Pizza Tungku: Pembakaran Pizza yang Sempurna dengan Fisika

Siapa yang tidak mengenal makanan cepat saji satu ini? Pizza termasuk salah satu makanan favorit masyarakat Indonesia. Pizza identik dengan makanan sejenis roti bundar, pipih yang dipanggang dalam oven dan biasanya dilumuri dengan saus tomat dan keju mozzarella. Taburan berbagai macam topping mulai dari daging, sayuran dan buah menambah citarasa makanan tradisional Italia ini.

sumber: 123rf.com
Gambar 1. Pizza   (sumber: 123rf.com)

Nama pizza sendiri pertama dikenal pada tahun 997 M dalam bahasa latin “duodecim pizze” yang artinya “duabelas pizza” [1]. Walaupun setelah itu muncul berbagai berdebatan tentang asal kata pizza. Salah satunya adalah “pizzicare” bahasa italia kuno yang artinya “menjepit/mencomot”. Diberi nama tersebut karena mengacu pada proses pembuatan pizza yang diangkat dengan cepat dari oven bersuhu tinggi dengan bahan bakar kayu.

Gambar 2. Pizzaiolo (pembuat pizza) sedang memanggang pizza di oven berbahan bakar kayu.  Sumber: 123rf.com

 

Gambar 3. Proses pemanggangan pizzza. Sumber: 123rf.com

Pizza khas Italia memang terkenal dengan cara memasaknya yang unik, yaitu menggunakan oven yang terbuat dari batu bata dengan bahan bakar kayu. Oven tradisional dengan lubang setengah lingkaran (lihat gambar 2). Pizza yang siap dipanggang, dimasukkan ke dalam oven. Diletakkan tepat di samping kayu yang menyala (lihat gambar 3). Pizza yang dipanggang dengan cara ini ternyata dapat matang secara sempurna.

Seorang fisikawan Rusia yang tinggal di Roma telah menganalisis proses dalam pemanggangan pizza. Dia menemukan jawaban mengapa oven tradisional lebih unggul daripada oven elektrik: oven tradisional memberikan kematangan sempurna pada pizza [2]. Matang sempurna maksudnya rotinya matang dan toppingnya tidak hangus. Walaupun dipanggang dengan suhu tinggi dalam waktu singkat.

Peneliti lainnya yakni Andrey Varlamov yang juga peneliti superkonduktor di Consiglio Nazionale della Ricerche (CRN) Italia juga turut berpartisipasi dalam riset pizza. Suatu hari dia memulai percakapan dengan pizzaiolo (pembuat pizza) di kafe lokal mengenai suhu oven tradisional pemanggang pizza. Dia terinspirasi untuk menganalisis aliran panas antara dasar oven dan adonan pizza.

Selanjutnya, ia meminta bantuan Ilmuwan material Andreas Glatz dari Laboratorium Nasional Argonne AS, dan seorang antropolog makanan asal Italia, Sergio Grasso. Temuan mereka yang saat ini sedang menunggu peer-review di situs pra-cetak arXiv, mengungkap mengapa orang Italia bersikeras menggunakan oven berbahan bakar kayu pada kafe pizza mereka.

Pizzaiolo lokal mengungkapkan kepada Varlamov bahwa pematangan pizza yang sempurna dengan oven tradisional berlangsung selama 2 menit dengan suhu 330C. Dengan cara ini dalam waktu satu jam pizzaiolo dapat melayani 50-60 pembeli dengan asumsi satu kali pemanggangan dua pizza. Mereka pernah mencoba untuk menaikkan suhu oven menjadi 390C, ternyata pizza matang lebih cepat yaitu dalam waktu 50 detik. Hal ini tentu dapat menaikkan angka penjualan. Namun, kualitas pizza tidak sesempurna dengan suhu 330C. Bagian bawah pizza agak hangus namun toppingnya kurang matang.

Varlamov dan rekan-rekannya menemukan bahwa kematangan sempurna antara roti dan topping dipengaruhi oleh perpindahan kalor. Kalor mengalir ke dasar roti pizza melalui proses konduksi dari batu bata di dasar oven. Sedangkan topping pizza dihangatkan dengan cara radiasi termal dari api kayu yang menyala tepat di samping pizza.

Gambar4. Proses perpindahan kalor saaat pemanggangan pizza. [2]

Konduksi

Konduksi adalah perpindahan kalor dari satu tempat ke tempat lain melalui benda. Tetapi selama kalor berpindah tidak ada bagian benda maupun atom atau molekul penyusun benda yang ikut berpindah. Perpindahan kalor secara konduksi ditemukan di zat padat. Contohnya, ketika salah satu ujung besi dipanaskan maka ujung lainnya akan ikut panas. Ini diakibatkan adanya kalor yang berpindah dari ujung yang dipanaskan ke ujung yang dingin.

Cepat perambatan kalor dalam zat padat berbeda untuk zat yang berbeda. Ada zat yang sangat mudah memindahkan kalor dan ada yang sangat sulit. Zat yang mudah memindahkan kalor contohnya besi, tembaga, aluminium. Semua logam termasuk zat yang mudah memindahkan kalor. Zat semacam ini disebut juga konduktor kalor. Contoh zat yang sulit menghantar kalor adalah kaca, karet, kayu, batu. Zat yang sulit menghantarkan kalor juga disebut isolator kalor. Konduktor kalor mudah memindahkan kalor karena adanya migrasi elektron penyusun material dan getaran atom –atom zat padat di sekitar posisi setimbangnya. Sedangkan pada isolator kalor sulit menghantarkan kalor karena hanya terjadi getaran atom-atom zat padat di sekitar posisi setimbangnya.[3]

Ukuran kemampuan zat menghantar kalor dikenal dengan konduktivitas termal. Laju konduksi kalor dalam bahan memenuhi persamaan Hukum Fourier (Fouier’s Law)

Baca juga:
Persamaan 1

Keterangan:

Gambar 4. Perpindahan kalor secara konduksi.

q adalah kalor yang dirambatkan per detik (J/s)

Tt adalah suhu satu ujung benda (suhu tinggi) (K)

Tr adalah suhu ujung benda yang lain (suhu rendah) (K)

L adalah panjang benda (m)

A adalah luas penampang benda (m2)

k disebut konduktivitas panas (J/m s oC).

Tanda negatif  (-) diselipkan dalam hukum Fourier yang menyatakan bahwa panas berpindah dari media temperatur tinggi ke media dengan temperatur lebih rendah. Laju perpindahan panas konduksi pada suatu plat juga sebanding dengan beda temperature di antara dua sisi plat dan luas perpindahan panas tetapi berbanding terbalik dengan tebal plat.[4]

Varlamov dan rekan-rekannya menganalisis perpindahan panas secara konduksi dari panasnya oven ke bagian roti pizza menggunakan persamaan dasar di atas. Hanya saja banyak variabel lain yang ikut diperhitungkan diantaranya, kapasitas panas per satuan massa (cp), kapasitas panas per satuan volume (ρсp) dan difusi termal (X=k/ρcp) atau seberapa cepat difusi panas terjadi pada material tersebut.

Hingga diperoleh persamaan

dengan

dimana To adalah suhu akhir pizza saat matang sempurna setelah pemanggangan dengan suhu oven T1=330 C dan suhu mula-mula pizza T2= 20C.

Menggunakan persamaan 2 dan 3 Varlamov, dkk. menghitung suhu akhir pizza jika dipanggang dengan oven tradisional berbahan bakar kayu dengan dasar oven batu bata hasilnya adalah 208C.
Varlamov kemudian mengulangi perhitungan untuk oven listrik yang terbuat dari baja dan menemukan bahwa karena konduktivitas termal logam yang lebih tinggi dari batu bata maka suhu akhir pizza jika dipanggang dengan suhu 330 C adalah 300C. “Suhu ini terlalu tinggi! Pizza ini akan berubah menjadi batu bara.” ungkap Varlomov dalam artikelnya.

Untuk mencapai suhu akhir pizza yang sempurna, suhu oven listrik perlu dikurangi hingga 230C. Masalahnya adalah bahwa suhu yang lebih rendah akan mengakibatkan kecilnya radiasi untuk memasak topping.

Radiasi

Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa melalui medium. Panas tersebut dibawa oleh gelombang elektromagnetik. Setiap benda memancarkan gelombang elektromagnetik. Energi gelombang yang dipancarkan makin besar jika suhu benda makin tinggi. Salah satu komponen gelombang yang dipancarkan tersebut adalah gelombang inframerah yang membawa sifat panas. Makin tinggi suhu benda maka makin banyak pula energi gelombang inframerah yang dipancarkan sehingga makin panas benda tersebut terasa pada jarak tertentu.[3]

Besarnya panas yang dipancarkan tersebut tunduk pada apa yang disebut fisikawan sebagai hukum Stevan-Boltzman. Hukum yang menggambarkan hubungan antara jumlah energi yang dipancarkan per satuan luas sebuah benda hitam dalam satuan waktu berbanding lurus dengan pangkat empat suhu absolutnya.

Secara matematis ditulis dengan persamaan ini

(Persamaan 4)

dengan
I= Intensitas radiasi (J/m2)
? = 5.67 ∙ 10-8 ?/(?2?4)(konstanta stevan-boltzman)
T= Suhu (K)

Dengan menganggap pizza merupakan benda hitam, didapatkan bahwa penurunan suhu 100C dalam suhu oven listrik akan mengurangi radiasi hingga setengahnya. Ini berarti  akan membutuhkan waktu dua kali lipat untuk memasak topping dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan apabila memanggang menggunakan oven dengan bahan bakar kayu. Selain itu memanggang pizza dengan oven listrik akan mengurangi bau khas kayu yang digunakan dalam pemanggangan.

Menarik bukan mempelajari fisika sambil membahas pizza! Bagaimana menurutmu apabila konsep ini diterapkan juga untuk membandingkan nemasak nasi dengan magic com dan memasak nasi secara tradisional dengan tungku?.

Baca juga :

Referensi:

[1] www. Theflorentine.net/food-wine/2010/thats-amore/ diakses pada tanggal 6 Juli 2018
[2] Varlamov, A. Glatz, A., & Grasso, S. (2018). The Physics of Baking Good Pizza. arXiv preprint. arXiv: 1806. 08790.
[3] Abdullah, Mikrajuddin. (2018). Fisika Dasar I. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
[4] Theodore L. B., Adrienne S. L., Frank P. I., David P. D., Introduction to Heat Transfer, 6th Edition. (2011). Wiley.

Septian Ulan Dini

Septian Ulan Dini, Amateur Physics Teacher skilled in science, writing and research.
Septian Ulan Dini
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *