Pustaka Freezing Methods and Equipment by North and
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 freezer 2 terdahulu, udara didinginkan oleh 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 2 x 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 CO 2 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 CO 2 dan Ammonia � Keunggulan : Dehidrasi produk dapat diminimalkan 12 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Blast Freezing � Produk berkontak langsung dengan refrigerant � Udara dingin bersuhu -18 sampai – 40 o. C disirkulasikan di sekitar produk dengan kecepatan 120 m/s (paling sering digunakan -30 o. C, 10 -12 m/s) � Kipas digunakan untuk meningkatkan sirkulasi udara dan meningkatkan kecepatan pendinginan � Produk disusun dalam rak, rata-rata ABF dapat membekukan 200 -500 kg 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 2 m/s suhu -35 o. C � 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 3 cm, diperlukan waktu sekitar 30 -35 menit untuk menurunkan suhunya dari 30 ke -18 o. C � 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, Na. Cl, Ca. Cl 2 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 24 rendah SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Overview liquid immersion freezing 25 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Cryogenic Freezing � Menggunaan gas bersuhu super dingin seperti N 2 dan CO 2 sebagai media pembeku � Nitrogen cair bersuhu -196 o. C disemprotkan ke dalam freezer dan disirkulasikan dengan kipas � Freezant yang berkontak dengan produk akan menguap sebagian dan menyebabkan terjadinya pindah panas � 10 x 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 O 2 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, CO 2, 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 Controlled heat transfer Efficient heat transfer Generally bulk freezing Flexible product line Large floor space Less floor space Refrigeration plant required No refrigeration plant Low maintenance cost Minimum maintenance cost Higher dehydration loss Minimum dehydration lost Reasonably good 29 product quality Good product quality Superior product quality 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 Uniform coating of the employed varies, product by the glaze chemicals (polyphosphates) may be used in glaze Freezing time 3 -6 h 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 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 -8 o. C karena suhu yang lebih tinggi mengakibatkan kerusakan tekstur dan berpotensi terkontaminasi oleh bakteri mesofilik 34 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
Metode Thawing Lainnya � Vakum Thawing v Koefisien pindah panas tinggi, keseluruhan produk diberi kalor dengan sistem kondensasi dalam kondisi vakum v Sudah diterapkan untuk ikan kecil whole fish v 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 v Mekanisme pindah panas permukaan dengan kecepatan tinggi menggunakan radiasi sebagai sumber panas v Permukaan produk bisa ‘matang’ sebelum bagian dalam produk mencair sempurna 36 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
� Ohmic, dielectric dan microwave thawing v Mekanisme mentransfer radiasi elektromagnet melalui daging ikan dan merubahnya menjadi energi panas v Metode yang digunakan berbeda-beda berdasarkan frekuensi energilistrik yang digunakan untuk memanaskan bahan v Dielectric : frekuensi 50 Hz(low) v Microwave : 0. 01 – 0. 1 GHz (moderate) v Infrared : 0. 1 – GHz (high) v Waktu thawing kurang dari 1 jam untuk blok fillet berukuran 10 cm 37 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI
- Slides: 37