Aktivitas di luar rumah yang terbatas selama masa pandemi COVID-19 telah menciptakan kebiasaan baru di tengah masyarakat dalam memenuhi kebutuhan buah dan sayur. Berbicara mengenai dua komoditi ini, masyarakat dihadapkan pada permasalahan umur simpan yang pendek.
Pasalnya, kadar air buah dan sayur yang tinggi (80-90%) mendukung aktivitas mikroba dan reaksi enzimatik dalam sel, sehingga terjadi degradasi kimia yang memicu pembusukan [1]. Maka dari itu, dua komoditi ini sebaiknya tidak disimpan sebagai stok dalam jangka waktu lama.
Untuk menyiasati terpenuhinya kebutuhan harian buah dan sayur tanpa harus keluar rumah, terutama saat pandemic ini, banyak masyarakat yang akhirnya beralih mengkonsumsi sayur dan buah beku (frozen foods). Tak heran, jika peningkatan konsumsi buah dan sayur beku menjadi tren. Ngomong-ngomong tentang makanan beku, penasaran nggak sih, gimana proses pembekuan makanan terjadi?
Proses Pembekuan Makanan
Fenomena di balik proses pembekuan buah dan sayur sangat menarik untuk dikaji dan tentunya bermanfaat terutama bagi yang tertarik bisnis makanan beku. Selain itu, dengan mempelajari fenomena di balik proses pembekuan, kita dapat mengetahui apakah makanan beku yang kita simpan masih layak dikonsumsi atau tidak. Kenapa? Karena, kalau proses pembekuan tidak dilakukan dengan benar, buah dan sayuran jadi tidak segar lagi dan tak enak ketika dikonsumsi.
Pada umumnya, proses pembekuan terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap pre-cooling, freezing, dan sub-freezing [1].
Pada tahap pre-cooling, air di dalam buah dan sayuran mengalami penurunan suhu dari suhu awal ke titik bekunya. Pada tahap ini, buah dan sayur mengalami kehilangan panas seiring dengan penurunan suhu tanpa terjadi perubahan wujud.
Penurunan suhu lebih lanjut akan sampai pada tahap freezing (pembekuan). Pada tahap ini terjadi kehilangan panas laten, yakni panas yang menyebabkan perubahan wujud dari cair menjadi padat. Setelah tahap pembekuan, penurunan suhu lebih lanjut dinamakan tahap sub-freezing. Untuk penyimpanan jangka panjang, produk makanan biasa disimpan pada suhu -20 ºC [2].
Seperti yang disebutkan di atas, komponen utama buah dan sayur adalah air. Pada proses pembekuan, seluruh air yang terkandung di dalam buah dan sayur mengalami pergerakan, suatu fenomena yang disebut dengan transport molekul [1]. Migrasi molekul-molekul air ini kemudian membentuk kristal es.
Pada proses pembekuan ini, pembentukan bibit kristal es (nukleasi) pertama kali terbentuk pada bagian luar sel. Hal ini terjadi karena bagian dalam sel kaya akan mineral, gula, dan komponen lainnya sehingga memiliki titik beku lebih rendah dibandingkan air di luar sel [1].
Membekunya air di bagian luar sel buah dan sayuran menyebabkan terjadinya peningkatan tekanan osmosis antara bagian luar dan dalam sel. Hal ini memicu pengeluaran molekul-molekul air ke luar sel sehingga menyebabkan pembentukan kristal es yang lebih besar lagi di sana. Nah, kalau proses pembekuan ini tidak dikontrol dengan baik, bisa menyebabkan kerusakan struktur sel buah dan sayuran tersebut.
Pembekuan Untuk Sayur dan Buah
Dari penjelasan proses pembekuan di atas, dapat disimpulkan bahwa pembekuan yang baik akan menghasilkan kristal es sekecil mungkin yang terdistribusi merata pada sel. Dengan demikian, proses pembekuan yang terjadi dapat mempertahankan keutuhan dinding sel buah dan sayuran tersebut.
Hal inilah yang menyebabkan sayuran dan buah tetap renyah meskipun telah dibekukan. Tak hanya itu saja, proses pembekuan yang benar juga dapat mempertahankan aspek nutrisi dan atribut sensori seperti rasa dan tekstur.
Pembekuan Lambat vs Pembekuan Cepat
Berbicara mengenai proses pembekuan, kita mengenal proses pembekuan lambat (Slow freezing) dan proses pembekuan cepat (Fast freezing). Perbedaan antara kedua proses tersebut terletak pada laju pembekuannya.
Dari namanya, pembekuan cepat mampu membekukan bahan dengan kecepatan tinggi, yakni 0,5-100 cm/jam [5], artinya untuk membekukan potongan buah mangga berukuran 2x2x2 cm hanya membutuhkan waktu 10 jam sampai beberapa detik saja. Sedangkan pada pembekuan lambat, ukuran bahan yang sama bisa membeku dalam waktu lebih dari 24 jam [3]. Terbayang bukan kecepatannya?
Nah pembekuan cepat ternyata dapat mempersingkat peristiwa nukleasi sehingga air di dalam sel tidak sempat bermigrasi ke luar sel dan tidak sempat membentuk gumpalan kristal es besar dan tajam yang dapat merusak keutuhan sel buah dan sayuran. Sebaliknya, pembekuan lambat akan memberi waktu lebih lama bagi molekul air di dalam sel untuk bermigrasi ke luar sel sehingga bisa membentuk kristal es besar dan tajam yang bisa melukai sel sayur dan buah [1] [4].
Sebagai gambaran, buah apel yang dibekukan dengan cepat (8.1 ºC per menit) mengandung kristal es dengan ukuran yang lebih kecil dan terdistribusi merata dibandingkan dengan apel yang dibekukan dengan lambat (0.9 ºC per menit). Struktur sel apelnya pun lebih stabil ketika dibekukan secara cepat dibandingkan dengan apel yang dibekukan dengan lambat [2].
Kerusakan sel ini berdampak pada perubahan tekstur dan penurunan berat akhir produk, hal yang tidak diinginkan oleh produsen maupun konsumen frozen foods. Oleh karena itu, pembentukan kristal es yang tajam pada frozen foods juga dapat menjadi indikator telah terjadinya kerusakan pada produk loh.
Jadi, jika sobat sains adalah seorang produsen frozen foods, sudah tahu kan proses pembekuan yang harus dilakukan agar produknya memiliki kualitas yang lebih baik? Atau jika kamu konsumen sudah tau kan gimana cara memilih makanan beku yang berkualitas?
Referensi
- Alabi, K. P., Zhu, Z., & Sun, D.-W. (2020). Transport phenomena and their effect on microstructure of frozen fruits and vegetables. Trends in Food Science & Technology. doi:10.1016/j.tifs.2020.04.016
- Chassagne-Berces, S., Poirier, C., Marie-Francoise, D., Fernada, F., Marc, L., Giuseppe, P., et al. (2009). Changes in texture, cellular structure and cell wall composition in apple tissue as a result of freezing. Food Research International, 42(7), 788–797.
- FAO. ‘Chapter 1: Introduction to freezing’. [online]. Available : http://www.fao.org/3/y5979e/y5979e03.htm
- Khan, I. H., Wellard, R. M., Nagy, S. A., Joardder, M. U. H., & Karim, M. A. (2017). Experimental investigation of bound and free water transport process during drying of hygroscopic food material. International Journal of Thermal Sciences, 117, 266–273
- Purwiyatno Hariyadi. ‘Teknologi Pembekuan Pangan’. FOODREVIEW INDONESIA/VOL.II/NO. 7/JULI 2007 [online]. Available: http://phariyadi.staff.ipb.ac.id/files/2013/02/Teknologi-Pembekuan-Pangan.pdf