Aplikasi Prinsip Kinetika untuk Penentuan Masa Simpan Produk Pangan

(1)

Aplikasi Prinsip Kinetika

t k

untuk

Penentuan Masa Simpan

Produk Pangan

(2)

(3)

(4)

(5)

•• Penelitian &

Penelitian &

pengujian

UMUR SIMPAN

PENENTUAN UMUR SIMPAN

•• pengalaman

pengalaman

empiris

Informasi yang diperlukan:

Purwiyatno Hariyadi/ITP/Fateta/IPB/19 April 2012 ITP530-2011

y g p

•• Identifikasi faktor kritis

Identifikasi faktor kritis

•• batasan mutu dan batas mutu minimum yang

batasan mutu dan batas mutu minimum yang

diharapkan/dijanjikan (masih layak dijual?)

•• parameter kinetika penurunan mutu (E

parameter kinetika penurunan mutu (E

_aa

, Q

₁₀₁₀

, dll)

•• kondisi mutu awal

kondisi mutu awal

KINETIKA PENURUNAN MUTU

--dQ/dt = kQ

dQ/dt = kQ

n

Q = kualitas (mutu)

t = waktu

k = konstanta laju penurunan mutu

k konstanta laju penurunan mutu

n = ordo reaksi penurunan mutu

(6)

100

100 Penurunan Mutu Ordo Nol (n=0)

Penurunan Mutu Ordo Nol (n=0)

--dQ/dt = k

dQ/dt = k

atau

Q

_tt

= Q

₀

-- kt

kt

100

80

60

40

20

20 alitas (mutu)

relatif

alitas (mutu)

relatif

20

00 0 2 4 6 8 10

0 2 4 6 8 10

Waktu penyimpanan (bulan)

Ku

a

Ku

a

Penurunan Mutu Ordo Nol (n=0)

--dQ/dt = k

dQ/dt = k

atau

Q

_tt

= Q

₀

-- kt

kt

Jika ditentukan bahwa Q

_ss

adalah mutu akhir (mutu

produk saat harus ditarik dari pasaran), maka

Q

_ss

= Q

₀₀

-- kt

kt

_ss

atau

tt

_ss

= (Q

₀₀

--Q

Q

_ss

)/k

dimana t

(7)

100

100 Penurunan Mutu Ordo Satu (n=1)

Penurunan Mutu Ordo Satu (n=1)

--dQ/dt = kQ

dQ/dt = kQ

atau

ln (Q

_tt

/Q

₀

) =

) = -- kt

kt

100

80

60

40

20

20 alitas (mutu)

relatif

alitas (mutu)

relatif

20

00 0 2 4 6 8 10

0 2 4 6 8 10

Waktu penyimpanan (bulan)

Ku

a

Ku

a

Penurunan Mutu Ordo Satu (n=1)

--dQ/dt = kQ

dQ/dt = kQ

atau

ln (Q

_tt

/Q

₀

) =

) = -- kt

kt

Jika Q

_ss

adalah mutu akhir, maka

ln (Q

_ss

/Q

₀₀

) =

) = -- kt

kt

_ss

atau

tt

_ss

= [ln(Q

₀₀

/Q

_ss

)]/k

atau

tt

_1/2

= 0,693/k

dimana t

(8)

BEBERAPA PENURUNAN MUTU PRODUK

PANGAN SELAMA PENYIMPANAN

Orde Nol

• Mutu (overall quality) pangan beku

• Pencoklatan Non-enzimatis

Orde Pertama

• Kehilangan/kerusakan vitamin

• Inaktivasi/pertumbuhan mikroba

• Kerusakan warna oksidatif

• Kerusakan tekstur karena panas

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

(9)

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

(10)

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

(11)

Orde Nol

Atau

Orde

Pertama??

x

Daerah yang

Memungkinkan

pembedaan antara

Penurunan mutu selama

penyimpanan : Perbedaan

antara model kinetika orde

nol dan orde pertama.

x

p

ordo 0 dan ordo 1

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat

(

Accelerated Shelf Life Test

)

(12)

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

MODEL ARRHENIUS

: mempercepat umur simpan dengan

i k tk

h

t

k

meningkatkan suhu secara terukur

Rumus umum penurunan mutu:

-dQ/dt = kQ

n

Nilai k dipengaruhi oleh suhu :

k = k

₀

.exp

-Ea/RT

dimana:

k = konsntanta laju penurunan mutu

k

₀

= konstanta (faktor frekuensi, tidak tgt suhu)

Ea = energi aktivasi

T = suhu mutlak (K)

R = konstanta gas; 1,986 kal/mol (8.314 J/mol.K)

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

k

R

T

a

E

e

o

k

=

-Perubahan nilai k terhadap perubahan suhu (T) yang

dinyatakan sebagai hubungan Arrhenius

(13)

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

Ln k

_o

Lnk = Ln k

o

- (Ea/R)(1/T)

Ln k

Kemiringan

- Ea/R

(1/T)

Hubungan Arrhenius

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

Kenali produk Anda!

Karbohidrat pd kondisi amorphous dapat mengalami

kristalisasi pada suhu rendah

.

Retrogradasi

• tekstur keras

• membebaskan air

(14)

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

Kenali produk Anda!

Karbohidrat pd kondisi amorphous dapat mengalami

kristalisasi pada suhu rendah

Laju “staling”

meningkat dengan

menurunnya suhu

(4°C - 40°C)

Laju “staling”

maksimum : 4°C.

Kenali produk Anda!

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat

(

Accelerated Shelf Life Test

)

Berdasarkan Suhu (Metode Arrhenius)

Anomali Arrhenius

Ln (staling

rate)

Anomali Arrhenius.

Pengaruh suhu pada laju

“bread staling” : typical

negative

Ea" = - 9 kcal/mol..

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

(15)

100

80

80 elatifelatif

T1 > T2 > T3

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius

80

60

40

20

20 Kualitas (mutu) r

e

Kualitas (mutu) r

e

T1

Jumlah &

frekuensi

sampling

!

00 0 2 4 6 8 10

0 2 4 6 8 10

Waktu penyimpanan (bulan)

KK

_T3 _T2

Dengan melakukan pengujian laju kerusakan mutu pada

-paling tidak-

3 suhu yang berbeda; yaitu :

• Suhu yg lbh tinggi daripada suhu penyimpanan normal

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 1

• Suhu yg tidak menyebabkan perubahan mekanisme

kerusakan/penurunan mutu produk

• Kenali produk Anda

Æ

hub Arrhenius:

ln k

Kisaran suhu penyimp normal Kisaran Suhu ASLT A B

1/T

Maksimum suhu untuk ASLT

(16)

Tiga (3) suhu berbeda yang mana?

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 2

Jenis/Tipe

Produk

Suhu Pengujian

((

°°

C)

Suhu Kontrol

((

°°

C)

Makanan dalam

Kaleng

30, 35, 40, 45

44 Pangan kering

Pangan kering

30, 35, 40, 45

--18

18 Chilled Products

Chilled Products

5, 10, 15, 20

00 Pangan beku

Pangan beku

--5,

5, --10,

10, --15

15 <

< --40

40 Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 3a

(17)

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 3b

Penentuan frekuensi pengambilan contoh :

Masa simpan pada suhu 5

o

_{C= 12 bulan}

Jika Q

₁₀

=2

Æ

ASLT (pada suhu 25

o

_{C) : 3 bulan}

Jika Q

₁₀

=3

Æ

ASLT (pada suhu 25

o

_{C) : 1.3 bulan}

Jika Q

10

=4

Æ

ASLT (pada suhu 25

o

C) : 23 hari

Nilai k pada suhu penyimpanan yang normal :

dapat diduga dengan mengunakan persamaan Arrhenius

k = k

_oo

.exp

--Ea/RTEa/RT

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 4

oo

pp

ln k = ln k

_oo

–– Ea/R (1/T)

Ea/R (1/T)

Ln k

Dan, lakukan

esktrapolasi untuk

Ta (suhu peryimpanan normal)

Ln k

1/T

Daerah experiment -accelerated

T

1

T

2

T

3

esktrapolasi untuk

menentukan

nilai k pada suhu

penyimpanan normal :

(18)

Tentukan Qs.

•• Standard of identity, SNI, dll

Standard of identity, SNI, dll

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 5

•• Sensory

Sensory

•• Rule 80/80

Rule 80/80

Waktu kadaluwarsa dapat diduga dengan :

tt

ss

= (Q

00

--Q

Q

ss

)/k, untuk laju reaksi ordo nol

Purwiyatno Hariyadi/ITP/Fateta/IPB/19 April 2012 ITP530-2011 ss

(Q

00

Q

ss

)/ ,

j

tt

_ss

= [ln(Q

₀₀

/Q

_ss

)]/k : untuk laju reaksi ordo I

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 6

(19)

Ilustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 7

Ilustrasi

Penggunaan

Model

Arrhenius

8

(20)

Ilustrasi

Penggunaan

Model

Arrhenius

9 Ilustrasi

Penggunaan

Model

Arrhenius

10

(21)

Ilustrasi

Penggunaan

Model

Arrhenius

11 Ilustrasi

Penggunaan

Model

Arrhenius

12

(22)

menggunakan model Arrhenius dan jumlah aktualnya

Jumlah kehilangan (%) setelah

Jenis

6 bulan, pd 20

oo

_{C, RH 75%}

Jenis

6 bulan, pd 20

6 bulan, pd 20 C, RH 75%

C, RH 75%

Vitamin

Diduga dengan

Hasil

model Arrhenius

Analisis

Vitamin C

(asam askorbat)

24,0

23,0

Vitamin A

15,0

10,0

Asam Folat

8,1

7,4

Vitamin B12

9,2

7,7

terimakasih