BAB 3 Kesetimbangan Kadar Air dan Kelembaban Relatif (EMC-ERH)

Kadar air kesetimbangan (Me) 

Merupakan fungsi dari temperatur, dan juga merupakan fungsi dari kelembaban nisbi. Jika kelembaban nisbi semakin rendah, maka semakin rendah pula kadar air kesetimbangan. EMC merupakan kadar air dimana tekanan uap didalam produk berada dalam kesetimbangan dengan tekanan uap lingkungan sekitarnya.  EMC tergantung pada kondisi kelembaban dan suhu lingkungan serta spesies, varietas, dan tingkat kematangan bijian.  Teknik penentuan EMC pada tekanan atmosfir ada dua, yaitu yang bersifat dinamis dan bersifat statis. Metode statis memerlukan beberapa minggu sebelum mencapai kesetimbangan dan pada RH dan suhu tinggi kemungkinan bijian akan ditumbuhi cendawan sebelum mencapai kesetimbangan, sehingga banyak orang yang lebih menggunakan metode dinamis karena lebih cepat.

Kelembapan udara relatif (atau RH, Relative Humidity), adalah rasio antara tekanan uap air aktual pada temperatur tertentu dengan tekanan uap air jenuh pada temperatur tersebut. Pengertian lain dari RH adalah perbandingan antara jumlah uap air yang terkandung dalam udara pada suatu waktu tertentu dengan jumlah uap air maksimal yang dapat ditampung oleh udara tersebut pada tekanan dan temperatur yang sama. 

      

         Aktivitas air (AW) menunjukkan jumlah air bebas di dalam pangan yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Nilai AW pangan dapat dihitung dengan membagi tekanan uap air pangan dengan tekanan uap air murni. Jadi air murni mempunyai nilai aw sama dengan 1. Nilai AW secara praktis dapat diperoleh dengan cara membagi % RH pada saat pangan mengalami keseimbangan kadar air dibagi dengan 100. Sebagai contoh, jika suatu jenis pangan mempunyai AW = 0,70, maka pangan tersebut mempunyai keseimbangan kadar air pada RE 70%, atau dengan perkataan lain pada RE 70% kadar air pangan tetap.

     Proses kesetimbangan kadar air akan berjalan secara otomatis, karena itu sifat ini sangat penting pada proses pengeringan. Dalam arti, penentuan kadar air yang dilakukan pada saat pengeringan, harus disesuaikan dengan kondisi lingkungan tempat bahan akan disimpan, mengingat pada akhirnya kadar air bahan tersebut akan mencapai kesimbangan. Dengan demikian, proses pengeringan dapat berlangsung secara efisien.

    Kadar air dan kelembapan ruang penyimpanan merupakan faktor penyebab kerusakan fisika yang harus selalu diperhatikan selama penyimpanan. Kadar air pakan biasanya menyesuaikan diri dengan kelembapan lingkungan, hingga terjadi kesetimbangan antara kadar air pakan dan kelembapan lingkungan. Cairan di dalam pakan akan tertarik keluar apabila kelembapan lingkungan penyimpan relatif rendah. Kadar air dan kelembapan merupakan pemicu tumbuhnya jamur dan serangga. Jamur dan aktifitas serangga pada pakan akan meningkatkan suhu lingkungan

       

---

          Pada tahun 1871 Kelvin membuat model penyerapan kadar airbahan padat dengan menganggap pencairan secara kapiler didalam pori – pori. Hubungan antara tekanan uap pada cairan secara kapiler (P_v) dan tekanan uap jenuh pada suhu yang sama (P_vs) adalah dasar teori pencarian kapiler.

ln (P_v/ P_vs) = – (2 τ V Cos α / r R_o T_abs)

Persamaan Langmuir, persamaan ini menjelaskan bahwa penyerapan lapisan tunggal dari uap air pada permukaan bagian dalam kulit bijian dalam terminology gaya – gaya kimia yang tidak seimbang.

V= V_m (h P_v / l +h P_v)

Keterangan:
V= volume uap air yang diserap secara isothermal oelh bijian

V_m= volume uap air yang diserap saat permukaan bijian tertutup penuh molekul lapisan  tunggal

---

Persamaan BET, yaitu permukaan bagian dalam kulit bijian dianggap sebagai susunan sisi penyerapan spesifik dan setiap sisi mampu menyerap lebih dari satu molekul air.

P_v/ V (P_vs – P_v) = (l/ V_m^c) + (c – 1/ V_m^c) (P_v/ P_vs)

Keterangan:
C= konstanta produk

---

Persamaan Harkins – Jura, yaitu total kerja yang diperlukan untuk menyerap atau melepas suatu molekul dapat dianggap samadengan jumlah kerja yang diperlukan oleh suatu molekul uap untuk mengatasi kekuatan medan, ditambah kerja untuk kondensasi.

ln (P_v/ P_vs) = d – (e/V²)

Keterangan:
d dan e= konstanta produk

---

Persamaan GAB, yaitu persamaan penyerapan isothermal GAB dikembangkan dari teori penyerapan fisik Langmuir dan BET.

M = (M_m g f) / [(1 – f P_v/ P_vs) ((1 – f P_v/ P_vs + gf P_v/ P_vs)

---

Persamaan Henderson, yaitu suatu bentuk hubungan penentauan EMC bijian.

1 – P_v/ P_v = exp (-h T_abs Mⁱ)

1 – P_v/ P_v = exp [-K (T + C) (100 M)^N]

---

Persamaan Chung, yaitu sering digunakan untuk memperkirakan nilai – nilai EMC untuk bijian.

M = E – F ln [- (T + C) ln (P_v/ P_vs)]

---