Pembekuan Cepat (Fast Freezing) - Aplikasi pada Pembuatan Es Loli dan Bubuk Kopi

Pada post ini, dibahas mengenai teknik pembekuan secara cepat (fast drying), beserta dengan aplikasi pada industri pangan. Metode treatment suhu rendah secara cepat pada awalnya ditemukan menggunakan media kotak logam yang didinginkan pada suhu -40 hingga -50 derajat celcius. Kemudian, ke dalam kotak tersebut dimasukkan bahan yang ingin didinginkan beserta dengan refrigeran yang digunakan. Refrigeran merupakan zat tunggal maupun campuran yang biasanya berwujud cair dan digunakan sebagai zat pendingin karena memiliki titik didih yang sangat rendah. Metode suhu rendah banyak diadoptasi oleh industri pangan karena memberikan berbagai keuntungan, terutama mempertahankan kulitas bahan pangan dengan memperpanjang umur simpannya. Selain itu, metode pembekuan secara cepat (fast freezing) memiliki keunggulan dibandingkan metode pembekuan biasa. Ini karena ukuran kristal es yang dihasilkan berukuran lebih kecil. Pembentukkan kristal es berukuran besar pada metode pembekuan normal bersifat merusak struktur dari bahan pangan, yang pada akhirnya akan paling berdampak ke tekstur produk.

Terdapat dua jenis metode fast freezing:

1. Cryogenic freezing

Metode fast freezing dengan memberikan kontak langsung dengan refrigeran cair pada bahan yang akan didinginkan. Adapun bahan refrigeran yang umum digunakan adalah nitrogen cair. 

Keuntungan penggunaan nitrogen cair sebagai refrigeran:

- Meningkatkan koefisien transfer panas, sehingga mempercepat pendinginan

- Membentuk kristal es yang lebih kecil dan tidak berbentuk jarum yang sifatnya merusak struktur sel bahan

Kelemahan penggunaan nitrogen cair sebagai refrigeran:

- Berpotensi menimbulkan thermal shock yang dapat mengubah struktur bahan

- Biaya tinggi

- Asphyxiation

Yaitu kondisi kekurangan oksigen. Hal ini lebih berisiko kepada pekerja yang menggunakan nitrogen cair.

- Frost bite

- Gangguan pernapasan

- Perbesaran tubuh tidak normal

Hal ini karena daya muai nitrogen yang tinggi, dimana sedikit nitrogen cair yang masuk ke tubuh dapat menjadi gas yang bervolume besar.

2. Freeze dry

Prinsip dasar: sublimasi (perubahan wujud suatu zat dari padat langsung ke wujud gasnya)

Kelebihan: mempermudah transportasi, mempertahankan stabilitas produk

Kekurangan: mahal

3 tahapan metode freeze dry:

- Freezing

Freezing menggunakan media berupa refrigeran (dapat berupa dry ice, nitrogen) yang bersuhu -50 hingga -80 derajat celcius

- Primary drying
Pada tahap ini, masih terdapat air yang belum terbekukan

- Secondary drying

Terdapat dua produk pangan yang pada proses pembuatannya menggunakan metode pembekuan cepat. Pertama adalah produk es loli yang mana penggunaan teknik pembekuan cepat sudah umum digunakan. Kedua adalah aplikasi yang masih terdengar asing, yaitu pada pembuatan bubuk kopi. 

Es loli

Panganan yang menyerupai tekstur es batu. Namun bedanya adalah es loli dibuat dengan teknik fast freezing. Proses pembekuan yang cepat menyebabkan terbentuknya kristal es yang beukuran lebih kecil dibandingkan dengan teknik pembekuan secara lambat. Pembentukkan kristal es yang lebih kecil ini menyebabkan es loli nampak lebih keruh bila dibandingkan es batu. Pembentukkan kristal es berukuran kecil juga menyebabkan terbentuknya teksur es yang lebih crumbly.

Teknik fast freezing pada pembuatan es loli dapat menggunakan dua metode, yaitu:

- Blast freezing

Yaitu dengan mendorong udara dingin ke bahan. Udara dingin digenerasi dengan mengalirkan udara dari kipas melalui media dry ice, menghasilkan udara dingin yang dialirkan ke bahan yang akan didinginkan.

- Brine bath

Yaitu menggunakan bantuan larutan garam untuk menurunkan titik beku. Menggunakan juga campuran dry ice bersuhu -78 derajat celcius dan liquid nitrogen suhu -198 derajat celcius sebagai media pendingin.

Bubuk kopi

Bubuk kopi dapat dibuat dengan metode pengeringan menggunakan metode spray drying. Pada metode ini, larutan kopi disemprotkan menjadi partikel-partikel berukuran kecil, kemudian dikeringkan secara cepat menggunakan panas.  Namun, penggunaan panas sering berdampak kepada kualitas sensori, terutama flavor yang menurun. Ini karena penggunaan panas dapat merusak atau membuat senyawa flavor yang merupakan senyawa volatil menguap hilang dari bahan. Oleh karena itu, alternatif lain untuk mempertahankan kualitas bahan pangan adalah dengan metode pembekuan. 

Metode pembekuan dalam pembuatan bubuk kopi dilakukan dengan menyiapakan dry ice bersuhu - 78 derajat celcius. Kemudian, di atasnya diletakkan nampan untuk diisi dengan larutan kopi yang telah dibuat. Larutan kopi tersebut akan secara cepat membeku lalu dihancurkan menjadi granula berukuran kecil. Namun, pada suhu ruang granula kopi tersebut akan dengan cepat kembali ke bentuk cairnya. Sehingga, perlu dilakukan penghilangan kandungan air dalam granula secara cepat. Penghilangan kadar air dari granula kopi tersebut dilakukan pada kondisi udara yang vakum. Pengondisian pada udara vakum membuat air pada granula kopi yang berwujud padatan tersublimasi langsung menjadi ke wujud gasnya. Sehingga, granula kopi masih terjaga kekeringannya.