Mekanisasi Pertanian

PENGGORENGAN VAKUM

(VACUUM FRYING)

Penggorengan (frying):

Adalah Proses panas yang menggunakan minyak

sebagai media pindah panas, suhu yang

digunakan 160 -185oC

Ilustrasi Perubahan Kadar Air Selama

Penggorengan

T

Tsat TΣ T∞

Obyek

Panas

Uap

Zat terlarut

X

RH/Aw

Kadar Air Keseimbangan

Ke

lem

bab

an (

RH

)

0 0,1 0,2 0,3 0,4

0

0,2

0,6

0,4

0,8

1,0

Air BebasAir Terikat

Kondisi air di dalam bahan & Kurva kadar air

keseimbangan (Basmadjian, 2004)

PENGGORENGAN VAKUM:

1. Penggorengan pada suhu dan tekanan rendah(dibawah tekanan atmosfir), hasilnya renyah.

2. Suhu penggorengan vakum 80 – 90 oC

3. Penggorengan vakum sesuai untuk komoditi peka panas.

Contoh komoditi peka panas: buah, sayur, hasil peternakan/

perikanan.

4. Kerusakan bahan yang digoreng dan minyak dapatditekan (< 10%)

5. Menjawab citra negatif penggorengan konvensional

TUJUAN PENGGORENGAN

- Membentuk cita rasa, aroma dan warna

- Meningkatkan daya cerna

- Mengawetkan

KELEBIHAN PENGGORENGAN VAKUM

- Kerusakan bahan dan minyak dapat ditekanserendah mungkin

- Produk yang dihasilkan dan minyak goreng lebih awet

- Resiko terhadap penyakit yang ditimbulkan lebih rendah

- Sesuai untuk komoditi peka panas: buah, sayur, hasil perairan

Pada penggorengan vakum, bahan yang digorengsudah mempunyai:

- Cita rasa, aroma dan warna- Mudah dicerna namun mudah rusak

Jadi, tujuan khusus penggorengan vakum: mengawetkan dan mempertahankan:-cita rasa, -aroma, -warna.

SYARAT PROSES PENGGORENGAN

No Parameter Nilai

1.

2.

3.

Tekanan

Temperatur:

>Buah dan sayur

>Hasil laut

>Kacang- kacangan

Buih diatas minyak

-66cmHg kebawah

83oC max 90oC

100oC

105oC

Tinggal sedikit dan seragam

SYARAT BAHAN BAKU

No Parameter Kondisi1.

2.

Kematangan

Tekstur, rasa, warnadan aroma Buah dansayur

Optimal (80-90%)

Optimal

SYARAT MINYAK GORENG:

- Satu jenis/ Merk, bahan baku- Satu jenis kualitas- Minyak bekas dan baru tidak boleh dicampur

termasuk wadahnya

Indikator minyak goreng pada

penggorengan vakum rusak: timbul

gelembung udara (buih) diatas

minyak yang memenuhi ruang

penggoreng, hingga terhisap oleh

pompa vakum.

Pada temperatur penggorengan

rendah, memungkinkan

penggunaan minyak berulang

hingga lebih dari 100 kali

pemakaian, namun minyak masih

aman untuk dikonsumsi.

Kapan penggantian minyak dilakukan?

1. Pengolahan komoditi peka panas seperti buah dan sayur

menjadi produk yang renyah menggunakan proses

penggorengan vakum

2. Tiga parameter yang menentukan berakhir/ selesainya

penggorengan vakum

i) tekanan kurang dari 12,5kPa,

ii) suhu 80 – 90 oC, untuk buah, sayur.

iii) kadar air, gelembung air di atas minyak sudah habis.

3. Studi penggorengan vakum

Bagian-bagian Utama Mesin Penggoreng Vakum

No Nama Bagian Fungsi

1

2

3

4

5

Tabung penggoreng

Kondensor

Pompa water jet

Pengendali suhu

Pemanas

Mengkondisikan tekanan dan temperatur.

Terdapat: minyak goreng dan mekanisalat celup

Mengembunkan uap

Mempertahankan tekanan tetap rendah

Mengatur temperatur sesuai dengan yang dikehandaki

Menaikkan suhu penggorengan

Dasar pemilihan: - mudah dan murah dalam produksi,

pengoperasian dan perawatannya,

- mampu bekerja pada temperatur dan

kelembaban tinggi terus menerus.

Sistem Pompa Vakum:

Metode pemvakuman: sistem jet air

Bernoulli (perubahan energi tekanan air

menjadi energi kecepatan melalui nosel).

Tabung Penggoreng:

Posisi:

Horisontal: luas permukaan pindah panas

dan pindah massa per satuan volume

besar, penguapan cepat.

Konstruksi: dirancang hemat bahan

namun kuat.

Kedua sisi: dibentuk melengkung ke

dalam, mengikuti arah tekanan dari luar

sewaktu divakum.

Agar bebannya bersifat beban Tarik.

(kekuatan tarik logam kurang lebih 5 kali

kekuatan tekan).

Mekanik Angkat Celup:

Sistem Engkol: sederhana, mudah

dalam perawatan, pengoperasian, dan

penggantian suku cadang.

Proses pindah massa pada penggorengan berakhir

setelah tercapai keseimbangan antara kadar air

bahan dengan kelembaban udara di dalam ruang

penggoreng.

Contoh hasil proses:

Kehilangan: warna, rasa, aroma,

dan bentuk relatif kecil. Sesuai

untuk bahan peka panas.

Produk kering dan renyah

Contoh hasil proses:

Mekanisasi Pertanian

EVAPORASI

Evaporasi: pengurangan air dari bahan

encer untuk mendapatkan produk cair

konsentrat

Prinsip: menghilangkan sebagian air

dari bahan pangan cair dengan cara

pemanasan

Pemisahan/penguapan air disebabkan

oleh perbedaan volatilitas antara air dan

padatan

Prinsip Evaporasi

Keuntungan: stabilitas

mikrobiologis dan

mengurangi biaya

tranportasi dan

penyimpanan

Contoh: pembuatan pasta

tomat→TS 35-37 dari

evaporasi air juice tomat yg

awalnya TS 5-6%

Prinsip Evaporasi

Fungsi evaporasi:

- Digunakan untuk pemekatan sblm pengeringan, pembekuan/sterilisasi untuk mengurangi berat dan volume→menghemat energi utk penyimpanan, transport dan distribusi

- Evaporasi meningkatkan kadar total solid, menurunkan Aw: lebih awet

- Lebih praktis untuk konsumen

- Merubah flavor, warna makanan

Fungsi Evaporasi

Evaporator terdiri atas heat exchanger dalam

chamber, kontak dg permukaan

bahan→perpindahan panas, perbedaan tekanan

Kondisi vakum dalam ruang evaporasi, suhu

didih turun, kerusakan minimal

Sumber panas: steam, mengalami kondensasi,

kondensat/vapor dibuang→single effect

Jika vapor digunakan lagi untuk media pemanas

pd chamber evaporator lain→multiple effect

SINGLE EFFECT DOUBLE EFFECT

TRIPLE EFFECT

HUBUNGAN ANTARA SUHU, TINGKAT KEVAKUMAN

DAN PENGUAPAN AIR

EFFECT ON FOODS

Beberapa komponen aroma lebih volatil daripada air dan hilang selamaevaporasi→menurunkan kualitas sensoris konsentrat

Beberapa bahan pangan kehilangan seny volatil yg tdk enak: menguntungkan karena kualitas produk meningkat. Ex cocoa dan milk

Komponen volatil ada dlm produk dg cara:

- Pengadukan

- Volatile recovery dg kondensasi vapor

- Stripping volatiles dg inert gas, ditambahkan kembali setelah evaporasi

Evaporasi: kenampakan produk lbh gelap krn konsentrasi meningkat, reaksi kimia (Maillard browning)

Suhu rendah dan waktu tinggal pendek, kualitas sensori baik

Macam-macam Evaporator

Open kettle (Pan)

Horizontal-tube natural circulation evaporator

Vertical-type natural circulation evaporator

Long-tube Vertical type evaporator

Force-circulation-type evaporator

Falling film Evaporator

Agitated-film evaporator

Plate Evaporator

Open-pan solar evaporator

Batch pan Seperti penguapan alami dengan matahari, the batch

pan merupakan metode yang paling tua dan paling sederhana untuk memekatkan larutan.

Secara teknologi sudah ketinggalan, tapi masihdigunakan dalam aplikasi terbatas, seperti pemekatannira untuk pembuatan gula merah.

Waktu tinggal produk dalan pan biasanya beberapajam

Yang penting adalah mendidihkan pada suhu rendahdan gunakan tekanan vakum jika produk sensitifterhadap panas.

Pemanasan pan dengan jaket atau dengan coil ataudipanaskan langsung dengan api dari bawah.

Kapasitas evaporator kecil karena rendahnyakoefisien dan luas perpindahan panas.

Perpindahan panas dapat ditingkatkan dengan adanyapengadukan

Horizontal-tube evaporator

FeedSteam

Vapor

Steam chest

Tube bundle

Thick liquor

Boiling Solution

outside tubes

Condensate

or drips

• Evaporator sederhana. Tidak mahal,

• Steam di tube dan cairan di bagian

luar

• Sirkulasi cairan kurang baik

• Koefisien transfer panas rendah,

akibatnya transfer panas kurang

efisien.

• Baik untuk cairan yang tidak

mengendap, µ rendah

• Pengendapan kerak terjadi di luar

tabung, jadi sukar dibersihkan

• Konstruksi harus diusahakan agar

bundel tabung-tabung bisa

dikeluarkan untuk dibersihkan.

Vertical-tube Basket Evaporator

• hydrostatic head in tubes prevents boiling in tubes

• Cairan dalam tabung, steam dalamshell.

• Sirkulasi / aliran cairan bisa berjalan dengan baik sehingga akibat aliran tersebut, koefisien transfer panas besar, mengakibatkan transfer panas cukup efisien.

• Endapan / kerak terjadi dalam tabung sehingga lebih mudah dibersihkan.

steam

Vertical-tube Standard Evaporator

• Cairan dalam tabung, steam dalam shell.• Cairan dalam tabung mendidih, uap

bergerak ke atas, cairan terbawa. Di atastabung, uap dan cairan terpisah. Uap keatas menuju outlet, cairan ke bawahlewat saluran besar di tengah dankembali masuk ke tabung.

• tekananhydrostatic dalam tubes mencegah pendidihan dalam tubes

• Natural convection berjalan baik sehinggatransfer panas efisien.

• Kerak / endapan terbentuk dalam tabungsehingga lebih mudah dibersihkan.

• Sirkulasi menyebabkan ada sebagiancairan yang berkali-kali kontak denganpermukaan pemanas. Hal ini kurang baikuntuk bahan yang tidak tahan panas, misalnya susu

steam

Vapor

Entrainment settling section

Flow of circulating liquid

Steam

Steam condensing outside tubes

Thick liquor

Drips

Boiling inside tubes

Feed

Long-tube vertical Evaporator

•Untuk memperbesar kecepatan sirkulasi

cairan dengan harapan koefisien transfer

panas makin besar, tabung-tabung untuk

transfer panas diperpanjang.

•Aliran cairan kembali ke bawah lewat pipa

di luar evaporator.

•Keuntungan : Koefisien transfer panas

besar sehingga transfer panas lebih

efisien

•Kerugian : Jumlah penguapan tiap pass

sangat besar (karena tabung panjang)

sehingga konsentrasi lokal di mulut tabung

bagian atas sangat tinggi (cairan dalam

evaporator tidak homogen). Hal ini bisa

menyebabkan kristalisasi atau

pembentukan gel pada tabung, sehingga

bisa mengganggu sirkulasi cairan.

Forced-circulation Evaporator

• Sirkulasi cairan untuk memperbesar koefisien

transfer panas dibantu dengan pompa.

• Koefisien transfer panas bisa besar dan

penyumbatan-penyumbatan dalam tabung

bisa terdorong keluar tabung oleh pompa.

• Tabung tidak terlalu panjang. Sirkulasi cepat,

sehingga larutan dalam evaporator lebih

homogen.

• Diperlukan pompa yang menjadi satu dengan

evaporator sehingga harga alat lebih mahal.

• Perlu biaya pemompaan.

• Karena aliran keluar tabung cepat, maka

pemisahan uap dan cairan lebih sulit,

sehingga perlu baffle yang lebih baik dan

ruang pemisah lebih besar di bagian atas.

Falling Film Evaporator

Larutan pekat dikeluarkan pada bagian bawah.

Cairan mengalir ke bawah membentuk film di

keliling dalam tabung. Aliran disebabkan gaya

berat dan gesekan uap.

Uap bergerak ke bawah. Meskipun t kecil, tetapialiran tetap baik (gravity). Bandingkan dengan

natural convection evaporator misalnya. Luas

permukaan pemanasan sangat besar dibanding

volum cairan dalam evaporator. Hal ini

memungkinkan transfer panas cukup dan

perusakan belum banyak terjadi karena waktu

tinggal kecil (volume cairan dalam evaporator

kecil).

Kapasitas alat ini tidak bisa divariasi terlalu besar.

Evaporasi susu

Pada proses, evaporasi susu melewati tabung

uap panas di bawah kondisi vakum. Pemanasan

berlangsung antara 65-70oC. kandungan

bahan kering pada susu meningkat ketika

proses pemanasan. Konsentrasi padatan telah

sesuai ketika densitas mencapai nilai 1,07.

Pada tingkatan ini, 1 kg unsweetened milk

dengan lemak 8% dan padatan non lemak 18%

diproduksi dari 2,1 kg bahan baku susu yang

memiliki kandungan lemak 3,8% dan padatan

non lemak 8,55%.

Pada proses evaporasi, setelah dimasukkan gula ke dalam evaporator kemudian dicampur dengan susu. Evaporasi dilanjutkan hingga kandungan bahan kering yang dikehendaki tercapai. Kandungan bahan kering diperiksa secara tidak langsung dengan menentukan densitas dari konsentrat

Sweetened condensed milk (Susu kental

manis)

CONCENTRATED FRUIT

AND VEGETABLE JUICE

Proses evaporasi pada pengolahan

concentarated fruit and vegetable juice

menggunakan alat penguap vakum

(vacuum evaporator). Alat ini sangat

baik digunakan untuk menguapkan

bahan-bahan yang peka terhadap suhu

tinggi seperti santan, susu, dalam

industri pembuatan pasta tomat

maupun industri minuman juice. Alat

ini dipakai bila menginginkan

penguapan secara tepat dan tekanan

pada bahan tetap dipertahankan

lebih rendah dari 1 atmosfer