TUGAS PENGGANTI KUIS REKAYASA DAN OPTIMASI PROSES
Dosen Pengampu
: Arie Febrianto Mulyadi, STP, MP
Disusun Oleh: Nama
: Bon Jovi Sonny Fauzi
NIM Kelas Alamat Blog
: 115101000111009 :F : http://blog.ub.ac.id/jovibj/
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2014
1. Prinsip – prinsip dan faktor – faktor yang mempengaruhi : a. Proses Termal Proses termal adalah suatu proses yang berlangsung akibat dari efek termal. Efek termal alami terjadi akibat adanya gradien suhu dan atau gradien kecepatan (sehingga ada aliran materi dan energi), serta gradien konsentrasi. Efek termal buatan dihasilkan dengan menciptakan gradien kekuatan tersebut. Sebuah proses adalah serangkaian tahapan yang terjadi antara dua keadaan dari sistem, yang dinamakan keadaan awal dan akhir. Proses termal (thermal process) termasuk ke dalam proses pengawetan yang menggunakan energi panas. Tujuan utama
proses
termal
adalah
mematikan
mikroorganisme
yang
dapat
menyebabkan penyakit dan menimbulkan kebusukan pada produk yang dikemas dengan kemasan yang hermetis, seperti kaleng, retort pouch, atau gelas jar. Proses termal merupakan salah satu proses penting dalam pengawetan pangan untuk mendapatkan produk dengan umur simpan yang panjang. Prinsip dalam proses termal : -
Memanfaatkan suhu panas dan suhu dingin secara komersial yang umumnya didisain untuk menginaktifkan mikroorganisme yang ada pada makanan dan dapat mengancam kesehatan manusia dan mengurangi jumlah mikroorga nisme pembusuk ke tingkat yang rendah.
Faktor yang mempengaruhi proses termal (Wulandari, 2008) : -
Keasaman (Nilai pH) Salah satu karakteristik produk pangan yang penting yang menentukan apakah proses termal harus sterilisasi atau pasteurisasi adalah tingkat keasaman yang dinyatakan dengan nilai pH. Karena bakteri pembentuk spora umumnya tidak tumbuh pada pH<3.7 maka proses pemanasan produk berasam tinggi biasanya tidak begitu tinggi, cukup untuk membunuh kapang dan khamir.
-
Viskositas Viskositas berhubungan dengan cepat atau lambatnya laju pindah panas pada bahan yang dipanaskan yang mempengaruhi efektifitas proses panas. Pada viskositas rendah (cair) pindah panas berlangsung secara konveksi yaitu merupakan sirkulasi dari molekul-molekul panas sehingga hasil transfer panas menjadi lebih efektif. Sedangkan pada viskositas tinggi (padat), transfer panas berlangsung secara konduksi, yaitu transfer panas yang
mengakibatkan terjadinya tubrukan antara yang panas dan yang dingin sehingga efektifitas pindah panas menjadi berkurang. -
Jenis Medium Pemanas Pada umumnya menggunakan uap (steam) dengan teknik pemanasan secara langsung (direct heating).
-
Jenis dan Ukuran Kaleng Jenis kemasan yang digunakan akan mempengaruhi kecepatan perambatan panas ke dalam bahan.
b. Biopolimer Biopolimer adalah suatu istilah umum yang mencakup polimer alam dan polimer
sintetik
yang
dihasilkan
dari
monomer
polimer
alam.
Protein,
polinukleotida, polisakarida merupakan salah satu contoh dari biopolimer. Biopolimer ini dapat diperoleh dari tumbuhan – tumbuhan seperti getah asli, dan juga dapat diperoleh dari hewan seperti gelatin. Ada tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan dasar dalam pembuatan film kemasan biodegradable, yaitu : -
Campuran biopolimer dengan polimer sintetis : film jenis ini dibuat dari campuran granula pati (5 – 20 %) dan polimer sintetis serta bahan tambahan (prooksidan dan autooksidan).
-
olimer mikrobiologi (polyester) : biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologis atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes.
-
Polimer pertanian : biopolimer ini tidak dicampur dengan bahan sintetis dan diperoleh secara murni dari hasil pertanian.
Prinsip dalam pembuatan biopolimer : -
Memanfaatkan kemampuan dari mikrobiologi, hasil pertanian dan campuran dengan
bahan
sintetis
guna
menghasilkan
biopolimer
yang
mudah
terdegradasi secara alami. -
Kemampuan suatu bahan dasar dalam pembentukan film dapat diterangkan melalui fenomena fase transisi gelas. Pada fase tertentu diantara fase cair dengan padat, massa dapat dicetak atau dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada suhu dan kondisi lingkungan yang tertentu.
-
Suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai titik fase gelas (glassy point). Pada suhu tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu bentuk yang dikehendaki, misalnya bentuk lembaran tipis (film) kemasan.
Faktor yang mempengaruhi pembuatan biopolimer : -
Suhu Reaksi kimia dapat dipengaruhi suhu maka reaksi menggunakan katalis enzim dapat dipengaruhi oleh suhu.
-
pH Umumnya enzim efektifitas maksimum pada pH optimum, yang lazimnya berkisar antara pH 4,5-8.0.
-
Konsentrasi enzim Kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim
tergantung pada
konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim. -
Konsentrasi substrat Konsentrasi substrat akan menaikkan kecepat reaksi. Akan tetapi, pada batas tertentu
tidak
terjadi
kecepatan
reaksi,
walaupn
reaksi
akan
konsenrasi
substrat
diperbesar. -
Zat-zat penghambat Hambatan
atau
inhibisi
suatu
berpengaruh
terhadap
penggabungan substrat pada bagian aktif yang mengalami hambatan. Suatu enzim hanya dapat bekerja spesifik pada suatu substrat untuk suatu perubahan tertentu. c. Pulsed Electric Field (PEF) Metode nonthermal Pulsed Electric Field (PEF) adalah salah satu metode perlakuan non thermal untuk pengawetan makanan, karena PEF berpotensi dalam menginaktivasi mikroba tanpa mengubah cita rasa dan kekayaan nutrisi pada makanan. Proses Pulsed electric field intensitas tinggi didasarkan pada aplikasi denyut pendek tegangan tinggi (20-80 kV/cm) dengan waktu yang sangat singkat (kurang lebih 1 detik) pada makanan cair yang ditempatkan diantara dua elektroda (Muslim dkk, 2013). Prinsip dalam teknologi pulsed electric field (Muslim dkk, 2013) : -
Didasarkan pada aplikasi denyut pendek tegangan tinggi dengan waktu yang sangat singkat (kurang lebih 1 detik) yang ditempatkan diantara dua elektroda.
-
Inaktivasi mikroba yang dilakukan dengan PEF berhubungan dengan ketidakstabilan membran sel secara elektro-mekanik.
Faktor yang mempengaruhi dalam teknologi pulsed electric field : - Tegangan listrik Semakin besar tegangan listrik yang diberikan semakin besar pula penurunan jumlah mikroba. - Lebar Pulsa Lebar pulsa yang lebih besar mengurangi intensitas medan yang dibutuhkan untuk menghasilkan potensi transmembran yang cukup besar untuk memulai pembentukan pori. - Bentuk Gelombang Denyut atau Pulsa Gelombang denyut (pulsa)
berbentuk persegi lebih hemat energi dan lebih
mematikan daripada bentuk gelombang eksponensial. d. Separasi Membran Membran adalah lapisan tipis yang memisahkan dua fase yang membolehkan perpindahan spesi-spesi tertentu yang dilalui dan menahan spesi lain yang tidak disukai. Sifat penting membran adalah semipermebel atau selektif permeabel. Di dalam perkembangannya membran mengalami peningkatan yang pesat, dipelopori oleh proses membran generasi pertama, seperti mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, reverse osmosis, elektrodialisis, membren elektrolisis, difusion dialisis, dan dialisis, kemudian diikuti oleh pengembangan proses membran generasi kedua, seperti separation gas, vopour permeation, pervaporasi, destilasi membran, membrane contractor, dan carrier mediated prosess (Prayitno, 2008). Prinsip dalam teknologi separasi membran : -
Memanfaatkan tekanan sebagai driving force dan membran semipermeabel untuk pemisahan komponen dalam larutan atau dispersi koloid.
-
Pemisahan didasarkan pada perbedaan ukuran molekuler
-
Pemisahan komponen berdasarkan perbedaan berat dan ukuran molekul melalui suatu membran semipermeabel, dimana akan diperoleh komponen dengan ukuran molekul besar akan tertahan (retentate) dan komponen dengan ukuran kecil akan melewati membran (permeate)
Faktor yang mempengaruhi dalam teknologi separasi membran : -
Tingkat separasi
-
Ukuran bahan dan afinitas membran
-
Tingkat perbedaan driving force
-
Aliran fluks bahan, gaya gerak dan ketebalan membran
2. Contoh masing – masing aplikasi teknologi dalam bidang agroindustri a. Proses Termal Dalam bidang agroindustri, teknologi pemanfaatan proses termal banyak digunakan untuk pasteurisasi dan sterilisasi produk. Salah satu produk yang mengalami proses termal ialah gel cincau hitam dalam kaleng. Gel cincau hitam dalam kaleng tergolong dalam bahan pangan berasam rendah (low –acid foods) dengan nilai pH antara 5,6 sampai 5,9 sehingga diperlukan sterilisasi komersial yang mampu menginaktivasi spora Clostridium botulinum. Dengan demikian gel cincau hitam dalam kaleng akan memiliki daya simpan yang lama ( Utami, 2012). b. Biopolimer Salah satu pemanfaatan teknologi biopolimer adalah pembuatan Polietilen Tereftalat (PET). Polietilen Tereftalat (PET) berpotensi untuk dijadikan plastik bidegradabel. Plastik biodegradabel (biodegradable plastic) adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional akan tetapi plastik biodegradabel terbuat dari material yang dapat diperbaharui, yaitu dari senyawasenyawa yang terkandung pada tanaman seperti selulosa dan protein yang dapat hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadikan hasil akhir plastik berupa air dan gas karbondioksida yang habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Salah satu jenis plastik biodegradabel adalah plastik berbasiskan pati. Hasil pertanian Indonesia yang potensial untuk dikembangkan menjadi biopolimer adalah jagung, sagu, kacang kedele, kentang, tepung tapioka, ubi kayu (nabati). Untuk itu dibuatlah plastik kemasan PET bekas ditambahkan pati sagu sebagai material yang dapat terurai dan penambahan serbuk gelatin sebagai bahan pemlastis alami yang berguna untuk memperkuat ikatan antar monomer bahan plastik ( Resalina dkk, 2013 ). c. Pulsed Electric Field (PEF) Metode kejut listrik intensitas tinggi atau Pulse Electric Field (PEF) adalah salah satu metode pengolahan pangan nonthermal dengan menggunakan kejutan listrik intensitas tinggi yang diaplikasikan pada makanan cair seperti susu. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi tegangan (20-80 kV) dengan waktu yang konstan terhadap kematian mikroba Staphylococcus aureus, serta pengaruhnya terhadap perubahan sifat fisik, sifat kimia dan kandungan gizi dalam susu. Penelitian yang dilakukan menggunakan variasi tegangan (V) dan waktu (t) yang konstan. Penelitian ini memakai tegangan 20 kV, 40 kV, 60 kVdan 80 kV dengan 3 kali pengulangan. Waktu yang digunakan adalah
90 detik untuk masing-masing tegangan Hasil pengujian menggunakan PEF mampu menurunkan jumlah mikroba Staphylococcus aureus dengan jumlah awal mikroba sebanyak 1,6.103 CFU/ml. Penurunan terendah terjadi pada tegangan 20 kV mencapai 27,7% dengan jumlah mikroba 1,157.103 CFU/ml, dan penurunan tertinggi terjadi pada tegangan 80 kV mencapai 75,2% dengan jumlah mikroba 3,97.102 CFU/ml. Selain itu pasteurisasi susu dengan sistem Pulse Electric Field tidak mempengaruhi sifat fisik dan kimia pada susu ( Muslim dkk, 2013). d. Separasi Membran Salah satu aplikasi pemanfaatan teknologi separasi membran ialah sebagai media pemisahan padatan tersuspensi limbah cair tapioka. Adapun teknolgi separasi membran yang digunakan adalah jenis ultrafiltrasi. Pengolahan limbah cair tapioka menggunakan membrane ultrafiltrasi mampu memisahkan padatan tersuspensi sebesar 57% di dalam larutan retentat. Terpisahnya padatan tersuspensi limbah cair tapioka sebagai permeat, mampu menunurunkan beban pencemaran limbah dengan selektifitas COD 70,49% ( Prayitno, 2008 ).
DATAR PUSTAKA
Muslim, C., Lachoviya H., dan Bambang D.A. 2013. Pasteurisasi Non-Termal Pada Susu Sapi Segar untuk Inaktivasi Bakteri Staphylococcus aureus Berbasis Pulse Electric Field (PEF). Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 1 No. 1. Halaman : 35 – 49. Prayitno, T. 2008. Tesis : Pemisahan Padatan Tersuspensi Limbah Cair Tapioka dengan Teknologi Pengendalian
Membran sebagai
Pencemaran
Upaya
Lingkungan.
Pemanfaatan dan
Universitas
Diponegoro.
Semarang Resalina., Basa, Dt., Yetri, Y. 2013. Pengaruh Penambahan Serbuk Gelatin terhadap Sifat Mekanik dan Biodegradabilitas Plastik Campuran Polietilen Tereftalat Bekas dan Pati Sagu. Jurnal Fisika Unand. Volume 2 Nomor 1. Halaman : 26 - 32 Utami, R. 2012. Skripsi : Karakteristik Pemanasan pada Proses Pengalengan Gel Cincau Hitam (Mesona palustris). Institut Pertanian Bogor. Bogor. Wulandari, N. 2008. Modul Perkuliahan: Prinsip Termal. Fakulatas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran.
