Dalam dunia industri, proses pemanggangan/pengovenan salah satu proses yang sangat penting saat ini. Konsep pemanggangan atau memanggang ada seiring dengan peradaban manusia, dikenal sejak zaman dahulu dan seiring dengan minat konsumen terhadap olahan siap saji terutama produk bakery maka dalam industri proses pemanggangan ini sangat diperlukan. Produk bakery termasuk roti, cookies, biskuit dan kue merupakan pangan fungsional yang telah dikembangkan dalam industri pangan. Tahap pembuatannya terdiri dari tujuh langkah yaitu pencampuran, fermentasi, pengaturan kelembaban (%RH), pencetakan, pemanggangan (pengovenan), dan pendinginan. Memanggang adalah proses thermal (panas) yang dilakukan pada suhu tinggi. Memanggang merupakan proses kompleks yang melibatkan perpindahan panas dan massa dalam waktu yang bersamaan sehingga dapat mengubah potongan adonan menjadi produk yang ringan, mudah dicerna dan beraroma dibawah pengaruh panas. Dengan demikian, proses pemanggangan berperan penting ditinjau dari segi penggunaan energi, pembentukan dan pemantapan produk bakery.
Tujuan artikel ini adalah untuk mempelajari dan mengkaji transfer panas yang terjadi pada pemanggangan produk bakery seperti roti dan cookies. Dengan demikian, diharapkan dapat diperoleh informasi tentang mekanisme transfer panas, dan mempelajari model persamaan rumus transfer panas pada oven atau pemanggangan.
Pada proses pemanggangan terjadi perubahan pada produk yaitu pemuaian volume, penguapan air, denaturasi protein, gelatinisasi pati, dan pembentukan warna akibat reaksi pencoklatan (browning dan maillard). Kualitas produk dapat diperoleh dengan optimal seiring dengan proses pemanggangan yang baik. Dalam proses pemanggangan ini, panas berpindah secara konveksi dari media pemanas ke dalam produk, secara radiasi dari dinding oven ke produk dan secara konduksi dari peripheral ke pusat geometri produk. Pindah panas ini dipengaruhi oleh sifat dari produk seperti jenis panas, konduktivitas thermal, difusivitas thermal, dan difusivitas kelembapan. Sifat inilah yang dapat digunakan untuk menentukan suhu pemanggangan dan kelembapan dalam produk selama proses pemanggangan. Nilai konduktivitas thermal produk bakery (roti) secara keseluruhan dipengaruhi oleh volume, porositas, dan densitas serta kehilangan air selama pemanggangan. Difusivitas thermal merupakan fungsi suhu, sedangkan panas spesifik merupakan fungsi suhu dan kadar air (Prasanth, et al., 2012).
Suhu yang digunakan dari pemanggangan harus tetap dikontrol dan dipertahankan secara konsisten selama proses pemanggangan sesuai dengan sifat dari produk dari keseluruhan interaksi pembuatan produk bakery, karena suhu dapat berdampak signifikan pada peralatan pemanggangan termasuk gelatinisasi, respon dan peningkatan enzimatik dan karamelisasi dalam produk. Selama siklus pemanggangan terjadi pindah panas dan pertukaran massa secara bersamaan yang dibatasi oleh kondensasi penguapan. Hal ini disebabkan udara yang terus menerus dipanaskan akan mengeluarkan lebih banyak panas pada ruang pemanggangan. Terjadi perbedaan yang lebih besar antara suhu rata-rata ruang pemanggang dan udara panas yang masuk ke ruang melalui penukar panas, sehingga laju kenaikan suhu pada saat itu relatif tinggi. Ini berdampak pada gelatinisasi, dimana tingkat gelatinisasi dapat dilakukan dalam waktu 300 detik pada permukaan luar produk dan 900 detik pada titik kovergensi produk yang menggunakan suhu melebihi 80C (Chakraborty, et al., 2023). Mekanisme transfer atau pindah panas selama proses pemanggangan pada oven dapat dilihat pada gambar.2
Proses pemanggangan memerlukan energi yang besar namun hanya sepertiganya dari energi total yang masuk ke oven pemanggang yang bisa digunakan. Hal ini karena adanya energi yang masuk dapat dikurangi secara signifikan misalnya dengan perpindahan panas yang lebih efisien ke produk. Untuk pengoptimalan energi yang masuk ke produk bakery maka perpindahan panas antar sumber panas dan panas pada produk bakery perlu untuk ditentukan. Mekanisme ini terjadi secara konduksi panas yaitu dari pelat bawah yang terisolasi dari lingkungan dan secara alami konveksi yaitu melalui pergerakan udara didalam oven bagian dalam ruang serta perpindahan panas radiasi dari dinding oven ke dalam produk. Transfer panas secara konduksi lebih banyak terjadi atau berperan pada bahan produk sedangkan konveksi dan radiasi lebih banyak terjadi atau berperan pada dalam ruang oven. Hal ini membuat produk bakery seperti roti memiliki kerak dan remah, Dimana zona kering (kerak) merupakan bagian roti yang terbentuk selama pemanggangan karena kerak berperan secara nyata dalam mengendalikan transfer panas, massa, maupun pembentukan kualiatas roti (Jovicic, et al., 2020).
Perpindahan panas dan massa selama proses pemanggangan secara matematis dengan pendekatan mekanistik yang dideskripsikan dengan penggunaan cetakan dan ketebalan produk yang dipanggang dengan variasi panas serta massa disepanjang sisi lateral (jalan paving diabaikan) sehingga dapat menyederhanakan dua masalah dimensi ke satu dimensi. Selain itu, terdapat juga pendekatan kontinum yang digunakan untuk merumuskan persamaan yang mengatur energi dan massa konservasi. Â Tingkat penguapan pada saat proses pemanggangan dihitung dari konservasi massa uap air dengan isotherm sorpsi dan tekanan uap jenuh. Tekanan gas totalnya dari hukum tekanan parsial Dalton (Pg = Pv + Pa) (Jayapragasam, et al., 2021). Menurut (Mosalam, 2021), bahwa transfer panas menurut hukum Fourier yaitu keseimbangan energi pada benda padat dirumuskan secara beruntun :
p.cp. dT/dt+.(kT) = 0
Adapun komponen diatas yaitu (p, cp, k dan D) yang bergantung pada konsentrasi air dan suhu produk sehingga menghasilkan system persamaan diferensial nonlinier.
