Nitrogen Cair sebagai Pembeku Makanan secara Cryogenic

Teknologi Pembekuan Makanan adalah teknologi mengawetkan makanan dengan menurunkan temperaturnya hingga di bawah titik beku air. Hal ini akan menyebabkan membekunya kadar air di dalam makanan dan berkurangnya aktivitas air di dalamnya. Menurunnya temperatur dan menghilangnya ketersediaan air menjadi penghambat utama pertumbuhan mikroorganisme dan aktivitas enzim di dalam produk makanan, menyebabkan makanan menjadi lebih awet dan tidak mudah membusuk.

Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon serta menyebabkan kerusakan hati. Teknologi pembekuan seperti ini juga telah ditemukan memiliki kelemahan karena tingkat pendinginan yang kurang rendah suhunya dan relatif tidak stabil sehingga tidak menjamin keawetan produk pangan yang dibekukan.

Kata kriogenik berasal dari bahasa Yunani yang berarti produksi pembekuan dingin, di mana nitrogen cair (atau karbon dioksida) disemprotkan langsung pada bahan-bahan pangan berukuran kecil seperti udang atau strawberry.

Kriogenik (cryogenic) merupakan salah satu teknologi pembekuan yang sebetulnya bukan tergolong ide yang baru. Metode pembekuan pada teknologi ini menggunakan gas yang dimampatkan menjadi cairan (liquid) misalnya nitrogen (N2). Nitrogen cair memiliki titik didih pada suhu -195,8 derajat Celsius, dengan suhu yang sedemikian dingin, nitrogen cair mempunyai kemampuan membekukan bahan organik yang relatif lebih efektif daripada pendingin berbahan amonia ataupun freon. Nitrogen cair merupakan satu dari beberapa pendingin yang dapat kontak langsung dengan bahan pangan tanpa menyebabkan efek samping seperti hambar dan tak berasa.

Pada saat sebelum pendinginan, bahan makanan dikondisikan berada pada suhu 0 derajat Celsius (biasa disebut dengan fase precooling) yang kemudian disemprot dengan nitrogen cair. Ketika nitrogen cair menyentuh permukaan makanan dan segera masuk pendidihan selaput tipis dan terjadi transfer panas karena adanya perbedaan suhu yang cukup besar.

Nitrogen cair disemprotkan ke makanan untuk memberikan efek pendinginan. Pembekuan dengan pencelupan bahan makanan dalam nitrogen cair umumnya dianggap sebagai metode yang tidak efisien meskipun koefisien perpindahan panas tinggi di sekitar daerah titik didih. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa koefisien perpindahan panas seratus kali lipat lebih rendah, yaitu koefisien perpindahan panas ketika bahan makanan mengalami kontak dengan pendingin cair menyebabkan mendidih sebagai akibat dari perbedaan suhu yang telalu ekstrim.

SINTESIS NITROGEN CAIR (LN2)

Nitrogen cair dapat disentesis dengan proses distilasi fraksinasi udara cair dengan tahap-tahap sebagai berikut:
1. Proses Pengiriman Udara
Udara bebas dihisap oleh kompresor dan ditekan hingga 9.5 bar, didinginkan dengan sweet cooling water, kemudian udara yang lembab dipisahkan dalam separator.
2. Proses Pemurnian Udara
Udara dialirkan ke refrigerator, didinginkan hingga 3 derajat Celsius, udara yg lembab dipisahkan dalam water separator, dilewatkan ke molecular sieve adsorber, udara dipisahkan sisa unsur air dan lainnya hingga hanya mengandung N2 dan O2
3. Proses Pemisahan Udara
Udara dialirkan ke main heat exchanger (untuk pendinginan dan pencairan), O2 akan megembun, lalu dialirkan ke menara fraksinasi, O2 akan turun kebawah dan N2 akan naik ke atas.
4. Proses Pencairan
Gas nitrogen dicairkan dengan pendinginan oleh O2 dan kemudian nitrogen cair (LN2) ditampung dalam tangki.