mekanisme pergerakan air dari dalam pangan

1. PRODI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
UNIVERSITAS KHAIRUN
SATUAN OPERASI 2
DOSEN : Dr. Ir. SAYAMSUL BAHRI, M.Si

2. PENGERINGAN (Dehidrasi)
•Cara pengawetan tertua
•Pengurangan kadar air melalui penguapan
•Pengurangan kadar air:
o Menurunkan Aw dan peluang kerusakan
o Penghambatan mikroba : Aw< 0.7
o Penghambatan reaksi kimia: Aw < 0.3
o menghemat volume
o meningkatkan efisiensi
•Produk “convenient” untuk konsumen.
•Pengetahuan tentang sifat udara : psikrometrika

3. 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, aw, pH, kadar oksigen, komposisi substrat, penggunaan
bahan anti mikroba
• Pengeringan : penurunan aw bahan pangan

4. Aw, Pertumbuhan Mikroba
dan Reaksi Kimia
Uap air terbawa
aliran udara
Bahan yg dikeringkan
Pindah Panas dan Massa
dalam Pengeringan

5. 4/23/2015
Proses Pengeringan Konveksi
• Udara panas dan kering dialirkan ke pengering
• Kontak bahan pangan udara panas
• Peningkatansuhu 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 langsungdengan bahan
 Melalui permukaan logam atau penukar panas
 Penting : Golongkan pengering yang dibahas dalam
kuliah
5

6. 4/23/2015
Penjemuran
 Sinar matahari langsung sebagai energi panas
 Kerugianpenjemuran :
 Tergantung cuaca : kontinuitas
 Suhu, kelembabanudara, 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
 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 materialssuch as grains,
sliced fruits and vegetables, or chunked
products
Tray / Cabinet Dryers
 Rak tempat bahan untuk kontak dengan udara panas (kecepatan
tinggi)
 Laju besar untuk efisiensi pindah massa & panas
 Operasi “Batch”, kurang seragam, perlu rotasi rak
6

7. 4/23/2015
Continuous Cabinet Dryer
Configuration of a cabinet air dryer (Barbosa‐Canovas &
Vega‐Mercado, 1996)
Tunnel Dryer
 Pergerakan udara panas dan bahan
 Co‐current atau Counter current
 Tergantung sensitivitas produk
Mesin Pengering Generasi Kedua
 Dryers which were designed for dehydration of
slurries and pastes
 Spray dryers (pengering semprot)
 Penyemprotan bahan, kontak dengan
udara panas, penguapan air, pemisahan
 Drum dryers, intended for dehydrated powder
and flakes
Spray Drying
7

8. 4/23/2015
Spray Drying
Spray dryer with parallel flow (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P.Harriot )
Agglomeration
Agglomerates
Scaled up agglomerates (source: NIZO
food research)
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), 10oF (‐
12,2 oC)
8

9. 4/23/2015
Pengering Generasi Ketiga
 Kelebihan :
 Bahan pangan terhindar dari kerusakan
kimiawi dan mikrobiologis
 Citarasa tetap
 Daya rehidratasi baik
 Nilai gizi tetap
 Kelemahan :
 Biaya mahal
Freeze Drying
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
9

10. 4/23/2015
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 Continuous microwave belt furnace
conveyorized cavity applicator 4.5m and 8 Kw (courtesy of Linn
(Handbook of industrial drying. 1995) Therm Gmbh, 2000).
s,
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, bean
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
10

11. 4/23/2015
Continuous Fluidized Bed Dryer
A typical continuous
fluidized bed dryer
(W.L. McCabbe & J. C.
Smith & P. Harriot )
Drying Methods in Food Industry
• Sun drying or solar dryer
• Conventional tray drying
• Freeze drying
• Vacuum drying
• Spray drying
• Microwave drying
• Contact drying
• Drum Drying
Drying Conditionsof 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
11

12. 4/23/2015
Osmotic DehydrationProcess
Fruits
wash
Peel and slice CaCl2 +
blanching metabisulfite (KMS) +
Dip in osmotic soln citric acid
20-30-40°Brix
50-60-70° Brix
Drying (Cabinet or tray drying)
packing
Dehydrated‐ and Dried‐Fruitsavailable on World Market
Prunes Dates Apricots Apricots
Dehydrated‐ and Dried‐Fruitsavailable on World Market Dehydrated‐ and Dried‐Fruits sell on European Market
Banana chip Coconut chip Apple Chip
Dried Tomato Dried Strawberry Dried Mango
12

13. 4/23/2015
Influence of Drying Air Temperature and Exposure Time on Colour
of Tomatoes
Ta 70°C va 1.0 m/s 60 min 120 min 180 min
Ta 90°C va1.0 m/s 60 min 120 min 180 min
Products from Spray and freeze drying
13