Pernahkah Anda bertanya-tanya, kenapa sirup kemasan di pasaran itu bisa kental, warna serta rasanya tetap konsisten meskipun disimpan berbulan-bulan?
Ternyata, terdapat teknologi canggih dibaliknya! Pembuatan sirup pada pabrik besar melewati serangkaian proses, salah satunya adalah proses evaporasi.
Evaporasi bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi padatan dengan cara menguapkan sebagian kandungan air dari bahan pangan semi-liquid atau liquid, misalnya sirup, jus, gula, dan lainnya (Kerr 2019).
Evaporasi berbeda dari distilasi, dehidrasi, dan pengeringan, karena teknologi-teknologi tersebut diaplikasikan untuk produk akhir dengan fase padat sedangkan evaporasi masih menghasilkan produk akhir dengan fase liquid (Rizvi 2014).
Selain sirup, teknologi evaporasi banyak diaplikasikan pada industri jus buah, saus tomat, susu kental manis, dan lainnya (Deb et al. 2021).
Salah satu alasan yang dapat menjawab pertanyaan kenapa sirup awet, yaitu karena penurunan aktivitas air (aw) sehingga dapat meningkatkan umur simpan dan/atau stabilitas sirup (Aguiar et al. 2012).
Tapi, ada tantangannya juga…
Paparan panas tinggi dalam waktu tinggal yang lama dalam proses evaporasi dapat mendegradasi nutrisi, terutama untuk produk yang sensitif panas, seperti sirup buah.
Selain penurunan nutrisi, juga dapat menyebabkan perubahan/penyimpangan karakteristik sensorinya, misalnya warna produk menjadi lebih pekat, tekstur lebih kental, rasa lebih pekat, dan lainnya.
Dengan begitu, diperlukan kondisi proses evaporasi dengan waktu tinggal dan suhu minimum, namun masih dapat menguapkan kandungan air produk sesuai target dengan menghasilkan kualitas yang prima.
Selain itu, dari sisi efisiensi energi, proses evaporasi yang umumnya memerlukan energi yang tinggi, perlu dilakukan optimasi proses maupun terobosan teknologi baru untuk dapat memangkas penggunaan energi dengan tetap memperoleh kualitas produk sesuai target.
Lantas, bagaimana untuk menjaga kualitas nutrisi dan sensori dari sirup yang dievaporasi? Serta meningkatkan efisiensi energi evaporator?
Peningkatan laju perpindahan panas menjadi salah satu upaya untuk dapat memangkas/mengurangi konsumsi energi dan juga meningkatkan performa evaporasi.
Proses evaporasi menggunakan tipe falling-film banyak diaplikasikan untuk produk-produk sensitif panas.
Hal itu karena evaporator tipe ini dapat beroperasi dengan gradien temperatur antara suhu steam dan suhu produk yang kecil (ΔT), waktu tinggal (residence time) yang lebih pendek, serta gradien tekanan (ΔP) yang rendah karena tidak menggunakan pompa internal (aliran mengalir ke bawah akibat gaya gravitasi) sehingga tidak menyebabkan overheating pada produk (Cyklis 2017).
Namun, jenis fluida yang sangat bervariasi menyebabkan munculnya tantangan dalam menyusun desain falling-film yang universal.
Sehingga, alih-alih berfokus pada menghasilkan desain evaporator universal (bentuk, ukuran, dan lainnya), riset-riset yang dilakukan saat ini berfokus untuk melakukan optimasi proses maupun dengan terobosan teknologi baru untuk meningkatkan laju perpindahan panas pada proses evaporasi.
Riset menunjukkan bahwa modifikasi permukaan heat exchanger (HE) dapat meningkatkan laju perpindahan panas (Åkesjö et al. 2023).
Modifikasi permukaan merujuk pada mengganti permukaan tabung pemanas dari yang umumnya halus (smooth) menjadi geometri lain, misalnya menjadi permukaan bergelombang.
Modifikasi permukaan dapat mengubah pola aliran dari yang semula laminar menjadi berada pada fase transisi antara laminar dan turbulen.
Sirkulasi ini menyebabkan interaksi antar partikel berlangsung lebih intens dan cepat sehingga meningkatkan laju perpindahan panas dari dinding tabung ke cairan.
Fenomena ini diyakini menjadi mekanisme utama dibalik peningkatan perpindahan panas pada evaporator dengan permukaan bergelombang.
Hasilnya, proses evaporasi dapat dilakukan lebih cepat, produksi lebih masif, hemat energi, dan menghasilkan produk dengan kualitas lebih prima!
Penulis: Brigitta Andien Alverina Kurniawan
Mahasiswa Prodi Ilmu Pangan, Pascasarjana IPB University
Referensi
Aguiar IB, Miranda NG, Gomes FS, Santos MC, de GC Freitas, Tonon RV, Cabral LM. (2012). Physicochemical and sensory properties of apple juice concentrated by reverse osmosis and osmotic evaporation. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 16, 137-142.
Åkesjö A, Gourdon M, Jongsma A, Sasic S. 2023. Enhancing industrial vertical falling film evaporation through modification of heat transfer surfaces – an experimental study. Chem Eng Process – Process Intensif. 191 June. doi:10.1016/j.cep.2023.109456.
Cyklis P. 2017. Industrial scale engineering estimation of the heat transfer in falling film juice evaporators. Appl Therm Eng. 123:1365–1373. doi:10.1016/j.applthermaleng.2017.05.194.
Deb, S., Rani, U., & Malakar, S. (2021). Applications of evaporation in food processing. In Food Processing (pp. 55-76). CRC Press.
Kerr WL. (2019). Food drying and evaporation processing operations. In Handbook of farm, dairy and food machinery engineering (pp. 353-387). Academic Press.
Editor: Siti Sajidah El-Zahra
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Ikuti berita terbaru Media Mahasiswa Indonesia di Google News
