Sorpsi
Teknologi pemrosesan bahan pangan
terus berkembang dari waktu ke waktu. Perkembangan teknologi ini didorong oleh
kebutuhan pangan manusia yang terus meningkat yang diakibatkan oleh semakin
meningkatnya jumlah penduduk dunia. Pada saat yang sama, luas lahan penghasil
bahan pangan makin menyempit.Hal tersebut menyebabkan dibutuhkannya
teknologi-teknologi pemrosesan pangan yang mampu meningkatkan kualitas dan
kuantitas produk makanan; salah satunya adalah teknologi pengeringan bahan
makanan.
Pengeringan adalah suatu peristiwa
perpindahan massa dan energi yang terjadi dalam pemisahan cairan atau
kelembaban dari suatu bahan sampai batas kandungan air yang ditentukan dengan
menggunakan gas sebagai fluida sumber panas dan penerima uap cairan.
Pengeringan makanan memiliki dua
tujuan utama. Tujuan pertama adalah sebagai sarana pengawetan makanan.
Mikroorganisme yang mengakibatkan kerusakan makanan tidak dapat berkembang dan
bertahan hidup pada lingkungan dengan kadar air yang rendah. Selain itu, banyak
enzim yang mengakibatkan perubahan kimia pada makanan tidak dapat berfungsi
tanpa kehadiran air. Tujuan kedua adalah untuk meminimalkan biaya distribusi
bahan makanan karena makanan yang telah dikeringkan akan memiliki berat yang
lebih rendah dan ukuran yang lebih kecil.
Pengeringan
merupakan proses penghilangan sejumlah air dari material. Dalam pengeringan,
air dihilangkan dengan prinsip perbedaan kelembaban antara udara pengering
dengan bahan makanan yang dikeringkan. Material biasanya dikontakkan dengan
udara kering yang kemudian terjadi perpindahan massa air dari material ke udara
pengering.
Dalam
beberapa kasus, air dihilangkan secara mekanik dari material padat dengan cara
di-press, sentrifugasi dan lain sebagainya. Cara ini lebih murah dibandingkan
pengeringan dengan menggunakan panas. Kandungan air dari bahan yang sudah
dikeringkan bervariasi bergantung dari produk yang ingin dihasilkan. Garam
kering mengandung 0.5% air, batu bara mengandung 4% air dan produk makanan
mengandung sekitar 5% air. Biasanya pengeringan merupakan proses akhir sebelum pengemasan
dan membuat beberapa benda lebih mudah untuk ditangani.
Klasifikasi Pengeringan
Ditinjau dari pergerakan bahan
padatnya, pengeringan dapat dibagi menjadi dua, yaitu pengeringan batch dan
pengeringan kontinyu. Pengeringan batch adalah pengeringan dimana bahan yang
dikeringakan dimasukan ke dalam alat pengering dan didiamkan selama waktu yang
ditentukan. Pengeringan kontinyu adalah pengeringan dimana bahan basah masuk
secara sinambung dan bahan kering keluar secara sinambung dari alat pengering.
Berdasarkan kondisi fisik yang digunakan untuk memberikan panas pada sistem dan
memindahkan uap air, proses pengeringan dapat dibagi menjadi tiga, yaitu:
1. Pengeringan kontak langsung
Menggunakan
udara panas sebagai medium pengering pada tekanan atmosferik. Pada proses ini
uap yang terbentuk terbawa oleh udara.
2. Pengeringan vakum
Menggunakan
logam sebagai medium pengontak panas atau menggunakan efek radiasi. Pada proses
ini penguapan air berlangsung lebih cepat pada tekanan rendah.
3. Pengeringan beku
Pengeringan
yang melibatkan proses sublimasi air dari suatu material beku.
Mekanisme Pengeringan
Ketika
benda basah dikeringkan secara termal, ada dua proses yang berlangsung secara
simultan, yaitu :
1. Perpindahan energi dari lingkungan untuk menguapkan air
yang terdapat di permukaan benda padat
Perpindahan
energi dari lingkungan ini dapat berlangsung secara konduksi, konveksi ,
radiasi, atau kombinasi dari ketiganya. Proses ini dipengaruhi oleh temperatur,
kelembapan, laju dan arah aliran udara, bentuk fisik padatan, luas permukaan
kontak dengan udara dan tekanan. Proses ini merupakan proses penting selama
tahap awal pengeringan ketika air tidak terikat dihilangkan. Penguapan yang
terjadi pada permukaan padatan dikendalikan oleh peristiwa difusi uap dari
permukaan padatan ke lingkungan melalui lapisan film tipis udara
2. Perpindahan massa air yang terdapat di dalam benda ke permukaan
Ketika
terjadi penguapan pada permukaan padatan, terjadi perbedaan temperatur sehingga
air mengalir dari bagian dalam benda padat menuju ke permukaan benda padat.
Struktur benda padat tersebut akan menentukan mekanisme aliran internal air.
Beberapa mekanisme aliran internal air yang dapat
berlangsung :
1. Diffusi
Pergerakan
ini terjadi bila equilibrium moisture content berada di bawah titik jenuh
atmosferik dan padatan dengan cairan di dalam sistem bersifat mutually soluble.
Contoh: pengeringan tepung, kertas, kayu, tekstil dan sebagainya.
2. Capillary flow
Cairan
bergerak mengikuti gaya gravitasi dan kapilaritas. Pergerakan ini terjadi bila
equilibrium moisture content berada di atas titik jenuh atmosferik.
Contoh: pada pengeringan tanah, pasir, dll.
Benda
padat basah yang diletakkan dalam aliran gas kontinyu akan kehilangan kandungan
air sampai suatu saat tekanan uap air di dalam padatan sama dengan tekanan
parsial uap air dalam gas. Keadaan ini disebut equilibrium dan kandungan air
yang berada dalam padatan disebut equilibrium moisture content. Pada
kesetimbangan, penghilangan air tidak akan terjadi lagi kecuali apabila
material diletakkan pada lingkungan (gas) dengan relative humidity yang lebih
rendah (tekanan parsial uap air yang lebih rendah).
Batch Tray Dryer (Batch Drying)
Metode
batch merupakan metode tray drying yang paling sederhana. Tray dryer terdiri
dari bilik pemanasan yang terbuat dari kayu atau logam-logam tertentu.
Tray/kolom yang telah dimasukkan material yang ingin dikeringkan kemudian di
letakkan secara bersusun dalam kolom. Setelah ruangan ditutup, maka udara panas
dialirkan ke dalam ruang pemanas hingga semua bahan menjadi kering.
Udara
panas yang masuk dari sebelah bawah ruang menyebabkan material yang ada kolom
yang paling bawah menjadi yang paling pertama kering. Setelah tenggat waktu
tertentu, tray akan dikeluarkan dan material yang telah kering diambil.
Material lain yang ingin dikeringkan dimasukkan dan prosedur terjadi
berulang-ulang.
Solar Dryer (Continuous Drying)
Solar drying merupakan metode
pengeringan yang saat ini sering digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan
makanan hasil panen. Metode ini bersifat ekonomis pada skala pengeringan besar
karena biaya operasinya lebih murah dibandingkan dengan pengeringan dengan
mesin. Prinsip dari solar drying ini adalah pengeringan dengan menggunakan
bantuan sinar matahari. Perbedaan dari pengeringan dengan sinar matahari biasa
adalah solar drying dibantu dengan alat sederhana sedemikian rupa sehingga
pengeringan yang dihasilkan lebih efektif.
Metode
solar drying sering digunakan untuk mengeringkan padi. Namun karena pada
prinsipnya pengeringan adalah untuk mengurangi jumlah air (kelembaban) bahan,
maka metode ini juga bisa diaplikasikan untuk bahan makanan lain.
Cara kerja solar dryer adalah sebagai berikut:
Bahan
yang ingin dikeringkan dimasukkan ke dalam bilik yang berada pada ketinggian
tertentu dari permukaan tanah. Udara sekitar masuk melalui saluran yang dibuat
lebih rendah daripada bilik pemanasan dan secara otomatis terpanaskan oleh
sinar matahari secara konveksi pada saat udara tersebut mengalir menuju bilik
pemanasan. Udara yang telah terpanaskan oleh sinar matahari kemudian masuk
kedalam bilik pemanas dan memanaskan bahan makanan. Pengeringan bahan makanan
jadi lebih efektif karena pemanasan yang terjadi berasal dari dua arah, yaitu
dari sinar matahari secara langsung (radiasi) dan aliran udara panas dari bawah
(konveksi).
Spray Dryer (Continuous Drying)
Metode mengeringan spray drying
merupakan metode pengeringan yang paling banyak digunakan dalam industri
terutama industri makanan. Metode ini mampu menghasilkan produk dalam bentuk
bubuk atau serbuk dari bahan-bahan seperti susu, buah buahan, dll.
Bagian-bagian dari unit spray dryer:
• feed pump
• atomizer
• Pemanas uap (air heater)
• Pendispersi udara (air disperse)
• drying chamber
• recovery powder system
• pembersih udara keluaran
Cara kerja spray dryer adalah sebagai berikut:
Pertama-tama
seluruh air dari bahan yang ingin dikeringkan, diubah ke dalam bentuk
butiran-butiran air dengan cara diuapkan menggunakan atomizer. Air dari bahan
yang telah berbentuk tetesan-tetesan tersebut kemudian di kontakan dengan udara
panas. Peristiwa pengontakkan ini menyebabkan air dalam bentuk tetesan-tetesan
tersebut mengering dan berubah menjadi serbuk. Selanjutnya proses pemisahan
antara uap panas dengan serbuk dilakukan dengan cyclone atau penyaring. Setelah
di pisahkan, serbuk kemudian kembali diturunkan suhunya sesuai dengan kebutuhan
produksi.
Prinsip dan Teknik Pengawetan
Makanan ( Pangan )
Agar dapat berjalan, setiap reaksi
kimiawi dan enzimatis membutuhkan kondisi lingkungan yang optimum (misalnya
suhu, pH, konsentrasi garam, ketersediaan air, kofaktor dan faktor lainnya).
Sebagai contoh, mikroorganisme memerlukan semua kondisi yang optimum untuk
berlangsungnya reaksi kimiawi dan enzimatis, dan juga membutuhkan karbon,
sumber nitrogen, beragam mineral, dan ada atau tidak ada oksigen
(aerobik/anaero-bik), beberapa vitamin dan sebagainya.
Kehilangan mutu dan kerusakan pangan
disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut:
a.
pertumbuhan
mikroba yang menggunakan pangan sebagai substrat untuk memproduksi toksin
didalam pangan.
b.
katabolisme
dan pelayuan (senescence) yaitu proses pemecahan dan pematangan yang
dikatalisis enzim indigenus.
c.
reaksi
kimia antar komponen pangan dan/atau bahan-bahan lainnya dalam lingkungan
penyimpanan.
d.
kerusakan
fisik oleh faktor lingkungan (kondisi proses maupun penyimpanan) dan
kontaminasi serangga, parasit dan tikus.
Untuk mengontrol kerusakan kita
harus membuat kondisi yang dapat menghambat terjadinya reaksi yang tidak
dikehendaki. Secara umum, penyebab utama kerusakan produk susu, daging dan
unggas adalah mikroorganisme sementara penyebab utama kerusakan buah dan sayur
pada tahap awal adalah proses pelayuan (senescence) dan pengeringan
(desiccation) yang kemudian diikuti oleh aktivitas mikroorganisme.