Produk perikanan merupakan produk pangan yang bersifat perishable atau mudah rusak karena kandungan nutrisinya yang tinggi seperti kadar protein, lemak, mineral dan komponen nutrisi lainnya (Tacon dan Metian 2013; Domingo 2016). Hal ini menyebabkan produk perikanan mudah mengalami autolisis, peningkatan aktivitas mikroba, oksidasi dan reaksi enzimatis setelah kematian (Nagarajarao 2016; Boziaris dan Parlapani 2017). Pembekuan merupakan teknik terbaik untuk mengawetkan produk perikanan karena dapat memperpanjang umur simpan tanpa menyebabkan perubahan kualitas yang signifikan selama masa penyimpanan (Epinoza-Rodezno 2013; Truonghuynh 2020). Pembekuan dapat menghambat perubahan tersebut dengan memperlambat reaksi biokimia dan fisikokimia pada pangan, namun hanya memperlambat tidak menghentikan terjadinya reaksi (Gokoglu dan Yerlikaya 2015).
Pembekuan adalah teknik pengawetan dengan menurunkan suhu produk menjadi -18ᵒC atau suhu dibawahnya sehingga menghambat pertumbuhan mikroorganisme dan memperlambat perubahan kimia yang mempwengaruhi kualitas produk atau yang menyebabkan produk menjadi rusak (Fennema et al., 1075 dan George 1993). Dalam kondisi pembekuan air bebas dari bahan pangan akan membeku dibawah suhu pembekuan awal, yang mana kondisi ini memberikan efek pengawetan pada produk.
Diantara teknik pembekuan yang umumnya digunakan dalam industry perikanan adalah air blast freezing, immersion freesing, plate freezing, cryogenic freezing dan cryo-mechanical freezing, namun diantara semua teknik tersebut yang paling sering digunakan adalah air blast freezing dan cryogenic freezing (Rodezno 2013). Teknik air blast freezing merupakan teknik yang paling sering digunakan dalam industry pembekuan pangan tradisional, dimana pembekuan dilakukan menggunakan udara dingin sebagai medium pendingin untuk menurunkan suhu makanan ke titik beku hingga bagian paling tengah produk mencapai suhu -18∘C (Biglia et al., 2016). Pada teknik pembekuan air blast, udara dingin disirkulasikan di sekitar bahan pangan sehingga panas dari bahan pangan berpindah keluar bersama uap air dan suhu bahan pangan pun menurun. Air blast freezing menghasilkan proses pendinginan yang lambat atau slow freezing, yang membentuk kristal es yang besar pada dinding sel bahan pangan sehingga menyebabkan penetrasi oksigen yang menghasilkan ketengikan dan juga pencokelatan pada daging dan menyebabkan drip loss.
Kelemahan utama air blast freezing adalah peningkatan total heat load akibat penggunaan fan sehingga biaya operasionalnya menjadi tinggi. Metode pembekuan tidak hanya berpengaruh pada biaya operasional, tapi juga kualitas produk yang dibekukan. Teknik air blast freezing dapat menyebabkan moisture loss pada produk produk yang tidak terbungkus dengan baik saat didinginkan (Dempsey dan Bansal 2012).
Pada metode cryogenic freezing, medium pendingin seperti liquid nitrogen atau CO2 yang memiliki suhu sangat rendah dikontakkan langsung dengan bahan sehingga terjadilah perpindahan panas yang cepat atau rapid freezing (Awonorin 1989). Cryogenic freezing menggunakan sistem immersion atau spray untuk mendifusikan medium pendingin. Pada teknik spray, refrigerant disemprotkan menggunakan system cabinet tunnel, spiral atau batch. Teknik immersion freezing merupakan salah satu teknik pembekuan tercepat, disebabkan penggunaan medium pendingin yang memiliki koefisien termal yang tinggi (Qian et al., 2014).
Tingginya laju pembekuan dapat meminimalisir moisture loss, drip loss dan menjaga tekstur produk pangan selama penyimpanan (Estrada-Flores 2002; Rouaud dan Le-Bail 2015). Hal ini yang menjadikan teknik cryogenic freezing menjadi salah satu teknik yang paling sering digunakan untuk membekukan produk perikanan. Laju pembekuan sangat berhubungan dengan kualitas produk (Goswami 2010). Pembekuan lambat menghasilkan kristal es yang besar yang dapat merusak jaringan bahan pangan dan menyebabkan drip loss ketika thawing, sedangkan pembekuan cepat menghasilkan kristal kristal es yang kecil dan tersebar sehingga tekstur dan kelembaban bahan pangan tetap terjaga dan tidak rusak oleh kristal es yang besar (Rodezno 2013).
Beberapa penelitian menyebutkan bahwa pembekuan cryogenic freezing memberikan pengaruh positif terhadap beberapa parameter pembekuan. Berdasarkan Rodezno (2013), Ikan yang dibekukan dengan cryogenic freezing memiliki freezing loss yang lebih rendah (0,37%) dibandingkan dengan ikan yang dibekukan denvan air blast freezing (0,45%). Hal ini disebabkan karena laju pembekuan yang cepat pada cryogenic freezing membentuk kristal es pada permukaan produk di awal pembekuan sehingga menurunkan laju moisture uptake pada produk (Gruji 1993). Cryogenic freezing juga menghasilkan kadar TBA (Thiobarbituric acid) yang signifikan lebih rendah pada dibandingkan dengan air blast freezing.
Hal ini diduga karena lapisan es yang terbentuk di permukaan ikan pada proses rapid freezing cryogenic menjadi barrier bagi produk terhadap oksigen (Sathivel et al., 2007). TBA meningkat seiring bertambahnya masa penyimpanan dikarenakan oksidasi yang terjadi akibat kerusakan struktur seluler terutama membrane lipida akibat pembentukan kristal es instrasel (Wanous et al., 1994). Berdasarkan penelitian Zhao (2019), cryogenic freezing dapat menghambat penurunan pH dari ikan yang dibekukan. Hal ini terkait dengan pembekuan cepat pada cryogenic freezing yang menghambat reaksi biokimia, sehingga menghambat degradasi ATP yang menyebabkan pembentukan asam piruvat dan asam laktat pada otot ikan.
Pada metode direct immersion dengan liquid nitrogen, bahan pangan dibenamkan dalam liquid nitrogen dan liquid nitrogen secara cepat menguap sehingga terjadilah quick freezing (Sun Pan dan Yeh 2007). Sama seperti metode air blast konvensional, cryogenic freezing juga memiliki kelemahan. Metode direct immersion cryogenic freezing seringkali menyebabkan permukaan produk retak ketika dibekukan dikarenakan penyebaran kristal es yang sangat cepat, selain itu teknik ini juga kurang efisien (James dan James 2013). Hal ini menyebabkan metode immersion sangat jarang digunakan secara komersil. Kelemahan lainnya dari metode immersion adalah medium pendingin yang dapat terkontaminasi sehingga metode ini jarang digunakan di skala industry (Lucas dan Raoult-Wack 1998; Xu et al., 2015). Untuk mengatasi kedua hal ini dapat digunakan pengemas dan control suhu yang baik sehingga keamanan pangan dan tekstur produk yang dihasilkan tetap terjaga. Cryogenic freezing paling cocok diaplikasikan untuk produk yang memiliki permukaan besar. Meski biaya operasional cryogenic freezing lebih mahal dibandingkan system konvensional, biaya instalasi dan perawatannya lebih murah dibandingkan system konvensional (James dan James 2013).
Laju pembekuan dipengaruhi oleh tipe freezer, suhu operasi dan kecepatan medium pembeku, sehingga penting untuk memiliih teknik pembekuan yang tepat agar dapat menghasilkan produk dengan kualitas tinggi serta penggunaan energi yang efisien untuk proses pembekuan (Nicholson 1973; George 1993). Proses pembekuan yang tidak tepat dapat menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan pada pangan beku seperti perubahan warna, denaturasi protein, oksidasi lemak, rekristalisasi es yang menyebabkan off-flavor, kerusakan tekstur dan dan drip loss (Chandrasekaran, 1994; Bhobe & Pai 1986; Londahl 1997). Pemilihan teknik pembekuan akan mempengaruhi konsumsi energi selama proses pembekuan (Rodezno 2013). Oleh sebab itu pemilihan teknik pembekuan yang tepat agar dihasilkan produk pangan beku berkualitas tinggi dengan penggunaan energi minimum. Hal ini akan menguntungkan pelaku industry pembekuan pangan, terutama industry frozen seafood.
Daftar Pustaka
Awonorin, S. 1989. A model for heat transfer in cryogenic food freezing. International Journal of Food Science & Technology, 24(3), 243-259.
Bhobe, A., & Pai, J. (1986). Study of the properties of frozen shrimps. Journal of Food Science and Technology, 23(3), 143-147.
Biglia A, Comba L, Fabrizio E, Gay P, Aimonino DR. 2016. Case studies in food freezing at very low temperature. Energy Procedia 101: 305-312.
Boziaris IS and Parlapani FF. Specific spoilage organisms (SSOs) in fish. The microbiological quality of food (2017): 61-98.
Chandrasekaran, M. (1994). Methods for preprocessing and freezing of shrimps: a critical evaluation. Journal of Food Science and Technology, 31(6), 441-452.
Domingo JL. Nutrients and chemical pollutants in fish and shellfish. Balancing health benefits and risks of regular fish consumption. Crit Rev Food Sci Nutr 56 (2016): 979-988.
Espinoza-Rodezno, L. A., Sundararajan, S., Solval, K. M., Chotiko, A., Li, J., Zhang, J., Alfaro, L., Bankston, J. D., & Sathivel, S. Rodezno, L. A. E., Sundararajan, S., Solval, K. M., Chotiko, A., Li, J., Zhang, J., & Sathivel, S. 2013. Cryogenic and air blast freezing techniques and their effect on the quality of catfish fillets.Lebensmittel-WissenschaftTechnologie,54(2),377-382. http://dx.doi.org/10.1016/j.lwt.2013.07.005.
Estrada-Flores S. Novel cryogenic technologies for the freezing of food products. The Official Journal of Airah (2002): 16-21.
Fennema, O. R., Karel, M., & Lund, D. B. (1975). Freezing preservation. In O. R. Fennema (Ed.), Principles of food sciences part II. Physical principles of food preservation (pp. 173e215). New York, NY: Marcel-Dekker.
George, R. 1993. Freezing processes used in the food industry. Trends in Food Science & Technology, 4(5), 134-138.
Gokoglu N and Yerlikaya P. Freezing and frozen storage of fish. Seafood chilling, refrigeration and freezing: science and technology. John Wiley and Sons (2015): 186- 207.
Goswami, T. K. (2010). Role of cryogenics in food processing and preservation. International Journal of Food Engineering, 6(1).
Grujic, R., Petrovic, L., Pikula, B., & Amidzic, L. 1993. Definition of the optimum freezing rate d 1. Investigation of structure and ultrastructure of beef M. longissimus dorsi frozen at different freezing rates. Meat Science, 33(3), 301-318.
James SJ, James C. 2014. Food Technologies: Freezing. Editor(s): Yasmine Motarjemi, Encyclopedia of Food Safety, Academic Press. Pages 187-195, ISBN 9780123786135, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-378612-8.00266-3.
Londahl, G. (1997). Technological aspects of freezing and glazing shrimp. Infofish International, 3, 49-56.
Lucas, T., & Raoult-Wack, A. (1998). Immersion chilling and freezing in aqueous refrigerating media: review and future trends: Refrig eration et congelation par immersion dans des milieux refrigerants: revue et tendances futures. International Journal of Refrigeration, 21, 419–429.
Nagarajarao RC. Recent advances in processing and packaging of fishery products: A review. Aquatic Procedia 7 (2016): 201-213.
Nicholson, F. 1973. The freezing time of fish. Food and Agricultural Organization of the United Nations.
Qian P, Zhang Y, Shen Q, et al. Effect of cryogenic immersion freezing on quality changes of vacuum-packed bighead carp (Aristichthys nobilis) during frozen storage. J Food Process Preserv 42 (2018): 1-7.
Rouaud O and Le-Bail A. 2015. Optimizing combined cryogenic and conventional freezing with respect to mass loss and energy criteria. International Congress of Refrigeration, Yokohama, Japan.
Sathivel, S., Liu, Q., Huang, J., & Prinyawiwatkul, W. (2007). The influence of chitosan glazing on the quality of skinless pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) fillets during frozen storage. Journal of Food Engineering, 83(3), 366e373.
Sun Pan B, Yeh WT. 2007. Biochrmical and morphological changes in grass shrimp (Peneus mondon) muscle following freezing by air-blast and liquid nitrogen methods. Journal of Food Biochemistry 17(3):147 – 160. DOI:10.1111/j.1745-4514.1993.tb00464.x
Tacon AGJ and Metian M. Fish matters: importance of aquatic foods in human nutrition and global food supply. Reviews in Fisheries Science 21 (2013): 22-38.
Truonghuynh HT, Li B, Zhu H, Guo Q, Li S. 2020. Freezing methods affect the characteristics of large yellow croaker (Pseudosciaena crocea): use of cryogenic freezing for long-term storage. Food Sci. Technol, Campinas, 40(Suppl. 2): 429-435.
Wanous, M. P., Olson, D. G., & Kraft, A. A. (1989). Pallet location and freezing rate effects on the oxidation of lipids and myoglobin in commercial fresh pork sausage. Journal of Food Science, 54(3), 549-552.
Xu, B-G., Zhang, M., Bhandari, B., Cheng, X-F., & Sun, J. (2015). Effect of ultrasound immersion freezing on the quality attributes and water distributions of wrapped red radish. Food and Bioprocess Technology, 8, 1366–1376.
Zhao Y, Ji W, Chen L, Guo J, Wang J. 2019. Effect of cryogenic freezing combined with precooling on freezing rates and the quality of golden pomfret (Trachinotus ovatus). J Food Process Eng. 2019;e13296. https://doi.org/10.1111/jfpe.13296
