BAHAN AJAR TEKNIK PENDINGINAN Dan PEMBEKUAN
oleh: Sri Rahayoe, STP, MP
PENATARAN PENYUSUNAN RPKPS DAN BAHAN AJAR UNIVERSITAS GADJAH MADA JULI 2004
Universitas Gadjah Mada
TINJAUAN MATA KULIAH 1. Deskripsi Singkat Mats Kuliah Mata kuliah teknik pendinginan dan pembekuan termasuk mata kuliah lanjut yang diberikan setelah mahasiswa memilih minat studi. Mata kuliah ini merupakan pilihan bagi mahasiswa program studi teknik pertanian (TEP), tetapi merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa yang mengambil minat studi Teknik Produk Pertanian (TPP). Prasarat untuk mengikuti mata kuliah ini adalah sudah mengambil mata kuliah perpindahan panas dan termodinamika. Mata kuliah teknik pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu mata kuliah yang membahas mengenai teknik preservasi bahan pangan. Bagi mahasiswa yang mengambil minat TPP mata kuliah ini berguna mengingat teknik pendinginan dan pembekuan bahan pangan pada saat ini secara komersial telah banyak dijumpai tidak hanya pada skala besar seperti pembekuan udang tetapi juga pada skala kecil seperti yang kita lihat pada toko-toko swalayan dan toko pengecer yang lain. Teknik pendinginan dan pembekuan bahan pangan yang tepat dan aplikatif baik untuk skala besar maupun kecil sangat diperlukan agar produk yang dihasilkan dapat dipertahankan seperti keadaan awal dan kerusakan seminimal mungkin. 2. Tujuan Pembelajaran Setelah mengambil mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan akan : 2.1 Mampu menjelaskan definisi, tujuan dan perkembangan pendinginan dan pembekuan pada industri. 2.2 Mampu merangkum prinsip perpindahan panas dan menghubungkan prinsip tersebut pada proses pendinginan dan pembekuan 2.3 Mampu menjelaskan prinsip termodinamika dalam pendinginan. Mampumenerangkan dasar-dasar mesin pendingin. 2.5 Mampu menjelaskan prinsip preservasi bahan hayati dengan pengambilan energi panas. 2.6 Mampu menjelaskan pembekuan dan pengeringan beku. 2.7 Mampu merancang proses pendinginan 2.8 Mampu merancang bangunan penyimpan dingin.
Universitas Gadjah Mada
3. Susunan Bahan Ajar Bab I
Pendahuluan
Bab II
Rangkuman Perpindahan Panas dalam Pendinginan dan Pembekuan
Bab III
Termodinamika Pendinginan
Bab IV
Dasar-dasar Mesin Pendingin
Bab V
Pendinginan Bahan Hayati
Bab VI
Pembekuan dan Pengeringan Beku
Bab VII
Desain Proses Pendinginan
Bab VIII Desain Bangunan Penyimpan Dingin 4. Petunjuk Penggunaan Bahan Ajar 4.1 Sebelum mengikuti mata kuliah ini diharapkan membaca dan membawa bahan ajar ini , sehingga mempermudah dalam penyampaian dan memberikan urnpan batik yang diharapkan. 4.2 Disarankan membawa pustaka yang dianjurkan sesuai dengan mated yang dibahas dalam setiap kuliah
Universitas Gadjah Mada
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Pendahuluan Pada pendahuluan diberikan pengantar mengenai sistem perkuliahan dan evaluasi. Selanjutnya dijelaskan mengenai definisi, tujuan dan perkembangan teknik pendinginan dan pembekuan pada dunia industri. Bagaimana aplikasi dalam industri dan prospek teknik preservasi tersebut pada saat ini dan masa yang akan datang. Kendala aplikasi yang dihadapi oleh industri baik pada proses maupun rancangbangun dalam pendinginan dan pembekuan terutama untuk bahan pangan juga dipaparkan. Manfaat
pemaparan
tersebut
adalah
membuka
wawasan
dan
menimbulkan minat mahasiswa untuk mempelajari iebih Ianjut masalah pendinginan dan pembekuan bahan pangan, balk dari segi ilmu maupun teknologinya. Adapun
tujuan
instruksional
khusus
adalah
mahasiswa
mampu
menjelaskan definisi, tujuan dan perkembangan pendinginan dan pembekuan pada industri, dapat menyebutkan bahan pangan yang dapat disimpan pada suhu rendah dan mampu menjelaskan hubungan pendinginan dan respirasi bahan hasil pertanian. 1.2. Penyajian a. Uraian Pendinginan adalah proses pengambilan panas dari suatu bendasehingga suhunya akan menjadi lebih rendah dari sekelilingnya. Bila medium pendingin mengadakan kontak dengan bahan pangan maka terjadilah pemindahan panas (energi) dari bahan pangan tersebut ke medium pendingin tadi sampai ke.duanya mempunyai suhu yang sama atau hampir sama. Sedangkan pembekuan adalah proses penurunan suhu bahan sampai suhu di bawah titik beku atau air di dalam bahan berubah menjadi es. Pembekuan merupakan proses yang kompleks akibat adanya bahan terlarut yang mengakibatkan penurunan titik beku dan pengambilan panas laten yang gayut dengan suhu. Pendinginan dan pembekuan telah lama digunakan sebagai salah satu cara pengawetan bahan pangan karena tidak saja dapat mempertahankan cita rasa yang balk yang dimiliki bahan makanan tersebut, tetapi juga dapat menghambat kerusakan-kerusakan yang lain. Aspek teknik dalam pendinginan dan pembekuan meliputi perancangan system pendingin. Untuk merancang system pendinginan dan pembekuan perlu
Universitas Gadjah Mada
mengetahui perubahan entalpi selama proses
pendinginan
dan pembekuan
berlangsung. Aspek Iainnya adalah laju pendinginan/pembekuan yang sedang berlangsung pada bahan karena berkaitan dengan system pendingin yang diperlukan. Laju pendinginan dan pembekuan sangat erat kaitannya dengan sifat dan kualitas bahan. Demikian juga sifat bahan yang dihasilkan dengan pendinginan/pembekuan cepat akan berbeda dengan bahan hasil pendinginan/pembekuan lambat. Pada pembekuan perbedaan tersebut terjadi karena perbedaan cara terjadinya es dalam struktur bahan. Disamping itu laju pembekuan akan menentukan laju produksi bahan yang dibekukan. Pada umumnya pembekuan cepat lebih dikehendaki selama tidak akan merusak bahan yang dibekukan. Jenis bahan pangan yang dapat disimpan dingin dan dibekukan antara lain buah, sayuran, ikan segar, produk ikan, daging segar, produk daging susu dan roti. Saat ini teknologi pendinginan dan pembekuan telah berkembang dengan pesat, sehingga memungkinkan beragam jenis bahan pangan dapat disimpan dingin dan dibekukan. Namun demikian kendala dari aspek teknis masih banyak dijupai pada industri. Untuk mengetahui salah satu perkembangan teknologi pendinginan dan pembekuan beserta permasalahannya disarankan membaca jurnal dengan judui " Precooling techniques and applications for horticultural products — a review" (ditulis oleh Tadhg Brosnan dan Da-wen Sun, dalam International Journal of Refrigeration 24 tahun 2001, halaman 154 — 170). Judul lain adalah "Heat and mass transfer models for predicting freezing processes — a review" (ditulis oleh A.E, Delgado, Da-Wen Sun, dalam Journal of Food Engineering 47 tahun 2001, halaman 157 — 174). Pendinginan dan Respirasi Kerusakan bahan makanan pada umumnya disebabkan karena proses kimiawi atau biokimiawi meskipun kerusakan itu dikerjakan oleh mikroorganisme. Kecepatan reaksi dalam proses kerusakan tadi dipengaruhi oleh suhu_ Salah satu petunjuk terjadinya kerusakan lepas panen ialah berlangsungnya respirasi setelah hasil tanaman dipanen. Tabel 1 menunjukkan bahwa metabolisme jaringan hidup merupakan fungsi suhu. Proses metabolisme pascapanen yang umumnya merupakan proses respirasi, kecepatannya ditunjukkan dengan banyaknya karbon dioksida yang dikeluarkan.
Universitas Gadjah Mada
Tabel 1. Pengaruh suhu pada kecepatan respirasi buah apel Jenis
Suhu (°F)
Mg CO2 yang dikeluarkan per kg apel/jam
Grimes Golden
32
4,76
Winesap
40
8,34
60
29,25
85 32
67,28 2,75
40
5,30
60
20,45
85 33,95 Pada table di atas terlihat bahwa kenaikan suhu menyebabkan kenaikan kecepatan respirasi. Peranan suhu dalam metabolisme ditunjukkan juga mengapa setiap mikroorganisme mempunyai suhu optimum untuk kehidupannya. Ada 3 golongan bakteri yang suhu optimumnya tinggi (131 °F) dinamakan golongan bakteri termofil, yang suhu optimumnya sedang (97 °F) dinamakan mesofil, adapun yang suhu optimum kehidupannya rendah (50 °F) dinamakan psikrofil. Suhu tinggi umumnya dapat merusak jaringan hidup, sedang suhu rendah dapat menghambat metabolisme. Oleh karena itu perlakuan suhu rendah dapat digunakan untukpengawetan jaringan hidup. Ketentuan umum biasanya menyatakan bahwa setiap penurunan 18 °F, kecepatan respirasi akan berkurang menjadi separonya. Atas dasar itu bahan makanan sering disimpan pada suhu rendah seperti pada suhu 34 °F atau dibawahnya untuk memperpanjang daya awetnya. Penyimpanan pada suhu rendah ini tidak saja dapat menghambat kecepatan respirasinya, melainkan juga mengahambat kehidupan mikroorganisme, karena pada hakekatnya kecepatan pertumbuhan mikroorganisme adalah juga merupakan proses metabolisme. Namun yang juga perlu diingat adalah bahwa kehidupan
mikrooragnisme
hanya
dihambat
pada
suhu
rendah,
tetapi
mikroorganisme tersebut tidak mati. b. Aktifitas Aktifitas mahasiswa dalam perkuliahan antara lain memberikan contoh jdnis komoditi yang perlu dan dapat disimpan pada suhu rendah, berikut alasannya serta bagaimana karakteristik komoditi tersebut setelah penyimpanan. Selain itu juga menganalisis kaitan pendinginan dan respirasi bahan hasil pertanian beserta contoh-contohnya.
Universitas Gadjah Mada
c. Rangkuman Teknik pendinginan dan pembekuan merupakan teknik preservasi yang telah umum dilakukan oleh industri. Tujuan penyimpanan bahan pangan pada suhu rendah adalah untuk mengawetkan agar dapat dipertahankan seperti keadaan awal yang segar. Selama proses pendinginan terjadi perubahan entalpi yang berkaitan dengan kondisi udara luar, jumlah dan jenis bahan pangan yang akan didinginkan. Faktor yang terkait dengan persyaratan produk yang akan didinginkan / dibekukan atau disimpan dalam keadaan dingin adalah suhu yang sesuai untuk penyimpanan produk serta laju pendinginan. Saat ini berbagai system pendinginan telah dikembangkan agar dapat diperoleh efisiensi yang tinggi dalam pengaturan suhu dan kelembaban dalam ruang pendingin. 1.3. Penutup Tes formatif belum dapat dilakukan pada bab pendahuluan, sedangkan petunjuk penilaian dan umpan batik dapat dilihat melalui aktivitas mahasiswa di kelas, tanya jawab dan diskusi selama beriangsungnya pembelajaran. Adapun tindak Ianjutnya adalah mahasiswa mempelajari kembali mengenai respirasi yang telah diberikan pada mata kuliah fisiologi dan teknologi pascapanen.
Universitas Gadjah Mada
1.4. Daftar Pustaka Adnan, M, 1982. Pendinginan dan Pembekuan. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gisi UGM. Yogyakarta Delgado, A.E, and Da-Wen Sun. 2001. Heat and mass transfer models for predicting freezing processes — a review. Journal of Food Engineering 47 (2001) 157 — 174. Brosnan,T and Da-wen Sun. 2000. Precooling techniques and applications for horticultural products — a review' . International Journal of Refrigeration 24 (2001) 154 — 170.
Universitas Gadjah Mada
