ERNAWATI JASSIN_PDF_docx - Pasca UNHAS

KAJIAN EKSPERIMENTAL NILAI KONDUKTIVITAS THERMAL DAN PANAS
SPESIFIK BEBERAPA JENIS IKAN
Experimental Study on Thermal Conductivity and Heat Specific of Several Fish Species
Ernawati Jassin
ABSTRAK
Sifat termal terdiri dari konduktivitas termal (k) dan panas spesifik (Cp) berpengaruh signifikan
terhadap perpindahan panas pada bahan hidup seperti produk pangan ikan. Meode yang
digunakan untuk penetuan Nilai k dan Cp Ikan dengan pengukuran langsung dan berdasarkan
komposisi proksimat .Hasil penelitian memperlihatkan Nilai k dan Cp berpengaruh nyata
terhadap suhu di bawah 4 ⁰ C, sedangkan suhu di atas 4 ⁰ C tidak berpengaruh nyata.
Kata kunci : konduktivitas thermal, panas spesifik
ABSTRACT
Thermal properties of thermal conductivity (k) and specific heat (Cp) significantly affects heat
transfer in living material such as fish food products. Meode used for k and Cp Value
Determination of Fish by direct measurement and based on proximate composition. The results
show the value of k and Cp significantly affected the temperature below 4 ⁰ C, while
temperatures above 4 ⁰ C had no significant effect.
Keywords: Thermal conductivity, heat specific
PENDAHULUAN
Sifat fisik bahan seperti dimensi, densitas, panas laten, panas jenis serta sifat termal
yaitu konduktivitas termal, difusivitas termal, dan emisivitas termal, panas spesifik
sangat signifikan berpengaruh dalam problem pindah panas pada bahan hidup seperti
produk pangan ikan Data sifat fisik bahan tersebut sangat diperlukan dalam operasi
pada
industri pengolahan pangan guna pengembangan model termal untuk
mendapatkan hasil yang akurat secara numerik dan juga untuk memprediksi atau
mengontrol fluks panas dalam bahan makanan selama proses pengolahan seperti
pemanasan, pembekuan, sterilisasi, pengeringan atau pasteurisasi
Beberapa peneliti termasuk Hill, et al. (1967), Qashou, et al. (1972), Choi dan
Okos (1983), Sweat (1975) dan Rahman (1993) telah menekankan perlunya
mengetahui sifat termal produk pangan secara umum dan seafood secara khusus.
Properti ini sangat tergantung pada karakteristik fisik makanan seperti suhu, ukuran,
bentuk, keadaan (beku atau dicairkan), komposisi parameter (kadar air, kandungan
lemak, protein, dan abu) serta dari bentuk susunan serat .
Konduktivitas thermal bahan (k) adalah proses perpindahan panas secara
konduksi atau besarnya laju pindah panas persatuan waktu dalam suatu unit operasi..
Nilai ini spesifik untuk tiap jenis bahan. Nilai k akan berbeda untuk bahan yang berbeda
disebabkan pada komponen yang terkandung di dalam bahan berbeda. Nilai k juga
dipengaruhi oleh suhu, sehingga nilai k bahan pada berbagai suhu sangat penting
diketahui.
1
Panas spesifik (Cp) bahan pangan adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk
meningkatkan temperatur satu satuan kuantitas bahan pangan sebesar satu derajat dikali
bobot produk dikali perubahan temperatur yang diinginkan.
Informasi tentang panas spesifik sangat penting, apabila wujud dari bahan
pangan mengalami perubahan, maka nilai dari variable panas spesifik harus dimasukan
dalam penghitungan beban panas
Selain dengan pengukuran, konduktivitas termal bahan juga dapat diprediksi
dengan menggunakan model empiris.
Hubungan teoritis dan empiris yang digunakan dalam merancang proses panas
menggunakan sifat-sifat thermal dari bahan yang digunakan harus diketahui, namun
informasi sifat-sifat ini masih terbatas, dan yang tersedia diperoleh dengan berbagai
teknik yang berbeda, serta nilai ini tidak selalu tersedia.
METODOLOGI
Penelitian ini mulai dilakukan pada bulan Juli - Agustus 2010. Pelaksanaan
penelitian ini dilakukan di Laboratorium THP Fakultas Ilmu Kelautan dan Perikanan
Universitas Hasanuddin dan Laboratorium Kimia dan Mikrobiologi Politeknik
Pertanian Negeri Pangkep.
Prosedur percobaan adalah sebagai berikut :
1. Pengukuran konduktivitas thermal dan panas spesifik ikan menggunakan alat
ukur.
- Pengukuran nilai k dilakukan di Laboratorium THP Fakultas Ilmu Kelautan dan
Perikanan Universitas Hasanuddin menggunakan alat ukur suhu dan Thermocontrol
autonics tipe TZ4M dan TZN4S
- Sampel filet ikan dibuat kubus ukuran 5 cm x 3,5 cm dengan ketebalan 2 cm.
- masukkan jarum termokopel kedalam ikan uji sesuai prosedur , hitung besarnya suhu
T1 dan suhu T2 pada termocontrol ) serta pembacaan voltmeter dan amperemeter
pada alat ukur.
2. Penentuan konduktivitas Thermal dan panas spesifik berdasarkan komposisi
proksimat
a. Analisa Protein (SNI 01-2354.4-2006)
b. Analisa Lemak (SNI 01-2354.3 -2006)
c. Analisa kadar Air (SNI 01-2354.2-2006)
d . Analisa kadar abu (SNI 01-2354.1-2006)
e. Analisa Karbohidrat
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Nilai KonduktivitasThermal (k) hasil pengukuran
Nilai konduktivitas thermal ikan ekor kuning (Caesio Cuning)
hasil
pengukuran yang dihitung menggunakan Persamaan (2) dengan alat ukur Temperatur
controller Autonics Tipe TZ4M adalah 0,699 W/m ⁰K diukur pada suhu (-12 ⁰C – 12
2
⁰C), ikan cakalang (Katsuwonus pelamis)
adalah 0,661 W/m ºK, ikan kembung
(Restrelliger kanagurta ) adalah 0,577 W/m ºK.
Dari Tabel 1 terlihat bahwa nilai konduktivitas thermal pada ketiga jenis ikan
akan semakin turun dengan naiknya suhu sehingga perlakuan suhu berpengaruh nyata
terhadap hasil pengukuran k pada suhu dibawah 0 ⁰C dan pada suhu diatas 0 ºC suhu
tidak berpengaruh nyata.
Faktor ini disebabkan karena pengaruh nilai konduktivitas thermal air pada
jenis ikan uji masih sangat besar atau dominan (konduktivitas thermal air ≈ 0,56 W/m
ºK). Nilai konduktivitas thermal ikan uji dapat diamati pada Tabel 1 Gambar 1
dibawah ini:
KONDUKTIVITAS
THERMAL W/ m ⁰ K
Tabel 1. Nilai konduktivitas thermal ikan uji
KONDUKTIVITAS THERMAL (W/m⁰K)
ekor Ikan cakalang
Ikan kembung
SUHU ⁰ Ikan
kuning
C
-12
2,9927
1,8303
2,1588
-9
2,8746
1,7473
2,8239
-6
2,9085
1,582
2,1609
-3
0,9146
1,0810
1,1633
0
0,7502
0,8313
0,5830
3
0,7406
0,6650
0,5824
6
0,6981
0,6650
0,5826
9
0,6937
0,6411
0,5897
12
0,6657
0,6749
0,5542
Sumber, Data Penelitian 2010
-12
-9
-6
-3
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
SUHU ⁰ C
3
6
9
12
Gambar 1. Nilai konduktivitas thermal – Vs – Suhu
Dengan analisa statistik regresi linear untuk ikan ekor kuning (Caesio Cuning),
ikan cakalang (Katsuwonus pelamis), ikan kembung ( Restrelliger kanagurta)
disimpulkan bahwa jika terjadi penurunan suhu maka nilai konduktivitas thermal ikan
naik dan sebaliknya.
B. Nilai konduktivitas Thermal dengan analisa proksimat
- Nilai konduktivitas Thermal dengan analisa proksimat menggunakan persamaan
Choi,Y dan Okos,M.R) dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2. Nilai k proksimat menggunakan persamaan Choi,Y& Okos,M.R
3
Suhu ⁰C
Nilai k dengan proksimat
Ikan Ekor kuning
Ikan cakalang
-12
0,5096
0,4666
-9
0,5096
0,4667
-6
0,5094
0,4664
-3
0,5081
0,4651
0
0,5079
0,4650
3
0,5076
0,4647
6
0,5073
0,4644
9
0,5073
0,4644
12
0,5072
0,4644
Sumber data penelitian 2010
Ikan kembung
0,4668
0,4666
0,4665
0,4653
0,4651
0,4648
0,4643
0,4643
04643
Analisa korelasi regresi linear menunjukkan bahwa nilai k hasil pengukuran
dengan nilai k proksimat menggunakan persamaan Choi,Y & Okos,M.R tidak
berkorelasi atau memiliki hubungan keeratan.
C. Nilai panas spesifik ( Cp ) pengukuran
Tabel 3 . Nilai Cp ikan uji
Cp ( kJ /Kg ⁰ K ) Pengukuran
Ikan cakalang
SUHU ⁰ C Ikan ekor kuning
-12
5,5339
Cp ( kJ/ Kg ⁰K )
-9
5,5076
-6
5,5182
-3
2,6520
0
2,5179
3
2,8944
6
3,4244
9
3,4335
12
3,5339
Sumber data penelitian 2010
-12
-9
-6
-3
12
9
6
3
0
-3
-6 0
-9
-12
Ikan kembung
8,2585
6,2372
7,8841
7,1390
4,8777
3,7512
3,0018
3,0018
2,9867
3,0446
5,4360
5,1595
4,9783
4,7169
4,5383
3,1499
3,0113
2,9566
3
6
9
12
SUHU ⁰C
Gambar 2. Panas spesifik – Vs- Suhu
Dari Tabel 3 terlihat bahwa perlakuan suhu berpengaruh nyata terhadap hasil
pengukuran Cp pada suhu dibawah 4 ⁰C sedangkan kisaran suhu diatas 4 ⁰C tidak
berpengaruh nyata.
4
Nilai Cp untuk ikan ekor kuning adalah 3,463 (kJ /Kg ⁰K), ikan cakalang 3,041
(kJ /Kg ⁰ K), dan ikan kembung 3,036 (kJ /Kg ⁰K)
Dari tabel dan grafik untuk ketiga jenis ikan disimpulkan bahwa nilai panas
spesifik akan menurun dengan kenaikan suhu, ini disebabkan karena pengaruh
kandungan air dalam ikan masih lebih dominan untuk kisaran suhu yang diteliti (faktor
nomali air)
D. Nilai panas spesifik ikan ( Cp ) berdasarkan analisa proksimat
Tabel. 4. Nilai Cp berdasarkan analisa proksimat
Suhu ⁰C
-12
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
Nilai panas spesifik ( kJ/Kg ⁰K)
Ikan ekor kuning
3,836
3,836
3,836
3,855
3,855
3,855
3,855
3,855
3,854
S
umber data penelitian 2010
Ikan cakalang
3,534
3,534
3,550
3,550
3,550
3,550
3,550
3,550
3,550
Ikan kembung
3,502
3,518
3,518
3,518
3,518
3,518
3,518
3,518
3,518
Dari hasil analisa korelasi regresi linear disimpulkan bahwa perhitungan panas
spesifik ikan menggunakan persamaan Choi, Y & Okos, M.R serta persamaan
Woodside & Messmer tidak berkorelasi atau tidak memiliki hubungan keeratan dengan
alat ukur.
KESIMPULAN
Nilai konduktivitas thermal ikan ekor kuning (Caesio cuning), 0,699 W/m ⁰K,
ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) 0,661 W/m ºK dan ikan kembung (Restrelliger
kanagurta) 0,577 W/m ºK.serta panas spesifik ikan ekor kuning (Caesio cuning) 3,855
kJ/Kg ⁰K, ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) 3,550 kJ/Kg ⁰K dan ikan kembung (
Restrelliger kanagurta) 3,518 kJ/Kg ⁰K.
Suhu merupakan faktor penentu nilai konduktivitas termal (k) dan panas spesifik
(Cp) ikan pada suhu beku ( suhu dibawah 0 ⁰C ),dan pada pada suhu 4 ⁰C keatas suhu
tidak berpengaruh nyata.
5
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Dirjen Pendidikan Tinggi yang telah membiayai penelitian
ini melalui dana BPPS Tahun anggaran 2008/2009.
DAFTAR PUSTAKA
Anthony J. Fontana et al . 2001. Simultaneous Thermal Conductivity, Thermal
Resistivity, and Thermal Diffusivity Measurement of Selected Foods and Soils
California, USA. Paper Number: 01-6101 An ASAE Meeting Presentation July
30-August 1, 2001.
Anonim. Laporan praktikum Sumber daya Perikanan Laut, Arsip Blog Senin, diakses
28 Juni 2010.
Anonim. Metodologi Penelitian dan Pengkajian Perikanan
Anonim. Thermal Properties of Fresh and Frozen Fish International Journal of
Refrigeration Volume 4, Issue 3, May 1981, Pages 143- 146.
Alexander San Lohat, 2009. Suhu dan Kalor. Arsip Blogger Tuesday.
Badan Standarisasi Nasional (BSN) ICS 67.120.30. Cara Uji Kimia Bagian 1 :
Penentuan Kadar Abu Pada Produk Perikanan. Standar Nasional Indonesia
(SNI :01-2354.1-2006).
6