Metode Kriogenik untuk Pembekuan Makanan

kriogenik untuk pembekuan makanan (sumber: newsday.com)

Pembekuan memberikan berbagai manfaat dalam penyimpanan produk pangan terutama bagi industri pangan, misalnya untuk menghambat penurunan kadar nutrisi, menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak pangan dan bahkan pada beberapa produk pangan memberikan manfaat organoleptik (rasa pangan yang lebih enak). pembekuan ini dapat dimanfaatkan dalam pengiriman dan transportasi produk-produk pangan dari produsen ke tangan konsumen. Dan, salah satu metode pembekuan adalah dengan metode kriogenik (cryogenic).

Dalam ilmu Fisika atau teknik, kriogenik adalah ilmu yang mempelajari materi dengan temperatur sangat rendah (di bawah –150 °C, –238 °F atau 123 K). Ilmu ini mempelajari cara memproduksi serta perilaku material pada temperatur tersebut.

Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon. Teknologi pembekuan seperti ini juga telah ditemukan memiliki kelemahan karena tingkat pendinginan yang kurang rendah suhunya dan relatif tidak stabil sehingga tidak menjamin keawetan produk pangan yang dibekukan. Pada penggunaan ammonia sebagai bahan pendingin, suhu terdingin yang dapat dicapai untuk refrigeran produk pangan yaitu antara -1 derajat Celsius sampai dengan -46 derajat Celsius.

Berbeda dengan metode pembekuan lokal, Metode pembekuan teknologi kriogenik menggunakan gas yang dimampatkan menjadi cairan (liquid) misalnya nitrogen (N2) dan karbon dioksida (CO2). Nitrogen cair sebagaimana telah diketahui sejak lama, dipergunakan sebagai pembeku bahan-bahan organik untuk keperluan penyimpanan dan ekstraksi bahan-bahan penelitian bidang biologi terapan. Karbon dioksida cair pun telah sejak lama dipergunakan untuk pengisi tabung pemadam kebakaran.

Nitrogen cair memiliki titik didih pada suhu -195,8 derajat Celsius, sedangkan karbon dioksida cair -57 derajat Celsius. Pada suhu yang lebih tinggi dari suhu tersebut, nitrogen dan karbon dioksida akan berbentuk gas volatil, sehingga umumnya nitrogen cair dan karbon dioksida cair berada pada suhu lebih rendah daripada titik didihnya. Dengan suhu yang sedemikian dingin, baik nitrogen cair maupun karbon dioksida cair mempunyai kemampuan membekukan bahan organik yang relatif lebih efektif daripada pendingin berbahan amonia ataupun freon. Suntory, sebuah perusahaan minuman di Jepang mengunakan metode cryogenic ini sebagai metode baru untuk produksi minuman sehingga kualitas kesegaran minuman terjaga. Dalam kondisi suhu -195 derajat celcius buah dihancurkan menjadi tepung kemudian dibuat minuman.

dirangkum dari

http://www.kamusilmiah.com/teknologi/aplikasi-cryogenic-untuk-pembekuan-produk-pangan/

Read More

Mengapa Saintis Mencoba Untuk Memperlambat Cahaya?

Cahaya dapat diperlambat dan bahkan diperangkap untuk tujuan tertentu (sumber:wired.com)

Mencapai kelajuan lebih cepat dari laju cahaya adalah salah satu mimpi terindah ilmu pengetahuan (dan juga fiksi ilmiah?). Tapi bagaimana dengan ide memperlambat cahaya? Apa manfaat yang diperoleh dengan memperlambat cahaya? Dalam sepuluh tahun terakhir, para saintis telah melakukan beberapa hal menakjubkan dengan memperlambat kecepatan cahaya.

Kelajuan cahaya adalah konstan. Angka yang tepat dari kelajuan cahaya adalah 299.792.458 meter per detik. Saat ini dianggap tidak ada sesuatu yang bisa bergerak lebih cepat dari itu tanpa melanggar hukum-hukum fisika. Namun ternyata cahaya dapat diperlambat – kenyataan yang mengejutkan bahwa kelajuan cahaya adalah konstanta yang tidak konstan.

Cahaya dalam ruang hampa

Pernyataan yang sering dikutip bahwa kelajuan cahaya hanya berlaku untuk cahaya yang bergerak melalui ruang hampa, di mana cahaya tidak bergerak (merambat) melewati atom. Nilai (kelajuan cahaya dalam ruang hampa) disebut “c,” merupakan bagian dari persamaan Einstein yang terkenal E = mc². Dalam medium, foton secara acak melewati atom, yang menyerap foton tersebut kemudian kembali memancarkannya. Siklus penyerapan atau re-emisi ini mengakibatkan penundaan dan berarti juga memperlambat cahaya. Dalam hal ini, perlambatan cahaya masih berupa ilusi. Foton masih merambat dari atom ke atom dengan kelajuan c, tapi mereka melakukan penghentian singkat selama perjalanannya ini.

Zat transparan memiliki indeks bias yang didefinisikan sebagai ukuran seberapa banyak zat yang mempengaruhi kecepatan cahaya saat melewatinya. Persamaan untuk menghitung indeks bias adalah v = c / n, dimana v merupakan kelajuan aktual cahaya dan n adalah indeks bias medium itu. ruang vakum memiliki indeks bias 1, dan atmosfer bumi memiliki indeks bias dari 1,00029. Itu cukup dekat dengan kelajuan penuh.

Ketika cahaya melambat

Air, di sisi lain, memiliki indeks bias 1,330, dan berbagai jenis kaca memiliki indeks antara 1,4 dan 1,9. Cahaya secara signifikan bergerak lebih lambat melalui bahan tersebut. Berlian membuat cahaya bahkan bergerak lebih lambat dari itu, dengan indeks bias sekitar 2,4.

Pada tahun 1968 Bob shaw melalui kisahnya yang terkenal pada masa itu, Light of Other Days, mengusulkan ide menarik tentang penggunaan bahan dengan indeks bias tinggi yang dapat memerangkap cahaya sehingga butuh waktu setahun bagi cahaya untuk melewati bahan. Dengan Idenya ini yang menggunakan bahan berupa kaca lambat (slow glass) dengan indeks bias tinggi dapat menjadi wahana untuk “merekam” pemandangan alam yang menyenangkan berupa cahaya yang terperangkap. Bahkan pada tahun sebelumnya yaitu pada 1940, L. Sprague de Camp telah membuat senjata dengan teknologi kaca lambat ini. Dia menggunakan tongkat yang dapat memerangkap cahaya, dan untuk kemudian melepaskannya sekaligus dengan menimbulkan efek ledakan.

Laser dan komputer kuantum

Lebih jauh lagi, para peneliti saat ini telah menemukan penggunaan yang lebih baik dari efek cahaya lambat. Dalam sepuluh tahun terakhir, para ilmuwan telah berhasil memperlambat cahaya dan bahkan menghentikannya dengan menggunakan difusi gas khusus tereksitasi dengan sinar laser. Ketika para ilmuwan menghentikan cahaya, mereka tidak benar-benar menghentikan foton – pada dasarnya mereka mengembed keadaan kuantum foton ke dalam atom di dekatnya. Kemudian, mereka menggunakan pulsa laser lain untuk mengaktifkan atom-atom dan membuat mereka memancarkan foton identik. Dan kemudian, secara hampir seketika, karena keadaan kuantum mulai meluruh dalam waktu kurang dari satu detik. Kemampuan untuk memperlambat, menghentikan, dan menghasilkan foton dengan cara seperti ini merupakan langkah besar dalam rangka mengembangkan komputer kuantum.

sumber: http://io9.com/5512705/why-are-scientists-trying-to-create-slow-light

Read More

Fenomena Suara dan Mekanisme Biofisika Mendengar

Mendengar adalah sebuah proses biophysical, dimana dunia fisik dari suara berinteraksi dengan dunia biologis dari sel-sel, saraf-saraf, serta komunikasi kimiawi. Tabel berikut ini menunjukkan beberapa konsep-konsep fisik berkaitan dengan suara dan pendengaran seperti halnya beberapa konsep biologis umum yang diterapkan.

Konsep-konsep fisika dan biologi yang berkaitan dengan pendengaran
Fisika	Biologi/Biokimiawi
Gelombang Frekuensi Amplitudo Tekanan Elektrik/listrik Energi Gaya	Sel-sel (sel-sel rambut, saraf) Komunikasi kimiawi Fisiologi (liang telinga, gendang telinga, tulang martil/landasan)

Gendang telinga disebut sebuah gendang karena gendang telinga dan gendang musik hampir sama perilakunya. Pada gendang musik, energi ditimbulkan melalui gaya pada gendang oleh pukulan stik ke kepala gendang. Sebagian energi disalurkan ke udara dan membawa gelombang melalui gerakan molekul-molekul udara. Gelombang tersebut kemudian masuk liang telinga dan menyebabkan tekanan pada gendang telinga, yang mengirimkan gelombang-gelombang sebagai getaran melalui tulang martil, inkus, dan stapes. Getaran-getaran dibawa masuk ke dalam cairan di dalam rumah siput yang membangkitkan gelombang dalam cairan.

Suara mencapai gendang telinga melalui tulang martil menuju ke cairan didalamkoklea (rumah siput). Awalnya drum dipukul sehingga ada tekanan yang menimbulkan gelombang suara, akibatnya menggetarkan tiga tulang (martil,inkus, stapes). Getaran-getaran dibawa masuk ke dalam cairan di dalam rumah siput yang membangkitkan gelombang dalam cairan. 

Tekanan adalah tahap awal Fisika disamping mendengar, dirumuskan dengan:

P=F/A

Jadi jumlah tekanan sangat penting dalam proses pendengaran karena terlalu bila banyak bisa mengarah pada kerusakan pendengaran. Kebanyakan suara adalah merupakan gabungan berbagai sinyal, tetapi suara murni secara teoritis dapat dijelaskan dengan kecepatan osilasi atau frekuensi yang diukur dalam Hertz (Hz) dan amplitudo atau kenyaringan bunyi dengan pengukuran dalam desibel.

Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi, yaitu getaran di udara atau medium lain, sampai ke gendang telinga manusia. Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi.Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia,Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal. Proses mendengar adalah proses biologis yang dijembatani oleh dunia fisik dan kimiawi.Berikut diagram proses fisik, kimiawi, maupun dua-duanya:

Langkah	Fisik, kimiawi, atau kedua-duanya
1.      Getaran atau tekanan gelombang ditransmisikan melalui koklea ke sel-sel rambut	Fisik
2. Stereocilia pada sel-sel rambut bergerak dan bergoyang oleh adanya getaran	Fisik
3. Stereocilia yang agak panjang mendorong pegas/klep untuk membuka tutup atau saluran dalam sel	Fisik
4.   Ion-ion yang telah diisi Na= dan Cl-bergerak melalui sel-sel saluran neuron berubah potensial listriknya sehingga menghasilkan sebuah muatan listrik yang bergerak melalui sel-selsaraf auditori ke otak	Dua-duanya (kimiawi membangkitkan fisik muatan listrik)
5.      Muatan-muatan listrik mencapai titik akhir dari neuron, ditandai oleh pelepasan zat-zat kimiawi spesifik dari neurotransmittersseperti dopamine, ephinephrine, dll	Dua-duanya (fisik muatan listrik memicu kimiawi)
6.      Neurotransmitters berinteraksi dengan sel-sel pada area di otak untuk mendengar dan menginterpretasikan pesan	Kimiawi

Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar maju-mundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia,Gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal.

Kecepatan Bunyi

Bunyi merambat di udara dengan kecepatan 1.224 km/jam. Bunyi merambat lebih lambat jika suhu dan tekanan udara lebih rendah. Di udara tipis dan dingin pada ketinggian lebih dari 11 km, kecepatan bunyi 1.000 km/jam. Di air, kecepatannya 5.400 km/jam, jauh lebih cepat daripada di udara Rumus mencari cepat rambat bunyi adalah v=s:t Dengan s panjang Gelombang bunyi dan t waktu.

Resonansi

Suatu benda, misalnya gelas, mengeluarkan nada musik jika diketuk sebab ia memiliki frekuensi getaran alami sendiri. Jika kita menyanyikan nada musik berfrekuensi sama dengan suatu benda, benda itu akan bergetar. Peristiwa ini dinamakan resonansi. Bunyi yang sangat keras dapat mengakibatkan gelas beresonansi begitu kuatnya sehingga pecah.

Akustik ruang

Akustik ruang pada Teater

Akustik Ruang terdefinisi sebagai bentuk dan bahan dalam suaturuangan yang terkait dengan perubahan bunyi atau suara yang terjadi. Akustiksendiri berarti gejala perubahan suara karena sifat pantul benda atau objek pasif dari alam.Akustik ruang sangat berpengaruh dalam reproduksi suara, misalnya dalam gedung rapat akan sangat mempengaruhi artikulasi dan kejelasan pembicara.

Akustik ruang banyak dikaitkan dengan dua hal mendasar, yaitu :

1.            Perubahan suara karena pemantulan dan

2.            Gangguan suara ketembusan suara dari ruang lain.

Dibutuhkan seorang ahli yang berlandaskan teori perhitungan dan pengalaman lapangan untuk mewujudkan sebuah ruang yang ideal, seperti home theatre, ruangan karaoke, raung rekaman, ruang pertemuan dan sejenisnya termasuk ruang tempat ibadah.

Pengukuran jangkah frekuensi dan besarnya, dapat dilakukan dengan bantuan sebuah RTA (Real Time Analyzer) untuk mengetahui dan menentukan frekuensi pantulan atau ketembusan, sehingga dapat ditentukan jenismaterial peredam yang digunakan.

 

Akustik ruang

Banyak material peredam yang sangat efektif untuk digunakan, misalnya TraFlex. Mempunyai banyak variant produk yang memungkinkan untuk membuat hasil yang optimal. Tipe TraFlex 10.15, dengan spesifikasi alfa=0,7 pada 300Hz-16KHz, sangat efektif jika digunakan untuk memperjelas suara.

Mengapa ramai dikalangan manusia lebih banyak mendengar dari ‘melihat’ bunyi ? atau mengapa bunyi perlu dilihat ? Perlukah ? Bolehkah ? Jika boleh, bagaimana pula ‘melihat’ bunyi ? adakah dengan mata atau telinga ?

kata ‘melihat’ merujuk kepada indra penglihatan yaitu mata. Secara ringkasnya, dari retina ke pusat optik biji mata, akan merakam gambar luar 3 Dimensi kepada input 2 Dimensi dalam kedudukan objek yang terbalik. Reflection ini akan dihantar ke otak. Otak pula akan memproses data. Bagi otak yang ‘sakit’, gambar di retina mata itu tadi tidak akan sempurna sifatnya, namun bagi otak yang sehat gambar akan dibelokkan kembali seperti bentuk asalnya 3 Dimensi. Ini kerana hukum fisik yang diterima akal melogikkan bahwa setiap objek di bumi akan melalui hukum gravitasi. Contohnya, kedudukan kursi, mana mungkin kursi dapat tegak dengan hanya sebelah kaki, sudah barang pasti kursi memerlukan keseimbangan bagi menegakkannya. Maka kaki kursi haruslah 4 atau lebih bagi pernyataan balance. Di sinilah bermulanya proses menganalisa atau mengukur ( measurement ).

Bunyi merupakan benda yang bersifat gelombang energi. Punya tekanan tertentu, untuk menyukat kuat atau lemahnya bunyi, tuner meter dan barometer juga boleh digunakan. Namun, bunyi – sifatnya lebih halus dari angin, gelombang bunyi akan terhasil apabila terdapat getaran pada sesuatu benda yang di ketuk/geseran. Objek akan bergetar, maka zarah-zarah dalam udara turut bergeser naik/turun. Maka bermulalah chain reaction pada keseluruhan isipadu udara disekitar gelombang bunyi itu. Ketika ini gendang telinga sudah bersedia untuk menerima input gelombang bunyi tersebut. Disini, pemisahan hukum fisik kepada hukum biologi pun bermula, koklea dan saraf-saraf yang ada di telinga kita akan menghantar maklumat berupa denyutan/ransangan ke otak. Proses menimbang pun terjadi ( akal ).

Gendang telinga yang tipis amat sensitif dengan gelombang bunyi. Dalam Negara dunia ke 3 seperti Malaysia dan sekitarnya, kekuatan cermin pada bangunan-bangunan binaan sebelum tahun 90-an hanya mampu bertahan dengan kadar frekuensi bunyi yang rendah saja. Lihat bagaimana ‘jarak’ dan ‘kerusakan’ bangunan Hotel JW Marriot dan bangunan sekitar yang amat ketara pada cerminnya sewaktu insiden di Jakarta beberapa tahun lalu.

Rasional ‘melihat’ bunyi adalah tidak rasional. Yang dimaksudkan dengan ‘melihat’ bunyi adalah dengan memindahkan fungsi 1 indera kepada 1 indera yang lain. Bolehlah dianggap sebagai suatu perkara yang supernatural; tahap terendah. Supernatural tahap ini masih mudah difahami yaitu, dengan mengimbas – scan –  menelanjangkan bahan yang ingin dianalisa – bunyi.

Fenomena Suara dalam Memaksimalkan potensi seseorang

Sangatlah menakjubkan bahwasanya empat setengah bulan sebelum lahir, saraf-saraf pendengaran manusia sudah berkembang secara lengkap. Anak-anak dapat mengenali suara yang mereka dengar di dalam kandungan jauh sebelum mereka dapat berbicara. Namun demikian hearing (mendengar) bukanlah satu-satunya fungsi telinga. 

Menurut para ahli, telinga juga berfungsi untuk menyalurkan energi berupa gelombang suara ke otak. Proses ini sudah dimulai ketika janin masih berada di dalam kandungan. Energi ini memberikan pengaruh yang sangat nyata pada perkembangan fetal otak hingga manusia tumbuh menjadi dewasa.

Read More