DEFENISI :
MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING
Pengemasan
produk
dengan
menggunakan
bahan
kemasan yang dapat menahan keluar masuknya gas Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa mampu merancang kemasan modifikasi atmosfir untuk produk hortikultura.
sehingga konsentrasi gas di dalam kemasan berubah dan ini menyebabkan laju respirasi menurun, mengurangi pertumbuhan mikroba, mengurangi kerusakan oleh enzim serta memperpanjang masa simpan.
Alasan Perkembangan MAP
Perubahan pola makan Perubahan gaya hidup Kebutuhan akan produk yang aman Memperpanjang umur simpan Perluasan pasar Perkembangan teknologi kemasan Penggunaan fasilitas produksi dan distribusi yang terpusat
Penerapan MAP : Shipping container Retail packages for sliced commodity Retail packages for individual units of commodity Keuntungan & kerugian sama seperti pada CA
1
Keuntungan : Menunda proses kematangan Menurunkan laju respirasi Mengurangi produksi etilen Mengurangi sensitivitas produk terhadap kerja etilen Mengurangi perubahan komposisi akibat pematangan Kerugian : [ ] CO2 > batas toleransi kerusakan fisiologis [ ] O2 < batas toleransi respirasi anaerob
Keuntungan MAP
Kelemahan MAP
Biaya tambahan Memerlukan kontrol suhu Diperlukan formulasi gas yang berbeda Peralatan dan training khusus Perhatian terhadap kemananan pangan Meningkatkan volume kemasan Keuntungan akan hilang jika kemasan terbuka atau bocor
Berpotensi meningkatkan umur simpan 50 50--400% Mengurangi kehilangan Produk dapat didistribusikan pada area pemasaran yang lebih luas Menyediakan produk bermutu tinggi Memudahkan penanganan Memperbaiki penampilan Sedikit atau bahkan tidak memerlukan pengawet
Masa simpan relatif produk yang dikemas dengan MAP 2 x > dari produk yang disimpan pada kondisi udara biasa, dan pada suhu optimal masa simpannya 4 x > panjang.
20-25oC
Udara
Suhu opt = 0oC untuk produk yang tidak sensitif terhadap chilling injury dan 514oC untuk produk yang sensitif terhadap chilling injury
MA
Udara Suhu Opt.
MA 1
2 3 Masa Simpan Relatif
4
2
Gambar 1. Pertukaran gas dalam kemasan MAP dari produk segar
Pengaruh kemasan terhadap produk segar : - Barrier bagi pergerakan uap air - Membantu mempertahankan RH yang tinggi menyebabkan kondensasi air di permukaan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamur - Mempertahankan turgor buah dan sayuran - Melindungi produk dari kontaminasi - Melindungi produk dari cahaya - Melindungi produk dari benturan
FaktorFaktor-faktor yang mempengaruhi permeabilitas film kemasan :
Nature of gas Structure and thickness of material Temperature Relative humidity for some materials Partial pressures
3
1. PENENTUAN LAJU RESPIRASI
TAHAPAN--TAHAPAN DALAM MERANCANG MAP TAHAPAN UNTUK SATU KOMODITI : Penentuan laju respirasi dari produk Penentuan konsentrasi O2 dan CO2 optimum
Dapat dilakukan dengan sistem tertutup (closed system) Data yang diperoleh (% O2 dan CO2) ditransfer ke dalam satuan ml/kg ml/kg--jam
Penentuan jenis film kemasan Desain Kemasan atmosfir termodifikasi
C W x(V ) 100 RxWx Tx( 273 t o )
10 3 xM Rr
w
2. PENENTUAN KONSENTRASI O2 DAN CO2 OPTIMUM
x
Rr = laju produksi CO2 atau laju konsumsi O2 Mw = berat molekul (CO2 = 44, dan O2 = 32) C = perbedaan konsentrasi O2 atau CO2 (%) antara dua pengukuran
Dilakukan dengan menyimpan produk pada komposisi udara (konsentrasi O2 dan CO2 yang berbedaberbeda-beda) Kombinasi gas O2 dan CO2 yang dapat memberikan umur simpan yang panjang merupakan daerah MA yang optimum untuk produk tersebut.
Contoh : Campuran gas
Suhu
: 11-3% O2 dan 55-7% CO2 1-3% O2 dan 88-10% CO2 3-5% O2 dan 55-7% CO2 3-5% O2 dan 88-10% CO2 Udara biasa sebagai kontrol : 0,5 dan 10oC
Lama Penyimpanan
: 5,10,15 and 20 hari
V = volume kemasan (l) R = konstanta gas (0.0821 dm3.atm/K/mol) W = berat contoh (kg) = kerapatan jenis contoh (kg/l) to = suhu penyimpanan (oC) T = interval pengamatan (jam)
4
3. PENENTUAN JENIS FILM KEMASAN Faktor yang harus diperhatikan dalam memilih jenis kemasan untuk MAP adalah koefisien permeabilitas dari film kemasan. Yang paling banyak digunakan adalah LDPE dan PVC
PEMILIHAN FILM KEMASAN BERDASARKAN MANNAPERUMA et al.,
Mannaperuma et al., (1989) memilih film kemasan berdasarkan metode grafik dengan persamaan : x2 = c2 + / (c1 – x1)
Tabel 1. Jenis dan permeabilitas film yang tersedia sebagai bahan pengemas produk segar Jenis Film
Permeabilitas*
Perbandingan CO2 : O2
CO2
O2
LDPE
7,700--77,000 7,700
3,900--13,000 3,900
2.0--5.9 2.0
PVC
4,263--8,138 4,263
620,2,248
3.6--6.9 3.6
Polipropilen
7,700--21,000 7,700
1,300--6,400 1,300
3.3--5.9 3.3
10,000--26,000 10,000
2,600--7,700 2,600
3.4--3.8 3.4
52--150 52
8-26
5.8--6.5 5.8
180--390 180
52--130 52
3.0--3.5 3.0
Polistiren Saran Poliester
x c
= konsentrasi gas di dalam kemasan = konsentrasi gas di luar kemasan = perbandingan laju produksi CO2 dengan laju konsumsi O2 = perbandingan koef.permeabilitas film kemasan terhadap CO2 de dengan ngan O2 Angka subskrip 1 menyatakan O2 dan 2 unuk CO2
*) dalam ml/m2/mil/hari-1 atm
Tabel 2. Koefisien permeabilitas film kemasan hasil perhitungan dan penetapan (ml-mil/m2-jam-atm) Jenis
10oC*
15oC*
25oC**
O2
CO2
O2
CO2
O2
CO2
***
LDPE
0.99
-
-
-
-
1002
3600
3.59
PP
0.61
265
364
294
430
229
656
2.86
SF
0.57
342
888
473
748
4143
6226
1.56
WSF
0.58
226
422
291
412
1464
1470
1.00
*)
Grafik Pemilihan Jenis Film Kemasan (Gunadnya, 1993)
Tebal (mil)
Hasil Perhitungan
LDPE = Low Density Polyethylen
**) Hasil penetapan metode ASTM 1413
SF = Stretch Film
***) pada suhu 25 oC
PP = Polipropilen WSF = White Stretch Film
5
Tabel 3. Jenis film kemasan dan keadaan MA optimal untuk buah-buahan Komodita s Salak Pondoh
Keadaan MA opt
Jenis Film
2-6% O2, SF 10-28% CO2
Masa Simpan (Hari)
Suhu (oC)
4. DESAIN KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI Berat buah yang dikemas dan luas permukaan kemasan diperoleh dengan
menggunakan persamaan keseimbangan sebagai berikut :
MA
Tanpa MA
30
28
10
Belimbing 3-10% O2, 3-7% CO2
PP,0.04 mm
44
8
10
Sawo
3-5% O2, 8-10% CO2
SF 0.057 mm
15
5
15
Rambuta n Binjai
3-5% O2, SF 0.057 mm 12-15% CO2
16
4
15
Arben Chandler
2-5% O2, SF 0.057 mm 13-17% CO2
10
5
10
Arben Oso
2-5% O2, SF 0.057 mm 13-17% CO2
10
5
10
Jamur Merang
4-8% O2, WSF 13-17% CO2
6
2
10
WR2 PA
(c2 x2 ) b
W = berat buah (kg) R = laju respirasi (ml/kg.jam) P = permeabilitas kemasan (ml.mil/m 2.jam.atm) A = luas kemasan (m2) b = ketebalan kemasan (m) c = komposisi udara normal x = komposisi udara dalam kemasan Sub skrip 1 = konsentrasi O2 dan 2 = [ ] CO2
Contoh : Dari hasil penentuan laju respirasi dan komposisi atmosfir optimum untuk
penyimpanan buah jambu mete pada suhu 10o C diperoleh hasil sebagai berikut :
W. 10,15 = 265.0,0187 (0,21-0,04)/0,58 W. 10,15 = 4.9555 (0,293)
− Laju respirasi (konsumsi O2) = 10.15 ml/kg-jam
W. 10,15 = 1,4525
− Laju respirasi (produksi CO2) = 27.47 ml/kg-jam
W
− Daerah MA optimum = 4-6% O2, 5-9% CO2 − Film kemasan terpilih = Polipropilen, dengan permeabilitas terhadap O 2
= 265 ml.mil/m2.jam atm, dan terhadap CO2 = 364 ml.mil/m2.jam.atm
− Jika luas permukaan kemasan dibuat tetap yaitu 0.0187 m2 dan tebal
= 0,14 kg WR2 PA
(c2 x2 ) b
W. 27,47 = 364.0,0187 (0,21-0,05)/0,58
Jadi berat jambu mete yang dapat dikemas dengan luas permukaan 187 cm2 = 60-140 gr
W. 27,47 = 6.8068 (0,276)
kemasan = 0.58 mil
W. 27,47 = 1,8787
Maka dengan menggunakan rumus di atas, jambu mete yang dapat dikemas adalah :
W
= 0,06 kg
6
Cara pengemasan : • Buah/sayur yang segar dengan tingkat kematangan relatif seragam dibersihkan, ditimbang dan dimasukkan ke dalam trayfoam • Kemasan kontrol tidak ditutup dengan film kemasan, sedang yang lainnya ditutup • Caranya : pinggirian trayfoam diberi double tape dan pada badan trayfoam digunakan cellophan tape untuk melekatkan film kemasan • Film kemasan tidak menutupi bagian bawah trayfoam Daerah MA jambu mete
PERKEMBANGAN MAP Intelligent packaging/Active packaging : Kemasan yang mempunyai kemampuan untuk menghilangkan atau
mengabsorbsi gas dan uap sesuai dengan kebutuhan Kategori active packaging : Oxygen scavenging Carbon dioxida formation Aroma removal Off-flavor removal Ethylene removal Ethanol removal Water removal Edible films
Oxygen Scavenger System •
Pengertian : penyerap oksigen di dalam kemasan
•
Contoh jenis bahan : besi (dalam bentuk bubuk), asam askorbat, sulfit, enzim.
•
Bahan penyerap dan penambah oksigen (absorber dan emitters CO2 : Asam askorbat dan besi karbonat
7
Mekanisme Oksidasi dari Bubuk Besi
Contoh Oxygen Adsorber Komersial
Jenis penyerap etilen KMnO4, karbon aktif dan mineral lain yang dimasukkan ke sachet dan diserapkan pada silika gel. Permanganat mengoksidasi etilen membetuk etanol dan asetat penyerap berbentuk katalis logam seperti pallaidum karbon aktif yang mengandung bromin, tetapi penggunaannya harus hati-hati gas Bromin mineral –mineral yang mempunyai kemampuan menyerap etilen seperti zeolit, tanah liat dan batu Oya dari Jepang Kombinasi diena dan triena yang defisien elektron pada bahan kemasan
8
Mekanisme oksidasi etilen oleh KMnO4
ABSORBER AIR DAN UAP AIR
• Karbon aktif, zeolit, silika gel • granula-granula polimer superabsorbent • film dilaminasi dengan propilen glikol dan polivinil alkohol (PVA) • penambahan bahan anti kabut (anti fog) yang dicampur dengan resin polimer • garam poliakrilat dan kopolimer graft dari pati
ETHANOL EMITTERS • Etanol merupakan bahan pengawet • Dalam konsentrasi tinggi dapat mendenaturasi protein dari kapang dan ragi antimikroba • Memperpanjang umur simpan
9
Antimicrobial Packaging
10
