MODEL MATEMATIK PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA SERTA PERUBAHAN KARAKTERISTIK PRODUK SELAMA PROSES PENGGORENGAN BUAH PADA KEADAAN VAKUM

Jamaluddin, Drs.,MP., Prof. Dr. Ir. Budi Rahardjo, MSAE

2011 | Disertasi | S3 Mekanisasi/Teknik Pertanian

Saat ini produk keripik buah melalui proses penggorengan vakum sudah populer dikonsumsi oleh masyarakat, karena produk keripik buah mempunyai sifat mekar, memiliki warna alami serta tekstur yang keras dan renyah jika dimakan. Untuk menghasilkan sifat-sifat produk keripik buah sesuai dengan selera konsumen perlu diperhatikan karakteristik dan kondisi proses serta perubahan bahan baku. Selama proses penggorengan terjadi perpindahan panas dan massa secara simultan menyebabkan banyak perubahan terjadi pada buah yang digoreng, baik secara fisik maupun kimiawi. Perubahan secara fisik antara lain penguapan air, penyerapan minyak, pemasakan bisa menjadi lebih cepat, garing, perubahan volume, memiliki tekstur dan pengembangan rasa, sedangkan perubahan secara kimiawi antara lain gelatinisasi pati, dan perubahan warna pada produk. Tujuan utama penelitian ini terdiri dari 4 (empat) bagian, meliputi: Pertama mengembangkan model matematik perpindahan panas dan massa secara simultan buah selama penggorengan vakum, kedua mengembangkan model matematik perubahan volume dan rasio perubahan densitas buah selama penggorengan vakum dengan mempertimbangkan penurunan kadar air dan penurunan kadar pati, dan ketiga mengembangkan model matematik perubahan kekerasan dan kerenyahan buah selama penggorengan vakum dengan mempertimbangkan penurunan kadar air dan penurunan kadar pati, serta keempat mengembangkan model matematik perubahan warna (L, a dan b) buah selama penggorengan vakum dengan mempertimbangkan penurunan kadar air dan penurunan kadar sukrosa pada produk. Sampel penelitian adalah buah nangka yang digoreng secara vakum pada suhu 70 – 100 Model perpindahan panas dan massa meliputi perubahan kadar air, kadar minyak, kadar pati, kadar sukrosa, kadar gula reduksi dan kadar β-karoten di dalam padatan. Penyusunan model didasarkan pada konsep ”lump capasitance”. Bentuknya adalah persamaan diferensial ordiner order satu simultan yang diselesaikan dengan metode numerik Runge-Kutta. Parameter yang diamati adalah kadar air, kadar pati, kadar sukrosa, kadar gula reduksi, kadar β-karoten, volume, densitas, tekstur serta warna sampel sebelum dan sesudah digoreng. Hasil simulasi kenaikan suhu, penurunan kadar air dan penyerapan minyak padatan selama penggorengan secara vakum menggambarkan bahwa model matematik yang dikembangkan cukup baik digunakan untuk menjelaskan fenomena perpindahan panas dan massa secara simultan pada buah selama penggorengan vakum, demikian pula halnya dengan hasil perhitungan perubahan volume dan rasio perubahan densitas yang menunjukkan bahwa model yang dikembangkan dapat memprediksi dengan baik perubahan volume dan rasio perubahan densitas produk selama penggorengan vakum yang disebabkan oleh O C, lama penggorengan 15 – 60 menit dan tekanan vakum 13 – 23 kPa. penguapan air dan penurunan kadar pati. Di samping itu dari hasil perhitungan perubahan kekerasan dan kerenyahan padatan menggunakan model dengan data menunjukkan pula bahwa model yang dikembangkan dapat digunakan dalam mengungkapkan perubahan kekerasan dan kerenyahan disebabkan oleh penguapan air dan penurunan kadar pati dalam padatan selama penggorengan vakum. Demikian pula dari hasil perhitungan perubahan warna (L, a dan b) diperlihatkan bahwa model perubahan warna (L, a dan b) yang dikembangkan dapat digunakan dengan baik untuk menjelaskan perubahan warna (L, a dan b) disebabkan oleh penurunan kadar air dan kadar sukrosa dalam padatan selama proses penggorengan secara vakum.

Recently, fruit flaky product from vacuum frying process has been popularly consummed by people, because product’s characteristics are puffing, natural color, hard texture and crunchy while being eaten. To meet the characteristics of fruit flaky product being suitable with the consummer taste, it is necessary to consider characteristics and process condition, and also raw material changes. During the frying process, heat and mass transfer simultanously occur that causes many physical and chemical changes in fried fruit. The physical changes in product are water vaporization, oil absorption, shorten the cooking time, development of the crispiness and taste, changing of volume, texture, and taste, whereas the chemical changes in product are gelatinizing starch, and product color change. The main objectives of this research consist of four aims. Firstly, developing simultaneous heat and mass transfer mathematical model of jack fruit during vacuum frying. Secondly, developing jack fruit volume and density change ratio mathematical model during vacuum frying by considering water and starch content degradation/reduction. Thirdly, developing fruit hardness and crunchiness mathematical model during vacuum frying by considering water and starch content reduction. Fourthly, developing mathematical model of fruit color changes (L, a, and b) during vacuum frying by considering water and sucrose content reduction in product. Research samples are jack fruits vacuumly fried at 70 – 100 Heat and mass transfer model involves changes of water, oil, starch, sucrose, glucosa reduction, and β-carotene content in product. Model reconstruction is based on concept of “lump capacitance”. The form of model is a one order simultaneous differential equation solved by Runge-Kutta numerical method. The observed parameters are the contents of water, starch, sucrose, glucosa reduction, β-carotene, volume, density, texture, and sample color before and after being fried. The simulation results of increasing temperatur, water content reduction and oil absorption of product during vacuum frying describe that the developed mathematical models are appropriate to explain simultaneous heat and mass transfer phenomena in vacuumly fried fruit. Computation results of volume change and density change ratio showing that the developed models could predict volume change and ratio of density change during vacuum frying caused by water vaporization and starch content reduction. Besides, from the calculations of product hardness and crunchiness changes using models showed that the developed model could be utilized to reveal the changes of hardness and crunchiness caused by water vaporization and starch content reduction in product O C, frying duration of 15 – 60 minutes, and vacuum pressure of 13 – 23 kPa. during vacuum frying. Based on color change calculation result (L, a, and b) showed that the developed color (L, a, and b) change model can be used to explain color changes (L, a, and b) that were caused by water and sukrosa content reduction in product during vacuum frying.

Kata Kunci : Perpindahan panas dan massa, volume, densitas, tekstur, warna, penggorengan vakum dan buah nangka