Penggunaan MA dan CA

(1)

CONTROLLED ATMOSPHERE STORAGE

Tujuan Instruksional Khusus

- Mahasiswa mampu menerapkan teknologi penyimpanan dengan udara terkendali (CAS) pada produk hortikultura.

Elisa Julianti- ITP FP USU [email protected]

Pengertian

Controlled Atmosphere (CA) dan Modified Atmosphere

(MA)

 Komposisi udara di sekililing produk yang berbeda

dengan udara normal terutama konsentrasi O2

dan CO2

 Ditemukan oleh Kidd dan West tahun 1927

 Secara komersial digunakan di Kent tahun 1929

 Tiga Tipe teknik Modified Atmosphere :

 Controlled Atmosphere Storage (CAS)

 Hypobaric Storage (Low-Pressure) = HS

 Modified Atmosphere Storage (MAS)

Elisa Julianti-ITP FP USU [email protected]

1. Controlled Atmosphere Storage (CAS)

 Cara penyimpanan dimana atmosfir di sekeliling produk

diatur konsentrasinya terutama konsentrasi O2 dan CO2

yaitu dengan menurunkan konsentrasi O2 dan

menaikkan konsentrasi CO2 yang disertai pengontrolan

udara secara terus menerus.

 Konsentrasi O2, CO2 dan N2 diatur melalui filter khusus

dibantu oleh generator gas

 Komposisi Udara Normal :

- N2 = 78.08%

- O2 = 20.95%

- CO2 = 0.03%

 Untuk menurunkan konsentrasi O2 digunakan :

• Gas N2

• Pembakaran

• Membran silika

 Untuk mengusir CO2 digunakan :

• Air

• Kapur

• Tapis Molekuler

 Untuk meningkatkan CO2 digunakan :

• Es Kering

• Silinder bertekanan

(2)

2. Hypobaric Storage (Low-Pressure)

 Mengurangi tekanan udara normal di sekeliling produk

 Efeknya :

Suplai O2 menurun  kecepatan respirasi menurun

Etilen dan gas lain dikeluarkan dengan cara

menghampakan udara sehingga pematangan terhambat

 Keuntungan dibanding CA konvensional :

Dapat mengeluarkan gas etilen secara terus menerus

Kontrol O2 lebih terjamin sehingga mencegah

terjadinya respirasi anaerob

Elisa Julianti-THP FP USU [email protected]

3. Modified Atmosphere Storage (MAS)

 Cara penyimpanan dimana konsentrasi O2 lebih rendah

dan konsentrasi CO2 lebih tinggi dibanding normal yang

dicapai melalui kemasan

 2 Type MAS :

 MA aktif : penyimpanan dengan MA dimana udara

di dalam kemasan awalnya dikontrol dengan menarik semua udara dalam kemasan kemudian diisi kembali dengan udara dan konsentrasinya diatur sehingga keseimbangan langsung dicapai

 MA pasif : keseimbangan antara O2 dan CO2

diperoleh melalui pertukaran udara dalam kemasan (mengandalkan permeabilitas kemasan)

 Pada penyimpanan dengan CA, yang berperan adalah tekanan parsial O₂ dan bukan tekanan total.

 Misal : respirasi buah akan sama bila ditempatkan pada udara dengan konsentrasi 21% O2 dan tekanan 5 atm

atau pada 100% O2 dan tekanan 1 atm.

Penggunaan MA dan CA

 Selama transportasi produk

- strawberry - sweet cherries - pisang

 Penyimpanan sementara

- strawberry - raspberry

 Penyimpanan jangka panjang

- apel - pear - kubis

(3)

STRUKTUR CA

 Pertimbangan konstruksi :

Material

Ukuran (kapasitas)

Sistem pendinginan

Type refrigeran

Insulasi

Kedap udara

Kemudahan selama penyimpanan

 Tenda plastik :

Murah

Frame + Polietilen 75 m

STRUKTUR CA………

 Fasilitas peralatan :

Generator yang tepat

Breather bag

Sistem pemurnian udara

 Monitoring kondisi lingkungan :

Termokopel, rekorder

Automatic sensitive gas sampling  O2 dan CO2

 Pertimbangan keselamatan :

Cara memonitor : dengan jendela akrilik

TEKNIK PENCAMPURAN GAS

1. Sistem Statik

 Prosedur Gravimetri :

 Tidak tergantung suhu, tekanan dan kompresi

 Pencampuran didasarkan pada berat

komponen yang berbeda-beda

 Pencampuran berdasarkan volume :

 Silinder dikosongkan sampai 0.1 mm Hg

 Dibilas dengan gas pelarut

 Dikosongkan kembali

 Injeksikan komponen gas dengan gastight

syringe dan gas pelarut dibiarkan menekan silinder sampai tekanan yang diinginkan.

TEKNIK PENCAMPURAN GAS………..

 Pencampuran berdasarkan tekanan :

 Tekanan parsial masing-masing komponen =

fraksi mol dikali tekanan total campuran PA= MFA x PT

 Contoh : suatu campuran terdiri dari 10% A dan

90% B pada tekanan total silinder 2000 Psi, berapa tekanan parsial untuk gas A dan B ?

 Jawab :

PA = MFA x PT = 0.10 x 2000 Psi = 200 Psi

PB = MFB x PT = 0.90 x 2000 Psi = 1800 Psi

sehingga pencampuran gas dilakukan dengan menambahkan 200 Psi gas A dan 1800 Psi gas B.

(4)

● Homogenisasi campuran :

 Tergantung densitas dan jumlah relatif

komponen

 Pada homogenisasi dengan menggunakan

silinder berputar atau konveksi panas, maka

hindari penggunaan suhu di atas 50o_{C agar}

campuran gas tetap homogen

2. Sistem Dinamik

 Pencampuran gas dilakukan dengan aliran kontiniu

 Gas dicampurkan berdasarkan volume sesuai

kebutuhan pada tekanan dan suhu konstan

 Alat pengontrol aliran : kapiler tube dan klep jarum

TOLERANSI RELATIF

 Tiap komoditas mempunyai toleransi relatif terhadap

kondisi O2 yang rendah dan CO2 yang tinggi

 Toleransi relatif tergantung pada suhu, lamanya

pemberian kondisi CA

 Misal : selada yang disimpan dengan kondisi CA akan

mengalami pencoklatan jika semakin lama disimpan

pada suhu 0o_{C, tapi pencoklatan lebih sedikit pada suhu}

10o_C.

Elisa Julianti-THP FP USU [email protected]

PENGGUNAAN GAS CO DALAM CA

Sifat CO : colorless, tasteless, odorless dan flamable

12.5% - 74.2% CO di udara akan meledak

Toxic untuk pernafasan (mengganggu fungsi pembawa

O2)

Pengaruh menguntungkan :

•1-5% CO akan mengurangi 2-5% O2

•5-10% CO menghambat patogen

•Kombinasi dengan MA untuk membunuh insekta

(5)

PENGGUNAAN GAS CO DALAM CA

 Pengaruh merugikan :

• Memperburuk luka fisiologis tertentu, misal pada apel

akan memperparah brown stain

•Stimulan bagi kerja etilen bagi kiwi

•Perlu perlakuan khusus untuk safety

2-3% CO selama transportasi selada dapat menahan

diskolorisasi

PENGARUH CA TERHADAP PROSES METABOLISME

1. Respirasi

 Pengurangan O2 akan menurunkan laju respirasi

 Konsentrasi O2 3-21% mempengaruhi siklus Kreb,

dan < 3% menghambat sistem glikolitik

 Konsentrasi O2 minimum 1-3% (tergantung

komoditi)  untuk menghindari respirasi anaerob

dimana jalur glikolitik menggantikan siklusKreb sebagai sumber energi, sehingga asam piruvat tidak dioksidasi, tapi didekarboksilasi membentuk

asetaldehida, CO2 dan etanol  terjadi off flavor

dan jaringan rusak

PENGARUH CA TERHADAP PROSES METABOLISME….

Peningkatan konsentrasi CO2 akan menurunkan laju

respirasi

Pada konsentrasi CO2 > 20% (tergantung komoditi) dan

konsentrasi O2 <1% terjadi akumulasi etanol dan

asetaldehida di dalam jaringan.

Pada mangga dan jeruk konsentrasi CO2 10% sudah

menyebabkan akumulasi etanol dan asetaldehida.

2. Biosintesa Etilen

Penurunan konsentrasi O2 < 8% menurunkan

produksi etilen pada buah dan sayuran dan menurunkan sensitivitas produk terhadap kerja etilen

Pada konsentrasi O2 3%, etilen di udara menurun

hingga 50%

Pada kondisi anaerob etilen tidak terbentuk

CO2 tinggi akan menghambat aktivitas dan

pembentukan etilen

CO2 tinggi dapat meningkatkan produksi etilen jika

konsentrasinya menyebabkan jaringan menjadi luka

(6)

3. Perubahan Komposisi Buah dan Sayuran a. Warna

 CA dapat menghambat :

- hilangnya klorofil (warna hijau) - biosintesa karotenoid (kuning & orange) - biosintesa antosianin (merah dan biru) b. Tekstur

 CA dapat menunda pematangan dan pelunakan

buah

Contoh

:

o Pada konsentrasi O2 2.5 – 4%, pembentukan poliuranid

yang larut pada apel dikurangi hingga ½ nya o Kehadiran poligalakturonase pada tomat dapat dicegah

dengan menyimpan tomat pada konsentrasi O2 5% dan

CO2 5% hingga 8 minggu penyimpanan pada suhu

12.5o_C

o Pada asparagus konsentrasi CO2 12 ± 2% pada suhu

4o_{C, maka batangnya akan tetap keras}

o Brokoli yang disimpan pada konsentrasi 10% CO2 dan

suhu 5o_{C selama 2 minggu, lebih lembut jika dibanding}

dengan kondisi penyimpanan pada suhu ambien.

c. Flavor

Perubahan flavor disebabkan oleh perubahan

karbohidrat, asam organik, protein, asam amino, lemak dan komponen fenolik

Terjadinya kondisi anaerob pada perlakuan CA dapat

meningkatkan off-flavor serta pembentukan asetaldehida

dan etanol pada buah segar  dapat dikurangi dengan

aerasi

CA dapat mencegah etilen membentuk isokumarin yang

menyebabkan rasa pahit pada wortel

d. Nilai Gizi

 Kondisi CA mempertahankan kandungan asam askorbat

pada buah dan sayuran segar

Pada bayam, 4% O2 dan 9% CO2 mengurangi

kehilangan vitamin C hingga 50% dibanding penyimpanan pada kondisi ruang

(7)

4. Pertumbuhan dan Perkembangan

CA dapat mencegah :

• Pertunasan pada kentang, bawang dan wortel

• Penambahan panjang pada asparagus

• Pemekaran pada jamur

5. Physical Injuries

CA dapat mencegah kerusakan fisik seperti :

• luka permukaan

• Memar karena benturan

• Memar karena getaran

• pencoklatan Elisa Julianti-THP FP USU

[email protected]

6. Kehilangan Air

Kondisi CA dapat mengurangi kehilangan air

7. Kelainan Fisiologis

 CA dapat menyebabkan :

• disorder alleviated (mengurangi)

•Disorder aggravated (meningkatkan)

•Disorder induced

a. Disorder Alleviated :

5-20% CO2 mengurangi chilling injury pada cabe dan

alpukat

b. Disorder Alleviated

Peningkatan CO2 dan penambahan etilen

menyebabkan white core pada kiwi.

c. Disorder Induced

 Kondisi CA dapat menyebabkan penundaan

kematangan pada buah klimakterik seperti tomat, melon dan plum

 Browning pada selada, seledri, kol, apel dan pear

 Lubang-lubang di permukaan pada mentimun,

apel dan pear

Tabel 2. Kondisi CA untuk beberapa jenis buah dan sayuran

Komoditi Suhu (o C) CA Benefit

%O2 %CO2

Apel 0-5 2-3 1-2 Excellent Anggur 0-5 - - Slight/None

Kiwi 0-5 2 5 Excellent

Peach 0-5 1-2 5 Good

Pear 0-5 1-2 5 Excellent Strawberry 0-5 10 15-20 Excellent Alpukat 5-13 2-5 3-10 Good Pisang 12-15 2-5 2-5 Excellent

Lemon 10-15 5 0-5 Good

Olive 8-12 2-5 5-10 Good

Jeruk 5-10 10 5 Fair

Mangga 10-15 5 5 Fair

Pepaya 10-15 5 10 Fair

Nenas 10-15 5 10 Fair

Cabai 8-12 3-5 0 Fair