BAB 5 - Kandungan Air Keseimbangan (Equilibrium Moisture Content)

Posted by : DSN Group Jumat, 17 November 2017

Han Oktariansyah ~ 05021181520015

Syaeful Arifin ~ 05021181520014

Wahyu Surya ~ 05021381520058

Cindy Claudia ~ 05021381520049

KANDUNGAN AIR KESEIMBANGAN (EquilibRium Mouisture Content)

Kadar air kesetimbangan (Me) merupakan fungsi dari temperature, dan juga merupakan fungsi dari kelembaban nisbi. jika kelembaban nisbi semakin rendah, maka semakin rendah juga kadar air kesetimbangan. suatu bahan terdiri dari bahan tersebut dan air yang dikandungnya. jadi massa total bahan adalah massa bahan tersebut (disebut massa kering) ditambah dengan massa air yang dikandungnya.

Kandungan air (Moisture content) MC dalam suatu bahan adalah massa air yang dikandung dibagi dengan massa total, moisture content ini disebut sebagai MC basis basah. Sedangkan MC basis kering adalah massa air yang dikandung dibagi dengan massa kering bahan. Terdapat tiga jenis air yang dikandung oleh suatu bahan yaitu air hydrasi, air terikat dan air bebas.

1. Air Hydrasi adalah air yang secara kimia terikat dengan bahan pada umumnya tidak

dimasukkan dalam kandungan air, tapi dianggap sebagai bagian integral dari bahan. Jadi pada umumnya masa air ini termasuk kedalam massa kering.

2. Air terikat adalah air yang diikat oleh bahan karena adanya efek kapiler dan ikatan hydrogen, gaya van der waals dan ikatan-ikatan ion dan polar.

3. Air bebas adalah air yang dikandung oleh bahan dan terlarut dalam bahan karena adanya rongga dan kapiler yang lebar dalam bahan. Jadi kandungan air yang paling kuat diikat oleh bahan, bahkan disebut sebagai bagian integral bahan adalah ar hydrasi. Sedangkan yang diikat secara lebih lemah adalah air terikat, tekanan uap dari air yang dikandung ini kurang dari tekanan uap air murni. dan tentu saja kandungan air yang paling diikat paling
lemah oleh bahan adalah air bebas.

Tekanan uap kandungan air ini adalah sama dengan tekanan uap dari air murni. Jika suatu bahan disimpan dalam suatu tempat pada suhu dan kelembaban relatif RH yang konstant maka kadar air bahan tersebut akan menuju suatu keseimbangan dengan lingkungannya. Kadar air ini disebut sebagai kadar air keseimbangan (Equilibrium Moisture Content = EMC). jadi EMC adalah kandungan air dari suatu bahan yang disimpan di suatu tempat dalam jangka waktu yang tak terhingga. seperti disebutkan diatas, EMC ini tergantung pada suhu dan RH lingkungan. Jika suatu bahan yang sudah mencapai keseimbangan dengan suatu lingkungan dipindahkan ke lingkungan dengan suu yang atau RH yang berbeda maka bahan tidak berkeseimbangan dengan lingkungan tersebut. misalnya jika lingkungan yang baru tersebut lebih panas atau RH lebih kecil maka air dalam bahan akan menguap atau MC-nya akan turun dan dalam waktu yang tak hingga akan mencapai EMC baru.

Aktivitas air (AW) menunjukkan jumlah air bebas di dalam pangan yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Nilai aw pangan dapat dihitung dengan membagi tekanan uap air pangan dengan tekanan uap air murni. Jadi air murni mempunyai nilai aw sama dengan 1. Nilai AW secara praktis dapat diperoleh dengan cara membagi % RH pada saat pangan mengalami keseimbangan kadar air dibagi dengan 100. Sebagai contoh, jika suatu jenis pangan mempunyai AW = 0,70, maka pangan tersebut mempunyai keseimbangan kadar air pada RE 70%, atau dengan perkataan lain pada RE 70% kadar air pangan tetap.

Proses kesetimbangan kadar air akan berjalan secara otomatis, karena itu sifat ini sangat penting pada proses pengeringan. Dalam arti, penentuan kadar air yang dilakukan pada saat pengeringan, harus disesuaikan dengan kondisi lingkungan tempat bahan akan disimpan, mengingat pada akhirnya kadar air bahan tersebut akan mencapai kesimbangan. Dengan demikian, proses pengeringan dapat berlangsung secara efisien.

Kadar air dan kelembapan ruang penyimpanan merupakan faktor penyebab kerusakan fisika yang harus selalu diperhatikan selama penyimpanan. Kadar air pakan biasanya menyesuaikan diri dengan kelembapan lingkungan, hingga terjadi kesetimbangan antara kadar air pakan dan kelembapan lingkungan. Cairan di dalam pakan akan tertarik keluar apabila kelembapan lingkungan penyimpan relatif rendah. Kadar air dan kelembapan merupakan pemicu tumbuhnya jamur dan serangga. Jamur dan aktifitas serangga pada pakan akan meningkatkan suhu lingkungan

Pada tahun 1871 Kelvin membuat model penyerapan kadar airbahan padat dengan menganggap pencairan secara kapiler didalam pori – pori. Hubungan antara tekanan uap pada cairan secara kapiler (P_v) dan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama (P_vs) adalah dasar teori pencarian kapiler.

ln (P_v/ P_vs) = – (2 τ V Cos α / r R_oT_abs)

Persamaan Langmuir, persamaan ini menjelaskan bahwa penyerapan lapisan tunggal dari uap air pada permukaan bagian dalam kulit bijian dalam terminology gaya – gaya kimia yang tidak seimbang.

V= V_m (h P_v / l +h P_v)

Keterangan:

V= volume uap air yang diserap secara isothermal oelh bijian

V_m= volume uap air yang diserap saat permukaan bijian tertutup penuh molekul lapisan tunggal

Persamaan BET, yaitu permukaan bagian dalam kulit bijian dianggap sebagai susunan sisi penyerapan spesifik dan setiap sisi mampu menyerap lebih dari satu molekul air.

P_v/ V (P_vs – P_v) = (l/ V_m^c) + (c – 1/ V_m^c) (P_v/ P_vs)

Keterangan:

C= konstanta produk

Persamaan Harkins – Jura, yaitu total kerja yang diperlukan untuk menyerap atau melepas suatu molekul dapat dianggap samadengan jumlah kerja yang diperlukan oleh suatu molekul uap untuk mengatasi kekuatan medan, ditambah kerja untuk kondensasi.

ln (P_v/ P_vs) = d – (e/V²)

Keterangan:

d dan e= konstanta produk

Persamaan GAB, yaitu persamaan penyerapan isothermal GAB dikembangkan darii teori penyerapan fisik Langmuir dan BET.

M = (M_m g f) / [(1 – f P_v/ P_vs) ((1 – f P_v/ P_vs + gf P_v/ P_vs)

Persamaan Henderson, yaitu suatu bentuk hubungan penentauan EMC bijian.

1 – P_v/ P_v = exp (-h T_abs Mⁱ)

1 – P_v/ P_v = exp [-K (T + C) (100 M)^N]

Persamaan Chung, yaitu sering digunakan untuk memperkirakan nilai – nilai EMC untuk bijian.

M = E – F ln [- (T + C) ln (P_v/ P_vs)]