KADAR AIR KESETIMBANGAN BIJIAN

Pada bab ini akan mempelajari tentang kadar air kesetimbangan bijian. Kadar air setimbang adalah kadar air bahan yang tidak bisa berubah lagi pada kondisi RH dan suhu tertentu. Dalam mempelajari pengeringan bijian sangat penting untuk mengetahui EMC atau kadar air kesetimbangan karena EMC menentukan kadar air minimum dimana bijian bisa dikeringkan pada kondisi pengeringan tertentu. EMC merupakan kadar air dimana tekanan uap di dalam produk berada dalam kesetimbangan dengan tekanan uap lingkungan sekitarnya. EMC tergantung pada kondisi kelembaban dan suhu lingkungan serta spesies, varietas, dan tingkat kematangan bijian.

Karena prinsip dasar pengeringaan adalah perbedaan tekanan uap air bahan dan tekanan uap air udara maka RH yang merupakan rasio tekanan uap air udara dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama akan menentukan apakah suatu bahan dapat dikeringkan atau tidak. Jika tekanan uap air bahan sama dengan tekanan uap air udara maka tidak akan terjadi pengeringan. Tekanan uap air bahan salah satunya detentukan oleh kadar airnya selain kandungan bahan kimia dan struktur bahan.Kadar air setimbang bahan pada berbagai RH diperlihatkan pada tabel berikut:

Penentuan Kadar Air Kesetimbangan

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.

Persamaan Kelvin, 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.

  

Persamaan Langmuir, model kinetik dari penyerapan yang dikembangkan oleh Langmuir (1918) menjelaskan bahwa penyerapan lapisan tunggal dari uap air pada permukaan bagian dalam kulit bijian dalam terminology gaya – gaya kimia yang tidak seimbang.

Keterangan:

V    = volume uap air yang diserap secara isothermal oleh bijian.

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

Persamaan BET, Brunauer, Emmet, dan Teller (1938) mengajukan persamaam BET untuk penyerapan molekuler lapisan majemuk, yang juga didasarkan pada energi kinetik. Pada model ini, permukaan bagian dalam kulit bijian dianggap sebagai susunan sisi penyerapan spesifik dan setiap sisi mampu menyerap lebih dari satu molekul air.

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. Persamaan ini mampu memperkirakan dengan baik kesetimbangan kadar air isotermal pada RH diatas 30% (Gustafson,1072) dan RH dibawah 50% (Chirifie dan Iglesias, 1978).

Keterangan:

d dan e= konstanta produk

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

Persamaan Henderson, yaitu suatu bentuk hubungan penentauan EMC bijian.

Keterangan:

M = Kadar Air Kesetimbangan (% basis kering)

H dan i = konstanta produk

Berikut Persamaan EMC Henderson yang dimodifikasi (Thompson, 1967):

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

Sumber :  Brooker, D. B dan Bakker, F.W. 1974. Pengeringan Dan Penyimpanan Biji-Bijian Dan Biji Minyak Nabati, Terjemahan Rahmad Hari Purnomo tahun 1997. Indralaya : Fakultas Pertanian, Universitas Sriwijaya.