UKURAN, BENTUK, VOLUME DAN ATRIBUT FISIK LAIN Rini Yulianingsih
UKURAN
Pentingnya sifat fisik Ukuran Screening, Grading, evaluasi kualitas bahan makanan, penghitungan pindah panas dan massa Ukuran partikel agglomerasi, dissolution, penyerapan air, viskositas intrinsik
Karakteristik Dimensi
1. Diameter Mayor: dimensi terpanjang dari luas proyeksi maksimum 2. Diameter Intermediate: diameter minimum dari luas proyeksi maksimum atau diameter maksimum dari luas proyeksi minimum 3. Diameter minor, dimensi terpendek dari luas proyeksi minimum. Panjang – Lebar - Ketebalan
BENTUK
Bentuk ini juga penting dalam panas dan perhitungan perpindahan massa, penyaringan untuk memisahkan material padatan asing, grading buah-buahan dan sayuran, dan mengevaluasi kualitas bahan makanan. Bentuk bahan makanan biasanya dinyatakan dalam kebulatan dan rasio aspek.
Sphericity (Kebulatan)
Kebulatan adalah rasio volume padat terhadap volume sebuah bola yang memiliki diameter sama dengan diameter mayor obyek sehingga dapat membatasi sampel padat. Untuk partikel bulat dengan diameter Dp, kebulatan sama dengan 1
Dengan asumsi bahwa volume dari sampel padat sama dengan volume ellipsoid triaksial yang memiliki diameter setara dengan sampel, maka:
= sphericity (kebulatan) Ve = volume ellipsoid triaksial dengan diameters ekuivalen (m3), Vc = volume bola pembatas (m3).
Ellipsoid Triaksial
Kebulatan juga didefinisikan sebagai rasio luas permukaan bola yang memiliki volume yang sama dengan obyek terhadap luar permukaan aktual obyek (McCabe, Smith, & Harriot, 1993):
Dp = diameter ekuivalen atau diameter nominal particle (m), Sp = luas permukaan satu partikel (m2), Vp = volume satu partikel (m3).
Diameter ekivalen : diameter bola yang memiliki volume yang sama dengan partikel. Untuk butiran halus Sulit Diameter ekivalen didasarkan pada analisis ayakan atau pemeriksanaan mikroskopis bahan granular. Luas permukaan ditentukan dari pengukuran adsorpsi atau dari penurunan tekanan dalam wadah partikel
N = Jumlah partikel m = massa sampel (kg), ρp = densitas partikel (kg/m3), Vp = volume satu partikel (m3).
Definisi lain dari kebulatan adalah rasio diameter dari lingkaran terbesar (di) terhadap diameter lingkaran pembatas terkecil (dc) (Mohsenin, 1970)
Aspek Rasio (Ra)
Penghitungan dengan menggunakan panjang (a) dan lebar (b).
Ra = b / a
Radius Kurva (Radius of Curvature) Radius kurva penting untuk menentukan seberapa mudah obyek akan bergulung
Radius kurva minimum dan maksimum untuk obyek yang besar (mis:buah apel) dilakukan mengunakan pembacaan indikator terkecil dan terbesar
Untuk benda kecil dari bentuk yang relatif seragam, jari-jari kelengkungan dapat dihitung dengan menggunakan diameter besar dan baik diameter kecil atau menengah
Rmin Rmax H L
= Radius kurva minimum (m), = Radius kurva maksimum (m), = diameter intermediate atau diameter rata-rata diameter minor dan mayor (m), = diameter mayor (m).
Roundness
Roundness adalah ukuran ketajaman sudut-sudut bahan padat Roundness = Ap/Ac Ap : Luas Proyeksi terbesar dari obyek pada posisi istirahat alami (m2) Ac : Luas lingkaran pembatas (m2)
r = Radius kurva seperti pada gambar (m) R = Radius maksimum lingkaran batas dalam (m), N = Jumlah sudut yang dijumlahkan dalam pembilang.
Angle of Repose
Volume
Metode Penentuan Volume: 1. Karakteristik dimensi untuk bentuk yang umum 2. Displacement method 3. Metode image processing
𝑒 = 1− 𝑏 𝑎 2 r1 dan r2 : jari-jari dasar dan atas L : tinggi
Volume – Displacement Method 1. Liquid Cairan yang digunakan harus memiliki tegangan permukaan yang kecil dan harus diserap secara lambat oleh partikel Air, Alkohol, Toluene (C6H5CH3), Tetrachloroethylene (C2Cl4).
Pelapisan dengan film tipis atau pengecatan mungkin diperlukan untuk mencegah penyerapan cairan ke dalam bahan
Pycnometer
Vs = volume padatan (m3), Wpl = berat pycnometer yang dipenuhi cairan (kg), Wp = berat pycnometer kosong (kg), Wpls = berat pycnometer yang berisi padatan dan dipenuhi cairan (kg), Wps = berat pycnometer berisi padatan tanpa cairan (kg), ρ1 = densitas cairan (kg/m3).
Metode Langsung
Volume = Vol. akhir – Vol. awal
Untuk obyek yang besar
Prinsip : Hukum Archimedes
G = Gaya buoyancy (N), ρl = Densitas cairan (kg/m3), Wair = Berat sampel di udara (kg), Wl = Berat sampel di cairan (kg).
Untuk bahan yang densitas lebih kecil dari cairan Menggunakan sinker
Volume – Displacement Method 2. Gas
Volume bahan dengan bentuk butiran dan bahan dengan bentuk tidak teratur dapat ditentukan dengan displacement method gas atau udara (Helium / Nitrogen).
Langkah-langkah • Kran 2 dan 3 di tutup, kran 1 dibuka dan gas diisi ke chamber 1 sampai tekanan yang ditentukan (misal 700 – 1000 Pa) • Kran 1 ditutup dan tekanan di catat.\ • Asumsi: gas ideal P1 V1 = n R T1 P1 = Tekanan keseimbangan ketika katub 2 tertutup (Pa), V1 = volume chamber pertama (m3), n = moles gas (kg mol), R = Konstanta gas (8314.34 J/kg mol K), T1 = Temperature absolut (K).
• Katub kedua dibuka gas masuk ke chamber 2 (terbagi 2) (m = m1 + m2) • Tekanan kedua dicatat (P2) • Asumsi sistem isothermal P1V1 = P2V1 + P2Va2 • Va2 adalah volume ruang kosong pada chamber 2 • Vs = V2 – Va2
Volume – Displacement Method 3. Padatan Bahan yang digunakan : pasir, butiran kaca, biji-bijian (seperti rapeseed) • Pengukuran densitas pasir/butiran kaca/biji dalam suatu kontainer • Penghitungan densitas (berat/volume) pengukuran berat dilakukan dengan mengetap pasir dan menghaluskan permukaan dengan penggaris dan dilakukan sampai 3 kali pengukuran menghasilkan hasil yang sama • Penempatan sampel dan pasir/butiran kaca/biji dalam kontainer • Pengetapan dan pengukuran (3 kali pengukuran memberikan hasil yang sama)
Ekspresi Volume
• Volume padatan: Volume material padat (termasuk air) tidak termasuk pori yang terisi udara. Metode (Gas displacement method) • Apparent Volume: Volume bahan termasuk pori dalam bahan (pori internal). Metode solid / liquid displacement method. Bentuk regular dengan karakteristik dimensi • Bulk Volume: Volume bahan ketika dikemas atau ditumpuk. Termasuk pori internal dan pori eksternal
CONTOH JURNAL Sifat Fisik Buah Aonla Sifat Fisik Buah Apel
THANKYOU
