Kegiatan belajar 1 Mempersiapkan Mempersia pkan pembuatan es
Siswa dapat: Menjelaskan prosedur pengoperasian mesin pabrik es Menjelaskan bahan baku pembuatan es Menjelaskan prinsip kerja dari mesin pabrik es
Siswa dapat: Menjelaskan prosedur pengoperasian mesin pabrik es Menjelaskan bahan baku pembuatan es Menjelaskan prinsip kerja dari mesin pabrik es
Sejarah Teknik Pendinginan Sejarah teknik pendinginan berkembang sejalan dengan perkembangan peradaban manusia di wilayah sub-tropik. Secara alamiah, manusia yang tinggal di wilayah sub-tropik menyadari bahwa bahan pangan yang mudah rusak ternyata dapat disimpan lebih lama dan lebih baik pada saat musim dingin dibandingkan dengan pada saat musim panas. Kesadaran inilah yang memandu manusia pada saat itu mulai memanfaatkan “es alam” untuk memperpanjang masa simpan bahan pangan yang mudah rusak.
Penggunaan es alam ini bahkan masih dilakukan hingga abad ke-20, dan bahkan menurut catatan IIR (Intenational Institute of Refrigeration ) hingga awal abad ke-20 penggunaan es alam masih lebih banyak dibandingkan “es buatan”. Es alam adalah es yang dihasilkan tanpa peralatan refrigerasi, baik yang diperoleh dari sungai atau danau yang membeku pada musim dingin atau yang sengaja dibekukan secara alamiah akibat radiasi termal dari permukaan air ke langit.
Di wilayah dengan kelembaban udara yang rendah, seperti Timur Tengah, sejarah pendinginan dimulai dengan pendinginan evaporatif, yaitu dengan menggantungkan tikar basah di depan pintu yang terbuka untuk mengurangi panasnya udara dalam ruangan. Pada abad ke-15, Leonardo da Vinci telah merancang suatu mesin pendingin evaporatif ukuran besar. Konon, mesin ini dipersembahkan untuk Beatrice d‟Este, istri Duke of Milan (Pita, 1981). Mesin ini mempunyai roda besar, yang diletakkan di luar istana, dan digerakkan oleh air (sekali-sekali dibantu oleh budak) dengan katupkatup yang terbuka-tutup secara otomatis untuk menarik udara ke dalam drum di tengah roda. Udara yang telah dibersihkan di dalam roda dipaksa keluar melalui pipa kecil dan dialirkan ke dalam ruangan (Gambar 1-1).
Perkembangan teknik pendinginan selanjutnya masih terjadi secara tidak sengaja, yaitu penggunaan larutan air-garam untuk mendapatkan suhu yang lebih rendah. Menurut catatan Ibn Abi Usaibia, seorang penulis Arab, penggunaan larutan air-garam ini sudah dilakukan di India sekitar abad ke-4. Garam yang digunakan pada larutan tersebut adalah potasium nitrat, sebagaimana dicatat oleh seorang dokter Italia bernama Zimara pada tahun 1530 dan dokter Spanyol bernama Blas Villafranca pada tahun 1550. Fenomena pencampuran garam pada salju untuk mendapatkan suhu lebih rendah baru dapat dijelaskan oleh Battista Porta pada tahun 1589 dan Trancredo pada tahun 1607.
Penemuan-penemuan di atas menjadi awal yang sangat berharga dalam sejarah penemuan mesin-mesin pendinginan dan zat-zat pendinginnya. Perkembangan ini dimulai dengan mesin pendingin mekanis, setelah seorang Amerika bernama Oliver Evans (1755-1819) mampu menjelaskan siklus refrigerasi kompresi uap. Pada tahun 1835, seorang Amerika lainnya yang bekerja di Inggris yaitu Jacob Perkins (1766-1849) berhasil mendapatkan paten untuk mesin pendingin temuannya yang bekerja berdasarkan siklus kompresi uap tersebut.
Dengan ditemukannya mesin pendingin sistem kompresi uap, terjadi perkembangan yang cepat dalam penemuan zat-zat pendingin (refrigeran). Charles Tellier (18281913), seorang Perancis, memperkenalkan penggunaan dimethyl ehter sebagai refigeran. Pada tahun 1862, Tellier juga meneliti penggunaan amonia (NH3) sebagai refrigeran, meskipun penggunaannya secara luas pada skala industrial baru dapat dilakukan oleh seorang Jerman Carl von Linde (1842-1934). Refrigeran amonia masih banyak digunakan hingga sekarang, khususnya pada industri pembekuan pangan.
Perkembangan lain dalam sistem kompresi uap adalah pada komponen peralatannya. Pada awalnya mesin pendingin sistem kompresi uap menggunakan kompresor dengan piston yang besar dan lambat, tetapi sejak akhir abad ke-19 berubah menjadi lebih ringan dan cepat. Pada tahun 1934 A. Lysholm berhasil mengembangkan kompresor ulir dengan rotor ganda di Swedia, sedangkan pada tahun 1967 B. Zimmern mengembangkan kompresor ulir rotor tunggal di Perancis.
Refrigerasi (pendinginan) adalah suatu sistem yang mengambil panas dari suatu benda atau ruangan yang bersuhu lebih rendah dari lingkungan alamiahnya. Bangsa Romawi dan Cina mengambil es dan salju untuk digunakan sebagai penyejuk udara saat musim panas. Bangsa Mesir meletakkan bejana air di atap rumah pada malam hari untuk mendinginkannya. Terlihat bahwa usaha untuk mendinginkan bahan atau udara telah ada sejak dahulu. Peradaban yang maju membuat teknik pendinginan semakin berkembang
Beberapa sistem dirancang untuk mendapatkan kondisi udara dimana debu hampir tidak ada (ruang steril) seperti pada industri elektronika. Industri percetakan perlu udara dengan tingkat kelembaban tertentu sehingga kertas tidak menggumpal dan tinta cepat kering. Kelembaban yang tinggi juga dapat menyebabkan terjadinya korsleting. Perkantoran dan perumahan saat ini umum menggunakan AC untuk menambah kenyamanan ruangan.
Brine tank atau bak air garam adalah bak penampung yang ada di dalam sirkulasi pembuatan es yang berfungsi untuk membantu pendinginan es
Brine cooling coil atau tempat cetakan es berfungsi sebagai tempat atau wadah untuk memudahkan penempatan es.
Oil separator adalah suatu alat yang dirancang untuk memisahkan minyak dengan padatan tersuspensi dari air.
Cooling Coil / Evaporator digunakan sebagai transfer permukaan panas yang mudah menguap adalah cairan menguap untuk tujuan memindahkan panas dari ruang berpendingin. V bentuk kumparan pendingin yang tersedia dalam berbagai ukuran, biasanya dibuat khusus untuk aplikasi individual.
Tank dingin terdiri dari tiga bagian: 1) Tank Es 2) Isolasi Es Tank 3) Balok Es
Es tank terbuat dari bahan seperti kayu, baja atau beton cat. kayu Sebagai tangki tidak berlangsung lama dan tidak cukup bertanggung jawab untuk kebocoran, seharusnya mereka lebih dapat terbuat dari baja tahan air dengan baik dilapisiTank terbuat dari beton bertulang juga direkomendasikan sebagai unggul dibandingkan kayu. Tangki es berisi kumparan ekspansi langsung, merata di seluruh tangki dan kumparan ini yang terendam dalam air garam. tank disediakan dengan bingkai kayu keras yang sesuai untuk mendukung kaleng es dan baling-baling atau agitator untuk menjaga air garam dalam gerak: air garam dalam tangki bertindak sebagai media kontak saja, amonia menguap dalam gulungan es mengekstrak panas dari air garam, yang lagi menyerap panas untuk air dalam kaleng. Tangki itu sendiri tidak boleh lebih besar daripada yang diperlukan untuk memegang kaleng, gulungan, dan agitator itu. Sekitar dua inci harus diserahkan antara cetakan dan tiga inci antara pipa dan cetakan.
Isolasi dari tangki es dicapai dengan menggunakan 12-18 inci dari bahan isolasi yang baik pada setiap sisi dan tidak kurang dari dua belas inci di bawah bagian bawah.
Agitator berfungsi sebagai media yang berpengaruh pada proses perpindahan bioreaktor.
Blower berfungsi sebagai Peredam panas dalam waktu yang cukup lama biasanya panas yang cukup tinggi ( over heating ) akan mengakibatkan kerusakan yang cukup serius di bagian motor penggerak
Kondensor adalah permukaan perpindahan panas, umumnya yang terbagi dalam tiga jenis. 1. Air Cooled Condenser: Mempekerjakan udara sebagai media kondensasi. 2. Air Cooled Condenser: Memanfaatkan air untuk menyingkat refrigerant. 3.Evaporative Kondensor: Gunakan kedua udara dan air sebagai media kondensasi. Fungsi udara adalah untuk meningkatkan tingkat penguapan dengan membawa pergi hasil uap air dari proses penguapan.
Berfungsi sebagai pencegah terjadinya pusaran ketika liquid control valve terbuka
Z = 3120 x Lo x (Lo + 0.036) bT
untuk cetakan es bujur sangkar
Z = 4540 x Lo x (Lo + 0.026) bT
untuk cetakan es persegi panjang
Z = [ Jam ] waktu pembekuan bT = [ ºC ] temperatur air garam Lo = [ m ] lebar terpendek cetakan es atas
Proses pembuatan es balok dimulai dari pengisian air dalam cetakan sampai dengan proses penyaluran es kepada konsumen yang memerlukan es sebagai bahan bakunya. Pada proses pembuatan es balok ini dilakukan dengan menerapkan siklus kompresi dan menggunakan amonia (NH3) serta air garam sebagai media pendingin
Air yang digunakan pada proses pembuatan es balok adalah air yang telah melalui proses penyaringan atau air yang bersih bebas dari bakteri dan kotoran-kotoran. Air yang telah disaring dialirkan ke pengisian air. Dalam pengisian air kedalam cetakan jumlah air yang masuk diatur oleh katup tangan dan pipa-pipa yang sudah diarahkan menuju cetakan es.
Cetakan es diisi air dalam jumlah yang tidak penuh, yaitu kurang dari 15 cm dibawah permukaan cetakan. Hal ini dilakukan agar air garam yang ada di bak pendinginan tidak tercampur dengan air yang berada dalam cetakan. Air yang dimasukkan kedalam cetakan mempunyai temperatur 26ºC.
Sesudah cetakan diisi dengan air, maka cetakan dimasukkan kedalam bak cetakan es yang diisi air yang dicampur dengan garam. Kadar air garam tersebut berkisar antara 18 Be, apabila kadar garam kurang dari 18 Be maka seolah-olah air garam tersebut menjadi beku Apabila melebihi 20 Be maka keadaan es akan sangat keras ( sulit cair ) karena melebihi titik beku
Cetakan es yang telah terisi direndam dalam bak pendingin berisi air garam dengan suhu awal air cetakan 26ºC Lamanya pembekuan pembekuan es balok dengan berat 25 kg diperlukan waktu 20-25 jam. Sedangkan es dengan kapasitas 100 kg diperlukan waktu 40-50 jam Pada saat cetakan direndam, permukaan air garam harus tinggi dari permukaan air yang berada dalam cetakan dengan tinggi kurang lebih 8 cm
Apabila suhu dingin tidak mencapai antara 8ºC sampai -15ºC ( kurang dari suhu tersebut ) es tidak akan membeku, hal ini disebabkan karena refrigeran yang mengalir kurang Apabila suhu dingin melebihi -15ºC maka es tersebut akan rapuh hal ini disebabkan terlalu lebih refrigerannya
Jika cetakan sudah berada dalam bak cetakan es ( bak air garam ) selanjutnya sambungkan saluran (pipa) dengan selang blower sehingga ada hembusan udara dari motor blower menuju cetakan es. Tujuannya untuk menjernihkan air dalam cetakan. Waktu yang digunakan untuk menjernihkan setengah dari proses pembuatan es balok
Pada siklus ini, pendinginan dilakukan secara tidak langsung ( Indirect Expansion Coil ) karena evavorator disistem tidak langsung mendinginkan air dalam cetakan tetapi melalui zat cair perantara yaitu larutan garam ( NaCl ). Fluida refrigeran yang digunakan adalah amoniak ( Nh3 )
Jadi untuk mencapai suhu antara 26ºC sampai -11,5ºC diperlukan: - Larutan garam ( NaCl ) - Fluida refrigeran Amonia ( Nh3 ) Amonia dapat mendinginkan cetakan es karena adanya kondensor yaitu untuk mensirkulasikan refrigeran amonia keseluruh sistem
Kondensor tersebut digerakkan oleh sebuah motor listrik atau mesin diesel ( sebagai pengganti listrik manakala tidak ada arus listrik ). Kondensor merupakan alat untuk memindahkan panas dari sistem refrijerasi ke media pendingin
Ide asal es krim konon dari Cina. Pada perkembangannya es krim dapat dijumpai di pelosok dunia. Rasanya yang manis, gurih, dingin dan lembut amat menggugah selera. Es krim dapat dibedakan komposisi dan kandungannya. Komponen terpenting dari es krim adalah lemak susu dan susu skim. Di Inggris, ada standar tersendiri untuk produk es krim. Pemerintah menetapkan produk es krim harus mengandung 2,5 persen lemak susu dan 7,5 persen susu skrim (padatan susu non lemak). Jika dicampur dengan buah, maka kandungan lemak susunya 5 persen atau 7,5 persen serta kandungan susu skrim 7,5 persen atau 2,0 persen. Berdasar literatur es krim dapat dikelompokkan dalam tiga kategori yakni standar, premium, dan super premium.
Standar Mempunyai kadar lemak 10 % Premium Kandungan kadar lemaknya 15 % Super Premium Kandungan kadar lemaknya 17 %
Milk Ice atau es susu produk yang memiliki lemak dalam jumlah rendah atau sekitar empat persen. Sherbet Memiliki kandungan lemak sekitar dua persen. Es krim jenis water ice Tidak menggunakan lemak susu dan susu skim melainkan hanya menggunakan jus buah dan gula serta ditambahkan penstabil.
