Pengeringan-Beku & Aplikasinya di Industri Pangan Purwiyatno Hariyadi ITP 530 2009 PENGERINGAN BEKU Teknik pengawetan pangan kuno modern Sangat populer 1
PENGERINGAN contoh produk kering Pineapple PENGERINGAN contoh produk kering Jackfruit 2
PENGERINGAN contoh produk kering Mushroom PENGERINGAN kenapa mengawetkan? Kenapa mengawetkan? Menurunkan kadar air menurunkan ketersediaan/aktivitas air Menurunkan aktivitas mikroba Menurunkan reaksi perubahan (stabil selama penyimpanan) 3
PENGERINGAN kenapa mengawetkan? Aktivitas (kadar) air memegang peranan penting dalam menentukan keawetan pangan Zone I Zone II Zone III Zone I Air terikat Kadar Air Zone II Monolayer Zone III Air bebas 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Water Activity PENGERINGAN kenapa mengawetkan? Aktivitas (kadar) air memegang peranan penting dalam menentukan keawetan pangan Zone I Zone II Zone III Oksidasi lemak Reaksi nonenzimatis browning Aktifitas enzim Reaksi hidrolisis Mold growth Yeast growth Bacteria growth Kadar Air 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Water Activity 4
PENGERINGAN kenapa mengawetkan? Aktivitas (kadar) air dan PH memegang peranan penting dalam menentukan keamanan pangan a w 1 0.75 Produk dgn a w >0.75 Produk pangan yang biasanya rusak karena aktivitas mikrobiologi Produk dgn aw < 0.75 Produk pangan yang biasanya rusak karena perubahan kimia & fisik 0 PENGERINGAN kenapa mengawetkan? Aktivitas (kadar) air memegang peranan penting dalam menentukan keawetan pangan a w 1 Produk Resikodgn Resiko Keamanan Pangan asedang w >0.75 Tinggi 0.75 Produk Resikodgn aw Rendah < 0.75 Resiko Sedang 0 4.5 10 ph 14 5
PENGERINGAN kenapa mengawetkan? PENGERINGAN kelemahan produk kering Pengaruh negatif yang terjadi pada produk kering Protein Penurunan daya cerna Vitamin Kerusakan vitamin (terutama vitamnin larut air) Lemak Berpotensi mengalami peningkatan ketengikan oksidatif Karbohidrat Pencoklatan enzimatis dan/atau nonenzimatis. Karmelisasi 6
PENGERINGAN kelemahan produk kering Pengaruh negatif yang terjadi pada produk kering SifatFisik Penurunan mutu inderawi Terjadi pengkerutan permukaan case hardening Kesulitan rehidrasi PENGERINGAN,,, Teknik Pengeringan Metode Pengeringan pada Industri Pangan Cabinet drier Cabinet vacuum drier Concurrent flow drier Counter-current flow drier Fluidized-bed drier Spray drier Freeze drier 7
TEORI Tekanan (atm) cair mendidih gas Diagram Fase Air Suhu ( o C) TEORI Tekanan (atm) membeku cair padat Diagram Fase Air Suhu ( o C) 8
TEORI Tekanan (atm) padat menyublim gas Diagram Fase Air Suhu ( o C) TEORI Tekanan (atm) 1 atm Pengeringan biasa, Pada tek atmosfir, terjadi pd suhu tinggi (1 atm 100 o C) PENGERINGAN 100 o C (212 o F) Suhu ( o C) 9
TEORI Tekanan (atm) 1 atm? Atm (<1atm) Pengeringan vacuum, (pd tek < atmosfir, terjadi pd suhu lbh renda PENGERINGAN? o C (<100 o C) Suhu ( o C) TEORI Tekanan (atm) cair (air) padat (es) < P T gas (uap air) PENGERINGAN BEKU < T T Suhu ( o C) 10
PENGERINGAN BEKU = Lyophilization KELEBIHAN Produk kering cost of shipping /transportasion popular bagi boaters dan hikers tanpa memerlukan referigerasi shipping and storage costs Tidak rentan terhadap kontaminasi - awet & aman Produk porus lebih higroskopis mudah direhidrasi/mudah dilarutkan Struktur fisik bisa dipertahankan Proses pengeringan pada suhu rendah mampu mempertahankan warna, bentuk, tekstur, dan flavor PENGERINGAN BEKU = Lyophilization KELEBIHAN lainnya Convenient Little effort needed to prepare easy to do at home 11
Kriteria Suhu Pengeringan Mekanisme pengeringan Laju pengeringan Tekanan Mutu Produk Biaya Kegunaan umum Pengeringan Biasa/Vakum 37-93 o C Penguapan (evaporasi) Lambat dan tidak komplit tekanan atmosfir Vakuum (diatas P triple ) Sering menghasilkan permukaan yang keriput, kurang porus, densitas tinggi, kurang mudah dibasahkan (disegarkan) kembali, warna kegelapan, mutu flavor, nilai gizi berkurang Lebih murah Untuk pengeringan umum, cocok untuk sayur-sayuran dan biji-bijian, Kurang/tidak cocok untuk daging dan produk daging Pengeringan Beku Dibawah titik beku Sublimasi Cepat, dan lebih komplit Tekanan vakuum (dibawah P triple ) Tidak menyebabkan permukaan yang keriput, lebih porus, densitas lebh rendah, Mudah disegarkan kembali, Warna normal, Mutu flavor dan nilai gizi lebih dapat dipertahankan normal Lebih mahal Untuk produk dengan nilai ekonomi cukup tinggi, mikroenkapsulasi, produk instant, cocok untuk daging dan produk daging PENGERINGAN BEKU Contoh Produk Instant Coffee 12
PENGERINGAN BEKU mampu lebih mempertahankan struktur fisik air es Ruang kosong/ prorous Bekukan Sublimasi Produk Segar Produk Beku Produk Kering-Beku PENGERINGAN BEKU mampu lebih mempertahankan struktur fisik sublimasi Beku Beku Kering sublimasi Proses pengeringan/ Sublimasi (terjadi pada suhu dingin) Kering-beku 13
PENGERINGAN BEKU pengeringan biasa umumnya akan menyebabkan pengerutan/case hardening uap air basah Basah sublimasi Proses pengeringan/ evaporasi (terjadi pada suhu panas/tinggi) Difusi air dan uap air PENGERINGAN BEKU Contoh Produk Tomato Soup Sebelum direhidrasi Sesudah direhidrasi 14
PENGERINGAN BEKU Contoh Produk Mixes MIXED VEGETABLES WITH PASTA Sesudah direhidrasi Sebelum direhidrasi Basic elements of a freeze-drying system PENGERINGAN BEKU prinsip peralatan 15
PENGERINGAN BEKU prinsip peralatan PENGERINGAN BEKU prinsip peralatan 16
PENGERINGAN BEKU prinsip peralatan PENGERINGAN BEKU prinsip peralatan 17
PENGERINGAN BEKU komponen2-nya Shelves Condenser Valve Vacuum Pump Temp control PENGERINGAN BEKU parameter proses Alpha-1 MP 1g in molded vial 40 20 Freezing--> <---------------Sublimation------------------> <-------------Desorption Shelf temp 600 500 Temperature (C) 0 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Product temp Prod temp 1-20 Prod temp 2 300 Shelf Temperature Condenser Temp -40 Vapor Pressure (mbar) 200 Pressure Pressure (mtorr) Pressure (mb or mt) -60 Condenser temp Vapor pressure 100-80 0 Cycle time 18
PENGERINGAN BEKU tahap freezing Profile suhu produk pd proses pembekuan PENGERINGAN BEKU tahap freezing Slow freezing (~ 40 o C) quick freezing (~ 40 o C) 19
PENGERINGAN BEKU tahap freezing Proses pembekuan cepat Quick freezing, laju pergerakan permukaan beku sekitar 0.5-3 cm/jam Air Blast Freezer dan Plate Freezer. Rapid freezing, laju pergerakan permukaan beku sekitar 5-10 cm/jam Fluidized bed Freezer Ultra rapid freezing, laju pergerakan permukaan beku sekitar 10-100 cm/jam pembeku kriogenik/immersion Freezer PENGERINGAN BEKU Industri Food Processing Dairy Industry Nutraceuticals Starters and Cultures Pharmaceutical Disaster Recovery Research Produk Vegetables, meat and fish for instant meals. Fruits for breakfast cereals, juices. Fruit and vegetables for flavourings. potensi aplikasi lainnya High value proteins such as Lactoferrin for baby foods. Other proteins and enzymes for probiotics and starters. Aloe Vera, Echinacea, Mussels, Shark Cartilage. For use in cheeses, yoghurts, meats and probiotics. Proteins, enzymes and hormones with medicinal qualities. Drying of deer velvet. Books and documents water damaged from flooding. Water-logged artifacts such as shipwreck components for museums. Viruses and bacteria for storage during research process. 20
PENGERINGAN BEKU potensi aplikasi PRODUK PANGAN BEKU sebagai PANGAN DARURAT (EMERGENCY FOODS) http://beprepared.com/ 21
PRODUK PANGAN BEKU ideas high value functional food/ingredients high value enzyme high value starter culture highly convenient foods : self heating convenient foods PRODUK PANGAN BEKU ideas Increasing consumption of convenience food/ meals Consumers are becoming increasingly health-conscious Increasing demand for more healthy, home-cooked food However, packed home-cooked meals are cold and unappetising by the time they are eate Heat containers are heavy and inconvenient to carry around 22