PENGERINGAN BEKU (FREEZE DRYING)

PENGERINGAN BEKU
(FREEZE DRYING)
Oleh :
Astuti Setyowati
Landasan pengeringan beku
Kontrol fase padat – cair – gas oleh tekanan
dan suhu
Sublimasi : perubahan fase padat (es)
menjadi fase uap (uap air)
Kontrol fase air
Gambar kedudukan fase air
Cara sublimasi
T ditingkatkan pd P rendah konstan (D
E)
P diturunkan pd T rendah konstan (A
C)
Merubah T dan P (A
E)
Pd titik Q (T = 0,0099 0C; P = 6,12 mbar), air
pd bentuk padat, cair dan gas. Sublimasi :
 P < 6,12 mbar T > 0,0099 0C
 P > 6,12 mbar T < 0,0099 0C
Kondisi air dalam bahan
Terjadi perubahan dari titik B ke A kemudian
ke C atau E
Sebelum dikemas
produk diawetkan
dengan cara
pengeringan beku
Keuntungan pengeringan beku
Bentuk dan struktur dpt dipertahankan
Yg sensitif panas dpt dipertahankan
Rehidrasi lebih baik shg mirip aslinya
Tidak keriput, ringan, porus, shg mudah di
rekonstitusi. Porositas memudahkan
pengisian dng gas inert (N2) utk stabilitas
Dpt diperoleh kadar air sangat rendah
Proses pengeringan beku dan rekonstitusinya dalam air
Pengeringan beku/sublimasi adalah :
Pengeringan yg dilakukan pd P (tekanan) uap
rendah dng T (suhu) produk di bawah suhu
beku
Cara mendptkan P uap rendah dari : VAKUM
dan TEKANAN GAS KERING
Mekanisme pengeringan beku
(gas kering)
Pd tek atmosfir jika ukuran partikel kecil
Digunakan udara kering/nitrogen/gas lain yg
berfungsi dlm transpor panas
Diperlukan desikan (senyawa pengikat uap
air) utk mengeluarkan uap air yg diabsorbsi
gas kering pd suhu rendah
Transpor uap air secara difusi lambat
Tidak begitu populer
Mekanisme pengeringn beku (vakum)
Udara dan uap air dikeluarkan sehingga
tekanan turun
Uap air diembunkan dalam tekanan vakum
(dengan kondensor)
Beda suhu antara plat pemanas dan
kondensor ad tenaga proses pengeringan
Proses dijaga agar tidak terjadi thawing
(pencucian es)
Lebih terkenal
Gambar skema pengering beku vakum
MESIN PENGERING BEKU
Tahapan pengeringan beku
PEMBEKUAN PENDAHULUAN
(Pre freezing) dlm alat pembeku yg terpisah
PENGERINGAN PRIMER (sublimasi) secara
fisik terjadi pindah panas dr plat pe manas ke
lapisan sublimasi dan transpor uap air dr lap
sublimasi ke kondensor es
PENGERINGAN SEKUNDER dlm wadah/ rak
vakum yg diberi plat pemanas
Pembekuan pendahuluan
(pre freezing)
Sebag besar air menjadi kristal es. Untuk
memproduksi 1 kg kristal es pd 273 K dr air
dng suhu yg sama, dikeluarkan energi panas
334 KJ
Cara pembekuan semiquick prefreezing
Memantapkan ukuran dan komponen bahan
Adanya larutan gula dapat cepat membentuk
struktur glass yang dapat menghambat difusi
uap sehingga menyulitkan pengeringan
Ukuran partikel semakin kecil semakin
memudahkan keluarnya uap air
PEMBEKUAN dan DEFROST
PEMBEKUAN CEPAT DAN LAMBAT
Pengeringan primer
Kristal es disublimasikan ke uap air
Terjadi transfer energi panas dan transfer
uap air, shg terjadi reaksi kimia dan transfer
senyawa volatil
Kemungkinan ada air yg tersisa dlm bahan
akibat :1.dikehendaki sbg batas k air aman
2.air tdk mengkristal pd prefreezing shg
menimbulkan masalah resiko bahan (perlu
pengeringan tambahan atau sekunder)
Pengeringan sekunder
Memanfaatkan pengaruh perubahan suhu
dan tekanan tahap fase air (Gambar)
Air yg tdk membeku dlm keadaan cair dan
terjepit dlm matrik bahan yg beku
(dibayangkan fase cair mendekati titik Q), shg
dng ditambah tekanan sedikit atau tetap
vakum dan suhu dinaikkan, air menguap
Energi pengeringan beku
Adalah jumlah energi yg dibutuhkan dlm
tiap tahap pengeringan beku
ENERGI DAN PINDAH PANAS pada :
1. Pengeringan sekunder = pengeringan
2. Pembekuan pendahuluan = pembekuan
3. Pengeringan primer/sublimasi adalah energi
panas yg dibutuhkan utk menguapkan es
Energi panas sublimasi
Qs = m.Cs
Qs = energi panas yg dibutuhkan utk
sublimasi (BTU)
m = massa air bentuk es (lb)
Cs = panas laten sublimasi (BTU/lb)
Pindah panas konduksi/radiasi
Qk = U.A.ΔT - konduksi (plat pemanas)
Qk = kecepatan pindah panas (BTU/jam)
U = total koef pindah panas (BTU/ft jam0F)
A = luas permukaan tempat terjadinya
konduksi (ft2)
ΔT = perbedaan suhu permukaan
pengering/plat (Tp) dng suhu bag dlm bhn
pangan (Td) dalam 0F
Qs
jam
Waktu pengeringan primer =
Qk
Alat pengeringan beku :
1. Pengeringan beku terputus (batch freeze
driers)
2. Pengeringan beku kontinu (continuous
freeze driers)
Pengering beku terputus
Banyak digunakan, krn fleksibel utk skala
kecil
Pembekuan terpisah, bhn beku disimpan di
bawah suhu beku utk menunggu waktu
pengeringan sublimasi
Pengeringan primer dan sekunder dilaku kan
pd alat pengering beku yg sama (dng T dan P
beda). Dapat terpisah asal tingkat kebekuan
bahan terjamin (tdk mencair)
Pengering beku kontinu
Waktu antar tahap proses pengeringan beku
sangat pendek
Peralatan pembekuan dan pengeringan dlm
suatu sistem tertutup agar kekontinuan
proses terjamin
Faktor yang mempengaruhi aplikasi
dan optimasi pengeringan beku
Kontrol T, P, t (waktu) proses
Daya kerentanan bhn pangan (thd
pembentukan kristal dan pengurangan kadar
air)
Komposisi bhn pangan (karbohidrat, protein
mampu menjerat air)
Penanganan pasca pengeringan beku (rusak
bila tdk dikemas)
Masalah : kolaps
Struktur bhn pangan rusak, tdk tegar/terkulai
selama proses, shg ukuran pori kecil dan
terjadi penahanan uap air dan pd akhir
proses struktur berubah
Dpt dicegah dng : 1. menjaga suhu tetap
rendah (amorf)/ukuran partikel lebih kecil 2.
ditambah 1 % gelatin (232 0K pd 25 %
fruktosa), ditambah 2 % gelatin (239 0K), tdk
ditambah gelatin (229 0K)
Masalah : rehidrasi
Bila kadar air jauh di bawah kadar air
kesetimbangan terjadi rehidrasi
Sehingga perlu pengemasan yang baik dan
tepat
Pengeringan beku dibanding cara
pengawetan lainnya
Mahal
Waktu proses lama
Proses/tahap beragam
Ada penanganan pasca pengawetan
Diperlukan utk bhn yg banyak mengalami
kerusakan bila dikeringkan dng metode
pengeringan yang lain
TUGAS :
 Bagaimana cara pengeringan beku pada
buah.
DISKUSI KOLABORATIF :
 Mengapa pengeringan beku buah mem
punyai sifat fisik mirip aslinya setelah
direhidrasi? Beri kejelasan.