BAB I PENDAHULUAN Pendi Pendingi ngina nan n meru merupak pakan an sala salah h satu satu cara cara penga pengawe weta tan n bahan bahan pang pangan an denga dengan n cara cara menyimpan bahan pangan pada suhu rendah (diatas suhu titik beku (Kisaran suhu – 1oC atau diat diatas as 0oC)). Pendinginan umum umumny nyaa meru merupak pakan an suat suatu u meto metode de peng pengaw awet etan an yang yang ring ringan, an, pengaruhnya kecil sekali terhadap mutu bahan pangan secara keseluruhan. leh sebab itu pendinginan seperti d i dalam lemari es sangat cocok untuk memperpan!ang kesegaran atau masa simpan sayuran dan buah"buahan. #ayuran dan buah"buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda"beda untuk setiap !enisnya. #ebagai contoh, buah pisang dan tomat tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 1$0C karena akan mengalami chilling injury yaitu kerusakan karena suhu rendah. Pendinginan atau re%rigerasi adalah proses pengambilan panas dari suatu bahan sehingga suhunya akan men!adi lebih rendah dari sekelilingnya. &ila suatu medium pendingin kontak dengan benda lain misalnya bahan pangan, maka akan ter!adi pemindahan panas dari bahan pangan tersebut ke medium pendingin sampai suhu keduanya sama atau hampir sama. Pendinginan telah lama digunakan sebagai salah satu upaya pengawetan bahan pangan, karena dengan dengan pendin pendingin ginan an tidak tidak hanya hanya citara citarasa sa yang yang dapat dapat dipert dipertaha ahankan nkan,, tetapi tetapi !uga kerusa kerusakan" kan" kerusakan kimia dan mikrobiologis dapat dihambat. Pembeku Pembekuan an atau atau %ree'i %ree'ing ng ialah ialah penyimp penyimpanan anan di bawah bawah titik titik beku beku bahan, bahan, !adi !adi bahan bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira"kira –1 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara – 1 oC sampai – * oC. +engan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang"kadang beberapa tahun. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan !uga ada hubungannya dengan aktiitas mikroba.
BAB II ISI
2.1. Pengertian Pendinginan dan Pembekuan
Pendinginan Pendinginan atau re%rigerasi re%rigerasi ialah penyimpanan penyimpanan dengan suhu rata"rata rata"rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara – 1oC sampai "*oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terh terham ambat bat sehi sehing ngga ga peru peruba baha han n yang yang ter! ter!adi adi pada pada prod produk uk yang yang disi disimp mpan an dapa dapatt diminimalisir atau diperlambat. Pendinginan mempunyai pengaruh yang kecil terhadap perubahan mutu bahan pangan secara keseluruhan. -amun pendinginan hanya dapat mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada !enis bahan pangannya. Penyimpanan bahan pangan pada suhu dingin sangat diperlukan walaupun dalam waktu yang singkat karena bertu!uan untuk / − − −
engurangi kontaminasi / engendalikan kerusakan oleh mikroba / engendalikan pertumbuhan mikroorganisme, kerusakan bahan pangan selama penyimpanan dapat diperkecil dalam bentuk belum dipotong"potong. Pembekuan atau %ree'ing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, !adi
bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira"kira –1oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara –1oC sampai – *oC. +engan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang" kada kadang ng beber beberapa apa tahu tahun. n. Perb Perbed edaa aan n anta antara ra pendi pendingi ngina nan n dan dan pemb pembeku ekuan an !uga !uga ada ada hubungannya dengan aktiitas mikroba. 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 –,20C atau di bawahnya karena adanya gula, garam, asam dan senyawa terlarut lain yang dapat menurunkan titik beku air.
3ambatnya pertumbuhan mikroba pada suhu yang lebih rendah ini men!adi 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 akti% kembali dan dapat menimbulkan masalah kebusukan pada bahan pangan yang bersangkutan. 2.2. Prinsip
Prinsip pendinginan itu sendiri adalah panas dari bahan diserap atau diambil dan digantikan oleh udara yang memiliki tekanan yang lebih rendah dibandingkan tekanan di dalam sel, sehingga panas yang ada dalam bahan berkurang dan lama"kelamaan akan berubah men!adi dingin mengikuti suhu udara pendinginan yang digunakan. Prinsip pembekuan adalah panas pada bahan diambil dan diturunkan hingga mencapai titik dibawah titik beku bahan sehingga segala mekanisme perubahan pada bahan dapat dihambat dan masa simpan dapat diperpan!anga. #ecara umum mekanisme pembekuan dibagi men!adi $ tahap. 4ahap pertama panas sensible bahan pangan diambil sehingga suhu men!adi turun sampai titik beku. 4ahap kedua, pada proses pembekuan dilepaskan se!umlah energi panas sehingga bahan pangan dan air yang terkandung didalamnya membeku. +an tahap ketiga setelah ter!adi pembekuan energi panas tetap dilepaskan sehingga suhu menurun sampai suhu tertentu. 2.3. Faktr!Faktr
+alam proses pendinginan ada beberapa %aktor yang berpengaruh pada hasil akhir bahan yang di dinginkan. 5aktor – %aktor tersebut antara lain 1. 6enis dan 7arietas Produk Pendinginan biasanya digunakan untuk !enis bahan yang mudah mengalami kerusakan dan peka terhadap kondisi lingkungan disekitarnya. 6enis dan arietas setiap bahan tidak sama dengan tingkat kematangan dan pemanenan yang berbeda pula sehingga suhu yang digunakan selama pendinginan harus dapat disesuaikan dengan !enis dan si%at bahan tersebut agar tu!uan dari pendinginan tersebut dapat tercapai. . #uhu
#uhu dalam penyimpanan seharusnya dipertahankan agar tidak ter!adi kenaikan dan penurunan. &iasanya dalam penyimpanan dingin, suhu dipertahankan berkisar antara 1C sampai dengan C. #uhu pendinginan di bawah optimum akan menyebabkan pembekuan atau ter!adinya chilling in!ury, sedangkan suhu di atas optimum akan menyebabkan umur simpan men!adi lebih singkat. $. Kelembaban 8elati% 9ntuk kebanyakan komoditi yang mudah rusak, kelembaban relati% dalam penyimpanan sebaiknya dipertahankan pada kisaran 0 sampai 2:. Kelembaban di bawah kisaran tersebut akan menyebabkan kehilangan kelembaban komoditi. Kelembaban yang mendekati 100: kemungkinan akan ter!adi pertumbuhan mikroorganisme lebih cepat dan !uga menyebabkan permukaan komoditi pecah" pecah. *. Kualitas &ahan dan Perlakuan Pendahuluan 9ntuk tetap mempertahankan kesegaran bahan maka sebaiknya sayuran, buah" buahan maupun bunga potong yang akan disimpan terbebas dari luka atau lecet maupun kerusakan lainnya. Kerusakan tersebut dapat menyebabkan kehilangan air. &uah"buah yang telah memar dalam penyimpanannya akan mengalami susut bobot hingga empat kali lebih besar bila dibandingkan buah" buah yang utuh dan baik. 2. 6enis Pengemas Pengemasan merupakan salah satu upaya modi%ied packaging storage yang dapat membantu mempertahankan mutu dari bahan. +engan dilakukan pengemasan maka proses reaksi en'imatis dan chilling in!ury dapat diminimalisir sehingga kesegaran produk tetap ter!aga. 5aktor yang menentukan umur simpan produk pangan olahan yang didinginkan, yaitu a) 6enis produk pangan. b) 4ingkat destruksi mikroba dan inaktiasi en'im selamapengolahan. c) Pengendaliantingkat hiegienitas selama pengolahan danpengemasan. d) *.#i%at dan !enis bahan pengemas.
e) 2.#uhu distribusi dan penyimpanan . 5aktor"%aktor yang mempengaruhi proses pembekuan 1)
6enis &ahan
Perubahan yang ter!adi tergantung dari komposisi makanan sebelum dibekukan. Konsentrasi padatan terlarut yang meningkat, akan merendahkan kemampuan pembekuan. &ila dalam larutan mengandung lebih banyak garam, gula, mineral, dan protein, akan menyebabkan titik beku lebih rendah dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk membeku. )
Perlakuan Pendahuluan
Perlakuan pendahuluan bertu!uan untuk mencegah penurunan mutu sebelum produk dibekukan, Pencuncian untuk menghilangkan kotoran dan mengurangi !umlah mikroba awal, pengemasan, blanshing atau pasteurisasi untuk menginaktiasi en'im yang ada pada produk dan menurunkan !umlah mikroba awal, pelilinan maupun pencelupan ke dalam larutan asam askorbat untuk mempertahankan tekstur. $)
#uhu
#uhu pembekuan disesuaikan dengan !enis komoditi yang akan dibekukan. Pada suhu kurang dari 0 oC , air akan membeku kemudian terpisah dari larutan dan membentuk es. 6ika kristal es yang terbentuk besar dan ta!am akan merusak tekstur dan si%at pangan. *)
;aktu Pembekuan dengan waktu singkat
2)
etode pembekuan etode yang digunakan pada pembekuan seperti cooled air %ree'er, cooled liguid %ree'er, cooled sur%ace %ree'er, cryogenik akan memberikan hasil yang berbeda dengan !enis bahan yang akan dibekukan. Penggunaan metode harus dilakukan dengan tepat sesuai dengan karakteristik dari bahan untuk mencapai tu!uan yang diinginkan.
2.". #euntungan Dan #erugian Pendinginan
1. Keuntungan
−
+apat menahan kecepatan reaksi kimia dan en'imatis, !uga pertumbuhan dan metabolisme mikroba yang diinginkan.
−
engurangi perubahan %laor !eruk selama proses ekstraksi dan penyaringan
−
empermudah pengupasan dan pembuangan bi!i buah yang akan dikalengkan.
−
empermudah pemotongan daging dan pengirisan roti
−
enaikkan kelarutan C yang digunakan untuk = so%t drink>. ?ir yang digunakan didinginkan lebih dahulu sebelum dikarbonatasi untuk menaikkan kelarutan C.
. Kerugian −
4er!adinya penurunan kandungan itamin, antara lain itamin C
−
&erkurangnya kerenyahan dan kekerasan pada buah"buahan dan sayur"sayuran
−
Perubahan warna merah daging
−
ksidasi lemak
−
Pelunakan !aringan ikan
−
@ilangnya %laour
2.$. Peruba%an &ang 'er(adi Se)ama Prses Pendinginan
&eberapa perubahan yang ter!adi selama proses pendinginan 1. Perubahan 4ekstur Pada proses pendinginan #ayuran dan buah"buahan tropis tidak tahan terhadap suhu rendah dan ketahanan terhadap suhu rendah ini berbeda"beda untuk setiap !enisnya. &uah pisang tidak boleh disimpan pada suhu lebih rendah dari 1$0C karena akan mengalami chilling in!ury yaitu kerusakan karena suhu rendah. &uah pisang yang disimpan pada suhu terlalu rendah kulitnya akan men!adi bernoda hitam atau berubah men!adi coklat dan teksturnya men!adi lembek karena mengalami dehidrasi (kehilangan air), sedangkan buah terong akan men!adi lunak karena teksturnya rusak.
. Penyusutan &erat Kehilangan berat pada buah, sayuran maupun bunga potong selama penyimpanan disebabkan karena hilangnya air pada bahan. Kehilangan air pada bahan yang disimpan
tidak hanya menyebabkan kehilangan berat, tetapi dapat !uga menyebabkan kerusakan yang akhirnya menyebabkan penurunan kualitas. Penyusutan berat pada bahan yang dikemas !auh lebih sedikit !ika dibandingkan dengan bahan yang tidak dikemas dan tampa perlakuan apapun. enurut 5ellow (000) penyusutan berat selama pendinginan dapat disebabkan karena kelembaban yang ada pada bahan meninggalkan permukaan bahan dan menu!u ke udara disekitarnya melalui proses kondensasi uap air. #edangkan pada produk daging penyustan berat dapat disebabkan karena ter!adi kerusakan gel protein dan mengalami proses koagulasi protein, sehingga menurunkan daya ikat protein terhadap air dan air bebas di dalam daging akan lepas menu!u ke udara disekitarnya yang akan hilang bersama dengan uap air. Kerusakan struktur molekul akibat pendinginan ini !uga dapat menyebabkan penyusutan berat. Kehilangan air pada bahan dapat dicegah dengan cara pengaturan suhu dan kelembaban ruang simpan dengan tepat. namun secara umum buah"buahan dan sayuran serta bunga potong memiliki kandungan air bahan se!umlah A0 hingga 0 persen. #ebagian besar air tersebut akan menguap selama penyimpanan. +alam penyimpanan pada suhu rendah. $. Perubahan ;arna Perubahan warna selama pendinginan pada produk sayur dan buah diakibatkan karena reaksi en'imatis (pencoklatan) dimana ter!adi degradasi pigmen kloro%il yang menyebabkan warna kulit berubah men!adi kuning kecoklatan karena adanya karetenoit dan Banti%il yang semula tertutup men!adi terbuka akibat dari e%ek suhu pendinginan. Pori"pori buah yang disimpan pada suhu rendah men!adi lebih terbuka akibat membekunya air dalam !umlah banyak sehingga mengubah rasa, warna dan kualitas bahan. Pada produk daging dan ikan yang disimpan pada suhu 0" oC dapat bertahan selama "$ hari (daging dikemas). -amun Perubahan ini disebabkan karena ter!adi oksidasi pigmen heme yang merupakan penyusun utama dalam warna daging. Pigmen mioglobin mengalami proses perubahan men!adi oksiomioglobin yang bewarna merah kecoklatan. Peruba%an *ang ter(adi se)ama prses pembekuan
1.
Perubahan 4ekstur
&uah dan sayur memiliki komponen kadar air yang besar sebagai penyusun utamanya. Kadar air yang tinggi. +engan adanya kadar air yang tinggi akan menyebabkan perubahan olume yang besar. +imana menurut stiasih (00) buah dan sayur sebagian besar memiliki tekstur yang lebih kaku !ika dibandingkan dengan tekstur daging dan ikan. +alam pembekuan semakin suhu yang digunakan masih berada di antara titik beku bahan maka akan ter!adi pembekuan yang lambat dengan pembekuan lambat ini maka pelepasan air di dalam !aringan bahan men!adi lebih banyak dan membentuk kristal yang besar. #ecara normal pembesaran kristal"kristal es dimulai di ruang ekstra seluler, karena iskositas cairannya relati% lebih rendah. &ila pembekuan berlangsung secara lambat, maka olume ekstra seluler lebih besar sehingga ter!adi pembentukan kristal"kristal es yang besar di tempat itu. Kadar air bahan makin rendah , maka akan ter!adi denaturasi protein terutama pada bahan nabati. #elama proses thawing berlangsung sel yang rusak akan mengalami pelepasan komponen bagian"bagian sel, air yang hilang membuat bagian dalam sel men!adi kosong dan tidak dapat tergantikan. Kerusakan ini tidak dapat kembali ke bentuk semula sehingga mengakibatkan tekstur men!adi lunak. Pada produk daging dan ikan tidak mempunyai titik beku namun memiliki kisaran titik beku dimana !umlah air yang ada ditentukan oleh rendahnya suhu yang digunakan. Pada daging mentah seperti ayam dan sapi masih memiliki kandungan serat dan protein yang masih %leksibel, pada saat pembekuan komponen ini tidak hilang hanya mengalami proses pemisahan sehingga kandungan air yang ada masih dapat dipertahankan. #edangkan untuk bahan sosis perubahan nya men!adi lebih kenyal dan lunak. . Perubahan &erat Perubahan berat atau susut berat pada komoditi yang dibekukan dapat disebabkan karena kandungan air yang ada pada bahan keluar selama proses pembekuan dan menu!u ke kristal es yang sedang terbentuk sehingga bagian dalam es akan kosong. Proses ini ter!adi karena kristal es memiliki tekanan uap air yang lebih rendah !ika dibandingkan dengan tekanan didalam sel sehingga air dalam sel akan menu!u kristal dan hilang pada saat proses thawing dilakukan. $. Perubahan ;arna
Perubahan warna disebabkan karena ter!adi reaksi en'imatis (pencoklatan) yang disebabkan karena aktiitas en'im peroksidase, katalase yang menghasilkan warna coklat, degradasi karoten dan degradasi pigmen kloro%il yang menyebabkan warna kulit berubah men!adi kuning kecoklatan karena adanya karetenoit dan Banti%il yang semula tertutup men!adi terbuka akibat dari e%ek suhu pembekuan dan kristal es. enurut +ragon (00A) Kerusakan ini ter!adi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus atau yang dibungkus dengan pembungkus yang kedap uap air serta waktu membungkusnya masih banyak ruang"ruang yang tidak terisi bahan.
2.5.1 Pengaruh pendinginan dan pembekuan terhadap makanan
1. Penurunan suhu mengakibatkan penurunan proses kimia, mikrobiologi , dan biokimia yang berhubungan dengan kelayuan, kerusakan, p embusukan , dll. . Pada suhu kurang dari 0 oC , air akan membeku kemudian terpisah dari larutan dan membentuk es. 6ika kristal es yang terbentuk besar dan ta!am akan merusak tekstur dan si%at pangan , tetapi di lain pihak kristal es yang besar dan ta!am !uga berman%aat untuk mereduksi atau mengurangi mikroba !umlah mikroba. Pada Pembekuan 1. Perubahan warna (hilangnya konstituen warna alami seperti pigmen kloro%il, pembentukan warna yang menyimpang seperti pada reaksi pencoklatan). . Perubahan
tekstur
(
hilangnya cloud ,
perusakan
gel,
denaturasi
protein,
pengerasan). $. Perubahan rasa (hilangnya rasa asal, pembentukan rasa yang menyimpang, ketengikan). *. Perubahan 'at gi'i seperti asam askorbat dalam buah"buahan dan sayuran, lemak tak !enuh, asam amino esensial). 2.5.2. Kerusakan yang terjadi selama Pendinginan −
Chilling Injury Kerusakan akibat penyimpanan suhu rendah (suhu diatas dari suhu beku ) De!ala –ge!ala kerusakan kulit, kulit berlubang, bercak coklat, busuk dan gagal matang.
−
Cold Shortening 4er!adi !ika %ase rigor mortis berlangsung pada suhu terlalu rendah (daging men!adi kenyal)
−
Stalling Pada Roti 4er!adi !ika roti disimpan pada suhu 0 –$ 0C (roti men!adi keras) Kerusakan oleh bahan pendingin < re%rigeran
−
+enaturasi protein +enaturasi protein berarti putusnya se!umlah ikatan air dan berkurangnya kadar protein yang dapat diekstrasi dengan larutan garam. De!ala denaturasi protein ter!adi pada daging, ikan, dan produk"produk air susu. Proses denaturasi menimbulkan perubahan"perubahan rasa dan bau, serta perubahan konsistensi (daging men!adi liat atau kasap).
−
Kerusakan oleh bahan pendingin
−
Kehilangan air dari bahan yang didinginkan akibat pengeringan Kerusakan ini ter!adi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus atau yang dibungkus dengan pembungkus yang kedap uap air. Pengeringan ditempat ini dapat menimbulkan ge!ala yang dikenal dengan nama = %ree'e burn = , yang terutama ter!adi pada daging sapi dan daging unggas yang dibekukan. Pada daging unggas, hal ini tampak sebagai bercak"bercak yang transparan atau bercak"bercak yang berwarna putih atau kuning kotor 5ree'e burn disebabkan oleh sublimasi setempat kristal"kristal es. ?kibat ter!adinya %ree'e burn, maka akan ter!adi perubahan rasa pada bahan , selan!utnya diikuti dengan proses denaturasi protein.
2.+. ,ikrba pada Pendinginan
&erdasarkan suhu pertumbuhannya ada * kategori mikroba
1. 4hermo%ilik ( minimum $0"*0oC, optimum 22"E2oC) . eso%ilik (minimum 2"10oC, optimum $0"*0oC) $. Psykrotropik (minimum F0"2oC, optimum 0"$0oC) *. Psikro%ilik (minimum F0"2oC, optimum 1"1AoC). Pendinginan mencegah pertumbuhan mikroba termo%ilik dan sebagian besar meso%ilik. ikroba utama yang terdapat pada produk pangan dingin adalah mikroba patogen yang dapat tumbuh pada suhu F 2oC. Contoh bakteri yang dapat tumbuh pada suhu dingin dan bersi%at patogen " ?eromonas hydrophilia " 3isteria spp " Gersinia enterocolitica " 7ibrio parahaemolyticus
" &acillus cereus " .coli
Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan !uga ada hubungannya dengan aktiitas mikroba. 1.
#ebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10oC
.
&eberapa !enis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira"kira $,$oC
$.
rganisme psikro%ilik tumbuh lambat pada suhu *,*oC sampai – ,*oC rganisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu
tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – *,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan. Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan !uga ada hubungannya dengan aktiitas mikroba. −
#ebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
−
&eberapa !enis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira"kira $,$oC
−
rganisme psikro%ilik tumbuh lambat pada suhu *,* oC sampai – ,* oC
Pengelompokan bahan pangan berdasar suhu penyimpanan −
"1 – 1°C ikan segar, daging, sosis dan daging giling, daging dan ikan asap
−
0 " 2°C daging kaleng pasteurisasi, susu, krim, yoghurt
−
0 " A°C daging dan ikan masak, mentega,margarin, ke!u, buah lunak
2.-. 'eknik Pendinginan dan Pembekuan
Pada dasarnya teknik pendinginan bahan pangan dapat diker!akan dalam $ cara yaitu 1. #ecara ?lami (-atural 8e%rigeration) Pendinginan alami menggunakan air dingin, es, campuran air dan es, larutan garam dan lain"lain. Pada umumnya semakin tinggi konsentrasi larutan garam akan semakin rendah titik bekunya. . #ecara ekanis (echanical ?tau ?rti%icial 8e%rigeration) Pendinginan mekanis menggunakan mesin"mesin yang mengatur ter!adinya siklus pergantian %ase uap dan %ase cair dari suatu 'at pendingin (re%rigerant). Hat pendingin adalah suatu persenyawaan kimia yang mampu men!adi penerima dan pembawa panas. +asar Pendinginan mekanis dengan #istem kompresi ter!adinya penyerapan panas oleh 'at pendingin pada saat ter!adi perubahan %ase dari %ase cair ke %ase uap. ?da sisi tekanan yang berbeda, yaitu sisi tekanan rendah (di eaporator) dan sisi tekanan tinggi (di kondensor). Kedua sisi bertekanan ini dipisahkan oleh alat, yaitu alat kontrol yang ber%ungsi untuk membatasi !umlah aliran serta menurunkan tekanan dan temperatur re%ri!eran. Kompresor ber%ungsi untuk mengkompresikan gas re%ri!eran serta menaikan temperatur kondensasi. Komponen sistem pendinginan mekanis −
aporator 6uga merupakan alat penukar panas. 8e%rigerant cair dengan tekanan rendah setelah proses ekspansi, diuapkan dalam alat ini.
−
Kompresor untuk menghisap uap re%rigerant dan mengkompresinya sehingga tekanan uap re%rigerant
naik
sampai
ke tekanan yang diperlukan untuk pengembunan
(kondensasi) uap regrigerant di dalam kondensor.
−
Kondensor untuk mendinginkan uap men!adi cairan.
−
Katup kspansi
re%rigerant dari kompressor agar dapat mengembun
untuk menurunkan tekanan dari cairan re%rigerant sebelum masuk ke eaporator, sehingga akan memudahkan re%rigerant menguap di eaporator dan menyerap kalori (panas) dari media yang didinginkan.
#iklus re%rigerasi a. Penyerapan panas pada ruangan temperatur rendah oleh re%rigerant cair pada eaporator. b. Kompressi uap re%rigerant pada kompressor. c. Pembuangan < pelepasan panas pada ruangan temperatur tinggi, oleh re%rigerant pada kondensor. d. kspansi, pengembalian kondisi uap re%rigerant seperti semula (re%rigerant cair), oleh mesin atau katup ekspansi. b) Pendinginan +engan enggunakan #istem Kriogenik Kriogenik (cryogenic) merupakan salah satu teknologi pembekuan yang sebetulnya bukan tergolong ide yang baru. etode pembekuan pada teknologi ini menggunakan gas yang diman%aatkan men!adi cairan (liIuid) misalnya nitrogen (-) dan karbon dioksida (C). -itrogen cair sebagaimana telah diketahui se!ak lama, dipergunakan sebagai pembeku bahan"bahan organik untuk keperluan penyimpanan dan ekstraksi bahan"bahan penelitian bidang biologi terapan. Karbon dioksida cair pun telah se!ak lama dipergunakan untuk pengisi tabung pemadam kebakaran. #istem re%rigerasi kriogenik sebenarnya hampir mirip dengan kompresi uap hanya sa!a kompresornya sampai 00 bar, dan dipasang secara
seri. 9ntuk menghasilkan udara cair dalam !umlah yang besar sehingga dapat dihasilkan C₂, cair, ₂, -itrogen, +33. Kegunaan udara cair namun udara cair !uga memiliki si%atJJ yang merugikan < berbahaya. +i negara"negara ma!u, studi mengenai aplikasi teknologi kriogenik untuk pembekuan produk pangan telah dimulai se!ak dekade 10"an. &eberapa kelebihan teknologi kriogenik untuk pembekuan produk pangan dibandingkan teknologi pembekuan konensional telah ditemukan, seperti a) teknologi kriogenik mempunyai kemampuan mencegah rusaknya adenosintri%os%at (?4P) pada produk pangan laut segar selama periode pe nyimpanan. b) mampu mempercepat pembekuan produk pangan seperti daging dan telur. c) menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak produk pangan lebih baik. d) mencegah rusaknya nutrisi produk pangan lebih baik. 4ipe peralatan yang digunakan untuk produk tertentu ditentukan oleh berbagai %aktor. #ensiitas produk, ukuran, dan bentuk produk makanan serta kualitas akhir yang diperlukan, la!u produksi, ketersediaan ruang, kapasitas inestasi, tipe media pendinginan yang digunakan, dan sebagainya. Peralatan pembekuan secara umum dapat dikelompokan sebagai berikut a)
eman%aatkan kontak langsung dengan permukaan dingin produk makanan, baik dalam keadaan dikemas atau tidak, diekspos secara langsung dengan permukaan dingin, logam, lempengan, dan sebagainya.
b) eman%aatkan media udara sebagai media pendinginan udara dalam temperatur
yang
sangat dingin digunakan
dalam
mendinginkan
produk
makanan. Air
blast , sprayudara, fluidized bed !uga termasuk dalam metode tersebut. c)
enggunakan cairan sebagai coolant . +alam hal ini, cairan yang bertemperatur sangat rendah, titik didih yang rendah, serta memiliki konduktiitas termal yang tinggi digunakan dalam mendinginkan produk makanan. Cairan disemprotkan ke produk atau produk direndam ke dalam cairan. 4ermasuk dalam metode ini adalahcryogenic.
#ntak )angsung dengan permukaan dingin
+alam
pembekuan
sistem
lempengan
dingin,
lempengan
seolah
men!adi
pembungkus produk makanan tersebut. 3empengan dapat berupa lempengan ganda atau lempengan banyak yang didinginkan dengan berbagai cara. 8uang udara di antara lempeng dan pembungkus dapat menambah resistansi hambatan la!u trans%er kalor, sehingga ruang antara lempengan harus diminimalisasi menyesuaikan dengan ukuran produk makanan. +an itulah yang men!adi keuntungan dari metode ini bentuk dan ukuran lempengan dapat disesuaikan dengan ukuran produk makanan. Keuntungan lainnya adalah, pembekuan dapat dilakukan dengan cepat dari berbagai sisi produk makanan, karena logam memiliki konduktiitas termal yang tinggi sehingga trans%er panas dapat mela!u dengan cepat. Pembekuan dengan lempengan"lempengan seperti ini cenderung lebih menghemat ruang karena penyusunan letak makanan yang rapih dan terstruktur. Pembekuan dengan memanaatkan media udara
?dalah tipe pembekuan yang umum, yaitu ruang pendingin yang diisi oleh udara yang didinginkan. Keuntungannya adalah, dengan meman%atkan aliran koneksi, temperatur dingin dapat disebarkan hingga ke sudut ruangan secara e%isien, namun koe%isien trans%er panas konekti% udara cenderung kecil sehingga pembekuan perlu dilakukan dalam waktu yang lebih lama akibat rendahnya la!u trans%er panas. #emakin besar ruangan, semakin kecil kalor yang dapat dipindahkan dalam satuan waktu tertentu. @ilangnya berat dari produk !uga dapat ter!adi akibat kontak langsung antara produk dan air yang mampu mengangkat kandungan
air
dalam
produk
makanan,
terutama
!ika
temperatur
dan kelembaban memungkinkan. #irkulasi udara dapat dilakukan secara alami maupun secara mekanis dengan menggunakan kipas. Pembekuan dengan menggunakan /airan
9mumnya, 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. akanan cair !uga dapat didinginkan dengan cara ini asalkan dikemas terlebih
dahulu sebelum direndam. 9mumnya tidak ada kontak langsung antara produk makanan dengan cairan pendingin, karena berisiko merusak kualitas produk makanan. Penyemprotan makanan !uga termasuk metode ini, dengan menggunakan cairan pendingin yang se!enis. akanan dialirkan dengan koneyor, lalu dilakukan penyemprotan. #etelah
dilakukan
penyemprotan,
umumnya
produk
makanan
dibekukan
dengan
meman%aatkan media udara seperti aliran udara dingin. Cara ini men!adikan makanan men!adi beku lebih cepat dibandingkan tanpa cairan pendingin. +engan metode cryogenic, makanan dapat dibekukan dengan cara yang cepat. akanan direndam dalam cairan cryogenik yang disebut dengan cryogen. Cryogen yang umum digunakan misalnya nitrogen cair dan karbon dioksida cair . -itrogen cair memiliki titik didih yang sangat rendah, yaitu "1EoC, sedangkan karbon dioksida cair memiliki titik didih "oC. 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. #elain itu, cryogen memiliki la!u trans%er panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan cairan pendingin lainnya. Pada proses pembekuan dengan cryogenic, pendinginan awal perlu dilakukan untuk mencegah keretakan akibat turunnya temperatur secara drastis karena olum produk makanan mengalami perubahan olum yang sangat cepat ketika terendam dalam cryogen. empertahankan temperatur sangat mungkin karena cryogen yang menguap memiliki koe%isien trans%er kalor konekti% yang sangat tinggi. odi%ikasi terbaru dari pendingin cryogenic adalah pendingin cryomechanical yang menggabungkan metode perendaman produk dalam cairan cryogen dan metode mekanik yaitu menggunakan koneyor tipe sprayer, spiral, ataupun belt yang meman%aatkan uap cryogen. @al ini akan mengurangi waktu pendinginan, mengurangi hilangnya berat produk makanan, meningkatkan kualitas produk, dan meningkatkan e%isiensi. 2.0. ,etde pendinginan dan pembekuan untuk ba%an pangan 1. Air
/)ing
?ir cooling menggunakan suhu pendingin lebih dari 0LC dengan debit udara 120m$
a. 8oom cooling
8oom cooling biasanya menggunakan ruang dengan insulasi yang dilengkapi dengan alat pendingin. 9mumnya digunakan untuk berbagai macam produk segar tapi kurang e%ekti% untuk segera memindahkan field heat produk Penerapan metode pendinginan room cooling adalah untuk proses pendinginan produk pada skala kecil maupun besar b.
?ir %orced cooling
Pada pendinginan air %orced cooling, udara pendingin didorong dengan kipas. 9dara bersirkulasi dengan kecepatan tinggi 2"0: lebih cepat dibanding room cooling. Penggunaan air %orced cooling harus dengan pengontrolan 8@ yang berkisar antara 0"A:. etode pendinginan ini e%ekti% untuk produk yang dikemas
2. H*dr/)ing
Pada pendinginan hydrocooling, panas produk dipindahkan melalui media air. etode ini banyak digunakan untuk sayuran untuk mempertahankan tekstur dan kesegaran daun dan dapat digunakan sekaligus untuk membersihkan produk dimana dapat dicampur dengan klorin sebagai disin%ectant. Kelemahannya adalah sering ter!adi mechanical injury dan hanya bisa digunakan untuk komoditi yang tidak sensiti% terhadap air. @ydrocooling untuk sayur biasanya dilakukan setelah dikemas.
3. a/uum )ing
Pendinginan akum adalah salah satu metoda yang umum digunakan untuk pra" pendinginan sayuran berdaun. %ek pendinginan ter!adi akibat penguapan cepat se!umlah air dari bahan yang akan didinginkan pada ruang bertekanan rendah. Panas laten yang dibutuhkan untuk penguapan tersebut diambil dari produk itu sendiri sehingga ter!adi penurunan panas sensibelnya dan sebagai akibatnya ter!adi penurunan suhu. Pendinginan akum sangat popular pada pra"pendinginan sayuran berdaun karena dua keunggulannya yang utama, yaitu la!u pendinginan cepat dan sebaran suhu seragam pada seluruh bahan %ek pendinginan melalui panas laten penguapan.
etode pendinginan akummerupakan metod ependinginan yang paling cepat. 4ekanan udara di ruang pendinginnya berkisar *.E mm @g. etode pendinginan akum banyak diterapkan untuk mendinginkan sayuran daun seperti selada, kubis, wor tel, lada, !amur, kembang kol.
ENIS ! ENIS PE,BE#UAN 1. %est Free4e
Chest freezer membekukan makanan dengan sirkulasi alami dari udara antara 0 0 C sampai $00C. Pembeku ini tidak digunakan sebagai secara luas karena la!u pembekuannya yang lambat ($" !am)sehingga tidak e%ekti% secara ekonomi dan merusak kualitas dari makanan.
2. )d Stres
C old stores digunakan untuk membekukan daging, menyimpan makanan yang telah di bekukan dengan metode lain, dan memperk eras es krim. 8e%rigeran yang digunakan adalah udara. asalah yang sering ter!adi pada cold stores ini adalah terbentuknya timbunan es pada dinding"dinding nya. @al ini mengakibatkan berkurangnya e%isiensi dari freezer . nergi yang seharusnya digunakan untuk membekukan bahan makanan, terpakai untuk membentuk es. asalah ini dapat diatasi dengan mengurangi kelembaban udara yang masuk sehingga es yang terbentuk berkurang, e%isiensi bertambah dan ukuran cold stores berkurang. 3. B)ast Free4er
8e%rigerant yang digunakan pada blast freezer adalah udara. 9dara yang digunakan disirkulasikan pada makanan pada temperature "$00C sampai *00C dengan kecepatan 1,2 sampei E m
ter!adi Pembentukan es di kumparannya karena
kelembaban yang dibawa oleh udara pendingin sehingga dibutuhkandefrosting untuk menghilangkan es tersebut. 9dara yang direcycle, bila olume nya besar, dapat mengakibatkan dehidrasi sampai 2 :, kebakaran freezer , dan perubahan oksidati% pada makanan yang tidak dikemas atau indiidually Iuick %ro'en %ood, MN5. akanan MN5 membeku lebih cepat, memungkinkan makanan yang telah dikemas untuk digunakan sebagian lalu dibekukan kembali. akanan yang memiliki berat !enis rendah dan ruang kosong yang banyak, memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk mengalami dehidrasi dan mengakibatkan kebakaran freezer .
4. Be)t Free4er 5spira) ree4er6
Belt freezer memiliki belt yang %leksibel dan bertautan satu sama lain dan membentuk deretan bertingkat berbentuk spiral dan membawa makanan melewati ruang pendingin. 9dara dingin atau semprotan dari nitrogen cair diarahkan langsung
ke arah belt secara countercurrent (berlawanan arah) yang mengurangi kehilangan panas selama eaporasi. Spiral freezer memerlukan ruang yang relatie kecil dan memiliki kapasitas yang besar. Keuntungan lain adalah pemuatan dan bongkar muat secara otomatis, biaya perawatan yang murah, dan mampu membekukan berbagai !enis bahan makanan.
5. 'unne) Free4er 5F)uidi4ed bed Free4er6
Fluidized bed freezer adalah belt freezer yang dimodi%ikasi. 9dara yang dialirkan memiliki temperature antara 20C – $20C dan kecepatan "E m
untuk makanan yang berbentuk partikulat (butiran). 9ntuk makanan yang besar, digunakan through flo freezer! ?lat ini melewatkan udara pada makanan namun tidak ter!adi %luidisasi. Kedua peralatan ini praktis, memiliki kepasitas besar,dan cocok untuk produksi makanan MN5.
6.
Immersin Free4er
+alam immersion freezer , makanan yang
dikemas
dilewatkan
ke
propilen
glikol, air asin, gliserol, atau kalsium klorida yang dire%rigersi menggunakan coneyor yang dilewatkan pada lubang sehingga bahan makanan tersebut OterendamJ dalam re%rigerant. Perbedaan dengan cryogenic freezing , cairan tidak mengalami perubahan %asa. etode ini memiliki la!u perpindahan panas yang besar dan inestasi yang kecil. etode ini digunakan untuk !us !eruk pekat dan untuk pembekuan tahap satu pada unggas yang dibungkus sebelum mengalami blast freezing .
7. P)ate Free4ing
Plate freezing terdiri dari beberapa plat berlubang dengan orientasi ertical atau horosontal. 3ewat lubang"lubang ini re%rigerant dengan temperature "*00C dipompakan. perasinya bisa secara partaian, semi kontinu, dan kontinu. akanan yang akan dibekukan umumnya makanan yang tipis atau berbentuk lembaran. akanan ini ditempatkan diantara plat dan disusun sebagai lapisan tunggal. 3alu plat ini
digerakan
secara bersamaan
sehingga dihasilkan sedikit
tekanan
untuk
meningkatkan kontak antara permukaan makanan dan plat sehingga meningkatkan la!u perpindahan panas. Keuntungan dari pembeku !enis ini adalah nilai ekon omi yang baik
dan e%isiensi tempat, biaya operasi yang rendah, dehidrasi rendah,defrosting ter!adi pada tingkat yang minimal, dan perpindahan panas yang tinggi. Kekurangan dari metode ini adalah inestasi yang tinggi dan bentuk makanan yang dibekukan harus tipis dan berbentuk lembaran.
8. S/raped sura/e Free4er
etode ini digunakan untuk makanan yang berbentuk cairan atau semi cair. ?lat nya memilliki desain yang mirip dengan alat eaporasi dan sterilisasi panas namun dire%rigerasi oleh ammonia, air asin, atau re%rigerant lain. +alam industry es krim, rotor menggores makanan beku dari dinding freezer dan secara simultan mengalirkan udara ke dalam freezer . #ebagai alternatie, udara dapat diin!eksikan ke produknya. Peningkatan olume produk dibandingkan dengan olume udara disebutoverrun. Keuntungan metode ini adalah pembekuan yang cepat, sampai dengan 20: air dibekukan dalam beberapa detik sa!a, Kristal es yang sangat kecil dan memberikan tekstur yang lembut di mulut. 4emperature diturunkan sampai "*0C sampai "0C dan campuran yang telah dibekukan dipompa untuk pendinginan lebih lan!ut. Pendinginan lebih lan!ut contohnya ter!adi pada chest freezer .
Keterangan 8 8oom Cooling @ @ydrocooling 5 5orced cooling 8@ Kelembaban udara relative ?da beberapa metode yang biasa digunakan untuk membuat pangan beku. &eberapa diantaranya adalah 1. Penggunaan udara dingin yang ditiupkan atau gas lain dengan suhu rendah kontak langsung dengan makanan, misalnya dengan alat"alat pembeku tiup (blast ), terowongan (tunnel ), bangku %ludisasi( fluidised bed ), spiral, tali (belt ) dan lain"lain. . Kontak tidak langsung misalnya alat pembeku lempeng (platefreezer ), yaitu makanan atau cairan yang telah dikemas kontak dengan permukaan logam(lempengan,silindris) yang telah didinginkan dengan mensirkulasi cairan pendingin (alat pembeku berlempeng banyak).
$. Perendaman langsung makanan ke dalam cairan pendingin, atau menyemprotkan cairan pendingin di atas makanan (misalnya nitrogen cair dan %reon, larutan gula atau garam). Pada makanan beku siap sa!i yang belakangan ini populer menggunakan teknologi dengan udara dingin. Produk ini sebelumnya telah matang terlebih dahulu, makanan matang tersebut kemudian dibekukan dalam temperatur "*0oC (dengan teknologi blast freezer ), lalu disimpan pada ruang dengan suhu "1AoC. 4eknologi blast freezer pada prinsipnya merupakan shoc" temperature untuk mikroba
atau
memusnahkan
mikroba.
+i
samping
itu, blast
freezer !uga
memungkinkan kristalisasi air yang terbentuk berukuran kecil dan solid, sehingga tidak berpengaruh nyata pada perubahan mutu produk (#utanto, 00). etode pembekuan yang dipilih untuk setiap produk tergantung pada 1. utu produk dan tingkat pembekuan yang diinginkan . 4ipe dan bentuk produk, pengemasan, dan lain"lain $. 5leksibilitas yang dibutuhkan dalam operasi pembekuan
*. &iaya pembekuan untuk teknik alternati%. -itrogen cair (titik didih "1EoC) dan bahan pendingin bersuhu rendah lainnya telah sangat penting akhir"akhir ini sehubung dengan perannya dalam pembekuan makanan secara cepat (rapid freezing ), saat teknik pembekuan lainnya menghasilkan mutu yang rendah pada produk akhir. Perendaman langsung ke dalam cairan nitrogen telah diganti dengan sistem penyemprotan langsung pada makanan yang telah didinginkan terlebih dahulu oleh uap nitrogen yang bergerak berlawanan dengan aliran makanan dalam terowongan berinsulator yang lurus atau berbentuk spiral. ;alaupun biaya operasi dengan menggunakan nitrogen cair ini lebih tinggi, cara ini mengurangi oksidasi permukaan makanan yang tidak dikemas dan hilangnya air dari bahan pangan tersebut, dan keluwesan cara ini memungkinkan untuk pembekuan berbagai !enis bahan pangan. Perkiraan daya simpan dengan mutu yang tinggi (@N3 high #uality life) atau waktu penyimpanan pada suhu tertentu yang dibutuhkan sebelum pengu!i terlatih dapat mengetahui adanya perubahan mutu (warna, rasa, tekstur) dari suatu makanan beku yang disimpan pada suatu keadaan penyimpanan beku tertentu !ika dibandingkan dengan sampel kontrol yang disimpan pada suhu yang sangat rendah, untuk beberapa macam makanan beku yang disimpan pada tiga macam suhu ditun!ukkan pada tabel berikut
Makanan
HQL (bulan) Suhu Penyimpanan ( oC) -18 -12 -5
Buah peach
12
<2
!2
Buah "#$a%be$$y
12
2!&
!'
Bunci" hiau
1-12
'
1
ap$i hiau
1-12
'
1
*yam men#ah
12-18
8
2-'
*yam +o$in+
2-'
<1
<!,
a+in+ "api men#ah
1-1&
&!,
<2
a+in+ babi men#ah
,-1
2!&
<1!5
.kan men#ah (be$ka/a$ lemak
&-8
<2!5
<1!5
2-'
1!5
!8
$en/ah) .kan men#ah ( be$ka/a$ lemak #in++i)
2.7.
Ap)ikasi 'eknik Pendinginan dan Pembekuan −
Produk #usu. Produk hewani yang utama adalah susu, es krim, dan ke!u. 9ntuk Keperluan pasteurisasi, pertama"tama suhunya dinaikkan hingga kira"kira $C selama kurang
−
lebih 0 detik, kemudian susu didinginkan hingga $"*C untu penyimpanan. &ahan inuman +alam industri bahan minuman (anggur dan bir), re%rigerasi ber%ungsi mengendalikan reaksi %ermentasi dan mengawetkan beberapa produk setengah !adi
−
serta produk akhirnya. 5ermentasi minuman harus berlangsung pada suhu A"1C. Mndustri kimia dan proses eliputi industri bahan kimia, penyulingan minyak. Pabrik p etro kimia, pabrik kertas dan pulp. &eberapa %ungsi re%rigasi pemisahan gas"gas, pengembunn gas, dan penghilang kalor reaksi
