat --- VOLUME Benda cair --- DENSITAS Benda padat Timbangan datar Timbangan spesific gravity Metode piknometer Untuk produk yang berukuran relatif besar (buah dan sayuran)

CARA : Buah ditimbang dengan timbangan di udara. Buah ditekan ke dalam air dengan alat penekan Hasil pembacaan kedua pada timbangan dengan buah dimasukkan dalam air dikurangi berat wadah plus air = berat air yang dipindahkan

Berat air yang dipindahkan (lb) Volume buah (in3) = Densitas air (lb/in3) Berat buah di udara Densitas buah = Volume buah Berat buah di udara x S.G. air Specific gravity = buah (S.G) Berat air yang dipindahkan TIMBANGAN S.G. Untuk benda-benda yang lebih kecil misal : buah ukuran kecil, kacang polong, buncis, jagung Digunakan neraca analisa atau timbangan S.G

Sampel lebih berat daripada air Berat di udara – Berat dalam air Volume = Densitas air Berat di udara S.G. = S.G.L Berat di udara – Berat dalam air S.G.L = Specific gravity air = 1,0 Densitas air = 62,4 Lb/ft 3

Sampel lebih ringan dari pada air Sampel (S) diikat dengan benda lain (B) yang lebih berat dari pada air agar tenggelam Wa SAMPEL S.G. = (Wa – Ww) S + B – (Wa – Ww)B Wa = Berat di udara Ww = Berat dalam air S = Sampel B = Beban = Penambahan dalam pembasah 3 ml ke dalam 500 ml air suling dapat mengurangi kesalahan karena pengaruh tegangan permukaan & pencelupan dalam air =

POROSITAS Persentase ruang kosong dari massa yang tidak teratur seperti makanan ternak, jerami, gabah, biji-bijian. Diperlukan dalam perhitungan aliran udara, aliran panas, dll

Sampel berada dalam tangki 2, klep 2 ditutup, udara dimasukkan tangki 1 Setelah manometer mencapai tekanan tertentu klep 1 ditutup, pada saat itu manometer mencapai keadaan tekanan setimbang  P1  H. Gas P1V1 = MR1T1 P1 = Tekanan absolut V1 = Vol. dalam tangki M = Berat udara (M1 + M2) R1 = Konstante gas (udara) T1 = Suhu absolut Klep 3 ditutup, klep 2 dibuka tekanan P3 dibaca (klep 1 & 3 tutup)

Berat total udara M, dibagi ke dalam M1 untuk mengisi tangki 1 dan M2 untuk mengisi rongga pori-pori V2 dalam tangki 2 R1T1 = R2T2 = RT M = M1 + M2 P1V1 P3V1 P3V2 = + RT RT RT P1 – P3 V2 / V1 = P3 Persentase volume ruang kosong = POROSITAS P1V1 P3V1 P3V2 = + RT RT RT

Persentase volume ruang kosong = POROSITAS P1V1 P3V1 P3V2 = + RT RT RT P3V1 P1V1 P3V2 = – RT RT RT P3V1 P1V1 – P3V2 = RT RT P3V1 = P1V1 – P3V2 P3V2 = P1V1 – P3V1 P3V2 = (P1 – P3) V1 P3V2 = P1 – P3 V1 V2 P3 = P1 – P3 V1 V2 P1 – P3 = V1 P3

Contoh soal porositas : Untuk menentukan porositas biji jagung kering, tangki 2 diisi sampel jagung dengan densitas curah 47 lb/ft3. Tekanan yang terbaca adalah P1 = 15,2 mmHg, P3 = 10,4 mmHg. Dengan menggunakan persamaan, porositas biji jagung yang densitas curahnya 47 lb/ft3 adalah :

BENDA CAIR Digunakan metode buoyensi atau daya apung adalah cara penentuan densitas didasarkan H. Archimedes : Daya apung bagian atas benda yang tercelup didalam suatu cairan adalah sama besar dengan berat cairan yang dipindahkan – sebagai dasar pengukuran densitas Hidrometri didasarkan pada prinsip benda yang sama akan memindahkan berat yang sama untuk segala macam cairan tempat mengapung V1 D1 = V2 D2 D1 / D2 = V2 / V1 D1 / D2 = H2 / H1 V1 & V2 = Volume yang dipindahkan dari 2 macam cairan oleh benda pengapung yang sama D1 & D2 = Densitas masing-masing cairan H1 & H2 = Kedalaman tercelupnya cairan pengapung (berbentuk silinder terbalik dengan diameter seragam)

HIDROMETER Tabung gelas berlubang yang bagian dasarnya berat & batang atas sempit. Bagian bawah dibebani sebatang logam yang disisipkan dengan berat yang cukup, sehingga seluruh hidrometer dapat tercelup dalam cairan yang ditera sampai suatu kedalaman yang sebagian batang berskala berada di atas permukaan cairan. Berat total hidrometer harus lebih ringan dari cairan yang dipindahkan. Semakin dalam batang hidrometer tercelup, semakin kecil densitas cairan yang ditera. Batang berskala menunjukkan kenaikan densitas dari ujung atas ke bagian bawah. Ketelitian hidrometer sampai 3 desimal. Harus dikoreksi karena adanya penyimpangan dari suhu standar.

LAKTODENSIMETER Untuk menentukan kandungan bahan padat dalam air susu dan pengujian air susu dari pencampuran.

ALKOHOL METER Untuk penentuan % volume alkohol (kons) HIDROMETER BAUME  Baume ringan : untuk cairan yang lebih ringan dari pada air  Baume barat : untuk cairan yang lebih berat dari pada air SAKAROMETER Hidrometer dengan skala balling (% gula) atau skala brix (% gula pada suhu 20C) SALOMETER Untuk penentuan % kejenuhan larutan garam OLEOMETER Untuk minyak sayuran

Densitas air susu Densitas lemak susu 930 kg/m3, air 1000 kg/m3, MSNF (milk solid non fat) 1614 kg/m3. Untuk mengetahui total padatan digunakan rumus : CT = 0,25 D + 1,21 F + 0,66 CT = konsentrasi total padatan (b/b) D = 1000 (SG – 1) SG = spesific gravity F = lemak

Contoh soal : Diketahui air susu pada suhu 26C Kandungan lemaknya 3,5 %, SG 1,032. Hitung konsentrasi total padatan air susu. CT = 0,25 D + 1,21 F + 0,66 = 0,25 x 1000 (1,032-1) + 1,21 x 3,5 + 0,66 = 0,25 x 32 + 4,895 = 8 + 4,895 = 12,895

DENSITAS (KERAPATAN MASSA) dan GRAVITASI SPESIFIK (BERAT JENIS) Sifat benda padat, cair dan gas Berhubungan dengan prosesing pangan Pengeringan Penyimpanan biji-bijian Pengepresan mekanik jerami Stabilitas makanan ringan Evaluasi kemasakan buah Tekstur dan kelunakan buah MASSA kg DENSITAS = VOLUME m3 Faktor yang mempengaruhi adalah : Suhu (temperatur) dan tekanan

DENSITAS BENDA PADAT Densitas individu (buah dan sayuran) Densitas unit (bulk density) biji-bijian, tepung, bubuk, pati Mempertimbangkan pori-pori diantara unit MASSA DENSITAS BULK = VOLUME BULK Faktor yang mempengaruhi densitas bulk : densitas, bentuk, ukuran, sifat permukaan, metode penentuan

DENSITAS PANGAN (dengan DASAR TEORI) 1 t = m1/ 1 + m2/ 2 + m3/ 3 + …. + mn/ n t = Densitas pangan m1- mn = Massa setiap fraksi yang terkandung 1-n  1- n = Densitas komponen 1-n (n = jumlah komponen)

CONTOH Apel mengandung air = 84,4%, Gula = 14,55% , Lemak = 0,6%, Protein = 0,2%, Densitas = ? JAWAB 1 t = 0,844/1000 + 0,1455/1590 + 0,006/925 + 0,002/1400 103 0,840 + 0,0920 + 0,006 + 0,001 = 1064 kg/m3 (1,064 g/ml)

BULK DENSITY Penting dalam proses transportasi, penyimpanan, pengemasan bahan dalam unit (tepung, biji-bijian) Volume Udara  = Volume total

HUBUNGAN, POROSITAS, DENSITAS BULK & PADATAN VOLUME UDARA POROSITAS = () VOLUME TOTAL BULK VOLUME TOTAL BULK – VOLUME BAHAN PADAT POROSITAS = VOLUME TOTAL BULK VOLUME BAHAN PADAT = 1 – VOLUME TOTAL BULK Massa padat dan Bulk sama sehingga DENSITAS BULK = 1 – DENSITAS PADATAN b s – b = 1 – = s s b = Bulk s = Solid

DENSITAS CAIRAN dan GRAVITAS SPESIFIK Densitas digunakan untuk petunjuk kemurnian larutan. Misal : Air mempunyai densitas maksimum 1000 kg/m3 pada 4C Temperatur > 4C densitasnya menurun. penambahan bahan padat (komponen) ke dalam air (kecuali lemak) akan meningkatkan densitas. Untuk menentukan gravitasi spesifik cairan.

L = Densitas cairan pada TC W = Densitas air pada TC MASSA CAIRAN pada VOLUME TERTENTU SG = MASSA AIR pada VOLUME TERTENTU DENSITAS CAIRAN SG = DENSITAS AIR Jika SG. CAIRAN pada TEMPERATUR TC  DENSITAS pada TC adalah L= (SG)T X w L = Liquid T = Temperatur W = Water L = Densitas cairan pada TC (SG)T = Gravitas spesifik pada TC W = Densitas air pada TC Cara penentuan SG dengan :  Botol densitas atau Piknometer ………….SGCAIRAN, GSPADATAN (BIJI-BIJIAN)  Hidrometer …………..CAIRAN

BOTOL DENSITAS (PIKNOMETER) Untuk menentukan SG cairan dan padatan (butir/biji) yang tidak larut dalam cairan W1 = Berat botol kosong W2 = Berat botol yang penuh dengan air W3 = Berat botol yang penuh dengan cairan W4 = Berat botol yang diisi padatan (1/3 bagian) W5 = Berat botol yang diisi padatan dan cairan (Toluena)

W3 – W1 SG CAIRAN = W2 – W1 W3 – W1 = Berat cairan W2 – W1 = Berat air SG PADATAN = W3 – W1 – (W5 –W4) W2 – W1 BERAT PADATAN SG PADATAN = X SG CAIRAN BERAT CAIRAN PADA VOL.SAMA

TUGAS DAN DISKUSI Tuliskan cara-cara penentuan densitas produk padat (Tugas 1) Densitas (kerapatan massa) berhubungan dengan beberapa proses pengolahan pangan. Apa saja dan mengapa demikian (Diskusi kolaboratif 1) Menghitung densitas buah melinjo pada 3 tingkat kemasakan berdasarkan warna kulitnya (Tugas 2) Tingkat kemasakan buah melinjo berhubungan dengan densitasnya. Mengapa demikian (Diskusi kolaboratif 2)

Tugas dikumpulkan dalam bentuk hard copy 21 Oktober 2015 Komposisi kimia daging buah kelapa pada 3 tingkat kemasakan berdasarkan tua mudanya umur dapat dilihat pada tabel sebagai berikut : Komponen Muda (%) ½ Muda (%) Tua (%) Air Protein Lemak Karbohidrat (pati) 83,3 1,0 0,9 14,0 70,0 4,0 15,0 10,0 56,9 3,4 34,7 1,4 Densitas air 1000 kg/m3, protein 1400 kg/m3, lemak 900 kg/m3, pati 1500 kg/m3 Hitunglah densitas masing-masing daging buah kelapa Tuliskan hubungan antara tingkat kemasakan dengan densitasnya