Pendinginan

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 beku
2. Energi panas terus dilepaskan  air dan
bahan pangan membeku
3. 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

Rg
 1
1
   ln X A

 TA0 TA 
mA
XA 
mA
MA
MA
mSi

XA = fraksi mol
  L.M
Rg = konstanta gas umum
TA = temperatur kesetimbangan pendinginan
λ = panas molar laten campuran
m = massa
mSi = massa komponen produk
M = massa molekul relatif
L = 333,2 kJ/(kg K)
MSi
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 :
• ρ = densitas
• 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
2

LF Pa Ra 
tF 
 

TF  T  hc
k 
•
•
•
•
•
•
•
•
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)
• Konstanta
P’= 1/2 , R’= 1/8  infinite plate
P’= 1/4 , R’= 1/16  infinite cylinder
P’= 1/6 , R’= 1/24  sphere
• Panas Laten Bahan:
L f = mm L
L = 333,2 kJ/(kg K)
Latihan
A spherical food product is being frozen in
an air-blast freezer. The initial product
temperature is 10C and the cold air -40C.
The product has a 7cm diameter with
density of 1000 kg/m3, the initial freezing
temperature is -1,25C, 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
A (T F  T A
q 
1
x

h
kf
q = laju pembekuan
A = luas permukaan
TF = suhu pembekuan
TA = suhu udara luar
h = koefisien konveksi
k = konduktivtas termal
)
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 (Scrapedsurface 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