Makalah Pindah Panas Kelompok 5 Pak Bambang.docx

Makalah Pindah Panas

PENGERINGAN BEKU (FREEZE DRYING)

Disusun Oleh: Kelompok 5 1. Indah Sundari

(1705106010059)

2. Putri Ravinda

(1705106010060)

3. Yazid Akmal Azzuhry

(1705106010066)

4. Siti Dinah Tsabitah

(1705106010067)

5. Rayhanur Wiwin Fajrina

(1705106010068)

6. Giefaraz Shafiera T.B

(1705106010072)

7. Maulidi

(1705106010050)

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH 2019

PENGERINGAN BEKU (FREEZE DRYING) Pengeringan beku (freeze drying) merupakan salah satu teknik pengeringan pangan. Proses pengeringan-beku mulai dikembangkan pada saat Perang Dunia (PD) II, sebagai teknik pilihan untuk pengawetan plasma darah guna keperluan darurat di medan perang. Dengan teknologi pengeringan beku, dimungkinkan diperoleh stok plasma darah yang tidak rusak dan bisa disimpan lama tanpa memerlukan refrigerasi. Setelah PD II berakhir, teknologi ini kemudian diaplikasikan untuk pengembangan produk-produk untuk konsumen umum. Produk pangan pertama yang diproses dengan teknologi pengeringan beku adalah kopi, khususnya kopi instan. Saat ini berbagai jenis produk olahan lainnya, seperti buah, sayuran, daging, telur, bumbu, serta berbagai jenis sup instan siap saji banyak dihasilkan dari teknik pengeringan-beku ini. Pada prinsipnya, berbagai bahan pangan yang cocok dan relatif mudah untuk proses pengeringan-beku adalah produk pangan larutan, lapis tipis daging, dan irisan buah/sayuran, atau buah/sayuran utuh yang berukuran kecil. Hampir semua jenis buah dan sayuran bisa dikering-bekukan; termasuk kacang- kacangan, jagung, tomat, berries, nanas dan lain-lain. Teknik pengolahan pangan cukup beragam mulai dari cara yang sederhana, seperti penjemuran sampai yang canggih yang memerlukan peralatan yang rumit dan tenaga khusus yang terlatih. Pengetahuan dasar tentang metode pengawetan pangan, baik yang tradisional yang telah bertahan sepanjang masa maupun yang merupakan hasil ilmu pengetahuan modern, akan membantu pemahaman tentang kedudukan iradiasi pangan diantara berbagai metode tersebut. Pengeringan memberikan manfaat lain yang penting selain melindungi pangan yang mudah rusak. Pengurangan air menurunkan bobot dan memperkecil volume pangan sehingga biaya pengangkutan dan penyimpanan. Pengeringan juga memudahkan penanganan, pengemasan, pengangkutan dan konsumsi. Selama pengeringan terjadi perubahan fisik dan kimiawi yang semuanya tidak diinginkan. Pengeringan Beku ini merupakan salah satu cara dalam pengeringan bahan pangan. Pada cara pengeringan ini semua bahan pada awalnya dibekukan, kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu lemari hampa udara. Kristal-kristal es ini yang terbentuk Selama tahap pembekuan, menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa yaitu berubah secara langsung dari es menjadi uap air tanpa melewati fase cair. Ini akan menghasilkan produk yang bersifat porous dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran dan bentuk bahan aslinya. Karena panas yang digunakan sedikit, maka kerusakan karena panas juga kecil

dibandingkan dengan cara-cara pengeringan lainnya. Produk yang bersifat porous dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin. 1. Pengertian Pengeringan Beku Pengeringan Beku ini merupakan salah satu cara dalam pengeringan bahan pangan. Pada cara pengeringan ini semua bahan pada awalnya dibekukan, kemudian diperlakukan dengan suatu proses pemanasan ringan dalam suatu lemari hampa udara. Kristal-kristal es ini yang terbentuk selama tahap pembekuan, menyublim jika dipanaskan pada tekanan hampa yaitu berubah secara langsung dari es menjadi uap air tanpa melewati fase cair. Ini akan menghasilkan produk yang bersifat porous dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran dan bentuk bahan aslinya. Karena panas yang digunakan sedikit, maka kerusakan karena panas juga kecil dibandingkan dengan cara-cara pengeringan lainnya.. Produk yang bersifat porous dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin. (Gaman dan Sherrington, 1981). Dalam pengeringan beku, perpindahan panas ke daerah pengeringan dapat dilakukan oleh konduksi atau pemancaran atau oleh gabungan kedua cara ini. Pengawasan laju pindah panas sangat penting adalah perlu untuk menghindari pencairan es dan dengan demikian laju pindah panas harus cukup rendah untuk menjamin hal ini. Selain itu , untuk melakukan proses pengeringan dalam waktu yang masuk akal, laju pindah panas haruslah setinggi mungkin. Unutk mencapai pengeringan yang aman, perhatian yang utama ditujukan dalam perencanaan peralatan pengeringan beku dan efisien. Faktor lain yang perlu diperhatian bahwa suhu permukan tidak boleh sedemikian tinggi karena akan menyebabkan kerusakan bahan pangan pada permukaannya. (Earle, 1969). Dengan menggunakan yang tinggi, dimungkinkan terciptanya shu keadaan suhu dan tekanan sehingga sifat fisik suatu substrat bahan pangan dapat diatur pada suatu titik kritik yang memungkinkan berhasilnya proses pengeringan dengan potensi rehidrasi yang dapat diperbaiki. Sistem ini telah dilakukan selam bertahun-tahundan disebut dehidrasi beku. (Desrosier, 1988). Pengertian lainnya tentang pengeringan beku, air dihilangkan dengan mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase cair-fase yang disebut sublimasi. Pengeringan beku dilakukan dalam hampa udara dan suhu sangat rendah. Pengeringan beku ini menghasilkan produk terbaik, terutama karena pangan tidak kehilangan banyak aroma dan rasa atau nilai gizi. Namun, proses ini mahal karena memerlukan suhu rendah maupun tinggi dan keadaan hampa udara. Penggunaan cara ini hanya dibenarkan jika

pangan sangat peka terhadap panas, dan produk yang diperoleh harus memenuhi standar gizi yang tinggi. (WHO, 1988). Perbedaan pengeringan konvensional dan pengeringan beku dengan pengendalian suhu dan tekanan yang memadai, dapat dihasilkan bahan pangan kering yang baik, termasuk daging. Sifat-sifat rehirasi, retensi zat gizi, warna, cita rasa, dan tekstur dari produk yang dikeringkan dengan benar menunjukkan bahwa aplikasi proses dapat menjadi luas dimasa mendatang. Pengembangan peralatan pengeringan beku kontinu akan dapat mempercepat penyebarluasan aplikasi tenik baru ini. Unutk angkatan darta sudah dapat diproduksi dengan benar dan baik, makanan praolah kering beku yang memiliki semua kualitas makanan olahan yang diolah lagsung dari bahan yang segar (Desrosier, 1988). Perbedaan pengeringan beku dan konvesional adalah sebagai berikut: Pengeringan Konvensional: 1. Berhasil baik bagi bahan pangan yang mudah dikeringkan, misalnya buah-buahan. 2. Umumnya daging tidak memuaskan 3. Pengolah kontinyu 4. Umumnya suhu yang digunakan 1000F dan 2000F 5. Biasanya pada tekanan atmosfer 6. Waktu pengeringan pendek, biasanya kurang dari 12 jam 7. Penguapan air dari permukaan bahan pangan 8. Partkel kering padat 9. Densitas lebih tinggi dari bahn pangan yang asli 10. Bau sering kali abnormal 11. Biasanya warna lebih gelap 12. Rehidrasi lambat, biasanya tidak sempurna 13. Cita rasa abnormal 14. Stabilitas penyimpanan baik, cenderung menjadi gelap dan tengik 15. Biaya umumnya rendah, sekitar 2 sampai 7 sen dolar per pond air yang diuapkan Pengeringan Beku : 1.

Berhasil baik bagi kebanyakan bahan pangan

2.

Berhasil baik terhadap produk-produk hewn yang dimasak atau mentah

3.

Pengolahan tidak kontinu

4.

Suhu yang digunakan cukup rendah unutk mencehah pencairan

5.

Tekanan yang digunakan dibawah 4 mm Hg

6.

Waktu pengeringan umumnya antara 12 dan 24 jam

7.

Hilangnya air melalui sublimasi dari perbatasan zona kristal-kristal es yang abadi

8.

Partikel kering porous

9.

Densitas lebih rendah dari pada bahan pangan yang asli

10.

Bau asli

11.

Warna asli

12.

Rehidrasi dapat cepat, sempurna

13.

Citarasa asli

14.

Stabilitas penyimpanan sangat baik

15.

Biaya umumnya sangat tinggi, empat kali lebih besar dari dehidrasi konvesional

2. Mekanisme Pengeringan Beku Prinsip teknologi pengeringan beku ini dimulai dengan proses pembekuan pangan, dan dilanjutkan dengan pengeringan; yaitu mengeluarkan/memisahkan hampir sebagian besar air dalam bahan yang terjadi melalui mekanisme sublimasi. Jika kondisi ini dipertahankan, maka air (es) dalam bahan pangan secara kontinyu akan berkurang melalui proses sublimasi. Mekanisme ini berbeda dengan proses pengeringan biasa; dimana pengeringan biasa terjadi melalui mekanisme penguapan (evaporasi) yang biasanya terjadi pada suhu tinggi. Proses pengeringan biasa terjadi melalui mekanisme penguapan pada suhu panas, sehingga bagian pangan yang kering akan terjadi perubahan kimia (gelatinisasi pati, karamelisasi gula, dan/atau denaturasi protein) yang menyebabkan terbentuknya kerak (crust) di permukaan; yang akan memberikan hambatan bagi difusi uap dari bagian basah ke udara lingkungan. Akibatnya, proses pengeringan akan terhambat dan terhenti, menghasilkan produk yang bagian luar sudah kering bahkan terlalu kering dan menjadi kerak tetapi bagian tengahnya masih basah. Kasus demikian sering disebut sebagai case-hardening. Skema Ilustratif Mekanisme Terjadinya Pengeringan Beku.

Proses pengeringan beku terjadi melalui mekanisme sublimasi yang terjadi pada suhu dingin. Karena itu, proses gelatinisasi, karamelisasi, dan denaturasi tidak terjadi, sehingga pada bagian pangan yang kering tidak terjadi perubahan pembentukan kerak. Dengan demikian, uap air bisa berdifusi dengan baik dari bagian basah ke udara lingkungan, sehingga bisa dihasilkan produk yang kering dengan baik. Secara detail, perbedaan utama antara pengeringan beku dengan pengeringan biasa dapat diamati pada Tabel 2.1 di bawah ini.

Gambar 1. Mesin Pengeringan Beku.

Tabel 2.1. Perbedaan antara Pengeringan Biasa dan Pengeringan Beku. Kriteria

Suhu Pengeringan

Pengeringan Biasa 37-93°C (tergantung tekanan dan aliran udara)

Pengeringan Beku

Di bawah titik beku

Mekanisme Pengeringan

Penguapan (evaporasi)

Sublimasi

Laju pengeringan

Lambat dan tidak komplit

Cepat, dan lebih komplit

Tekanan

Mutu Produk

Umumnya pada tekanan atmosfir

Tekanan vakum

Sering menghasilkan

Tidak menyebabkan

permukaan yang keriput,

permukaan yang keriput,

kurang porus, densitas

lebih porus, densitas lebih

tinggi, kurang mudah

rendah, mudah disegarkan

dibasahkan (disegarkan)

kembali, warna normal,

kembali, warna

mutu flavor dan nilai gizi

kegelapan, mutu flavor,

lebih dapat dipertahankan.

nilai gizi berkurang. Biaya

Lebih murah

Lebih mahal Untuk produk dengan

Kegunaan umum

Untuk pengeringan

nilai ekonomi cukup

umum, cocok untuk

tinggi, mikroenkapsulasi,

sayur-sayuran dan biji-

produk instan, cocok

bijian, kurang/tidak cocok

untuk daging dan produk

untuk daging dan produk

daging pengeringan beku

daging.

dengan pengeringan biasa dapat diamati

Gambar 2. Perbedaan mekanisme proses pengeringan biasadan pengeringan beku

Keunggulan pengeringan beku, dibandingkan metoda lainnya, antara lain adalah: a. Dapat mempertahankan stabilitas produk (menghindari perubahan aroma, warna, dan unsur organoleptik lain). b. Dapat mempertahankan stabilitas struktur bahan (pengkerutan dan perubahan bentuk setelah pengeringan sangat kecil). c. Dapat meningkatkan daya rehidrasi (hasil pengeringan sangat berongga dan lyophile sehingga daya rehidrasi sangat tinggi dan dapat kembali ke sifat

fisiologis, organoleptik dan bentuk fisik yang hampir sama dengan sebelum pengeringan). Keunggulan-keunggulan tersebut tentu saja dapat diperoleh jika prosedur dan proses pengeringan beku yang diterapkan

tepat dan sesuai dengan karakteristik

bahan yang dikeringkan. Kondisi operasional tertentu yang sesuai dengan suatu jenis produk tidak menjamin akan sesuai dengan produk jenis lain. 3. Karakteristik Produk Kering-Beku Produk yang dihasilkan sering disebut sebagai produk pangan kering-beku (freeze dried foods), dengan beberapa karakteristik umum sebagai berikut: 1. Produk kering-beku merupakan produk yang sangat ringan. Karakter ini penting karena penurunan berat produk yang dihasilkan pada praktek perdagangan akan mengurangi biaya pengiriman dan transportasi. 2. Produk ini bisa disimpan dengan tanpa memerlukan referigerasi, maka biaya pengiriman serta biaya penyimpanan juga menjadi ditekan. 3. Produk kering-beku merupakan produk yang stabil, tidak rentan ditumbuhi kapang dan khamir, apalagi bakteri, karena proses pengeringannya (pengurangan air) menyebabkan nilai aktivitas air menjadi turun. 4. Proses pengeringan yaitu proses pengurangan air yang dilakukan melalui proses sublimasi akan menyebabkan produk kering yang porus. Porositas ini akan mempermudah proses proses rehidrasi produk; sehingga akan mempermudah pula proses persiapan untuk konsumsinya. 5. Karena proses pengeringan berlangsung pada suhu rendah, maka pangan kering-beku yang dihasilkan akan mampu mempertahankan warna, bentuk, tekstur, dan flavor. Namun proses pengeringan-beku juga mempunyai kelemahan terutama karena faktor biaya. Peralatan yang diperlukan untuk proses pengeringan-beku memerlukan investasi yang relatif besar. Hal ini menyebabkan produk-produk kering-beku dipasarkan dengan harga yang relatif mahal dibandingkan dengan produk kering sejenis. 4. Kesimpulan 1.

Pengeringan beku yaitu penghilangan air dengan mengubahnya dari bentuk beku (es) ke bentuk gas (uap air) tanpa melalui fase cair-fase yang disebut sublimasi dan dilakukan dalam hampa udara pada suhu yang sangat rendah.

2.

Secara keseluruhan pengeringan beku lebih baik dari pada pengeringan konvensional karena dapat menjaga kandungan gizi, cita rasa, aroma, dan stabilitas penyimpanan yang sangat baik.

3.

Prinsip teknologi pengeringan beku ini dimulai dengan proses pembekuan pangan, dan dilanjutkan dengan pengeringan. Dimana proses pengeringan biasa terjadi melalui mekanisme penguapan pada suhu panas, sehingga bagian pangan yang kering akan terjadi perubahan kimia (gelatinisasi pati, karamelisasi gula, dan/atau denaturasi protein) yang menyebabkan terbentuknya kerak (crust) di permukaan.

4.

Secara industri, fasilitas pengolahan dengan teknik pengeringan beku umumnya cukup besar dan memerlukan peralatan yang cukup modern. Setelah proses pengeringan-beku, produk perlu dikemas secara kedap. Pengemasan memegang peranan yang penting untuk mempertahankan mutu produk kering-beku karena sifat khas produk kering-beku yang memang bersifat sangat higroskopis.

5.

Karakteristik produk kering-beku yaitu: 

Produk kering-beku merupakan produk yang sangat ringan.



Produk ini bisa disimpan dengan tanpa memerlukan referigerasi, maka biaya pengiriman serta biaya penyimpanan juga menjadi ditekan.



Produk kering-beku merupakan produk yang stabil, tidak rentan ditumbuhi kapang dan khamir.



Proses pengeringan yaitu proses pengurangan air yang dilakukan melalui proses sublimasi akan menyebabkan produk kering yang porus.



Karena proses pengeringan berlangsung pada suhu rendah, maka pangan kering-beku yang dihasilkan akan mampu mempertahankan warna, bentuk, tekstur, dan flavor. Namun cenderung memerlukan biaya yang relatif besar.

DAFTAR PUSTAKA

Buckle, K. A., R. A. Edwards., G.H. Fleet., and Wooton. 1987. Ilmu Pangan. Penerjemah H. Purnomo dan Adiono. UI-Press, Jakarta. Desrosier, N. W. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan. Edisi Ketiga. Terjemahan M. Muljohardjo. UI-Press, Jakarta. Earle, R. L. 1969. Satuan Operasi dalam Pengolahan Pangan. Penerjemah Z. Nasution.Sastra Hudaya, Bogor. Gaman, P. M. dan K. B. Sherrington. 1981. Ilmu Pangan : Pengantar Ilmu Pangan Nutrisi dan Mikrobiologi. UGM-Press, Yogyakarta. World Health Organization (WHO). 1991. Iradiasi Pangan : Cara Mengawetkan dan Meningkatkan Keamanan Pangan. Penerbit ITB, Bandung.