R h eologi

1. Rheologi

2. PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

3. PENGERTIAN Kata Rheologiberasaldaribahasa YUNANI • Rheo : Mengalir • Logos : Ilmu menggambarkanaliranzatcairatauperubahan bentuk (deformasi) zat di bawahtekanan (Bingham & Crawford)

4. PENGERTIAN • Reologidapatdidefinisikansebagaiilmupengetahuan yang mempelajarideformasidanaliran “flow” • Secarareologisselanjutnya, sifatmekanisbahandinyatakanberdasarkan 3 parameter; gaya, deformasidanwaktu • Contohsifatreologisadalahperilaku time-dependent stress dan strain, creep, stress relaksasidanviskositas

5. PENGERTIAN

6. FLUIDA NEWTONIAN • Fluida Newtonian (istilah yang diperoleh dari nama Isaac Newton)adalah suatu fluida yang memiliki kurva tegangan/regangan yang linier. Keunikan dari fluida newtonian adalah fluida ini akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Hal ini disebabkan karena viskositas dari suatu fluida newtonian tidak berubah ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida. Viskositas dari suatu fluida newtonian hanya bergantung pada temperatur dan tekanan.

7. FLUIDA NEWTONIAN • Ini adalah aliran kental (viscous) sejati • Shear rate berbanding langsung dengan shear stress dan viskositas adalah tidak tergantung shear rate dalam kisaran aliran laminer • Viskositas diberikan oleh slope kurva shear stress-shear rate (Fig 3.13) • Fluida Newtonian tipikal adalah air, minuman berair seperti teh, kopi, beer, sirup gula, minuman karbonatasi, madu, juice saring dan susu

8. FLUIDA NEWTONIAN • Fluida Newtonian adalah tipe sifat aliran paling sederhana • Fluida dengan viskotas tinggi disebut “viscous”, sedangkan viskositas rendah disebut “mobile” • banyak pangan fluida adalah tidak Newtonian, pada kenyataannya, mereka menyimpang sangat mendasar dari aliran Newtonian .

9. FLUIDA NON-NEWTONIAN Fluida non-Newtonian adalah suatu fluida yang akan mengalami perubahan viskositas ketika terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Hal ini menyebabkan fluida non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan. Berkebalikan dengan fluida non-Newtonian, pada fluidaNewtonian viskositas bernilai konstan sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida.

10. FLUIDA NON-NEWTONIAN • Kebanyakan pangan fluida dan semifluida ada pada satu dari beberapa kelas fluida non-Newtonian

11. PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

12. VISKOSITAS • Kecenderunganfluidauntukmengalirdngmudahatausulittelahmenjadisubyekpraktisdankepentinganintelektualpadakehidupanmanusiauntukbeberapaabad • llmuwanInggrisSir Isaac Newton (1642-1727) adalahsalahseorangpenelitipendahuluygmempelajarialiranfluida • Hipotesisnya, “hambatanygmunculdaritidakadanyakelicinandaribagiancairan, yang lain adalahsetimbang, adalahsetaradngkecepatandimanabagiancairandipisahkansatudarilainnya”

13. VISKOSITAS • Prinsip itu, bahwa aliran fluida berbanding lurus dng gaya yg diterapkan, dipakai untuk menggambarkan kelas-kelas cairan, dikenal sebagai fluida “Newtonian”. • Air adalah fluida Newtonian yg dikenal dng baik • Ilmuwan2 lain telah mempelajari cairan lebih kompleks • Poiseuille (1797-1869), mempelajari aliran fluida dalam pipa kapiler, dan diakui sebagai salah seorang founder viscometry modern • Sir George Gabriel Stokes (1819-1903), mempelajari aliran cairan melalui orifice (bukaan), dan diakui sebagai salah seorang founder tipe efflux viscometer

14. VISKOSITAS DINAMIK KINEMATIK VISKOSITAS

15. Viskositasdinamis (Dinamic Viscosity) • Seringkalidisebut “viskositas” atauviskositasmutlak, adalahfriksi internal darisuatufluidaataukecenderungannyauntukmelawanaliran • Biasanyadisimbolkandenganηdandinyatakandngpersamaan η = σ/γ • dimanaηadalahviskositas, σadalah shear stress, danγadalah shear rate . .

18. Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity) • Fluidapadapelat yang diamkecepatannyanolsedangkanpadapelat yang bergerakkecepatannyasamadengankecepatanpelat • Tegangangeser yang bekerjapadapelatatassebandingdengangradienkecepatan • Konstantakesebandingannyadisebutsebagaiviskositasdinamik

19. Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity) • = tegangangeser [N/m2] • F= gayageser [ N] • A= luaspermukaan [m2] • v = kecepatan [m/s] • Y = jarakvertikal [m] •  = viskositasdinamik [Pa.s]

20. Viskositas dinamis (Dinamic Viscosity) SATUAN Satuan viskositas yang sering digunakan adalah poise Viskositas dinamik air sekitar 1 cp

21. SOAL Nenu (10-003) Astia(09-013) Reza (10-002)

22. Viskositaskinematik • Dinyatakansebagaiviskositasmutlakdibagidengandensitasfluida • Biasadinotasikandengan v

23. . v = η / ρ = σ / ργ • dimana v adalahviskositaskinematik, ηadalahviskositasdanρadalahdensitasdalam gram per centimeter cubic • Satuan SI viskositaskinematikadalah meter-square-second • Viskositaskinematikdiukurdalam efflux viskometer, olehkarenakecepatanalirtipeviskometerinisebandingdengandensitas, jugaviskositas • Viskositaskinematikdipakailuas di industriperminyakan, dimana specific gravity hidrokarbontidakjauhvariasinya

24. VISKOSITAS KINEMATIK  = rapat massa [kg/m3 ] SATUAN VISKOSITAS KINEMATIK Satuan viskositas kinematik yang lain adalah stoke

25. SOAL Dua buah plat horisontal ditempatkan sejajar dengan jarak 25mm. Ruang diantaranya diisi oli dengan viskositas kinematik 1,1.10-4 m2/s dan densitas 900 kg/m3. Hitung tegangan geser pada oli apabila plat atas bergerak dengan kecepatan 2,5m/s Alifia (10-036) Elliza (10-042) Brian (10-021) Fadlia (09-026)

26. SOAL Apabila Acetone mengalir dalam suatu tube diameter 150 mm Terbentuk aliran laminer dengan bilangan Renold 708, densitas 787 kg/m3 membentuk kecepatan 3,6 m/s. Berapakah viscositas kinematiknya!

27. Viskositasrelatif • Kadangkalidisebutrasioviskositas, adalahrasioviskositaslarutanterhadapviskositassolvenmurnidandinyatakandenganpersamaan ηrel = η / ηs • dimanaηreladalahviskositasrelatif, ηadalahviskositaslarutan, danηsadalahviskositassolven

28. PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

29. Faktor-faktoryangMempengaruhiViskositas 1. Suhu • Terdapathubunganterbalikantaraviskositasdansuhu • Data tipikalterlihatpada Fig 3.10 yang memplotviskositas air danbeberapalarutangulasebgaiafungsisuhu

30. Faktor-faktoryangMempengaruhiViskositas 1. Suhu • Viskositastergantungpadasuhu • Untukcairan : makintinggitemperaturnyamakaviskositasnyamakinrendah • Untuk gas makintinggitemperaturnyamakaviskositasnyamakintinggi

31. 2. KonsentrasiSolut • Terdapat hubungan non-linear secaralangsungantarakonsentrasisolutdanviskositaspadasuhutetap • Figmemperlihatkanperilakuviskositas-konsentrasilarutansukrosapadasuhutetap

32. 3. Beratmolekulsolut • Biasanyaadahubungan non-linear antaraberatmolekulsolutdanviskositaslarutanpadakonsentrasisetimbang • Fig 3.12 memperlihatkanviskositassirupjagungsebagaifungsiberatmolekul • Sirupjagungdibuatdenganhidrolisasidenganpatitingkatberatmolekultinggimenjadidekstrosa

33. 4. Tekanan • Viskositas kebanyakan cairan pada dasarnya konstan pada kisaran tekanan 0-100 atm • Sehingga efek tekanan biasanya dapat diabaikan untuk pangan 5. Bahan tersuspensi • Biasanya ini sedikit meningkatkan viskositas ketika pada konsentrasi rendah, tetapi bahan tersuspensi tinggi dapat menyebabkan peningkatan berarti oleh karena akibar antar partikel

34. Bahan tersuspensi konsentrasi tinggi biasanya merubah produk non-Newtonian dan dapat menyebabkan aliran plastis atau dilatant • Konsentrasi bahan suspensi tidak larut memiliki efek nyata pada viskositas dan tipe aliran kental

35. PENGERTIAN VISKOSITAS FAKTOR YG MEMPENGARUHI PENGUKURAN

36. Pengukuran Viskositas • Ada beberapa cara/prinsip pengukuran • Aliran bahan melalui Pipa Kapiler  Untuk mengukur visk cairan murni  Ostwald Viscosimeter  Waktu yg diperlukan untuk mencapai jarak tertentu & dibandingkan air (pd oC)  Merupakan visk. relatif.

37. 2. Berdasarkan Beban Jatuh • Mengukur waktu yg diperlukan beban jatuh melalui bahan yg diuji di dalam tabung sampai jarak tertentu. • Untuk mengukur konsistensi minyak, syrup, krim. • Contoh : Gardner Mobilometer

38. 3. Berdasarkan Rotasi Silinder dlm bahan yg diuji Banyak dipakai di Industri Bhn statis & silinder berputar • Brookfield Synchrolectric Viscometer • Stormer Viscosimeter • Dg menghitung waktu untuk mencapai sejumlah putaran tertentu dari silinder yg dicelup dlm bahan yg diuji (pada suhu konstan)

39. Stormer Viscosimeter

40. 4. Berdasarkan Rotasi bahan yg diuji mengitari silinder. • Prinsip berlawanan dg cara ke-3  bhn berputar & silinder statis !!! • Sampel diputar dg motor • Mac Michael Viscosimeter • Fisher Electroviscosimeter

41. 5. Berdasarkan Konsumsi Power / Tenaga • Mengukur kebutuhan tenaga untuk menggerakkan mixer, silinder atau jenis lainnya sampai sejumlah putaran tertentu. • Kebut tenaga  dg Mikrowatt-jam meter • Brabender Farinograph banyak dipakai di industri kimia & roti  Seberapa tingkat konsistensi & elastisitas adonan selama fermentasi • Alat lain : Extensograph  elastisitas & sifat viskus dari adonan.

42. 6. Berdasarkan Penetrasi Kedalam Bahan yg Diuji. • Untuk pengujian gelatin. Lem, pektin, jelli. • Bloom Gelometer  semula untuk gel. • Penetrometer  konsistensi bahan, misal produk tomat.

43. 7. Berdasarkan Kemudahan mengalir dari bahan • Mengukur sudut yg diperlukan bahan untuk mengalir selama waktu tertentu. • Bostwick Consistometer

44. PENGUKURAN VISKOSITAS FLUIDA Capillary tube viscometer

45. Falling ball viscometer Viskositas ditentukan dengan mengukur berapa lama bola menempuh jarak tertentu (kecepatan)