Pembekuan

Shinta Rosalia Dewi

Pembekuan

• Pembekuan merupakan suatu cara pengawetan bahan pangan dengan cara membekukan bahan pada suhu di bawah titik beku pangan tersebut.

• 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.

Tujuan

• Pengawetan, penyimpanan dan distribusi bahan pangan yang rentan rusak

• Mencegah deteriorasi produk pangan • Mempertahankan mutu produk pangan• Memperpanjang daya simpan

Mekanisme

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 (suhu eutektik)

Tahapan pembekuan • Proses pembekuan terjadi secara bertahap dari

permukaan sampai pusat bahan. Pada pemukaan bahan, pembekuan berlangsung cepat sedangkan pada bagian yang lebih dalam, proses pembekuan berlangsung lebih lambat.

• Pada awal proses pembekuan, terjadi fase precooling dimana suhu bahan diturunkan dari suhu awal ke suhu titik beku. Pada tahap ini semua kandungan air bahan berada pada keadaan cair.

• Setelah tahap precooling terjadi tahap perubahan fase, pada tahap ini terjadi pembentukan kristal es

Penurunan suhu pembekuan

XA = fraksi mol

Rg = konstanta gas umum

TA = temperatur kesetimbangan pendinginan

= panas molar laten campuranλm = massa mSi = massa komponen produk

M = massa molekul relatifL = 333,2 kJ/(kg K)

A

AA

SiA

A Si

mM

Xmm

M M

A

g A0 A

1 1ln X

R T T

L.M

Contoh soal

• Komposisi jus jeruk adalah 88,3% air, protein 0,7%, karbohidrat 10,4% (monosakarida 5,7%; disakarida 4,5%; fiber 0,2%), Lemak 0,2%, dan 0,4% abu. Perkirakan penurunan dari suhu beku kesetimbangan dari produk, berdasarkan komposisi! (TA0 = 0oC, R = 8,314 J/molK )

Jawaban

Jawaban

• Komposisi raspberry adalah 90,95% air, protein 0,67%, karbohidrat 7,68% ( monosakarida 3,36%; disakarida 4,32%), Lemak 0,3%, dan 0,4% abu. Perkirakan penurunan dari suhu beku kesetimbangan dari produk, berdasarkan komposisi! (TA0 = 0oC, R = 8,314 J/mol.K)

Sifat makanan beku

Sifat produk makanan yang harus dipertimbangkan dalam proses pembekuan (kapasitas dan waktu simpan) meliputi :• densitas• panas spesifik• Konduktivitas termal• entalpi• panas laten.

Sifat makanan beku

• Pengaruh pembekuan terhadap densitas produk makanan relatif kecil.

• Perubahan yang terjadi dapat diprediksi dengan :

• = densitasρ• mSi = massa komponen produk

Sifat makanan beku

• Panas spesifik produk

• Konduktivitas termal merupakan fungsi dari kadar air dan sifak fisik bahan

Sifat makanan beku

Entalpi • Pembekuan tergantung pada energi termal yang

dikandung atau entalpi produk • Entalpi atau energi termal yang terkandung

adalah nol pada -40 C◦ temperatur referensi bagi refrigeran.

• Entalpi produk makanan dapat diprediksi, berdasarkan suhu acuan -40 C,◦ dengan rumus :

• Ti = initial freezing temperature• TF = freezing temperature of the product• mu = unfrozen water fraction• cpu = specific heat of unfrozen water • ms = solid fraction

Sifat makanan beku

• Difusivitas termal mempengaruhi transfer panas.

Waktu pembekuan

• waktu yang diperlukan untuk menurunkan suhu dari suhu awal produk tersebut menjadi suhu yang diinginkan

Waktu pembekuan

• ρ= densitas bahan beku• LF = besarnya panas laten

• TF = temperatur pembekuan (K)

• T∞ = temperatur udara (K)• P dan R = konstanta • a = luas permukaan (m2)• hc =koefisien pindah panas konveksi (W/m2K)

• k = konduktivitas termal (W/mK)

2F

FF c

L Pa Rat

T T h k

• Panas Laten Bahan:

LmL mf =

L = 333,2 kJ/(kg K)

• Konstanta P’= 1/2 , R’= 1/8 infinite plate

P’= 1/4 , R’= 1/16 infinite cylinder

P’= 1/6 , R’= 1/24 sphere

Latihan

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

Laju pembekuan • Laju pembekuan tidak saja menentukan struktur akhir

produk beku, tetapi juga mempengaruhi lama pembekuan• Menurut Lembaga Refrigerasi International (1971), Laju

pembekuan ialah pengukuran waktu yang dibutuhkan titik yang paling lambat membeku pada produk, untuk menurunkan suhu dari 0 oC menjadi –5 oC.

• Heldman dan Singh (1981) mengatakan laju pembekuan ialah pengukuran waktu yang dibutuhkan untuk menurunkan suhu produk pada titik yang paling lambat menjadi dingin atau beku, dihitung dari saat tercapainya titik beku awal sampai tercapainya tingkat suhu yang diinginkan di bawah titik beku produk tersebut.

Laju pembekuan

q = laju pembekuanA = luas permukaanTF = suhu pembekuan TA = suhu udara luarh = koefisien konveksik = konduktivtas termal

( )1

kfx

h

TTAq AF

Sistem pembekuan• Langsung

• Air-blast freezing • Fluidized-bed freezing• Immersion freezing (nitrogen, carbon

dioxide, and Freon)

Tak langsung

• Plate freezing • Partial freezing of liquid foods (Scraped-

surface heat exchanger)

Pemilihan metode

• Mutu produk dan tingkat pembekuan yang didinginkan .

• Tipe dan bentuk produk , pengemasan , dan lain-lain.

• Fleksibilitas yang dibutuhkan dalam operasi pembekuan.

• Biaya pembekuan untuk teknik alternatif.

Pengaruh pembekuan

Pengaruh Pembekuan terhadap Jaringan• Terjadi kerusakan sel dan struktur yang irreversible yang

mengakibatkan mutu menjadi jelek setelah pencairan (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 pembekuan

Pengaruh Pembekuan terhadap Protein• Selama penyimpanan beku jika seandainya

enzim tidak diinaktifkan, proteolisis mungkin terjadi di dalam jaringan hewan

Pengaruh pembekuan

Pengaruh Pembekuan terhadap Enzim• Pembekuan menghentikan aktivitas

mikrobiologis. Aktivitas enzim hanya dihambat oleh suhu pembekuan.

• Pengendalian enzim yang termudah dapat dikerjakan dengan merusak dengan perlakuan pemanasan yang pendek sebelum pembekuan dan penyimpanan

Pengaruh pembekuan

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

• Pembekuan merupakan pencegahan yang sangat baik hampir pada semua makanan berlemak.

Pengaruh pembekuan

Pengaruh Pembekuan terhadap Vitamin• Umumnya kehilangan vitamin C terjadi bilamana jaringan dirusak

dan terkena udara. Selama penyimpanan dalam keadaan beku kehilangan vitamin C akan berlangsung terus.

• Makin tinggi suhu penyimpanan makin besar terjadinya kerusakan zat gizi. Dalam bahan pangan beku kehilangan yang lebih besar dijumpai terutama pada vitamin C daripada vitamin yang lain.

• Pemanasan pendek untuk menginaktifkan enzim adalah penting untuk melindungi tidak hanya vitamin-vitamin akan tetapi juga kualitas bahan pangan beku pada umumnya.

• Secara komersial sudah lama dilakukan penambahan asam askorbat pada buah-buahan sebelum pembekuan guna melindungi kualitas

Pengaruh pembekuan

Pengaruh Pembekuan terhadap Parasit• Pembekuan bahan pangan mempunyai

keuntungan dalam mematikan parasit. • Contoh yang terbaik dalam hal ini kita jumpai

dalam mematikan Trichinella spiralis dengan pembekuan. Penurunan suhu bahan pangan yang terkena infeksi sampai 0oF atau lebih rendah akan mematikan semua tingkatan kehidupan organisme tersebut.

The difference between a successful person and others is not

a lack of strength, not a lack of knowledge, but rather in a lack of

will." Vincent T. Lombardi