sifat mekanis bahan makanan

Dalam beberapa tahun terakhir, minat yang tumbuh pada sifat fisik makanan banyak diteliti. Sejumlah buku dan ulasan yang secara khusus membahas tentang subjek telah diterbitkan. Beberapa sifat fisik pada makanan misalnya viskositas dalam aliran fluida, ukuran partikel dalam pengurangan ukuran, sifat termal dalam perpindahan kalor, difusivitas dalam perpindahan massa, dll.

Sifat Mekanik Makanan

Sifat mekanik adalah sifat-sifat yang menentukan perilaku bahan makanan ketika kontak dengan gaya eksternal. Sifat mekanik dapat digunakan untuk cara pengolahan (misalnya pengangkutan, pengurangan ukuran) dan konsumsi (tekstur, rasa mulut). Gaya-gaya yang bekerja pada bahan biasanya dinyatakan sebagai tegangan , yaitu intensitas gaya per satuan luas (N/m² atau Pa). Dimensi dan satuan tegangan mirip seperti tekanan. Sangat sering, tetapi tidak selalu, respons bahan terhadap tekanan adalah deformasi yang dinyatakan sebagai regangan. Regangan biasanya dinyatakan sebagai rasio tak berdimensi, seperti perpanjangan sebagai persentase dari panjang aslinya. Hubungan antara stres dan regangan adalah pokok bahasan ilmu yang dikenal sebagai rheologi.

Deformasi Elastis

Deformasi elastis muncul seketika saat ada tekanan dan menghilang seketika dengan melepas tekanannya. Untuk beberapa bahan, regangan sebanding dengan tegangan, setidaknya untuk nilai deformasi sedang. Deformasi elastis dirumuskan oleh hukum hooke sebagai:

E = Tegangan/Regangan = (F/A₀)/(∆L/L₀)

E = Modulus Young , Pa
F = Gaya yang bekerja, N
A₀ = Luas penampang awal, m²
ΔL = Pertambahan panjang, m
L₀ = Panjang awal, m

Deformasi Plastis

Deformasi plastis tidak terjadi selama tegangan di bawah nilai batas yang dikenal sebagai tegangan luluh. Deformasi plastis bersifat permanen, yaitu benda kerja tidak kembali ke ukuran dan bentuk semula ketika tegangan dihilangkan.

Deformasi Viscous

Deformasi (aliran) yang terjadi secara instan dengan tekanan dan bersifat permanen. Laju regangan sebanding dengan tegangan.

Jenis tegangan diklasifikasikan menurut arah gaya dalam hubungannya ke materi. Tegangan normal adalah tegangan yang bekerja pada arah tegak lurus terhadap permukaan bahan. Tegangan normal adalah gaya tekan jika mereka bertindak terhadap material dan gaya tarik jika mereka bertindak jauh dari itu. Tegangan geser bekerja pada arah paralel (tangensial) ke permukaan material. Peningkatan deformasi benda di bawah tekanan konstan disebut creep. Peluruhan tegangan dengan waktu di bawah regangan konstan disebut relaksasi.

Rheology Model

Hubungan tegangan-regangan dalam bahan makanan biasanya kompleks. Oleh karena itu berguna untuk menggambarkan perilaku reologi makanan yang sebenarnya dengan bantuan penyederhanaan seperti model gambar. Model-model tersebut dibangun dengan menghubungkan elemen-elemen ideal (elastis, kental, gesekan, pecah, dll.) secara seri, paralel atau kombinasi keduanya. Model fisik berguna dalam pengembangan model matematika (persamaan) untuk deskripsi dan prediksi perilaku reologi makanan yang kompleks.