Pada saat ini di negara negara maju dan berkembang, teknik pendinginan sangat mendukung terciptanya peningkatan taraf hidup penduduknya.
Penggunaan teknik pendinginan pada dasarnya tidak terbatas hanya untuk mendinginkan makanan, hasil pertanian arau hasil industri makanan lainnya. Namun, dapat pula digunakan untuk mengatur suhu ruangan di laboratorium, kantor, dan tempat-tempat penyimpanan hasil industri lainnya.
Hasil kemajuan yang dicapai dalam lapangan teknik pendinginan ini tidak terlepas dari para ilmuan, teknisi, dan tenaga-tenaga pelaksana yang menggabungkan segala pengetahuan dan kemampuannya.
A. Cara Pendinginan Masa Lalu
Di negara-negara yang mempunyai 4 (empat) musim, es alam digunakan sebagai bahan pendingin untuk mengawetkan makanan. Bangsa Cina berpendapat bahwa es mengakibatkan rasa minuman menjadi segar. Bangsa Mesir kuno telah menemukan bahwa air dapat didinginkan bila disimpan di dalam kendi tanah. Demikian pula halnyabdi negara kita, cara seperti ini telah dikenal sejak dahulu kala.
Air yang disimpan dalam kendi akan merembes ke bagian luar melalui pori-pori kendi. Dipermukaan kendi, air akan menguap dan mengakibatkan air di dalam kendi akan menjadi lebih dingin. Bangsa Yunani dan Romawi mengambil salju padat dari puncak-puncak gunung serta membawanya dalam bentuk panjang dan tirus, kemudian dibungkus dengan rumput kering, tanah, dan rabuk. Salju tersebut kemudian digunakan sebagai bahan pendingin. Hal-hal tersebut di atas merupakan cara pendinginan pada masa lalu.
B. Perkembangan Pemakaian Sistem Pendingin
Percobaan-percobaan tentang pengawetan makanan di kenal sejak tahun 1626 yang dilakukan oleh Francis Bacon. Dia mencoba mengawetkan anak ayam dengan cara mengisi dan membungkusnya dengan salju. Pada tahun 1683 seorang ilmuwan Belanda, yaitu Anton Van Leewenhoek, membuka dunia ilmu pengetahuan dengan menciptakan sebuah mikroskop dan menemukan bahwa di dalam air bening terdapat berjuta juta organisme hidup. Sekarang organisme hidup ini dikenal sebagai kuman.
Para ilmuan menyelidiki bahwa kuman kuman tersebut akan berkembang biak dengan cepat di tempat yang hangat dan lembab seperti halnya pada bahan bahan makanan. Pengembangbiakan kuman kuman ini dikenal sebagai penyebab makanan menjadi berjamur. Sebaliknya, jenis kuman-kuman pada suhu 10°C atau lebih rendah tidak dapat berkembang biak.
Dengan hasil penemuan para ilmuwan di atas dapat diketahui bahwa makanan segar akan dapat diawetkan pada suhu 10°C atau lebih rendah. Pada saat ini, makanan dapat diawetkan dengan jalan dikeringkan, diasapi, diberi bumbu, digarami atau didinginkan.
Sejak orang mengenal cara menurunkan suhu sehingga cukup untuk membekukan air menjadi es, ea banyak digunakan orang untuk mengawetkan bahan makanan.
Pada tahun 1834 seorang insinyur Amerika bernama Jacob Perkins menciptakan sebuah alat yang menjadi dasar sistem kompresi sekarang. Prinsip kerja alat yang diciptakan oleh Jacob Perkins tersebut dapat dilihat pada gambar 1.1.
Alat ini terdiri atas pompa tangan, kondensor yang didinginkan dengan air, katup tekan, evaporator yang ditempatkan di dalam cairan pendingin. Refrigeran yang digunakan adalah eter.
Dengan demikian, untuk mendapatkan dingin, kalor harus dibuang. Hal ini dapat menggunakan es atau alat mekanik sejenis.
Pendinginan dapat didefinisikan pula sebagai proses pemindahan kalor dari suatu tempat ke tempat lain. Ruangan yang kalornya telah dipindahkan disebut didinginkan. Bila suatu benda panas didekatkan atau disentuh dengan benda yang lebih dingin, maka kalor akan berpindah dari benda yang panasbke benda yang lebih dingin. Benda yang lebih panas memberikan sebagian panasnya ke benda yang lebih dingin. Jadi, benda yang asalnya panas akan menjadi dingin. Benda panas menjadi dingin karena kalor berpindah tempat dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin.
Bila kita berenang di kolam renang, pastilah maka badan kita akan terasa dingin kareba suhu badan kita lebih tinggi dari pada suhu air. Badan kita akan terasa lebih dingin lagi bila kita naik ke tepi kolam renang apalagi ketika cuaca dalam keadaan kering dan angin sedang bertiup. Badan kita terasa bertambah dingin akibat terjadinya penguapan di permukaan badan kita. Penguapan adalah proses terjadinya perubahan zat cair menjadi gas. Alkohol dan eter merupakan zat cair yang mempunyai efek pendinginan lebih besar dari pada air. Air, alkohol, dan eter termasuk refrigeran yang banyak digunakan pada sistem pendingin untuk memperoleh dingin dengan membuang atau memindahkan kalor. Refrigeran yang banyak digunakan sejak dahulu hingga sekarang adalah amonia.
Bila amonia murni ditempatkan pada tempat yang terbuka, maka akan menguap dengan cepat dan tampak mendidih. Amonia mengambil kalor jauh lebih cepat daripada alkohol atau eter, ketika berubah bentuk dari zat cair menjadi gas. Ketika amonia murni mendidih akan terjadi pendinginan hingga suhunya menjadi -33°C.
Salah satu contoh pemakaian dari prinsip pendinginan yang sederhana dengan cara penguapan dapat dilihat pada gambar 1.3.
Gambar 1.3 Pendinginan dengan cara penguapan
Unit pendingin ini terdiri atas kotak yang diinsulasi (A), sebuah tangki yang berisi amonia cair bertekanan tinggi (B), dan tempat pendingin (C). Bila keran pada tangki dibuka, amonia cair akan mengalir ke dalam tempat pendingin (C) dan akan terjadi penguapan.
Tempat pendingin (C) menyerap kalor dari sekeliling ruang kotak (A) ketika amonia cair berubah bentuk menjadi gas pada tekanan atmosfer. Cara pendinginan seperti ini tidak praktis karena biaya refrigeran cukup tinggi dan gas buangnya akan mengganggu lingkungan.
Di sini harus dicari suatu cara agar refrigeran setelah berubah bentuk dari cair menjadi gas dapat dikembalikan bentuknya menjadi cair kembali.
D. Percobaan Faraday
Pada masa Faraday (1791-1867) para ahli pengetahuan mengetahui bahwa gas-gas dapat diubah bentuknya dari bentuk gas menjadi cairan pada kondisi akan tekanan tertentu. Dengan peralatan sederhana dan terbatas mereka tidak dapat mencairkan beberapa gas yang telah mereka ketahui, contohnya amonia.
Dari pengalaman dan percobaan di laboratorium, Faraday mengetahui bahwa serbuk perak klorida berkemampuan menyerap gas amonia.
Dia dalam percobaan itu Faraday mencampurkan perak klorida dengan gas amonia. Perak klorida menyerap gas amonia sehingga tidak mampu lagi menyerapnya atau jenuh. Bubuk yang telah mengandung gas amonia ini kemudian dimasukkan ke dalam tabung percobaan tertutup berbentuk huruf V terbalik pada salah satu bagian ujungnya.
Di bagian ujung lain alat tersebut dimasukkan ke dalam sebuah tempat tang berisi air dingin. Bagian ujung yang berisi bubuk perak klorida kemudian dipanaskan. Gas amonia segera melepaskan diri dari perak klorida dan bergerak pindah ke bagian ujung alat lainnya. Setelah semuagas amonia melepaskan diri dari serbuk perak klorida, di ujung alat ini gas amonia panas akan mengembun dan mencair karena didinginkan oleh air. Air disini berlaku sebagai zat perantara pembuang kalor gas amonia panas.
Kemudian tempat yang berisi air dingin dipindahkan. Amonia cair segera akan berubah bentuk lagi menjadi gas dan bergerak ke ujung alat yang berisi serbuk perak klorida. Bagian ujung alat tempat amonia cair berubah menjadi gas akan terasa dingin bila diraba.
Pada percobaan ini Faraday mendapatkan kenyataan bahwa ketika amonia cair berubah bentuk menjadi gas, amonia cair terlihat mendidih. Percobaan ini dilakukan berulang-ulang dan Faraday memperoleh hasil yang sama. Percobaan yang sederhana ini digunakan sebagai dasar kerja pada sistem pendingin saat ini.
0 Comments