REAKTOR DAN REAKSI DALAM INDUSTRI PANGAN by S0U2D663

VIEWS: 330 PAGES: 26

									REAKTOR DAN REAKSI DALAM
    INDUSTRI PANGAN


      Plant Design/SUG/TIP/FTP
                 2005




             Plant Design-3      1
Pendahuluan
• Reaksi kimia penting dalam industri pangan, misal
  perubahan flavor dan sterilisasi mikroba.
• Perancangan kecepatan reaksi secara kuantitatif
  sangat penting dibandingkan dengan trial and eror
• Rekasi dapat dilakukan pada berbagai tipe bejana
  (vesel)
• Kadang2 dalam industri pangan terjadi reaksi
  tambahan, misal pada proses sterilisasi akan terjadi
  kerusakan kualitas pangan

                        Plant Design-3                   2
Tipe Reaktor

• Batch reator, sejumlah bahan yang diproses pada
  waktu tertentu, reaktan (bahan awal) ditambahkan
  dicampur, dan meninggalkan reaktor dan selanjutnya
  dipisahkan (bukan kontinyu);
• Continuous reactor, bahan mengalir secara kontinyu
  dan tejadi konversi bahan selama berada dalam
  reaktor. Penggunaan reaktor kontinyu dapat menekan
  biaya proses dan memudahkan sistem kontrol.

                      Plant Design-3               3
              1. Batch Reactor


• Sebagian besar prosedur pemasakan skala kecil
  hingga menengah menggunakan batch reactor,
  panci merupakan contoh memasak dengan
  sisten batch;
• Tipe batch reactor disajikan pada Gambar 8.1;
• Keistimewaan dari tipe tersebut al.:
   – Reaktor berupa bejana sederhana tempat
     reaksi terjadi;
                    Plant Design-3            4
Plant Design-3   5
– Isi (bahan) dicampur menggunakan pengaduk
  (stirer), Kecep. Reaksi dan jumlah panas yang
  ditambahkan
– Mungkin akan terjadi penambahkan atau
  pengurangan dari sistem tersebut;
– Reaksi batch cenderung lebih mudah berubah-
  ubah dan dapat digunakan untuk konversi
  (pengolahan) produk lain;
– Pengisian, pengosongan dan pencucian reaktor
  mungkin lebih memerlukan biaya tenaga kerja
  lebih mahal, dibandingkan pada reaktor reaktor
  kontinyu.

                    Plant Design-3                 6
               2. Tubular Reactor

• Merupakan salah satu contoh reactor continuous yang
  extrem, selain continuous stirred reactor;
• Gambara skematis pada Gambar 8.2;
• Keistimewaan dari reaktor tersebut al.:
   – Tabung memaungkinkan dikosongkan atau diisi
     dengan pelet katalis seperti ensim imobilized atau
     imobilized logam untuk modifikasi reaksi lemak/fat.
     Jika tabung berisi phase katalis heterogen disebut
     packet/fixed bed reactor;

                        Plant Design-3                     7
• Tabung mungkin single besar atau serangkaian tabung
  kecil yang disusun paralel, yang nampak seperti
  rangkaian shell & tube heat exchanger;
• Tidak terdapat pencampuran secara longitudinal atau
  axial, tetapi pencapuran radial, sering disebut sebagai
  Plug Flow Reactor (PFR);
• Jika reaktor berada pada steady state, kondisi lokal
  (komposisi kimia, suhu dll) pada berbagai titik dalam
  reaktor tidak bervariasi dengan waktu, tetapi kondisi
  tersebut berubah spanjang tabung reaktor;




                         Plant Design-3                     8
• Kecepatan alir dan ukuran reaktor yang dipilih sehingga
  waktu tinggal baham dalam tabung sesuai dengan
  kebutuhan ut reaksinya. Resultan bilangan Reynold
  aliran dalam tabung harus diketahui apakah laminer atau
  turbelensi;
• Pengendalian suhu mungkin sulit, dan sulit untuk
  memasukkan tagung pemanas atau pendingin dalam
  tulbular reactor.




                        Plant Design-3                  9
3. Continuous Stirred Tank Reactor
   (CSTR)

• Disebut juga Back-mixed reactor (Gambar 8.3);
• Keistimewaan reaktor tersebut antara lain :
   – Memerlukan sistem pencampuran yang baik dalam
     tangki, sehingga tidak ada material yang cepat keluar
     dari reaktor atau material yang keluar dari tangki
     komposisi sama dengan bahan yang masuk.
   – Masing-masing reaktor cenderung murah dan mudah
     dinstal dan proses mungkin terdiri dari sederetan
     CSTR;

                        Plant Design-3                  10
• Pengendalian suhu dapat dilakukan dengan lurus
  kedepan seperti memasukkan coil steam atau
  pendingin;
• Tangki mudah dilakukan proses pencucian
  dibandingkan reaktor tabung.




                    Plant Design-3             11
Plant Design-3   12
Memilih jenis reaktor


• Berdasarkan pada karakterisitk larutan bahan yang
  akan dilewatkan reaktor;
• Sifat-sifat seperti Reologi bahan, adanya padatan atau
  tingginya vickositas harus diperhitungkan secara
  matang;
• Contohnya pada pemasakan larutan yang
  mengandung lemak (daging) akan terjadi endapan
  pada pojok tabung, bila tidak dilengkap idengan
  pengaduk yang baik.
                        Plant Design-3                13
Reaksi fisiko-khemis bahan pangan


• Dalam industri kimia perhitungan equilibrium,
  kecepatan reaksi dan enthalpy dapat dihitung
  dengan mudah;
• Pada industri pangan reaksi berjalan simultan
  sehingga sulit dihitung dengan tepat;
• Pada reaksi pemanasan harus diperhitungan
  antara kecepatan pengurangan mikroba, akan
  tetapi kerusakan gizi juga tejadi

                    Plant Design-3            14
   A. Tipe reaksi dalam indutri pangan
• Reaksi dalam pangan dapat dikelompokkan pada
  berbagai jenis, akan tetapi reaksi tersebut berjalan
  secara simultan;
• Kelompok reaksi pangan :
   – 1. Reaksi sterilisasi, pembunuhan sel mikroba yang
     hidup dalam bahan pangan
   – 2. Reaksi perubahan karbohidrat, protein dan lemak
     akibat perubahan panas, dan proses lain.
   – 3. Kerusakan nutrisi, vitamin, ensim dan zat warna
   – 4. Konversi mikrobial (fermentasi)
   – 5. Proses katalisis oleh ensim.

                         Plant Design-3                   15
      B. Enthalpy dari reaksi pangan
• Sebagian besar dalam industri pangan
  diasumsikan jumlah energi yang terserap atau
  tersebar ke sekeliling diabaikan dibandingkan
  energi yang diperlukan ut menaikkan suhu
  reaktan sampai bereaksi pada kondisi tertentu;
• Beberapa energi yang hilang antara lain hilang
  dari permukaan bejana (vesel) melalui
  konveksi, radiasi, dan hilang bersama uap air
  selama pemasakan, serta panas latent yang
  dipermukaan ut peruban fase air ke uap;
                    Plant Design-3             16
              C. Kecepatan reaksi
• Kecep. Reaksi pada industri pangan tidak bisa
  disamakan dengan kinetika kimia konventional
  karena reaksi melibatkan reaksi kimia dan biokimia;
• Contoh pada perhitungan nilai D (decimal reduction
  time), yaitu waktu yang diperlukan ut menurunkan
  konsentrasi reaktan tinggal 10%, yang secara praktis
  dinyatakan sebagai D pd 121oC atau D121;




                       Plant Design-3                    17
Plant Design-3   18
• Pendekatan empiris digunakan untuk
  mengetahui kecep reaksi pangan dengan order
  reaksi dan kecepatan konstan;
• Kecep reaksi dinyatakan sebagai jumlah
  reaktan (j) dikonversi (kg,mole, jumlah sel) per
  unit volume pada reaktor per satuan waktu (rj);
• Reaksi menjadi : aA + bB --> eE + fF.. (8.1)
• Kecep raksi per unit volume menjadi :
                     Plant Design-3              19
Plant Design-3   20
• Dalam industri pangan tidak menggunakan sterilisasi
  total, karena dapat menurunkan kualitas bahan
  pangan akibat panas;
• Penerapan commercial sterility (sterilisasi komersial),
  yang ditujukan ut menurunkan jumlah mikroba
  (dengan faktor 1012; dan disebur 12D);
• Sebagian besar reaksi dlm pangan dianggap reaksi
  order 1, contoh diterapkan pada reaksi sterilisasi;


                         Plant Design-3                 21
• Sterilisasi merup proses pengurangan jumlah
  mikroba hingga tinggal 10%, D diganti dengan
  istilah TDT (thermal death time);
• Selain menggunakan TDT juga dapat menggunakan
  F-value, waktu yang diperlukan untuk sterilisasi pada
  suhu 121oC dan tekanan 15 lb/ft2;
• Dalam industri nilai F-value 3 menit dianggap sudah
  cukup baik secara praktis digunakan waktu 6 menit;

                       Plant Design-3                 22
    D. Variasi kecepatan reaksi & suhu
• Diketahui bahwa kecep reaksi bertambah dg semakin
  tingginya suhu;
• plot log10(D) atau log10(TDT) dengan suhu berupa
  persamaan garis lurus (linier);
• Biasanya ut menjelaskan variasi D dengan suhu
  menggunakan nilai z, z adalah suhu yang diperlukan ut
  menurunkan bakteri tinggal 10% seperti pada Tabel
  8.1.
• Nilai z dapat digunakan ut memperkirakan efek perub
  suhu thd waktu proses;
                       Plant Design-3                23
• Sebagai contoh 12 D untuk Clositridiun botulinum
(z=10oC) memerlukan waktu 2,52 menit pada 121oC;
• Artinya untuk menekan spora C. botulinum
diperlukan waktu 2,52 menit atau adalam industri biasa
dilakukan pada waktu 3 menit;
• Jika suhu dinaikkan sampai 130o C, maka waktu yang
dibutuhkan adalah

   2,5 : (10 (130-121,1)/10) = 0,324 menit. ………… (8.8)




                      Plant Design-3                     24
Plant Design-3   25
      5. Parameter fisiko-khemis lain

• Nilai konstanta equilibrium, nilai tersebut juga
  dipengaruhi oleh suhu;
• Sebagian besar industri pangan menggunakan dasar
  kecukupan waktu proses, bukan pada kesetimbangan
  proses;
• Kecuali pada proses karbonasi tergantung pada
  kesetimbangan CO2;
• Beberapa reaksi katalitis ensim glukose-isomerase
  tidak tergantung pada kesetimbangan;

                      Plant Design-3              26

								
To top