HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Laporan ini akan membahas hasil praktikum pendinginan yang telah dilaksanakan pada tanggal 16 maret 2011 dan praktikum pembekuan yang telah dilaksanakan pada tanggal 23 Maret 2011. Penyimpanan pada suhu rendah akan menghambat pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme, tetapi tidak akan membunuhnya. Selain itu suhu yang rendah juga akan memperlambat laju reaksi-reaksi kimia lainnya yang dapat menimbulkan kerusakan pangan. 5.1 Pendinginan o
o
Pendinginan adalah penyimpanan pada suhu rendah dimana suhunya di atas titik beku yaitu an tara 2C – 16 C. o
o
suhu dalam lemari es umumnya berkisar antara 4 C – 7 C tetapi unit-unit pendinginnya biasanya memiliki suhu yang lebih rendah tergantung pada jenis produk yang disimpan. Pada suhu rendah sebagian reaksi metabolisme berlangsung lambat tetapi ada pula yang sama sekali terhenti bila suhu penyimpanan berada di bawah suhu kritis tertentu. Daya tahan simpan makanan yang di simpan dengan pendinginan berkisar antara beberapa hari sampai dengan beberapa minggu tergantung dari jenis makanannya. Ada dua pengaruh pendinginan terhadap makanan makanan yaitu : 1)
Penurunan suhu akan mengakibatkan penurunan proses kimia, mikrobiologi dan biokimia yang
berhubungan dengan kelayuan (senescene), kerusakan (decay ), ), pembusukkan dan lain-lain. 2)
o
Pada suhu di bawah 0 C air akan membeku dan terpisah dari l arutan membentuk es, yang mirip dalam
hal air yang diuapkan pada pengeringan atau suatu penurunan aw. Praktikum kali ini akan dilakukan pendinginan terhadap wortel, tomat, sawi, tahu, tempe, touge, telur, jeruk, apel, dan daging ayam. Pelaksanaan praktikum harus dilakukan sesuai prosedur. Sayuran yang akan didinginkan harus dilakukan sesuai prosedur. Kantung plastik 0,5 kg dilubangi dengan 10 lubang. Plastik harus dilubangi karena sayuran yang akan didinginkan masih mengalami proses respirasi. Plastik yang digunakan harus menggunakan plastik yang permeabelitasnya tinggi. Kemudian jenis sayuran ditentukan untuk penyimpanan dingin. Lakukan sortasi, pencucian, penirisan, lalu angin-anginkan hingga kering. Lakukan penimbangan. Masukkan ke dalam kantung plastik lalu rekatkan plastik degan sealer dan beri label. Kemudian simpan pada tempat yang sesuai dalam lemari es. Hasil pengamatan wortel, sawi, dan touge dapat dilihat pada Tabel 1, Tabel 2, dan Tabel 3. Tabel 1. Hasil P engamatan Pendinginan Wortel
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
37, 10 gr
57,20 gr
56 gr
warna
orange (+)
orange cerah (++)
orange (+++)
aroma
khas wortel (+)
khas wortel (++)
khas wortel (+++)
segar (+)
segar (++)
segar (+++)
keras (+++)
keras (+++)
keras (+++)
kesegaran
tekstur
Tabel 2. Hasil Pengamatan Pendinginan Sawi
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
136,34 gr
110,25 gr
128 gr
warna
hijau segar (+)
hijau segar (++)
hijau kekuningan
aroma
khas sawi
khas sawi
tidak tercium
kesegaran
segar (++)
segar (+++)
segar (+)
Berserat
keras
lunak
tekstur
Tabel 3. Hasil P engamatan Pendinginan Touge
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
31,81 gr
32,14 gr
32 gr
warna
putih, endosperm
putih, endosperm
putih pucat,
hijau
hijau
endosperm hijau
khas tauge (+)
khas tauge (++)
khas tauge (+++)
kesegaran
segar (+++)
segar (++)
tidak segar
tekstur
padat, halus
keras
lunak
aroma
Buah-buahan yang akan didinginkan harus dilakukan sesuai prosedur. Langkah pertama adalah siapkan kantung plastik dan lubangi. Tentukan jenis buah -buahan mana yang perlu penyimpanan dingin. Lakukan sortasi, pencucian, penirisan, lalu angin-anginkan hingga kering. Lakukan p enimbangan. Kemudian masukkan masukkan ke dalam kantung plastik dan rekatkan dengan sealer dan beri label. Setelah itu simpan pada tempat yang sesuai dalam lemari es. Hasil pengamatan tomat, jeruk, dan apel dapat dilihat pada Tabel 4, Tabel 5, dan Tabel 6. Tom at yang akan disimpan dalam lemari es tidak boleh dicuci terlebih dahulu, cukup dibersihkan dengan lap kering. Ini h arus dilakukan karena tomat memiliki lapisan lilin pada kulitnya, jika dicuci akan mengkikis lapisan lilin tersebut, akibatnya pori-pori akan terbuka sehingga tomat mudah busuk. Tomat harus sudah berwarna merah. Jika masih hijau simpan pada suhu kamar sampai tomat berwarna merah dulu. Tomat hijau tidak dapat lagi menjadi matang jika didinginkan sampai suhu rendah rendah (Desrosier, N. W. 1969). Tabel 4. Hasil P engamatan Pendinginan Tomat
Sifat
berat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
126,79 gr
127,50 gr
127 gr
warna
merah keorangean
merah keorangean
merah keorangean
(+)
(++)
(+++)
khas tomat (+)
khas tomat (++)
khas tomat (+++)
kesegaran
segar (+)
segar (++)
segar (+++)
tekstur
keras (++)
keras (+++)
keras (++++)
aroma
Tabel 5. Hasil P engamatan Pendinginan Jeruk
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
148,02 gr
149,02 gr
147 gr
warna
orange (+)
orange (++)
orange (+++)
aroma
tidak tercium
agak busuk
busuk
kesegaran
segar (+++)
segar (++)
segar (+)
lembut
keras
keras berongga
tekstur
Tabel 6. Hasil P engamatan Pendinginan Apel
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
160,04 gr
160,35 gr
160 gr
warna
hijau kecoklatan
hijau kecoklatan
hijau kecoklatan
aroma
khas apel
khas apel
khas apel
kurang segar (+)
kurang segar (++)
kurang segar (+++)
keras (+)
keras (++)
keras (+++)
kesegaran
tekstur
Pendinginan daging ayam harus dilakukan sesuai prosedur. Daging ayam ditimbang dan dimasukkan ke dalam mangkok dan tutup dengan clingwrap, tutup rapat, dan beri label. Kemudian simpan pada chiller . Hasil pengamatan daging ayam dapat dilihat pada Tabel 7. Tabel 7. Hasil P engamatan Pendinginan Daging Ayam
Sifat
Keadaan
Minggu Ke-
Minggu Ke-
pengamatan 3
Awal
1
2
berat
69,90 gr
68 gr
67,53 gr
67,17 gr
warna
merah pucat
coklat muda
putih pucat
coklat pucat
aroma
amis (+++)
amis (++)
amis (+++)
busuk
kesegaran
segar (+++)
segar (+++)
segar (+++)
tidak segar
tekstur
kenyal (+++)
kenyal (++)
kenyal (+)
kenyal dan berair
Pendinginan telur harus dilakukan sesuai prosedur. Langkah pertama yaitu telur dibersihkan dengan cara di lap. Jangan lakukan pencucian telur karena akan menyebabkan pori-pori telur terbuka. Lakukan penimbangan. Letakkan telur pada wadah telur, bagian lebar di atas, karena bagian tersebut terdapat kantung udara. Simpan pada tempat yang sesuai dalam lemari es. Hasil pengamatan daging ayam dapat dilihat pada Tabel 8 dan Tabel 9.
Tabel 8. Hasil Pengamatan Pendinginan Telur 1
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
62,85 gr
62,43 gr
61 gr
warna
cangkang berbintik
cangkang berbintik
cangkang berbintik
hitam
hitam
hitam
khas telur
khas telur
khas telur
segar
segar
segar
aroma
kesegaran
tekstur
keras
keras
keras
Tabel 9. Hasil P engamatan Pendinginan Telur 2
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
67,12 gr
66,80 gr
66
warna
cangkang berbintik
cangkang berbintik
cangkang berbintik
hitam
hitam
hitam
khas telur
khas telur
khas telur
kesegaran
segar
segar
segar
tekstur
keras
keras
keras
aroma
Pendinginan tahu harus dilakukan sesuai prosedur. Cuci tahu dengan air bersih, masukkan kedalam wadah plastik, tambahkan air hingga tahu terendam, dan tutup wadahnya. Simpan pada tempat yang sesuai dalam lemari es. Hasil pengamatan tahu dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 10. Hasil P engamatan Pendinginan Tahu
Sifat
berat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
-
463,14 gr
154 gr
warna
kuning
kuning cerah
kuning pucat
aroma
khas tahu
tidak tercium
masam
kesegaran
segar (++)
segar (+++)
tidak segar
lembut
keras
keras berongga
tekstur
Pendinginan tempe harus dilakukan sesuai prosedur. Bungkus tempe dengan kantung plastik, beri label dan rekatkan dengan sealer , lakukan penimbangan, dan simpan pada tempat yang sesuai dalam l emari es. Hasil pengamatan tempe dapat dilihat pada Tabel 11. Tabel 11. Hasil P engamatan Pendinginan Tempe
Sifat
Keadaan Awal
Minggu Ke- 1
Minggu Ke-2
berat
160,89 gr
160,83 gr
161 gr
warna
putih
coklat pucat
bintik hitam
aroma
khas tempe
khas tempe
khas tempe dg sedikit masam
kesegaran
kurang segar, terdapat bintik hitam
tidak segar (+)
tidak segar (++)
tekstur
keras (+)
lunak
keras (++)
Pengamatan dilakukan setiap 1 minggu selama 2 minggu. Pengamatan dilakukan terhadap seluruh sifat kenampakan, yaitu kesegaran, warna, aroma, tekstur, dan susut bobot. 0
Penyimpanan suhu dingin atau pendinginan sayuran harus pada suhu 1 2 C, jika tidak akan terjadi chilling injury atau cacat suhu dingin. Cacat suhu dingin menyebabkan metabolit seperti asam amino dan gula serta
garam-garam mineral dari sel dan bersama-sama dengan degradasi struktur sel menyediakan substrat yang sangat baik untuk pertumbuhan mikroorganisme patogen, terutama fungi. Jamur ini sering terdapat sebagai organisme laten atau mengkontaminasi bahan segar. Simptom cacat suhu dingin biasanya muncul pada saat bahan itu berada pada suhu rendah namun kadang-kadang hanya nampak setelah bahan diambil dari tempat pendingin dan ditempatkan pada suhu yang lebih besar (Tranggono dan Sutardi, 1989). Metoda yang paling tepat untuk pengendalian cacat suhu dingin adalah menentukan suhu kritis untuk perkembangannya dalam buah-buahan tertentu dan komoditas ini tidak diperlakukan terhadap suhu dibawah suhu kritis. Namun perlakuan hanya dalam waktu pendek terhadap suhu dingin dan diikuti dengan penyimpanan pada suhu yang lebih tinggi dapat mencegah pengembangan cacat. Cara inin telah diketahui efektif untuk mencegah pewarnaan hitam pada hati nenas yang dikenal dengan namablack heart (Tranggono dan Sutardi, 1989). Penurunan berat pada bahan pangan yang didinginkan disebabkan karena air dalam bahan pangan tersebut mengalami penguapan selama pendinginan. Pengurangan berat pada daging disebabkan oleh kelembaban relatif kurang dari 90% (Desrosier, N. W., 1969). Telur harus disimpan pada suhu serendah mungkin, namun demikian jangan memberikan kesempatan bagian dalam telur membeku. Bila bagian dalam telur membeku maka kulit telur akan pecah. Ini akan menyebabkan kesulitan karena telur yang mempunyai albumen kekar dan tebal memadat pada suhu yang tinggi daripada albumen yang tipis. Ciri-ciri telur juga mempengaruhi kualitas simpan dari telur karena kulit telur yang tebal le bih tahan pemadatan dibandingkan dengan kulit tel ur yang tipis. Suhu yang ideal untuk penyimpanan telur adalah 0
29 F. untuk mendapatkan hasil yang baik harus diatur pada suhu yang konstan. Kelembaban relative 82-85% pada umumnya dianggap optimum untuk telur, jika lebih rendah akan menyebabkan desikasi dan oleh karenanya terjadi perluasan udara yang tidak dikehendaki. Selama penyimpanan telur dapat menyerap bau-bauan dan karenanya jangan disimpan di dalam pendingin yang tempatnya sama dengan komoditi lain (Desrosier, N. W., 1969). Bahan pangan yang akan diawetkan pada suhu rendah atau disimpan dalam lemari es harus dikemas dengan baik karena:
Bahan pangan dalam penyimpanan dingin akan kehilangan air karena RH dalam lemari es rendah. Akibatnya terjadi pengerutan/layu, pengeringan, pengerasan, dsb.
Beberapa jenis bahan pangan mudah sekali melepaskan bau atau menyerap bau dari/ke lingkungannya. Daging sebaiknya dikemas dengan cukup udara di sekitarnya agar tidak berubah warna dan menghasilkan bau serta rasa yang menyimpang. Sedapat mungkin gunakan kemasan yang terbuat dari gelas/keramik/plastik yang inert. Sayuran dan buah-buahan sebaiknya dikemas dalam kantung plastik yang diberi lubang-lubang u ntuk pengaturan RH di dalam kantung agar t idak mencapai keadaan jenuh, karena dapat mempecepat terjadinya pembusukkan oleh bakteri. Meningkatnya RH dalam kantung plastik yang tertutup rapat disebabkab oleh proses pernapasan dan transpirasi yang masih terus berlangsung dalam jaringan sayuran dan buah -buahan, dengan salah satu produknya berupa uap air. 5.2 Pembekuan
Pembekuan bahan pangan bersifat kompleks. Kristal-kristal es yang terbentuk lama-kelamaan menyusun suatu struktur jaringan dari Kristal es dan dalam proses ini akhirnya kebebasan bergerak dari molekul-molekul air yang belum membeku terhambat. o
Mikroba psikrofilik akan tumbuh pada suhu pembekuan air yaitu 0 C atau di bawahnya. Pada suhu tersebut pertumbuhan mikroba akan semakin lambat. Jika air dalam makanan telah sempurna membeku maka mikroba tidak akan berkembang biak, tetapi pada beberapa bahan pangan sebagian air belum membeku sampai suhu o
o
mencapai -70 C samapai -60 C atau di bawahnya, hal ini disebabkan adanya kandungan gula, garam atau zatzat lain yang menurunkan titik bekunya. Kerusakan bahan pangan beku biasanya terjadi setelah bahan pangan tersebut mengalami peristiwa thawing karena pada saat itu mikroorganisme akan cepat tumbuh kembali. Untuk menurunkan populasi mikroorganisme dapat diusahakan beberapa cara, yaitu: 1.
Kebersihan dan sanitasi lingkungan dan peralatan pengolahan pangan.
2.
Mempertahankan keutuhan pangan sampai saat akan dipakai.
3.
Sortasi bahan yang rusak dan busuk (trimming ).
4.
Membersihkan bahan pangan sebelum disimpan pada suhu rendah (disimpan di lemari pendingin) dari kotoran dan debu.
5.
Pengeringan setelah dicuci atau diangin-anginkan.
6.
Melakukan pengemasan yang sesuai dengan sifat-sifat bahan.
1.
Praktikum kali ini akan dilakukan pembekuan terhadap bunga kol, jagung sisir, nenas, melon, dan daging. Pelaksanaan praktikum harus dilakukan sesuai prosedur.
Pembekuan bunga kol harus dilakukan sesuai prosedur. Bunga kol dipilih yang putih dengan satuan bunga yang baik, kemudian potong-potong persatuan bunga. Blansing dengan air mendidih selama 3 menit, dan blansing dengan uap air selama 5 menit. Rendam dalam air es. Setelah dingin tiriskan bunga kol dan kemas dalam kantung plastik, lalu beri label dan simpan dalam freezer . Hasil pengamatan pembekuan bunga kol selama 2 minggu dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12. Hasil Pengamatan Pembekuan Bunga Kol
Sifat yang
Sebelum
Sebelum
Setelah
Setelah
Setelah
Setelah
diamati
dikukus
di rebus
dikukus
direbus
2
2
minggu
minggu
(kukus)
(rebus)
Pembeku an jagung sisir
berat
52,29 g
52, 97 g
52,29 g
52,97 g
56, 9 g
56,9 g
harus dilakukan
Warna
Hijau
Hijau
Lebih
Lebih
Lebih
Lebih
keputihan
keputihan
cerah
gelap
cerah
gelap
sesuai prosedur. Sisa-sisa
Kesegaran
+++
+++
++
+++
++
+++
rambut jagung
Aroma
Khas
Khas
++
bunga kol
bunga kol
+++
++
+++
dibuang, kemudian dicuci
tekstur
keras
keras
++
+++
++
+++
sampai bersih.
Blansing dengan air mendidih selama 4 menit dan blansing dengan uap ai r atau kukus selama 6 menit. Kemudian rendam dalam air es dan tiriskan. “Sisir” jagung dengan menggunakan pisau tajam dari arah atas ke
bawah hingga hanya tersisa bagian tongkol. Kemas dalam plastik dan simpan dalamfreezer . Hasil pengamatan pembekuan jagung sisir selama 2 minggu dapat dilihat pada Tabel 13.
Tabel 13. Hasil Pengamatan Pembekuan Jagung Sisir
Sifat yang
Setelah
Setelah
Setelah 2
Setelah 2
diamati
dikukus
direbus
minggu
minggu (rebus)
( kukus)
Berat
155,02 g
95,82 g
154 g
101,9 g
kesegaran
+++
+++
++
++
Warna
Kuning cerah
Kuning
Kuning
Kuning
cerah
kurang cerah
kurang cerah
Aroma
Khas jagung
Khas jagung
Khas jagung
Khas jagung
tekstur
lembut
lembut
lembut
lembut
Pembekuan nenas harus dilakukan sesuai prosedur. Nenas yang telah dikupas dan dibuang matanya, dipotong bentuk bulat 1 cm, kemudian bentuk dadu. Kemas dalam larutan sirup 30%, 40%, 50%. Beri label dan simpan dalam freezer . Hasil pengamatan pembekuan nenas selama 2 minggu dapat dilihat pada Tabel 14. Tabel 14. Hasil Pengamatan Pembekuan Nenas
Sifat
Sebelum
Setelah 1 minggu
30%
40%
50%
30%
40%
50%
127.95
114.58
137.809
g
g
g
109 g
136 g
465 g
Segar
Segar
Segar
Segar
Segar
Segar
+++
+++
+++
++
+
++
Kuning
Kuning
Lebih
Lebih
Kuning
kuning
kuning
cerah
Berat
Kesegaran
Warna
Kuning cerah
cerah
++
++
Khas
Khas
pucat +
+++
+++
++
Khas
Khas
Khas
nenas
nenas
nenas
+
++
++
Keras
Keras
++
+++
Khas Aroma
nenas
nenas nenas +
Tekstur
++
++
Keras
Keras
dan
dan
berair
Keras
Lunak
berair
Pembekuan melon harus dilakukan sesuai prosedur. Melon yang telah dikupas, dipotong menjadi bentuk dadu. Taburi gula pasir sebanyak 250 ml (1 cup) untuk setiap 500 ml potngan buah. Aduk sampai gula sedikit larut dan kemas dalam plastik. Beri label dan simpan dalam fereezer . Hasil pengamatan pembekuan melon selama 2 minggu dapat dilihat pada Tabel 15.
Tabel 15. Hasil Pengamatan Pembekuan Melon
Setelah 1 Sifat
Sebelum Diolah
Sesudah Diolah minggu
Berat
300 gram
442.11 gram
444 gram
Kesegaran
+++
++
++
Warna
Hijau muda
Coklat
Hijau bening
Aroma
Khas melon
Khas melon
Khas melon
Tekstur
++
+++
++++
Lembut
lebih lunak +++
kenyal
Pembekuan daging harus dilakukan sesuai prosedur. Daging yang telah dipotong dan d icuci diletakkan pada tray stirofom yang sudah dilengkapi dengan tissue untuk menampung “drip”, kemudian tutup dengan clingwrap. Beri label dan simpan dalam freezer . Hasil pengamatan pembekuan daging selama 2 minggu dapat dilihat pada Tabel 16. Tabel 16. Hasil Pengamatan Pembekuan Daging
Sifat yang diamati
Sebelum diolah
Setelah 2 minggu
Berat
67, 04 g
55 g
Warna
Merah pucat
coklat
Aroma
+++
++
Tekstur
Kenyal, lembek
Lebih keras
kesegaran
+++
++
Pengamatan dilakukan setelah 2 minggu dan setelah bahan mengalami thawing . Pengamatan dilakukan terhadap berat , kesegaran, warna, aroma, tekstur, dan lai n-lain.
Pada praktikum kali ini dilakukan blansing pada bunga kol dan jagung sisir. Tujuan dilakukan blansing ini adalah untuk menonaktifkan enzim peroksidase, katalase, dan enzim lainnya, mengurangi kadar oksigen dalam sel, mengurangi jumlah mikroorganisme dan memperbaiki warna. Jika enzim telah di nonaktifkan maka umur simpannya dapat lebih lama, selain itu mutunya juga dapat terjaga dari kerusakan akibat perubahan fisik, kimia, dan biokimia. Praktikum kali ini dilakukan penaburan gula pada melon. Gula tersebut dibuat menjadi sirup dengan cara di aduk-aduk. Gula pasir atau sirup dapat meningkatkan kecepatan pembekuan dan mengurangi reaksi pencoklatan dengan cara mengurangi oksigen yang masuk ke dalam jaringan buah melon. Gula digunakan dalam pengawetan bahan pangan karena memiliki daya larut yang ti nggi, mampu mengurangi keseimbangan kelembaban relatif (ERH), dan mampu mengikat air (Buckle, K. A., dkk, 1985). Perubahan enzim adalah penyebab utama perubahan mutu buah-buahan dan enzim-enzim tersebut harus diinaktifkan atau dihambat kegiatannya bila diinginkan mutu akhir yang cukup baik. Selama pembekuan dan penyimpanan beku, konsentrasi bahan-bahan dalam sel termasuk enzim dan substratnya meningkat, jadi kecepatan aktivitas enzim dalam jaringan beku cukup nyata, walaupun pada suhu rendah (Buckle, K. A., dkk, 1985). Apabila suhu penyimpanan beku cukup rendah, dan perubahan kimiawi selama pembekuan dan penyimpanan beku dapat dipertahankan sampai batas minimum, maka mutu makanan beku dapat dipertahankan untuk jangka waktu yang cukup lama. Pembentukan kristal es yang besar dan perpindahan air selama pembekuan dari dalam sel ke bagian luar sel dapat mengakibatkan kerusakan sel karena pengaruh tekanan osmotis. Pembekuan yang cepat dan penyimpanan dengan fluktasi suhu yang tidak terlalu besar, akan membentuk kristal-kristal es kecil di dalam sel dan akan mempertahankan jaringan dengan kerusakan minimum pada membran sel. VI.
KESIMPULAN
Kesimpulan dari praktikum pendinginan dan pembekuan kali ini adalah sebagai berikut: o
o
Pendinginan adalah penyimpanan pada suhu rendah dimana suhunya di atas titik beku yaitu antara 2 C – 16 C.
Pada suhu rendah sebagian reaksi metabolisme berlangsung lambat tetapi ada pula yang sama sekali terhenti bila suhu penyimpanan berada di bawah suhu kritis tertentu.
Penurunan berat pada bahan pangan yang didinginkan disebabkan karena air dalam bahan pangan tersebut mengalami penguapan selama pendinginan.
Tujuan dilakukan blansing ini adalah untuk menonaktifkan enzim peroksidase, katalase, dan enzim lainnya, mengurangi kadar oksigen dalam sel, mengurangi jumlah mikroorganisme dan memperbaiki warna.
Gula digunakan dalam pengawetan bahan pangan karena memiliki daya la rut yang tinggi, mampu mengurangi keseimbangan kelembaban relatif (ERH), dan mampu mengikat air.
Penurunan suhu akan mengakibatkan penurunan proses kimia, mikrobiologi dan biokimia yang berhubungan dengan kelayuan (senescene), kerusakan (decay ), pembusukkan dan lain-lain.
Bahan pangan dalam penyimpanan dingin akan kehilangan air karena RH dalam lemari es rendah. Akibatnya terjadi pengerutan/layu, pengeringan, pengerasan, dan lain-lain. DAFTAR PUSTAKA
Buckle, K. A., dkk. 1985. Ilmu Pangan. Penerjemah : Hari Purnomo dan Afiono. Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta.
Desrosier, N. W. 1969. Teknologi Pengawetan Pangan. Penerjemah: Muchji Mulijohardjo. Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta.
Tjahjadi, C., dkk. 2011. Bahan Pangan dan Dasar-dasar Pengolahan. Universitas Padjadjaran, Jatinangor.
Tranggono dan Sutardi. 1989. Biokimia dan Teknologi Pasca Panen. Proyek Pengembangan Pusat Fasilitas Bersama antar Universitas (Bank Dunia XVII) – PAU Pangan dan Gizi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
JAWABAN PERTANYAAN
Pendinginan
1. Mengapa tomat yang akan disimpan dalam lemari es tidak b oleh dicuci? Jawab: Tomat yang akan disimpan dalam lemari es tidak boleh dicuci terlebih dahulu, cukup dibersihkan dengan lap kering. Ini harus dilakukan karena tomat memiliki lapisan lilin pada kulitnya, jika dicuci akan mengkikis lapisan lilin tersebut, akibatnya pori-pori akan terbuka sehingga tomat mudah busuk. 2. Mengapa kantung plastik untuk mengemas sayuran dan buah harus diberi l ubang?
Jawab: Plastik harus dilubangi karena sayuran yang akan di dinginkan masih mengalami proses respirasi. Selain itu lubang pada plastik dilakukan untuk mengatur RH antara bahan pangan (khususnya sayur dan buah) dengan kondisi di lingkungannya (lemari es). Dengan cara tersebut diha rapkan pertumbuhan bakteri yang disebabkan karena proses transpirasi dan respirasi bahan pangan dapat dihambat.
Pembekuan
1.Mengapa sayuran yang akan dibekukan harus diblansing terlebih dahulu? Jawab : Blansing dimaksudkan untuk menginaktivasi enzim peroksidase, katalase, dan enzim p embuat warna coklat lainnya, mengurangi kadar oksigen dalam sel, mengurangi jumlah mikroorganisme dan memperbaiki warna. 2. Apa yang dimaksud dengan istilah Thawing ? Jawab : Proses pencairan kembali pada suatu bahan pangan dal am microwave atau didiamkan pada suhu ruang. Pada praktikum kali ini dilakukan proses thawing dengan cara merendam pada air dan didiamkan. 3. Apa tujuan dari pemberian gula atau sirup dalam pembekuan buah-buahan? Jawab: Untuk memberi rasa manis dan mengawetkan buah-buahan karena penambahan larutan gula atau sirup akan menghambat pertumbuhan mikroorganisme dengan cara mengikat air bebas dalam bahan pangan dengan gula sehingga tidak ada tempat tumbuh bagi mikroorganisme. Selain itu sirup dapat mengurangi reaksi pencoklatan dengan cara mengurangi oksigen yang masuk ke dalam jaringan buah -buahan.
PENGARUH PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN Posted on 17 Oktober 2009 by munzir08
Pendinginan dan Pembekuan
Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air. Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi d asar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan. Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi berno da hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak. Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan. Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat ai r dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air. Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi d asar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan. Pendinginan
Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak. Pembekuan
Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan.
Pengertian Pendinginan atau Pemekuan
Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua. Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata -rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC. Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira -kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan t ahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba. 1. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC 2. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC 3. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan. Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya. Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun h ewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum. Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan
perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan.
PENGARUH PENDINGINAN DAN PEMBEKUAN TERHADAP BAHAN PANGAN Pendinginan (cooling) dan Pembekuan (freezing) Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air. Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan. Pendinginan Pendinginan merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak karena teksturnya rusak. Pembekuan Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan. Pertumbuhan bakteri di bawah suhu 100C akan semakin lambat dengan semakin rendahnya suhu. Pada saat air dalam bahan pangan membeku seluruhnya, maka tidak ada lagi pembelahan sel bakteri. Pada sebagian bahan pangan air tidak membeku sampai suhu –9,50C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air. Lambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini menjadi dasar dari proses pendinginan dan pembekuan dalam pengawetan pangan. Proses pendinginan dan pembekuan tidak mampu membunuh semua mikroba, sehingga pada saat dicairkan kembali (thawing), sel mikroba yang tahan terhadap suhu rendah akan mulai aktif kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan. Pendinginan Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Oleh sebab itu pendinginan seperti di dalam lemari es sangat cocok untuk memperpanjang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buahbuahan. Sayuran dan buah-buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda-beda untuk setiap jenisnya. Sebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 130C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Buah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan menjadi bernoda hitam atau berubah menjadi coklat, sedangkan buah tomat akan menjadi lunak
karena teksturnya rusak. Pembekuan Pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan pangan sampai bahan pangan membeku, yaitu jika suhu pada bagian dalamnya paling tinggi sekitar –180C, meskipun umumnya produk beku mempunyai suhu lebih rendah dari ini. Pada kondisi suhu beku ini bahan pangan menjadi awet karena mikroba tidak dapat tumbuh dan enzim tidak aktif. Sayuran dan buah-buahan umumnya diblansir dahulu untuk menginaktifkan enzim sebelum dibekukan. Bahan pangan seperti daging dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan, ikan dapat disimpan selama 8 sampai 12 bulan dan buncis dapat disimpan antara 12 sampai 18 bulan. Pengertian Pendinginan atau Pemekuan Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua. Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC. Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba. 1. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC 2. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC 3. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan. Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya. Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum. Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan.
BAB I PENDAHULUAN
1. 2. 3.
Bahan pangan berdasarkan umur simpannya dibedakan menjadi tiga jenis yaitu bahan pangan yang mudah rusak (perishable), bahan pangan semi perishable, dan bahan pangan non-perishable. Untuk memperpanjang umur simpan bahan pangan (umumnya bahan panganper is hable dan semiper is hable) maka dilakukan pengawetan. Pengawetan bahan pangan dapat dilakukan dengan berbagi cara yang umumnya bekerja atas dasar mematikan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme guna memperpanjang daya simpan suatu bahan pangan. Salah satu metode pengawetan bahan pangan tersebut yaitu dengan pengawetan suhu rendah. Pengawetan bahan pangan pada suhu rendah dapat memperlambat reaksi metabolisme. Selain itu dapat juga mencegah pertumbuhan mikroorganisme penyebab kerusakan atau kebusukan bahan pangan. Pengawetan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua. Penyimpanan bahan pangan pada suhu dingin sangat diperlukan walaupun dalam waktu yang singkat karena bertujuan untuk: mengurangi kontaminasi mengendalikan kerusakan oleh mikroba mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme, kerusakan bahan pangan selama penyimpanan dapat diperkecil dalam bentuk belum dipotong-potong. Mikroba psikrofilik tumbuh sampai suhu pembekuan air 0 0C atau dibawahnya dan pertumbuhan akan melambat pada suhu – 10 0C. Apabila air dalam bahan pangan telah sempurna membeku maka mikroba tidak dapat berkembang biak. Tetapi pada beberapa bahan pangan sebagian air belum membeku sampai suhu -9,50C, hal ini disebabkan adanya kandungan gula, garam atau zat-zat lainnya yang menurunkan titik beku. Meskipun suhu pendinginan dapat menghambat pertumbuhan atau aktivitas mikroba, namun tidak dapat digunakan untuk membunuh bakteri. Hasil pertanian khususnya buah-buahan dan sayur-sayuran tropis sensitif terhadap pendinginan. Penyimpanan pada suhu rendah akan menyebabkan kerusakan bahan pangan yang disebut chilling injury. Pembekuan yang dilakukan terhadap buah-buahan dan sayur-sayuran menyebabkan bahan menjadi lunak, jika bahan pangan dikeluarkan dari tempat pembekuan. Hal ini disebabkan karena di luar bahan pangan akan mengalami pencairan dari air yang telah membeku, sehingga tekstur yang keras menjadi lunak. Pengaruh pendinginan terhadap bahan pangan diantaranya penurunan suhu akan mengakibatkan penurunan proses kimia, proses mikrobiologi, proses biokimia yang berhubungan dengan kerusakan atau pembusukan. Pada suhu dibawah 00C air akan membeku dan terpisah dari larutan membentuk es. Pengaruh pembekuan pada jaringan tergantung pada kadar air dan komposisi sel. Pengaruh pembekuan pada suhu -120C belum dapat diketahui secara pasti, oleh sebab itu penyimpanan makanan beku pada suhu dibawah 18 0C akan mencegah kerusakan mikrobiologis. BAB II PEMBAHASAN
Menurut pengalaman diketahui bahwa penyimpanan bahan pangan pada suhu rendah dapat memperpanjang daya simpan bahan pangan tersebut, sehingga memungkinkan diadakannya saat pemasaran yang lebih menguntungkan. Penggunaan suhu rendah sering diartikan sebagai suatu usaha penyimpanan dan bukan suatu usaha pengawetan bahan pangan. Ada dua cara penyimpanan pada suhu rendah yaitu pendinginan dan pembekuan. Pendinginan atau refrigerasi adalah proses pengambilan panas dari suatu benda/bahan sehingga suhunya akan menjadi lebih rendah dari sekelilingnya. Bila suatu medium pendingin kontak dengan benda lain misalnya bahan pangan, maka akan terjadi pemindahan panas dari bahan pangan tersebut ke medium pendingin sampai suhu keduanya sama atau hampir sama. Penggunaan suhu rendah pada pendinginan berbeda dengan pembekuan. Suhu yang digunakan pada pendinginan masih berada di atas titik beku bahan (-2 sampai -10°C), sedangkan pada pembekuan ada di bawah titik beku bahan (-12 sampai -40°C). Pendinginan telah lama digunakan sebagai salah satu upaya pengawetan bahan pangan, karena dengan pendinginan tidak hanya citarasa yang dapat dipertahankan, tetapi juga kerusakan-kerusakan kimia dan mikrobiologis dapat dihambat. Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan yaitu antara -2oC sampai -16oC. Suhu dalam lemari es umumnya berkisar antara 4oC sampai 8oC. Pendinginan umumnya merupakan suatu metode pengawetan yang ringan, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. Daya simpan makanan yang didinginkan berkisar antara beberapa hari sampai dengan beberapa minggu tergantung jenis bahan pangannya. Tahap awal untuk proses pendinginan adalah dilakukannyatrimming untuk membuang bagian-bagian yang tidak diperlukan (yang rusak dan busuk), kemudian dilakukan pencucian agar bahan pangan bersih. Namun khusus untuk tomat yang akan diawetkan tidak boleh dicuci terlebih dahulu karena buah tomat yang telah dipanen akan tetap melangsungkan respirasi. Proses respirasi yang menyebabkan pembusukan ini terjadi karena perubahan-perubahan kimia dalam buah tomat dari pro-vitamin A menjadi vitamin A, pro-vitamin C-menjadi Vitamin C, dan dari karbohidrat menjadi gula, yang menghasilkan CO2, H2O, dan etilen. Jadi jika tomat yang akan diawetkan terlebih dahulu dicuci maka akan menyebabkan penambahan H2O pada tomat sehingga dapat mempercepat pembusukan. Respirasi ini tidak dapat dihentikan namun bisa dihambat yaitu dengan menyimpannya pada suhu dan kelembaban rendah. Tomat yang akan diawetkan dengan pendinginan juga harus sudah berwarna merah. Jika kita memilih tomat yang masih berwarna hijau dan diawetkan dengan pendinginan maka yang terjadi tomat tersebut akan tetap mentah (berwarna hijau). Hal ini disebabkan karena suhu dingin menghambat pembentukan pigmen warna, rasa, dan pembentukan nutrient. Untuk perlakuan pada telur juga sama halnya seperti pada tomat (hanya dilap saja, tidak dicuci). Hal ini berhubungan dengan cengkang telur yan berpori-pori sangat halus, sehingga pencucian peda telur dapat mempertinggi resiko masuknya bakteri ke dalam telur. Sebelum dilakukan pengemasan, bahan pangan ditimbang untuk mengetahui berat sebelum dilakukan pendinginan. Setelah ditimbang, bahan pangan dimasukkan ke dalam kantong plstik. Kantong plastic yang digunakan dalam praktikum ini adalah kantong plastic HDPE (high density polyethylene). Pengemasan ini baik dilakukan karena cukup efektif menekan pembentukan CO2 dan H2O sehingga menghambat terjadinya pembusukan. Pengemasan dengan plastic HDPE juga mengurangi kehilangna air pada bahan pangan.
Plastik sebelum digunakan untuk mengemas bahan pangan yang berupa sayur dan buah harus dilubangi terlebih dahulu. Hal ini dilakukan untuk pengaturan RH didalam kantung agar tidak mencapai keadaan jenuh karena dapat mempercepat terjadinya pembusukan oleh bakteri. Meningkatnya RH dalam kantong plastik yang tertutup rapat disebabkan oleh proses pernapasan dan transpirasi yang masih terus berlangsung dalam jaringan sayuran dan buah-buahan dengan salah satu produknya berupa uap air. Jika plastic tidak dilubangi, maka uap air akan menempel pada plastik sehigga menyebabkan pembusukan (RH mencapai titik jenuh). Untuk tahu dikemas menggunakan plastic yang diberi air hingga tahu tenggelam. Sedangkan pada tempe dikemas dengan plastic HDPE yang tidak dilubangi. Tempe di lakban agar tidak ada udara yang masuk dalam kemasan. Pada telur, penyimpanannya tidak didalam plastic tetapi dimasukkan kedalam wadah telur dengan posisi bagian yang lebar berada diatas (dimana kantung udara berada). Perlakuan-perlakuan pengemasan ini bertujuan agar tidak terjadi absorpsi bau antar produk pangan, agar ruang pendinginan dimanfaatkan secara efisien dan agar perlakuan dingin dapat diatur sesuai kebutuhan dingin dari produknya. Setelah dikemas, bahan pangan disimpan pada tempat yang sesuai dalam lemari es karena setiap bahan pangan memiliki suhu penyimpanan optimum masing-masing. Karena itu penentuan suhu penyimpanan sangat penting. Beberapa komoditi bahan pangan seperti sayur dan buah subtropis disimpan pada suhu yang terlampau rendah akan menyebabkan terjadinya kerusakan dingin (chilling injury). Prinsip Dasar Pendinginan Kerusakan bahan pangan pada umumnya disebabkan oleh adanya proses kimiawi dan biokimiawi, termasuk juga kerusakan yang dikerjakan oleh mikroorganisme. Kecepatan reaksi dalam proses kerusakan tadi dipengaruhi oleh suhu. Salah satu contoh terjadinya kerusakan lepas panen ialah masih berlangsungnya respirasi setelah hasil-hasil tanaman dipanen. Proses metabolisme pasca panen yang umumnya berupa proses respirasi, kecepatannya ditunjukkan dengan jumlah karbondioksida yang dikeluarkan. Di dalam tabel tersebut terlihat bahwa kenaikan suhu menyebabkan kenaikan kecepatan respirasi. Pendinginan dapat memperlambat kecepatan reaksi-reaksi metabolisme. Ketentuan umum menyatakan bahwa setiap penurunan suhu sebesar 18°F kecepatan respirasi akan berkurang setengahnya. Karena itu penyimpanan bahan pangan pada suhu rendah dapat memperpanjang masa hidup dari jaringan-jaringan di dalam bahan pangan tersebut. Hal ini disebabkan bukan hanya karena keaktifan resfirasi menurun, tetapi juga karena pertumbuhan mikroorganisme penyebab kebusukan dan kerusakan lain dapat diperlambat. Pendinginan tidak dapat membunuh mikroorganisme tetapi hanya menghambat pertumbuhannya, oleh karena itu setiap bahan pangan yang akan didinginkan terlebih dahulu harus dibersihkan. Untuk mencegah kehilangan air dan memberikan kilap pada bahan yang didinginkan terutama buah-buahan, kulit buah dapat dilapisi oleh malam (wax) atau parafin atau campuran malam dengan parafin. Cara Pendinginan Terjadinya proses pendinginan adalah atas dasar hukum thermodinamika ke2 yaitu enersi dapat ditransfer dari benda yang berenersi tinggi ke benda yang berenersi rendah. Pada dasarnya teknik pendinginan bahan pangan dapat dikerjakan dalam 2 cara yaitu : secara alami (natural refrigeration) dan secara mekanis (mechanical atau artificial refrigeration). Pendinginan secara alami dapat dilakukan dengan menggunakan air dingin, es, campuran air dan es, larutan garam dan lain-
lain, sedangkan pendinginan secara mekanis dilakukan dengan menggunakan mesin-mesin yang mengatur terjadinya siklus pergantian fase uap dan fase cair dari suatu zat pendingin (refrigerant). Zat pendingin adalah suatu persenyawaan kimia yang mampu menjadi penerima dan pembawa panas. Zat pendingin yang umum digunakan adalah freon dan ammonia. a. Pendinginan Secara Alami Pendinginan secara alami telah lama dikenal dan cara ini dinilai efektif karena untuk pencairan 1 lb es dibutuhkan panas sebanyak 144 Btu. Hal ini berarti, bahwa bila 1 ton es mencair dibutuhkan panas sebesar 2000 (lb) x 144 Btu/lb = 288.000 Btu. Besaran ini kemudian dipakai untuk menyatakan kapasitas pendinginan, yaitu pendinginan dikatakan mempunyai kapasitas 1 ton bila dalam 24 jam dapat menyerap panas sebesar 288.000 Btu atau sebesar 12.000 Btu/jam. Pendinginan dengan es dapat dilakukan dengan mudah, tidak memerlukan peralatan khusus dan biayanya cukup murah. Kontak antara bahan yang akan didinginkan baik yang berupa padat atau cair dengan es dapat dilakukan secara langsung atau tidak langsung. Untuk ikan misalnya dapat dilakukan secara langsung dengan cara menempatkan ikan bersama es dalam satu wadah. Yang tidak langsung dilakukan dengan cara menempatkan bahan di dalam wadah yang berbeda dengan wadah es, kemudian disimpan dalam suatu ruangan tertutup. Lama kelamaan es akan mencair dan untuk pencairan tersebut dibutuhkan panas yang diambil dari bahan yang didinginkan. Pendinginan dengan es tidak dapat mencapai suhu kurang dari 0°C atau 32°F. Agar supaya suhu yang dicapai dapat lebih rendah dapat digunakan larutan garam. Larutan garam yang digunakan untuk kepentingan pendinginan disebut brine dan dapat terdiri dari garam dapur atau kalsium khlorida. Garam NaCl sering digunakan bila suhu yang dibutuhkan tidak lebih rendah dari 4 atau 5°F. Di samping itu harganya murah dan tidak korosif asalkan larutannya bebas dari udara dan konsentrasi yang digunakan tinggi. Sifat-sifat yang dibutuhkan dari larutan garam sebagai media pendingin ialah : tidak korosif, mempunyai titik beku yang rendah, mempunyai panas spesifik yang tinggi, mudah didapat dan harganya murah. Sebenarnya tidak ada garam yang mempunyai sifat-sifat yang sempurna untuk kepentingan ini, namun NaCl dan CaCl2 cukup memuaskan. Pada umumnya semakin tinggi konsentrasi larutan garam akan semakin rendah titik bekunya. Seperti telah dikemukakan di atas, larutan garam yang digunakan untuk kepentingan pendinginan harus tidak korosif. Sifat korosif biasanya berkaitan dengan keasaman yang diakibatkan masuknya udara ke dalam larutan garam, misal karena adanya kebocoran dalam saluran. Untuk supaya hal ini tidak terjadi, maka : Alat-alat yang digunakan jangan dibuat dari kombinasi dua logam yang berbeda. Dua logam yang berbeda seperti Cu dan Fe bila kontak dengan larutan garam akan menghasilkan aliran listerik. Dengan demikian logam yang satu akan mengalami korosi lebih cepat dari yang lain. Harus dihindari penggunaan logam-logam yang mempunyai kemurnian yang berbeda. Hal ini juga dapat menghasilkan peristiwa elektronik bila kontak dengan larutan garam. Harus dihindari penggunaan logam dalam larutan yang mengandung bagian-bagian dari logam tersebut. Harus dihindari terjadinya kebocoran aliran listerik dalam sistem. an. Karena diperlukannya alat-alat tambahan dari alat -alat yang dipakai dalam sistem kompresi langsung seperti : tangki untuk wadah larutan garam, pompa, koil dan penghantar panas yang lain, maka investasi mula-mula cukup besar. Meskipun demikian, sistem ini mempunyai keuntungan antara lain : suhu yang
dikehendaki dapat dikontrol secara teliti, zat pendinginnya mudah di dapat dan murah serta tidak membahayakan makanan bila terjadi kebocoran. Salah s atu sistem pendinginan dengan menggunakan larutan garam yang sering digunakan adalah sistem sirkulasi. Pada sistem ini, larutan garam yang ada di dalam tangki didinginkan dengan koil ekpansi dari sitem mekanis. Setelah larutan garam mencapai suhu yang dikehendaki dialirkan melalui pipa ke bahan yang didinginkan yang umumnya berupa cairan (missal air susu). Setelah digunakan untuk mendinginkan, larutan garam kemudian dialirkan kembali ke tangki semula untuk didinginkan kembali. Dalam sistem ini tidak terjadi akumulasi larutan garam dalam tangki, sehingga merupakan sistem kontinyu. Bila pompa untuk mensirkulasikan larutan garam berhenti, maka pendinginan juga akan berhenti. Perubahan suhu larutan setelah dipergunakan untuk pendinginan berkisar antara 5 sampai 8°F. Cara lain untuk melaksanakan pendinginan alami ialah dengan menggunakan es kering (CO2 padat atau dry ice). Es kering adalah hasil samping dari berbagai industri seperti industri alkohol secara fermentasi. Setelah gas CO2 dimurnikan, kemudian dikompresikan sehingga dapat dicairkan. Dengan mengekspansikan CO2 cair tadi akan terbentuk bunga es (snow) yang dapat dipres berbentuk balok atau kubus. Dalam perdagangan, es kering yang berbentuk kubus mempunyai berat 50 lb dan ditempatkan dalam wadah yang diisolasi dengan baik. Penggunaan es kering sebagai bahan pendingin sudah dilakukan sejak tahun tigapuluhan dan sekarang banyak digunakan dalam pengangkutan es krim bahkan di negar-negara maju sering dipakai untuk perlengkapan truk pendingin yang mengangkut berbagai bahan makanan. Penggunaan es kering ini sangat fleksibel dan dapat digunakan untuk keperluan dengan kapasitas kecil. Karena suhu yang dicapai dapat sangat rendah, maka penggunaan es kering harus hati-hati. Bila kontak dengan anggota tubuh dapat membekukan darah, oleh karena itu dalam bekerja dengan es kering harus selalu memakai sarung tangan. b. Pendinginan Secara Mekanis Pendinginan mekanis dapat dikerjakan dengan sistem kompresi mekanis atau sistem absorpsi. Sistem kompresi mekanis merupakan sistem yang anyak dipakai. Dasar pendinginan dengan cara ini adalah terjadinya penyerapan panas oleh zat pendingin pada saat terjadi perubahan fase dari fase cair ke fase uap. Komponen suatu sistem pendinginan mekanis terdiri dari evaporator, kompresor, kondensor dan katup pengembangan. Zat pendingin akan melalui jalur sistem di atas dan mengalami perubahan fase dari cair menjadi uap dan sebaliknya. Mula-mula zat pendingin yang berupa cair akan mengalir ke bagian evaporator dan zat pendingin ini akan menyerap panas dari bahan yang disimpan pada bagian evaporator sehingga zat pendingin berubah menjadi bentuk uap. Keluar dari evaporator, uap zat pendingin akan masuk ke kompresor dan ditekan sehingga uap zat pendingin mengalami peningkatan tekanan dan suhu. Selanjutnya uap zat pendingin tersebut masuk ke kondensor dan terkondensasi. Sebagai media pendingin di bagian kondensor dapat digunakan air atau udara disekitarnya. Di bagian kondensor ini, uap zat pendingin akan memindahkan panasnya ke media penukar panas (air atau udara) sehingga zat pendingin akan berubah wujud dari uap ke cair dan langsung ditampung pada suatu tangki penampung zat pendingin. Siklus zat pendingin akan berlangsung secara terus menerus. BAB III
KESIMPULAN Ada dua cara penyimpanan pada suhu rendah yaitu pendinginan dan pembekuan. Pendinginan atau refrigerasi adalah proses pengambilan panas dari suatu benda/bahan sehingga suhunya akan menjadi lebih rendah dari sekelilingnya. Bila suatu medium pendingin kontak dengan benda lain misalnya bahan pangan, maka akan terjadi pemindahan panas dari bahan pangan tersebut ke medium pendingin sampai suhu keduanya sama atau hampir sama. Penggunaan suhu rendah pada pendinginan berbeda dengan pembekuan. Suhu yang digunakan pada pendinginan masih berada di atas titik beku bahan (-2 sampai -10°C), sedangkan pada pembekuan ada di bawah titik beku bahan (-12 sampai -40°C). Pendinginan telah lama digunakan sebagai salah satu upaya pengawetan bahan pangan, karena dengan pendinginan tidak hanya citarasa yang dapat dipertahankan, tetapi juga kerusakan-kerusakan kimia dan mikrobiologis dapat dihambat.
Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa mampu menentukan kebutuhan mesin pembeku untuk keperluan pembekuan bahan pangan. Cakupan dari pokok bahasan ini konsep dasar pembekuan, nukleasi dan pertumbuhan kristal, penentuan dan analisa laju pembekuan, konsep dasar pendinginan/pembekuan vakum, konsep dasar pengeringan beku.
A. Prinsip Pembekuan Berbagai metode digunakan dalam usaha pengawetan pangan, dan salah satu diantaranya adalah pembekuan. Beberapa bahan pangan dapat dibekukan, dan pada keadaan beku gerakan sel akan berkurang sehingga menghambat reaksi selanjutnya. Keputusan mengenai apakah suatu bahan pangan perlu dibekukan atau cukup didinginkan, ditentukan oleh jenis bahan itu sendiri dan lama penyimpanan yang diinginkan.
Pembekuan menyebabkan perubahan struktur karena pembentukan kristal es didalam sel. Bahkan, struktur bahan setelah pencairan kembali kemungkinan berubah sangat besar. Penurunan suhu produk sampai di atas titik beku dapat mengurangi aktivitas mikroorganisme dan enzim, sehingga dapat mencegah kerusakan produk pangan, akan tetapi air cairan (liquid water) mungkin masih menyediakan a (aktivitas air) yang masih w
memungkinkan terjadinya beberapa aktivitas tersebut. Dengan pembekuan, fraksi air tak terbekukan dikurangi, sehingga diharapkan dapat mencegah terjadinya hal tersebut.
Pada makalah ini, pembahasan dipusatkan pada pindah panas dan pindah massa yang berhubungan langsung dengan produk. Sedangkan mode pindah panas difokuskan pada pendinginan secara konveksi. Suhu bahan yang akan dibekukan harus diturunkan hingga titik beku komponeno komponennya, umumnya hingga �18 C atau lebih rendah karena bahan pangan mengandung garam dan gula. Saat larutan garam dan gula tersebut mulai membeku, kelebihan air akan membeku hingga tercapai campuran eutektik. Jika pembekuan tidak dilakukan dengan cepat, kristal es yang terbentuk akan membesar dan merusak dinding sel, sehingga jika kemudian bahan dicairkan kembali, sel akan bocor dan tekstur bahan akan rusak. Bahan pangan beku seperti es krim dan es loli sangat tergantung pada laju pembekuan untuk memperoleh konsistensi dan tekstur tertentu, sehingga membutuhkan perlakuan khusus. Sekali bahan telah mulai dibekukan maka sebaiknya tidak mengalami pemanasan dan pendinginan kembali,
karena saat dilakukan pembekuan ulang dengan laju lambat akan terjadi pencairan sebagian es. Dalam pembekuan terdapat dua masalah yang penting, yakni terbentuknya kristal es dan pertumbuhan kristal tersebut yang menentukan kualitas produk beku. Laju pembekuan merupakan variabel penting pada kedua masalah tersebut. Kualitas produk yang dibekukan secara cepat akan berbeda signifikan dengan produk yang dibekukan secara lambat. Dengan demikian laju pembekuan merupakan dasar untuk rancangan proses pembekuan. Definisi laju pembekuan pangan dari International Institute of Refrigeration adalah: rasio antara jarak minimum dari permukaan ke pusat termal terhadap waktu antara permukaan meraih 0oC dan pusat termal yang mencapai 5 oC lebih rendah daripada suhu pembentukan es awal dari pusat termal.
1. Kristalisasi Kristalisasi dan pencairan merupakan transisi fase orde pertama yang terjadi antara padatan dan cairan. Panas laten yang dilepas pada saat kristalisasi sama dengan jumlah panas yang diperlukan untuk proses pencairan pada suhu yang sama. Kristalisasi dapat terjadi dari suatu bahan hasil pencairan atau dari suatu larutan. Kristalisasi dari bahan hasil pencairan dapat terjadi pada suhu dibawah titik cair keseimbangan, T m, sedangkan kristalisasi dari larutan terjadi akibat dari supersaturasi. Kristalisasi umumnya merupakan proses tiga tahap, yang terdiri atas nukleasi (pembentukan nukleat), propagasi (pertumbuhan kristal), dan pematangan (penyempurnaan kristal dan/atau pertumbuhan lanjutan). Nukleasi (Pembentukan Nuklei) Nukleasi adalah proses yang mendahului kristalisasi. Nukleasi merupakan hasil dari status metastabil yang terjadi setelah supersaturasi akibat dari pemisahan zat pelarut atau penurunan suhu larutan. Nukleasi dapat terjadi secara homogen ataupun heterogen. Nukleasi heterogen lebih cenderung terjadi pada bahan pangan akibat dari keberadaan zat lain (impurities). Proses nukleasi homogen dan heterogen dianggap sebagai mekanisme nukleasi primer, dalam hal ini pusat kristal dari zat yang sedang mengalami kristalisasi tidak terdapat pada system yang bernukleasi. Nukleasi homogen terjadi secara spontan, dimana molekul bahan saling menyusun dan membentuk nuklei. Pembentukan fase baru memerlukan energi sebagai akibat dari solubilitas atau tekanan uap yang lebih tinggi. Variasi tekanan uap suatu tetesan kecil dapat dinyatakan dengan persamaan Kelvin berikut, dimana p adalah tekanan uap tetesan tersebut, p µ adalah tekanan uap pada permukaan datar, s adalah tegangan permukaan, n adalah volume molar, R tetapan gas, dan r adalah jari-jari tetesan tersebut.
.............................................................................(12-1) Persamaan Kelvin merupakan yang paling penting dalam teori kristalisasi kuantitatif, dan dapat dituliskan dalam bentuk persamaan Ostwald-Freundlich, dimana L adalah
kelarutan, L adalah kelarutan pada permukaan datar atau kelarutan tipikal bahan, M adalah berat molekul, dan r adalah massa jenis. Besaran p/p atau L/L adalah ukuran kesuper-jenuhan atau kesuper-dinginan, . Jari-jari kritis, r c , untuk pembentukan kristal dapat diperoleh dari persamaan berikut, yang mendefinisikan bahwa nukleasi spontan dapat terjadi jika terbentuk nuclei berukuran r>r c .
.................................................................................................. .......................(12-2) Telah diketahui bahwa laju nukleasi meningkat dengan meningkatnya kesuper jenuhan. Keadaan super-jenuh dapat disebabkan oleh penurunan suhu, pemisahan lanjut zat pelarut pada suhu tetap, atau keduanya. Laju nukleasi dapat dianggap mengikuti persamaan Arhenius yang dipengaruhi oleh suhu, dimana n adalah laju kristalisasi, k adalah factor frekuensi, dan En adalah energi minimum yang dibutuhkan untuk pembentukan nuclei. ..................................................................................................... ..................(12-3) Van Hook (1961) menunjukkan bahwa kerja yang dibutuhkan untuk membentuk nucleus bulat seukuran kritisnya adalah sepertiga dari kerja yang diperlukan untuk pembentukan permukaannya, sehingga laju kristalisasi dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.
............................................................................................... ...............(12-4) Berdasarkan persamaan tersebut, nukleasi dapat meningkat dengan sangat cepat diatas nilai kritis super-jenuh atau super-dinginnya. Sebagaimana definisi ukuran kritis suatu nucleus, syarat untuk terjadinya nukleasi homogen adalah bahwa molekul dapat membentuk klaster sebagai akibat tumbukan molekul. Ukuran klaster tersebut harus cukup besar dan dapat melewati barier energi nukleasi. Nukleasi homogen membutuhkan derajat super-jenuh atau superdinging yang sangat besar, dan kejadiannya sangat jarang meskipun pada bahan kimia yang sangat murni. Kebanyakan proses kristalisasi terjadi secara tidak homogen karena keberadaan partikel asing yang melakukan kontak dengan bahan tersebut. Nukleasi Heterogen Nukleasi heterogen adalah jalur utama proses kristalisasi yang terjadi pada bahan pangan. Nukleasi heterogen terjadi akibat keberadaan zat asing (karena ketidakmurnian) yang dapat bertindak sebagai situs nukleasi. Zat asing tersebut menyebabkan penurunan energy yang dibutuhkan untuk pembentukan nucleus kritis dan karenanya dapat memfasilitasi terbentuknya kristal. Peranan kesuper-jenuhan atau kesuper-dinginan lebih sedikit pada nukleasi heterogen dibandingkan pada
nukleasi homogen. Mekanisme nukleasi dan factor-faktor yang mempengaruhi pembentukan nucleus dalam bahan pangan belum dimengerti secara sempurna. Nukleasi sekunder. Nukleasi sekunder, berbeda dengan nukleasi homogen maupun heterogen, terjadi akibat telah adanya kristal zat yang memang diinginkan untuk mengkristal. Nukleasi sekunder membutuhkan gaya dari luar, seperti pengadukan terhadap larutan jenuh. Nukleasi sekunder dapat juga terjadi sebagai akibat pengurangan ukuran kristal secara mekanis, yang dapat terjadi karena adalah gaya regang. Kristal kecil dapat membesar dan melebihi ukuran kritis dari nucleus stabil. Nukleasi sekunder adalah fenomena yang umum pada proses kristalisasi gula. Propagasi (Pertumbuhan Kristal) Langkah selanjutnya dari nukleasi adalah pertumbuhan kristal. Kristal dapat bertumbuh jika molekul-molekul dapat berdifusi ke permukaan nucleus yang sedang bertumbuh tersebut. Laju proses pertumbuhan ini sangat sensitive terhadap tingkat super-jenuh dan super dingin, suhu, dan keberadaan zat asing. Pengaruh keberadaan zat asing sangat penting terhadap laju kristalisasi secara keseluruhan dalam bahan pangan. Laju pertumbuhan suatu nucleus, J, didefinisikan pada persamaan berikut, dimana Ed adalah energi aktifasi difusi dan (A)T adalah kerja yang dibutuhkan untuk membentuk permukaan nucleus.
................................................................................... ...........................(12-5) 2. Pematangan
B. Pindah Panas dan Proses Pembekuan Pengetahuan pindah panas dan massa merupakan salah satu aspek keteknikan yang harus dipenuhi dalam merancang mesin pembeku yang dapat memenuhi laju pembekuan yang dibutuhkan. Dengan perhitungan yang didasarkan pada hal tersebut, diharapkan perancangan alat dapat dilakukan secara tepat. Berdasarkan operasi pindah panas yang dilakukan, jenis mesin pembeku dapat dikelompokkan menjadi mesin pembeku sistem udara, sistem lempeng sentuh dan sistem kryogenik. Pada pembeku sistem udara dan kryogenik, sebagian besar pindah panas berlangsung secara konveksi, sedangkan pada sistem lempeng sentuh pindah panas berlangsung secara konduksi dan konveksi. Prinsip dari proses pembekuan suatu bahan adalah penurunan suhu bahan tersebut sampai dibawah titik bekunya, sehingga air dalam bahan akan membeku. Dari termodinamika telah diketahui bahwa penurunan suhu merupakan suatu pengambilan energi dalam bentuk panas, oleh karena itu dasar-dasar pindah panas harus diketahui untuk dapat menduga berapa besar panas yang harus dipindahkan hingga tujuan pembekuan dapat dicapai. Secara umum, semakin besar laju pemindahan panas maka semakin cepat proses pembekuan tercapai, akan tetapi
tanpa perhitungan yang memadai proses yang optimal tidak dapat dipenuhi. Beberapa pendugaan waktu pembekuan yang didasarkan pada pindah panas telah berkembang diantaranya mencakup persamaan Plank, Neumann dan lain-lain (Heldman and Singh, 1981). Persamaan Plank Ekspresi untuk perhitungan waktu pembekuan telah diturunkan oleh Plank. Persamaan ini berguna untuk menghitung berbagai bentuk geometri produk. Pada Gambar 1 dilukiskan perhitungan pembekuan untuk bentuk lempeng satu dimensi. Tiga persamaan dasar digunakan dalam penurunan persamaan perhitungan waktu ini. Persamaan yang digunakan adalah persamaan konduksi panas untuk daerah beku:
............................................................................................................(12-6) dimana Tf titik beku awal dan mewakili suhu seluruh daerah yang tidak beku.
Persamaan yang kedua adalah pindah panas pada permukaan bahan dengan lingkungan secara konvektif yang diekspresikan ke dalam persamaan berikut: ............................................................................................... .(12-7) Kombinasi kedua persamaan diatas adalah sebagai berikut:
.............................................................................................(1 2-8) Persamaan yang ketiga merupakan laju pembentukan panas pada front pembekuan yang merupakan efek perubahan fase, yaitu:
..................................................................................................... ....(12-9) dimana L merupakan panas laten pembekuan. Dengan menyamakan persamaan 12-9 dan 12-10, maka dapat ditulis sebagai berikut
.................................................................................. ............(12-10) Integrasi dari persamaan diatas dari 0 sampai ketebalan ½ a adalah
............................................................................. ...........(12-11) dengan memasukkan nilai tersebut dan mengubah posisi, maka persamaan diatas dapat ditulis sebagai:
.................................................................................... ......................(12-12) Persamaan diatas dapat berlaku umum untuk bentuk geometri yang lain, dengan menggantikan nilai ½ dan 1/8 dengan konstanta P dan R. Konstanta P dan R ini mempunyai nilai sebagai berikut:
• untuk bola P=1/6 dan R = 1/24 • untuk silinder tak berhingga P = 1/4 dan R = 1/16 dimana a merupakan diameter dari bola / silinder. Penggunaan persamaan Plank terbatas karena alasan-alasan sebagai berikut:
• Asumsi panas laten tidak mempertimbangkan pemindahan panas laten secara gradual pada selang suhu selama proses pembekuan. • Harga menggunakan titik beku awal dalam perhitungan persamaan dan mengabaikan kebutuhan waktu untuk pemindahan panas sensibel di atas titik beku. • K diasumsikan konstan untuk daerah beku, sedangkan seharusnya k berubah sejalan dengan perubahan suhu dengan daerah beku. Masalah Neumann
Pada pemecahan ini, pendekatan dilakukan dengan menggunakan pindah panas satu dimensi untuk benda yang semi tak hingga. Pertimbangan untuk kedua fase ( cair dan beku) dimasukkan, oleh karena itu dua persamaan parsial digunakan yaitu:
.............................................................................................. .(12-13)
............................................................................................ ...(12-14) Selain itu, perbedaan panas antara porsi padatan dengan porsi cairan harus sama dengan panas pada front pembekuan, yang ekspresinya dinyatakan sebagai berikut:
..................................................................................... .(12-15) Dengan menggunakan kondisi awal dan kondisi batas sebagai berikut: Pada x(t) : T1 = T2 = TF Pada x - ~ : T2 = TI Pada x = 0,t > 0 : T1 = 0 Pada x(t) = 0 : T2 = T1 Dengan demikian pemecahan persamaan dan persamaan dapat ditulis sebagai berikut:
....................................................................................... ...........(12-16)
................................................................. ..........(12-17) dimana merupakan suatu konstanta yang harus dievaluasi secara trial dan error. Perhitungan diatas cukup kompleks dan mencakup masalah trial dan error, sehingga sering dihindari, dengan demikian apabila memungkinkan, penggunaan persamaan yang lebih sederhana lebih digunakan.
Perhitungan kebutuhan total waktu untuk pembekuan tidak terlepas dari waktu prefreezing/cooling dari suhu awal ke suhu di atas titik beku. Terdapat tiga metode yang didasarkan pada asumsi yang berbeda dalam perhitungan yang berbeda:
• Perhitungan dengan mengabaikan tahanan dalam (internal) • Perhitungan dengan mengabaikan tahanan permukaan • Perhitungan dengan memperhitungkan keduanya. Untuk lebih jelasnya diuraikan di bawah ini. a. Perhitungan dengan mengabaikan tahanan dalam (internal) Pada situasi ini, diasumsikan bahwa tahanan permukaan jauh lebih besar daripada tahanan intrernal. Dengan demikian suhu permukaan ini adalah seragam. Untuk suatu objek, keseimbangan energi dapat dinyatakan sebagai berikut:
...................................................................................................................... ..........(12-18)
........................................................................................... ............................................(12-19)
.................................................................................... ............................................(12-20) Dengan mengekspresikan bentuk diatas dalam bilangan tak berdimensi, maka:
....................................................................................... ............................................(12-21)
dimana
dan
b. Perhitungan dengan mengabaikan tahanan permukaan Perhitungan ini didasarkan panda asumsi tahanan internal yang jauh lebih besar daripada tahanan produk. Ini mengakibatkan laju pendinginan produk sangat ditentukan oleh jenis produk, selain geometri produk juga merupakan faktor yang mempengaruhi. Ekpresi dikembangkan dari persamaan energi dalam suatu sistem, yang dalam bentuk satu dimensi bentuk lempeng dinyatakan sebagai berikut:
................................................................................................ .............(12-22) Pemecahan dari persamaan diatas adalah sebagai berikut:
................................................................ .............(12-23) Pemecahan juga telah dilakukan untuk bentuk silinder dan bola, yang masingmasing ditunjukkan pada persamaan berikut:
Bentuk silinder tak-hingga :
............................................................. ....................(12-24) Bentuk bola :
................................................. ....................(12-25)
• Perhitungan dengan memperhitungkan tahanan internal dan permukaan Perhitungan dengan asumsi ini digunakan apabila nilai bilangan Biot berada pada 0.1 sampai 40. Nilai bilangan ini menyiratkan bahwa kedua tahanan, baik internal maupun permukaan mempunyai besar yang cukup berarti, sehingga perhitungan dilakukan dengan mencakup kedua tahanan tersebut. Untuk maksud tersebut, digunakan bagan yang mempermudah dalam perhitungan pindah panas. •
Perpindahan Uap Air
Migrasi uap air adalah perubahan fisik yang sangat prinsipal yang selalu terjadi dalam bahan pangan beku dan mempunyai efek terhadap sisfat-sifat kimia dan biokimia bahan pangan beku. Migrasi uap air dapat terjadi melalui proses sublimasi, absorbsi dan redistribusi uap air dalam bahan pangan atau komponen-komponen bahan pangan, rekristalisasi es dan kehilangan selama proses thawing. Migrasi uap air selama penyimpanan harus dihindarkan, karena menyebabkan berbagai kerugian dari dalam bahan beku, antara lain, terjadinya freezer burn , penampakan glassy pada produk pangan sehingga tampak tidak menarik, formasi pembentukan es yang tidak menarik di bagian kulit luar produk, hilangnya zat gizi dari dalam bahan pangan; tekstur; bahan yang jelek; kehilangan berat.
Sebaliknya pada kasus lain, kehilangan uap air dari produk justru menguntungkan bagi kualitas dan keamanan produk. Selama proses pembekuan. migrasi uap air dapat mencegah pertumbuhan mikrobilogi yang merugikan karena penurunan aktivitas air. Penyerapan uap air oleh bahan pangan dan redistribusi di antara komponen bahan pangan diharapkan pada proses pembekuan pie atau pizza, karena dihasilkan produk kering dan renyah. Rekristalisasi adalah proses pembesaran kristal kecil menjadi besar. Pengaruh rekristalisasi lebih diharapkan bagi konsumen es krim yang ingin menyimpan kembali es krim untuk beberapa lama. a. Kehilangan Uap Air Oleh Evaporasi Atau Sublimasi Model matematis kehilangan uap air . Kehilangan uap air selama pembekuan dan penyimpanan dingin merupakan fenomena pindah massa yang disebabkan oleh gradien konsentrasi dan suhu. Dalam suatu sistem multikomponen yang kompleks seperti pangan, secara simultan uap air dapat terjadi dalam fase uap, air bebas dan beberapa tipe uap air terikat, dimana setiap fase mempunyai laju difusi yang berbeda. Tetapi karena fase-fase ini saling bersentuhan, maka akan terjadi keseimbangan termodinamika. Dikarenakan oleh data yang kurang, biasanya diasumsikan bahwa gerakan uap air dalam bahan pangan dapat digambarkan dengan persamamaan difusi fase tunggal dengan difusi efektif Dw :
........................................................................................... .............................(12-26) Persamaan yang sama dapat diterapkan seperti konduksi panas dalam bahan pangan:
........................................................................................ .............................(12-27) Untuk memecahkan persamaan tersebut, kondisi batas harus didefinisikan. Terdapat dua model yang biasa digunakan, bergantung dari kondisinya. •
Model Receding Front
Diasumsikan bahwa evaporasi-sublimasi interface dapat terjadi dari permukaan ke dalam bahan pangan secara gradien. Pada interface, fluks massa dapat dinyatakan sebagai:
............................................................................................... .......................(12-28) Pada waktu yang bersamaan, panas dipindahkan dari lingkungan untuk menguapkan permukaan:
................................................................................................... ......................(12-29) Fluks massa dan fluks panas berhubungan dengan keseimbangan energi:
........................................................................................... .....................(12-30) Perbedaan antara difusi uap air dari dalam bahan pangan dan fluks penguapan menyebabkan penguapan permukaan menyurut ke dalam bahan pangan pada kecepatan
dan diberikan dalam persamaan:
................................................................................. .....................(12-31) Pada suhu di bawah titik bekunya, terjadi keseimbangan uap air dengan fase es murni (Fennema, 1981 dalam Erickson and Hung (1997)), dan kelembaban absolut pada permukaan yang mengalami evaporasi (Y i ) hanyalah merupakan fungsi suhu, Y i =Y w,Ti *(25) ..................................................................................................................(1 2-32) 2) Model Permukaan Terbasahi secara Parsial Diasumsikan bahwa penguapan terjadi pada permukaan bahan pangan ( = 0). Tetapi, dengan turunnnya kadar air ( Ws), kelembaban (Ys) pada permukaan hanya merupakan fraksi nilai air bebas, aws , yang menyebabkan terjadinya pengeringan secara parsial pada permukaan dan menghasilkan konsentrasi larutan. Aktivitas air pada permukaan (aws ) tergantung pada kadar air permukaan (Ws) Ys = aw, xs Yws,Ts ........................................................................................................... .......(12-33)
(Diasumsikan bahwa aw = Y/Yw*, pada suhu rendah). Persamaan (8) didapatkan dengan menyelesaikan pada (12-31 s/d 12-33) pada kondisi batas = 0 dan
Kondisi Bola basah Ketika permukaan dalam keadaan terbasahi ( = 0 dalam model receding front) suhu permukaan seragam ( ) , kondisi steady ( energi pada permukaan disederhanakan menjadi:
) , maka keseimbangan
............................................................................................... .....................(12-34) Rasio hc/ dapat dihitung dengan persamaan:
............................................................................... ......................(12-35) dimana ca adalah panas jenis udara dan uap air yang terkandung di dalamnya (J/K kg uap air). Sc adalah bilangan Schmidt dan Pr adalah bilangan Prandtl udara. c. Kehilangan Uap Air Selama Pembekuan Model Parameter Lump Califano dan Calvelo (1981) dalam Erickson and Hung (1997) mengasumsikan bahwa, suhu produk seragam dan permukaan produk basah (a ws = 1). Penyederhanaan persamaan (12-31 s/d 12-33) menghasilkan:
• Fluks massa
............................................................................................... ......................(12-36)
• Pindah panas antara permukaan dan udara .................................................................................................. ......................(12-37)
• Keseimbangan energi pada permukaan (panas penguapan = panas dari udara + panas dari produk)
............................................................................................ ......................(12-38) Pemecahan persamaan-persamaan di atas menghasilkan persamaan fraksi kehilangan berat m12/M. Jika produk didinginkan dari T1 ke T2
............................................................. .....................(12-38) Pham (1987a) menyederhanakan persamaan di atas menjadi:
.................................................................................. .....................(12-40) Entalpi kelembaban, H (entalpi udara dan uap air yang terkandung di dalamnya per kg uap air) dapat dilihat dari diagram psikrometrik. Penyederhanaan persamaan (12-40) dengan asumsi bahwa parameter lain konstan pada range tertentu, maka:
........................................................................ .....................(12-41) yang dapat dievaluasi dari diagram psichrometrik. Pakteknya, pengeringan pada permukaan dan gradien suhu produk berpengaruh terhadap kehilangan berat, sehingga nilai yang didapat dari permukaan di atas dapat dinyatakan sebagai nilai maksimum teoritis. Untuk bahan yang lebih besar, nilai tersebut berbeda jauh, disebabkan oleh profil suhu bahan yang lebih tinggi. Califano dan Calvelo (1981) dalam Erickson and Hung (1997) menduga faktor koreksi untuk pembekuan karkas domba dan sapi:
.................................................................................... .....................(12-42) Pham (1987a) dalam Erickson and Hung (1997) menyatakan kehilangan berat berkisar 50 % dari nilai maksimum teoritis yang dioperasikan dalam sistem pembekuan blast-freezer pada suhu �25 hingga �30 oC dan kecepatan udara 1 sampai 2 m/dt. Untuk pembekuan yang lebih halus (kecepatan udara lebih lambat) dengan konveksi alami kehilangan berat 80 % dari dugaan. Pengemasan produk dengan film dapat mengurangi kehilangan uap air. Bungkus yang longgar masih memungkinkan adanya penguapan air dari es di dalam produk ke bungkus. Dengan proses pengemasan vakum, hal tersebut dapat dihindarkan. c. Minimisasi Kehilangan Uap Air
• Proses pembekuan harus secepat mungkin (dengan mempertimbangkan efek laju pendinginan cepat terhadap qualitas produk) dengan suhu rendah dan koefisien
pindah panas yang besar, untuk mempercepat penurunan suhu permukaan dan meminimalkan difusi dari dalam bahan pangan.
• Bahan pangan yang kecil tetapi memiliki luas permukaan yang besar. • Disimpan dalam ruang penyimpan segera setelah pembekuan selesai, untuk mengurangi proses persentuhan dengan udara luar. • Pengemasan dengan cara pembekuan spray dan immersion .
D. Mesin Mesin Pendingin Salah satu mesin pendingin yang tersedia secara komersial adalah tipe kompresi uap. Mesin pendingin tipe kompresi uap memanfaatkan perubahan bentuk refrigeran akibat perubahan tekanan dalam menghasilkan efek pendinginan. Pada sistem pendingin ini, tekanan dan suhu refrigeran ditingkatkan di kompressor, masuk ke kondensor dimana terjadi pengembunan dan pelepasan panas untuk menghasikan refrigeran cair bersuhu rendah dan tekanan tinggi. Refrigeran cair harus diuapkan di evaporator untuk menyerap panas lingkungannya, yang dapat terjadi pada tekanan rendah. Penurunan tekanan tersebut dilakukan dengan melewatkan refrigeran pada katup ekspansi sebelum memasuki evaporator. Sistem banyak tekanan pada sistem refrigerasi adalah sistem yang m emiliki dua atau lebih sisi bertekanan rendah. Sisi bertekanan rendah adalah tekanan dari refrigeran antara katup ekspansi dan intake pada kompressor. Sistem dengan banyak tekanan berbeda dengan satu tekanan yang hanya memiliki satu sisi bertekanan rendah. Sistem banyak tekanan sering dijumpai pada industri o pengolahan susu dimana satu eveporator bekerja pada suhu -35 C untuk mengeraskan es krim, sedang evaporator lainnya beroparasi pada suhu 2 oC untuk mendinginkan susu. Sistem ini biasanya dihubungkan pada kompressor dan kondensor yang sama. Keuntungan pada sistem ini adalah bisa menghemat tempat dan menurunkan biaya investasi awal, namun biaya operasional dari sistem ini relatif lebih mahal dan akan ekonomis jika dalam skala kecil (Dossat, 1981). Perbedaan utama antara pembeku mekanik dengan pembeku kriogenik adalah pada sistem peralatan dan refrigeran yang digunakan. Peembekuan mekanik menggunakan peralatan mekanik yang permanen dan dapat beroperasi secara curah (batch) maupun kontinyu. Sistem refrigerasi yang diterapkan pada pembeku mekanik biasanya adalah berdasarkan sistem kompresi uap dengan refrigeran freon (amonia, R-22, R-134a, dll), atau sistem absorbsi dengan sistem fluida air-amonia. Pembekuan kriogenik biasanya dilakukan dalam suatu lemari pembeku atau ruang terinsulasi dan berlangsung secara kontinyu. Terdapat berbagai kriteria yang dapat digunakan untuk pengelompokan metoda pembekuan yang digunakan untuk bahan pangan. Secara sederhana pengelompokan metoda pembekuan bahan pangan yang umum digunakan adalah:
1. Metoda Pembekuan Mekanik
Pembeku Udara Sembur ( Air blast freezer ) Pembeku Udara Sembur Impingiment (Impingiment air blast freezer )
1. Pembeku udara-sembur menggunakan udara dingin berkecepatan tinggi sebagai media pembekunya 2. Konfigurasi yang digunakan yang digunakan pada rancang bangun pembeku jenis ini tergantung pada bahan pangan yang akan dibekukan dan kapasitas sistem 3. Bahan pangan dengan massa jenis tinggi biasanya dibekukan dalam kemasan-kemasan besar yang diletakkan pada rak-rak atau sabuk-angkut (conveyor), dan dipaparkan terhadap udara dingin berkecepatan tinggi 4. Sistem pembeku ini dapat juga beroperasi secara curah, dimana rak-rak bahan dibongkar-muat dari lemari pembeku 5. Untuk operasi curah seperti ini, kapasitas sistem ditentukan oleh ukuran lemari pembeku, sedang waktu pembekuan ditentukan berdasarkan proses pindah panas. 6. Suhu -30C and -40C pada laju udara 1.5 - 6.00 m/s 7. Terdapat berbagai konfigurasi. Salah satu contoh pembeku air-blast jenis terowongan ditunjukkan pada Gambar 6.4. 8. Laju pembekuan cepat Catatan: - kemungkinan terjadi freezer burn dan dehidrasi (dapat diatasi dengan aliran berlawanan)
Mesin pembeku air-blast
Mesin pembeku air-blast tipe terowongan (atas) dengan pola aliran udara pembeku (bawah)
Mesin pembeku spiral
Contoh mesin pembeku tipe terowongan
Pembeku Lempeng Sentuh (Contact plate freezer )
Keuntungan: 1. 2. 3. 4.
tidak menggunakan luasan lantai yang terlalu besar biaya operasi rendah dehidrasi bahan pangan kecil laju pindah panas tinggi kemasan dapat mempertahankan ukuran bahan yang dibekukan
Kerugian: 1. biaya investasi tinggi 2. dibatasi oleh ukuran produk 2. Metoda Pembekuan Kriogenik
Pembekuan kriogenik mengalami perkembangan yang sangat pesat pada dekade belakangan ini dan telah diterima dengan baik oleh industri pangan Keuntungan yang dapat diperoleh dari teknik pembekuan ini adalah sifatnya yang dapat membekukan bahan pangan secepat dan sesegera mungkin hingga suhu –196 oC, sehingga dehidrasi yang terjadi selama proses pembekuan pangan tersebut dapat ditekan hingga sekecil mungkin Laju pembekuan kriogenik yang sangat cepat menghasilkan bentuk kristal es yang kecil-kecil dan lembut seperti salju, sehingga kerusakan sel bahan dapat dikurangi Pembekuan kriogenik dapat juga digunakan untuk pengawetan sel-sel atau kultur bakteri. Semakin segera suatu bahan pangan dibekukan, maka semakin segera pula bakteri mati sehingga kerusakan alamiah bahan pangan tersebut dapat langsung dihambat.
Keunggulan pembekuan kriogenik:
Peralatan yang relatif ringkas dan dapat beroperasi secara kontinyu, sehingga biaya modal relatif rendah (sekitar 30% dari biaya modal pembekuan mekanik) Kehilangan bobot karena dehidrasi sangat kecil, sekitar 0.5% (dibandingkan dengan 1-8% pada pembeku air blast ). Pembekuan terjadi sangat cepat, sehingga memberikan perubahan karakteristik nutrisi dan sensori yang lebih kecil. Terjadi pengeluaran oksigen selama proses pembekuan. Waktu “start-up” cepat dan tidak memerlukan waktu khusus untuk menghilangkan es yang beku (defrost). Konsumsi energi lebih rendah
Kelemahan pembekuan kriogenik:
Biaya operasi relatif tinggi, khususnya untuk penyediaan zat kriogen. Kurang cocok digunakan untuk pembekuan sayuran hijau berdaun (leafy vegetables)
Refrigeran atau zat kriogen yang paling sering digunakan untuk pembekuan kriogenik adalah nitrogen cair (LN2) dan karbon dioksida (CO2) cair atau padat
Skema pembeku kriogenik 3. Metoda Pembekuan Kombinasi (Mekanik-Kriogenik) 4. Metode pembekuan vakum Pada pembekuan vakum, penurunan suhu hingga titik beku berlangsung sangat cepat dibandingkan dengan pembekuan lempeng sentuh. Setelah titik beku laju penurunan suhu bahan selama pembekuan vakum m engalami pelambatan karena kebutuhan panas laten pembekuan air, yang juga tampak pada pembekuan lempeng sentuh. Suhu bahan tampak lebih baik pada pembekuan vakum dari pada pembekuan lempeng sentuh sejak awal hingga akhir proses pembekuan.Keseragaman suhu bahan penting dalam mencegah migrasi air yang berpengaruh terhadap mutu hasil pembekuan. Dalam hal ini, terlihat bahwa pembekuan vakum dapat diharapkan memberi hasil yang lebih baik terhadap mutu bahan pangan hasil pembekuan tersebut
ENDAHULUAN
Latar Belakang Ketika temperatur produk makanan diturunkan hingga di bawah titik beku air, air mulai membentuk kristal es. Pembentukan kristal es dapat disebabkan oleh kombinasi molekul-molekul air yang disebut dengan nukleasi homogenik, atau pembentukan inti di sekitar partikel tersuspensi yang dikenal dengan nama nukleasi heterogen (Fellows, 2000). Nukleasi homogen terjadi dalam kondisi di mana zat terbebas dari zat pengotor yang pada umumnya berperan sebagai inti ketika terjadi proses pembekuan. Nukleasi heterogen terjadi ketika molekulmolekul air bersatu dengan agen nukleasi seperti benda asing, zat tak terlarut, atau bahkan dinding pembungkus (Sahagian dan Goff, 1996). Nukleasi heterogen adalah tipe yang umum terjadi dalam proses pembekuan makanan. Tipe ketiga dari proses nukleasi, yang disebut dengan pembentukan intisekunder,terbentuk ketika kristal-kristal membelah. Tipe kristalisasi ini memberikan ukuran kristal yang seragam, dan umum terjadi pada proses pembekuan makanan cair (Franks, 1987). Umumnya, dalam proses pembekuan makanan, temperatur berkurang mulai dari temperatur awal di atas titik beku hingga beberapa derajat di bawah titik beku. Dalam proses ini, temperatur di 0 hingga -5oC disebut zona kritis yang diperlukan oleh makanan dalam pembentukan kristal-kristal es. Lamanya waktu yang diperlukan bagi makanan dalam melalui zona kritis ini menentukan jumlah dan ukuran kristal es yang terbentuk. Proses pembekuan yang cepat akan membentuk sejumlah besar kristal es berukuran kecil, sedangkan pendinginan dalam waktu yang lambat akan membentuk sejumlah kecil kristal es berukuran besar. Pembekuan yang lambat memberikan waktu bagi molekul-molekul air untuk bermigrasi menuju inti yang akan bersatu dengannya untuk membentuk agregat kristal es sehingga menghasilkan kristal es berukuran besar. Semua produk makanan mengandung berbagai jenis zat terlarut. Sangat sulit untuk menentukan pada temperatur berapa seluruh air dalam produk makanan akan membeku, dikarenakan keberadaan zat terlarut dalam makanan menurunkan titik beku. Laju pendinginan yang memengaruhi waktu pembekuan yang diperlukan produk makanan kualitas produk makanan dapat didefinisikan oleh selisih antara temperatur awal produk makanan dan temperatur akhir pembekuan dibagi dengan waktu. (oC/s). Dapat juga didefinisikan dengan rasio dari selisih antara temperatur permukaan dan temperatur bagian dalam produk makanan dengan waktu yang dibutuhkan bagi permukaan produk makanan untuk mencapai temperatur 0oC dan bagian dalam produk makanan untuk mencapai temperatur -5oC. Perkiraan waktu pembekuan adalah faktor utama dalam melakukan pembekuan makanan. Waktu pembekuan menentukan kapasitas alat pendingin yang dibutuhkan dalam melakukan pembekuan. Faktor yang memengaruhi lamanya proses pembekuan adalah konduktivitas termal, kalor jenis, ketebalan, massa jenis, dan luas permukaan produk makanan serta selisih temperatur antara produk makanan dengan medium pendinginan dan resistansi laju pindah panas. Perkiraan waktu pembekuan semakin sulit dilakukan karena konduktivitas termal, massa jenis, dan kalor jenis produk makanan bervariasi bergantung pada temperatur awal, ukuran, dan bentuk dari makanan.
1.2 Tujuan Praktikum Adapun tujuan dari prektikum ini adalah sebagai berikut : Mempelajari pembekuan Produk hasil pertanian Menghitung laju pembekuan produk pertanian Mengetahui faktor-fektor pembekuan.
TINJAUAN PUSTAKA
Pembekuan merupakan proses pengolahan, yaitu suhu produk atau bahan pangan diturunkan di bawah titik beku, dan sejumlah air berubah bentuk menjadi kristal es.beku produk atau bahan pangan adalah suhu ketika sejumlah kristal es terbentuk dan mencapai kesetimbangan dengan air disekitarnya.Sebelum kristal es terbentuk,
inti kristal es harus sudah terbentukKecepatan pertumbuhan kristal dikendalikan oleh kecepatan pindah panas.Kecepatan pindah massa (molekul air berpindah pada inti kristal dan solut berpindah dari kristal es) tidak memengaruhi kecepatan pertumbuhan kristal.Selama pembekuan terjadi peningkatan volume, volume es 9% lebih besar dari volume air. Peningkatan volume produk atau bhan pangan harus diprediksi (anonim, 2012). Umumnya, produk makanan direndam dalam cairan pendingin yang didinginkan. Cairan yang digunakan berupa cairan yang memiliki titik didih rendah namun memiliki kemampuan menyerap panas yang tinggi, misalnya glikol atau cairan lainnya yang disebut coolant. Makanan cair juga dapat didinginkan dengan cara ini asalkan dikemas terlebih dahulu sebelum direndam. Umumnya tidak ada kontak langsung antara produk makanan dengan cairan pendingin, karena berisiko merusak kualitas produk makanan. Penyemprotan makanan juga termasuk metode ini, dengan menggunakan cairan pendingin yang sejenis. Makanan dialirkan dengan konveyor, lalu dilakukan penyemprotan. Setelah dilakukan penyemprotan, umumnya produk makanan dibekukan dengan memanfaatkan media udara seperti aliran udara dingin. Cara ini menjadikan makanan menjadi beku lebih c epat dibandingkan tanpa cairan pendingin. Dengan metode cryogenic, makanan dapat dibekukan dengan cara yang cepat. Makanan direndam dalam cairan cryogenik yang disebut dengan cryogen. Cryogen yang umum digunakan misalnya nitrogen cair dan karbon dioksida cair. Nitrogen cair memiliki titik didih yang sangat rendah, yaitu -196oC, sedangkan karbon dioksida cair memiliki titik didih -79oC. Cryogen cenderung tidak berbau, tidak berwarna, dan inert sehingga tidak akan bereaksi dengan bahan makanan padat walau pendinginan dilakukan dalam keadaan tanpa dikemas dan memengaruhi kualitas makanan kecuali terhadap temperatur dinginnya itu sendiri. Selain itu, cryogen memiliki laju transfer panas yang lebih t inggi dibandingkan dengan cairan pendingin lainnya. Modifikasi terbaru dari pendingin cryogenic adalah pendingin cryomechanical yang menggabungkan metode perendaman produk dalam cairan cryogen dan metode mekanik yaitu menggunakan konveyor tipe sprayer, spiral, ataupun belt yang memanfaatkan uap cryogen. Hal ini akan mengurangi waktu pendinginan, mengurangi hilangnya berat produk makanan, meningkatkan kualitas produk, dan meningkatkan efisiens. METODELOGI PRKTIKUM
Alat dan Bahan Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah gelas ukur, kertas, thermometer dan plastik. Sedangkan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah, air, es batu dan garam.
prosedur Praktikum adapun prosedur dari praktikum ini adalah sebagai berikut : Persiapan alat dan bahan Balut gelas ukur dengan kertas Masukkan air kedalam plastik Masukkan es dan garam secara bergantian. Letakkan plastik yang telah terisi air. Biarkan selama 30 menit. PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan No Pengamatan Hasil 1 Waktu 37 menit 2 Suhu Lingkungan -13 c 3 Fase air dalam plastik Padat Pembahasan Pembekuan didasarkan pada dua prinsip yaitu 1).Suhu yang sangat rendah menghambat pertumbuhan mikroorganisme dan memperlambat aktivitas enzim dan reaksi kimiawi dan 2). Pembentukan kristal es yang
menurunkan ketersediaan air bebas di dalam pangan sehingga pertumbuhan mikroorganisme terhambat. Pada beberapa bahan pangan, proses blansir perlu dilakukan sebelum pembekuan untuk menginaktifkan enzim penyebab pencoklatan. Pada skala domestik, pangan yang akan dibekukan diletakkan didalam freezer, dimana akan terjadi proses pindah panas yang berlangsung secara konduksi (untuk pengeluaran panas dari produk). Proses ini berlangsung selama beberapa jam, tergantung pada kondisi bahan pangan yang akan dibekukan. Di industri pangan, telah dikembangkan metode pembekuan lainnya untuk mempercepat proses pembekuan yang memungkinkan produk membeku dalam waktu yang pendek. Pembekuan cepat akan menghasilkan kristal es berukuran kecil sehingga akan meminimalkan kerusakan tekstur bahan yang dibekukan. Selain itu, proses pembekuan cepat juga menyebabkan terjadinya kejutan dingin (freeze shock) pada mikroorganisme dan tidak terjadi tahap adaptasi mikroorganisme dengan perubahan suhu sehingga mengurangi resiko pertumbuhan mikroorganisme selama proses pembekuan berlangsung. Tiga metode pembekuan cepat tersebut adalah: a). Pembekuan dengan aliran udara dingin (blast freezing): bahan pangan yang akan didinginkan diletakkan dalam freezer yang dialiri udara dingin (suhu -40oC atau lebih rendah lagi); b). Salah satu atau lebih dari faktor yang berhubungan dengan kerusakan fisik atau kimiawi daging beku adalah : (1) sifat dan lokasi kristal es yang terbentuk didalam jaringan otot, (2) kerusakan mekanik struktur selular karena perubahan volume, dan (3) kerusakan kimiawi yang disebabkan oleh partikel terlarut, termasuk garam-garam dan gula. Adalah pertikel terlarut tersebut menyebabkan penurunan titik beku daging (titik beku daging, kirakira -2oC sampai -3oC, bukan 0oC. Selama penyimpanan beku dapat terjadi perubahan protein otot. Jumlah konstituen yang terkandung didalam drip berhubungan dengan tingkat kerusakan sel pada saat pembekuan dan penyimpanan beku. Dua faktor yang mempengaruhi jumlah drip yaitu : (1) besarnya cairan yang keluar dari daging, dan (2) faktor yang berhubungan dengan daya ikat air oleh protein daging. Laju pembekuan dan ukuran kristal es yang terbentuk ikut menentukan jumlah drip. Pada laju pembekuan yang sangat cepat, kristal es kecil-kecil terbentuk didalam sel, sehingga struktur daging tidak mengalami perubahan. Air ini membeku pada kristal es yang sudah terbentuk sebelumnya dan menyebabkan kristal es membesar. Kristal-kristal yang besar ini menyebabkan distorsi dan merusak serabut otot serta sarkolema. Kekuatan ionik cairan ekstraselular yang tinggi, juga menyebabkan denaturasi sejumlah protein otot. Denaturasi protein menyebabkan hilangnya daya ikat protein daging, dan pada saat p enyegaran kembali terjadi kegagalan serabut otot menyerap kembali semua air yang menaglami translokasi atau keluar pada proses pembekuan. Cairan yang keluar dan tidak terserap kembali oleh serabut otot selama penyegaran inilah yang disebut drip. Drip dapat diperkecil dengan cara pembekuan cepat setelah pemotongan tanpa melalui pendinginan. Pelayuan sebelum pembekuan juga cenderung menurunkan drip karena adanya perubahan hubungan ion protein, yaitu adanya pembebasan ion sodium dan kalsium, dan absorbsi ion potasium oleh protein miofibril. KESIMPULAN
Setelah melakukan praktikum pembekuan ini maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: Pembekuan cepat akan menghasilkan kristal es berukuran kecil sehingga akan meminimalkan kerusakan tekstur bahan yang dibekukan. Penambahan bahan yang memiliki titik beku lebih rendah dari air mempercepat laju pembekuan. Laju pembekuan dan ukuran kristal es yang terbentuk ikut menentukan jumlah drip. Drip dapat diperkecil dengan cara pembekuan cepat setelah pemotongan tanpa melalui pendinginan. DAFTAR PUSTAKA
Anonimous.2012.http://www.wikipedia.org./Teknologi_pembekuan_makan.html(Diakses tanggal Desember 2012). Muchtadi,T.R. (1989)pangan dan gizi hasil ternak daging beku. Petunjuk Laboratorium. Bogor. PAU Pangan dan Gizi IPB.
Syarif,R dan Halid. H (1993) Teknologi Penyimpanan Pangan. Jakarta. Penerbit Arcan.
PERHITUNGAN
Diket : ρ = 1050kg/m3 L= 250.103 Tf = -1,75 C h = 30 w/m2.k k = 1, 108 w/mk D = 3 cm T῀= – 10 c Ditannya : t (menit) Jawab : t= (ρ.L)/(Tf-Tn) ( (Pa )/h + Ra2/K) t = 1050.250000/(-1,75-(-13)) ( (0,015.(1/6) )/30 + ((0,015)*(0,015)(1/16))/(1,108)) = 2216 detik = 0,6 jam = 37 menit
