Pengeringan (Drying) Program Studi Teknologi Pangan. Sub Topik 4/23/2015. Topik 10a

Transkripsi

1 Program Studi Teknologi Pangan Internationally Recognized Undergraduate Program by IFT & IUFoST FTP 200 Pengantar Teknologi Pertanian Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Program Studi Teknologi Pangan Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, FATETA IPB Topik 10a Pengeringan (Drying) Capaian Pembelajaran Setelah menyelesaikan topik ini, mahasiswa diharapkan mampu : menjelaskan prinsip pengeringan bahan pangan. Menjelaskan berbagai prinsip teknologi pengeringan bahan pangan. Sub Topik Prinsip Pengeringan Proses Pindah Panas dan Massa Selama Pengeringan Beberapa Teknik Pengeringan 1

2 Pengeringan (Dehidrasi) Cara pengawetan tertua Pengurangan kadar air melalui penguapan Pengurangan kadar air: Menurunkan Aw dan peluang kerusakan Penghambatan mikroba : Aw< 0.7 Penghambatan reaksi kimia: Aw < 0.3 menghemat volume meningkatkan efisiensi Produk convenient untuk konsumen. Pengetahuan tentang sifat udara : psikrometrika Aw dan Keawetan Sejak bahan dipanen, dipungut, ditangkap, atau disembelih kerusakan sudah berlangsung Penyebab : fisik, kimia, biologi Kecepatan : lambat (biji bijian, kacang kacangan), cepat (daging, ikan) Pencegahan mikroba : ganggu lingkungan hidupnya Suhu, a w, ph, kadar oksigen, komposisi substrat, penggunaan bahan anti mikroba Pengeringan : penurunan a w bahan pangan Aw vs Pertumbuhan Mikroba vs Reaksi Kimia Pindah Panas dan Massa dalam Pengeringan Relative Reaction Rate Zone I Zone II Zone III Oksidasi lemak Reaksi nonenzimatis browning Reaksi hidrolisi Moisture sorption isotherm Moisture Content Uap air terbawa aliran udara Bahan yg dikeringkan Water Activity 2

3 Proses Pengeringan Konveksi Udara panas dan kering dialirkan ke pengering Kontak bahan pangan udara panas Peningkatan suhu air di dalam Bergerak ke permukaan Di permukaan menguap, terbawa udara panas Dari dalam bergerak lagi ke permukaan Udara yang membawa uap air keluar dalam keadaan jenuh (saturated). Peran panas sensible dan panas laten Mengapa air bergerak? Air di permukaan bahan pindah ke udara Perbedaan konsentrasi air antara permukaan dengan bagian dalam Air didalam bahan bergerak ke permukaan bahan Kapilaritas; mengisi ruang kapiler akibat perbedaan tekanan Difusi akibat perbedaan konsentrasi Perbedaan tekanan uap udara dengan permukaan bahan Rangkaian proses secara sinkron Kondisi untuk pergerakan air dari permukaan Kondisi udara di ruang pengering!!!!! Belajar PSIKROMETRIKA Laju Pengeringan Secara simultan diatur oleh : Transfer panas dari lingkungan untuk mengevaporasi air di permukaan (external condition) Perpindahan air dari dalam ke permukaan yang dilanjutkan dengan evaporasi (internal condition) Penting!!!!! Kondisi udara masuk dan keluar Dianalisis dengan bantuan psychrometric chart Metode Pengeringan Sinar Matahari (Penjemuran) Alat pengering : kontrol Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara dan waktu pengeringan Media pemanas kontak langsung dengan bahan Melalui permukaan logam atau penukar panas Penting : Golongkan pengering yang dibahas dalam kuliah 3

4 Penjemuran Sinar matahari langsung sebagai energi panas Kerugian penjemuran : Tergantung cuaca : kontinuitas Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara tidak dapat diatur Sanitasi tidak terjamin Mutu hasil pengeringan lebih rendah Membutuhkan tempat yang luas Keuntungan penjemuran : Biaya rendah Alat alat lebih murah Penjemuran Mesin Pengering Generasi Pertama Tray / Cabinet Dryers Udara panas mengalir menyelimuti bahan yang dikeringkan Cabinet and bed type dryers such as tray, truck tray, rotary flow conveyor and tunnel dryers Suitable for solid materials such as grains, sliced fruits and vegetables, or chunked products Rak tempat bahan untuk kontak dengan udara panas (kecepatan tinggi) Laju besar untuk efisiensi pindah massa & panas Operasi Batch, kurang seragam, perlu rotasi rak 4

5 Continuous Cabinet Dryer Tunnel Dryer Configuration of a cabinet air dryer (Barbosa Canovas & Vega Mercado, 1996) Pergerakan udara panas dan bahan Co current atau Counter current Tergantung sensitivitas produk Mesin Pengering Generasi Kedua Spray Drying Dryers which were designed for dehydration of slurries and pastes Spray dryers (pengeringsemprot) Penyemprotan bahan, kontak dengan udara panas, penguapan air, pemisahan Drum dryers, intended for dehydrated powder and flakes 5

6 Spray Drying Agglomerates Scaled up agglomerates (source: NIZO food research) Agglomeration Spray dryer with parallel flow (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot ) Drum Drier Double drum dryer with center feed (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot ) Pengering Generasi Ketiga This generation was designed to overcome structural damages and minimize losses of flavor and aroma compounds. The most important example of this generation is freeze dehydration Mekanisme pengeringan beku: Bahan pangan dibekukan Tekanan uap diturunkan di bawah titik triple (610.5 Pa) Saat diberi panas, es padat mengalami sublimasi menjadi uap air tanpa meleleh dulu Uap air dikeluarkan dan kondensasikan Saat direhidrasi, tekstur produk sangat baik Sublimasi bahan padat, dalam vakum (P < 4 mmhg), 10 o F ( 12,2 o C) 6

7 Pengering Generasi Ketiga Freeze Drying Kelebihan : Bahan pangan terhindar dari kerusakan kimiawi dan mikrobiologis Citarasa tetap Daya rehidratasi baik Nilai gizi tetap Kelemahan : Biaya mahal Freeze drying system (adapted from Liapis & Marchello, 1984 ). Freeze dryer Pengering Generasi Keempat This generation was mainly designed for increasing of energy efficiency and capacity of drying. Among this generation, the followings are more popular: Microwave drying Fluidized bed drying 7

8 Microwave Drying Polarisasi muatan pada taraf molekul/atom Molekul bergerak jutaan kali/detik karena adanya medan magnet dan listrik bolak balik Timbul panas The heat dissipated in a product when exposed to an alternating electromagnetic field depends on: the voltage and frequency of the electromagnetic field the distance between electrodes the dielectric constant of the drying material the loss of energy. Microwave Drying A typical microwave system utilizing a conveyorized cavity applicator (Handbook of industrial drying. 1995) Continuous microwave belt furnace 4.5m and 8 Kw (courtesy of Linn Therm Gmbh, 2000). Fluidized bed drying (FBD) Advantages of FBD for drying of agro foods: Large capacity Low construction costs Easy operability Low maintenance Easy and reliable control High thermal efficiency FBD can be used for any non brittle solid agro food including peas, beans, diced vegetables, fruit granules, onion flakes and fruit juice powders Fluidized bed drying (FBD) Produk diapungkan oleh di udara panas Pengeringan uniform seluruh permukaan produk Pembatas: ukuran partikel 8

9 Continuous Fluidized Bed Dryer Drying Methods in Food Industry A typical continuous fluidized bed dryer (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot ) Sun drying or solar dryer Conventional tray drying Freeze drying Vacuum drying Spray drying Microwave drying Contact drying Drum Drying 5 Drying Conditions of various food drying system Fruits and Vegetables suitable for drying Fruits Vegetables Apples Snap Beans Apricots Beets Bananas Carrots Berries (Cherries, strawberry) Sweet Corn Citrus Peel Garlic Coconuts Pumpkin Figs Mushrooms Grapes Okra Nectarines Onions Pears, Plums Peaches Parsley Mango, Papaya Peas Pineapples Hot and Sweet Peppers Ginger, star fruit, Guava Herbs Longan, lychee, Jackfruit Tomatoes 9

10 2 Osmotic Dehydration Process Dehydrated and Dried Fruits available on World Market Fruits wash blanching Peel and slice Dip in osmotic soln Brix Brix CaCl 2 + metabisulfite (KMS) + citric acid Prunes Dates Apricots Apricots Drying (Cabinet or tray drying) packing 4 Dehydrated and Dried Fruits available on World Market Dehydrated and Dried Fruits sell on European Market Banana chip Coconut chip Apple Chip Dried Tomato Dried Strawberry Dried Mango 10

11 Influence of Drying Air Temperature and Exposure Time on Colour of Tomatoes Products from Spray and freeze drying T a 70 C v a 1.0 m/s 60 min 120 min 180 min T a 90 C v a 1.0 m/s 60 min 120 min 180 min 11