Pendinginan dan Keteknikannya dalam Pengawetan Buah Nanas

Ilustrasi kulkas pendingin. Foto: Pexels

Pendinginan dibutuhkan dalam indusri pangan. Metode peyimpanan adalah salah satu metode untuk mengawetkan pangan. Buah dan sayur adalah bahan pangan yang mudah rusak. Kerusakan buah dan sayur bisa diakibatkan oleh berbagai faktor, salah satunya karena faktor penyimpanan.

Produk buah yang disimpan akan mengalami respirasi, penguapan, serta perubahan fisiologis. Perubahan fisiologis diakibatkan hilangnya kelembapan, sehingga dapat menyebabkan kerugian besar hingga 40%. Di sisi lain, sistem penyimpanan dingin menjaga kualitas produk pertanian dengan mengurangi hilangnya kelembapan dan memperlambat perubahan fisiologis (Hazbavi et al., 2015).

Prinsip dasar pengawetan dengan metode pendingin adalah menurunkan suhu makanan dan mempertahankan suhu tersebut sehingga kerusakan yang disebabkan oleh pertumbuhan mikroorganisme, pematangan, reaksi pencoklatan, degradasi pigmen, dan hilangnya kelembapan, dapat dihentikan atau dihilangkan (Chavan et al., 2022).

Sistem pendingin (refrigerant) adalah alat untuk mengatur suhu penyimpanan. Suhu penyimpanan 5°C dapat menghambat pertumbuhan mikrobiologis, mengurangi produksi etilen, respirasi, dan kerusakan internal enzim pada ubi jalar. Dibandingkan dengan teknik pengawetan lainnya, pendinginan menghindari penambahan bahan pengawet dan mencegah kehilangan air serta layu. Suhu penyimpanan harus diatur secara tepat (Yuzainee et al., 2019)

Gambar komponen mesin cold storage (Ferdynanda et al., 2018)

Gambar komponen mesin col storage (Ferdynanda et al., 2018)

Keterangan :

1 = Kompresor 5 = Evaporator

2 = Pipa Kapiler 6 = Fiber Box

3 = Dryer 7 = Dudukan

4 = Kondensor 8 = Thermostat Digital

Tujuan artikel ini adalah untuk mempelajari, memahami metode pendinginan serta mengenal komponen-komponen dalam alat pendingin (refrigerant). Sehingga diharapkan akan mendapatkan informasi mengenai metode pengawetan dengan pendingin serta keunggulannya, menghitung beban pendingin, dan kebutuhan energi pendingin.

Sistem pendingin terdiri dari empat komponen utama: evaporator, kompresor, kondensor, dan pengatur aliran zat pendingin (atau katup ekspansi). Refrigerant adalah zat fluida yang mengalir ke seluruh sistem pendingin.

Refrigerant yang mengalir melalui kumparan evaporator mengambil panas dari udara di dalam ruang pendingin dan membuang panas ke medium di luar ruang saat mengalir melalui kumparan kondensor. Kompresor adalah komponen yang mensirkulasikan zat pendingin ke seluruh system, meningkatkan suhu dan tekanan zat pendingin sebelum memasuki kondensor (Janthasri et al., 2024).

Evaporator merupakan bagian dari alat yang digunakan untuk menguapkan. Evaporator menyerap panas dari lingkungan, dan terjadi perubahan cair menjadi gas. Kompresor memberi tekanan pada system pendinginan.

Kondensor merupakan bagian untuk memfasilitasi pelepasan kalor ke lingkungan. Pada kondensor terjadi perubahan fase dari gas menjadi liquid. Expansi value adalah bagian untuk mnegatur aliran cairan atau laju aliran cairan pada system pendingin.

Menurut (Pathare, et al., 2012) dalam (Duan et al., 2020) terdapat beberapa faktor yang memengaruhi proses pendinginan buah dan sayuran, seperti bentuk, dimensi, rasio permukaan terhadap volume, karakteristik termal, dan suhu. Suhu dalam metode pendinginan harus diatur dan dapat ditentukan untuk suatu bahan.

Beban pendinginan bahan adalah beban panas yang memasuki pendinginan. Beban pendinginan terdiri dari dua komponen yaitu panas sensible atau panas yang dapat menyebabkan peningkatan suhu ruangan dan panas laten atau uap air yang menyebabkan kelembapan meningkat. Tujuan menghitung beban pendingin untuk menduga kebutuhan kapasitas mesin agar mempertahankan suhu optimal. Beban pendingin dapat dihitung dengan rumus:

𝑄𝑝 = 𝑚𝑝 Cp ∆T

Diketahui :

𝑚𝑝 = massa (kg)

Cp = panas jenis (J/kg◦C)

∆T = perubahan suhu bahan (◦C)

COP atau koefisien perfomasi digunakan untuk menentukan kebutuhan energi pada pendingin. COP merupakan nilai perbandingan kalor pada komponen evaporator dengan daya pada komponen kompresor. Sebelum menghitung nilai COP, nilai entalpi harus diketahui terlebih dahulu melalui grafik entalpi yang digunakan. Adapun COP dapat dihitung melalui rumus berikut:

COP =((H1-H4))/((H2-H1))

Diketahui

H1 = entalpi refrigeran pada awal kompresi (kJ/kg-refrigeran)

H2 = entalpi rerigeran pada akhir kompresi (kJ/kg-rerigeran)

H3 = entalpi refrigerant keluar dari kondensor (kJ/kg-refrigeran)

H4 =entalpi refrigeran keluar dari evaporator ( kJ/kg-refrigeran)

Adapun untuk mengetahui niai kerja setiap komponen, dapat ditentukan melalui rumus yaitu :

Wk = m (h2-h1)

qK = (h2-h3)

qE= m (h1-h4)

Laju alir massa: m= qe/((h1-h4))

Ilustrasi pendinginan buah. Foto: Pexels.com

Penelitian yang dilakukan oleh (Ferdynanda et al., 2018) menggunakan fiber box dengan ukuran 46 cm, 35 cm dan 29 cm untuk menyimpan nanas menghasilkan nilai beban pendinginan yang dibutuhkan sebesar 472,19 kJ dan koefisien performasi (COP) sebesar 2,45. Nilai COP >2,8 adalah nilai COP ideal untuk proses pendinginan.

Namun pada penelitian ini karena nilai COP <2,8 maka mesin pendingin ini merupakan mesin pendingin dengan model lama. Dengan mengetahui nilai beban pendinginan dan COP, dapat dilakukan untuk menentukan kebutuhan energi pada pendingin untuk mencapai suhu yang diinginkan untuk mengawetkan buah nanas. Keuntungan metode pendinginan pada buah adalah dapat memperpanjang umur simpan buah.

Laju pendinginan awal dan keseragaman pendinginan memberikan pengaruh penting terhadap kualitas buah dan sayuran. Selain metode pendinginan dan karakteristik buah dan sayuran, pola pengemasan adalah salah satu faktor yang mempengaruhi laju pendinginan dan keseragaman pendinginan (Duan et al., 2020).