Prinsip-prinsip Proses Termal

(1)

Prinsip-prinsip

Proses Termal

Prof. Purwiyatno Hariyadi, PhD

• Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fateta, IPB

• Director of Southeast Asian Food & Agricultural Science &

Director of Southeast Asian Food & Agricultural Science &

Technology (SEAFAST) Center, Bogor Agricultural University,

BOGOR, Indonesia

• Anggota Institute for Thermal Process Specialist (IFTPS)-USA

“potentially hazardous foods” (PHF)

Æ

“high risk foods (HRF)

Purwiyatno Hariyadi hariyadi@seafast.org PS-Ilmu Pangan – ITP730

(2)

“Potentially Hazardous Foods” (PHF)

(1962/US PHS)

A

i h bl f

d

hi h

Any perishable food which

(i) consists in whole or in part of milk or milk

products, eggs, meat, poultry, fish,

shellfish, or

(ii) other ingredients capable of supporting the

Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB

(ii) other ingredients capable of supporting the

rapid and progressive growth of infectious

or toxigenic microorganisms.

FDA 2001 – can’t easily define

hazardous foods ~

The FDA’s proposed new definition

defines the acceptance criterion for a PHF

as being less than a 1 log increase of a

pathogen when the food is stored at 24 °C

(75 °F) for a period of time that is 1.3

(3)

Australian Food Standards Code

2002

Potentially hazardous foods are foods that

b h h

i

i b l

meet both the criteria below:

• they might contain the types of

food-poisoning bacteria that need to multiply

to large numbers to cause food

poisoning; and

• the food will allow the food-poisoning

bacteria to multiply.

The following foods are examples of

potentially hazardous foods:

• raw and cooked meat (including poultry and game)

or foods containing raw or cooked meat such as

casseroles, curries and lasagne;

• smallgoods such as Strasbourg, ham and chicken

loaf;

• dairy products, for example, milk, custard and

dairy-based desserts such as

• cheesecakes and custard tarts;

cheesecakes and custard tarts;

• seafood (excluding live seafood) including seafood

salad, patties, fish balls, stews

(4)

• processed fruits and vegetables for example

The following foods are examples of

potentially hazardous foods:

processed fruits and vegetables, for example

salads and cut melons;

• cooked rice and pasta;

• foods containing eggs, beans, nuts or other

protein-rich foods such as quiche, fresh pasta and

soy bean products; and

• foods that contain these foods, for example

,

p

sandwiches, rolls and cooked and uncooked pizza.

• Australian Food Standards Code 2002

H

M

1 a

w

Characteristics of potentially

hazardous foods:

0 85

L

M

0.85

(5)

LAFs

pH-controlled foods

1 a

w

Risk Management

Æ Tek Pengolahan

0 85

_P

_i

Pengasaman

(pH controlled)

L

a

_w

-controlled

Foods

0.85 _Pengeringan,

Penggaraman, dll

(a

_w

controlled)

pH

14

10

0

4.5 LAFs

pH-controlled foods

1 a

w

Risk Management

Æ Tek Pengolahan

0 85

_P

_i

Pengasaman

(pH controlled)

L

a

w

-controlled

Foods

0.85 _Pengeringan,

Penggaraman, dll

(a

_w

controlled)

pH

14

10

0

4.5 PEMANASAN

(6)

LAFs

Highly PHFs

pH > 4.5 dan a

_w

>0.85

Kasus A

Risk Management

Æ Tek Pengolahan

Proses Panas

LAFs

9 Terkemas/tertutup dengan

kedap (hermetis)

9 Awet pada suhu ruang (shelf

Æ

Sterilisasi

Komersial

p

g (

stable)

9 Tidak memerlukan refrigerasi

9 Contoh :

Sardine, tuna dalam

kaleng, susu steril, dll

LACFs

LAFs

Highly PHFs

pH > 4.5 dan a

_w

>0.85

Kasus B

Risk Management

Æ Tek Pengolahan

Proses Panas

LAFs

9 Terkemas/tertutup dengan

kedap (hermetis)

9 Hanya beberapa hari pada

suhu refrigerasi

Æ

Pasteurisasi

suhu refrigerasi

(7)

LAFs

Highly PHFs

pH > 4.5 dan a

_w

<0.85

pH < 4.5 dan a

_w

>0.85

Kasus C

Risk Management

Æ Tek Pengolahan

LAFs

9 Terkemas/tertutup dengan

kedap (hermetis)

9 Awet pada suhu refriferasi

Proses Panas

Æ

Pasteurisasi

9 Awet pada suhu refriferasi

(shelf stable)

9 Harus refrigerasi

9 Contoh : Sari buah, sos tomat, dll

Factors Influence the Heat

Resistance of Microbial

• Species of microorganisms.

• Acidity or pH .

• Oxygen (some of the spores with high

thermal resistance are anaerobic).

• Water activity

(8)

Heat Resistance of Microbial

(9)

Heat Resistance of Microbial

D values of microorganisms of

importance in heat processing

Spores D

121.1 (min)

B. stearothermophilus

4.0 - 5.0

C. thermosaccharolyticum

3.0 - 4.0

D. nigrificans

2.0 - 3.0

C botulinum – proteolytic

0 1 - 0 23

C. botulinum – proteolytic

0.1 - 0.23

C. sporogenes

0.1 - 1.5

(10)

Heat Resistance of Microbial

Perhatian thd KEAMANAN (SAFETY)

Æ Focus : Low Acid Canned Foods

Low Acid Food :

a food, other than alcoholic beverages,

where any component of the food has a

pH > 4.6 and a a

_w

> 0.85.

(11)

Perhatian thd KEAMANAN (SAFETY)

Æ Focus : Low Acid Canned Foods

Low Acid Canned Food :

• pH > 4.6

• Water Activity > 0.85

• Thermally processed

• Hermetically sealed container

=

COMMERCIALLY

STERILE

Low Acid Canned Food :

• Hermetically sealed container

• Non-refrigerated

STERILE

h

d

b

d

hi

Standard Performansi (USFDA/USDA) :

STERIL KOMERSIAL

The product must be processed to achieve

commercial sterility and the container in which

the product is enclosed must be hermetically

sealed so as to be airtight and to protect the

contents of the container against the entry of

microorganisms during and after processing

(12)

Standard Performansi (USFDA/USDA) :

For a low-acid Produk that receives thermal or

STERIL KOMERSIAL

For a low acid Produk that receives thermal or

other sporicidal lethality processing, that

processing must be validated to achieve :

• a probability of 10

-9

_{that there are spores of}

C. botulinum in a container of the Produk that

are capable of growing, or,

• a 12 log10 reduction of C botulinum

• a 12-log10 reduction of C. botulinum,

assuming an initial load of ≤ 1000 spores per

container.

• C. botulinum

Standard Performansi (USFDA/USDA) :

STERIL KOMERSIAL

C. botulinum

• D

_Bot,250F

= 0.21 menit

• 12-log10 reduction C. botulinum

Æ F

_o

= 2.52 menit

(13)

STERIL KOMERSIAL

Dalam prakteknya …

F

l

Uk K l

P

d k

Beberapa nilai-F

o

pangan steril komersial di pasar UK

3 4

A2

C l

6-8

A2 to A10

4-6

Up to A2

Green beans in brine

3-4

All

Carrots

6-8

A2 to A10

6 Up to A2

Peas in brine

4-6

All

Beans in tomato sauce

3-5

babyfood

Babyfoods

F

_o

values

Ukuran Kalengs

Produk

10 Ovals

Sliced meat in gravy

12-15

All

Meats in gravy

6-8

Up to A1

Mushrooms in butter

8-10

A1

Mushrooms in brine

3-4

A2

Celery

14 15

UK

• Jumlah data terkumpul= 93 (dari 23 FCE)

• Kisaran : 1.9 < F

_o

<148.4

KONDISI INDONESIA?

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Frequency Purwiyatno Hariyadi hariyadi@seafast.org PS-Ilmu Pangan – ITP730

0 1 2 3 4 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 39 41 43 45 47 49 51 53 55 149 Calculated F Value

3

<

_F

o<

15

(14)

• Pangan dgn proses panas minimal

(minimally heat processed food)

• Dinyatakan dalam PU (F

₁₈₅(z=16)

₎

• Dari 67 data :

KONDISI INDONESIA?

Dari 67 data :

• Nilai PU Æ 23 < PU < 60

• Umumnya berhub dgn keawetan

10 12 14 16 18 20

q

uency

Dept Ilmu dan Teknologi Pangan Fateta-IPB 0 2 4 6 8 10 25 30 35 40 45 50 55 60 2)

Calculated PU-values

Pre

q

• Perlu dikembangkan mekanisme

pendaftaran FCE di Indonesia??

KONDISI INDONESIA?

• Perlu dikembangkan mekanisme evaluasi

untuk pemastian :

i.

good manufacturing practices?

ii. Kinerja alat pengolahan/retort?

iii. Kecukupan panas (nilai-F

p

(

_o_o

)?

)

(15)

12 13 14 15

Indonesia?

Optimisi Mutu

• Penentuan T-t optimum

Ot

ti

i

d li

h ?

KONDISI INDONESIA?

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Fr e que nc y

• Otomatisasi pengendalian suhu?

• Pelatihan Operator

Berlebihan?

0 1 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 39 41 43 45 47 49 51 53 55 149 Calculated F Value

7

<

_F

o<

19 Materi 1-b

Prinsip-prinsip

Pengoperasian Retort

Prof. Purwiyatno Hariyadi, PhD

• Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fateta, IPB

Di

t

f S

th

t A i

F

d & A i

lt

l S i

&

Pengoperasian Retort

• Director of Southeast Asian Food & Agricultural Science &

Technology (SEAFAST) Center, Bogor Agricultural University,

BOGOR, Indonesia

• Anggota Institute for Thermal Process Specialist (IFTPS)-USA

BBIA

(16)

Produk

Pengisi

Kaleng, botol,

gelas, dll

Sterilisasi dalam wadah (

In-container

sterilisation

)

Pengisi

an

Produk steril dalam

wadah

Sterilisasi

(pemanasan)

3 SYARAT

PENGALENGAN PANGAN SUKSES :

1. Perlakuan pemanasan yang cukup :

tercapainya sterilitas komersial

2. Wadah/kaleng tertutup secara hermetis

lakukan prosedur pengisian dan

penutupan kaleng dengan benar

3. Penanganan kaleng dengan baik :

Sebelum, selama dan setelah

pemanasan memastikan bahwa

integritas sambungan dan penutupan

tetap terjaga

(17)

JENIS-JENIS RETORT :

Still retort (retort diam/statis)

- Still retort (retort diam/statis)

berdasarkan pada posisi geometeri :

- vertical retort

- horizontal retort

berdasarkan pada proses :

- retort dgn over pressure

- agitating retort

g

- hydrostatic retort

- crateless retort

• Retort diam, tanpa pengaduk/tidak dapat berputar

• Kalen disusun dalam keranjang kemudian dimasukkan ke dalam

retort

• Ada juga retort yang tidak dilengkapi dengan keranjang (kaleng

dij t hk

k d l

i )

STILL RETORT

dijatuhkan ke dalam air)

• Proses thermal dilakukan dengan uap bertekanan (untuk kaleng

pada suhu 250

o

_{F atau 121}

o

_{C dengan tekanan 15 psi}

• Lama pemanasan tergantung pada jenis makanannya (cair, semi

padat, padat)

• Setiap retort yang digunakan harus dalam kondisi bekerja baik

• Suplai uap harus cukup untuk mendapatkan suhu proses yang

diinginkan

g

• Suplai air dingin bersih harus cukup untuk mendinginkan

seluruh kaleng secara merata dalam waktu relatif singkat

• Harus ada ventilasi untuk membuang udara dari dalam retort

• Jenisnya dapat berupa retort vertikal atau horizontal

(18)

STILL RETORT

Skema Umum Retort Vertikal

(19)

Skema Umum Retort Horisontal

STILL RETORT

A--Water line. B--Steam line. C--Temperature control.

O--Water spreader. P--Safety valve.

Q--Vent valve for steam processing.

Legend for Vertical and Horizontal Still Retorts

STILL RETORT

p D--Overflow line. E1--Drain line. E2--Screens. F--Check valves.

G--Line from hot water storage. H--Suction line and manifold. I--Circulating pump. J--Petcocks

R--Pressure gage. S--Inlet air control. T--Pressure control. U--Air line.

V--To pressure control instrument. W--To temperature control instrument. X--Wing nuts.

Y<INF>1--Crate support.

J Petcocks. K--Recirculating line. L--Steam distributor. M--Temperature-controller bulb. N--Thermometer. pp Y<INF>2--Crate guides. Z--Constant flow orifice valve.

Z1--Constant flow orifice valve used during come-up.

(20)

1. Catat semua proses untuk seluruh produk

2. Beri tanda dengan jelas semua kaleng yang belum diproses

3. Beri tanda retort yang berisi kaleng yang belum diproses

4. Retort jangan ditutup dulu sebelum operator siap memulai proses

5. Buang kaleng-kaleng yang tidak jelas statusnya

STILL RETORT : PROSEDUR PENGOPERASIAN

g

g y

g

j

y

6. Bersihkan jalur exhausting dari kaleng yang berserakan setiap

akhir operasi setiap hari

7. Lakukan penanganan yang cepat terhadap kaleng yang sudah diisi

produk

8. Tempatkan kaleng di dalam retort sehingga penetrasi panas

berlangsung cepat

9. Jika retort sudah terisi, tutup retort, kemudian cek semua bleeder

t b k l b

terbuka lebar

10. Nyalakan uap, kemudian lakukan venting

11. Jika suhu proses sudah tercapai, mulai lakukan perhitungan waktu

proses

12. Setelah proses berakhir, lakukan pendinginan

STILL RETORT : PROSEDUR PENGOPERASIAN

(21)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

1. Catat semua proses untuk seluruh produk

2. Beri tanda dengan jelas semua kaleng yang belum diproses

3. Beri tanda retort yang berisi kaleng yang belum diproses

4. Retort

jangan ditutup dulu sebelum operator siap memulai proses

j

g

p

5. Siapkan kaleng

5. Siapkan kaleng –

– dengan megggunakan keranjang

dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

(22)

risi Kalen

g

5. Siapkan kaleng – dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Keranjan

g be

r

K

aleng

5. Siapkan kaleng – dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Keranjan

g beri

si

(23)

5. Siapkan kaleng – dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Kaleng disusun

secara teratur

Kaleng disusun

secara teratur

5. Siapkan kaleng – dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Kaleng disusun

secara teratur

Kaleng disusun

secara teratur

(24)

5. Siapkan kaleng – dengan megggunakan keranjang

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Kaleng disusun

secara teratur

Kaleng disusun

secara teratur

(25)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

(26)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

6. Keranjang berisi kaleng

siap dimasukkan ke dalam

retort

(27)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

7. Keranjang berisi kaleng

telah masuk ke dalam

retort….. dan dikunci

7. Keranjang berisi kaleng

telah masuk ke dalam

retort….. dan dikunci

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

8. Penutupan Retort

(28)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

8. Penutupan Retort

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

8. Penutupan Retort

(29)

9. Cek semua bleeder

terbuka bebas, dan

l i b k k t

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Setelah penutupan retort ……

mulai buka katup

uap

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

(30)

MENGAPA VENTING : udara harus dibuang dari dalam retort?

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

• Pengujian proses termal suatu jenis makanan kaleng umumnya

dilakukan dengan menggunakan uap murni bebas udara sebagai

medium pemanas, dengan demikian, aplikasinya secara komersial

diupayakan kondisinya sama

• Efisiensi udara sebagai medium pemanas lebih rendah daripada

uap

Ud

t d

t di

kit

k l

d

t b ti d k

b

i

• Udara yang terdapat di sekitar kaleng dapat bertindak sebagai

insulator yang memperlambat penetrasi panas

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

13. Jika suhu proses sudah tercapai, mulai lakukan perhitungan waktu

proses

(31)

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Pendinginan (1)

Untuk mencegah penggelembungan kaleng:

Tekanan dipertahankan dan diturunkan secara perlahan

Faktor-faktor yang mempengaruhi penggelembungan:

- jenis produk

- ukuran kaleng

- suhu dan tekanan

- jumlah air

PROSEDUR PENGOPERASIAN RETORT

Pendinginan (2)

Umum: Untuk ukuran/diameter ≥ 401 diperlukan proses

pendinginan bertekanan pada 240

o

_{F (116}

o

_{C) atau lebih.}

Kaleng < 401 tidak perlu “pressure cooling”

-Kecuali jika diproses pada T ≥ 250

o

_{F (121}

o

_C)

Pendinginan telah selesai jika suhu = 100

o

_{F (38}

o

_C)

Pendinginan telah selesai jika suhu = 100 F (38 C)

Perendaman kaleng dalam air pendingin lebih direkomendasikan

daripada penyemprotan

(32)

Water pipe spreader

Sedang menyemprotkan air pendingin

Water pipe spreader

Sedang menyemprotkan air pendingin

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

Sedang menyemprotkan air pendingin

pendinginan

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

pendinginan

(33)

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

pendinginan

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

pendinginan

(34)

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

PROSEDUR

PENGOPERASIAN

RETORT

……

pendinginan

PENDINGINAN LANJUT

(35)

PENDINGINAN LANJUT

Æ “PENGERINGAN” – diangin-anginkan

PENDINGINAN LANJUT

Æ “PENGERINGAN” – diangin-anginkan

(36)

PELABELAN

(37)

Instrumentasi erat kaitannya dengan “sterilitas”

Sterilitas MAR / LAF : botulism??

Kesalahan pengukuran = fatal

Misalnya

y

¶

Thermometer secara salah menunjukkan suhu proses 121

0

_C

Suhu yang sesungguhnya adalah 120

0

_C,

maka efek sterilisasi yang terjadi sebetulnya baru

mencapai sekitar 80% dari yang diharapkan.

(Lethal rate; LR pada suhu 121.1

o

_{C adalah 1, sedangkan LR pada}

suhu 120

0

_{C adalah 0.776 untuk nilai Z=10}

o

_C).

· Waktu proses yang terlalu cepat (karena kesalahan

penunjuk

waktu : menyebabkan berkurangnya sterilitas produk

secara nyata.

(38)

(39)

PENYEBAR UAP/steam spreader

MENGAPA UDARA HARUS DIBUANG DARI DALAM

RETORT?

• Pengujian proses termal suatu jenis makanan kaleng

umumnya dilakukan dengan menggunakan uap murni

bebas udara sebagai medium pemanas, dengan

demikian, aplikasinya secara komersial diupayakan

kondisinya sama

• Efisiensi udara sebagai medium pemanas lebih rendah

daripada uap

• Udara yang terdapat di sekitar kaleng dapat bertindak

sebagai insulator yang memperlambat penetrasi panas

(40)

- membantu sirkulasi udara

- membuang udara

BLEEDER

- harus selalu mengeluarkan uap selama proses

-

∅ ≥ 1/16 inci untuk lubang termometer

∅ ≥ 1/18 inci untuk di retort : monitor uap

- cek dan dicatat kondisinya setiap 15 menit

-condensate bleeder

Æ pembuangan kondensat

Æ terdapat di bag bawah retort.

• bukan vent

• lubang pembuang udara yang masuk bersama-sama uap

• berfungsi membuat sirkulasi uap di dalam retort

• mengarahkan uap agar melewati bola termometer (suhu yang

BLEEDER

mengarahkan uap agar melewati bola termometer (suhu yang

ditunjukkan oleh termometer adalah betul-betul suhu uap di dalam

retort)

• dipasang pada semua termometer

• pada retort horizontal ada bleeder berjarak 30 cm dari setiap ujungnya

• pada retort vertikal bleeder ada satu bleeder yang dipasang

berlawanan arah dengan lubang masuknya uap

• harus selalu terbuka dan mengeluarkan uap terus menerus secara

b b

(41)

Bleeder

PENDINGINAN

Untuk mencegah penggelembungan kaleng:

Tekanan dipertahankan dan diturunkan secara perlahan

Faktor-faktor yang mempengaruhi penggelembungan:

- jenis produk

j

p

- ukuran kaleng

- suhu dan tekanan

- jumlah air

Umum: Untuk ukuran/diameter ≥ 401 diperlukan proses

pendinginan bertekanan pada 240

o

_{F (116}

o

_{C) atau lebih.}

Kaleng < 401 tidak perlu “pressure cooling”

-Kecuali jika diproses pada T ≥ 250

o

_{F (121}

o

_C)

j

p

(

)

Pendinginan telah selesai jika suhu = 100

o

_{F (38}

o

_C)

Perendaman kaleng dalam air pendingin lebih direkomendasikan

daripada penyemprotan

(42)

(43)