Kuliah 10a Drying-2015
Transcript of Kuliah 10a Drying-2015
4/23/2015
1
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan – Fakultas Teknologi Pertanian – Institut Pertanian Bogor
Program Studi Teknologi Pangan
Internationally Recognized Undergraduate Program by IFT & IUFoST
Program Studi Teknologi PanganDepartemen Ilmu dan Teknologi Pangan, FATETA‐IPB
Pengantar Teknologi PertanianFTP 200
Topik 10a
Capaian PembelajaranSetelah menyelesaikan topik ini, mahasiswa diharapkanmampu : menjelaskan prinsip pengeringan bahan pangan. Menjelaskan berbagai prinsip teknologi pengeringan
bahan pangan.
Pengeringan (Drying)10.1. Prinsip Pengeringan
10.2. Proses Pindah Panas dan Massa Selama Pengeringan
10.3. Beberapa Teknik Pengeringan
Sub Topik
4/23/2015
2
Pengeringan (Dehidrasi)
•Cara pengawetan tertua•Pengurangan kadar air melalui penguapan•Pengurangan kadar air:
•Menurunkan Aw dan peluang kerusakan•Penghambatan mikroba : Aw< 0.7•Penghambatan reaksi kimia: Aw < 0.3•menghemat volume•meningkatkan efisiensi
• Produk “convenient” untuk konsumen.•Pengetahuan tentang sifat udara : psikrometrika
Aw dan Keawetan
Sejak bahan dipanen, dipungut, ditangkap, ataudisembelih 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
Aw vs PertumbuhanMikroba vs Reaksi Kimia
Zone I Zone II Zone III
Reaksi non‐enzimatisbrowning
Oksidasi lemakReaksi hidrolisi
Moisture sorption isotherm
Relativ
e Re
actio
n Ra
te
Moisture Co
nten
t
Water Activity0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.0
Pindah Panas dan Massa dalam Pengeringan
Bahan yg dikeringkan
Uap air terbawaaliran udara
4/23/2015
3
Proses Pengeringan Konveksi
• Udara panas dan kering dialirkan ke pengering • Kontak bahan pangan udara panas
• Peningkatan suhu 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 untukmengevaporasi 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
Sinar Matahari (Penjemuran) Alat pengering : kontrol Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliran udara dan waktu pengeringan Media pemanas kontak langsung dengan bahan Melalui permukaan logam atau penukar panas
Penting : Golongkan pengering yang dibahas dalamkuliah
Metode Pengeringan
4/23/2015
4
Penjemuran
Sinar matahari langsung sebagai energi panas Kerugian penjemuran : Tergantung cuaca : kontinuitas Suhu, kelembaban udara, kecepatan aliranudara tidak dapat diatur Sanitasi tidak terjamin Mutu hasil pengeringan lebih rendah Membutuhkan tempat yang luas
Keuntungan penjemuran : Biaya rendah Alat‐alat lebih murah
Penjemuran
Udara panas mengalir menyelimuti bahanyang dikeringkan Cabinet and bed type dryers such as tray, truck tray, rotary flow conveyor and tunnel dryers Suitable for solid materials such as grains, sliced fruits and vegetables, or chunked products
Mesin Pengering Generasi Pertama Tray / Cabinet Dryers
Rak tempat bahan untuk kontak dengan udara panas (kecepatantinggi)
Laju besar untuk efisiensi pindah massa & panas Operasi “Batch”, kurang seragam, perlu rotasi rak
4/23/2015
5
Configuration of a cabinet air dryer (Barbosa‐Canovas & Vega‐Mercado, 1996)
Continuous Cabinet Dryer Tunnel Dryer
Pergerakan udara panas dan bahan Co‐current atau Counter current Tergantung sensitivitas produk
Dryers which were designed for dehydration of slurries and pastes
Spray dryers (pengering semprot) Penyemprotan bahan, kontak denganudara panas, penguapan air, pemisahan
Drum dryers, intended for dehydrated powder and flakes
Mesin Pengering Generasi Kedua Spray Drying
4/23/2015
6
Spray dryer with parallel flow (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot )
Spray Drying Agglomerates
Agglom
eration
Scaled up agglomerates (source: NIZO food research)
Double‐drum dryer with center feed (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot )
Drum Drier
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 menjadiuap 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)
Pengering Generasi Ketiga
4/23/2015
7
Kelebihan : Bahan pangan terhindar dari kerusakankimiawi dan mikrobiologis Citarasa tetap Daya rehidratasi baik Nilai gizi tetap
Kelemahan : Biaya mahal
Pengering Generasi Ketiga
Freeze drying system (adapted from Liapis & Marchello, 1984 ).
Freeze Drying
Freeze dryer
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
Pengering Generasi Keempat
4/23/2015
8
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.
A typical microwave system utilizing a conveyorized cavity applicator (Handbook of industrial drying. 1995)
Continuous microwave belt furnace 4.5m and 8 Kw (courtesy of Linn
Therm Gmbh, 2000).
Microwave Drying
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, beans, diced vegetables, fruit granules, onion flakes and fruit juice powders
• Produk diapungkan oleh di udara panas• Pengeringan uniform seluruh permukaan produk• Pembatas: ukuran partikel
Fluidized bed drying (FBD)
4/23/2015
9
A typical continuous fluidized bed dryer (W.L. McCabbe & J. C. Smith & P. Harriot )
Continuous Fluidized Bed Dryer 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 Conditions of various food drying system
5
Fruits and Vegetables suitable for dryingFruits Vegetables
Apples Snap BeansApricots BeetsBananas CarrotsBerries (Cherries, strawberry) Sweet Corn
Citrus Peel GarlicCoconuts PumpkinFigs MushroomsGrapes OkraNectarines OnionsPears, Plums Peaches ParsleyMango, Papaya Peas
Pineapples Hot and Sweet Peppers
Ginger, star fruit, Guava HerbsLongan, lychee, Jackfruit Tomatoes
4/23/2015
10
Fruits
wash
Peel and slice
Dip in osmotic soln20-30-40°Brix50-60-70° Brix
Drying (Cabinet or tray drying)
packing
2
Osmotic Dehydration Process
CaCl2 +
metabisulfite (KMS) +citric acid
blanching
Prunes Dates Apricots Apricots
Dehydrated‐ and Dried‐Fruits available on World Market
Dehydrated‐ and Dried‐Fruits available on World Market
4
Dehydrated‐ and Dried‐Fruits sell on European Market
Dried Strawberry Dried Tomato
Coconut chipBanana chip Apple Chip
Dried Mango