itp uns semester 2 fluid flow
TRANSCRIPT
Refference:
Singh, R. P. And Heldman, D.R. 2001. Introduction to Food Engineering. 3rd ed, Academic Press, San
Diego , CA.
Toledo, R.T. 1991.Fundamentals of Food Process Engineering. Van Nostrand Reinhold, New York
FLUIDA :
Senyawa / bahan yang dapat mengalir tanpa mengalami
“disintegrasi” jika dikenakan tekanan kepada bahan tersebut.
FLUIDA
GAS CAIRAN PADATAN
Produk Pangan Encer dan mudah mengalir
Produk pangan kental dan lbh sulit mengalir
Produk pangan yang bersifat antara cair dan padat
Contoh:
Air
Susu
Minuman ringan
Jus buah
Contoh:
Kecap
Madu
Susu Kental Manis
Coklat cair
Saos
Contoh:
Mentega
Selai Kacang
Mayonaise
REOLOGI Karakteristik Aliran
Keperluan Desain Proses
Evaluasi Proses
QC
Konsumen
HIDRODINAMIKA
GAYA PADA BAHAN PANGAN
Gaya Tekan (Compression)
Gaya Tarik (Tensile)
Gaya Geser (Shearing)
Bahan padat
atau semi padat
Bahan cair
Hubungan antara shear stress
dengan shear rate
Shear stress ()
Gaya (F) yang diberikan pada
bahan per satuan luas (A)
Shear rate ()
Perubahan kecepatan (dv) akibat gaya yang diberikan pada jarak tertentu (dy)
Kekentalan dan sifat aliran
Kekentalan atau viskositas adalah gaya hambat
atau friksi internal yang mempengaruhi kemampuan mengalir suatu fluida
Manfaat kekentalan:
- Kandungan gula nira
- Kemurnian minyak
- Penurunan mutu
ex: pektin, gelatin, susu segar
Satuan Viskositas
Sistem SI
= N detik/m2
= Pa.s
Sistem cgs
= dyne detik/cm2
= poise (P)
Dimana
1 P = 100 cP
1 cP = 10-3 Pa.detik = 10-3 Pa.s
= 1 mPa.detik = 1 mPa.s
Contoh:
air (20oC, 1 atm) = 1,0019 cp
air (80oC, 1 atm) = 0,3548 cp
udara (20oC, 1 atm) = 0,01813 cp
C2H5OH (lq; 20oC, 1 atm) = 1,194 cp
H2SO4 (lq; 25oC, 1 atm) = 19,15 cp
glycerol (lq; 20oC, 1 atm) = 1069 cp
Viskositas apparent (a)
Nilai viskositas pada kondisi shear stress dan shear rate tertentu
Rotary Viscometer
Forced Flow Viscometer
Rotary Viscometer
Spindle:
- silinder
- plate
Torque (rotasi) :
dyne-cm
Torque 100 %
(maksimum)
Torque 0 % (diam)
Faktor untuk Brookfield model LV
(spindle #3)
Kecepatan rotasi
(rpm)
Faktor
0,3 4000
0,6 2000
1,5 800
3 400
6 200
12 100
30 40
60 20
Contoh
Suatu cairan diukur viskositasnya menggunakan
rotary viscometer pada kecepatan rotasi 6
rpm dengan spindle #3, nilai torque yang
terbaca adalah 40,6 %
Maka nilai viskositasnya adalah
= 40,6 % x 200
= 8120 mPa.s
= 8,12 Pa.s
Forced flow viscometer
(capillary viscometer)
L = panjang silinder
R = inner diameter
V = kecepatan aliran
P1 = Tekanan saat cairan masuk
P2 = Tekanan saat cairan keluar
Nilai tergantung
shear rate
Hubungan antara shear stress dan shear rate
(1)
Shear stress merupakan hasil perkalian pressure drop dengan luas cincin silinder dibagi dengan luas penampang silinder
(2)
Substitusi pers 1 dan 2
atau
(3) (4)
Integrasi pers. 4
(5)
Bila r = R, maka V = 0 sehingga
Dengan demikian
(6)
(7)
V = V = kecepatan aliran rata-rata
= laju volumetrik (volume cairan per satuan waktu yang mengalir
di dalam silinder) dibagi dengan luas area dari cincin silinder
Sehingga
(8)
Atau (9)
Contoh
Suatu cairan mengalami pressure drop sebesar 700 Pa
setelah diberi gaya alir ke dalam tabung viskometer
berdiameter 0,75 cm dan panjang 30 cm dengan laju
alir 50 cm3/detik. Tentukan viskositas dari cairan
tersebut!
Hitunglah pula shear rate pada laju aliran tsb!
Jawab
Dik: P = 700 Pa; D = 0,75 cm shg R = 0,375 cm
L = 30 cm = 0,3 m
Q = 50 cm3/detik
Shg
Viskositas =
Shear rate =