kuliah 10a drying-2015

11
4/23/2015 1 Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan – Fakultas Teknologi Pertanian – Institut Pertanian Bogor Program Studi Teknologi Pangan Internationally Recognized Undergraduate Program by IFT & IUFoST Program Studi Teknologi Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, FATETAIPB Pengantar Teknologi Pertanian FTP 200 Topik 10a Capaian Pembelajaran Setelah menyelesaikan topik ini, mahasiswa diharapkan mampu : menjelaskan prinsip pengeringan bahan pangan. Menjelaskan berbagai prinsip teknologi pengeringan bahan pangan. Pengeringan (Drying) 10.1. Prinsip Pengeringan 10.2. Proses Pindah Panas dan Massa Selama Pengeringan 10.3. Beberapa Teknik Pengeringan Sub Topik

Upload: dinhphuc

Post on 13-Feb-2017

224 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

4/23/2015

1

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan – Fakultas Teknologi Pertanian – Institut Pertanian Bogor

Program Studi Teknologi Pangan

Internationally Recognized Undergraduate Program by IFT & IUFoST

Program Studi Teknologi PanganDepartemen Ilmu dan Teknologi Pangan, FATETA‐IPB

Pengantar Teknologi PertanianFTP 200

Topik 10a

Capaian PembelajaranSetelah menyelesaikan topik ini, mahasiswa diharapkanmampu : menjelaskan prinsip pengeringan bahan pangan. Menjelaskan berbagai prinsip teknologi pengeringan

bahan pangan.

Pengeringan (Drying)10.1. Prinsip Pengeringan

10.2. Proses Pindah Panas dan Massa Selama Pengeringan

10.3. Beberapa Teknik Pengeringan

Sub Topik

4/23/2015

2

Pengeringan (Dehidrasi)

•Cara pengawetan tertua•Pengurangan kadar air melalui penguapan•Pengurangan kadar air:

•Menurunkan Aw dan peluang kerusakan•Penghambatan mikroba : Aw< 0.7•Penghambatan reaksi kimia: Aw < 0.3•menghemat volume•meningkatkan efisiensi

• Produk “convenient” untuk konsumen.•Pengetahuan tentang sifat udara : psikrometrika

Aw dan Keawetan

Sejak bahan dipanen, dipungut, ditangkap, ataudisembelih kerusakan sudah berlangsung

Penyebab : fisik, kimia, biologi Kecepatan : lambat (biji‐bijian, kacang‐kacangan), cepat (daging, ikan)

Pencegahan mikroba : ganggu lingkungan hidupnya

Suhu, aw, pH, kadar oksigen, komposisi substrat, penggunaan bahan anti mikroba

Pengeringan : penurunan aw bahan pangan

Aw vs PertumbuhanMikroba vs Reaksi Kimia

Zone I Zone II Zone III

Reaksi non‐enzimatisbrowning

Oksidasi lemakReaksi hidrolisi

Moisture sorption isotherm

Relativ

e Re

actio

n Ra

te

Moisture Co

nten

t

Water Activity0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.0

Pindah Panas dan Massa dalam Pengeringan

Bahan yg dikeringkan

Uap air terbawaaliran udara

4/23/2015

3

Proses Pengeringan Konveksi

• Udara panas dan kering dialirkan ke pengering • Kontak bahan pangan udara panas

• Peningkatan suhu air di dalam • Bergerak ke permukaan

• Di permukaan menguap, terbawa udara panas• Dari dalam bergerak lagi ke permukaan• Udara yang membawa uap air  keluar dalam 

keadaan jenuh (saturated). • Peran panas sensible dan panas laten 

Mengapa air bergerak ?

Air di permukaan bahan pindah ke udara Perbedaan konsentrasi air antara permukaan dengan bagian

dalam Air didalam bahan bergerak ke permukaan bahan Kapilaritas; mengisi ruang kapiler akibat perbedaan tekanan Difusi akibat perbedaan konsentrasi Perbedaan tekanan uap udara dengan permukaan bahan

Rangkaian proses secara sinkron Kondisi untuk pergerakan air dari permukaan Kondisi udara di ruang pengering !!!!! Belajar PSIKROMETRIKA

Laju Pengeringan

Secara simultan diatur oleh : Transfer panas dari lingkungan untukmengevaporasi air di permukaan (external condition) Perpindahan air dari dalam ke permukaan yang dilanjutkan dengan evaporasi (internal condition)

Penting !!!!!  Kondisi udara masuk dan keluar Dianalisis dengan bantuan psychrometric chart

Sinar Matahari (Penjemuran) Alat pengering : kontrol Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara dan waktu pengeringan Media pemanas kontak langsung dengan bahan Melalui permukaan logam atau penukar panas

Penting : Golongkan pengering yang dibahas dalamkuliah

Metode Pengeringan

4/23/2015

4

Penjemuran

Sinar matahari langsung sebagai energi panas Kerugian penjemuran : Tergantung cuaca : kontinuitas Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliranudara tidak dapat diatur Sanitasi tidak terjamin Mutu hasil pengeringan lebih rendah Membutuhkan tempat yang luas

Keuntungan penjemuran : Biaya rendah Alat‐alat lebih murah

Penjemuran 

Udara panas mengalir menyelimuti bahanyang dikeringkan Cabinet and bed type dryers such as  tray, truck tray, rotary flow conveyor and tunnel dryers Suitable for solid materials such as grains, sliced fruits and vegetables, or chunked products

Mesin Pengering Generasi Pertama Tray / Cabinet Dryers

Rak tempat bahan untuk kontak dengan udara panas (kecepatantinggi)

Laju besar untuk efisiensi pindah massa & panas Operasi “Batch”, kurang seragam, perlu rotasi rak

4/23/2015

5

Configuration of a cabinet air dryer (Barbosa‐Canovas & Vega‐Mercado, 1996)

Continuous Cabinet Dryer Tunnel Dryer

Pergerakan udara panas dan bahan Co‐current atau Counter current Tergantung sensitivitas produk

Dryers which were designed for dehydration of slurries and pastes  

Spray dryers (pengering semprot) Penyemprotan bahan, kontak denganudara panas, penguapan air, pemisahan

Drum dryers,  intended for dehydrated powder and flakes

Mesin Pengering Generasi Kedua Spray Drying

4/23/2015

6

Spray dryer with parallel flow (W.L. McCabbe &  J. C. Smith & P. Harriot ) 

Spray Drying Agglomerates

Agglom

eration

Scaled up agglomerates (source: NIZO food research)

Double‐drum dryer with center feed (W.L. McCabbe &  J. C. Smith & P. Harriot ) 

Drum Drier

This generation was designed to overcome structural damages and minimize losses of flavor and aroma compounds. The most important example of this generation is freeze dehydration

Mekanisme pengeringan beku: Bahan pangan dibekukan Tekanan uap diturunkan di bawah titik triple (610.5 Pa) Saat diberi panas, es padat mengalami sublimasi menjadiuap air tanpa meleleh dulu

Uap air dikeluarkan dan kondensasikan Saat direhidrasi, tekstur produk sangat baik Sublimasi bahan padat, dalam vakum (P < 4 mmHg), 10oF (‐12,2 oC)

Pengering Generasi Ketiga

4/23/2015

7

Kelebihan : Bahan pangan terhindar dari kerusakankimiawi dan mikrobiologis Citarasa tetap Daya rehidratasi baik Nilai gizi tetap

Kelemahan :  Biaya mahal

Pengering Generasi Ketiga

Freeze drying system (adapted from Liapis & Marchello, 1984 ). 

Freeze Drying

Freeze dryer

This generation was mainly designed for increasing of energy efficiency and capacity of drying. Among this generation, the followings are more popular: Microwave drying Fluidized bed drying

Pengering Generasi Keempat

4/23/2015

8

Microwave Drying

Polarisasi muatan pada taraf molekul/atom  Molekul bergerak jutaan kali/detik karena adanya

medan magnet dan listrik bolak‐balik Timbul panas The heat dissipated in a product when exposed to 

an alternating electromagnetic field depends on: the voltage and frequency of the electromagnetic field the distance between electrodes the dielectric constant of the drying material  the loss of energy.

A typical microwave system utilizing a conveyorized cavity applicator (Handbook of industrial drying. 1995)

Continuous microwave belt furnace 4.5m and 8 Kw (courtesy of Linn

Therm Gmbh, 2000).

Microwave Drying

Fluidized bed drying (FBD) Advantages of FBD for drying of agro 

foods: Large capacity Low construction costs Easy operability Low maintenance Easy and reliable control High thermal efficiency

FBD can be used for any non brittle solid agro food including peas, beans, diced vegetables, fruit granules, onion flakes and fruit juice powders

• Produk diapungkan oleh di udara panas• Pengeringan uniform seluruh permukaan produk• Pembatas: ukuran partikel

Fluidized bed drying (FBD)

4/23/2015

9

A typical continuous fluidized bed dryer (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot )

Continuous Fluidized Bed Dryer  Drying Methods in Food Industry

• Sun drying or solar dryer• Conventional tray drying• Freeze drying• Vacuum drying• Spray drying• Microwave drying• Contact drying• Drum Drying

Drying Conditions of various food drying system

5

Fruits and Vegetables suitable for dryingFruits  Vegetables

Apples  Snap BeansApricots  BeetsBananas  CarrotsBerries (Cherries, strawberry)  Sweet Corn

Citrus Peel  GarlicCoconuts  PumpkinFigs  MushroomsGrapes  OkraNectarines  OnionsPears, Plums Peaches  ParsleyMango, Papaya Peas

Pineapples  Hot and Sweet Peppers

Ginger, star fruit, Guava HerbsLongan, lychee, Jackfruit Tomatoes

4/23/2015

10

Fruits

wash

Peel and slice

Dip in osmotic soln20-30-40°Brix50-60-70° Brix

Drying (Cabinet or tray drying)

packing

2

Osmotic Dehydration Process

CaCl2 +

metabisulfite (KMS) +citric acid

blanching

Prunes Dates Apricots Apricots

Dehydrated‐ and Dried‐Fruits available on World Market

Dehydrated‐ and Dried‐Fruits available on World Market

4

Dehydrated‐ and Dried‐Fruits sell on European Market

Dried Strawberry Dried Tomato

Coconut chipBanana chip Apple Chip

Dried Mango

4/23/2015

11

Influence of Drying Air Temperature and Exposure Time on Colour of Tomatoes

Ta 70°C  va 1.0 m/s 60 min

Ta 90°C va1.0 m/s 60 min

120 min 180 min

180 min120 min

Products from Spray and freeze drying