KAJIAN AWAL PENERAPAN MEDAN PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI ( High Pulsed Electric Field ) UNTUK INAKTIVASI MIKROORGANISME PADA PRODUK SUSU SAPI SEGAR
Oleh : IDA AYU RATIH STEFANI F14053234
2009 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
KAJIAN AWAL PENERAPAN MEDAN PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI ( High Pulsed Electric Field ) UNTUK INAKTIVASI MIKROORGANISME PADA PRODUK SUSU SAPI SEGAR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : IDA AYU RATIH STEFANI F14053234
2009 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Ida Ayu Ratih Stefani. F14053234. KAJIAN AWAL PENERAPAN MEDAN PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI (High Pulsed Electric Field) UNTUK INAKTIVASI MIKROORGANISME PADA PRODUK SUSU SAPI SEGAR. Di bawah bimbingan : Dr. Ir. Sutrisno, M. Agr .2009. RINGKASAN Susu merupakan bahan makanan yang bernutrisi tinggi. Akan tetapi produksi susu dalam negeri belum dapat mencukupi kebutuhan susu nasional yang saat ini telah mencapai 1.5 miliar liter per tahun. Kekurangan pasokan yang hampir mencapai 67 % terpaksa ditutup dengan melakukan impor. Besarnya jumlah impor menyebabkan harga susu cenderung tinggi dan berdampak pada rendahnya tingkat konsumsi susu dalam negeri. Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan susu bukan hanya dari kuantitas tetapi juga kualitas. High Pulsed Electric Field (HPEF) atau Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi merupakan teknologi inaktivasi mikroorganisme terbaru yang diterapkan pada bahan pangan. Kendala utama HPEF yaitu biaya aplikasi dan perawatan yang mahal. Sehingga dilakukan modifikasi HPEF menggunakan fly back TV sebagai pembangkit tegangan untuk mengkaji penerapan HPEF dalam menginaktivasi mikroorganisme pada produk susu sapi segar. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui parameter kritis alat HPEF, mengetahui kinerja teknis HPEF dari segi penghitungan jumlah mikroorganisme sebelum dan sesudah inaktivasi, suhu produk di dalam chamber selama proses inaktivasi berlangsung, mengetahui pengaruh perlakuan suhu dan jarak antar elektroda terhadap laju inaktivasi serta membuat model matematis laju inaktivasi mikroorganisme. Penelitian dibagi menjadi dua tahap yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan diperoleh metode holding chamber selama 5 jam dengan jarak antar elektroda 3 mm yang paling efektif menurunkan jumlah mikroorganisme sampai 1.7 log cfu/mL. Penelitian utama dilakukan dengan 6 kombinasi perlakuan menggunakan 2 faktor, yaitu suhu kamar (24-280C) dan suhu dingin (4-80C) masing-masing pada jarak antar elektroda 3 mm, 4 mm dan 5 mm. Parameter mikroorganisme yang diamati yaitu jumlah mikroorganisme keseluruhan dengan menggunakan metode Total Plate Count (TPC). Pengukuran suhu produk di dalam chamber dan parameter kritis alat dilakukan secara terpisah karena keterbatasan alat. Pengukuran suhu produk di dalam chamber menggunakan termocouple dengan 3 titik pengukuran yaitu atas, tengah dan bawah, sedangkan pengukuran parameter kritis alat menggunakan oscilloscope. Berdasarkan hasil statistik menunjukkan bahwa perlakuan suhu dan jarak antar elektroda berpengaruh nyata terhadap laju inaktivasi mikroorganisme. Inaktivasi mikroorganisme pada suhu ruang menunjukkan laju yang lebih besar dibandingkan pada suhu dingin. Hal ini disebabkan mobilitas terjadinya kehilangan ion lebih besar pada suhu kamar. Kehilangan ion yang besar dalam suatu sel akan mempercepat kematian sel. Ini ditunjukkan dari rata-rata hasil perhitungan laju inaktivasi pada suhu kamar sebesar 0.33 log cfu/mL /jam dan 0.11 log cfu/mL/jam pada suhu dingin masing-masing dengan jarak antar elektroda 3 mm. Pengaruh nyata pada masing-masing jarak antar elektroda dapat dilihat dari rata-rata hasil laju inaktivasi pada jarak antar elektroda 3 mm, 4 mm dan 5 mm secara berturut-turut yaitu 0.33, 0.24 dan 0.18 log cfu/mL/jam pada
perlakuan suhu ruang dan 0.11, 0.04 dan 0.02 log cfu/mL/jam pada perlakuan suhu dingin. Ini menunjukkan semakin kecil jarak antar elektroda maka laju inaktivasi mikroorganisme yang terjadi akan semakin besar baik pada suhu ruang maupun suhu dingin. Hasil pengukuran suhu tidak menunjukkan adanya kenaikan suhu yang cukup besar selama proses. Inaktivasi yang berlangsung terjadi karena adanya pengaruh kuat medan listrik yang dihasilkan dari jarak antar elektroda 3 mm, 4 mm dan 5 mm dengan kuat medan listrik masing-masing 0.28 kV/mm, 0.21 kV/mm dan 0.17 kV/mm. Berdasarkan pengukuran diperoleh parameter kritis alat dengan lebar pulsa sebesar 40 µs (microsecond) dengan Duty Cycle 25 %. Sedangkan untuk tegangan puncak (peak to peak) nilai yang diperoleh sebesar 1200 V dan tegangan efektif yang terukur 832 V. Waktu perlakuan yang diberikan selama 5 jam menghasilkan 450 Mega Pulsa. Model matematis untuk laju inaktivasi mikroorganisme pada alat HPEF adalah sedangkan pada suhu dingin
.
.
.
.
.
Kata kunci : Susu, High Pulsed electric Field (HPEF), inaktivasi mikroorganisme
,
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR KAJIAN AWAL PENERAPAN MEDAN PULSA LISTRIK TEGANGAN TINGGI (High Pulsed Electric Field) UNTUK INAKTIVASI MIKROORGANISME PADA PRODUK SUSU SAPI SEGAR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : IDA AYU RATIH STEFANI F14053234 Dilahirkan pada tanggal 8 September 1987 di Denpasar, Bali Tanggal Lulus : Menyetujui, Bogor, Juni 2009
Dr. Ir Sutrisno, M. Agr. NIP. 131 564 497 Mengetahui,
Dr.Ir. Desrial, M.Eng. Ketua Departemen Teknik Pertanian
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini, Nama
: Ida Ayu Ratih Stefani
NRP
: F 14053234
Departemen
: Teknik Pertanian (TEP)
Fakultas
: Teknologi Pertanian (FATETA)
Universitas
: Institut Pertanian Bogor (IPB)
menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Skripsi dengan judul ” Kajian Awal Penerapan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (High Pulsed Electric Field) Untuk Inaktivasi Mikroorganisme Pada Produk Susu Sapi Segar” merupakan karya tulis saya pribadi dengan bimbingan dan arahan dari dosen pembimbing, kecuali dengan jelas disebutkan rujukannya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya tanpa tekanan dari siapapun.
Bogor, Juni 2009 Penulis,
Ida Ayu Ratih Stefani
RIWAYAT HIDUP
Ida Ayu Ratih Stefani lahir di Denpasar pada tanggal 8 September 1987 dari ayah Drs. Ida Bagus Surya Manuaba, S.pd, M.For dan Ibu Annie Margaretha Goller, S.Km. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara. Penulis menempuh sekolah dasar di SD Cipta Dharma Denpasar selama 6 tahun dari 1993-1999. Setelah lulus pendidikan dasar, penulis melanjutkan pendidikan menengah pertama di SLTP Negeri 3 Denpasar selama 3 tahun dari 1999-2002. Setelah lulus pendidikan menengah pertama, penulis melanjutkan pendidikan menengah atas di SMU Negeri 3 Denpasar selama 3 tahun dari
2002-2005. Pada tahun 2005, penulis diterima di Institut
Pertanian Bogor melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru) dan tahun 2006 penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian Selama menjadi mahasiswa IPB, penulis pernah aktif menjadi pengurus organisasi yaitu Kesatuan Mahasiswa Hindu Dharma (KMHD), Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian bidang keteknikan, UKM Tenis Lapangan, serta aktif dalam berbagai kepanitian. Pada bulan Juli sampai Agustus 2008, penulis melaksanakan Praktek Lapang di PT Kalbe Morinaga Indonesia, Cikampek pada Departemen Produksi dengan topik ” Mempelajari Aspek Keteknikan Pertanian Pada Proses Pengolahan Susu di PT Kalbe Morinaga Indonesia”. Penulis melakukan penelitian untuk tugas akhir di Laboratorium Teknologi Industri Pertanian IPB pada bulan November 2008 sampai Mei 2009 dengan judul skripsi Kajian Awal Penerapan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (High Pulsed Electric Field ) Untuk Inaktivasi Mikroorganisme Pada Produk Susu Sapi Segar.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan ke Ida Sang Hyang Widhi Wasa atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga laporan akhir yang berjudul “ Kajian Awal Penerapan Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi (High Pulsed Electric Field) Untuk Inaktivasi Mikroorganisme Pada Produk Susu Sapi Segar” ini dapat penulis selesaikan. Pada Kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Papa, Mama, Tuniang, Tukakyang dan Dek Yoga yang senantiasa memberikan doa, nasehat, serta dukungan moril dan material yang tak terhingga nilainya. 2. Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr. selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan waktu, ilmu dan arahan hingga selesainya laporan akhir ini. 3. Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr. dan Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan, waktu dan bimbingan. 4. Almarhum Dr. Ir. Suroso, M.Agr. yang telah menjadi inspirasi bagi penulis untuk selalu berjuang menjadi yang terbaik. 5. Pak Susilo, Pak Budi, Bu Rara, Pak Sugiyono yang telah memberikan ilmu dan bantuannya selama penelitian. Terima kasih atas kerjasamanya. 6. Seluruh staf dan dosen pengajar Departemen Teknik Pertanian IPB yang telah memberikan ilmunya selama proses belajar di Teknik Pertanian IPB. 7. Bu Ega, Pak Sugi, Pak Sulyaden, Pak Andri dan seluruh teknisi yang telah banyak membantu penulis selama penelitian. 8. Kakak TIN’41, TEP’41(kak Anes, kak Asep), TIN’42, ITP’42, Andri (Statistik) dan teman-teman FAPET. Terima kasih atas bantuan, doa, ilmu dan semangatnya. 9. Nata Biksuka yang telah menjadi partner life bagi penulis selama 3.5 tahun ini.
i
10. Putie, Opeck, Lovi, Fandra, Jamz, Henie, Cinin, Agung PL, Dian, Okta, Ika, Anggi, Aren, Ami, Eka dan seluruh teman-teman TEP’42 terima kasih atas kebersamaan yang indah ini, atas doa, semangat dan dukungannya. 11. Temen-temen Wisma Ananda yang sudah banyak membantu dalam mengkondisikan situasi, khususnya Debbie Napitulu dan Agnes Aulia yang selalu memberikan semangat pada penulis. Terima kasih telah menjadi teman terbaik saat suka maupun duka. 12. Ayu, Arya, Ria, Eka dan seluruh teman-teman KMHD terima kasih atas persaudaraan, dukungan dan doanya. 13. Ibu, Ajik, Mbok Gek Ratih, Bu Treni, Bu Sri, Tuniang Sloka, Kakak dan seluruh keluarga besar. Terima kasih atas kasih sayang dan doanya. Mohon maaf atas pihak-pihak yang telah banyak membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas semua bantuannya, semoga laporan akhir ini bermanfaat bagi pembaca dan penulis sendiri. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan tulisan selanjutnya. Bogor, Juni 2009
Penulis
ii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ............................................................................................. i DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ....................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ viii I. PENDAHULUAN ................................................................................................1 A.
Latar Belakang.............................................................................................1
B.
Tujuan ..........................................................................................................4
II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................5 A.
Susu .............................................................................................................5
B.
Susu Pasteurisasi..........................................................................................7
C.
Pengolahan Susu ..........................................................................................8
D.
Pasteurisasi Susu .........................................................................................8
E.
Medan Pulsa Listrik Tegangan Tinggi atau High Pulsed Electric Field (HPEF) .......................................................................................................11
F.
Mekanisme Inaktivasi Oleh High Pulsed Electric Field (HPEF) ..............13
G.
Model Inaktivasi Mikroorganisme Dengan High Pulsed Electric Field (HPEF) .......................................................................................................14
III. METODOLOGI PENELITIAN.......................................................................17 A.
Waktu dan Tempat .....................................................................................17
B. Alat dan Bahan ...........................................................................................17 C. Metode ........................................................................................................18 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................28 A.
Penelitian Pendahuluan ..............................................................................28
iii
