BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
Pengawetan bahan makanan melalaui pengeringan adalah problem yang melibatkan beberapa disiplin ilmu tentang perpindahan panas,ilmu fisika,dan ilmu mekanik fluida.Penelitian atau metode serta regulasi tentang pengawetan bahan makanan yang termasuk sayuran,buah,daging,ikan dan termasuk minuman kaleng telah banyak di lakukan baik oleh penelitian maupun perusahan makanan.
Pengeringan adalah suatu cara untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagai besar air dari suatu bahan dengan cara menyerapkannya dengan menggunakan energi panas. Biasanya kandungan air bahan dikurangi sampai batas tertentu dimana mikroba tidak tumbuh lagi pada bahan tersebut (Yadollahinia,A.R dkk et al , 2007).
Pengawetan makanan dengan menurunkan kadar air telah dilakukan sejak beribu-ribu tahun yang lalu. Secara tradisional, makanan dikeringkan dengan sinar matahari tetapi sekarang beberapa makanan didehidrasi dibawah kondisi pengeringan yang terkendali dengan menggunakan metode pengeringan. Walaupun demikian, pengeringan dengan sinar
matahari tetap menjadi cara pengolahan yang penting di negara-negara yang sedang berkembang (Buckle et al, 2010).
Tujuan pasteurisasi adalah mengurangi kadar air pada level tertentu untuk menghambat pertumbuhan mikroba dan serangga serta mengurangi volume bahan pangan sehingga mengefisienkan proses penyimpanan dan komoditi biji-bijian dilakukan untuk menghindari terjadinya kerusakan biji. Suhu udara, kelembaban relatif udara, aliran udara, kadar air awal bahan dan kadar akhir bahan merupakan foktor yang mempengaruhi waktu atau lama pengeringan (Brooker, et al. 1974).
Berdasarkan Estiasih dan Ahmadi (2009), pengeringan merupakan metode pengawetan dengan cara pengurangan kadar air dari bahan pangan sehingga daya simpan menjadi lebih panjang. Perpanjangan masa simpan terjadi karena aktivitas mikroorganisme dan enzim menurun akibat dari air yang dibutuhkan untuk aktivitasnya tidak cukup.
Berdasarkan Muchtadi dan Ayustaningwano (2010) dalam buku Teknologi Proses Pengolahan Pangan, adapun keuntungan dan kerugian dari proses pengeringan sebagai berikut:
1. Keuntungan pengeringan adalah bahan menjadi tahan lama. Tahan lama disimpan dan volume bahan menjadi lebih kecil sehingga mempermudah dan menghemat ruang pengangkutan dan pengepakan. Berat bahan juga menjadi berkurang sehingga memudahkan transpor, dengan demikian diharapkan biaya produksi menjadi lebih murah. Kecuali itu banyak bahan pangan yang hanya dapat dikonsumsi setelah dikeringkan misalnya kopi dan teh.
2. Kerugian proses pengeringan disebabkan oleh sifat asal bahan yang dikeringkan berubah misalnya bentuk dan penampakan sifat fisik dan kimianya, penurunan mutu dan lain-lain. Kerugian lain disebabkan karena beberapa bahan kering perlu pekerjakan tambahan sebelum digunakan misalnya harus dibasahkan kembali (rehidratasi).
Alat pengering makanan dengan prinsip kerja alat pengering dengan proses pengurangan kandungan air atau menguapkan air dalam suatu bahan sehingga mencapai kadar air yang kita inginkan,dalam proses pengeringan ini memerlukan energi panas untuk menguapkan kandungan air yang ingin dipindahkan dari permukaan bahan yang
dikeringkan oleh media pengering yang biasanya berupa udara panas.Cara ini di lakukan dengan menurunkan kelembaban udara dengan mengalirkan udara panas disekeliling bahan sehingga tekanan uap air pada bahan lebih besar dari pada tekanan uap air di udara.Perbedaan tekanan ini menyebabkan terjadinya aliran uap air dari bahan ke udara.
2.2. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pengeringan
Kecepatan pengeringan maksimum dipengaruhi oleh percepatan pindahan panas dan pindah massa selama proses pengeringan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan pindah panas dan massa tersebut adalah sebagai berikut (Estiasih, 2009) :
1. Luas permukaan
Pada pengeringan umumnya, bahan pangan yang akan dikeringkan mengalami pengecilan ukuran, baik dengan cara diiris, dipotong, atau digiling. Proses pengecilan ukuran akan mempercepat proses pengeringan. Hal ini disebabkan pengecilan ukuran akan memperluas permukaan bahan, air lebih mudah berdifusi.
2. Suhu
Semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan semakin cepat pindah panas ke bahan pangan dan semakin cepat pula penguapan air dari bahan pangan. Dalam arti lain, semakin tinggi suhu yang digunakan, maka proses pengeringan akan semakin cepat,begitu pula sebaliknya.
3. Kecepatan Aliran Udara Pengering
Kecepatan aliran udara pengering berfungsi membawa energi panas yang selanjutnya akan mentrasfer ke bahan pangan dan membawa uap air keluar ruang pengering. Semakin cepat kecepatan udara pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat.
4. Kelembaban Udara Pengering
Kelembaban relatif (RH) merupakan kemampuan udara untuk menyerap uap air. Semakin kering udara (kelembaban rendah), maka kemampuan menyerap air semakin besar, semakin tinggi kelembaban udara, maka kecepatan pengering semakin rendah.
5. Penguapan Air
Penguapan air atau evaporasi merupakan penghilang air dari bahan pangan yan dikeringkan sampai diperoleh prosuk kering yang stabil. Penguapan yang terjadi selam proses pengeringan tidak menghilangkan semua air yang terdapat dalam bahan pangan.
Taib et al. (2006) menyatakan salah satu factor yang mempengaruhi proses pengeringan adalah kadar air,pengeringan itu sendiri bertujuan untuk mengurangi kadar air yang terkandung didalam suatu bahan untuk menghambat perkembangan organisme pembusukan yang nantinya akan merusak bahan itu sendiri.Kadar air suatu bahan berpengaruh terhadap banyaknya jumlah air yang diuapkan dan lamanya proses pengeringan.
Kadar air merupakan salah satu unsur pentingdalam makanan. Kadar air sendiri meskipun bukan merupakan sumber nutrisi seperti bahan makanan lain, namun sangat esensial dalam kelangsungan proses biokimia organisme hidup. Kadar air dalam makanan berperan sebagai pelarut dari beberapa komponen disamping ikut sebagai bahan pereaksi, sedangkan bentuk air dapat ditemukan sebagai air bebas dan air terikat. Kadar air bebas dapat mudah hilang apabila terjadi penguapan atau pengeringan, sedangkan kadar air terikat sulut dibebaskan dengan cara tersebut. (Taib et al, 2006)
2.3. Kadar Air Dalam Bahan Makanan
Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) dan temperature 273,15 K (0°C). Air merupakan pelarut yang kuat, melarutkan banyak zat-zat kimia. Zat-zat yang larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai zat-zat hidrofilik (percinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air (misalnya lemak dan minyak) disebut sebagai zat-zat hidrofobik (takut air) (Wulanriky, 2011).
Meskipun sering diabaikan, air merupakan salah satu unsur penting dalam makanan. Air sendiri meskipun bukan merupakan sumber nutrien seperti bahan makanan lain, namun sangat esensial dalam kelangsungan proses biokimia organisme
hidup. Air dalam makanan berperan sebagai pelarut dari beberapa komponen disamping ikut sebagai bahan pereaksi, sedangkan bentuk air dapat ditemukan sebagai air bebas dan air terikat. Air bebas dapat mudah hilang apabila terjadi penguapan atau pengeringan, sedangkan air terikat sulut dibebaskan dengan cara tersebut. Kadar air adalah perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pengeringan.
2.4. Prinsip Dasar Pengolahan Daging
Pengawetan daging bertujuan untuk memperpanjang masa simpannya sampai sebelum dikonsumsi. Berdasarkan metode, pengawetan daging dapat dilakukan dengan 3 metode yaitu pengawetan secara fisik, biologi, dan kimia. Pengawetan secara fisik meliputi proses pelayuan (penirisan darah selama 12-24 jam setelah ternak disembelih), pemanasan (proses pengolahan daging untuk menekan/membunuh kuman seperti pasteurisasi, sterilisasi) dan pendinginan (penyimpanan di suhu dingin refrigerator suhu 4-10°C, freezer suhu <0°C), pengawetan secara biologi melibatkan proses fermentasi menggunakan mikroba seperti pembuatan produk salami, sedangkan pengawetan kimia merupakan pengawetan yang melibatkan bahan kimia. Pengawetan secara kimia dibedakan menjadi pengawetan menggunakan bahan kimia dari bahan aktif alamiah dan bahan kimia (sintetis). Pengawetan menggunakan bahan aktif alamiah antara lain menggunakan rempah-rempah (bawang putih, kunyit, lengkuas, jahe), metabolit sekunder bakteri (bakteriosin), dan lain-lain yang dilaporkan memiliki daya antibakteri, antimikroba, dan bakterisidal. Pengawetan menggunakan bahan kimia seperti garam dapur, sodium tripolyphosphate (STPP), sodium nitrit, sodium laktat, sodium asetat, sendawa (kalium nitrat, kalsium nitrat, natrium nitrat), gula pasir dan lain dan lain-lain. Dengan jumlah penggunaan yang tepat, pengawetan dengan bahan kimia sangat praktis karena dapat menghambat berkembangbiaknya mikroba jamur, kapang/khamir dan bakteri patogen.
1. Pengawetan daging dengan pemanasan
Pasteurisasi, yaitu pemanasan menggunakan suhu di bawah suhu didih untuk membunuh kuman/bakteri patogen namun sporanya masih dapat hidup. Ada 3 cara pasteurisasi yaitu: (i) Pasteurisasi lama (Low Temperature Long Time/LTLT). Pemanasan pada suhu yang tidak tinggi (62o-65°C) dengan waktu yang relatif lama (1/2 -1 jam), (ii) Pasteurisasi singkat (High Temperature Short Time/HTST).
Pemanasan dilakukan pada suhu tinggi (85o-95°C) dengan waktu yang relatif singkat (1-2 menit), dan (iii) Pasteurisasi Ultra High Temperature (UHT). Pemanasan pada suhu tinggi dan segera didinginkan pada suhu 10°C. b.
Sterilisasi adalah proses pengawetan yang dilakukan dengan pemanasan sampai suhu di atas titik didih, sehingga bakteri dan sporanya mati. Sterilisasi dilakukan dengan cara : (i) UHT yaitu pemanasan sampai suhu 137°-140°C selama 2-5 detik dan (ii) Produk dalam kemasan hermetis dipanaskan pada suhu 110°-121°C selama 20-45 detik.
2. Pengawetan daging dengan bahan kimia A. Bahan Aktif alamiah
1. Bawang putih dan bawang bombay, kandungan alisin berguna untuk antimikroba
2. Kunyit, kandungan kurkumin (golongan fenol) didalamnya memiliki sifat bakterisidal
3. Lengkuas, senyawa fenolik lengkuas bersifat menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur
4. Jahe, senyawa antioksidan didalamnya dapat dimanfaatkan mengawetkan minyak dan lemak
5. Bakteriosin, merupakan produk ekstraseluler yang diproduksi oleh bakteri asam laktat, sebagai protein yang aktif secara biologi atau kompleks protein (agregat protein, protein lipokarbohidrat, glikoprotein) yang disintesa secara ribosomal dan menunjukkan aktivitas antibakteri (Vuyst and Vandamme, 1994; Ammor et al., 2006). Bakteriosin sebagai biopreservatif pangan harus memenuhi kriteria seperti pengawet atau bahan tambahan pangan lainnya antara lain aman bagi konsumen, memiliki aktivitas bakterisidal terhadap kelompok bakteri gram positif dalam sistem makanan, stabil, terdistribusi secara merata dalam sistem makanan, dan ekonomis (Ray, 1996).
B. Bahan kimia
Pengawetan daging dapat dilakukan dengan penambahan bahan kimia pengawet yang termasuk dalam bahan tambahan pangan (BTP) dalam produk olahan daging. Namun masyarakat dewasa ini ketakutan bila mendengar istilah
bahan pengawet atau bahan kimia yang dapat menimbulkan efek negatif bagi tubuh. Bahan tambahan pangan adalah bahan aditif yang mengandung senyawa kimia yang telah diizinkan penggunaannya (Suryanto, 2009).
Di Indonesia, penggunaan bahan tambahan tersebut diatur pada Peraturan Menteri Kesehatan No. 1168/MENKES/PER/X/1999 tentang Perubahan Atas Peraturan Menteri Kesehatan No. 722/MENKES/PER/IX/1988 tentang Bahan Tambahan Makanan. Beberapa BTP yang diizinkan antara lain adalah:
1. Garam NaCl (garam dapur), berguna untuk menghambat pertumbuhan khamir/yeast dan jamur. Penggunaan garam dapur berkisar antara 1.5-3%. 2. Sodium tripolyphosphate (STPP), bertujuan menurunkan jumlah bakteri
sehingga produk olahan daging dapat tahan lama. Perendaman karkas selama 6 jam dalam larutan disodium fosfat dengan konsentrasi 6,23% dapat meningkatkan masa simpan 1-2 hari. Penggunaan STPP pada produk olahan daging tidak boleh lebih dari 0,5%.
3. Gula pasir, dapat digunakan sebagai pengawet dengan tingkat penggunaan minimal 3% atau disesuaikan dengan jenis produk olahan daging.
4. Sodium nitrit, digunakan dalam campuran curing untuk menghasilkan kestabilan pigmen daging olahan. Jumlah penggunaan tidak boleh lebih dari 156 ppm, kadang-kadang dikombinasikan dengan askorbat 550 ppm untuk mencegah pembentukan senyawa karsinogen nitrosamin.
5. Sodium laktat, digunakan untuk mengontrol pertumbuhan patogen. Maksimum penggunaan sodium laktat adalah 2,9%
6. Sodium asetat, digunakan sebagai agen antimikroba dan flavouring dengan jumlah penggunaan maksimum 0.25%.
7. Sendawa (kalium nitrat, kalsium nitrat, natrium nitrat), sebagai pengawet daging olahan digunakan dengan konsentrasi 0.1%.
3. Pengawetan daging melalui pengolahan
Pengawetan daging merupakan suatu cara menyimpan daging untuk jangka waktu yang cukup lama agar kualitas maupun kebersihannya tetap terjaga. Tujuan pengawetan adalah menjaga ketahanan terhadap serangan jamur, kapang/khamir,
dan bakteri patogen, agar daging tidak mudah rusak. Dalam rangka mempertahankan nilai gizi daging dilakukan upaya pengolahan untuk tujuan pengawetan dan perluasan jangkauan pemasaran. Beberapa cara pengolahan daging yang dapat dilakukan antara lain dengan proses pengeringan (contoh dendeng), pengasapan (contoh daging asap), pengasaman (contoh salami), pemanasan (contoh abon), kombinasi perlakuan-perlakuan tersebut (contoh: sosis, bakso, nugget, kornet, dan lain-lain). Dalam bentuk produk olahan maka daging dapat disimpan lebih lama serta relatif tidak mengalami perubahan mutu dan citarasa spesifik daging.
4. Daging dan Olahannya
Daging diperoleh setelah otot berubah melalui proses penyembelihan atau ternak dimatikan. Selama dan segera setelah penyembelihan ternak, otot mengalami perubahan-perubahan yang mempengaruhi sifat-sifat dan kualitas daging. Daging didefinisikan sebagai semua jaringan tubuh hewan dan produk hasil olahannya yang sesuai untuk dikonsumsi. Daging harus tidak menimbulkan gangguan kesehatan bagi yang mengkonsumsinya. Termasuk ke dalam definisi daging di atas adalah organorgan seperti hati, ginjal, otak, paru-paru, jantung, limfa, pankreas dan jaringan otot.
Daging tersusun atas berbagai macam jaringan tubuh seperti jaringan adiposa, jaringan ikat, jaringan saraf, jaringan epitel dan jaringan otot. Jaringan otot merupakan komponen terbesar dari daging sehingga pembahasan mengenai daging lebih banyak mempelajari sifat dari jaringan otot ini, khususnya otot sekeletal.
Namun demikian yang sering dijadikan pembahasan tentang daging adalah hanya urat daging (jaringan otot skeletal) yang dikonversikan menjadi daging setelah hewan dipotong. Bila merujuk pada SNI 01-3947-1995 dan SNI 01-3948-1995 maka daging sapi/kerbau dan kambing/domba dideskripsikan sebagai urat daging yang melekat pada kerangka, kecuali urat daging pada bagian bibir, hidung dan telinga yang berasal dari sapi/kerbau yang sehat waktu dipotong. Sementara untuk daging kuda belum dicantumkan dalam Standar Nasional Indonesia (SNI). Jika merujuk pada SNI, maka daging adalah yang menyatu dengan karkas. Karkas adalah ternak yang telah disembelih kemudian dibuang darahnya, dikuliti (kecuali babi)/dibului pada unggas, dibuang kepalanya dari pangkal kepala, dibuang saluran pencernaanya, dibuang organ dalamnya kecuali ginjal, dibuang kaki depan dan belakang dari lututnya (kecuali babi, utuh).
Setiap jenis ternak memiliki ciri-ciri tersendiri terutama dalam hal warna dan lemaknya. Hal ini dapat dijadikan pegangan dalam membedakan jenis daging berdasarkan asal ternaknya. Karaktersitik tersebut adalah:
a. Daging sapi
1. Warna merah khas daging sapi: warna gelap, warna keungu-unguan dan akan berubah menjadi merah chery bila daging tersebut kontak dengan oksigen terbatas.
2. Serat daging halus dan sedikit berlemak tergantung letak daging dalam karkas.
3. Konsistensi padat.
4. Lemak berwarna kekuning-kuningan.
b. Daging kerbau
1. Daging berwarna lebih merah dari daging sapi. 2. Serat otot/daging agak kasar.
3. Lemaknya berwarna putih.
c. Daging kuda
1. Warna daging kecoklatan, jika terkena udara luar warnanya menjadi gelap. 2. Serat otot/dagingnya kasar dan panjang.
3. Konsistensi padat.
4. Di antara serat tidak terdapat lemak.
5. Lemak berwarna kuning emas dengan konsistensi lunak karena banyak mengandung olein.
d. Daging domba
1. Warna merah khas domba, merah lebih gelap.
2. Daging terdiri dari serta-serat halus yang sangat rapat jaringannya. 3. Konsistensi cukup padat.
4. Diantara otot-otot dan bawah kulit terdapat banyak lemak. 5. Lemak berwarna putih.
6. Daging domba jantan berbau khas.
e. Daging kambing
1. Daging berwarna lebih pucat dari domba. 2. Lemak berwarna putih.
f. Daging babi
1. Daging berwarna pucat merah muda, daging bagian punggung yang banyak mengandung lemak, biasanya nampak putih kelabu.
2. Daging berserat halus. 3. Konsistensi kurang padat.
4. Baunya spesifik, lemak jauh lebih lembek dibanding daging sapi/kambing.
g. Daging ayam
1. Warna daging pada umumnya keputih-putihan. 2. Serat daging halus.
3. Konsistensi kurang padat.
4. Warna putih kekuning-kuningan dengan konsistensi lunak.
h. Daging kelinci
1. Warna hampir sama dengan daging ayam. 2. Konsistensi kurang padat
Tabel 2.1 Kandungan Air Beberapa Komoditif (Smber: Afifah, 2010)
Bahan Air KA (%) Bahan Air KA (%)
Daging Sapi 66,0 Babi 42,0
Domba 66,3 Ayam 55,9
Kambing 70,3 Kelinci 67,9
2.5. Analisa Kadar Air
2.5.1. Metode Suhu Udara Pada Proses Pengeringan
Laju penguapan air bahan dalam pengeringan sangat ditentukan oleh kenaikan suhu. Bila suhu pengeringan dinaikan maka panas yang dibutuhkan untuk penguapan air bahan menjadi berkurang. Pada proses pengeringan diperlukan adanya penghantar
panas udara dalam pengeringan secara mekanis penggerak panas udara ini dapat dibantu dengan menggunakan pipa-pipa penghantar panas. Pada proses pengeringan, udara berfungsi untuk:
a. mengambil uap disekitar penguapan
b. sebagai penghantar panas kedalam bahan yang dikeringkan c. sebagai zat pembakar
d. sebagai tempat membuang uap yang telah diambil dari tempat pengeringan Pada proses pengeringan harus diperhtikan suhu udara pengering. Semakin besar perbedaan antara suhu media pemanas dengan bahan yang dikeringkan, semakin besar pula kecepatan perpindahan panas kedalam bahan sehingga penguapan dari bahan akan lebih banyak dan cepat. Karena air yang dikeluarkan dari dalam bahan dalam bentuk uap air tersebut harus segera dipindahkan dan dijauhkan dari bahan. Jika tidak, uap air tersebut akan menjenuhkan atmosfir pada permukaan bahan sehingga memperlambat proses penguapan selanjutnya.
Proses pengeringan yang menggunakan suhu tinggi dalam waktu singkat lebih kecil kemungkinannya merusak bahan dari pada proses pengeringan dengan suhu rendah dalam waktu lama. Jadi bahan yang dikeringkan dalam oven selama empat jam lebih baik mutunya daripada pengeringan dengan sinar matahari selama dua hari.
Banyaknya kadar air yang harus dikeluarkan dari bahan dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
m = ma – mb (2.1)
Dimana:
m = banyaknya kadar air yang harus dikeluarkan (kg) ma = kadar air sebelum pengeringan (kg)
mb = kadar air sesudah pengeringan (kg)
Dengan diketahui kadar air yang dikeluarkan dari bahan maka laju perpindahan air dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
W = 𝑀
𝑡 (2.2)
Dimana,
W = Laju perpindahan air (kg/s)
m = Kadar air yang keluar dari bahan (kg) t = Waktu pengeringan (s)
Kebutuhan aliran udara kering untuk membebaskan uap air dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
V = 𝑊
(𝐻𝑏−𝐻𝑎) x vs (2.3)
Dimana:
V = Laju aliran udara kering (m3/s)
W = Laju perpindahan air (kg/s)
vs = Volume spesifik udara pengering (m3/kg) Hb = Kelembaban udara akhir (kJ/kg’)
Ha = Kelembaban udara awal (kJ/kg’)
2.5.2. Perhitungan Kadar Air
Perhitungan kadar air dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu berdasarkan berat kering dan berdasarkan berat basah. Pada umumnya yang dimaksud dengan kadar air benih adalah kadar air yang dihitung berdasarkan berat basah.
a. Perhitungan kadar air berdasarkan berat kering
Untuk menghitung kadar air berdasarkan berat kering, digunakan rumus sebagai berikut:
KA = 𝑊𝑤 × 100% (2.4)
Dimana:
KA = Kadar air berdasarkan berat kering (%)
W = Berat Bahan (g)
W = bobot bahan kering mutlak (g)
Dan dapat diperoleh dengan cara mengurangi berat basah produk dengan berat kering produk setelah dikeringkan.
b. Perhitungan kadar air berdasarkan berat basah
Untuk menghitung kadar air berdasarkan berat basah, digunakan rumus sebagai berikut:
Dimana:
KA = Kadar air berdasarkan berat kering (%)
m = Berat bahan (g)
M = bobot bahan kering mutlak (g)
Nilai m dapat diperoleh dengan cara mengurangi berat produk sebelum dikeringkan dengan berat produk setelah dikeringkan.
2.6. Kalor
Kalor adalah sesuatu yang dipindahkan diantara sebuah sistem dan sekelilingnya sebagai akibat dari hanya perbedaan temperatur. Konsep kalor sebagai sebuah zat yang jumlah seluruhnya tetap konstan akhirnya tidak mendapat dukungan eksperimen (Wiley, 1978).
Kalor merupakan salah satu bentuk energi. Satuan kalor dalam SI yaitu joule (j), satuan lainnya itu kalori , 1 kal = 4,2 J. Rumus untuk menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan atau menurunkan suhu adalah sebagai berikut :
Nilai kalor pada daging 3,514 J/kg setara dengan 0,84 kalori kalor massa jenis 1 kg dan perubahan suhu adalah 28°C - 50°C = 22°C , rumus untuk menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu atau merubah suhu adalah sebagai berikut :
Q = m.c.∆T (2.3)
Dimana : Q = Jumlah kalor yang diserap atau dilepas (J) m= Massa zat air (kg)
c = Kalor jenis air (J/kg⁰C) ∆T = Perubahan Suhu (˚C )
2.7. Suhu Pasteurisasi 50˚C
Disini penulis melakukanya sampai nilai kadar air di capai <5% dengan suhu 50˚C. Pada suhu dan waktu proses ini sebagian besar mikroba pathogen dan mikroba
penyebab kebusukan telah musnah, namun jenis mikroba lainnya tetap hidup. Pasteurisasi biasanya digunakan untuk berbagai macam jenis – jenis susu, sari buah makanan asam,serta makanan lain yang tidak tahan suhu tinggi. Proses ini tidak terlalu merusak gizi serta mengubah aroma dan cita rasa. Tetapi karena tidak semua jenis mikroba mati dengan proses ini, pengawetan dengan pasteurisasi biasanya tidak memiliki umur simpan yang lama. Misalkan susu yang dipasteurisasi tanpa pengemasan, biasanya hanya tahan 1-2 hari dalam suhu kamar, sedangkan dalam suhu pendingin hanya dapat bertahan hingga seminggu. Agar memperoleh hasil optimal, pasteurisasi harus dikombinasikan dengan cara lain misalnya penyimpanan suhu rendah dan modifikasi kemasan. Uniknya pada beberapa bahan pasteurisasi dapat memperbaiki cita rasa produk.
2.8. Katalisator Batu Alam Zeloite 2.8.1. Batu alam Zeloite
Kata “zeolite” berasal dari dua kata bahasa Yunani yaitu zeo yang berarti mendidih dan litos yang berarti batu. Zeolite merupakan kelompok mineral yang mempunyai sifat dapat menyerap air dan melepaskannya lagi tanpa mengalami perubahan struktur yang signifikan, sehingga zeolite masuk dalam kelompok zat adsorben. Dalam kelompok adsorben, zeolite termasuk adsorben yang mempunyai ukuran pori mikro (mikropori) dan dalam klasifikasi BET, zeolite masuk ke dalam golongan tipe I (Kurniasari, 2010). Zeolite alam merupakan senyawa alumino silikat terhidrasi dengan kation dari kelompok alkali atau alkali tanah yang terdiri dari struktur kristal tiga dimensi Si dan Al tetrahedra dan dihubungkan dengan atom oksigen. Struktur zeolite mengandung pori yang dapat diisi dengan air atau kation yang dapat dipertukarkan. Kation yang mudah dipertukarkan yang ada pada kerangka zeolite ini akan berpengaruh dalam proses adsorpsi dan sifat-sifat thermal zeolite (Ozkan dan Ulku, 2008).
Selain jenis kation, kemampuan adsorpsi zeolite juga dipengaruhi oleh perbandingan Si/Al dan geometri pori-pori zeolite, termasuk luas permukaan dalam, distribusi ukuran pori dan bentukpori. Zeolite terdapat secara alami di permukaan tanah. Saat ini banyak jenis zeolite alam yang telah ditemukan dan dikelompokkan berdasarkan kesamaan strukturnya. Meskipun zeolite sintetis juga telah banyak
diproduksi, namun zeolite alam tetap mempunyai peranan penting karena ketersediaannya yang melimpah di alam, khususnya di Indonesia (Senda dkk, 2006).
Berbeda dengan zeolite sintetis yang strukturnya dapat diprediksi dari senyawa penyusunnya, zeolite alam mempunyai struktur yang tidak selalu sama, tergantung pada kondisi pembentukannya di alam. Oleh karena itu, pada penggunaan zeolite alam sebagai adsorben dibutuhkan suatu proses aktivasi. Proses aktivasi ini diperlukan untuk meningkatkan sifat khusus zeolite sebagai adsorben dan menghilangkan unsur pengotor (Rosita dkk, 2004). Proses aktivasi juga dapat merubah jenis kation, perbandingan Si/Al serta karakteristik zeolite agarsesuai dengan bahan yang akan dijerap. Secara umum, ada tiga proses aktivasi yang bisa dilakukan terhadap zeolite alam, yaitu aktivasi secara fisis dengan pemanasan, aktivasi secara kimia dengan asam dan aktivasi secara kimia dengan basa. Proses aktivasi dengan panas dapat dilakukan pada suhu antara 200-4000C selama beberapa jam (Rosita dkk, 2004).
Sementara aktivasi dengan basa dapat dilakukan dengan larutan NaOH, dimana penurunan rasio Si/Al akan terjadi pada aktivasi dengan pH tinggi (Jozefaciuk dan Bowanko, 2002). Aktivasi zeolite alam Turki dengan menggunakan larutan HCl pada berbagai konsentrasi dan suhu memberikan hasil bahwa aktivasi dengan HCl menyebabkan terjadinya proses dealuminasi zeolite (Ozkan dan Ulku, 2005). Dari proses aktivasi zeolite baik secara asam maupun basa, diperoleh hasil bahwa zeolite yang diaktivasi dengan basa akan menjadi lebih polar bila dibandingkan dengan zeolite yang diaktivasi dengan asam (Jozefaciuk dan Bowanko, 2002). Perlakuan dengan asam terhadap zeolite juga terbukti akan menyebabkan zeolite menjadi lebih hidrofob sehingga daya adsorpsinya terhadap air akan berkurang (Sumin dkk, 2009). Semakin tinggi konsentrasi asam yang digunakan maka daya adsorpsi zeolite terhadap uap air menjadi semakin kecil (Ozkan dan Ulku, 2005). Pada alat pengering adsorpsi dengan adsorben zeolite alam, proses aktivasi diarahkan terutama agar zeolite mempunyai kemampuan menjerap uap air yang tinggi. Pilihan proses aktivasi zeolite alam yang dapat dilakukan adalah aktivasi secara fisis dengan pemanasan atau aktivasi secara kimia dengan basa. Selain itu juga diperlukan adanya uji daya adsorpsi zeolite alam teraktivasi terhadap uap air pada berbagai suhu atau kelembaban relatif udara. Analisa daya adsorpsi pada kondisi ini dibutuhkan untuk mengetahui pengaruh suhu dan kelembaban relatif terhadap kemampuan adsorpsi zeolite alam teraktivasi. Oleh karena itu, perlu dilakukan suatu penelitian tentang proses aktivasi zeolite alam sebagai
adsorben pada alat pengering adsorpsi. Setelah diperoleh kondisi operasi aktivasi yang terbaik, diperlukan juga uji daya adsorpsi zeolite alam tersebut pada suhu dan kelembaban relatif yang berbeda.
2.8.2. Struktur Zeolite
Struktur zeolite terdiri dari dua jenis bangunan, yaitu primer dan sekunder. Unit primer terdiri dari tetrahedron 4 ion oksigen yang mengelilingi ion pusat Si4+ atau Al3+. Unit primer ini saling berhubungan membentuk kerangka tiga dimensi dengan satu atom oksigen yang dipakai bersama oleh dua tetrahedra. Untuk struktur yang murni silikous, susunan akan menjadi SiO2, yang merupakan padatan tidak bermuatan. Akan tetapi jika terdapat Al dalam susunan kerangka, muatan Al yang +3 akan menyebabkan kerangka bermuatan negatif. Untuk mempertahankan kerangka dalam kondisi netral, maka dibutuhkan kation pada bagian ekstraframework. Kation pada bagian ekstraframework ini merupakan kation yang bisa dipertukarkan, sehingga komposisi zeolite dapat dijabarkan terdiri dari tiga komponen, yaitu framework (kerangka), ekstraframework dan bahan terjerap (Kurniasari, 2010).
Jumlah Al dalam kerangka zeolite dapat bervariasi, dengan perbandingan Si/Al =1 sampai tak terhingga. Batas bawah perbandingan Si/Al zeolite menurut Lowenstein sama dengan 1. Hal ini disebabkan batas tetrahedra yang berupa AlO4- tidak disukai karena adanya gaya tolak menolak elektrostatik antar muatan-muatan negatif (Payra dan Dutta, 2003).
Unit sekunder struktur zeolite terbentuk dari ikatan-ikatan unit primer, dimana mereka terdiri dari satu atau dua cincin tetrahedral, membentuk struktur tiga dimensi pada zeolite. Unit sekunder ini dapat pula tersusun dengan berbagai cara sehingga
akan dihasilkan pula berbagai tipe kerangka zeolite. Contoh kerangka zeolite dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1: Kerangka zeolite tipe Faujasite (Sumber: Payra dan Dutta, 2003)
Nework Type, saat ini terdapat kurang lebih 133 struktur zeolite, baik zeolite, baik alam maupun zeolite sintetis. Struktur ini, oleh The Structure Commission of The
International Zeolite Association diidentifikasi dengan kode mnemonic yang terdiri dari
tiga huruf. Contohnya, untuk kerangka faujasite mempunyai kode FAU, ERI untuk erionit dan MOR untuk mordenite. Stabilitas termal zeolite bervariasi dengan kisaran suhu yang cukup besar. Untuk zeolite dengan kadar silika rendah, proses dekomposisi akan mulai terjadi pada suhu ± 700⁰C, sementara untuk zeolite dengan kadar silika tinggi relatif stabil sampai suhu 1300°C. Zeolite berkadar silika rendah bersifat hidrofilik, sedangkan zeolite berkadar silika tinggi bersifat hidrofobik. Peralihan dari sifat hidrofilik menjadi hidrofobik terjadi pada rasio Si/Al sekitar 10 (Kurniasari, 2010).
2.8.3. Zeolite Alam
Zeolite terdapat secara alami di bumi. Mineral zeolite alam yang pertama ditemukan adalah stilbite. Saat ini ada sekitar 40 zeolite alam yang sudah ditemukan (Butland, 2008). Sebagian besar zeolite alam mempunyai perbandingan Si/Al yang rendah, karena ketiadaan bahan organik yang berfungsi penting untuk pembentukan silika. Jenis zeolite alam yang sudah ditemukan beserta pengelompokannya berdasarkan perbandingan Si/Al dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2: Kelompok Zeolite Alam (Payra dan Dutta, 2003)
Si/Al ≤ 2
Kadar silika rendah
2 < Si/Al ≤ 5
Kadar silika sedang
5 < Si/Al
Kadar silika tinggi
AFG, afghanite BOG, boggsite FER, ferrierite
ANA, analcime BRE, brewsterite MEP, melanopholgite BIK, bikitaite CHA, chabazite
CAN, cancrinte DAC, dachiardite EDI, edingtonite EFI, epistilbite GIS, gismondine ERI, erionite GME, gmelinite FAU, faujasite LAU, laumonite FER, ferrierite LEV, levyne GOO, goosecreekite LIO, liotite HEU, heulandite NAT, natrolite MAZ, mazzite PAR, partheite MER, merlinoite PHI, philipsite MON, montasommaite ROG, roggianite MOR, mordenite WEN, wenkite OFF, offretite THO, thomsonite PAU, paulingite
STI, stilbite
YUG, yugawaralite
Sementara formula umum untuk zeolite alam dapat dinyatakan sebagi berikut: MxDy [Al(x+2y) Sin- (x+2y) O2n].mH2O
Dimana M menunjukan kation monovalensi, seperti Na+, K+, D merupakan kation divalent (umumnya m≤n). Sedangkan Al (x+2y) Sin- (x+2y) O2n merupakan kerangka atom zeolite (Kumiasari, 2010).
2.8.4. Sifat – Sifat Zeolite Alam
Zeolite alam mempunyai sifat-sifat yang khusus tergantung pada struktur kristal serta bentuk dan ukuran pori. Diantara sifat-sifat khusus tersebut, yang berkaitan dengan fungsi zeolite sebagai adsorben adalah kapasitas tukar kation (cation-exchange
capacity) serta kemampuan adsorpsinya (Kurniasari, 2010).
a. Kapasitas Tukar Kation (Cation Exchange Capacity)
Kapasitas tukar kation adalah jumlah pasangan ion yang tersedia tiap satuanberat atau volume zeolite dan menunjukkan jumlah kation yang tersedia untuk dipertukarkan. Kapasitas ini merupakan fungsi dari derajat substitusi Al terhadap Si dalam struktur kerangka zeolite. Semakin besar derajat substitusi,
maka kekurangan muatan positif zeolite semakin besar, sehingga jumlah kation alkali atau alkali tanah yang diperlukan untuk netralisasi juga semakin banyak. Secara umum, kapasitas tukar kation pada zeolite tergantung pada tipe dan volume tempat adsorpsi, serta jenis, jari-jari ion dan muatan kation.
b. Kemampuan Absorpsi
Absorpsi adalah suatu proses yang menggambarkan kecendrungan molekul gas untuk menempel pada permukaan padatan.absorpsi termasuk salah satu sifat dasar benda, dimana benda mempunyai gaya tarik antar molekul.adanya medan gaya menimbulkan daerah rendah energi disekitar permukaan padatan, sehingga densitas molekul didekat lapisan permukaan umumnya lebih besar dibandingkan didalam gas itu sendiri (Kurniasari, 2010).
