PEMBEKUAN

Menurut Tambunan (1999), pembekuan berarti pemindahan panas dari bahan yang disertai dengan perubahan fase dari cair ke padat, dan merupakan salah satu proses pengawetan yang umum dilakukan untuk penanganan bahan pangan.

Pada proses pembekuan, penurunan suhu akan menurunkan aktifitas mikroorganisma dan sistem enzim, sehingga mencegah kerusakan bahan pangan.

Selain itu, kristalisasi air akibat pembekuan akan mengurangi kadar air bahan dalam fase cair di dalam bahan pangan tersebut sehingga menghambat pertumbuhan mikroba atau aktivitas sekunder enzim.

PENGERTIAN

PEMBEKUAN

Tujuanmenurunkan suhu sampai batas titik tertentu yang dapat menghambat proses deteriorasi oleh mikroba sehingga diperoleh produk yang lebih awet.

Mekanisme Pembekuan :1. Panas bahan diambil suhu turun

hingga titik beku2. Energi panas terus dilepaskan air

dan bahan pangan membeku3. Energi panas terus dilepaskan

hingga suhu yang dikehendaki

PEMBEKUAN

Dengan membekunya sebagian kandungan air bahan atau dengan terbentuknya es (ketersediaan air menurun), maka kegiatan enzim dan jasad renik dapat dihambat atau dihentikan sehingga dapat mempertahankan mutu bahan pangan.

Mutu hasil pembekuan masih mendekati buah segar walaupun tidak dapat dibandingkan dengan mutu hasil pendinginan.

MANFAAT

Pembekuan dapat mempertahankan rasa dan nilai gizi bahan pangan yang lebih baik daripada metoda lain, karena pengawetan dengan suhu rendah (pembekuan) dapat menghambat aktivitas mikroba mencegah terjadinya reaksi-reaksi kimia dan aktivitas enzim yang dapat merusak kandungan gizi bahan pangan.

MANFAAT

Pengaruh dari Pembekuan

a. Pengaruh Pembekuan terhadap JaringanUmumnya telah diketahui bahwa pada tahapan ini terjadi kerusakan sel dan struktur yang irreversible yang mengakibatkan mutu menjadi jelek setelah pencairan, terjadi khususnya sebagai hasil pembentukan kristal es yang besar dan perpindahan air selama pembekuan dari dalam sel ke bagian luar sel yang dapat mengakibatkan kerusakan sel karena pengaruh tekanan osmotis.

Pembekuan yang cepat dan penyimpanan dengan fluktuasi suhu yang tidak terlalu besar, akan membentuk kristal-kristal es kecil di dalam sel dan akan mempertahankan jaringan dengan kerusakan minimum pada membran sel.

Pengaruh dari Pembekuan

b. Pengaruh Pembekuan terhadap MikroorganismePertumbuhan mikroorganisme dalam makanan pada suhu di bawah kira-kira -12oC belum dapat diketahui dengan pasti. Jadi penyimpanan makanan beku pada suhu sekitar 18oC dan di bawahnya akan mencegah kerusakan mikrobologis, dengan persyaratan tidak terjadi perubahan suhu yang besar.

Pembekuan yang cepat dan penyimpanan dengan fluktuasi suhu yang tidak terlalu besar, akan membentuk kristal-kristal es kecil di dalam sel dan akan mempertahankan jaringan dengan kerusakan minimum pada membran sel.

Pengaruh dari Pembekuan

b. Pengaruh Pembekuan terhadap MikroorganismePertumbuhan mikroorganisme dalam makanan pada suhu di bawah kira-kira -12oC belum dapat diketahui dengan pasti. Jadi penyimpanan makanan beku pada suhu sekitar 18oC dan di bawahnya akan mencegah kerusakan mikrobologis, dengan persyaratan tidak terjadi perubahan suhu yang besar.

Mikroorganisme psikofilik mempunyai kemampuan untuk tumbuh pada suhu lemari es terutama di antara 0o dan 5oC. Jadi penyimpanan yang lama pada suhu-suhu ini baik sebelum atau sesudah pembekuan dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan oleh mikroba.

Pengaruh dari Pembekuan

c. Pengaruh Pembekuan terhadap ProteinOleh karena pembekuan hanya menyebabkan sedikit perubahan nilai gizi protein, maka dimungkinkan untuk mendenaturasi protein dengan perlakukan demikian. Hal ini dapat dilihat dalam proses pendadihan bahan-bahan yang berprotein terutama selama pembekuan dan pencairan yang berulang-ulang.

Walaupun nilai biologis protein yang mengalami denaturasi, sebagai bahan pangan manusia, tidak banyak berbeda dengan protein asli, kenampakan dan kualitas bahan pangan tersebut mungkin akan berubah sama sekali karena perlakuan-perlakuan yang demikian.

Pengaruh dari Pembekuan

d. Pengaruh Pembekuan terhadap Enzim Aktivitas enzim tergantung pada suhu. Aktivitas enzim mempunyai pH optimum dan dipengaruhi oleh kadar substrat. Aktivitas suatu enzim atau system enzim dapat dirusakan pada suhu mendekati 200oF. Enzim masih mempunyai sebagian aktivitasnya pada suhu serendah –100oF. Walaupun kecepatan reaksinya sangat rendah pada suhu tersebut. Sistem enzim hewan cenderung mempunyai kecepatan reaksi optimum pada suhu sekitar 98oF.

Sistem enzim tanaman cenderung mempunyai suhu optimum pada suhu yang sedikit lebih rendah. Pembekuan menghentikan aktivitas mikrobiologis. Aktivitas enzim hanya dihambat oleh suhu pembekuan. Pengendalian enzim yang termudah dapat dikerjakan dengan merusak dengan perlakuan pemanasan yang pendek (balansing) sebelum pembekuan dan penyimpanan.

Pengaruh dari Pembekuan

e. Pengaruh Pembekuan terhadap Lemak Deteriorasi oksidatif lemak dan minyak bukanlah hal yang asing lagi pada bahan pangan. Lemak dalam jaringan ikan cenderung lebih cepat menjadi tengik daripada lemak dalam jaringan hewan.

Pada suhu –10oC ketengikan yang berkembang dalam jaringan berlemak yang beku sangat berkurang. Lemak yang tengik cenderung mempunyai nilai gizi yang lebih rendah daripada lemak yang segar. Untuk mencegah proses tersebut maka proses pembekuan merupakan pencegahan yang sangat baik hampir pada semua makanan berlemak.

METODEPEMBEKUAN

- 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 fluidisasi (fluidised bed), spiral, tali (belt) dan lain-lain.

− Kontak langsung misalnya alat pembeku lempeng (plate freezer), di mana 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 makanannya (misalnya nitrogen cair dan freon, larutan gula atau garam).

waktu yang diperlukan untuk menurunkan suhu pusat dari suhu awal produk tersebut menjadi suhu yang diinginkan (Muchtadi dan Fitriyono, 2010).

Waktu pembekuan (Freezing Time)

Persamaan Plank Persamaan ini menggambarkan periode perubahan fase pada proses pembekuan untuk air.

Pendugaan Laju Pembekuan

• Jumlah pindah panas,q, yang melewati dua lapisan beku secara konduksi dan konveksi :

• Karena semua panas yang dilepas pada saat pembekuan harus dilepaskan ke sekelilingnya maka :

kfx

h

TTdtdx

L aFf

1

1

kf

x

h

TTAq AF

f = the density of the frozen material

L f = the change in the latent heat of the food (kJ/kg)

T f = the freezing temperature (C)

T a = the freezing air temperature (C)

h = the convective heat transfer coefficient at the surface of the material (W/(m2 C))

k = the thermal conductivity of the frozen material (W/m C)

• sehingga, waktu pembekuan, tF adalah:

faF

fF

kR’a

hP’a

TT

Lt

2

• Panas Laten Bahan:

LmL mf

L = 333,2 kJ/(kg K)

P’= 1/2 , R’= 1/8 infinite plate

P’= 1/4 , R’= 1/16 infinite cylinder

P’= 1/6 , R’= 1/24 sphere

Example 1 :A spherical food product is being frozen in

an air-blast freezer. The initial product temperature is 10C and the cold air -40C. The product has a 7cm diameter with density of 1000 kg/m3, the initial freezing temperature is -1,25C, the thermal conductivity of the frozen product is 1,2 W/(m K), the convective heat transfer coefficient is 50 W/(m2 K) and the latent heat of fusion is 250 kJ/kg.

Metode Pham

• Metode ini dapat digunakan untuk bahan yang bentuk tidak beraturan dengan pendekatan elipsoidal.

• Keunggulan dari metode ini adalah mudah digunakan dengan tingkat keakuratan yang dapat dipercaya

• Metode ini menggunakan asumsi sebagai berikut:- kondisi lingkungan adalah konstan- suhu awal , Ti, konstan- nilai suhu akhir, Tc, tetap- konveksi pada permukaan bahan

mengikuti hukum Newton tentang pendinginan.

Diagram Pembekuan

• Suhu rata-rata pembekuan (T fm )membagi pembekuan menjadi dua bagian yaitu pre cooling dan post cooling

• Dari data penelitian Pham (1986) maka ditemukan :

dimana Tc : suhu akhir (C) dan Ta : suhu medium pembekuan (C).

Persamaan tersebut cocok untuk bahan pangan yang banyak mengandung air.

acfm TTT 105,0263,08,1

• Waktu pembekuan untuk beberapa bentuk beraturan :

2

12

2

1

1 Bi

f

N

T

H

T

H

hE

dct

dc = a characteristic dimension or radius (m)

h = the convective heat transfer coefficient (W/m2 K)

E f = the shape factor, an equivalent heat transfer heat transfer dimension

E f = 1 infinite slab

E f = 2 infinite cylinder

E f = 3 sphere

H1 adalah perubahan enthalpi secara volumetrik untuk periode pre cooling (J/m3).

cu = panas spesifik untuk bahan yang tak terbekukan (J/[kg.K]), Ti = suhu awal bahan (°C)

H2 adalah perubahan enthalpi secara volumetrik pada periode perubahan fase dan post cooling .

cfmfff TTcLH 2

cf = panas spesifik untuk bahan beku(J/[kg.K]) Lf = panas laten pembekuan (J/kg) f = massa jenis bahan beku

fmiuu TTcH

1

a

2

fmi TT

Tfm = mean freezing temperature

T a = freezing medium temperature

fm - Ta

Example 2 :A spherical food product (M=75%) is being frozen

in an air-blast freezer. The initial product temperature is 10C and the cold air -15C. The product has a 7 cm diameter with density of unfrozen product is 1000 kg/m3, density of frozen product is 950 kg/m3. Final center temperature is -18C, the thermal conductivity of the frozen product is 1,2 W/(m K), the convective heat transfer coefficient is 50 W/(m2 K), the specific heat for the unfrozen product is 3,6 kJ/kg K and the specific heat for the frozen product is 1,8 kJ/kg K.