PRINSIP DASAR PENENTUAN UMUR SIMPAN DAN UPAYA

(1)

PRINSIP DASAR PENENTUAN UMUR SIMPAN DAN UPAYA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN PRODUK PANGAN

Dr. Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

Fakultas Teknologi Pertanian – IPB University

(2)

Pelatihan Penentuan Umur Simpan Produk Pangan Olahan – 18 Desember 2020

Nama Dr. Nugraha Edhi Suyatma, STP, DEA

Pendidikan

S1 (IPB, 1994)

S2 (INA P-G, Perancis, 2001)

S3 (Universite de Reims, Perancis, 2006)

email nugrahaedhi@apps.ipb.ac.id Pengalaman

mengajar (termasuk pelatihan)

1. Pelatihan Kemasan dan Umur Simpan (IPB Training, 2018-2020)

1. Pelatihan Kemasan untuk Penyuluh Perindustrian (Mataram, 12-16 Nop 2018) 2. Pelatihan Teknologi Pengemasan dan Penyimpanan Pangan (Bogor, Yayasan Astra)

Aktivitas saat ini 1. Dosen ITP, FATETA, IPB University

2. Mitra Bestari (Tenaga Ahli) BPOM-RI 3. Auditor LPPOM-MUI

4. Trainer IHATEC dan IPB Training Center

Kepakaran 1. Teknologi Pengemasan dan Penyimpanan 2. Karakteristik Bahan Pangan

3. Teknologi Pengolahan Pangan

Hp

0813 8603 5135

(3)

SUB TOPIK

CARA-CARA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN METODE UJI UMUR SIMPAN

UJI UMUR SIMPAN YANG DIPERCEPAT (ASLT)

(4)

Kapan perlu melakukan uji umur simpan ?

 Ketika akan meluncurkan produk baru.

 Ketika mendesain ulang kemasan atau kemasan baru

 Mengumpulkan data untuk validasi (alat & proses masih OK?)

 Mengubah komposisi bahan (atau ada bahan baru)

 Terdapat bahan baru (mengubah supplier)

 Merupakan program dari QA/QC

 Ingin menguji apakah kemasan yang digunakan

saat ini masih oke ?

(5)

• Suatu uji umur simpan merupakan metode obyektif untuk menentukan berapa lama suatu produk bisa

diharapkan untuk tetap terjaga, tanpa ada perubahan yang cukup besar dalam hal mutu, keamanan dan karakternya

• Tiga aspek yang perlu dipertimbangkan:

• Safety

• Quality

• Marketing

ASPEK PERTIMBANGAN UJI UMUR SIMPAN

(6)

Pelatihan Penentuan Umur Simpan Produk Pangan Olahan – 18 Desember 2020 6

• Jumlah dan Jenis Mikroba (TPC, Total bakteri koliform, Total Kapang-Khamir,

• dst) Kadar Nutrisi

• Warna dan Penampakan

• Kadar air

• Ukuran dan bentuk Fisik

• Sifat-sifat reologi (tekstur dan viskositas)

• Skor panelis: aroma, taste

• Kadar Toxicant (resiko kimiawi)

Parameter Yang umum Digunakan untuk Uji

Umur Simpan

(7)

METODE UJI UMUR SIMPAN

METODE LANGSUNG

UJI UMUR SIMPAN

METODE TIDAK

LANGSUNG

(8)

METODE LANGSUNG (REAL TIME)

 Produk disimpan pada kondisi yang dipilih (sesuai kondisi normal) dengan waktu lebih lama dari umur simpan yang diharapkan.

 Dilakukan pemeriksaan secara berkala untuk melihat kapan titik akhir umur simpan tercapai.

Keunggulan:

 Tidak perlu ada perhitungan

 Dapat melihat pengaruh kondisi penyimpanan secara akurat.

Aplikasi:

 Cocok untuk pengujian produk pangan

dengan umur simpan yang pendek.

(9)

Metode Tidak Langsung (Akselerasi)

 Dengan meningkatkan kondisi penyimpanan lebih ekstrim dari kondisi normalnya sehingga waktu pengujian lebih pendek dan laju kerusakan dapat dipercepat.

Keuntungan:

 Lebih cepat dapat hasil prediksi umur simpannya.

 Tidak perlu menganalisis sampai titik akhir penyimpanan produk tercapai.

Aplikasi:

 Produk pangan dengan umur simpan yang

panjang (> 3 bulan)

(10)

Contoh Perbandingan Uji Umur Simpan

secara Langsung dan Tidak Lanngsung

(11)

SUB TOPIK

CARA-CARA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN METODE UJI UMUR SIMPAN

UJI UMUR SIMPAN YANG DIPERCEPAT (ASLT)

(12)

Accelerated Shelf-LIfe Test (ASLT)

MODEL ARRHENIUS

UJI UMUR SIMPAN dengan ASLT

MODEL KADAR AIR

KRITIS

 Pemodelan Berdasarkan Perubahan Suhu (reaksi oksidasi, reaksi maillard, denaturasi protein dan lainya)

 Produk rusak atau

kadaluarsa karena factor air

(13)

Tahapan ASLT

 Tahap 1: Identifikasi apa yang dapat menyebabkan produk pangan rusak atau tidak dapat diterima.

 Tahap 2: Pengujian yang akan digunakan (uji sensori, uji kimia, uji fisik, uji mikrobiologis, dll)

 Tahap 3: Rancangan pengujian umur simpan (Model Arrhenius atau Model Sorpsi Isotermis ?).

 Tahap 4: Lakukan uji umur simpan sesuai dengan rancangan

 Tahap 5: Penentuan umur simpan

 Tahap 6: Monitoring umur simpan (uji validasi/inkubasi)

(14)

1. ASLT - MODEL ARRHENIUS

Persamaan Arrhenius menunjukkan

ketergantungan laju reaksi deteriorasi

terhadap temperatur

(15)

ASLT - Metode Arrhenius

ASLT MODEL ARRHENIUS : dilakukan dengan mempercepat umur simpan dengan cara menyimpan produk pada suhu lebih tinggi 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)

(16)

Prinsip ASLT Model Arrhenius

Jenis/Tipe

Produk Suhu Pengujian

(°C) Suhu Kontrol

(°C) Makanan dalam

Kaleng 25, 30, 35, 40 4

Pangan kering 25, 30, 35, 40, 45 -18

Chilled Products 5, 10, 15, 20 0

Pangan beku -5, -10, -15 < -40

Berapa setting tiga kondisi suhu berbeda yang lebih tinggi ? Suhu penyimpanan yang tidak menyebabkan perubahan

mekanisme kerusakan/penurunan mutru produk

(17)

Prinsip ASLT Model Arrhenius

 Dengan melakukan pengujian laju kerusakan mutu pada: -paling tidak- 3 suhu yang berbeda

 (umumnya lebih tinggi daripada suhu penyimpanan normal)

 Maka akan diperoleh min 3 nilai k sebagai fungsi

suhu, dan dengan Persamaan Arrhenius akan dapat

dihitung nilai k pada kondisi suhu yang diinginkan.

(18)

Perhitungan Kinetika Penurunan Mutu

• Buat plot data hubungan antara nilai mutu (Q _t ) untuk

masing-masing suhu terhadap waktu pengamatan (t, hari) menurut reaksi Orde 0 dan 1.

t Q

Slope = - k

_T Ordo 0

T2 T1 T3

t

Ln Q

Ordo 1

Slope = - k

_T

T2 T1 T3

 Diperoleh nilai k (laju penurunan mutu) pada masing-masing

suhu percobaan.

(19)

Jika ditentukan bahwa Q _s adalah mutu akhir (mutu produk saat sudah kadaluwarsa), maka

Q _s = Q ₀ - kt _s atau

t _s = (Q ₀ -Q _s )/k

dimana t _s adalah waktu kadaluwarsa

PERHITUNGAN UMUR SIMPAN Ordo Nol (n=0)

-dQ/dt = k atau Q _t = Q ₀ - kt

(20)

Jika Q _s adalah mutu akhir, maka ln (Q _s /Q ₀ ) = - kt _s

atau

t _s = [ln(Q ₀ /Q _s )]/k atau

t _1/2 = 0,693/k

dimana t _s adalah waktu kadaluwarsa

PERHITUNGAN UMUR SIMPAN Ordo Satu (n=1)

-dQ/dt = kQ atau ln (Q _t /Q ₀ ) = - kt

(21)

Nilai k pada suhu penyimpanan yang normal :

dapat diduga dengan mengunakan persamaan Arrhenius k = k

_o

.exp

^-Ea/RT

ln k = ln k

_o

– Ea/R (1/T)

Dan, lakukan esktrapolasi untuk menentukan nilai k pada suhu penyimpanan normal :

Prinsip Akselerasi - Model Arrhenius

Ln k

Tiga kondisi suhu percobaan

1/T

T

₁

T

₂

T

₃

^Ts

(Suhu Penyimpanan) Intercept = ln k_o

Slope = Ea/R

T suhu dalam Kelvin

k

₁

k

₂

k

₃







 R T

k E

k ln _o ^a 1 ln

(22)

Tahapan Disain Percobaan ASLT Arrh.

• Identifikasi karakteristik produk pangan

• Identifikasi faktor mutu kritis penentu umur simpan.

• Tentukan metode analisis yang akan dilakukan

• Tetapkan suhu penyimpanan percobaan dan selang waktu pengamatan.

• Lakukan percobaan dan pengumpulan data.

• Identifikasi nilai mutu awal dan batas kritisnya.

• Hitung karakteristik kinetika penurunan mutu.

• Hitung umur simpan pada suhu yang diinginkan

• Evaluasi dan rekomendasi umur simpan

• Verifikasi dan monitoring

(23)

Langkah Perhitungan Model Arrhenius

(24)

2. ASLT - Model Sorpsi Isotermis Air

 Model Sorpsi Isotermis Air: digunakan untuk produk pangan yang kerusakan/penurunan mutunya sangat dipengaruhi oleh perubahan kelembaban (RH) dan memiliki nilai Kadar Air Kritis.

 Akselerasi dilakukan dengan menginkubasi produk pada kondisi RH tinggi diatas normal.

24

Menggunakan Persamaan Labuza

(25)

Sensitivitas Produk Pangan Kering Terhadap Perubahan Kadar Air

Produk-produk “kering”:

- sensitif terhadap perubahan kadar air

- mempunyai karakteristik k.a. kritis : k.a. produk (maksimum) dimana mutu produk masih diterima.

Contoh :

Biskuit (kadar air 2% pd RH 10%) pada kondisi RH penyimpanan tertentu :

RH 32% k.a. 4,5% Kadar air kritis

RH 44% k.a. 6,5% Ka > Ka kritis

RH 90% k.a. 10% lembek & berjamur

(26)

Penentuan Kadar Air Kritis

• Melakukan percobaan

penentuan Isoterm Sorpsi Air (ISA)

• ISA: kurva hubungan antara

RH udara penyimpanan dan

kadar air kese-timbangan

yang diperoleh jika produk

selama penyimpanan

(27)

Nilai aw Berbagai Larutan Garam

Jenuh

(28)

Percobaan penentuan ISA dengan cara penyimpanan produk pada berbagai kondisi RH penyimpanan yang

berbeda-beda.

(29)

Kurva Kenaikan Kadar Air Menuju ke Kadar Air Kesetimbangan Selama

Penyimpanan Pada Berbagai Kondisi RH

(30)

Perubahan mutu (secara subjektif maupun secara

objektif) dikaitkan dengan perubahan kadar air produk

(31)

Persamaan Labuza

t = Waktu untuk mencapai kadar air kritis atau umur simpan (hari) M

_e

= Kadar air kesetimbangan pada suhu dan RH penyimpanan (gH

₂

O/g

solid)

M

_o

= Kadar air awal produk di awal penyimpanan (gH

₂

O/g solid) M

_c

= Kadar air kritis pada suhu tertentu (gH

₂

O/g solid)

k/x = WVTR/Po = Permeabilitas kemasan (g/m

²

/hari/mmHg). WVTR adalah water vapor transmission rate (g/m

²

/hari) pada suhu dan RH tertentu.

A = Luas kemasan yang dihitung berdasarkan dimensi kemasan yang digunakan (m

²

)

W

_s

= Berat solid produk awal (g)

P

_o

= Tekanan uap air murni (mmHg)

) )(

(

*

) /(

) (

b P W

A x

k

M M

t Ln

o s

c e

o

e  



(32)

Langkah Perhitungan ASLT-Model MSI 1. Penentuan Metode Analisis Kadar Air

2. Penetapan Kadar Air Awal (Mo) dan Berat Solid Produk Awal (Ws)

3. Penetapan Kadar Air Kritis (Mc)

4. Percobaan Penentuan Kurva Sorpsi Isotermis 5. Penetapan Kadar Air Kesetimbangan (Me)

6. Penentuan Permeabilitas Kemasan dan Luas Kemasan

7. Perhitungan Umur Simpan

8. Verifikasi dan Monitoring

(33)

SUB TOPIK

CARA-CARA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN METODE UJI UMUR SIMPAN

UJI UMUR SIMPAN YANG DIPERCEPAT (ASLT)

(34)

CARA MEMPERPANJANG Umur Simpan Produk Pangan

34

(35)

 Mengurangi biaya distribusi.

 Peluang masuk ke pasar baru.

 saluran distribusi non-tradisional.

 Meningkatkan kualitas.

 Mengurangi biaya restocking.

 Dapat mencantumkan tanggal kode kadaluarsa yang lebih panjang.

MENGAPA PERLU MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN ?

(36)

CARA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN ?

(37)

0 2 4 6 8 10

Waktu

penyimpanan (bulan)

Q ua lit as (m ut u)

Batas Mutu

Memperpanjang Masa kadaluarsa??

Q

_0-1

1

(38)

0 2 4 6 8 10

Waktu

penyimpanan (bulan)

Q ua lit as (m ut u)

Batas Mutu

Memperpanjang Masa kadaluarsa??

1. Meningkatkan Mutu Awal Produk Q

_0-2

Masa Kadaluarsa-2 Q

_0-1

1

2

(39)

0 2 4 6 8 10

Waktu

penyimpanan (bulan)

Q ua lit as (m ut u)

Batas Mutu

Memperpanjang Masa kadaluarsa??

2. Memperlambat Laju Penurunan Mutu

1 3

Q

_0-1

(40)

CARA-CARA MEMPERPANJANG UMUR SIMPAN ?

Umur simpan dapat diperpanjang dengan salah satu atau kombinasi cara berikut:

 Perbaikan formulasi/komposisi produk dengan meningkatkan nilai mutu awal;

penggunaan antioksidan atau bahan

pengawet yang diizinkan dan sesuai batas maksimum penggunaannya.

 Modifikasi proses pengolahan.

 Modisikasi kondisi penyimpanan.

 Modifikasi Teknik pengemasan dan

Perbaikan bahan kemasan.

(41)

Bagaimana Menenentukan Jenis Kemasan yang Tepat ?

Bahan kemasan yang tepat untuk produk pangan sangat tergantung pada:

 Fungsi yang harus dilakukan oleh kemasan.

 Perlindungan yang dibutuhkan oleh produk

(sangat dipengaruhi oleh faktor intrinsik produk seperti komposisi kimia/formula produk).

 Kondisi pengiriman dan penyimpanan, jangkauan area distribusi.

 Target umur simpan yang dikehendaki.

(42)

KARAKTERISTIK Bahan Kemasan

42

Materials OTR

(cc/m

²

/24hrs)

WVTR

(g/m

²

/24hrs)

Light Barrier

Strength

Foil 0 0 100% Low

Aluminum laminate <1 <1 100% Medium

Polyester (PET) 90 40 <5% Medium

Metallised PET (met-PET) 0.5 <1 >95% Medium

PVdC coated PET 6 14 <5% Medium

Biaxially Oriented Polyprop. 1900 6 <5% Medium

PVdC Coated BOPP 10 5 <5% Medium

Metallised BOPP (met-BOPP) 100 1.5 >95% Medium

Biaxially Oriented Nylon (OPA) 45 260 <5% Medium

PVdC Coated OPA 6 7 <5% Medium

Glass Jar 0 0 <5% High

PP Rigid <1-200 <1-100 <5% High

Tetrapak/Combibloc 0 0 100% Medium

3 Piece Metal Can 0 0 100% High

(43)

Pemilihan Bahan Kemasan

MVTR = Moisture Vapor Transmission Rate (g/m2/24hrs)

OTR = Oxygen Transmission rate

(cc/m

²

/24hrs)

(44)

Penggunaan Kemasan yang Tepat Dapat Memperpanjang Umur Simpan

44

Minimum Acceptable Quality =

Courtesy of Labuza (2012)

(45)

Teknik Pengemasan untuk Memperpanjang Umur Simpan

 Penggunaan Kemasan Aktif:

 Oxygen scavenger

 Ethylene absorber

 Moisture absorber/emitter

 Antimicrobial emitter

 CO ₂ emitter, dll.

o Video Kemasan Aktif: https://youtu.be/NoYJVnsun34

 Kemasan dengan sifat penghalang yang lebih tinggi (permeabilitas terhadap oksigen dan uap air rendah:

multilayer laminates)

 Kemasan Atmosfir Termodifikasi (MAP, Vacuum, inert

gas)

(46)

Contoh perbaikan Teknik kemasan Snack

(47)