1/14/2014
PROSES PENGOLAHAN DENGAN PANAS
Tujuan Instruksional Khusus : Mahasiswa dapat menjelaskan proses pengolahan pangan dengan menggunakan uap atau air panas (Blanching, Pasteurisasi, Sterilisasi, Evaporasi dan Distilasi) Mahasiswa dapat menjelaskan pengaruh pengolahan dengan panas terhadap karakteristik bahan pangan
Potentially Hazardous Foods Semua produk pangan yang mudah rusak : i. Susu dan produk yang memgandung susu, telur, daging, ayam/unggas, ikan, kerang2an ii. Ingredien lain yang dapat mempercepat mertumbuhan mikroorganisma
Sulit didefenisikan karena saat ini batasan untuk mudah rusaknya produk (oleh FDA Food Code) aw dan pH Banyak produk yang mempunyai aw dan pH yang di luar level aman, ternyata dapat tahan disimpan pada suhu ruang, misal : roti, keju, sosis yang difermentasi
PANAS Inaktivasi mikroorganisma Perubahan kimia mempengaruhi mutu Contoh : sterilisasi komersial Digunakan untuk : Potentially Hazardous Foods (PHF) Highly Risk Foods (HRF)
Australian Defenition of PHF Standard 3.2.2. – Food Standards Code “ Bahan pangan yang harus disimpan pada suhu tertentu untuk meminimalkan pertumbuhan bakteri penyebab racun yang mungkin ada pada bahan pangan atau untuk mencegah pembentukan toksin di dalam bahan pangan”. Berdasarkan defenisi ini, maka PHF harus dijaga : 5o atau < : untuk meminimalkan pertumbuhan mikrooganisme atau toksin pada bahan pangan 60o atau >, atau suhu lainnya : jika produsen mampu menunjukkan bahwa selama periode waktu penyimpanan bahan pangan tetap aman.
1
1/14/2014
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF 1. aw
aw optimum untuk pertumbuhan mikroba secara umum : 0.97-0.99 Staphylococcus aureus dapat tumbuh pada aw 0.83 dan menghasilkan toksin pada aw 0.88
Klasifikasi bahan pangan berdasarkan pH
2. pH S.aureus dapat tumbuh pada pH 4.0 dan menghasilkan toksin pada pH 4.6 Yersinia enterolitica dan Salmonella spp tumbuh pada pH 4.2 Bakteri penghasil spora (C.botulinum) dapat tumbuh dan menghasilkan toksin pada pH 4.6
2
1/14/2014
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (2)
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (3)
3. Komposisi Gizi
5. Potensial Redoks (Eh)
Bahan pangan yang kaya akan zat gizi lebih sensitif terhadap pertumbuhan patogen
4. Struktur Biologi Bahan pangan yang berasal dari hewan atau tumbuhan mungkin dapat mencegah masuk dan berkembangnya mikroorganisma patogen penetrasi terhadap penghambat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor dan ini memungkinkan untuk tumbuhnya patogen
Yaitu pengukuran mudah atau tidaknya suatu komponen mendapatkan atau kehilangan elektron Eh untuk pertumbuhan mikroba aerob : +500+300 mV, fakultatif anaerob : +300 – (-100) mV, dan anaerob +100 - < -250 mV
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (4)
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (5)
6. Antimikroba Antimikroba alami yang berasal dari tanaman (minyak atsiri, tanin, glikosida) dan yang berasal dari hewan (laktoferin, lisozim), atau yang berasal dari proses pengolahan (senyawa Mailard, kondensat asap, bakteriosin) dan bahan pengawet sintetis memperpanjang umur simpan produk pangan Penambahan antimikroba dapat berinteraksi atau memberikan penghambaan yang sinergis dengan parameter lain seperti pH, komponen pangan, enzim, suhu, komposisi atmosfir.
7. Mikroflora kompetitif Produk metabolit yang dihasilkan mikroorganisme yang tumbuh pada bahan pangan dapat menghambat pertumbuhan (interaksi antagonis) atau mempercepat pertumbuhan (interaksi sinergis) mikroorganisme lainnya. Proses antagonistik meliputi : persaingan untuk nutrien, pelekatan sel, lingkungan yang tidak sesuai atau kombinasi faktor2 ini. Mekanisme stimulasi pertumbuhan harus dipertimbangkan dalam “Hurdle concept” untuk mengontrol mikroorganisme pada bahan pangan yang sensitif terhadap suhu.
3
1/14/2014
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (6) 8. Atmosfir Penghambatan mikroorganisme oleh gas : 1) efek toksik langsung yang menghambat pertumbuhan dan proliferasi (CO2, ozon dan O2), 2) penghambatan tidak langsung melalui modifikasi udara. Kombinasi MAP dan antimikroba dapat dijadikan konsep hurdle
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (8)
10. Kondisi Penyimpanan Suhu penyimpanan, suhu/waktu pendinginan dari bahan yang dimasak, RH kemasan Waktu dan suhu harus diperhitungkan sekaligus
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (7) 9. Time/Temperature : Parameter waktu menentukan pertumbuhan mikroorganisme menentukan umur simpan dan keamanan. Pada kondisi tertentu, waktuu pada suhu ruang dapat digunakan untuk mengontrol keamanan produk. Jika hanya waktu yang digunakan sebagai kontrol, lamanya harus fase lag dari patogen Fase lag dan waktu penggandaan dari mikroorganisme tergantung pada suhu umur simpan produk ditentukan oleh suhu penyimpanan
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (9) 11. Tahap Pengolahan Bahan pangan berasam rendah dalam kaleng yang tertutup rapat dan hermetis tidak membutuhkan kontrol suhu, tetapi bahan pangan yang proses pengolahannya kurang seperti produk yang dibakar dan dikemas dengan kemasan yang tidak memungkinkan untuk terjadinya kontaminasi, aman untuk dikonsumsi pada suhu ruang sebelum dikonsumsi.
4
1/14/2014
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi PHF (10) Secara ilmiah 3 kriteria untuk menentukan apakah produk itu membutuhkan kontrol waktu/suhu : 1. Proses yang dapat menghancurkan sel vegetatif tapi bukan spora (jika formulasi produk mampu menghambat germinasi spora) 2. Penanganan pasca-pengolahan dan kondisi pengemasan yang menghambat masuknya kembali patogen ke dalam produk sebelum dikemas 3. Penggunaan bahan kemasan yang meskipun tidak memberikan kondisi hermetik tapi dapat mencegah masuknya patogen vegetatif ke dalam produk
PROSES PENGOLAHAN DENGAN PANAS Keuntungan : Pengaruh terhadap eating quality Produce flavours (such as baking) cannot be created by other process Preservative effect on foods destruction of enzymes, micro-organism, insect and parasites. Pengendalian kondisi proses sederhana Menghasilkan produk pangan yang awet (shelf-stable foods) tidak membutuhkan refrigerasi Destruksi komponen anti gizi (misal tripsin inhibitor pada kacang-kacangan) Memperbaiki ketersediaan beberapa zat gizi (misal memperbaiki daya cerna protein, gelatinisasi pati dan mengeluarkan niasin yang terikat).
Pengolahan dengan Panas PROSES PENGOLAHAN DENGAN PANAS………… Kelemahan : Merusak komponen pangan mempengaruhi flavor, warna, rasa atau tekstur sehingga menurunkan mutu diatasi dengan proses yang HTST Terjadinya kehilangan komponen volatil pada bahan Jenis pengolahan panas lain : baking, roasting dan frying merubah karakteristik sensori produk, sedang pengawetannya diperoleh dengan proses lanjutan seperti pendinginan, pembekuan atau pengemasan.
Perlu Penghambat tambahan???
Proses
Kisaran Suhu
Pasteurisasi
161°F (71.5°C), 15 dtk atau ekivalen
PengisianPanas
~ 180°F (82°C) 212°F (100°C) – waktu singkat
ya
212°F (100°C)
tidak
Blansing Sterilisasi Komersial
ya
ya
(untul asam rendah suhu >)
5
1/14/2014
Pasteurisasi Vs Blanching Meski, suhu dan waktu yang digunakan hampir sama, aplikasi kedua proses ini dibedakan atas type produk pangannya. Pasteurisasi sering diasosiasikan dengan bahan pangan cair, sedangkan blansing untuk bahan pangan padat.
BLANCHING Tujuan : Menginaktifkan enzim pada sayuran dan beberapa jenis buah sebelum pengolahan selanjutnya pre-treatment Mengurangi jumlah mikroba awal Kombinasi dengan pengupasan dan/atau pencucian/pembersihan Melunakkan jaringan memudahkan proses pengisian
BLANCHING.................
BLANCHING…………..
Faktor yang mempengaruhi waktu blanching : Type buah atau sayuran Ukuran bahan Suhu blanching Metode pemanasan
Teori : Suhu pembekuan atau pengeringan yang maksimum tidak cukup untuk menginaktifkan enzim Jika produk tidak diblansir, terjadi perubahan yang tidak diinginkan pada sifat sensori dan gizi bahan selama penyimpanan. Pada proses pengalengan, waktu untuk mencapai suhu sterilisasi terutama pada kaleng berukuran besar memungkinkan enzim untuk aktif perlu dilakukan blansing sebelum proses pengalengan.
6
1/14/2014
Peralatan Blanching
Enzim penyebab kerusakan pada buah dan sayur : lipoksigenase, polifenoloksidase dan klorofilase. Enzim tahan panas pada buah dan sayur : katalase dan peroksidase (yang paling tahan diantara keduanya : peroksidase)
Digunakan sebagai enzim indikator untuk melihat keberhasilan proses blansing
Tabel 1. Keuntungan dan kelemahan blansing dengan uap dan air panas Peralatan
Keuntungan
Kelemahan
Conventional Steam Blancher
• Kehilangan • Membutuhkan komponen larut air < pencucian • Volume limbah < • Kehilangan berat bahan • Mudah dibersihkan dan disterilisasi
Conventional Hot Water Blancher
Biaya peralatan rendah, dan efisiensi energi
2 Metode blanching : - Blansing dengan uap panas - Blansing dengan air panas Blansing dengan mikrowave oven belum komersial
Blansing dengan Uap Steam blancher tdd : Mesh conveyor belt yang mengangkut produk melalui uap panas dalam sebuah terowongan (tunnel) Waktu tinggal bahan ditentukan oleh kecepatan konveyor dan panjang terowongan (tunnel) Panjang terowongan : 15 m dengan lebar 1-1.5 m
• Tambahan biaya untuk air dan perlakuan limbah • Resiko kontaminasi bakteri termofilik
7
1/14/2014
Blansing dengan Air Panas
Pengaruh Proses Blansing Terhadap Bahan Pangan
● Alat yang banyak digunakan : Reel Blancher : Bahan pangan masuk ke dalam drum silinder berlubang yang berputar perlahan Bahan akan terendam sebagian di dalam air Waktu pemanasan ditentukan oleh panjang drum dan kecepatan berputar.
Perubahan mutu sensori dan gizi : 1. Nilai Gizi Beberapa mineral, vitamin dan bahan lain yang larut air sebagian hilang Besarnya kehilangan vitamin tergantung pada : Kematangan dan varitas Metode persiapan bahan (pemotongan, pengirisan dll) Ratio luas permukaan : volume bahan Metode blansing Waktu dan suhu blansing (HTST kehilangan <) Metode pendinginan Ratio antara air dan bahan
Pengaruh Proses Blansing Terhadap Bahan Pangan….. Pengaruh Proses Blansing Terhadap Bahan Pangan….. 2. Warna dan Flavor Pada sebagian bahan warna semakin cerah karena hilangnya udara dan debu Waktu dan suhu blansing mempengaruhi perubahan pigmen Untuk mencegah kehilangan klorofil pada air blansing ditambahkan sodium karbonat (0.125% w/w) atau CaO peningkatan pH menyebabkan pean asam askorbat. Pencoklatan pada potongan apel atau kentang dicegah dengan merendamnya dalam larutan garam 2% sebelum blansing.
3. Tekstur Salah satu T/ blansing : melunakkan tekstur sayuran sehingga mudah dalam pengisian ke dalam kaleng. Blansing sebelum pembekuan atau pengeringan memerlukan suhu dan waktu yang > untuk menginaktivasi enzim kehilangan tekstur Penambahan CaCl2 (1-2%) pada air blansing dapat mempertahankan tekstur karena pembentukan kalsium pektat yang tidak larut.
8
1/14/2014
PASTEURISASI • Proses pemanasan bahan pada suhu < 100oC
Digunakan untuk : Bahan pangan berasam rendah (pH>4.5) Susu, telur cair, es krim Bahan pangan berasam tinggi (pH<4.5) Juice buah, Wine, Bir
PASTEURISASI Tujuan pasteurisasi : Pada bahan berasam rendah (pH > 4.5) : meminimalkan patogen dan memperpanjang umur simpan selama beberapa hari Pada bahan pangan berasam tinggi (pH<4.5) meningkatkan umur simpan selama beberapa bulan dengan membunuh mikroorganisme perusak (khamir dan jamur) dan/atau inaktivasi enzim.
Peralatan Pasteurisasi 1. Pasteurisasi Pada Bahan Yang Dikemas Bir dan jus buah dipasteurisasi setelah pengisian ke dalam kemasan Pada bahan yang dikemas dengan kemasan gelas digunakan air panas untuk mengurangi resiko shock panas terhadap kemasan yang menyebabkan kemasan retak. Perbedaan suhu antara kemasan dan air max 20oC untuk pemanasan dan 10oC untuk pendinginan. Kemasan logam atau plastik dipasteurisasi dengan campuran uap panas-udara atau air panas untuk mengurangi resiko thermal shock Bahan didinginkan hingga suhu 40oC untuk menguapkan air di permukaan meminimalkan korosi kemasan dan memperkuat label
9
1/14/2014
Peralatan Pasteurisasi………….. Peralatan yang sederhana tdd : Keranjang berisi kemasan bahan pangan dimasukkan ke dalam bak air dan dipanaskan pada suhu tertentu. Air dingin dipompakan ke dalam untuk mendinginkan produk. Peralatan lain tdd : Tunnel yang terbagi atas beberapa zona pemanasan Semprotan air yang sangat halus (atomised) yang memanaskan kemasan ketika melewati setiap zona dengan menggunakan konveyor sehingga tercapai suhu pasteurisasi.
Peralatan Pasteurisasi…………….. 2. Pasteurisai pada bahan pangan cair yang tidak dikemas Alat : Swept surface heat exchanger Untuk pasteurisasi skala < dengan sistem batch Open Boiling Pans Plate heat exchanger untuk bahan pangan cair dengan viskositas rendah (susu dan produk susu), jus buah, telur cair, bir dan anggur. Keuntungan heat exchanger pada pasteurisasi bahan di dalam botol : Perlakuan panas lebih seragam Peralatan sederhana dan biaya perawatan murah Penggunaan ruangan kecil dan upah rendah Lebih flexible untuk berbagai produk yang berbeda Lebih mudah dikendalikan
Peralatan Pasteurisasi………………
Pengaruh Pasteurisasi terhadap Bahan Pangan
Type heat exchanger lain : Concentric heat exchanger: untuk produk kental (produk hasil ternak, mayonaise,saus tomat dan makanan bayi). Bahan yang sudah dipasteurisasi harus segera diisi ke dalam kemasan karton atau botol dan diseal untuk mencegah rekontaminasi produk juga harus segera didinginkan sebelum dikonsumsi.
Penggunaan panas relatif kecil sehingga perubahan gizi dan sifat sensori < Masa simpan hanya meningkat beberapa hari hingga beberapa minggu 1. Warna, Flavor dan Aroma Pada jus buah penyebab utama kerusakan warna adalah pencoklatan enzimatis oleh polifenoloksidase dan dipercepat oleh O2 sehingga jus buah yang dipasteurisasi harus terlebih dahulu didearasi. Perbedaan warna putih pada susu mentah dan susu yang dipasteurisasi bukan karena pasteurisasi Pigmen pada tanaman dan hewan juga tidak dipengaruhi pasteurisasi Dapat terjadi kehilangan aroma diperbaiki dengan flavor recovery (tapi jarang dilakukan karena mahal).
10
1/14/2014
Pengaruh Pasteurisasi terhadap Bahan Pangan……..
HEAT STERILISATION
2. Kehilangan Vitamin Kehilangan vitamin C dan karoten pada jus buah dikurangi dengan deaerasi.
Proses pemanasan bahan pangan pada suhu tinggi pada waktu yang lama untuk menghilangkan mikroba dan menginaktivasi enzim. Dikelompokkan menjadi 2, yaitu : Sterilisasi murni/sempurna Sterilisasi komersial
Sterilisasi Di dalam Kemasan Waktu sterilisasi dipengaruhi oleh :
Resistensi mikroorganisme dan enzim terhadap panas Kondisi pemanasan pH bahan Ukuran kemasan Keadaan fisik bahan pangan
Nilai D (Thermal Reduction Time) adalah waktu yang dibutuhkan untuk membunuh 90% sel/spora mikroba pada suhu tertentu atau TDT adalah waktu yang diperlukan untuk menurunkan 1 siklus log dari populasi mikroba tertentu. Nilai z : Perbedaan suhu yang dibutuhkan untuk menurunkan atau merubah satu siklus log nilai D.
Daya tahan mikroorganisme terhadap panas ditentukan oleh nilai D dan z.
11
1/14/2014
D2
100
D2
Log D2-logD1=1.00
Nilai D
Jumlah Mikroba
1000
10
D1
D1
D
z
1 0
5
10
15 220
Waktu pemanasan (menit)
230
240
250
260
270
Suhu (oF)
Gambar 6. Kurva penentuan nilai z
Laju penetrasi panas : Dipengaruhi oleh : Tipe produk : cair, padat Ukuran kemasan : besar, kecil Agitasi pada kemasan Suhu retort : ar perbedaan suhu antara bahan pangan dan media Bentuk kemasan : kemasan yang panjang mempercepat proses konveksi Tipe kemasan : pada logam > daripada gelas atau plastik
Pengukuran laju penetrasi panas : Letakkan termokopel pada pusat panas dari kemasan (titik pemanasan terendah) untuk mencatat suhu bahan selama pemanasan Pada sterilisasi kontiniu digunakan self-contained miniature temperature recorders-transmitters. Pada kemasan silinder, pusat panas adalah pada pusat geometri untuk pemanasan konduksi dan ± 1/3 tinggi kemasan (dari dasar) untuk pemanasan konveksi perlu percobaan Pemanasan konveksi lebih cepat dari konduksi dan lajunya tergantung pada viskositas bahan. Kurva pemanasan dibuat dengan memplot Suhu Vs Waktu pada kertas grafik semilog.
12
1/14/2014
Retorting (Heat Processing)
Pindah panas di dalam kemasan melalui : a) Konduksi, b) Konveksi
End-over-end agitation of containers
4 tipe kemasan yang tahan sterilisasi : 1. Metal cans 2. Glass jar or bottles 3. Flexible pouches 4. Rigid trays
Kurva pemanasan
Retorting (Heat Processing)……………
Pemanasan dengan Uap Jenuh
Sebelum pengisian udara dikeluarkan terlebih dahulu (exhausting) dengan cara : Pengisian bahan pangan ke dalam kemasan dalam keadaan panas Bahan pangan dalam keadaan dingin dimasukkan ke dalam kemasan kemudian isi dan kemasan dipanaskan hingga 80-95oC. Pengeluaran udara secara mekanik dengan pompa vakum Steam-flow-closing : uap panas membawa udara di permukaan bahan pangan segera sebelum kemasan ditutup.
Panas laten dipindahkan ke bahan pangan ketika uap jenuh berkondensasi pada bagian luar kemasan. Jika udara terperangkap di dalam retort, maka akan terbentuk film disekitar kemasan yang mencegah uap berkondensasi dan menyebabkan proses sterilisasi tidak sempurna. penting untuk melakukan venting
13
1/14/2014
Pemanasan dengan Air Panas Bahan pangan dalam kemasan gelas atau kantung flexibel disterilisasi dengan air panas dan tekanan udara tinggi. Kemasan gelas > tebal dari kemasan logam sedangkan konduktivitas panas gelas < sehingga laju penetrasi panas dan waktu pemanasan > beresiko thd thermal shock pada kemasan. Bahan pangan pada kemasan kantung flexibel (wadah polimer yang rigid) mempunyai penetrasi panas > karena lebih tipis dan penampang melintang < hemat energi.
PERALATAN HEAT STERILISATION Retort dengan sistem batch atau kontiniu Batch Retort : Vertikal Horizontal : Mudah pada saat bongkar muat dan mempunyai fasilitas agitasi Butuh ruang yang besar Contoh : Orbitort, tdd : bejana bertekanan dengan 2 wadah konsentrik
Continious Retort : Kontrol thd penutupan selama proses berlangsung lebih seragam Dihasilkan perubahan tekanan secara gradual di dalam kaleng
Pemanasan dengan Nyala Api Sterilisasi kemasan dengan menggunakan panas api secara langsung pada tekanan atmosfir Laju pindah panas tinggi pada suhu nyala 1770oC Waktu proses <, mutu Mengurangi konsumsi energi hingga 20% Tidak ada penambahan larutan garam atau syrup di dalam kemasan Dapat digunakan kemasan yang lebih kecil sehingga biaya transportasi dapat dikurangi hingga 20-30%
Digunakan untuk jamur, jagung manis, green beans, pears dan daging sapi.
PERALATAN HEAT STERILISATION………… Tipe-tipe retort : Cooker-Coolers : membawa kaleng pada sebuah konveyor melalui 3 bagian pada terowongan dengan tekanan berbeda untuk preheating, sterilisasi dan cooling. Rotary Sterilizers : tdd drum berputar secara perlahan di dalam bejana bertekanan Hydrostatis sterilizers : variabel proses seperti suhu bahan mentah, suhu air pendingin,suhu uap, waktu pengolahan dan laju pemanasan/pendinginan dapat dimonitor.
14
1/14/2014
Ultra High Temperature (UHT) Aseptic Process
Continious Hydrostatic Sterilizer
Pengolahan dengan suhu tinggi dan waktu singkat dapat dilakukan jika produk terlebih dahulu disterilisasi sebelum diisi ke kemasan yang steril dengan kondisi udara steril Digunakan untuk : Sterilisasi produk pangan cair seperti susu, jus buah, krim, yoghurt, anggur, salad dressing, telur dan es krim Produk pangan yang mengandung partikel-partikel kecil, misal : cottage cheese, makanan bayi, produk tomat, buah dan sayur Produk pangan dengan ukuran partikel lebih besar dikembangkan pemanasan Ohmic. Mutu produk UHT hampir sama dengan produk yang didinginkan atau dibekukan. Masa simpan produk UHT mencapai 6 bulan > tanpa refrigerasi.
Peralatan UHT Keuntungan UHT dibandingkan sterilisasi konvensional : Kondisi proses tidak tregantung pada ukuran kemasan. Retorting konvensional pada soup sayuran dengan kemasan A2 butuh waktu 70 menit pada suhu 121oC diikuti pendinginan selama 50 menit, dan peningkatan ukuran kemasan menjadi A10 maka waktu meningkat menjadi 218 menit, sedang UHT hanya butuh waktu 5 menit dengan suhu 140oC dan tidak ada perubahan suhu/waktu dengan peningkatan ukuran kemasan. proses aseptik/UHT dapat digunakan untuk kemasan besar, misal aseptic bag untuk pure tomat berukuran 1 ton. Kelemahan UHT : - biaya - peralatan kompleks
Keberhasilan ditentukan oleh : Metode pemanasan Sifat bahan pangan (viskositas, ada tidaknya partikel, sensitivitas panas dan kecenderungan membentuk deposit di permukaan) Karakteristik peralatan UHT : Suhu > 132oC Diberikan pada produk dengan volume yang kecil untuk memperluas permukaan pindah panas Mempertahankan turbulensi di dalam produk ketika melewati permukaan panas Penggunaan pompa untuk mengalirkan produk sesuai dengan tekanan pada heat exchanger Pembersihan konstan pada permukaan panas untuk mempertahankan laju pindah panas yang tinggi dan mengurangi terbakarnya produk.
15
1/14/2014
Peralatan UHT………………… Dibedakan atas : Sistem langsung (steam injection dan steam infusion) Sistem tidak langsung (plate heat exchanger, oncentric tube/steel and tube) dan Scrapped Surface heat exchanger). Sistem lain : mikrowave, dielektrik, ohmic, induction heating.
Concentric Tube Heat Exchange, a) Cross Section, b) Effect of Rotation of tubes
Skema sistem UHT kontiniu
Pengaruh Proses UHT Terhadap Bahan Pangan Pengaruh Proses UHT Terhadap Bahan Pangan
• Memperpanjang umur simpan pada penyimpanan suhu ruang (ambien) • Meminimalkan kerusakan gizi dan eating quality
Warna : Pigmen oxymioglobin merah pada daging berubah menjadi metmioglobin yang berwarna coklat, mioglobin ungu berubah menjadi myohaemichromogen berwarna merah-coklat. Reaksi Maillard dan karamelisasi juga mempengaruhi warna daging yang disterilisasi. Warna yang dapat diterima untuk daging masak. Penambahan sodium nitrat dan sodium nitrit bertujuan untuk mengurangi resiko C.botulinum dan menghasilkan warna merahmerah muda karena terbentuknya mioglobin nitrit oksida dan metmioglobin nitrit. Pada buah dan sayuran klorifil dirubah menjadi phephytin, karotenoid diisomerisasi dari 5,6-epoksida menjadi 5,8-epoksida yang berwarna muda, antosianin didegradasi menjadi pigmen coklat Diperbaiki dengan penambahan zat pewarna. Pada susu sterilisasi terjadi perubahan warna karena karamelisasi dan reaksi Maillard.
Pada proses UHT, karamelisasi dan reaksi Maillard pada daging <, karotenoid dan betanin tidak berubah, klorofil dan antosianin dapat dipertahankan, warna putih pada susu meningkat.
16
1/14/2014
Pengaruh terhadap Flavor dan Aroma : Pada daging kaleng terjadi perubahan kompleks : pirolisis, deaminasi dan dekarboksilasi asam amino, degradasi, reaksi Maillard dan karamelisasi karbohidrat menjadi furfural dan hidroksimetilfurfural serta oksidasi dan dekarboksilasi lemak interaksi semua reaksi ini menghasilkan > 600 komponen flavor. Pada buah dan sayur perubahan karena degradasi, rekombinasi dan volatilisasi aldehid, keton, gula, lakton, asam amino dan asam organik. Pada susu perubahan flavor karena denaturasi protein susu menjadi hidrogen sulfida serta pembentukan lakton dan metil keton dari lemak.
Pengaruh terhadap tekstur/viskositas Tidak terjadi perubahan viskositas pada jus buah/sayur dan susu. Tekstur potongan buah dan sayur lebih lunak karena larutnya bahan pektin dan kehilangan turgor sel, tapi lebih tegar daripada produk kalengan. Waktu dan suhu yang dibutuhkan untuk hidrolisis kolagen lebih rendah.
Pada proses aseptik/UHT perubahan lebih kecil dan flavor alami dari susu, jus buah dan sayuran dapat dipertahankan.
PROSES PENGALENGAN Pengaruh terhadap nilai gizi : Kehilangan vitamin sedikit Lemak, karbohidrat dan mineral hampir tidak berubah Kehilangan gizi hanya terjadi karena penyimpanan yang terlalu lama.
Raw Material
Produk
Blanching or Cooking
Cooling
Filling
Sterilisasi
Penutupan
Seaming
Exhaust
17
1/14/2014
Raw Material
Filling
Peeling (pengupasan) Syruping
Cold Pack : buah Hot pack : selai, jelly, kecap
Exhausting
Heat Exhaust
Proses pengeluaran/penghampaan udara terutama O2 yang ada dalam head space untuk memperoleh keadaan vakum dalam wadah Tujuan : Mencegah pecahnya kaleng pada saat sterlisasi berlebihan Menghentikan pertumbuhan bakteri aerob Mencegah kehilangan warna dan flavor Bahan tidak tergoncang Mencegahreaksi oksidasi penyebab korosi
Exhaust box : kaleng dimasukkan ke dalam box, kemudian dipanaskan, sehingga udara keluar Vacuum Seamer : mengeluarkan udara dalam kaleng dengan alat semaer sekaligus menutup kaleng
18
1/14/2014
Seaming Jenis seamer : - Vacuum seamer - Home Seamer - Semitre Seamer
Teori Menyangkut proses pindah panas dan pinsah massa sekaligus. Panas dipindahkan dari permukaan panas dan udara panas dari dinding oven ke bahan pangan Uap air dipindahkan dari bahan pangan ke sekitarnya dan kemudian dikeluarkan oleh oven. Panas oven adalah kombinasi dari radiasi infra merah dari dinding oven, melalui konveksi dari udara yang disirkulasi dan melalui konduksi dari pan atau wadah bahan pangan
BAKING DAN ROASTING 2 Unit operasi yang sama menggunakan udara yang dipanaskan untuk meningkatkan “eating quality: dari produk pangan Beda : pada penggunaannya Baking diguakan untuk produk berbahan dasar tepung/pati atau buah Roasting untuk daging, kacang2an dan sayur-sayuran. Tujuan sekunder dari baking adalah : untuk pengawetan pangan melalui destruksi mikroba dan penurunan aktivitas air pada pemukaan bahan pangan. Umur simpan briduk yang dibaking umumnya ppendek kecuali jika dikombinasikan dengan rerigerasi dan pengemasan
Teori............... Radiasi infrared diabsorbsi bahan pangan dan diubah menjadi panas Udara, gas lain dan uap air di dalam oven mentransfer panas dengan cara konveksi Panas dikonversi menjadi panas konduksi pada permukaan bahan pangan. Terdapatnya lapisan pemisah pada udara akan menghambat proses pindah panas ke dalam bahan pangan dan keluarnya uap air dari bahan pangan. Tebalnya lapisan pemisah ditentukan oleh kecepatan aliran udara dan sifat permukaan bahan pangan menentukan laju pindah panas dan pindah massa.
19
1/14/2014
Teori................. Aliran konveksi akan membantu distribusi panas yang lebih seragam di dalam oven oven komersial dilengkapi dengan kipas untuk meningkatkan laju aliran dan mengurangi ketebalan lapisan pemisah. Panas yang masuk ke bahan pangan lebih banyak melalui proses konduksi, sedangkan proses konveksi lebih berperan pada awal pemanasan
Teori.................. Faktor-faktor yang menentukan laju pindah panas konduksi : Konduktivitas panas bahan jika rendah menyebabkan laju pindah panas konduksi menurun menentukan waktu pemanggangan Perbedaan suhu antara bahan pangan dan baking pans atau tray Ukuran potongan bahan menentukan jarak titik pusat panas
Kelembaban udara yang lembah di dalam oven dengan suhu yang tinggi menciptakan gradien tekanan uap air antara bahan dengan udara panas air di permukaan bahan menguap kemudian diikuti oleh air yang ada di dalam bahan akan keluar ke permukaan. Banyaknya air yang menguap ditentukan oleh sifat alami bahan, laju aliran udara dan laju pindah panas.
Teori..............
Teori..............
Jika laju kehilangan uap air di permukaan > dari laju kehilangan uap air dari dalam bahan pangan permukaan bahan mengering, suhu permukaan meningkat hingga sama dengan suhu udara panas (110240oC) dan terbentuk “crust” dipermukaan. Baking dilakukan pada tekanan atmosfir dan air keluar dengan bebas dari bahan pangan, maka suhu di dalam bahan tidak lebih dari 100oC. Penggunaan suhu yang tinggi dan pemanasan yang cepat mengakibatkan perubahan yang kompleks pada komponen yang terdapat dipermukaan bahan.
Beda dengan pengeringan terbentuknya “crust” dipermukaan dan retensi uap air di bagian dalam bahan untuk produk “cake, roti, daging dll’ merupakan hal yang diinginkan, tetapi pada produk biskuit dan cripsbread kehilangan air dari bagian dalam merupakan hal yang diinginkan.
20
1/14/2014
Tabel. Pindah Massa dan Panas selama Pemanggangan Zona di dalam bahan Pangan
Type Pindah massa
Type Pindah panas
Lapisan Pemisah
Difusi uap
Konduksi, konveksi, radiasi
Crust
Difusi Uap
Konduksi, konveksi (perpindahan uap)
Zona Evaporasi
Difusi Uap, Difusi permukaan, aliran kapiler
Konduksi, pergerakan uap dan air dalam bentuk cair
Bagian Dalam
Aliran kapiler
konduksi
Peralatan............. Oven Pemanasan Langsung (Direct heating ovens) Udara panas dan panas dari bahan bakar disirkulasikan melalui konveksi alami atau menggunakan kipas Suhu di dalam oven dikontrol secara otomatis dengan cara pengaturan laju aliran udara dan bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan : gas alam, propana, butana, minyak tanah, batubara dll. Keuntungan :
Waktu pemanganggan singkat Efisiensi panas tinggi Kontrol kondisi proses lebih baik (menggunakan kecepatan kipas dan laju konsumsi bahan bakar) “start-up” nya cepat hanya untuk memanaskan udara di dalam oven
Peralatan Oven dengan bahan bakar minyak Oven listrik Microwave/dielectric oven saat ini oven dilengkapi dengan kontro mikroprosesor dan komponen yang hemat energi.
Peralatan............. Oven Pemanasan Tidak Langsung (Indirect heating ovens)
1. Tabung uap dipanaskan secara langsung dengan bahan bakar atau uap diberikan melalui boiler yang letaknya berjauhan Uap dari tabung akan memanaskan udara pada ruang pemanggangan dan disirkulasikan melalui heat exchanger 2. Gas pembakaran di lewatkan melalui tabung radiator yang terdapat di dalam ruang pemanggangan 3. Bahan bakar dibakar di antara lapisan dinding dan panas yang dihasilkan dikeluarkan ke bagian atas oven.
21
1/14/2014
Peralatan.............
Pengaruh terhadap Bahan Pangan
Oven Pemanasan Tidak Langsung (Indirect heating ovens) ............
1. Contoh : oven listrik
Batch oven Oven kontiniu dan semi kontiniu : rotary-hearth oven, reel oven, multi-cycle tray oven, tunnel oven
Texture Flavor, aroma dan warna Nilai gizi
Pengaruh terhadap Bahan Pangan
Pengaruh terhadap Bahan Pangan
Texture
Flavor Aroma dan Warna
Ditentukan oleh sifat alami bahan (kadar air, protein, lemak dan karbohidrat struktur (selulosa, pati, pektin)), suhu selama pemanasan. Pemanasan daging minyak meleleh dan terdispersi atau keluar dari bahan (drip losses), kolagen menjadi larut membentuk gelatin, protein terdenaturasi dan kehilangan WHC, inactivasi mikroba dan enzim, tekstur permukaan menjadi “crispy”. Pada produk serealia perubahan struktur granula pati, gelatinisasi, dehidrasi tekstur mengeras
Aroma yang terbentuk selama baking diperlukan untuk menentukan karakteristik sensori produk Kondisi pemanasan yang tinggi menyebabkan reaksi pencoklatan Maillard antara gula dan asam amino Suhu yang tinggi dan kadar air yang rendah dipermukaan menyebabkan karamelisasi gula dan oksidasi asam lemak menjadi aldehid, keton, lakton, alkohol dan ester. Reaksi Maillard dan degradasi Strecjer menghasilkan aroma yang berbeda tergantung dari kombinasi asam amino bebas dan gula pada bahan pangan. Tiap jenis asam amino menghasilkan karakteristik aroma jika dipanaskan tergantung dari tipe gula dan kondisi pemanasan yang digunakan misal : asam amino prolin menghasilkan aroma pada kentang, jamur atau telur ketika dipanaskan dengan gula dan suhu yang berbeda
22
1/14/2014
Pengaruh terhadap Bahan Pangan Flavor Aroma dan Warna Pemanasan akan mendegradasi komponen volatil aroma terbakar atau asap Sejumlah komponen aroma terbentuk selama pemanggangan Type aroma tergantung pada jenis gula, asam amino dan asam lemak pada permukaan bahan pangan, suhu kadar air dan waktu pemanasan. Warna coklat pada bahan yang dipanggang disebabkan oleh reaksi Mallard, karamelisasi gula dan dekstrin menjadi furfural atau hidroksimetilfurfural, karbonisasi gula, lemak dan protein.
EVAPORASI = pemekatan cairan (konsentrasi) melalui penguapan. Meningkatkan kandungan bahan padat dan menurunkan aw bahan menjadi awet. Konsumsi energi dan biaya > dari metode konsentrasi lain (membran dan pembekuan), tapi derajat pemekatan yang diperoleh >.
EVAPORASI.............. Digunakan untuk : Pre-konsentrasi pada jus buah, susu dan kopi sebelum dikeringkan, dibekukan atau disterilisasi mengurangi berat dan volume Menghemat energi untuk pengolahan dan biaya untuk penyimpanan, transportasi dan distribusi.
23
1/14/2014
Peralatan Pada Proses Evaporasi Evaporator tdd : Heat Exchanger (disebut Calandria) yang memindahkan panas dari uap ke bahan pangan Alat pemisah uap yang dihasilkan Pompa mekanis atau pompa vakum untuk mengeluarkan uap (pompa mekanis lebih murah biaya operasionalnya, tapi capital cost-nya tinggi). Tipe evaporator yang paling banyak digunakan untuk konsentrasi jus buah adalah FALLING FILM EVAPORATOR, contohnya : Thermally Accelerated Short-Time Evaporator (TASTE).
Falling Film Evaporator
NATURAL CIRCULATION EVAPORATORS 1.
Open or Closed-Pan Evaporators
Hemispherical pans Dipanaskan secara langsung oleh gas atau arus listrik atau secara tidak langsung oleh uap yang dialirkan melalui tube di bagian dalam atau jacket di bagian luar Untuk proses vakum dilengkapi dengan tutup Dilengkapi pengaduk untuk meningkatkan laju pindah panas dan mencegah kegosongan Efisiensi energi rendah Menyebabkan kerusakan pada bahan pangan yang sensitif Kapital cost rendah Konstruksi mudah dan aplikasi flexibel Misal pada saus dan jam Vacuum Pan Evaporator
24
1/14/2014
2. Short Tube Evaporator
3. Long-Tube Evaporators
Biaya konstruksi dan perawatan rendah Felxibel Laju pindah panas tinggi pada cairan dengan viskositas rendah Tidak cocok untuk bahan dengan viskositas tinggi Digunakan untuk konsentrat sirup, garam dan jus buah.
Ada 2 type : - Climbing –Film Evaporators : untuk bahan dengan viskositas - A Falling Film Evaporator : untuk bahan dengan viskositas
Thin Film of Liquid Vapour
Climbing Film Evaporator
Vertical Short Tube Evaporators
Long Tube Evaporators
FORCED CIRCULATION EVAPORATORS Dilengkapi pompa atau Scrapper untuk menggerakkan cairan laju pindah panas tinggi dan residence time singkat Biaya operasional dan capital cost tinggi Tdd : a. Plate Evaporator Sesuai untuk produk yang sensitif terhadap panas seperti extrak ragi, produk hasil ternak, jus buah, minuman beralkohol rendah dan extrak daging.
b. Expanding- Flow Evaporator Long Tube Vertical-Falling Film Evaporator
Mirip dengan plate evaporator hanya digunakan cone sebagai pengganti plate Flexibel untuk berbagai produk dengan cara mengganti jumlah cone
25
1/14/2014
MECHANICAL (AGITATED) THIN-FILM EVAPORATOR Tdd : - Scrapped-Surface Evaporator - Wiped Surface Evaporator bedanya hanya dalam ketebalan film (tebal film pada Scrapped SE = 1.25 mm, sedangkan Wiped SE : 0.25 mm Sesuai untuk : pulp dan jus buah, pasta tomat,extrak daging, madu, coklat, kopi dan produk ternak.
Pengaruh Evaporasi Terhadap Bahan Pangan
Komponen aroma dan bahan volatil lain hilang Aroma yang hilang dapat di-recovery dengan cara : Recovery volatil melalui kondensasi uap dan distilasi fraksional Menangkap komponen volatil dari bahan pangan cair dengan gas inert danmenambahkannya kembali setelah proses evaporasi.
Warna bahan menjadi lebih gelap karena pemekatan konsentrasi, penurunan aw. Vitamin A dan niasin hampir tidak dipengaruhi Kehilangan vitamin C terjadi karena penyimpanan
DISTILASI
Distilasi.............
Aplikasi pada pengolahan pangan : produksi alkohol, pemisahan komponen flavor Misal : produksi minyak esensial dengan distilasi uap. Aplikasi pada industri : recovery komponen flavor pada bir, kopi, jus buah, anggur dan bir rendah alkohol serta menghilangkan off flavor. Prinsip : pemisahan berdasarkan perbedaan tekanan uap
Jika bahan pangan yang mengandung komponen dengan derajat volatilitas yang berbeda dipanaskan maka komponen yang lebih volatil akan menguap terlebih dahulu. Komponen yang terlebih dahulu menguap disebut “DISTILAT” sedangkan komponen dengan derajat volatilitas < disebut “BOTTOM” atau “RESIDU”
26
1/14/2014
Distilasi.............
Distilasi.............
Metode : Batch pot stills masih digunakan pada industri whisky dan minuman beralkohol lainnya Continious distillation column
Contoniuous distillation column : Bahan berbentuk cair secara kontiniu masuk ke dalam kolom distilasi dan dipanaskan dihasilkan uap (volatil) dipisahkan di bagian ujung kolom sebagai distilat dan residu pada dasar kolom, Untuk mempercepat proses pemisahan dan kondisi kesetimbanngan antara fase uap dan fase cair maka sejumlah distilat ditambahkan kembali ke bagian atas kolom (reflux) dan sejumlah residu diuapkan pada sebuah “reboiler” dan ditambahkan ke dasar kolom. Kolom diisi dengan bahan2 berupa keramik, plastik atau logam atau dipasang kernajang berperforasi untuk meningkatkan kontak antara cairan dan uap.
27
