Sabtu, 08 Oktober 2016

Sifat Hidronamis Produk Pertanian


VI. Objek  6 (SIFAT HIDRODINAMIS PRODUK PERTANIAN)

2.6.1 Tujuan dan Manfaat

2.6.1.1 Tujuan

1.      Melihat pengaruh fluida (air) untuk pemisahan produk
2.      Menentukan nilai rendemen produk
3.      Menentukan nilai terminal velocity

2.6.1.2 Manfaat

1.      Mengetahui metoda pemisahan produk pertanian menggunakan sifat pada fluida (air)
2.      Secara mandiri dapat membersihkan produk pertanian.
3.      Mampu mengaplikasikan sifat hidrodinamis produk pertanian.

2.6.2 Tinjauan Pustaka

            Bahan – bahan produk hasil pertanian punya kandungan air pada setiap bahan – bahannya. Kadar air memepengaruhi sifat – sifat produk pertaian tersebut, semakin besaranya kadar air suatu bahan produk pertanian, maka akan semakin lembut dan berair bahan produk pertanian tersebut, dan begitu pula jika kadar air suatu bahan produk pertanian semakin kecil maka bahan produk pertnian itu juga akan semakin  keras dan kering. Sehingga pengolahan dan treatment yang di lakukan juga akan sangat berbeda dan treatment yang dilakukan haruslah sesuai satu dengan yang lainnya.
            Fluida (air) sering digunakan sebagai medium dalam penanganan hasil – hasil pertanian, seperti trnsportasi, pemisahan, pengeringan, dan lain sebgaianya. Bila densitas suatu partikel semakin besar daripada densitas fluida, maka partikkel tersebut akan bergerak naik ke permukaan fluida. Atau partikel berada dalam keadaan mengapung. Dan begitu juga sebaliknya, apabila suatu partikel memiliki densitas yang lebih besar daripada densitas fluida, maka partikel tersebut akan berada dalam keadaan teenggelam, atau beggerak ke dalam atau dasar dari fluida. Ketika aliran air digunakan untuk memisahkan produk biji- biian dengan kotoran maka diperlukan pengetahuan tentang kecepatan terminal dari partikel - partikel yang akan dipisahkan. Tujuannya untuk mengetahui jumlah air yang baik untuk pemisahan biji- bijian dari benda asing. Dengan pengulasan tersebut, jelas bahwa kecepatan termial telah digunakan sebgai karakteristik aerodinamik dan hidrodinamik yang penting dari meterial – material dalam penerapan sebagai alat pengangkutan dan pemisahan bahan - bahan asing dari produk yang diinginkan.
Proses pemisahan biji-bijian pada umumnya menggunakan prinsip perbedaan berat antara biji-bijian tersebut dengan kotoran maupun benda lain yang akan di buang atau di pisahkan, dimana tenaga yang digunakan adalah hembusan udara. Selain itu pemisahan biji- bijian juga dapat dengan menggunaakan sortasi basah atau yang disebut dengan proses perendaman bahan sehinga kotoran dan dan bahan yang tidak diperlukan akan mengapung.
Dua  metode cleaning pada proses pengolahan pangan, yaitu dry cleaning dan wet cleaning . dry claaning merupakan teknik penghilangan partikel dan kontaminan tidak berguna dan tidak diperlukan dari bahan pertanian dengan menggunakan udara sebagai alat pemisahnya. Sedangkan wet cleaning dilakukan dengan cara melarutkan bahan kontaminan yang menempel pada bagian bahan produk pertanian sehingga mudah untuk di hilangkan. Pemisahan berdasarkan spesiifik gravity umumnya digunakan untuk memisahkan biji yang sudah masak (tua) dan yang belum masak (muda). Prinsip pemisahan adalah biji leih berat daripada yang masih muda dan dapat diendapkan pada larutan tertentu. Dari cultivular berbeda akan menghasilakn spesifik gravity berbeda.
Fluida (air dan udara) seringkali digunakan sebagai medium dalam penanganan hasil-hasil pertanian, seperti transportasi, pemisahan, pengeringan, dan lain sebagainya. Bila densitas partikel akan bergerak ke bawah (tenggelam ke dalam fluida). Bila densitas partikel lebih kecil dari densitas fluida, maka partikel akan bergerak ke atas fluida (mengapung di permukaan fluida). Ketika aliran air digunakan untuk memisahkan produk biji-bijian dengan kotoran, maka diperlakukan pengetahuan tentang kecepatan terminal dari partikel-partikel yang akan dipisahkan.
Proses ini tujuannya untuk mengetahui jumlah air yang baik untuk pemisahan biji-bijian dari benda asing. Dengan penjelasan tersebut, jelas bahwa kecepatan terminal telah digunakan sebagai karateristik hidrodinamis dan aerodinamis yang penting dari material-material dalam penerapan sebagai alat pengangkutan dan pemisahan bahan-bahan asing dari produk yang diinginkan.
Proses pemisahan biji-bijian pada umumnya menggunakan prinsip petbedaan berat antara biji-bijian tersebut dengan kotoran maupun benda lan yang akan dibuang atau dipisahkan, dimana tenaga yang digunakan adalah hembusan udara. Selain itu, pemisahan biji-bijian juga dapat meggunakan sortasi basah atau yang diesbut dengan perendaman bahan, sehingga kotoran pada bahan akan mengapung. Pembersihan dengan hembusan udara akan optimal apabila hembusan udara yang digunakan sesuai dengan kecepatan terminal (Terminal Velocity) biji-bijian tersebut.
Ada dua metode cleaniang pada proses pengilahan pangan, yaitu dry cleaning dan wet cleaning. Dry cleaning adalah penghilangan partikel yang tidak dikehendaki misalnya kerikil atau padatan yang lain. Pemisahan dapat dilakukan menggunakan aliran udara pada kecepatan tertentu. Produk yang mempunyai densitas yang lebih rendah akan terpindah dan kontaminan dan yag densitasnya tinggi atau sebaliknya. Salah satu contoh adalah pemisahan daun atau kulit dan bijian dengan menggunakan aliran udara. Semakin kering bahan yang dipisahkan maka akan semakin mudah metode ini. Selain itu, kecepatan aliran udara dan ukuran partikel juga mempengaruhi dry cleaning. Dry cleaning meliputi penyaringan, (screening), penyikatan, hembusan udara, menggosok, pemisahan secara magnetic, pengayakan, abrasi elektrostatik, radio isotope, dan sinar x.
Wet cleaning adalah dilakukan dengan cara melarutkan bahan kotaminan yang menempatkan pada bahan sehingga mudah dihilangkan. Bahan kotaminan tersebut adalah tanah, pasinsekta, pestisida, dan lain-lain. Wet cleaning membutuhkan air yang bebas dari bakteri atau kontaminan yang lain adanya.
Wet cleaning biasanya dilakukan dengan cara direndam ke dalam air dengan waktu tertentu untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang menempel pda bahan. Perlakuan ini biasanya dibantu dengan penggosokan secara hati-hati agar bahan tidak tergores.Metode wet cleaning terbagi atas beberapa bentuk yaitu antara lain ,menggetarkan atau menggosok (soaking), menyemprot(spraying), mengapungkan kontamin (floating), pembersihan ultrasonic, menyaring (filtration), mengendapkan (setting).
Selama proses cleaning berlangsung hendaknya tahapan memmiliki efisiensi tinggi baik waktu maupun tenaga, pengambilan kontamin sempurna seperti yang diinginkan, cara dan peralatan sesuai dan memadai, aseptabilitas bahan tinggi sehingga terbebas dari kontaminasi dan kerusakan bahan kecil.
Pemisahan berdasarkan spesifik gravity umumnya digunakan untuk memisahkan biji yang sudah masak atau tua dan yang belum masak atau muda. Prinsip pemisahan adalah biji yang lebih berat dari pada yang muda dan dapat diendapkan pada larutan tertentu, dari cultivar berbeda akan menghasilkan spesifik gravity berbeda.
Penanganan bahan pertanian sering kali memanfaatkan sifat ketahanannya terhadap udara dan air. Misalnya penanganan biji-bijian menggunakan elevator biji-bijian tipe konvesor udara. Hal yang paling mudah terlihat, seperti kayu telah ditebang, dipindahkan ke tempat lain dengan dialirkan ke sungai. Penanganan lain seperti, pemisahan endosperma gandum dari sekamnya dengan menggunakan kipas udara berkecepatan terntentu sehingga mampu menerbangkan sekam namun tidak menerbangkan endosperma gandum. Benda yang berada dalam medium mengalir menerima gaya fiksi dan gaya tekan yang diistilahkan dengan gaya hambat.
Mekanika fluida dan hidrolika adalah bagian dari mekanika yang merupakan salah satu cabang ilmu pengetahuan dasar bagi mahasiswa salah satu mahasiswa teknik. Mekanika fluida dapat didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat-sifat dan hukum-hukum yangberlaku serta prilaku fluida. Adapun hidrolika didefinisikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari sifat-sifat dan hukum-hukum yang berlaku, serta perilaku cairan terutama air baik dalam keadaan diam maupun bergerak.
Hidrolika mempelajari gaya-gaya yang ada atau bekerja pada benda yang berada dalam keadaan diam, keseimbangan gaya yang mengapung dan melayang dalam cairan, serta keseimbangan relative.
Sedangkan hidrodinamika mempelajari cairan dalam keadaan bergerak atau mengalir dalam dimensi waktu (t) dan tiga dimensi tempat (x, y, z). Namun di dalam modul mekanika fluida ini penambahan terbatas pada aliran tetap atau tidak berubah arah aliran saja.
Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-mlekul cairan.
Suatu cairan dimana viskositas dinamikanya tidak tergantung pada temperaturnya dan tegangan gesernya proposional ataupun mempunyai hubungan yang linear dengan gradient kecepatan dinamakan suatu cairan newton.
Perilaku viskositas dari cairan ini adalah menurut hokum newton untuk kekentalan seperti yang dinyatakan dalam rumus. Dengan demikian maka untuk cairan ini hubungan grafika antara geser tegangan bergeser dan gradient kecepatan merupakan garis lurus yang melalui titik pusat salib sumbu kemirigan garis tersebut adalah t menunjukkan besarnya viskositas.
Cairan yang perilaku viskositasnya tidak memenuhi rumus dinamakan cairan non newton. Cairan non newton mempunyai tiga sub group yaitu diantaranya :
1.      Cairan dimana tegangan geser hanya tergantung pada gradient kecepatan saja, walaupun hubungan antara tegangan geser dan gradient kecepatan tidak linear namun tidak tergantung pada waktu setelah cairan bergeser.
2.      Cairan dimana tegangan geser tidak hanya tergantung pada cairan atau gradient kecepatan tetapi tergantung pula pada waktu cairan menggeser atau pada kondisi sebelum-sebelumnya.
3.      Cairan viskositas Cairan viskositas yang menunjukkan karakteristik dari zat-zat yang padat elasitis dan cairan viskus.
Sifat hidronamis mempunyai peran penting dalam pengangkutan bahan secara pneumatic atau hidrolis, dalam pemisahan benda asing dan bahan-bahan yang tidak diperlukan. Hidrodinamis melakukan pemisahan secara alami berdasarkan densitas atau daya apung.
Rendemen adalah persentase produk yang didapat dan membandingkan berat awal dengan berat akhir bahannya. Sehingga dapat diketahui kehilangan beratnya pada proses pengolahan. Selama proses cleaning berlangsung hendaknya tahapan memiliki efisiensi yang tinggi.
Fluida adalah zat yang mempunyai kemampuan berubah secara kontinu apabila mengalami geseran ataupun mempunyai reaksi terhadap tegangan geseran sekecil apapun. Fluida tidak mampu menahan gaya geser yang bekerja padanya dan oleh sebab itu fluida mudah merubah bentuk tanpa pemisahan massa.
Kebersihan sangat berpengaruh terhadap penampakan dari bahan dan hasil dari proses pengolahan tersebut. Oleh karena itu, sebelum proses suatu bahan pangan harus dibersihkan dari kotoran-kotoran dan bagian-bagian yang tidak diperlukan. Air yang dperlukan untk pencucian hendaknya diperhatikan dan harus memiliki persyaratan tertentu. Secara fisik air harus jernih, tidak berwarna, dan tidak berbau. Secara kimiawi, air yang digunakan hendaknya tidak mengandung senyawa-senyawa kimiawi yang berbahaya. Dilihat dari segi mikrobiologis, air yang digunakan untuk mencuci harus bebas dari mikroorganisme yang menjadi wabah penyakit.
            

2.6.3 Bahan dan Alat

2.6.3.1 Bahan

1.      Kacang hijau (1kg)
2.      Kacang kedelai (1kg)

2.6.3.2 Alat

1.      Wadah Plastik
2.      Nampan
3.      Timbangan Digital
4.      Saringan Santan

2.6.4 Metoda

1.      Siapkan bahan dan alat
2.      Ambil sampel masing – masing bahan 100 gram
3.      Masukan air ke dalam wadah plasik
4.      Masukan bahan ke dalam wadah plastik
5.      Lakuakan pengamatan saat produk telah terpisah (antara yang tenggelam dan yang terapung)
6.      Angkat dan tiriskan produk yang terapung di atas air
7.      Timbang berat produk yang terapung  (tidak layak)
8.      Hitung persentase rendemen produk hasil pemisahan berdasarkan persamaan berikut :
Rendemen : (m2/m1) x 100%
Dimana : m1 = Berat awal
m2 = Berat awal – berat produk yang tidak layak.
Terminal velocity terjadi pada saat kecepatan gravitasi Fg sama dengan hambatan udara Fd. Secara harfiah , terminal kecepatan tanpa memepertimbangkan daya apung efek di berikan oleh :
Vt = [(2mg) / (ρACd)] ^1/2

Dimana : Vt adalah kecepatan terminal,
m adalah massa dari benda jatuh
g adalah percepatan gravitasi (980 cm/s2)
Cd adalah koefisien drag
ρ adalah densitas fluida di mana benda yang jatuh (1g/cm3)
A adalah daerah di proyeksikan objek.



2.6.5 Hasil dan Pembahasan

2.6.5.1. Hasil

Tabel 14. Penentuan Velocity

Bahan
m (g)
g (g/cm2)
ρ (g/cm3)
A (cm2)
Cd
Rumus
Vt (m/s)
Kacang Kedelai
0,232
980
1
0,367
0,47
51,417
0,170
980
1
0,367
0,47
44,013
0,223
980
1
0,367
0,47
50,409
Kacang Tanah
0,060
980
1
0,168
0,47
38,829
0,081
980
1
0,168
0,47
45,115
0,078
980
1
0,168
0,47
44,272
                       
                        Tabel 15. Data Perhitungan Rendemen
Bahan
M1
Mrusak
M2
rendemen
Kedelai
1000
3,724
996,276
99,62
Kacang hijau
1000
1,266
998,734
99,873


 

 

2.6.5.2. Pembahasan

            Setelah pratikum objek 6 tentang sifat hidrodinamis produk pertanian,didapatkan hasil dan data – data yang dapat menunjukan pengaruh sifat hidrodinamis pada sifat produk pertanian. Objek yang digunakan dalam praktikum ini yaitu kacang hijau dan kedelai masing-masing memiliki massa 1000 gram.Data tersebut berhubungan dengan nilai rendemen atau sisa atau bahan produk pertanian yang tidak di butuhkan. Data juga menunjukan bahwa hubungan hidrodinamis dengan kecepatan terminal dapat terlihat setelah di lakukan percobaan terhadap sampel.
Pengukuran Terminal velocity. Nilai dari massa kedelai dengan masa kacang hijau menunjukan adanya perbedaan, dimana pada kacang hijau memiliki nilai massa yang lebih kecil daripada nilai massa kacang kedelai. Begitu juga dengan nilai GMD yang telah di selesaiakan dengan rumus juga menunjukan perbedaan anatar kacang hijau dengan kacang kedelai, dimana nilai GMD dari kacang hijau relatife lebih kecil dari pada nilai GMD kacang hijau. Nilai masssa dan juga nilai GMD yang telah di dapati setelah di selesaiakan dengan rumus tersebut mempengaruhi nilai dari terminal velocity  dari sampel atau bahan percobaan. Yang mengakibatakan terjadinya perbedaan nilai GMD dan massa dari sampel pertama (kacang kedelai)  dengan GMD dan masssa sampel kedua (kacang hijau) adalah bentuk atau shape dari sampel tersebut. Dimana sampel pertama (kacang kedelai) memeiliki bentuk bulat hampir sempurna dan diameter yang lebih besar. Di bandingkan dengan sampel kedua (kacang hijau) yang memiliki diameter yang lebih kecil. Hal ini telah dibuktikan dengan data dari d mayor,minor, dan moderate masing - masing sampel.
            Terminal velocity dari kacang kedelai dan juga kacang hijau memiliki perbedaan yang cukup bisa dibedakan. Perbedaan ini diakibatkan oleh berat (W = m.g) dari kacang kedelai dan juga kacang hijau. Kacang kedelai memiliki massa yang lebih besar, sehigga berat dari bahan juga besar. Sedangkan pada kacang hijau memiliki berat yang lebih kecil dibandingkan dengan berat kacang kedelai karena massa dari kacang hijau yang relative lebih kecil. Selain dari berat bahan hal selanjutnya yang mengakibatkan perbedaan nilai terminal velocity dari kacang hijau dan juga kacang kedelai adalah A atau luas permukaan yang di proyeksikan dari masing – masing bahan. Di mana setelah di lakukan dan diperoleh data – data yang selanjutnya diolah menunjukan bahwa nilai A dari kacang kedelai lebih besar daripada A kacang hijau. Kemudian ada satu hal lagi yang mempengaruhi dan menyebabkan perbandingan nilai terminal velocity dari sampel pertama (kacang kedelai) dengan sampel kedua (kacang hijau) yaitu Cd  (koefisien drag). Koefisian drag dari kacang kedelai lebih besar daripada koefisien drag sampel kedua (kacang hijau). Koefisien drag merupakan gaya yang lurus pada bahan pertanian. Atau dengan kata lain gaya yang menahan (drag) sedangkan terminal velocity adalah kecepatan suatu biji jatuh bebas di mana gaya tekan ke bawah sama dengan gaya tekan udara. Jadi apabila koefisien drag dari bahan tersebut lebih kecil daripada terminal velocity maka biji atau bahan tadi akan terbang atau terangkat dan begitu juga sebaliknya.
            Setelah dilakukan pengamatan terhadap sampel percobaan (kacang kedeai dan kacang hijau) yang setelah direndam masing – masing. Dan di lakuakan pengamatan terhadap bahan yang terapung dan yang terbenam sebelum akhirnya disaring dan hasil saringan tersebut di butuhkan untuk pencarian rendemen dari bahan – bahan percobaan tadi. Tujuan dari tidak di aduknya bahan dengan air namun langsung disaring adalah agar dapat nilai dari bahan yang terbuang dalam satu kali percobaan sortasi dengan air dan tidak di lakukan treatment sehingga jelas mana yang langsung terangkat dan tidak atau tetap tinggal bersama bahan. Rendemen merupakan persentase rata – rata dari kontaminan atau bahan yang telah di eliminasi dari produk atau bahan utama. Rendemen di dapat dari berat awal di bagi dengan berat awal di kurangi berat produk yang tidak layak di kali seratus persen. Setelah di dapati rendemen dari sampel pertama (kacang kedelai) dan sampel kedua (kacang hijau). Menunjukan hasil bahwa rendemen dari sampel pertama (kacang kedelai) memiliki nilai persentase rendemen yang lebih kecil daripada nilai rendemen sampel kedua (kacang hijau). Persentase rendemen dari kacang kedelai lebih mendekati angka seratus persen dari pada persentase rendemen kacang lainnya. Semakin mendekati angka 100% maka kualitas dari kacang tersebut semakin baguss. Sehingga dari hasil tersebut di katakan bahwa pada pemisahan yang dilakukan dengan merendam bahan percobaan ke dalam media air, kacang kedelai lebih banyak di keluarakan atau dibersihkan daripada kacang hijau. Karena nilai rendemen kacang  hijau yang lebih mendekati angka seratus persen daripada nilai persentase rendemen kacang kedelai.
            Setelah semua percobaan tentang sifat hidrodinamis produk pertanian telah selesai di laksanakan dan telah di lakukan pengamatan dan telah di dapati hasil. Maka selanjutnya adalah penerapan dari sifat hidrodinamis produk pertanian, terkhusus pada teknologi atau teknik atau juga mekanisasi di  bidang pertanian. Aplikasi yang dapat di lakukan dari sifat hidrodinamis produk pertanian adalah perancangan hooper. Seelain itu juga dapat dilakukan peghitungan kadar air dari suatu bahan produk pertanian, sehingga apabila telah diketahui kondisi dan kandungan air pada bahan produk pertaian, maka dapat diketahui teknik pengolahan dan penyimpanan yang cocok untuk bahan pertanian tersebut. Dan juga perancangan mesin lainnya. Salah satu contoh mesin lainnya adalah mesin untuk mencuci dan menstrelilkan bahan – bahan prtanian yang mana mesin ini telah diterapkan pada pabrikan yang mengolah hasil – hasil pertanian. Selain itu contoh sederhananya adalah pencucian beras yang sering kita lakukan juga merupakan aplikasi dari sifat hidrodinamis produk – produk pertanian.
Adapun aplikasi dari kegiatan praktikum objek enam mengenai sifat hidrodinamis produk pertanian yaitu kita dapat merancang atau mendesign sebuah alat yang dapat memisahkan atau menyortir  produk pertanian dari partikel-partikel yang tidak di inginkan. Selain itu juga dapat membantu dalam proses packing agar produk pertanian tidak cepat rusak.Dapat menentukan kualitas bahan pertanian dari nilai rendemen yang di dapatkan.selain itu kita mampu membuat alat yang dapat memisahkan produk pertanian dengan partikel-partikel kotornya berdasarkan berat jenis dan berat air yang di kandung.     
           

2.6.6 Kesimpulan dan Saran

2.6.6.1 Kesimpulan

Nilai kecepatan terminal pada kacang kedelai dengan kacang hijau menunjukan nilai berbeda. Terminal velocity kacang kedelai lebih kecil dibanding nilai kecepatan terminal velocity pada kacang hijau. Hal ini di sebabkan perbedaan GMD pada kedua bahan. Pada perhitungann nilai rendemen kacang kedelai lebih mendekati angka seratus persen di banding kacang hijau, sehingga kontaminan  yang teruang pada kacang kedelai lebih banyak.

2.6.6.2 Saran

Pratikum sifat – sifat produk pertanian objek 6 sifat hidrodinamis pada produk pertanian ini, di lakukan harusnya dengan hati – hati dan teliti. Karena untuk mendapatkan hasil yang tepat harus dengan perhitungan dari data yang akurat. Saat melakukan percobaan harus cekatan untuk mengambil data namun tidak boleh sampai melukai bahan percobaan.

1 komentar: