Teknologi pendinginan dan pembekuan by kiman siregar
Download as PPTX, PDF2 likes7,073 views
1. Rangkuman dokumen membahas tentang pendinginan dan pembekuan produk pertanian dengan berbagai teknologi seperti pendinginan kompresi uap, absorpsi, vakum, serta pembekuan dengan hembusan udara dan lempeng sentuh; 2. Juga membahas faktor yang mempengaruhi laju pembekuan seperti suhu, ketebalan produk, dan sistem refrigerasi; 3. Rangkuman juga menyertakan skema perancangan mesin cold storage untuk pembek
More Related Content
What's hot (20)
Viewers also liked (20)
Similar to Teknologi pendinginan dan pembekuan by kiman siregar (20)
Teknologi pendinginan dan pembekuan by kiman siregar
- 1. M.K TEKNIK PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN Oleh : Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.Si E-mail : ksiregar.unsyiah@gmail.com HP : 08128395848, WA : 085260408568 Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Syiah Kuala Banda Aceh 2015
- 2. Pendinginan dan Pembekuan Tujuannya : Memperpanjang masa simpan produk pertanian Mempertahankan mutu produk pertanian Jenis-jenis mesin/teknologi pendinginan : Pendinginan Kompresi Uap Pendinginan Absorbsi Pendinginan Cooling Tower Pendinginan Nokturnal Pendinginan Vakum
- 3. RANGKAIAN SISTEM PENDINGIN KOMPRESI UAP
- 4. RANGKAIAN SISTEM PENDINGIN KOMPRESI UAP
- 5. P tev m 1 2 2`3 4 tk tev tk h3=h4 h1 h2 h DIAGRAM HUBUNGAN TEKANAN DAN ENTHALPI (P h)
- 6. Kapasitas Refrigerasi Kapasitas refrigerasi diperoleh dari perubahan refrigeran dari fase cair ke gas dan menerima panas dari lingkungan yang terjadi pada evaporator. 41refev hhmq Kompresor Kerja yang dilakukan refrigeran selama kompresi isentropik dihitung berdasarkan perubahan entalphi dikalikan dengan laju aliran refrigeran. 12ref hhmThp
- 7. Mesin Pendinginan Absorbsi Kompresi uap - kompresor Absorbsi : - absorber - generator Kondensor Evaporator Katup cekik uap tekanan tinggi tekanan rendah Gambar 6-1 Perbedaan siklus kompresi uap dengan siklus absorbsi
- 8. generator kondensor evaporatorabsorber 1 2 3 4 5 Gambar 6-2 Bagan alir proses pendinginan absorbsi katup cekik tekanan tinggi tekanan rendah larutan pekat (zat penyerap + refrigeran) larutan encer (zat penyerap + refrigeran) uap refrigeran refrigeran cair Catatan : katup cekik 6 7 8 Mesin Pendinginan Absorbsi
- 9. PENDINGINAN VAKUM Proses terjadi pendinginan vakum didasarkan pada proses penguapan sebagian air dari bahan yang didinginkan yang terjadi pada tekanan ruang yang sangat rendah Pada saat terjadinya penguapan, diperlukan entalpi berupan panas laten penguapan yang dapat diserap dari bahan itu sendiri (lingkungan sekitarnya)
- 10. Keunggulan Pendinginan Vakum : Laju pendinginan yang cepat Keseragaman suhu yang baik, karena proses perpindahan panas yang terjadi melalui perubahan fase (phase-change heat transfer methode), sedangkan metode yang lain mode perpindahan panas terjadi secara konduksi dan konveksi Penularan penyakit dari satu bagian terinfeksi ke bagian lainnya lebih kecil, karena tidak menggunakan media (ruang hampa)
- 11. Kelemahan Pendinginan Vakum : Penerapannya yang hanya terbatas pada sayuran daunan dan produk berkadar air tinggi Kebutuhan energi dan biaya yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan metode pendinginan yang lain
- 12. PROSES TERJADINYA PENDINGINAN VAKUM Mekanisme pendinginan vakum didasarkan pada proses perubahan fase (pendidihan) sebagian air dalam bahan yang berlangsung cepat pada kondisi tekanan ruang rendah Secara termodinamika, air yang berada pada ruang bertekanan rendah dapat mendidih pada suhu rendah, seperti diperlihatkan pada Tabel 1
- 13. Tabel 1. Sifat Termodinamika Air Tekanan (kPa) Suhu Titik Didih (o C) Panas Laten Penguapan (kJ/kg) Volume Jenis Uap (m3 /kg) 0,61 1,0 3,2 10,0 101,3 0,01 7,0 25,0 45,8 100,0 2501,3 2484,9 2442,3 2392,8 2257,0 206136,0 129208,0 43360,0 14674,0 1672,9 Sumber : Keenan, et al .(1978) Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa pada tekanan normal (101,3 kPa), air mendidih pada suhu 100oC, sedangkan pada tekanan ruang 0,61 kPa, air dapat mendidih pada suhu mendekati 0oC. Saat terjadi pendidihan diperlukan entalpi (panas laten penguapan).
- 14. Mekanisme Pendingingan Vakum Pada pendinginan vakum, air yang didihkan berasal dari bahan yang akan didinginkan, sehingga panas laten yang dibutuhkan berasal dari bahan tersebut. Dengan demikian, bahan melepaskan panas sehingga terjadi penurunan suhu (pendinginan). Proses pendinginan tersebut berlangsung diseluruh permukaan bahan yang berhubungan langsung dengan udara di dalam ruang pendinginan dengan kecepatan yang hampir sama dengan penurunan tekanan ruangan.
- 15. Perbandingan Penurunan Suhu Dengan Kehilangan Air Dari Tabel 1 terlihat bahwa proses pendidihan air pada tekanan yang lebih rendah membutuhkan panas laten yang lebih besar, sehingga terdapat hubungan yang erat antara penurunan tekanan dan suhu dalam pendinginan vakum. Panas yang masuk dan menyebabkan perubahan suhu disebut panas sensible, karena perubahan panas dapat dirasakan, dihitung dengan persamaan : Dimana : Qs (Panas sensible yang dipindahlan/kJ), m (massa bahan/kg), Cp (Panas jenis bahan/kJ/kg.K), dT (Perubahan suhu bahan/K) dTCpmQs ..
- 16. Jenis-jenis Mesin/Teknologi Pembekuan Pembekuan (dengan hembusan udara (air blast freezing) : Kecepatan ratarata udara pada proses pembekuan ini adalah 1,5 7.0 m/dt dan suhu udara dingin 29 oC sampai - 40 oC Air Impigment Blast Freezer : Laju pembekuan yang dicapai lebih cepat dari metode air blast dan kehilangan air dari pemukaan lebih rendah. Fluidized bed freezing : berdekatan dengan cara pembekuan air blast freezing, tetapi peralatan ini dilengkapi dengan suatu sistem khusus yang dapat menimbulkan getaran- getaran yang bertujuan untuk mengapungkan bahan sehingga mempercepat proses pembekuan
- 17. Jenis-jenis Mesin/Teknologi Pembekuan Pembekuan lempeng sentuh : bahan diletakkan di atas suatu plat, sedangkan jenis yang lain dilakukan dengan menempatkan bahan yang didinginkan di antara dua buah plat. Tidak membutuhkan gerakan udara, suhu plat dipertahankan sampai suhu -40 oC. Pembekuan Kriogenik : Dilakukan dengan mencelupkan atau membiarkan kontak langsung antara bahan yang akan dibekukan dengan bahan- bahan kriogenik (bahan yang mempunyai suhu sangat rendah). Beberapa bahan kriogenik di antaranya adalah CO2 padat, dan N2 cair.
- 18. Kurva Penurunan Suhu Bahan Pangan Selama Proses Pembekuan -30 0 -10 -20 10 32 Temperatur(属C) Waktu (jam) Pusat Antara pusat dan permukaan Permukaan Medium pembeku Tahap pendinginan Waktu suhu menurun hingga sedikit di bawah 0 oC, yakni pada titik beku air Tahap pembekuan Lebih banyak panas yang harus dipindahkan dari ikan agar sejumlah besar air, sekitar 他 bagian, diubah menjadi es. Pada tahap ini suhu menurun sampai -7 oC. Tahap pembekuan lanjutan Dimana air yang masih tersisa membeku. Suhu ikan menurun cepat dan panas yang dipindahkan sedikit.
- 19. LAJU PEMBEKUAN lama(jam) bahan(cm)tebal pembekuanLaju Faktor yang mempengaruhi LP : 1. Metode pembekuan 2. Suhu operasi mesin pembeku 3. Sistem refrigerasi dan kondisi operasi 4. Kecepatan udara untuk mesin pembeku hembusan udara 5. Suhu awal bahan 6. Ketebalan bahan 7. Bentuk bahan 8. Jenis kemasan 9. Properties produk yang akan dibekukan
- 20. Keuntungan pembekuan cepat dibandingkan pembekuan lambat : - Ukuran kristal es yang terbentuk lebih kecil, sehingga kerusakan sel yang terjadi lebih sedikit - Difusi garam dan pemisahan air dalam pembentukan es tidak terlalu banyak - Suhu produk akan lebih cepat turun dari kondisi yang dapat menyebabkan perkembangan bakteri dan jamur, sehingga dapat mencegah proses pembusukan saat pembekuan LAJU PEMBEKUAN Laju pembekuan 3 golongan : Laju pembekuan lambatWaktu pembekuan 30 menit per cm bahan yang dibekukan. Laju pembekuan sedang jika waktu pembekuan antara 20 s.d 30 menit per cm bahan yang dibekukan Laju pembekuan cepat waktu pembekuan 20 menit per cm bahan yang dibekukan.
- 21. Diagram Alir Perancangan Perancangan Sistem Refrigerasi Tipe Kompresi Uap Perbandingan dengan rancangan lain Perancangan dan Perhitungan Kotak Pendingin Target suhu bahan & laju No Yes Print 3 hal penting : 1. Perancangan sistem refrigerasi tipe kompresi uap dengan konveksi bebas 2. Pengkajian karakteristik 3. Analisis kelayakan teknik dan kelayakan finansial. Diagram Alir Perancangan Alat Pendingin dan Pembeku
- 22. Skema pendekatan perancangan dan pembuatan mesin cold storage untuk pembekuan ikan Membuat mesin cold storage sesuai dengan yang ada dipasaran Identifikasi dan pembelian bahan material & sistem refrigerasi Perakitan dan pembuatan cold storage di pabrik Memodifikasi cold storage menjadi mesin pembeku Perhitungan dan perancangan umum Kajian karakteristik produk yang dibekukan dan besar energi pembekuan Perbandingan Rancangan dan proses pembekuan Menghitung dan merancang ulang cold storage yang ada dipasaran Kajian karakteristik produk yang akan dibekukan Perakitan dan pembuatan cold storage di pabrik Perbandingan hasil cold storage dan proses pembekuan Identifikasi performance dari cold storage yang akan dibuat dan pencatatan spesifikasi Perhitungan dan perancangan sistem refrigerasi & kotak pendingin Perhitungan dan perancangan sistem refrigerasi & kotak pendingin Perakitan dan pembuatan cold storage di pabrik Kajian karakteristik produk yang akan dibekukan TAHAP 1 TAHAP 2 TAHAP 3
- 23. Tahap 1 Mesin untuk pembekuan ikan patin, dengan lama pembekuan sekitar 2 hari (48 jam) dengan kapasitas penuh. Spesifikasi mesin cold storage , sebagai berikut : NO URAIAN SPESIFIKASI KETERANGAN A. Kotak Pendingin : Made by Denmark 1. Panjang 1.75 m 3. Lebar 0.625 m 4. Tinggi 0.625 m 5. Tebal dinding 0.0625 m Volume ruang pendingin 0.56 m3 B. Dinding Pendingin : Terdiri dari 3 lapisan 1. Tebal lapisan luar 0.002 m Terbuat dari plat besi 2. Tebal lapisan tengah 0.0595 m Terbuat dari polyurithane 3. Tebal lapisan dalam 0.001 m Terbuat dari aluminium C. Kompresor : 1. Daya 1 HP Made by Jerman
- 24. D. Pipa Evaporator : Bahan dari tembaga 1. Total panjang pipa tembaga 104 m Ada di 5 sisi kotak pendingin (kiri-kanan, muka-belakang, dan di lantai kotak pendingin) 2. Dimensi pipa 0.5 inchi 3. Jarak lilitan antara pipa tembaga 4-5 cm E. Sistem refrigerasi terdiri dari : Sistem refrigerasi mengikuti sistem kompresi uap dengan menggunakan Freon R-134a 1. Kompresor 2. Kondensor 3. Katup Ekspansi 4. Evaporator F. Harga Rp 7.500.000,- Informasi dari pembeli Lanjutan Tahap 1 :
- 25. Tahap 2 Tahap 2 Dirancang ulang mesin cold storage yang sudah ada. Indikator perhitungan dan perancangan ulang, sebagai berikut : Besar beban pendingin Laju pendinginan/pembekuan Karakteristik energi pendinginan/pembekuan Karakteristik produk yang didinginkan/dibekukan Efisiensi mesin pendingin COP mesin pendingin Isometri mesin cold storage yang akan dibuat
- 26. Analisa Terhadap Keadaan Awal Cold Storage Pada keadaan awal, mesin cold storage terbagi atas ruangan penyimpanan dan sistem refrigerasi. Evaporator berada pada dinding ruang pembeku (Gambar 8.4a) Perpindahan panas yang terjadi antara bahan dengan evaporator berlangsung secara konduksi dan konveksi bebas. Perpindahan panas konduksi terjadi pada bahan yang menempel langsung dengan dinding, sedangkan pada bahan yang berada di tengah perpindahan panas terjadi secara konveksi bebas dengan medium udara yang ada dalam ruangan penyimpanan tersebut. Perpindahan panas secara konveksi bebas tidak akan memberikan laju perpindahan panas yang baik, oleh karena itu perlu dilakukan modifikasi dalam rangka memperbaiki perpindahan panas
- 27. Perbaikan Disain Salah satu cara memperbaiki perpindahan panas adalah dengan konveksi paksa yaitu dengan memberikan kecepatan pada udara tersebut dengan menggunakan kipas. Dengan modifikasi melalui penggabungan antara konveksi bebas dengan penambahan konveksi paksa diharapkan perpindahan panas yang terjadi semakin baik dan merata demikian juga dengan laju pembekuan yang dicapai semakin cepat
- 28. Penampang Cold Storage tampak samping Sistem refrigerasi Dinding ruang pembeku Ruang pembeku k o n d e n s o r evaporator k o n d e n s o r ko mp res sor r c v Blower Dinding ruang pembeku beserta evaporator Plat penutup 50 4 115 175 162 27.5 135 20 10015 62 evaporator Motor penggerak Mesin cold storage sebelum dimodifikasi Desain rancangan modifikasi mesin cold storage menjadi mesin pembeku melaui kombinasi konvesksi bebas dan konveksi paksa (hembusan udara dingin)
- 29. Diagram alir perhitungan pada perancangan mesin pendingin/pembeku mulai Input data Rancang bangun sistem Perkiraan lama Pembekuan Kinerja mesin pembeku END Analisis Sistem Refrigerasi Analisis Pindah Massa Analisis Pindah Panas pd bahan Analisis Pindah Panas Penukar panas Target suhu bahan yes no
- 30. Analisis Sistem Refrigerasi Konfigurasi pipa, Dimensi pipa, Kapasitas Ref. Aktual, m udara Analisis Pindah Panas I Koefisien Pindah Panas Kapasitas penukar panas, Tudara mulai END Analisis Pindah Panas di bahan Kap Kompresor, Suhu evaporator dan kondensor, displacement Kap. Refr. Aktual, kerja kompresor, kap. Kondensor, COP Kebutuhan Evaporator mulai m ref Properties R-134a Kap. Refigerasi (ton) Line Capacty END mulai Skema Crank-Nicholson Daya kipas, fungsi statik pressure Analisis Pindah Massa Penurunan tekanan Debit kipas, kecepatan udara mulai END
- 31. Analisis Pindah Panas di bahan END Koefisien Pindah Panas pd Bahan Skema Crank- Nicholson Pindah panas pd Bahan mulai Jum. Bahan, Tebal bahan, T awal bahan, vudara, Tudara END Hitung jml interval (i), perubahan sifat-sifat termal awal Waktu = 0 Hitung sifat-sifat termal Hitung selang waktu iterasi (rt ) Waktu = waktu わ Hitung suhu pusat dan permukaan Hitung elemen matrik Hitung suhu-suhu pada titik lain dengan eliminasi Gauss-Siedel mulai End Skema Crank-Nicholson
- 32. Katup ekspansi kondensor evaporator Garis cairan Garis cairan kompreso r Pipa isap (suction) Cair jenuh p3 = p2 T3 < T2 Gas p1 > p4 T2 = T1 Cair jenuh p4 < p3 T4 < T3 Cair jenuh p3 = p2 T1 < T4 Pelepasan panas (Qk) Penyerapan panas (Qo) Garis ekspansi Daerah tekanan tinggi Daerah tekanan rendah
- 34. TERIMA KASIH Dr.Kiman Siregar, S.TP,M.SI Dosen Jurusan Teknik Pertanian Universitas Syiah Kuala-Aceh E-mail : kiman_siregar2004@yahoo.com; ksiregar.unsyiah@gmail.com HP : +62 812 8395848; WA : +62 852 60408568; Halo : +62 8111 954822