Prinsip Kecukupan Proses Thermal

Prinsip Kecukupan Proses Thermal Prof. Purwiyatno Hariyadi, PhD • Department of Food Science & Technology, and Southeast Asian Food & Agricultural Science & Technology (SEAFAST) Center, Bogor Agricultural University, BOGOR, Indonesia • Member of Institute for Thermal Process Specialist (IFTPS)USA

PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB

Purwiyatno Hariyadi [email protected]

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS • Lethal Rate (LR)= Lethal value (LV) • Time/Temp. Process & LR • LR Curve for Thermal Process



Purwiyatno Hariyadi [email protected] http://phariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching/ 1

PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI

1

LR = LV = 10

T(t) - 121.1 z

= 10

121.1 - T(t) z

T(oC)

T(oF)

LR(z=10oC)

90 95 100 105 110 115 120 121,1 125 129

194 203 212 221 230 239 248 250 257 264

0,000776247 0,002454709 0,007762471 0,024547089 0,077624712 0,245470892 0,776247117 1,000000000 2,454708916 6,165950019



PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI Pemanasan pada suhu konstan, 121,1oC

140 120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1 121,1

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

100 Suhu

T(oC) LR(z=10oC)

80 60 40 20 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12

Waktu

1,2 1,0 0,8 LR

t, min

1 unit sterilisasi 12 unit sterilisasi F0=12

0,6 0,4 0,2 0,0 0

1

2

3

4


5

6

7

8

9 10 11 12



PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI Pemanasan pada suhu konstan, 100oC T(oC)

LR(z=10oC)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471 0,007762471

0,0080 LR

t, min

0,0100

0,0060 0,0040 0,0020 0,0000 0

1 2

3

4 5

6

7 8

9 10 11 12

Waktu

Total sterilitas

= 0.007762x12 unit = 0.10091 unit

hanya 0.00776 x pengaruh letal pada 121.1oC Total letalitas = F0 =??

F0 = Do log

N0

N

=



t

(LR)dt

0

F0 = LR.t PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB


PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI Diketahui :

Mikroba A; D0 = 0,21 menit dikehendaki proses 12 D

Pemanasan pada suhu 121.1oC ………> 12(0,21)=2.52 menit Pemanasan pada suhu 100oC  1/LR100C x 2.52 min = 1/0.00776 x 2.52=324.7 min (5.4 jam) Pemanasan pada suhu 129oC  1/LR129C x 2.52 min = 1/6,166 x 2.52=0.408 min (24.5 detik) Pemanasan pada suhu 50oC  1/LR50C x 2.52 min = 1/0. 000000078 x 2.52 = 32307692.31 menit = 747.8 bulan????!!!!




PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI Pada prakteknya : efek letal panas untuk sterilisasi, umumnya mulai dianggap nyata setelah T>90oC Teixeira (1992) : no appreciable lethality at T < 210oF(99oC) suhu produk selama pemanasan tidak konstant …….> T=f(t) Pemanasan produk dilakukan dalam retort  pengalengan Pemanasan produk dilakukan dengan HE  aseptik suhu produk diukur pada SHP/CP Purwiyatno Hariyadi [email protected]


T(oC)

LR(z=10oC)

0 4 8 12 16 20 24

90 105 120 121 100 70 60

0,000776247 0,024547089 0,776247117 0,977237221 0,007762471 0,000007762 0,000000776

F0 = Do log

N0 N

=



t

(LR)dt

0

140 120 100 80 60 40 20 0 0

4

8

12 waktu

16

20

24

0

4

8

12 Waktu

16

20

24

1,2 1,0 LR

t, min

Suhu (C)

PERHITUNGAN KECUKUPAN PROSES STERILISASI

0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

Fo = luas area di bawah kurva hubungan antara LR dan t Fo = jumlah area trapesium Luas trapesium =  LR1 + LR2  Dt 2  

 0.776 + 0.977   (12- 8) = 3.506 A = 2  




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS - Heat Penetration test Pemanasan kaleng dalam retort

• Prosedur venting • Come up time

 TR = f(t)



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS - Heat Penetration test • Tipikal kurva penetrasi panas untuk makanan kaleng dan perubahan suhu retort (TR) selama proses seterilisasi

• Suhu retort di”set” pada •

250oF T untuk mencapai TR : CUT

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

CUT




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS - Heat Penetration test Tipikal data penetrasi panas : hubungan antara suhu produk (SHP) dan waktu pemanasan

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS







INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS 1000 2. Metoda Formula Persamaan perubahan suhu selama proses pemanasan : T - TR Ti - TR T-Tm

=e

=

Ti-Tm

hA rCpV

TR-Tp

t = e-kt

TP-TR Ti-TR

= exp -(at/L2)

10

TR-TP TR-Ti

100

= exp -(k)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)-

k t (2,303)

1 PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB

t




waktu

suhu 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125

TR-T

25 25,6 28,1 32,8 39,6 48,7 58,1 67,7 75,9 82,9 88,8 93,8 97,8 101,2 103,6 105,4 107,1 108,2 109,2 109,9 110,6 111,1 111,4 111,7 112 112,2

90 89,4 86,9 82,2 75,4 66,3 56,9 47,3 39,1 32,1 26,2 21,2 17,2 13,8 11,4 9,6 7,9 6,8 5,8 5,1 4,4 3,9 3,6 3,3 3 2,8

1000

TR-T (TR=115C)

Contoh :

100

10

1 0

50

100

150

waktu



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Putar 180o 1000 waktu 100

50

0

100

1

10

10

1

100 0

50

100

TR-T (TR=115C)

TR-T (TR=115C)

150

150

waktu 1000 PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS METODE FORMULA : Plot Data Penetrasi panas untuk suhu retort (Tr)= 250oF



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Tipikal plot data penetrasi panas : pemanasan

fh=

waktu dalam menit yang dibutuhkan oleh kurva pemanasan untuk melewati 1 siklus log

j




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Istilah/notasi pada proses termal : CUT B Pt

fh

j

come up time; yaitu waktu dari mulai uap dinyalakan sampai retort mencapai suhu proses. waktu proses dalam menit jika suhu retort langsung mencapai TR ……………> CUT = 0 waktu proses yang dihitung oleh operator retort (operator processing time), yaitu sama dengan B dikurangi 0.42 CUT (waktu proses dihitung sejak termometer menunjukkan suhu retort yang dikehendaki sampai mulai proses pendinginan) waktu dalam menit yang dibutuhkan kurva pemanasan untuk melewati satu siklus faktor lag waktu sebelum kurva pemanasan menjadi lurus, atau j = jI/I



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Istilah/notasi pada proses termal : g

perbedaan suhu retort dengan produk di dalam kaleng proses termal

pada akhir

TR suhu retort yang di “set” dan dipertahankan pada saat proses termal Ti

suhu awal produk

I

perbedaan suhu retort dengan suhu awal produk (TR-Ti)

F0 jumlah menit yang dibutuhkan untuk memusnahkan sejumlah bakteri pada suhu 250oF Fi

jumlah menit pada suhu TR yang ekivaleng dengan 1 menit pada suhu 250oF ………> Fi = 10(250-TR)/z

U

Waktu pada TR ekivalen dengan F0 U = FiF0




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS CONTOH Formula Ball : B = fh (log jI - log g) B = waktu proses (menit) jika suhu retort langsung mencapai TR (waktu proses jika CUT = 0) I =? = TR-Ti = 250-150=100oF jI = ? = 135oF fh = ? = 51 menit g=? = lihat kurva!!! PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB


INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Penentuan nilai g??? g:

unaccomplished temperature difference at the end of a specified heating time (TR-TPe), dimana Tpe = suhu di akhir proses

Kita ingin menentukan waktu proses ……….> tidak diketahui T pe g = f(D, Z, F0, fh dan TR) Secara perhitungan + empiris ………..> nilai g telah ditabulasikan (Tabel + Diagram : hubungan fh/U dan log g, pada berbagai nilai z, jc)




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Penentuan nilai g???



INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Penentuan nilai g???




INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS Rangkuman Dari kurva penetrasi panas : - Tentukan fh - Buat garis vertikal di t=0.6 CUT - Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y) - (hitung/tentukan j  j = jI/I  I = RT - IT




Kasus 1 Menentukan nilai Fo; jika diketahui B ........hitung log g = log jI – (B/fh) ...... .dengan diketahui log g  cari fh/U ...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z  Fo = fh/[(fh/U)Fi] PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB




Kasus 2 Menentukan nilai B; jika dikehendaki nilai Fo ...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z ....... hitung fh/U = fh/(Fo*Fi) ...... .dengan diketahui fh/U  cari log g  B= fh(log jI – log g)



KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM ASEPTIK Dipengaruhi oleh: • Karakteristik fluida (Newtonian/nonNewtonian) • Ada tidaknya particulate • Karakteristik aliran fluida dalam pipa: • Dimensi pipa (diameter, panjang pipa) • Densitas fluida • Viskositas • Kecepatan aliran fluida dalam pipa




Pasteurisasi Kontinyu untuk produk cair sebelum dikemas 4 SUMBER UAP PANAS

2 b 5 3

A

B a

SUMBER AIR DINGIN

1 b

a

Uap panas

C 6






PROFIL LAJU ALIRAN  SHP: COLDEST POINT NEWTONIAN ? ALIRAN LAMINAR, Re < 2100 Vmax = 2 v

ALIRAN TURBULEN, Re < 4000 Vmax = F (Re)

V = 0.036 log (Re) + 0.662 Vmax

Re > 10000,

v ~ 0.82 Vmax Purwiyatno Hariyadi [email protected]


PROFIL LAJU ALIRAN  SHP: COLDEST POINT Non-NEWTONIAN ?

 dV  t = K   dr  Dn v 2 n r  n  3 -n   2 K  1 + 3n  n

ReG =

Generalized Re

Untuk aliran laminar:

v V max

=

V max =

1+ n 1 + 3n 1+ 3 n 1+ n


v Purwiyatno Hariyadi [email protected]


FDA:

Perhitungan Proses Termal; letalitas hanya didasarkan pada pemanasan pada Holding Tube Positive Displ. Pump

Sumber Uap Panas

SSHE

Produk Mentah

Holding Tube

SSHE Produk Steril

Tho

Sumber Air Dingin Purwiyatno Hariyadi [email protected]


LETALITAS

t min

F= 10

Tho = L=

 250 - Tho    Z  

1

= 10

 250 - Tho    Z  

L 2v

Suhu pada Holding Tube (diukur pada “outlet”) Panjang Holding Tube




LETALITAS - ILUSTRASI 140oC

0

40

Diketahui:

50

75 Waktu (detik)

D121.1 = 1 menit Z = 10oC

Cek: Apakah kondisi sterisasi komersial telah tercapai? (Proses 12 D)



LETALITAS - ILUSTRASI F=

t min  121 .1 - Tho   10 Z  

F=

10 dt = 776.2 dt = 12.9 menit  121.1- 140  10  10  

Proses 12 D  Fo = 12 D121.1 F0 = 12 menit  Sterilisasi komersial telah tercapai




KECUKUPAN PANAS?

• Bandingkan dengan target • Ingat “performance criteria” • Identifikasi titik kritis (next discussion) • Buat “scheduled process” = SOP • Kendalikan titik kritis (next discussion) • Training operator • Maintenance • Perlu authorized person(s) PS-Ilmu Pangan – ITP730 Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB


Terimakasih http://phariyadi.staff.ipb.ac.id/teaching/




Prinsip Kecukupan Proses Thermal

Recommend Documents