Pembekuan
Pembekuan merupakan proses
pengolahan, yaitu suhu produk atau
bahan pangan diturunkan di bawah titik beku, dan sejumlah air berubah bentuk menjadi kristal es.
Titik beku produk atau bahan pangan adalah suhu ketika sejumlah kristal es
terbentuk dan mencapai kesetimbangan dengan air disekitarnya.
Sebelum kristal es terbentuk, inti kristal es harus sudah terbentuk
Kecepatan pertumbuhan kristal
dikendalikan oleh kecepatan pindah panas.
Kecepatan pindah massa (molekul air berpindah pada inti kristal dan solut berpindah dari kristal es) tidak
memengaruhi kecepatan pertumbuhan kristal.
Selama pembekuan terjadi peningkatan volume, volume es 9% lebih besar dari volume air.
Peningkatan volume produk atau bhan pangan harus diprediksi.
Tingkat pengembangan tergantung pada faktor-faktor berikut :
1. Kadar air (kadar air yg tinggi menyebabkan perubahan volume yg tinggi)
2. Keteraturan susunan sel (bahan pangan nabati mempunyai ruang yg dapat menyeimbangi
peningkatan volume akibat pembekuan akibatnya pengembangan volume tidak terlalu nyata)
3. Konsentrasi solut (konsentrasi yang tinggi menurunkan titik beku)
4. Suhu pembeku (suhu pembeku menentukan jumlah air yg tidak membeku dan derajat pengembangan)
Metode Pembekuan
Alat pembeku (freezer) secara umum dikelompokkan :
a. Pendingin mekanis, mengunakan refrigerant yg mengalami siklus
penguapan dan kompresi. Menggunakan udara dingin, cairan dingin, atau
permukaan dingin untuk menghilangkan panas dari produk atau bahan pangan
b. Pembeku kriogenik (cryogenic freezer) Menggunakan karbondioksida, nitrogen
cair, atau freon cair yg secara langsng kontak dengan bahan yg dibekukan
Pemilihan peralatan pembeku harus memperhatikan faktor-faktor :
Kecepatan pembekuan yg diinginkan
Bentuk, ukuran, dan kemasan produk pangan
Cara pengoperasian : batch atau kontinyu, bergantung pada skala produksi dan jenis produk
Proses pembekuan dapat diklasifikasikan berdasarkan kecepatan pembekuan :
a. Pembekuan lambat, seperti ruang pendingin (cold storage) dan pembeku udara (still air freezer)
b. Pembekuan cepat (quick freezer) seperti
pembeku hembusan udara (air blast freezer) dan pembeku plat (plate freezer)
c. Pembekuan sangat cepat (rapid freezer) seperti fluidized bed freezer
d. Pembekuan ultra cepat (ultra rapid freezer) seperti pembeku kriogenik
a. Pembeku udara dingin (cooled air freezer)
1. Chest freezer
Bahan atau produk pangan dibekukan
menggunakan sirkulasi udara dingin pada suhu -20 sampai -30 oC.
Umumnya digunakan untuk membekukan karkas daging.
Udara biasanya disirkulasikan menggunakan kipas angin untuk mendapatkan distribusi
suhu yg lebih merata, tetapi koefisien pindah panas rendah
2. Blast Freezer
Udara dingin yg digunakan bersuhu -30 sampai -40 oC dengan laju aliran 1,5 – 6,0 m/detik.
Laju aliran yg tinggi dapat meningkatkan koefisien pindah panas.
Pada sistem batch : dilengkapi rak untuk meletakkan bahan , sistem kontinyu :
menggunakan troli atau konveyor.
Lebih ekonomis karena dapat membekukan produk atau bahan pangan dengan berbagai ukuran dan bentuk.
3. Fluidized bed freezer
Suhu yg digunakan -25 sampai -35 oC dan dilewatkan melalui bahan yg dibekukan
dengan kecepatan 2-5 m/detik
Ketebalan bahan yg dibekukan 2-13 cm yg diletakkan dalam bed conveyor atau rak.
Bentuk dan ketebalan bahan menentukan kedalaman fluidized bed dan kecepatan udara yg diperlukan untuk fluidisasi
b. Pembeku Cairan Dingin (Cooled Liquid Freezer)
Salah teknik pembekuan dengan menggunakan cairan dingin adalah
pembekuan pencelupan (immersion freezing).
Bahan atau produk pangan yg dikemas
dilewatkan menggunakan konveyor melalui propilen glikol, larutan garam, gliserol, atau larutan kalsium klorida.
Cairan yg digunakan tetap bersifat cair
selama proses pembekuan dan tidak terjadi perubahan wujud
c. Pembeku Permukaan Dingin (Cooled Surface Freezer)
Proses pembekuan terjadi karena produk atau bahan pangan kontak dengan alat atau
permukaan dengan suhu rendah
Contoh alatnya : pembeku plat (plate freezer)
Pembeku plat terdiri dari satu seri plat dan dalam plat tersebut refrigernat bersuhu -40 oC
dipompakan. Produk atau bahan pangan yg tipis seperti fillet ikan atau burger daging sapi,
diletakkan satu lapis antara dua plat. Kontak
antara plat dan permukaan bahan meningkatkan laju pindah panas.
d. Pembeku Kriogenik
Alat pembeku kriogenik mempunyai ciri-ciri terdapat perubahan wujud refrigerant atau kriogen ketika panas diserap dari bahan yg dibekukan.
Kriogen dikontakkan dengan bahan yg dibekukan dan secara cepat mengambil energi dari bahan yg dibekukan.
Energi yg diserap tersebut digunakan untuk proses sublimasi atau vaporisasi. Akibatnya koefisien pindah panas tinggi dan pembekuan berlangsung sangat cepat.
Refrigerant yg sering digunakan adalah nitrogen cair dan karbondioksida padat atau cair.
Keduanya tidak berasa dan tidak berbau.
Pada proses pembekuan kriogenik, bahan atau produk pangan yg dikemas atau tanpa kemasan bergerak
pada ban berjalan berlubang melalui terowongan.
Bahan didinginkan menggunakan gas nitrogen, kemudian dibekukan dengan menyemprotkan nitrogen cair.
Suhu kemudian dibiarkan mengalami kesetimbangan pada suhu ruang penyimpanan -18 sampai 20 oC sebelum bahan dikeluarkan dari pembeku. Tujuan pendinginan menggunakan gas nitrogen adalah mencegah kejut panas.
Perubahan Selama Pembekuan
Pengaruh utama pembekuan terhadap
kualitas bahan atau produk pangan adalah kerusakan sel yg diakibatkan oleh
pertumbuhan kristal es
Pembekuan menyebabkan perubahan yg kecil pada pigmen, cita rasa, atau
komponen-komponen nutrisi penting.
Daging mempunyai struktur berserat yg lebih fleksibel yg mengalami proses
pemisahan selama pembekuan tetapi tidak mengalami pemecahan sehingga struktur tidak banyak berubah.
Pada sayuran dan buah-buahan, struktur sel lebih kaku sehingga lebih mudah rusak oleh kristal es. Tingkat kerusakan tergantung
pada ukuran kristal es dan laju pindah panas.
Selama pembekuan lambat, kristal es tumbuh pada ruang antar sel menyebabkan perubahan bentuk (deformasi) dan kerusakan dinding sel didekatnya. Kristal es mempunyai tekanan uap air yang lebih rendah dibandingkan di dalam sel sehingga air berpindah dari dalam sel menuju kristal yg sedang tumbuh. Akibatnya sel
mengalami dehidrasi dan secara permanen mengalami kerusakan akibat peningkatan konsentrasi solut.
Selama pencairan (thawing), sel tidak kembali ke wujud asalnya, baik bentuk maupun turgiditasnya. Tekstur produk menjadi lebih lunak dan komponen-
komponen sel mengalami pelapasan dari sel-sel yg rusak.
Pada pembekuan cepat, kristal es yg
terbentuk berukuran lebih kecil baik pada
ruang antar sel maupun dalam sel. Akibatnya kerusakan sel secara fisik lebih rendah dan tidak terbentuk gradien tekanan uap air
sehingga dehidrasi menjadi rendah. Selain itu, tekstur atau bahan pangan tetap tidak berubah. Akan tetapi, laju pembekuan yg
sangat tinggi dapat menyebabkan kerusakan akibat jaringan pecah atau retak.
