26/06/2013
PENYIMPANAN SUHU RENDAH PENYIMPANAN PRODUK HORTIKUKLTURA PADA SUHU RENDAH
Tujuan Instruksional Khusus :
• Mahasiswa mampu menjelaskan tujuan
penyimpanan produk hortikultura pada suhu rendah • Mahasiswa dapat menjelaskan caracara-cara penyimpanan suhu rendah untuk produk hortikultura • Mahasiswa dapat melakukan penyimpanan produk hortikultura pada suhu rendah
PENYIMPANAN SUHU RENDAH…………
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan : 1. Sifat bahan 2. Suhu ruang pendingin 3. RH ruang pendingin 4. Sirkulasi udara 5. Jarak tumpukan Sifat bahan yang mempengaruhi penyimpanan : • Varitas • Iklim tempat tumbuh • Kondisi tanah • Cara budidaya • Derajat kematangan • Cara penanganan sebelum disimpan
Dibedakan atas : Pendinginan : penyimpanan bahan di atas suhu pembekuan bahan (-2 – 10oC) Pembekuan : penyimpanan bahan dalam keadaan beku (suhu (-12) – (-24)oC) Diperlukan untuk produk yang mudah rusak Kerugian : biaya mahal Keuntungan : dapat mengurangi : Kegiatan respirasi dan metabolik lain Proses penuaan, pematangan, pelunakan dan perubahan warna serta tekstur Kehilangan air dan pelayuan Kerusakan karena aktivitas mikroba Proses pertumbuhan yang tidak diinginkan
Pengaruh Penyimpanan Dingin Terhadap Bahan : 1. Kehilangan berat 2. Kerusakan dingin 3. Kegagalan matang : Normal ripening : 10-30oC, optimum 20oC 4. Kebusukan : karena kondensasi pada permukaan
1
26/06/2013
KERUSAKAN DINGIN
Pada suhu 0-10oC metabolisme tidak normal Chilling injury : kelainan yang disebabkan oleh suhu rendah (bukan suhu beku) Faktor-faktor yang mempengaruhi chilling injury : 1. Suhu 2. Lama penyimpanan pada suhu tertentu 3. Sensitivitas produk terhadap pendinginan (tergantung komoditi, varitas dan tingkat kematangan). Contoh : Ubi jalar : Luka setelah 1 hari pada 0oC dan tidak luka pada 7oC selama 4 hari Tidak luka selama 4 hari pada suhu 10oC tapi setelah 10 hari menjadi luka
KERUSAKAN DINGIN…………… Daya Simpan Relatif
A B C 0 5 10 15 20 Suhu A : Tidak sensitif : Kubis, kembang kol B : Agak sensitif : Asparagus, Lada C : Sangat Sensitif : tomat, ubi jalar, pisang
Gambar 1. Hubungan sensitivitas produk terhadap chilling injury, daya simpan dan suhu
KERUSAKAN DINGIN……………
Injury terjadi pada saat didinginkan atau ketika dipindahkan ke suhu tinggi Gejala injury : • Perubahan warna • Membusuk • Pengerasan (hardcare) • Pemasakan abnormal • pengeriputan
Gambar 2. Symptoms of chilling injury are usually small depressed areas on fruit surface that later are colonized by deteriorating microorganisms.
2
26/06/2013
KERUSAKAN DINGIN…………… Mekanisme chilling
injury : Terjadi respirasi abnormal Perubahan lemak dan asam lemak dalam dinding sel : Pada suhu rendah membran lipida lebih kental sehingga tidak mudah bergerak dan berfungsi, terutama enzim yang terlibat dalam produksi ATP dan sintesa protein Perubahan permeabilitas sel Perubahan dalam reaksi kinetik dan thermodinamika Ketimpangan senyawa kimia dalam jaringan : Contoh : pada kentang, jagung manis, ubi jalar, peas : mengganggu keseimbangan gula-pati (pati gula CO2)
Penimbunan metabolisme beracun : etanol dan asetaldehid merusak sel
Tabel 1. Kerusakan dingin pada buah-buahan yang disimpan pada suhu < suhu rendah yang aman Komoditi
Suhu Rendah yang aman (oF)
Kerusakan yang terjadi jika suhu < suhu terendah
Apel
36-38
Pencoklatan bagian dalam, bagian tengah coklat, lembek dan lepuh
Alpukat
40-45
Daging buah coklat kehitaman
Pisang
53-56
Warna jelek jika matang
Jeruk besar Mangga
50
KERUSAKAN DINGIN……………
Keseimbangan pati – gula pada ubi jalar, kentang, jagung manis dan peas : Pada suhu ruang : keseimbangan pati-gula dalam kentang dan ubi jalar mengarah ke akumulasi pati Di bawah suhu kritis (10oC untuk kentang dan 15oC untuk ubi jalar) : konversi gula ke pati menurun gula berkumpul di jaringan penyimpanan kentang pada suhu > 10oC, akumulasi gula diturunkan Pada jagung manis dan peas : akumulasi gula dikehendaki penyimpanan dilakukan pada suhu < 10oC
Pengaruh Suhu Terhadap Perubahan Mutu Produk Selama Penyimpanan Waktu untuk mempertahankan mutu
Lepuh, lubang cacat, benyek
50-55
Kulit seperti lepuh, kehitam-hitaman, pematangan tidak merata
Semangka
40
Lubang cacat, busuk di permukaan
Pepaya
45
Lubang cacat, gagal matang, citarasa menyimpang, busuk
Nenas
45-50
Warna hijau jelek jika matang
Tomat (matang)
45-50
Pelunakan, benyek dan busuk
Tomat (hijau tua)
55
warna jelek jika matang, busuk Alternaria
0
10
20
30 Suhu
Gambar 3. Hubungan suhu dengan perubahan mutu
3
26/06/2013
Pengaruh Suhu Terhadap Perubahan Mutu Produk Selama Penyimpanan…………………..
Pengaruh Suhu Terhadap Perubahan Mutu Produk Selama Penyimpanan…………….
Suhu Tinggi : Aktivitas enzim pada suhu > 30oC Expose terus menerus pada suhu > 30oC daging buah masak, warna tidak normal, misal : pisang tetap hijau Suhu > 35oC, metabolisme tidak normal, buah cepat busuk Suhu rendah : limit paling rendah = titik beku jaringan (0- (-2)oC) Untuk umur simpan panjang disimpan pada suhu sedikit di atas titik beku
Q10
Pengaruh Suhu Terhadap Perubahan Mutu Produk Selama Penyimpanan…………………..
Pada beberapa proses biologis nilai Q10 tidak konstan pada selang suhu fisiologis Q10 tergantung suhu Umumnya nilai Q10 besar (mencapai 7) pada selang 1-10oC, dan di atas 10oC sekitar 2 – 3. Penggunaan nilai Q10 : Q10 = 1 kecepatan respirasi tidak berubah dengan adanya perubahan suhu. Q10 < 1 kecepatan respirasi menurun dengan meningkatnya suhu
Mutu berhubungan dengan respirasi Kecepatan respirasi secara eksponensial jika suhu dijelaskan dengan konsep suhu quotient (Q10) R2
10( t 2 t1 )
R1
= konstant 2
t2, t1 = suhu (oC) R2, R1 = kecepatan respirasi Batasan : Kecepatan respirasi : berat CO2 yang dihasilkan per berat segar bahan pada waktu tertentu (mg CO2/kgjam) atau ml CO2/kg jam Suhu meningkat 10oC kecepatan respirasi 2 x
Bila diketahui nilai Q10 dan respirasi pada suhu tertentu maka kecepatan reaksi pada berbagai suhu dapat diketahui Contoh : 1. R1 = 54 mg CO2/kg-jam, pada t1 = 15oC R2 = 86mg CO2/kg-jam, pada t2 = 20oC Q10 = (86/54)10/(20-15) = (1.6)2 = 2.6
2. R1 = 15 mg CO2/kg-jam, pada t1 = 0oC Q10 = 3, Berapa R2 pada t2 = 5oC ? 10( t 2 t1 )
R Q10 2 R1
3.0 = (R2/15)10/(5-0) = (R2/15)2 R2 = 15 x 3 = 26 mg CO2/kg-jam
4
26/06/2013
PRE-COOLING
Penanganan Sebelum Penyimpanan Dingin :
Sortasi Grading Sizing Pengepakan Pre-cooling Pencucian Degreening Pelilinan (waxing)
Penanganan tambahan
PRE-COOLING………..
Pada proses pre-cooling komersial, produk di precooling hingga suhunya mencapai 7/8 kali perbedaan suhu lapang dan suhu akhir yang diinginkan (1/8 sisa suhu hilang pada saat transportasi atau penyimpanan dingin). Contoh : suatu produk dengan suhu lapang 30oC di dinginkan dengan media refrigerasi yang suhunya 10oC, maka suhu produk setelah pre-cooling adalah : Takhir = T produk awal - [ 7 x (T produk awal - Trefrigerant)/8 ] Takhir = 30 - [ 7 x (30 - 10 )/8 ] = 12.5 ºC
= Pendinginan awal, yaitu pendinginan cepat untuk mengambil panas sensibel (field heat) sebelum produk mengalami transportasi atau penyimpanan. Suhu produk diturunkan dalam waktu beberapa menit atau beberapa jam, sehingga produk tetap segar Tujuan umum pre-cooling : Memperlambat respirasi Menurunkan kepekaan terhadap mikroba Mengurangi jumlah air yang hilang Memudahkan pemindahan ke ruang pendingin
PRE-COOLING ……….
Metode pre-cooling : 1. Room Cooling (Refrigerated Air Cooling) 2. Vacuum cooling 3. Forced air cooling 4. Hydrocooling 5. Hydrair cooling 6. Package icing cooling
5
26/06/2013
a. Cold air:
Room cooling Forced air cooling
b. Cold water: c. Contact with ice:
PRE-COOLING ……….
Hydrocooling Crushed ice Liquid ice Dry ice
d. Evaporation of surface water:
Evaporative Vacuum cooling
Room Cooling (Refrigerated Air Cooling) …………… Dapat digunakan untuk hampir semua produk Keuntungan : - Cool and Store - Kemasan tidak boleh rusak
Kerugian : - Slow cooling - Variable cooling - Moderate weight loss - Produk dapat dibekukan - Butuh keterampilan
Room Cooling (Refrigerated Air Cooling) : Metode precooling yang relatif sederhana Peralatan : ruang refrigerasi dengan kapasitas pendinginan yang cukup Produk dikemas dalam kemasan dan disusun dalam ruang pendingin dengan susunan yang memungkinkan terjadinya sirkulasi udara yang baik Laju pendinginan < dari metode lainnya karena adanya kemasan yang membatasi proses pindah panas tergantung jenis produk, ukuran dan sifat alami kemasan serta suhu dan kecepatan aliran udara.
Room Cooling (Refrigerated Air Cooling) …………… Tabel 2. Crops usually room cooled
Artichoke
Coconut
Melons
Salsify
Asian pear
Custard apple
Onion
Sapote
Atemoya
Garlic
Orange
Scorzonera
Banana
Ginger
Parsnip
Summer squash
Beans (dry)
Grapefruit
Cucumber
Sweet potato
Beet
Horseradish
Pineapple
Tangerine
Breadfruit
Husk tomato
Plantain
Tomato
Cabbage
J. artichoke
Potato
Tree tomato
Cactus leaves
Jicama
Prickly pear
Turnip
Carambola
Kiwano
Pumpkin
Watermelon
Cassava
Kohlrabi
Quince
Yam
Celeriac
Kumquat
Radish
Chayote
Lime
Rhubarb
Cherimoya
Lemon
Rutabaga
6
26/06/2013
PRE-COOLING ……….
Vacuum cooling : Mendinginkan bahan dalam ruangan hampa udara (tekanan 4.6 mm Hg) Sangat tergantung pada penguapan air dari produk Kehilangan berat 1% setiap penurunan suhu 5oC Total susut berat : 1.5-5% Digunakan untuk bahan dengan luas permukaan >>> massa/volumenya, misal : bayam, selada Tidak sesuai untuk bahan yang bersifat “bulky” seperti mentimun
Keuntungan : - cepat - dapat dikemas - sederhana
Celery
Mushrooms
Sweet corn
Escarole
Radiccio
Swiss chard
Leek
Snapbeans
Watercress
Cauliflower
Lettuce
Snowpeas
Chinese cabbage
Lima bean
Spinach
Kerugian : - kehilangan berat - batch process - dibutuhkan holding store - energi > - kemasan harus tahan air
PRE-COOLING ……….
Vacuum cooling…………… Table 3. Crops that can be vacuum cooled.
Belgian endive Brussels sprouts Carrot
Vacuum cooling……………
Forced Air Cooling : Mirip dengan room cooling, bedanya udara dingin dihembuskan oleh sebuah kipas (fan) melalui kemasan produk Karena laju aliran udara > laju pendinginan > Pendinginan lebih seragam pada kemasan yang berbeda 2 Type Forced Air Cooling : - Channel type - Cold-wall type Digunakan pada bahan yang sangat mudah rusak seperti anggur dan strawberry (waktu pendinginan < 1 jam)
7
26/06/2013
Forced Air Cooling …………………. Table 4. Crops usually precooled by forced air
PRE-COOLING ……….
Anona
Coconut
Mango
Prickly pear
Atemoya
Cucumber
Mangosteen
Pumpkin
Avocado
Eggplant
Melons
Quince
Banana
Feijoa
Mushrooms
Rhubarb
Barbados cherry
Fig
Okra
Sapote
Berries
Ginger
Orange
Snapbeans
Breadfruit
Grape
Papaya
Snowpeas
Brussels sprouts
Grapefruit
Passionfruit
Strawberry
Cactus leaves
Guava
Pepino
Summer squash
Caimito
Husk tomato
Pepper (Bell)
Tangerine
Carambola
Kiwifruit
Persimmon
Tomato
Cassava
Kumquat
Pineapple
Tree tomato
Chayote
Lima bean
Plantain
Yam
Cherimoya
Lychee
Pomegranate
Hydrocooling …………….. Banyaknya air yang dibutuhkan : 400 - 600 l/menit/m2 Tidak semua produk dapat dihidrocooling tergantung kemampuannya untuk bertoleransi dengan air dan klorin. Untuk mencegah patogen digunakan air berklorin dengan konsentrasi 150-200 ppm. Contoh produk yang dihirocooling secara komersial : Tomat dan asparagus.
Hydrocooling : Produk didinginkan dengan cara mencelup atau membasahi dengan air dingin kemudian dicuci dengan air bersih Digunakan untuk wortel dan lobak Keuntungan : Kerugian : Cepat - Produk basah Tidak ada kehilangan - Disease spread berat - Effluent disposal Proses kontiniu - Butuh holding store Tidak dapat dibekukan - Kemasan harus tahan air
Hydrocooling …………….. Table 5. Crops normally hydrocooled
Artichoke
Cassava
Kiwifruit
Radish
Asparagus
Celeriac
Kohlrabi
Rhubarb
Beet
Celery
Leek
Salsify
Belgian endive
Chinese cabbage
Lima bean
Snapbeans
Broccoli
Cucumber
Orange
Snowpeas
Brussels sprouts
Eggplant
Parsley
Spinach
Caimito
Escarole
Parsnip
Summer squash
Cantaloupe
Green onions
Peas
Sweet corn
Cauliflower
Horseradish
Pomegranate
Swiss chard
Carrot
J. artichoke
Potato (early)
Watercress
8
26/06/2013
PRE-COOLING ……….
PRE-COOLING ……….
Hydrair-Cooling : Menggunakan campuran udara yang didinginkan dan air yang disemprot dalam bentuk semprotan halus kemudian disirkulasikan ke produk secara konveksi. Keuntungan : - kebutuhan air < - lebih bersih (sanitasi terjaga) Laju pendinginan hampir sama dengan hydrocooling
Ice Bank Cooling : Didasarkan pada pendinginan udara Produk diletakkan dalam wadah (bin) kemudian dihembuskan udara yang didinginkan Udara didinginkan melalui kontak secara tertutup dengan air dingin, dan air didinginkan melalui kontak dengan es yang mencair Dapat digunakan untuk semua produk kecuali bawang
PRE-COOLING ……….
Ice Bank Cooling………… Keuntungan : - Minimal weight loss - Moderately fast cooling - Sesuai untuk produk bulky - Cooling and storage - Modest power
Kerugian : - Sulit untuk produk yang dikemas - Sulit untuk mixed package - Kemasan harus kuat - Butuh operator terampil
Ice cooling : Metode penurunan suhu lapang yang paling tua Cara : es diletakkan di atas produk yang dikemas sebelum kemasan ditutup Campuran air dan es (40% air + 60% es + 0,1% garam) diinjeksikan ke kemasan yang terbuka sehingga terbentuk gumpalan es dikemasan Kelemahan : - terbatas pada produk yang tahan terhadap es - biaya transportasi tinggi (berat>) - ketika es mencair maka kemasan dan ruang penyimpanan menjadi basah diatasi dengan melapisi dengan plastik
9
26/06/2013
REFRIGERASI
Ice cooling …………… Table 6. Crops that can be ice cooled
Belgian endive Chinese cabbage
Kohlrabi
Spinach
Broccoli
Carrot
Leek
Sweet corn
Brussels sprouts
Escarole
Parsley
Swiss chard
Cantaloupe
Green onions
Pea/snowpeas
Watercress
Ruangan refrigerasi relatif kedap udara dan mempunyai insulator panas.
Mempunyai lubang pengeluaran panas yang dihasilkan oleh produk yang didinginkan.
Kapasitas refrigerasi harus mencukupi untuk mendinginkan panas respirasi yang dihasilkan produk.
Suhu dan RH harus dapat dikontrol.
Besarnya ruangan refrigerasi tergantung pada volume penyimpanan maksimum.
Tinggi ruangan tergantung pada tinggi tumpukan produk : 3 m untuk penanganan secara manual dan > 6 m jika digunakan forklift.
REFRIGERASI………..
Ruangan Refrigerasi dapat dibuat dari : logam concrete, logam, kayu atau bahan lain. Permukaan bagian luar harus dapat menahan panas, termasuk lantai. Bahan insulasi yang digunakan : Polyurethane, expanded polystyrene, gabus dan bahan
REFRIGERASI………..
Refrigerasi mekanis mempunyai 2 komponen utama : evaporator di bagian dalam dan kondensor di bagian luar yang di hubungkan dengan tabung berisi refrigeran. Refrigerant menyerap panas, mendinginkan udara dan menghembuskannya kembali ke ruang pendingin Refrigeran dibawa ke kondensor sebagai gas dan dengan adanya tekanan yang dihasilkan oleh kompresor maka refrigeran diubah kembali menjadi bentuk cair. Refrigeran yang umum digunakan : Amonia dan Freon tidak ramah lingkungan.
10
26/06/2013
PEMBEKUAN
Alat yang digunakan : lemari pembeku 3 Type lemari pembeku : 1. Tipe Air Blast : udara dingin dialirkan melalui produk 2. Tipe kontak atau plat : produk kontak langsung dengan permukaan alat 3. Tipe Immersion atau Tipe Spray : produk dicelupkan kedalam cairan refrigeran atau disemprotkan dengan cairan refrigeran Sayuran biasanya dibekukan dengan teknik air blast freezing atau immersion freezing Cairan Refrigeran : - CFC dilarang sejak tahun 2000 - Amonia - HFC (Hydrofluorocarbon)
PEMBEKUAN…………
Metode pembekuan lain : pembekuan cryogenik Gas-gas cryogenik : udara, Nitrogen cair (LN2), CO2 Keunggulan pembekuan cryogenik : a. menurunkan waktu pembekuan b. mengurangi kehilangan air dan rasa c. mengurangi pembentukan kristal d. meminimalkan kerusakan sel Metode pembekuan cryogenik : a. Pembekuan celup dan semprot b. Pembekuan semprot c. Pembekuan udara cryogenik
FREEZING INJURY
Kerusakan komoditi jika disimpan pada suhu beku Titik beku sayuran : - 2.2 – (-0.6)oC Produk yang peka terhadap pembekuan : tomat Mekanisme freezing injury : Air pada tenunan berubah menjadi es sehingga volumenya lebih besar Pembekuan cepat : membentuk kristal kecil tidak membahayakan Pembekuan lambat : membentuk kristal besar kerusakan lebih banyak Proses thawing sebaiknya dilakukan secara lambat pada suhu 4oC
FREEZING INJURY……. Tabel 7. Jenis komoditi berdasarkan kepekaannya terhadap suhu beku Sangat Peka
Moderat
Paling Tahan
Asparagus
Apel
Beet
Pisang
Cranberry
Kol
Berry
Anggur
Kurma
Kentang
Jeruk
Parsnip
Ubi Jalar
Pear
Kale
Tomat
Water Squash
Turnips
11
