Metode dan Peralatan Pembekuan

Report
Pustaka :
Freezing Methods and Equipment by North and Lovatt dalam Handbook of
Frozen Food Processing and Packaging (Da Wen Sun)
Quick Freezing and IQF Products dalam Seafood Processing (Venugopal)
Metode dan Peralatan Pembekuan
Shanti Dwita Lestari
1
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Pengantar
Penurunan suhu produk
memerlukan peralatan
Pemilihan disesuaikan dengan karakteristik produk


2
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Metode Pembekuan
1.
2.
3.
4.
5.
3
Natural Convection Freezing
Forced Convection Freezing
Liquid Immersion Freezing
Contact Freezing
Cryogenic Freezing
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Natural Convection Freezing
Aliran fluida alami yang meningkat ketika suatu sumber panas
diletakkan pada fluida tersebut
Ketika fluida di sekitar sumber panas menjadi hangat, fluida
tersebut mulai berkurang densitasnya dibanding kumpulan
fluida lainnya
Fluida yang hangat ini naik ke atas, menyebabkan fluida yang
lebih dingin mulai tenggelam, menimbulkan arus konveksi yang
secara terus- menerus mengalirkan fluida dingin ke udara.
Pada freezer2 terdahulu, udara didinginkan oleh blok-blok es
yang diletakkan di dekat atap chiller
Konveksi alami ini berlangsung sangat lambat dan tidak dapat
dikontrol, sangat bergantung pada ketebalan produk dan suhu
udara





4
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Forced Convection Freezing
Mendinginkan produk dengan menggunakan udara dan
memindahkan panas dari udara dengan melewatkannya
pada refrigerant evaporator .
Kipas digunakan untuk mempercepat perpindahan udara
dan mengakibatkan metode ini lebih terkontrol karena
suhu udara dalam freezer dapat diseragamkan dan
kecepatan udara bisa diubah untuk memvariasikan
koefisien pindah panas di permukaan produk


5
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Untuk produk yang tipis dengan rasio luas permukaan:
massa yang besar, peningkatan koefisien pindah panas
dapat menurunkan waktu pembekuan
Untuk produk dengan rasio yang lebih rendah, waktu
pembekuan dibatasi oleh kecepatan konduksi panas
melewati ketebalan produk dibandingkan dengan
kecepatan pindah panas di permukaan produk


6
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Ketika produk yang berkadar air tinggi tidak dilapisi
selama pendinginan dengan udara, air di permukaan dan
sebagian kecil lapisan atas produk akan menguap karena
rendahnya RH udara bebas dibandingkan dengan udara di
permukaan produk
Meskipun evaporasi meningkat, koefisien pindah panas
permukaan lebih efektif dibandingkan dengan proses
konveksi alami
Kelemahan : weight loss dan dehydration



7
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Liquid Immersion Freezing
Produk dicelupkan pada cairan dingin, umumnya larutan
garam, glycol atau larutan gula yang didinginkan oleh
evaporator refrigerant
Metode ini mengakibatkan besarnya nilai koefisien pindah
panas yang berdampak pada singkatnya waktu pembekuan
dibandingkan dengan metode air freezing
Kelemahan : penyerapan bahan pendingin oleh produk dan
kontaminasi silang



8
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Contact Freezing
Proses pendinginan dengan udara maupun dengan cairan
memerlukan 2x pindah panas, yaitu dari produk ke udara/air
dan dari udara/air ke refrigerant
Kelemahan ini dapat diatasi dengan satu langkah proses pindah
panas dengan membuat produk berkontak langsung dengan
refrigerant
Contact freezing dilakukan dengan menempatkan produk
diantara 2 logam yang diisi dengan refrigerant, menimbulkan
koefisien pindah panas yang tinggi, lebih dingin dibandingkan
dengan air/liquid immersion freezing
Produk yang didinginkan dapat dikemas maupun tidak, kemasan
yang tebal menurunkan efisiensi
Kelemahan : produk harus emiliki permukaan yang rata
sehingga dapat bekontak dengan logam secara sempurna





9
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Cryogenic Freezing




Dilakukan dengan menyemprotkan nitrogen atau CO2
cair ke permukaan makanan atau dapat juga dilakukan
dengan cara mencelupkan
Suhu cryogen dan produk sangat jauh berbeda, sehingga
produk akan langsung membeku dalam waktu singkat
Koefisien pindah panas menurun dengan semakin tebalnya
produk
Tidak memerlukan mesin refrigerasi
10
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Tehnik Pembekuan (Venugopal, 2006)





Surface contact freezing
Blast Freezing
Fluidized Bed Freezing
Liquid Immersion Freezing
Cryogenic Freezing
11
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Surface contact freezing






Ikan berkontak langsung dengan permukaan logam yang
dialiri refrigerant
Double Contact Plate Freezer merupakan jenis yang
paling banyak digunakan
Dapat digunakan untuk membekukan produk perikanan
jenis udang dan kerang-kerangan
Sering digunakan sebagai teknik pembekuan awal sebelum
produk dibekukan lebih lanjut menggunakan spiral
freezing
Refrigerant yang digunakan dapat berupa CO2 dan
Ammonia
Keunggulan : Dehidrasi produk dapat diminimalkan
12
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Blast Freezing






Produk berkontak langsung dengan refrigerant
Udara dingin bersuhu -18 sampai – 40oC disirkulasikan di
sekitar produk dengan kecepatan 1-20 m/s (paling sering
digunakan -30oC, 10-12 m/s)
Kipas digunakan untuk meningkatkan sirkulasi udara dan
meningkatkan kecepatan pendinginan
Produk disusun dalam rak, rata-rata ABF dapat
membekukan 200-500kg produk per jam
Keunggulan : Ekonomis, dapat dipakai untuk membekukan
berbagai produk dengan bentuk dan ukuran yang berbeda
Produk harus dikemas untuk menghindari susut dan
dehidrasi berlebih
13
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Contoh Alat



ABF
Tunnel freezer
Spiral Freezer
14
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
ABF
15
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Tunnel Freezer
16
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
17
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
18
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Spiral Freezer
19
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
20
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Fluidized Bed Freezing






Lebih baik karena pindah panas terjadi secara lebih efisien,
kecepatan pembekuan tinggi, dehidrasi rendah
Kecepatan udara 2m/s suhu -35oC
Kedalaman bed tergantung pada fluidisasi, ukuran, bentuk dan
ketidak seragaman produk
Kedalaman bed > 3 cm : untuk udang
20-25 cm : untuk fillet
Untuk fillet dengan ketebalan 3cm, diperlukan waktu sekitar
30-35 menit untuk menurunkan suhunya dari 30 ke -18oC
Biasanya produk yang akan di FBF terlebih dahulu dibekukan di
ABF untuk mengkondisikan permukaan produk agar tidak
lengket
21
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
22
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
23
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Liquid Immersion Freezing




Merupakan solusi untuk produk perikanan yang sering
menempel pada permukaan plate pembeku
Kriteria freezant yang digunakan:
non toxic, stable, inexpensive, low vapor pressure, low
freezing point, low viscosity, high thermal conductivity, no
undesirable effect to the product
Contoh : CFC, bisa juga diganti dengan propilen glikol,
gliserol, NaCl, CaCl2 dan campuran gula garam
Freezant melewati produk di satu arah dan kembali
melewati coil refrigerasi di arah yang berbeda, digerakkan
oleh pompa bervolume tinggi bertekanan rendah
24
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Overview liquid immersion freezing
25
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Cryogenic Freezing





Menggunaan gas bersuhu super dingin seperti N2dan
CO2 sebagai media pembeku
Nitrogen cair bersuhu -196oC disemprotkan ke dalam
freezer dan disirkulasikan dengan kipas
Freezant yang berkontak dengan produk akan menguap
sebagian dan menyebabkan terjadinya pindah panas
10x lebih cepat dibandingkan blast freezer
Kecepatan pembekuan sangat jauh berbeda dari ABF/CPF,
namun tidak demikian halnya dengan LIF atau FBF.
Contoh : dengan liquid nitrogen freezer, udang mampu
membeku dalam waktu 9 menit, dengan FBF butuh waktu
12 menit
26
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Keunggulan :
 Cepat
 Low space required
 Fleksibel untuk berbagai
produk
 Loss akibar dehidrasi sangat
rendah (<1%)
 Produk tidak berkontak
dengan O2 dan pengoksidasi
laiinnya
 Penampakan dan flavor lebih
baik, drip dapat diminimalkan
27
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
3 Tipe Utama Freezer
Surface-Contact Freezer : permukaan ikan berkontak
permukaan yang dingin, seperti plat, belt dan drum
Direct Cintact Freezer : ikan berkontak langsung dengan
refrigerant seperti nitrogen, CO2, atau freon
Immersion freezer : Ikan dibekukan menggunakan medium
sekunder seperti brine yang disirkulasikan dan berulang
kali didinginkan dengan refrigerant
28
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Comparison of different Quick Freezing Techniques for
Fishery Products
CPF
ABF
Cryogenic Freezing
Low capital investment
Economic to construct and
operate
High capital investment
cost
Low operating cost
Higher operating cost
Higher operating cost
Controlled heat transfer
Efficient heat transfer
Efficient heat transfer
Generally bulk freezing
Flexible product line
Flexible product line
Large floor space
Large floor space
Less floor space
Refrigeration plant
required
Refrigeration plant
required
No refrigeration plant
Low maintenance cost
Low maintenance cost
Minimum maintenance cost
Higher dehydration loss
Higher dehydration loss
Minimum dehydration lost
Reasonably good product
quality
Good product quality
Superior product quality
29
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Comparison of Bulk and IQF shrimp
Parameter
Bulk Frozen Product
IQF Product
Freezing machinery
Conventional CPF
Cryogenic/belt freezing
Product size
Usually 2 kg
Individual shrimp
Glazing
Amount of glaze employed
varies, chemicals
(polyphosphates) may be
used in glaze
Uniform coating of the
product by the glaze
Freezing time
3-6h
15-30 min
Price
Determine by drain weight
Not determined by drained
weight
Sensitivity to temperature
fluctuation
Low
High
Consumer acceptability
Poor, handling difficulties
High, easy to handle
30
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Commonly Used Freezing Methods for Various Product
Product type
Common Methods
Fish, whole, eviscerated
ABF, cryogenic,plate, liquid immersion
Fish, fillets or small diced pieces
Plate, ABF, cryogenic
Fish, minced blocks
Plate
Fish, processed or breaded products
Cryogenic,ABF, plate (in package)
Shellfish
ABF, cryogenic, plate (in packages)
Prawns and shrimp
Cryogenic, air blast
31
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Thawing



Pemberian kalor pada
produk beku untuk
mengubah seluruh es
menjadi air
Proses thawing berlangsung
lama karena konduktivitas
panas produk beku sangat
rendah
Dapat dilakukan dengan
udara (temperatur ruang),
air maupun dengan bantuan
microwave
32
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Thawing menggunakan air
Merupakan cara konvensional
Kelemahan :
 Waktu thawing yang lama
 Potensi kontaminasi silang
 Bagian terluar produk lebih lama terkena panas
 Pemborosan air
 Tidak disarankan untuk produk fillet karena akan terjadi
loss flavor dan pengeluaran air yang berlebih
33
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI


Thawing yang baik hendaknya dilakukan di chill room
Jika menggunakan air, suhunya 5-8oC karena suhu yang
lebih tinggi mengakibatkan kerusakan tekstur dan
berpotensi terkontaminasi oleh bakteri mesofilik
34
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Metode Thawing Lainnya

Vakum Thawing
 Koefisien
pindah panas tinggi, keseluruhan produk diberi
kalor dengan sistem kondensasi dalam kondisi vakum
 Sudah diterapkan untuk ikan kecil whole fish
 Blok ikan diletakkan diatas semacam plat. Ketika thawing
berlangsung, blok akan terbelah sehingga panas dapat
berpenetrasi ke bagian dalam produk
35
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Infra Red Thawing
 Mekanisme pindah panas permukaan dengan kecepatan
tinggi menggunakan radiasi sebagai sumber panas
 Permukaan produk bisa ‘matang’ sebelum bagian dalam
produk mencair sempurna

36
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Ohmic, dielectric dan microwave thawing
 Mekanisme
mentransfer radiasi elektromagnet melalui
daging ikan dan merubahnya menjadi energi panas
 Metode yang digunakan berbeda-beda berdasarkan
frekuensi energilistrik yang digunakan untuk memanaskan
bahan
 Dielectric : frekuensi 50 Hz(low)
 Microwave : 0.01 – 0.1 GHz (moderate)
 Infrared : 0.1 – GHz (high)
 Waktu thawing kurang dari 1 jam untuk blok fillet
berukuran 10 cm
37
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

similar documents