VI. PENGAWETAN MAKANAN MENGGUNAKAN SUHU TINGGI Penggunaan suhu tinggi untuk pengawetan makanan secara umum dapat digolongkan menjadi 2 kategori yaitu : pasteurisasi dan sterilisasi. -
Pasteurisasi -
Pasteurisasi semua
menggunakan
mikroorganisme
panas
patogen
merupakan
atau
destruksi
destruksi/penurunan
jumlah mikroorganisme pembusuk pada bahan makanan tertentu. -
Pada produk susu :
HTST 161 °F - 15 detik LTLT 145 °F – 30 menit UHT
-
Cukup untuk menghancurkan mikroorganisme patogen yang tahan panas dan tidak membentuk spora seperti Mycobacterium tuberculosis dan Coxiella burnetti.
-
Cukup untuk menghancurkan yeast, jamur, dan bakteri gram negatif serta sebagian besar bakteri gram positif.
-
Dalam
produk
susu
penggolongan
mikroorganisme
berdasarkan
ketahanannya terhadap panas (thermoduric dan thermophilic). -
Mikroorganisme thermoduric adalah organisme yang tahan terhadap perlakuan pemanasan tinggi tetapi tidak harus dapat tumbuh pada suhu tersebut. Contoh mikroorganisme yang tahan pada pasteurisasi susu adalah genera Streptococcus dan Lactobacillus
-
Mikroorganisme thermophilic adalah mikroorganisme yang tidak hanya tahan terhadap suhu tinggi tetapi memerlukan suhu tinggi untuk pertumbuhan d an aktivitas metaboliknya.
-
Contoh : genera Bacillus dan Clostridium
-
Mikroorganisme thermophilic'mempunyai komponen yang stabil terhadap pemanasan seperti : thermostable enzymes thermostable ribosomes thermostable flagella aspek lain
Universitas Gadjah Mada
Sterilisasi -
Sterilisasi adalah destruksi terhadap seluruh organisme yang hidup (viable) yang bisa diukur dengan teknik plating atau teknik enumerasi yang sesuai.
-
Faktor-faktor yang mempengaruhi sterilisasi produk-produk kalengan antara lain : -
Jumlah dan jetiis m.o.
-
Ukuran container
-
Reaksi atau pH bahan
-
Jumlah kadar air awal Kemudahan transfer panas
-
Agitasi selama sterilisasi
-
Volume
-
Komposisi bahan
Sterilisasi produk pangan -
Alat -
Retort/autoclave/sterilizer : bejana tertutup yang tahan terhadap tekanan tinggi yang ditimbulkan oleh uap.
-
Sumber uap : boiler atau steam generator
-
Jenis : vertikal atau horizontal, continuous atau still
-
Kelengkapan retort : pencatat suhu, steam inlet, steam spreader, manometer, bleeders, vent, petunjuk proses, petunjuk operasional, dokumentasi
-
-
Pelaksanaan operas! retort -
Pemeriksaan awal dan pemuatan kaleng ke dalam retort
-
Pemanasan, termasuk venting
-
Proses sterilisasi
-
Pendinginan
Makanan kaleng sering disebut steril komersial Makanan : -
telah mengalami pemanasan bebas dari mikrobia hidup yang dapat membahayakan kesehatan manusia
-
mikrobia yang tidak membahayakan kesehatan tidak dapat berkembang
Universitas Gadjah Mada
biak
pada
penyimpanan
normal
tanpa
pendingin
Mikrobia hidup : bakteri, khamir, dan kapang dan mikrobia lain, termasuk bentuk vegetatif maupun spora.
-
Stabilitas dan keamanan tergantung dari: - efisiensi penutupan kaleng - efisiensi proses sterilisasi
-
Tujuan utama proses panas : menghasilkan makanan kaleng yang "steril komersial" - Tergantung pada pH bahan - Contoh : buah-buahan (pH < 4,5) suhu 200 °F daging, ikan, sayursayuran (pH > 4,5) suhu 116-121 °C
-
Proses pengalengan - Merupakan cara pengawetan bahan pangan dalam wadah yang hermetic dan disterilkan dengan panas.
-
Tahapan: - persiapan bahan mentah - blanching - pengisian bahan ke dalam kemasan - pengisian larutan media - penghampaan udara - proses sterilisasi - pendinginan - penyimpanan
-
Pengukuran panas - Perlu dipahami : jenis dan kondisi bahan yang akan diproses, ukuran kaleng,
tahap-tahap
pengalengan,
sumber
kontaminasi,
jenis
kontaminasi, lingkungan hidup, daya tahan kontaminan terhadap panas -
Alat pengukur suhu : termokopel Penetrasi panas - kecepatan penetrasi panas diketahui melalui heat penetration test - letak titik terdingin (coldest spot): tergantung jenis perambatan panas - konduksi: titik tengah geometrik kaleng - konveksi : bagian dasar pada pusat kaleng (1/10 tinggi sumbu kaleng
Universitas Gadjah Mada
- broken heating : di pusat geometris kaleng -
Cara penutupan kaleng
-
Hasil pengukuran suhu : - pengukuran suhu harus dilakukan minimal 4 replika kaleng (bila variasi besar: 8-10 buah) - data dari pengamatan suhu pada titik terdingin dapat digunakan untuk menghitung efisiensi proses pemanasan.
Kerusakan makanan dalam kaleng -
Penyebab kerusakan - kesalahan pengolahan - kebocoran kaleng - kerusakan non bakteriologi: hidrogen swell, reaksi Maillard - penyimpanan di atas 40-45 °C
-
Kondisi kaleng - Flat Flipper - Springer - Soft swell Hard swell
-
Jenis kerusakan dan mikrobia penyebab a. produk berasam-rendah -
bakteri termofil
-
bakteri mesofil
b. produk berasam tingg - bakteri pembentuk spora mesofil atau termofil,
Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan panas mikroorganisme -
Air - Ketahanan
terhadap
panas
suatu
mikroorganisme
meningkat
dengan turunnya kelembaban atau kadar air - Denaturasi protein merupakan salah satu mekanisme kematian sel oleh panas -
Lemak - Ketahanan terhadap panas secara umum meningkat dengan adanya lemak
Universitas Gadjah Mada
- Asam lemak rantai panjang melindungi C. botulinum terhadap panas dibandingkan dengan asam lemak rantai pendek. -
Karbohidrat - Adanya gula meningkatkan ketahanan panas mikroorganisme - Hal ini disebabkan penurunan aw
-
pH - Microorganisme sangat resisten terhadap panas pada pH optimum untuk pertumbuhannya. - Pada pH di atas atau di bawah nilai optimumnya, ketahanan terhadap panas turun.
-
Protein dan substrat lain - Protein dalam medium melindungi mikroorganisme terhadap panas. - Derajat
pemanasan
makanan
kaya
protein
perlu
lebih
tinggi
dibandingkan dengan makanan rendah protein untuk mendapatkan hasil yang setara. Adanya partikel koloid dalam medium pemanas juga melindungi sel srfiadap pemanasan. -
jumlah mikrobia - Semakin besar jumlah mikrobia, semakin tinggi pula ketahanannya terhadap pemanasan.
-
Umur mikrobia - Sel bakteri paling tahan terhadap pemanasan pada fase stasioner - Pada fase logaritmik sel tidak tahan terhadap pemanasan. - Pada permulaan fase lag sel dilaporkan tahan terhadap pemanasan - Spora bakteri yang tua lebih tahan terhadap panas dibandingkan spora muda - Mekanisme ketahanan panas dari sel yang kurang aktif belum sepenuhnya diketahui.
-
Komponen inhibitor - Ketahanan terhadap panas turun dengan adanya inhibitor Misalnya : antibiotik, SO2, nitrit, dll. - Inhibitor ditambahkan pada bahan makanan untuk mengurangi penggunaan panas.
-
Waktu dan suhu - Penambahan waktu pemanasan tidak selalu meningkatkan efek
Universitas Gadjah Mada
destruksi sel. - Semakin tinggi suhu pemanasan, semakin besar pengaruhnya terhadap,destruksi sel. - Ukuran
kontainer dan
komposisinya
(gelas,
logam,
plastik,
dll) mempengaruhi efektivitas pemanasan.
Ketahanan Mikroorganisme Terhadap Panas -
Ketahanan mikroorganisme berhubungan dengan suhu pertumbuhan optimum
-
Mikroorganisme psychrophilic paling sensitif terhadap panas, diikuti m.o. mesophilic dan thermophilic.
-
Mikrobia pembentuk spora lebih resisten dibanding m.o. yang tidak membentuk spora.
-
Bakteri gram positif lebih resisten terhadap panas dibandingkan dengan gram negatif.
-
Secara
umum
cocci lebih
tahan
dibandingkan
dengan
rod yang
tidak membentuk spora. -
Yeast dan jamur cenderung lebih sensitif terhadap panas.
-
Endospora tidak hanya resisten terhadap panas, tetapi juga terhadap pengeringan, pendinginan, bahan kimia, dan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan lainnya.
-
Penambahan chelating agent menurunkan resistensi endospora terhadap panas.
-
Penambahan Ca dan Mn dapat mengembaiikan daya tahannya terhadap panas.
Destruksi Thermal Mikroorganisme Untuk mengetahui kerusakan mikroorganisme oleh panas dalam hubungannya dengan pengalengan dan pengawetan makanan, perlu diketahui konsep dasar yang berhubungan dengan teknologi ini. Beberapa terminologi yang perlu diketahui a.I.: -
Thermal Death Time (TDT) - TDT
adalah
waktu
yang
diperlukan
sejumlah mikroorganisme pada suhu tertentu
Universitas Gadjah Mada
untuk
membunuh
- Thermal death point : suhu yang diperlukan untuk membunuh sejumlah mikroorganisme pada waktu tertentu, biasanya 10 menit.
-
Nilai D (Decimal reduction time) - Nilai D adalah jumlah waktu pada suatu suhu tertentu yang diperlukan untuk membunuh 90% populasi mikrobia yang ada. - Nilai D juga dikenal sebagai "laju kematian konstant" atau konstanta laju kematian atau decimal reduction time. - Lihat Gambar4.1.
-
Nilai Z - Nilai Z adalah derajat (Fahrenheit) yang diperlukan oleh kurva destruksi thermal untuk menurunkan satu siklus log). - Nilai Z diperoleh dari kurva yang diplot pada kertas semilog dengan ordinal nilai D, sedangkan absisnya adalah suhu dalam derajat Fahrenheit. - Secara matematis Z merupakan 1/slope dari kurva TDT
-
Nilai F - Nilai F adalah jumlah waktu (dalam menit) pada suhu tertentu yang diperlukan untuk menghancurkan sejumlah mikrobia. - Nilai F tergantung pada suhu proses dan nilai Z. - F = D (log a - log b) Ket. : a = jumiah mikrobia awal b = jumlah mikrobia akhir D = jumlah waktu pada suhu tertentu untuk membunuh 90% populasi mikrobia yang ada.
-
Fo adalah jumlah waktu (dalam menit) pada 250 °F yang diperlukan untuk menghancurkan sejumlah mikrobia tertentu yang memiliki nilai Z sama dengan 18°F.
Universitas Gadjah Mada
Gambar4.1. Nilai D, konstanta laju kematian
Universitas Gadjah Mada
-
Konsep 12 D - Salah satu tujuan sterilisasi komersial pada makanan adalah untuk mereduksi populasi mikrobia awal sebanyak 12 D. - Proses pemanasan minimal harus mampu mengurangi populasi 1 /1012-nya. - Bahan pangan berasam rendah standar siklus pembunuhan mikrobia yang sering digunakan adalah 10-12 siklus logaritma. - Bahan pangan asam standar sikius pembunuhan mikrobia 5-7 siklus logaritma. - Bila dianggap bahwa dalam setiap kaleng sebelum diproses rata-rata mengandung satu spora Clostridium botulinum, reduksi 12D artinya pada akhir proses spora yang hidup sebanyak 10-12. - C. botulinum : Z = 18 °C; D25o = 0,21 menit. - Waktu proses minimum pada suhu 250 °F (Fo) : Fo
= D18 250 (log a - log b) = 0,21 menit (Iog1 -Iog10'12) = 0,21 menit[0-(-12)] = 0,21 x 12 = 2,52 menit
- Umumnya mikrobia tahan panas yang terdapat dalam kaleng memiliki nilai D 10-20 kali lebih besar daripada nilai D untuk C. botulinum.
Perhitungan Fo -
Metoda perhitungan graphis - Prinsip : penjumlahan harga-harga L (lethality) yang sesuai dengan suhu yang diterima makanan terhadap seluruh waktu proses pemanasan. - Nilai L : waktu dalam menit pada suhu 250 °F yang memiliki efek sterilitas sama dengan 1 menit pemanasan pada suhu yang telah ditentukan.
-
Metoda Formula - Prinsip : pengukuran penetrasi panas selama proses pemanasan dan pendinginan berlangsung pada titik terdingin kaleng. - Perhitungan: Fo = D log (a/b)
Universitas Gadjah Mada
U = Fo log'1 [(TD-T)/Z] dimana : a = populasi awal spora/sel vegetatif suatu mikrobia per unit volume sebelum proses pemanasan diberikan terhadap bahan pangan. b = populasi akhir spora/sel vegetatif suatu mikrobia
per unit
volume setelah diberikan proses pemanasan. D = waktu (menit) yang diperlukan pada suhu tertentu untuk menghancurkan 90% spora/sel vegetatif suatu mikrobia. T = suhu proses sterilisasi (°F) yang diinginkan Fo= waktu (menit) yang diperlukan untuk menghancurkan mikrobia pada suhu 250 °F. TD = suhu standar (°F) yang tergantung pada mikrobia standar yang digunakan (pada nilai D dan Z tertentu). Z=
suhu (°F) yang diperlukan oleh kurva waktu kematian termal bergerak sebesar satu siklus logaritma.
U = waktu (menit) yang dipertukan untuk menghancurkan mikrobia pada suhu proses yang digunakan. -
Metoda Gillepsy - Untuk pemanasan dalam uap air jenuh atau air panas yang bergerak dan didinginkan dalam air dingin yang bergerak. - Diasumsikan
proses
pendinginan
dilakukan
segera
setelah
pemanasan selesai.
Metoda-metoda preservasi makanan menggunakan pemanasan selain pasteurisasi dan sterilisasi -
cooking,
-
boiling,
-
baking dan frying,
-
cold pack,
-
hot pack,
-
oven process.
Universitas Gadjah Mada
