Metode dan Peralatan Pembekuan 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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Pengantar Penurunan suhu produk memerlukan peralatan Pemilihan disesuaikan dengan karakteristik produk SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Metode Pembekuan 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 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/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 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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Kelemahan : weight loss dan dehydration 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/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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

Tehnik Pembekuan (Venugopal, 2006) Surface contact freezing Blast Freezing Fluidized Bed Freezing Liquid Immersion Freezing Cryogenic Freezing 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 CO2 dan Ammonia Keunggulan : Dehidrasi produk dapat diminimalkan SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

Contoh Alat ABF Tunnel freezer Spiral Freezer SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

ABF SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Tunnel Freezer SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

Spiral Freezer SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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, 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/REFRIGERASI

Overview liquid immersion freezing SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

Fleksibel untuk berbagai produk 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/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, CO2, atau freon Immersion freezer : Ikan dibekukan menggunakan medium sekunder seperti brine yang disirkulasikan dan berulang kali didinginkan dengan refrigerant 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 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 employed varies, chemicals (polyphosphates) may be used in glaze Uniform coating of the product by the glaze Freezing time 3-6h 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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/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 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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

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/REFRIGERASI

Infra Red Thawing Mekanisme pindah panas permukaan dengan kecepatan tinggi menggunakan radiasi sebagai sumber panas Permukaan produk bisa ‘matang’ sebelum bagian dalam produk mencair sempurna SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI

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 SHANTI DWITA LESTARI/REFRIGERASI