Perpustakaan Digital ITB

Pembusukan pangan terjadi akibat keberadaan air yang mendukung reaksi kimia dan pertumbuhan mikroorganisme. Pengurangan kadar air yang mencapai water activity kurang dari 10% terbukti mampu memperpanjang umur simpan produk. Namun, proses untuk mencapai kadar air ini memerlukan waktu lama dan konsumsi energi yang tinggi. Konsumsi energi dapat dikurangi dengan meningkatkan efisiensi dengan mempelajari proses dan karakteristik metode pengawetan ini. Proses freeze-drying bisa ditingkatkan efisiensinya melalui modifikasi sistem vakum dengan mengintegrasikan ejector yang dipasang pada sebuah generator uap, sehingga memungkinkan sistem pendingin ini untuk memanfaatkan panas buang dari sistem lain. Oleh karena itu kajian termodinamika terhadap sistem freezedrying adsorpsi untuk preservasi makanan ini dilakukan. Analisis termodinamika dilakukan untuk memperoleh neraca massa dan energi freezedrying adsorpsi. Pendekatan ini diawali dengan memperkirakan massa air yang ada di dalam ruang pengeringan berdasarkan ukuran sebuah unit pendingin kecil sebagai pembatas. Lalu, perhitungan energi mencakup proses berbeda yang terjadi, yaitu energi pembekuan dan energi sublimasi. Perhitungan dilakukan menggunakan persamaan kalor sensible dan kalor laten dengan mempertimbangkan massa air tersimpan, sifat termofisik bahan makanan dan fluida tersisa di ruang vakum. Hasil neraca massa digunakan untuk memastikan jumlah energi terpakai sesuai dengan kebutuhan energi pembekuan, energi sublimasi, dan energi mempertahankan temperature dari kebocoran panas ke dalam ruang vakum. Neraca energi mengevaluasi energi masuk kedalam sistem melalui pemanas untuk mengimbangi proses pendinginan, menjaga temperatur dan penggunaan pompa. Kinerja sistem dianalisis melalui perhitungan kinerja sistem yang menghasilkan energi efektif untuk proses sublimasi terhadap total energi yang disuplai untuk melakukan proses dan total waktu proses untuk sublimasi. Nilai COP memberikan indicator kuantitatif tingkat efisiensi termal sistem freeze-drying konvensional. Dalam ruang vakum, perpindahan panas dari bahan makanan terjadi melalui konduksi dan radiasi akibat minimnya proses pergerakan massa fluida. Radiasi berkontribusi sekitar 40–60% terhadap total perpindahan panas, sedangkan konduksi dipengaruhi oleh kadar air tersimpan oleh bahan. Variasi koefisien konduksi oleh bahan makanan tidak memberikan pengaruh signifikan terhadap durasi proses karena tidak terjadi kontak langsung antara bahan dan evaporator. Lamanya proses terutama disebabkan oleh rendahnya laju perpindahan panas dari bahan ke evaporator, yang sangat bergantung pada kandungan air awal. Pemberian panas hingga suhu 60oC terbukti mampu mengurangi waktu sublimasi sebesar 54–58%, tergantung pada kadar air bahan tanpa membuat bahan melalui denaturasi. Hasil ini menunjukan bahwa optimasi sistem vakum dan strategi pemanasan dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi proses freeze-drying.