Metode dan Peralatan Pembekuan
description
Transcript of Metode dan Peralatan Pembekuan
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
1
Metode dan Peralatan Pembekuan
Shanti Dwita Lestari
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)
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI2
Pengantar Penurunan suhu produk memerlukan
peralatan Pemilihan disesuaikan dengan karakteristik
produk
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI3
Metode Pembekuan1. Natural Convection Freezing2. Forced Convection Freezing3. Liquid Immersion Freezing4. Contact Freezing5. Cryogenic Freezing
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI4
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI5
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI6
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI7
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI8
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI9
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI10
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI11
Tehnik Pembekuan (Venugopal, 2006) Surface contact freezing Blast Freezing Fluidized Bed Freezing Liquid Immersion Freezing Cryogenic Freezing
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI12
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI13
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI14
Contoh Alat ABF Tunnel freezer Spiral Freezer
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI15
ABF
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI16
Tunnel Freezer
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI17
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI18
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI19
Spiral Freezer
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI20
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI21
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI23
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI24
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI25
Overview liquid immersion freezing
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI26
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI27
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI28
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI29
Comparison of different Quick Freezing Techniques for Fishery Products
CPF ABF Cryogenic FreezingLow capital investment
Economic to construct and operate
High capital investment cost
Low operating cost Higher operating cost Higher operating costControlled 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 spaceRefrigeration 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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI30
Comparison of Bulk and IQF shrimpParameter Bulk Frozen
ProductIQF Product
Freezing machinery Conventional CPF Cryogenic/belt freezing
Product size Usually 2 kg Individual shrimpGlazing 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 minPrice Determine by drain
weightNot determined by drained weight
Sensitivity to temperature fluctuation
Low High
Consumer acceptability
Poor, handling difficulties
High, easy to handle
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI31
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI32
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI33
Thawing menggunakan airMerupakan cara konvensionalKelemahan : 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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI34
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI35
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
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI36
Infra Red ThawingMekanisme pindah panas permukaan dengan
kecepatan tinggi menggunakan radiasi sebagai sumber panas
Permukaan produk bisa ‘matang’ sebelum bagian dalam produk mencair sempurna
SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI37
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