BAB 4 KADAR AIR KESETIMBANGAN BIJIAN

   BAB 4   

    KADAR AIR KESETIMBANGAN BIJIAN    

Konsep kadar air kesetimbangan (EMC) adalah penting sekali dalam mempelajari pengeringan bijian karena EMC menentukan kadar air minimum dimana bijian bisa dikeringkan pada kondisi pengeringan tertentu. EMC bisa diartikan sebagai kadar air bahan setelah bahan berada didalam kondisi tertentu untuk jangka waktu tidak terbatas. Serta dapat diartikan kadar air dimana tekanan uap didalam produk berada dalam kesetimbangan dengan tekanan uap lingkungan sekitarnya. EMC tergantung pada kondisi kelembaban dan suhu lingkurang serta spesies, varietas dan tingkat kematangan bijian.

NILAI – NILAI KADAR AIR KESETIMBANGAN (EMC)

Setiap bijian menampilan sifat tekanan uap air pada suhu dan kadar air tertentu. Karena pentinganya kadar air kesetimbangan pada pengeringan bijian serealia, maka kesetimbangan kadar air telah banyak ditentukan dengan penelitian untuk berbagai spesies bijian. Keragaman nilai EMC disebabkan oleh perbedaan pada (1). Varietas; (2). Kematangan bijian; (3). Asal bijian; (4). Teknik pengukuran relatif relatif, dan (5). Metode penentuan EMC.

Biji-bijian dengan kandungan minyak yang tinggi akan berada pada kesetimbangan pada kondisi udara tertentu pada kadar air yang lebih rendah dibandingkan bijian dengan kandungan pati yang tinggi.

Penentuan Kadar Air Kesetimbangan

Teknik penentuan EMC pada tekanan atmosfir ada dua, taitu yang bersifat statis dan bersifat dinamis. Pada metode statis, contoh bijian dibiarkan mencapai kesetimbangan pada udara lembab yang diam. Pada metode dinamis, udara digerakan secara mekanis. Metode statis memerlukan waktu beberapa minggu sebelum tercapai kesetimbangn. Pada RH dan suhu tinggi, kemungkinan bijian akan ditumbuhi cendawan sebelum tercapai ketimbangan. Oleh sebab itu, metode dinamis lebih disukai karena lebih cepat.

Model Kadar Air Kestimbangan

Model EMC teoritis didasarkan pada proses pencairan secara kapiler (model kelvin), penyerapan kinetik (Langmuit, BET, GAB) atau pontensial keuatan medan (Harkins-Jura). Hanya persamaan GAB diantara model-model EMC yang mampu secara teliti menduga kadar air kesetimbangan isoternalbijian pada kisaran seluruh suhu dan RH yang terdapat pada kondisi pengeringan biji-bijian. Akan tetapi kurangnya informasi mengenai mengenai konstanta produk untuk bijian pada persaman GAB memaksa para ahli teknik untuk menggunakan persamaan yang murni empiris (herderson dan chung) pada perhitungan rancangan alat pengeringan.

Persamaan Kelvin

Hubungan antara uap pada cairan secara kapiler ( ) dan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama ( ) adaalh dasar teori pencairan kapiler. Persamaan kelvin mempunyai bentuk sebagai berikut :

Dimana

         = tekanan uap air produk (bijian)

       = tekanan uap air jenuh pada suhu ketembangan dari sistemKANDUNG

          = tegangan permukaan lengas

V         = volume lengas dalam bentuk cair

R         = jari-jari silinder kapiler, dan

          = susut kontak antara lengas dan dinding kapiler

Persamaan Langmuir

            Menjelaskan penyerapan lapisan tunggal dari uap air pada permukaan bagian dalam kulit bijian dalam terminologi gaya-gaya kimia yang tidak seimbang. Persamaan EMC dijabarkan dari keseimbangan laju penguapan dan pengcairan uap.

Persaaman EMC dari Langmuir tidak sesuai untuk bijian serealia karena model fisik ini tidak memperhitungkan adanya interaksi antara molekul-molekul air yang diserap atau adanya penyerapan lapisan majemuk.

Pesamaan BET

Dimana c = konstanta produk yang behubungan terhadap panas yang menyerap uap air.

Persamaan Harkins – Jura

 

Dimaana d dan e adalah konstanta produk tergantung pada suhu bijian. Persamaan ini juga memperikarakan dengan baik kesetimbangan kadar air isoternal pada RH diatas 30% dan RH dibawah 50%.

Persamaan GAP

Persamaan untuk mempekirakan kadar air kesetimbangan produk-produk makanan.

Dimana M adalah kandung lengas setimbangan(desimal, basis kering) dan  adalah kadar air (desimal basis basah) jika setiap sisi peneyerapan pada kulit bijian mengandung satu molekul air (lapis tungal) dan f dan g adalah konstanta penyerapan produk yang tergantung suhu.

Persamaan Henderson

            

Diamana m = kadar air kesitimbanga (desimal, basis kering), T adalah suhu ( ); K, N dan C adalah konstanta-konstanta produk.

Persamaan Chung

Dimana M adalah kadar air kesetimbangan (desimal, basis kering), T adalah suhu ( ); C, E dan F adalah konstanta-konstanta produk.

Pelepasan dan Penyerapan

Suatu produk yang mencapai kesetimbangan kadar air dengan cara kehilangan kadar air disebut telah mencapai EMC pelepasan. Perbedaan antara pelepasan dan penyerapan isoternal disebut pengaruh histerisis. Secara hipotetis diduga bahwa pengaruh histerisis pada biji-bijian mungkin karena juga disebabkan oleh pengecilan molekul biji tersebut sehingga menguragi tersedianya tempat-tempat kutub pengikat air pada permukan bijian setelah pelepasan.

PANAS PENGUAPAN

Niali-nilai kadar air kesetimbangan pada RH dan suhu yang bberbeda dapat digunakan untuk mengitung sifat thermodinamis bijian yang penting pada pengeringan, yaitu panas penguapan ( ). Panas penguapan diartiakn sebagai energi yang diperlukan untuk menguapan air dari bijian pada kadar air suhu tertentu.