Kemampuan yang ingin dicapai:

Kemampuan yang ingin dicapai:



Mahasiswa dapat menjelaskan karakteristik

hidratasi pada bahan pangan serta hubungannya

dengan pengolahan dan mutu pangan.

A. PENGERTIAN



Karakteristik hidratasi : karakteristik fisik

yang meliputi interaksi antara bahan hasil

pertanian dengan molekul air yang

dikandungnya serta molekul air yang ada di

udara.

SIFAT DAN TIPE AIR



Secara konvensional dibagi 3 :

1. Air terikat secara kimia :



Air kristal



Air konstitusi

2. Air terikat secara fisik



Air kapiler



Air terlarut



Air Adsorpsi

3. Air bebas

Air Terikat Kimia : Air Kristal



Air yang terikat sebagai molekul-molekul

dalam bentuk H

₂

O.

Air Terikat Kimia : Air Konstitusi



Bagian dari molekul senyawa padatan

tertentu, bukan dalam bentuk H

₂

O.



Jika senyawa padatan tsb terurai, unsur H

dan O keluar sebagai molekul H

₂

O  untuk

menyingkirkannya perlu suhu tinggi.



Contoh :



Pemanasan gula pada suhu tinggi  karamel

dengan melepaskan sebagian air konstitusi.



Pemanasan protein  denaturasi dengan

melepas air konstitusi

Air Terikat Fisik : Air Kapiler



Terikat dalam rongga jaringan kapiler dari

bahan pangan

Air Terikat Fisik : Air Terlarut



Terdapat dalam bahan padat



_{Penguapan air terlarut terjadi dengan cara}

difusi melalui bahan padat



_{Tekanan uap larutan gula atau garam encer}

< air murni  titik bekunya <.



_{Penambahan zat terlarut  larutan jenuh}

Air Terikat Fisik : Air Adsorpsi



Adalah air yang terikat pada permukaan



_{Merupakan kesetimbangan dengan uap air}

yang ada di udara  jumlahnya dipengaruhi

RH dan suhu lingkungan



Semakin halus butiran  luas permukaan > 

air yang teradsorpsi >>



Dalam bahan dapat terkandung 1 atau lebih jenis air



Contoh : pemanasan kentang dengan microwave

(baked potato) melibatkan air kapiler, air terlarut, air

adsorpsi dan air konstitusi kentang dapat matang

meski tanpa pe(+) an air

Peranan air dalam bahan pangan :



Pada buah dan sayur :

 Mencerminkan kesegaran

 Pelarut vitamin dan mineral, garam dan senyawa citarasa lain



Mempengaruhi aktivitas enzim, mikroba dan kimiawi

 Ketengikan

 Reaksi non enzimatis

 Perubahan sifat organoleptik, penampakan, tekstur, cita rasa dan nilai gizi.

KADAR AIR



Menyatakan tingkat atau banyaknya air di dalam

bahan pangan



Dinyatakan dengan 2 cara :

1. berdasarkan basis basah

2. berdasarkan basis kering



Produk pangan dan hasil pertanian tdd 2 bagian :

- bagian air (moisture)

Kandungan air (a)

Kandungan bahan kering

(b)

A. Produk Kering B. Produk Basah

 Kadar air basis basah (W, %bb) : perbandingan berat bagian air (a) terhadap keseluruhan berat bahan :

 Kadar air basis kering (M,%bk) : perbandingan berat bagian air (a) terhadap bagian bahan kering (b) :

%

100

,%

x

b

a

a

bb

W





%

100

,%

x

b

a

bk

M



 Nilai W : 0 – 100%, nilai M : 0- tak terhingga

 W digunakan dalam produk yang berkaitan dengan mutu atau dalam perdagangan

 M digunakan dalam analisis proses pengeringan dan penelitian pengeringan



Kadar air basis basah digunakan dalam

produk yang berkaitan dengan mutu atau

dalam perdagangan



_{Kadar air basis kering digunakan dalam :}

- analisis proses pengeringan

- penelitian pengeringan

Contoh Perhitungan Kadar Air



Jika suatu bahan yang beratnya 10 g tdd air

2 g dan sisanya berupa bahan kering

sebanyak 8 g.

Kadar air dry basis = 2/8 x 100% = 25%

Kadar air wet basis = 2/10 x 100% = 20%

Contoh Perhitungan Kadar Air…….

 Sebanyak 1 ton kacang tanah dengan kadar air awal 25%bb,

dikeringkan sampai kadar air 14% (bb). Hitung jumlah air yang diuapkan dan berat bahan keringnya.

 Penyelesaian :

Cara I : berdasarkan berat basah

Jumlah air awal = 25/100 x 1000 kg = 250 kg Berat bahan kering = 1000 – 250 = 750 kg

Berat bahan pada kadar air akhir 14% = = 872 kg

Jadi berat air yang diuapkan = 1000 – 872 kg = 128 kg

)

14

100

(

100

750



x

Contoh Perhitungan Kadar Air……

Cara II : berdasarkan berat kering

Kadar air awal (bk) = 100 x 250/750 = 33.33%

Kadar air akhir (bk) = 14/(100-14) x 100% = 16.28%

Jumlah air yang diuapkan untuk 1000 kg bahan =

[750 (33.33-16.28)]/100 = 128 kg

Makna Kadar Air

 Dari segi pengeringan :

- menentukan berat ringannya proses pengeringan

 Dari segi industri dan perdagangan :

- menentukan penanganan produk (sebelum, selama dan sesudah proses pengolahan)

- berkaitan dengan mutu - berkaitan dengan harga

 kadar air , mutu , harga 

 Dari segi daya awet :

SORPSI AIR



Dalam lingkungan udara produk mengalami

perubahan kadar air (naik/turun)



Jika kadar air menurun  terjadi penguapan

(desorpsi)  kadar air menurun

Sebaliknya = Absorbsi = penyerapan air dari udara

 kadar air meningkat.

SORPSI AIR…………

Mo Mo Produk Basah Produk Kering Desorpsi Absorpsi

Gambar 3. Fenomena desorpsi dari produk basah dan absorpsi dari produk kering dalam ruang ambien.

KESETIMBANGAN KADAR AIR



Jika suatu produk ditempatkan dalam suatu ruangan

pada suhu dan RH tertentu, maka akan terjadi

perubahan kadar air



Bahan basah  penurunan kadar air



Bahan kering  peningkatan kadar air



Kadar air yang stabil dengan RH lingkungannya

disebut kadar air kesetimbangan (M

_e

).

AKTIVITAS AIR

 Water activity (a_w) = jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya.

 Digunakan sebagai indikator untuk menentukan ketahanan simpan

 Cara-cara menghitung a_w pada bahan : 1. a_w = P/P_o

P = tekanan uap air bahan

P_o = tekanan jenuh uap air murno 2. a_w = ERH/100

ERH = kelembaban relatif keseimbangan 3. Dengan hukum Raoult

AKTIVITAS AIR ……….

 Hukum Raoult : aktivitas air berbanding lurus dengan jumlah

molekul zat pelarut dan berbanding terbalik dengan jumlah molekul zat terlarut.

 Contoh : berapa nilai a_w dari larutan 10% gula?

Jawab : 10% gula  dalam 1 liter air terdapat 100 g gula 1 liter air = 1000 g n₂ = 100/BM sukrosa = 100/342 = 0.292 g mol n₁ = 1000/BM H₂O = 1000/18 = 55.55 a_w = 55.55/(55.55+0.292) = 0.99 2 1 1 n n n a_w   n1 = g mol pelarut n₁ + n₂ = total g molekul

AKTIVITAS AIR ……….



Berapa nilai a

_w

dari larutan NaCl 10% ?

NaCl 10%  100 g NaCl dalam 1000 g air

NaCl akan terdisosiasi di dalam air dan

masing-masing ion mempunyai peran untuk menurunkan a

_w

a

_w

= n

₁

/(n

₁

+ n

_Na

+ n

_Cl

)

n

₁

= 1000/18 = 55.55

n

_NaCl

= 100/58.5 = 1.71

AKTIVITAS AIR ……….



Cari nilai a

_w

untuk :

Larutan glukosa 20%

Larutan sukrosa 20%

Larutan Garam (NaCl) 20%

Tabel 1. Berbagai Jenis Larutan Garam Jenuh dan RH yang dihasilkan

No. Larutan Garam Jenuh RH (%)

1 LiCl 11.2 2 CH₃COOK 22.2 3 MgCl₂ 32.5 4 NaI 36.8 5 K₂CO₃ 43.7 6 Mg(NO₃)₂ 51.9 7 NaBr 56.8 8 NaNO₂ 63.7 9 KI 68.2 10 NaNO₃ 73.0 11 NaCl 75.2 12 KBr 80.2 13 KCl 83.8 14 K₂CrO₄ 86.3 15 BaCl₂ 89.7 16 KNO₃ 91.2 17 K₂SO₄ 96.7

KELEMBABAN RELATIF &

KELEMBABAN MUTLAK

 Kelembaban relatif : perbandingan antara tekanan parsial uap air terhadap tekanan uap jenuh pada suhu tertentu.

 Kelembaban mutlak (H) = jumlah uap air di udara (g)

 Ditentukan dengan menggunakan Psychrometric Chart yaitu dengan suhu bola basah dan suhu bola kering

 Alat pengukuran secara langsung : sling psychrometer dan higrometer

%

100

x

P

P

RH

T s















P = tekanan uap air

P_s = tekanan uap air jenuh T = suhu atmosfir

SORPSI ISOTERMIK



Secara alami komoditas pertanian bersifat

higroskopis



Kurva isotermik adalah kurva yang menunjukkan

hubungan antara kadar air bahan dengan

kelembaban relatif keseimbangan ruang

penyimpanan (RHE/a

_w

) pada suhu tertentu.



Bentuk kurva isotermik khas untuk setiap bahan

pangan, dan umumnya berbentuk sigmoid.

Gambar 4. Bentuk umum kurva isotermi

sorpsi air dari bahan pangan

10 30 20 40 50 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Aktivitas air (a_w) Kadar Air (g/100 g bahan kering) I II III

Daerah I = Air monolayer (AIP) Daerah III = Air Tipe III (AIT) Daerah II = Air Multilayer (AIS)

FENOMENA HISTERISIS

 Grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan (kurva adsorpsi) dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara (kurva desorpsi) tidak berimpit  FENOMENA

HISTERISIS

 Secara umum kurva desorpsi > kurva adsorpsi

 Penyebab terjadinya histerisis :

 Pengaruh kondensasi air di dalam kapiler

 Dijelaskan dengan “Ink Bottle Theory” : kapiler memiliki

leher yang sempit dan badan yang lebar  pada saat adsorpsi, kapiler akan terisi penuh hingga dicapai nilai a_w maximum, sedang pada saat desorpsi air tidak seluruhnya keluar karena leher yang sempit sehingga a_w menurun.

Gambar 5. Bentuk umum isotermi sorpsi air memperlihatkan fenomena histerisis Kadar Air a_w 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Desorpsi Adsorpsi

FENOMENA HISTERISIS …………..

Unfilled Capillary _{Filled Capillary}

Gambar 6. Ink Bottle Theory of Hysterisis

2R 2r

2R 2r

Pengukuran a

_w



Cara 1 : Interpolasi Grafik

 Bahan dengan berat awal yang sudah diketahui disimpan pada eksikator

 Kelembaban diatur dengan larutan garam jenuh

 Disimpan pada suhu tertentu, misal 25o_{C, hingga tercapai}

kesetimbangan (tidak terjadi perubahan berat)

 Bahan ditimbang kembali

 Diperoleh data penambahan atau penurunan berat

 Plot data ke dalam grafik

 Perpotongan garis penambahan dan penurunan berat dengan garis 0 =nilai a_w bahan

a_w 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 -3 -2 -1 0 3 2 1 a_w = 0.5 Perubahan berat

Pengukuran a

_w



Cara 2 : Metode manometri



Dengan alat manometer



Prinsip : pada suhu tetap kadar air berpengaruh

langsung terhadap tekanan uap.



_{Cara 3 : Metode Higrometer Rambut}



Prinsip : daya higroskopisitas rambut dan daya

mulur rambut ketika menyerap uap air.



3 helai rambut diikatkan pada pena pencatat atau

jarum penunjuk skala kelembaban.

Cara Pengukuran Kadar Air

 Metode langsung :

 Metode Tidak Langsung

1. Metode Gravimetri 2. Pengeringan Oven 3. Air Oven 4. Oven Vakum 5. Desikasi Kimia 6. Analisa Thermogravimetri 7. Destilasi Azeotropik 8. Titrasi Karl Fischer 9. Metode Ekstraksi 10. Kromatografi Gas 11. Refraktometri 1. Metode Elektrik-Elektronik 2. Konduktivitas DC dan AC 3. Kapasitansi Dielektrik 4. Absorbsi Microwave

5. Metode Sonik dan Ultrasonik 6. Metode Spektroskopi

7. Spektroskopi Infra merah