Oleh : Saripah Hudaya, Ir.,MS.
Pelatihan Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian Pengolahan dan Pengawetan Pangan
• Menghambat pertumbuhan mikroba
• Menghambat reaksi-reaksi enzimatis, kimiawi dan biokimiawi
Apakah yang Dimaksud dengan Pendinginan dan Pembekuan ?
Penyimpanan pada suhu rendah dapat menghambat kerusakan makanan, antara lain kerusakan fisiologis, kerusakan enzimatis maupun kerusakan mikrobiologis. Pada pengawetan dengan suhu rendah dibedakan antara pendinginan dan pembekuan. Pendinginan dan pembekuan merupakan salah satu cara pengawetan yang tertua.
Pendinginan atau refrigerasi ialah penyimpanan dengan suhu rata-rata yang digunakan masih di atas titik beku bahan. Kisaran suhu yang digunakan biasanya antara - 1oC sampai + 4oC. Pada suhu tersebut, pertumbuhan bakteri dan proses biokimia akan terhambat. Pendinginan biasanya akan mengawetkan bahan pangan selama beberapa hari atau beberapa minggu, tergantung kepada jenis bahan pangannya. Pendinginan yang biasa dilakukan di rumah-rumah tangga adalah dalam lemari es yang mempunyai suhu –2oC sampai + 16oC.
Pembekuan atau freezing ialah penyimpanan di bawah titik beku bahan, jadi bahan disimpan dalam keadaan beku. Pembekuan yang baik dapat dilakukan pada suhu kira-kira –17 oC atau lebih rendah lagi. Pada suhu ini pertumbuhan bakteri sama sekali berhenti. Pembekuan yang baik biasanya dilakukan pada suhu antara - 12 oC sampai – 24 oC. Dengan pembekuan, bahan akan tahan sampai bebarapa bulan, bahkan kadang-kadang beberapa tahun.
Perbedaan antara pendinginan dan pembekuan juga ada hubungannya dengan aktivitas mikroba.
a. Sebagian besar organisme perusak tumbuh cepat pada suhu di atas 10 oC
b. Beberapa jenis organisme pembentuk racun masih dapat hidup pada suhu kira-kira 3,3oC
c. Organisme psikrofilik tumbuh lambat pada suhu 4,4 oC sampai – 9,4 oC
Organisme ini tidak menyebabkan keracunan atau menimbulkan penyakit pada suhu tersebut, tetapi pada suhu lebih rendah dari – 4,0 oC akan menyebabkan kerusakan pada makanan.
Jumlah mikroba yang terdapat pada produk yang didinginkan atau yang dibekukan sangat tergantung kepada penanganan atau perlakuan-perlakuan yang diberikan sebelum produk itu didinginkan atau dibekukan, karena pada kenyataannya mikroba banyak berasal dari bahan mentah/ bahan baku. Setiap bahan pangan yang akan didinginkan atau dibekukan perlu mendapat perlakuan-perlakuan pendahuluan seperti pembersihan, blansing, atau sterilisasi, sehingga mikroba yang terdapat dalam bahan dapat sedikit berkurang atau terganggu keseimbangan metabolismenya.
Pada umumnya proses-proses metabolisme (transpirasi atau penguapan, respirasi atau pernafasan, dan pembentukan tunas) dari bahan nabati seperti sayur-sayuran dan buah-buahan atau dari bahan hewani akan berlangsung terus meskipun bahan-bahan tersebut telah dipanen ataupun hewan telah disembelih. Proses metabolisme ini terus berlangsung sampai bahan menjadi mati dan akhirnya membusuk. Suhu dimana proses metabolisme ini berlangsung dengan sempurna disebut sebagai suhu optimum.
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan tidak dapat mematikan bakteri, sehingga pada waktu bahan beku dikeluarkan dan dibiarkan hingga mencair kembali (“thawing“), maka pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba dapat berlangsung dengan cepat. Penyimpanan dingin dapat menyebabkan kehilangan bau dan rasa beberapa bahan bila disimpan berdekatan. Misalnya :
• Mentega dan susu akan menyerap bau ikan dan bau buah-buahan
• Telur akan menyerap bau bawang
Bila memungkinkan sebaiknya penyimpanan bahan yang mempunyai bau tajam
terpisah dari bahan lainnya, tetapi hal ini tidak selalu ekonomis. Untuk mengatasinya, bahan yang mempunyai bau tajam disimpan dalam kedaan terbungkus.
Faktor-faktor Apakah yang Mempengaruhi Pendinginan ?
Faktor-faktor yang mempengaruhi pendinginan yaitu :
• Suhu
• Kualitas bahan mentah
Sebaiknya bahan yang akan disimpan mempunyai kualitas yang baik
• Perlakuan pendahuluan yang tepat
Misalnya pembersihan/ pencucian atau blansing
• Kelembaban
Umumnya RH dalam pendinginan sekitar 80 – 95 %. Sayur-sayuran disimpan dalam pendinginan dengan RH 90 – 95 %
• Aliran udara yang optimum
Distribusi udara yang baik menghasilkan suhu yang merata di seluruh tempat pendinginan, sehingga dapat mencegah pengumpulan uap air setempat (lokal).
Apakah keuntungan dan kerugian penyimpanan dingin ?
Keuntungan penyimpanan dingin :
• Dapat menahan kecepatan reaksi kimia dan enzimatis, juga pertumbuhan dan metabolisme mikroba yang diinginkan. Misalnya pada pematangan keju.
• Mengurangi perubahan flavor jeruk selama proses ekstraksi dan penyaringan
• Mempermudah pengupasan dan pembuangan biji buah yang akan dikalengkan.
• Mempermudah pemotongan daging dan pengirisan roti
• Menaikkan kelarutan CO2 yang digunakan untuk “ soft drink “
Air yang digunakan didinginkan lebih dahulu sebelum dikarbonatasi untuk menaikkan kelarutan CO2
Kerugian penyimpanan dingin :
• Terjadinya penurunan kandungan vitamin, antara lain vitamin C
• Berkurangnya kerenyahan dan kekerasan pada buah-buahan dan sayur-sayuran
• Perubahan warna merah daging
• Oksidasi lemak
• Pelunakan jaringan ikan
• Hilangnya flavor
Bagaimanakah Pengaruh Pendinginan terhadap Makanan ?
Pengaruh pendinginan terhadap makanan :
1. Penurunan suhu mengakibatkan penurunan proses kimia, mikrobiologi , dan biokimia yang berhubungan dengan kelayuan, kerusakan, pembusukan , dll.
2. Pada suhu kurang dari 0 oC , air akan membeku kemudian terpisah dari larutan dan membentuk es. Jika kristal es yang terbentuk besar dan tajam akan merusak tekstur dan sifat pangan , tetapi di lain pihak kristal es yang besar dan tajam juga bermanfaat untuk mereduksi atau mengurangi mikroba jumlah mikroba.
Pembentukan kristal es menjadi bagian penting dalam mekanisme pengawetan dengan pembekuan. Sebuah kristal es yang terbentuk misalnya, dapat menarik seluruh air bebas dalam sel bakteri dan khamir. Kristal-kristal ekstra seluler dapat menyebabkan pembekuan isi sel melalui perforasi. Tanpa kristal es ekstra seluler, sel masih bisa betahan (belum membeku) pada suhu – 25 oC, tetapi jika terdapat kristal es tersebut sel membeku pada – 5 oC.
Bagaimanakah Terjadinya Proses Pembekuan ?
Proses pembekuan yang terjadi pada makanan :
Perubahan bahan sampai membeku tidak terjadi sekaligus dari cairan ke padatan. Contohnya sebotol susu yang disimpan pada ruang pembeku (freezer), maka cairan yang paling dekat dengan dinding botol akan membeku lebih dahulu. Kristal yang terjadi mula-mula ialah air murni (H2O). Ketika air terus berkristal, susu menjadi lebih pekat terutama pada komponen protein, lemak, laktosa, dan mineral. Pekatan ini akan berkristal secara perlahan-lahan sebanding dengan proses pembekuan yang berlangsung pada makanan.
Pada pembekuan akan terjadi beberapa proses sebagai berikut :
Mula-mula terjadi pembentukan kristal es yang biasanya berlangsung cepat pada suhu dibawah 0 oC. Kemudian diikuti proses pembesaran dari kristal-kristal es yang berlangsung cepat pada suhu – 2 oC sampai - 7 oC. Pada suhu yang lebih rendah lagi, maka pembesaran kristal-kristal es dihambat karena kecepatan pembentukan kristal es meningkat.
Secara normal pembesaran kristal-kristal es dimulai di ruang ekstra seluler, karena viskositas cairannya relatif lebih rendah. Bila pembekuan berlangsung secara lambat, maka volume ekstra seluler lebih besar sehingga terjadi pembentukan kristal-kristal es yang besar di tempat itu. Kristal es yang besar akan menyebabkan kerusakan pada dinding sel. Kadar air bahan makin rendah , maka akan terjadi denaturasi protein terutama pada bahan nabati. Proses ini bersifat irreversible.
Pembekuan secara cepat akan menghambat kecepatan difusi air ke ruang ekstra seluler, akibatnya air akan berkristal di ruang intra seluler, sehingga massa kristal es akan terbagi rata dalam seluruh jaringan. Kristal es yang terbentuk berukuran kecil-kecil. Keadaan ini mengakibatkan kehilangan air pada waktu “ thawing “ akan berkurang.
Pembekuan menyebabkan terjadinya :
• perubahan tekstur
• pecahnya emulsi lemak
• perubahan fisik dan kimia dari bahan
Perubahan yang terjadi tergantung dari komposisi makanan sebelum dibekukan. Konsentrasi padatan terlarut yang meningkat, akan merendahkan kemampuan pembekuan. Bila dalam larutan mengandung lebih banyak garam, gula, mineral, dan protein, akan menyebabkan titik beku lebih rendah dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk membeku.
Dibandingkan dengan pemanasan dan pengeringan, maka pembekuan dalam pengawetan sebenarnya lebih berorientasi pada usaha penghambatan tumbuhkembangnya mikroba serta pencegahan kontaminasi yang akan terjadi. Oleh karena itu jumlah mikroba dan kontaminasi atau kerusakan awal bahan pangan sangat penting diperhitungkan sebelum pembekuan. Jadi sanitasi dan higiene pra-pembekuan ikut menentukan mutu makanan beku. Produk pembekuan yang bahan asalnya mempunyai tingkat kontaminasi tinggi, akan lebih cepat rusak atau lebih cepat turun mutunya dibandingkan dengan bahan yang pada awalnya lebih rendah kadar kontaminasinya.
Teknik-teknik Apakah yang Dilakukan pada Pembekuan ?
Teknik-teknik Pembekuan :
1. Penggunaan udara dingin yang diiupkan atau gas lain dengan suhu rendah kontak langsung dengan makanan. Contohnya alat pembeku terowongan (“tunnel freezer “ ).
2. Kontak tidak langsung
Makanan atau cairan yang telah dikemas kontak dengan permukaan logam (lempengan silindris) yang telah didinginkan dengan cara mensirkulasikan cairan pendingin. Contohnya alat pembeku lempeng ( “plate freezer “ ) .
3. Perendaman langsung makanan ke dalam cairan pendingin atau menyemprotkan cairan
pendingin di atas makanan, misalnya nitrogen cair, freon, atau larutan garam.
Dalam sistem pendingin diperlukan suatu medium pemindahan panas yang disebut “refrigeran “. Yang dimaksud dengan refrigeran yaitu suatu bahan yang dapat menghilangkan atau memindahkan panas dari suatu ruang tertutup atau benda yang didinginkan.
Sifat-sifat refrigeran dalam sistem pendingin, a.l. :
• Titik didih rendah
• Titik kondensasi rendah
• Tidak menimbulkan karat pada logam
• Tidak mudah menimbulkan iritasi / luka
• Harganya relatif murah
• Mudah dideteksi dalam jumlah kecil
Refrigeran yang sering digunakan, a. l. :
• Ammonia ( NH3 )
• Metil khlorida ( CH3Cl )
• Freon 12 atau dichlorofluorometana ( CCl2F2)
• Karbon dioksida ( CO2 )
• Sulfur dioksida ( SO2 )
• Propane ( C3H8 )
Sirkulasi udara dalam lemari es perlu dijaga untuk mencegah pengeringan dari produk dan menghilangkan panas dari produk dan dari dinding lemari es. Sebagian besar makanan mengandung air dalam kadar yang tinggi, karena itu jangan dibiarkan bahan terbuka terhadap sirkulasi udara yang cepat. Kelembaban dalam ruang es perlu dikontrol karena perbedaan uap diantara lemari es dan makanan menyebabkan hilangnya air dari makanan yang tidak dibungkus, sehingga terjadi pengringan bahan.
Pengeringan terutama terjadi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus lebih dahulu atau dibungkus dengan bahan yang tidak tembus uap air serta waktu membungkusnya masih banyak ruang-ruang yang tidak terisi.
Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan , antara lain :
1. Suhu
Suhu yang terlalu tinggi akan mengakibatkan pengeringan yang terjadi lebih besar
2. Kelembaban relatif atmosfir
Bila RH rendah, maka pengeringan lebih besar
3. Kontak dengan atmosfir
Penggunaan pembungkus akan mengurangi gejala kekeringan
4. Intensitas sirkulasi udara
Perbedaan suhu antara produk dan udara
Perubahan-perubahan yang terjadi pada pendinginan, antara lain :
• Perubahan warna pemucatan warna khlorofil -Pencoklatan
• perubahan tekstur kerusakan gel -pengerasan
• perubahan flavor hilangnya flavor asal (pembentukan flavor yang menyimpang) -ketengikan
• perubahan zat gizi
-vitamin C
-lemak tidak jenuh
-asam amino essensial
Kerusakan-kerusakan Apakah yang Terjadi pada Pendinginan ?
Kerusakan-kerusakan yang terjadi pada pendinginan
Pemakaian suhu rendah untuk mengawetkan bahan pangan tanpa mngindahkan syarat-syarat yang diperlukan oleh masing- masing bahan, dapat mngakibatkan kerusakan-kerusakan sebagai berikut :
1. Chilling injury
Chilling injury terjadi karena :
• kepekaan bahan terhadap suhu rendah
• daya tahan dinding sel
• burik-burik bopeng (pitting)
Jaringan bahan menjadi cekung dan transparan
• Pertukaran bau / aroma
Di dalam ruang pendingin dimana disimpan lebih dari satu macam komoditi atau produk, kemungkinan terjadi pertukaran bau/aroma. Contoh: apel tidak dapat didinginkan bersama-sama dengan seledri, kubis, ataupun bawang merah.
2. Kerusakan oleh bahan pendingin / refrigeran
Bila lemari es menggunakan amonia sebagai refrigeran, misalnya terjadi kebocoran pada pipa dan ammonia masuk ke dalam ruang pendinginan, akan mengakibatkan perubahan warna pada bagian luar bahan yang didinginkan berupa warna coklat atau hitam kehijauan. Kalau proses ini berlangsung terus, maka akan diikuti proses pelunakan jaringan-jaringan buah. Sebagai contoh : suatu ruangan pendingin yang mengandung amonia sebanyak 1 % selama kurang dari 1 jam, akan dapat merusak apel, pisang, atau bawang merah yang disimpan di dalamnya.
3. Kehilangan air dari bahan yang didinginkan akibat pengeringan
Kerusakan ini terjadi pada bahan yang dibekukan tanpa dibungkus atau yang dibungkus dengan pembungkus yang kedap uap air serta waktu membungkusnya masih banyak ruang-ruang yang tidak terisi bahan. Pengeringan setempat dapat menimbulkan gejala yang dikenal dengan nama “ freeze burn “ , yang terutama terjadi pada daging sapi dan daging unggas yang dibekukan. Pada daging unggas, hal ini tampak sebagai bercak-bercak yang transparan atau bercak-bercak yang berwarna putih atau kuning kotor.
Freeze burn disebabkan oleh sublimasi setempat kristal-kristal es melalui janganjaringan permukaan atau kulit. Maka terjadilah ruangan-ruangan kecil yang berisi udara, yang menimbulkan refleksi cahaya dan menampakkan warna-warna tersebut. Akibat terjadinya
freeze burn, maka akan terjadi perubahan rasa pada bahan , selanjutnya diikuti dengan proses denaturasi protein.
4. Denaturasi protein
Denaturasi protein berarti putusnya sejumlah ikatan air dan berkurangnya kadar protein yang dapat diekstrasi dengan larutan garam. Gejala denaturasi protein terjadi pada daging, ikan, dan produk-produk air susu. Proses denaturasi menimbulkan perubahan-perubahan rasa dan bau, serta perubahan konsistensi (daging menjadi liat atau kasap). Semua bahan yang dibekukan, kecuali es krim, sebelum dikonsumsi dilakukan “thawing“, maka untuk bahan yang telah mengalami denaturasi protein pada waktu pencairan kembali, air tidak dapat diabsorpsi (diserap) kembali. Tekstur liat yang terjadi disebabkan oleh membesarnya molekul-molekul. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
