Pendinginan dan Pembekuan Hasil Pertanian

1. Pendinginan dan Pembekuan Hasil Pertanian AgusSuyanto

2. Rumah es yang terletak di area bersalju umum digunaan sebagai tempat penyimpanan dingin sebelum ditemukannya lemari pendingin. • Di daerah pegunungan beriklim subtropika, penyimpanan susu di luar rumah masih digunakan sebagai cara pengawetan. SejarahPemanfaatanSuhuRendah

3. Pendinginan buatan dibuat pertama kali ditunjukkan pada tahun 1748 di University of Glasgow oleh William Cullen. • Pada tahun 1805, Oliver Evans (AS) pertama kali merancang mesin pendingin. • Mesin pendingin pertama dibuat oleh Jacob Perkins pada tahun 1834. • John Gorrie (AS) mebuat mesin pembuat es berdasarkan rancangan Oliver Evans pada tahun 1844. SejarahPemanfaatanSuhuRendah

4. Pengawetansayuranmelaluipembekuancepatditemukantahun 1929. Produkmakananbekumulaidikenal. • Lemaripendinginuntukkeperluanrumahtanggadibuatpadadiantaratahun 1940. • Produkmakananbekumemasyarakat. SejarahPemanfaatanSuhuRendah

5. 1949, pengawetanspermadenganpendinginanolehtimpeneliti yang dipimpinChristopher Polge • Pengawetandenganpendinginandilakukanterhadapsel, jaringan, dan organ • Organ besarsepertihati, ginjal, danjantunghanyadidinginkan, tidakdibekukan. • Suspensidarah, sperma, seltelur, danjaringanlunakdapatdibekukan SejarahPemanfaatanSuhuRendah

6. Cryogenics: Cabang ilmu fisika dan keteknikan yang mempelajari cara mendinginkan dan pemanfaatan dingin. • Cryopreservation: Teknologi pengawetan sel, jaringan, atau embrio menggunakan pendinginan hingga suhu di bawah titik beku air. • Cryonics: Pengawetan tubuh manusia dan hewan dengan tujuan dihidupkan kembali di masa yang akan datang. Cryonics bukan merupakan mainstream dari cryobiology. PerkembanganIlmu yang TerkaitdenganCryobiology

7. Pembekuan sebagai cara pengawetan • Suhu dingin menurunkan kecepatan reaksi kimia dalam bahan yang diawtkan • Pembekuan mengurangi jumlah air berbentuk cairan yang dibutuhkan mikroba perusak bahan yang diawetkan • Suhu dingin/pembekuan menurunkan aktivitas perusakan bahan yang diawetkan • Suhu dingin hanya menghambat pertumbuhan mikroba perusak bahan yang diawetkan, tidak membunuhnya Pemanfaatan Suhu Rendah

8. Perubahan metabolic sepertipenguapan, ethylene, teksturdan aroma • Pertumbuhandanpengembangan • Transpiration • Cacat • KerusakanPhysiologis • Busuk; pertumbuhanmikroba Penurunanmutuproduksegar

9. 1. Air coolingAir cooling menggunakansuhupendinginlebihdari 0°C dengan debit udara 150m3/jam. Metodependinginan air cooling dapatdigolongkanmenjadi: • Room coolingRoom cooling biasanyamenggunakanruangdenganinsulasi yang dilengkapidenganalatpendingin. Umumnyadigunakanuntukberbagaimacamproduksegartapikurangefektifuntuksegeramemindahkanfield heatproduk Penerapanmetodependinginan room cooling adalahuntukprosespendinginanprodukpadaskalakecilmaupunbesar Metodependinginanuntukbahanpangan

10. b. Air forced coolingPada pendinginan air forced cooling, udara pendingin didorong dengan kipas. Udara bersirkulasi dengan kecepatan tinggi 75-90% lebih cepat dibanding room cooling. Penggunaan air forced cooling harus dengan pengontrolan RH  yang berkisar antara 90-98%. Metode pendinginan ini efektif untuk produk yang dikemas

11. 2. HydrocoolingPada pendinginan hydrocooling, panas produk dipindahkan melalui media air. Metode ini banyak digunakan untuk sayuran untuk mempertahankan tekstur dan kesegaran daun dan dapat digunakan sekaligus untuk membersihkan produk dimana dapat dicampur dengan klorin sebagai disinfectant. Kelemahannya adalah sering terjadi mechanical injury dan hanya bisa digunakan untuk komoditi yang tidak sensitif terhadap air. Hydrocooling untuk sayur biasanya dilakukan setelah dikemas.

12. Pendinginanvakumadalahsalahsatumetoda yang umumdigunakanuntukpra-pendinginansayuranberdaun. Efekpendinginanterjadiakibatpenguapancepatsejumlah air daribahan yang akandidinginkanpadaruangbertekananrendah. Panaslaten yang dibutuhkanuntukpenguapantersebutdiambildariprodukitusendirisehinggaterjadipenurunanpanassensibelnyadansebagaiakibatnyaterjadipenurunansuhu. Pendinginanvakumsangat popular padapra-pendinginansayuranberdaunkarenaduakeunggulannya yang utama, yaitulajupendinginancepatdansebaransuhuseragampadaseluruhbahanEfekpendinginanmelaluipanaslatenpenguapan. Metodependinginanvakummerupakanmetodependinginan yang paling cepat. Tekananudaradiruangpendinginnyaberkisar 4.6 mm Hg. Metodependinginanvakumbanyakditerapkanuntukmendinginkansayurandaunsepertiselada, kubis, wortel, lada, jamur, kembang kol. 3. Vacuum Cooling

13. 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. PembekuanBahanPangan

14. 1.  Metoda Pembekuan Mekanik Pembeku Udara Sembur (Air blast freezer)   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. metodapembekuanbahanpangan

15. Perbedaanutamaantarapembekumekanikdenganpembekukriogenikadalahpadasistemperalatandanrefrigeran yang digunakan. Refrigeranatauzatkriogen yang paling seringdigunakanuntukpembekuankriogenikadalahnitrogen cair (LN2)dankarbondioksida (CO2) cairataupadat • Pembekuankriogenikbiasanyadilakukandalamsuatulemaripembekuatauruangterinsulasidanberlangsungsecarakontinyu. • Pembekuankriogenikmengalamiperkembangan yang sangatpesatpadadekadebelakanganinidantelahditerimadenganbaikolehindustripangan 2. MetodaPembekuanKriogenik

16. Keuntungan yang dapatdiperolehdariteknikpembekuaniniadalahsifatnya yang dapatmembekukanbahanpangansecepatdansesegeramungkinhinggasuhu –196 oC, sehinggadehidrasi yang terjadiselamaprosespembekuanpangantersebutdapatditekanhinggasekecilmungkin • Lajupembekuankriogenik yang sangatcepatmenghasilkanbentukkristales yang kecil-kecildanlembutsepertisalju, sehinggakerusakanselbahandapatdikurangi • Pembekuankriogenikdapatjugadigunakanuntukpengawetansel-selataukulturbakteri.  Semakinsegerasuatubahanpangandibekukan, makasemakinsegera pula bakterimatisehinggakerusakanalamiahbahanpangantersebutdapatlangsungdihambat.

17. Keunggulanpembekuankriogenik: • Peralatan yang relatifringkasdandapatberoperasisecarakontinyu, sehinggabiaya modal relatifrendah (sekitar 30% daribiaya modal pembekuanmekanik) • Kehilanganbobotkarenadehidrasisangatkecil, sekitar 0.5% (dibandingkandengan 1-8% padapembekuair blast). • Pembekuanterjadisangatcepat, sehinggamemberikanperubahankarakteristiknutrisidansensori yang lebihkecil. • Terjadipengeluaranoksigenselamaprosespembekuan. • Waktu “start-up” cepatdantidakmemerlukanwaktukhususuntukmenghilangkanes yang beku (defrost). • Konsumsienergilebihrendah Kelemahanpembekuankriogenik: • Biayaoperasirelatiftinggi, khususnyauntukpenyediaanzatkriogen. • Kurangcocokdigunakanuntukpembekuansayuranhijauberdaun (leafy vegetables)

18. 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 mengalami 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

19. PENDINGINAN DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KRIOGENIK Pembekuan adalah salah satu cara untuk mengawetkan produk pertanian atau produk pangan dan produk-produk lainnya untuk selang waktu relatif lama sebelum dikonsumsi.Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon. Teknologi pembekuan seperti ini juga telah ditemukan memiliki kelemahan karena tingkat pendinginan yang kurang rendah suhunya dan relatif tidak stabil sehingga tidak menjamin keawetan produk pangan yang dibekukan

20. Pada penggunaan ammonia sebagai bahan pendingin, suhu terdingin yang dapat dicapai untuk refrigeran produk pangan yaitu antara -1ºC sampai dengan -46 ºC. Akan tetapi tidak semua produk pertanian terutama sayuran dan buah-buahan dapat dibekukan dengan mesin refrigerasi konvensional yang memberikan kecepatan pembekuan yang rendah karena jika produk semacam itu berada dalam ruang berisi udara dingin yang kering dalam waktu lama, maka air dalam sel-sel akan terdifusi keluar. Akibatnya, bobot produk berkurang demikian pula nilai ekonominya.

21. Kriogenik (cryogenic) merupakan salah satu teknologi pembekuan yang sebetulnya bukan tergolong ide yang baru. Metode pembekuan pada teknologi ini menggunakan gas yang dimanfaatkan menjadi cairan (liquid) misalnya nitrogen (N2) dan karbon dioksida (CO2). Nitrogen cair sebagaimana telah diketahui sejak lama, dipergunakan sebagai pembeku bahan-bahan organik untuk keperluan penyimpanan dan ekstraksi bahan-bahan penelitian bidang biologi terapan. Karbon dioksida cair pun telah sejak lama dipergunakan untuk pengisi tabung pemadam kebakaran.

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

23. Proses pembekuan cepat dilakukan dengan cara menyemprotkan cairan kriogenik, dalam hal ini nitrogen cair, ke produk yang diletakkan di rak dalam lemari pembeku. Produk dapat dibekukan pada suhu – 200⁰ C atau – 400⁰ C dalam waktu singkat dan dengan pemakaian nitrogen cair yang optimum. Dengan kecepatan pendinginan yang tinggi dan waktu pembekuan yang relatif singkat, maka proses difusi uap air dari sel dapat dikurangi dan produk tidak banyak mengalami susut bobot. Hasil pengujian menunjukkan bahwa lemari dapat berfungsi dengan baik dan dapat membekukan produk dalam waktu relatif singkat sesuai dengan yang diharapkan. Mikroba pada produk yang dibekukan dengan nitrogen cair dan disimpan dalam lemari pendingin, jika semakin lama produk beku disimpan dalam lemari pendingin semakin sedikit jumlah sel mikroba.

24. Sistem refrigerasi kriogenik sebenarnya hampir mirip dengan kompresi uap hanya saja kompresornya sampai 200 bar, dan dipasang secara seri. Untuk menghasilkan udara cair dalam jumlah yang besar sehingga dapat dihasilkan CO₂, cair, O₂, Nitrogen, DLL. Kegunaan udara cair namun udara cair juga memiliki sifat’’ yang merugikan / berbahaya.

25. Di negara-negara maju, studi mengenai aplikasi teknologi kriogenik untuk pembekuan produk pangan telah dimulai sejak dekade 1990-an. Beberapa kelebihan teknologi kriogenik untuk pembekuan produk pangan dibandingkan teknologi pembekuan konvensional telah ditemukan, seperti : • 1) teknologi kriogenik mempunyai kemampuan mencegah rusaknya adenosintrifosfat (ATP) pada produk pangan laut segar selama periode penyimpanan. • 2) mampu mempercepat pembekuan produk pangan seperti daging dan telur. • 3) menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak produk pangan lebih baik. • 4) mencegah rusaknya nutrisi produk pangan lebih baik.