1
DASAR-DASAR PROSES PENGOLAHAN BAHAN PANGAN
ENCENG SOBARI dan
TIM AGROTEKUIN13
Ilham Farhan F, Junietti Anisah, Resta Mawaddah, Abdul Rohim, Deamalta Hafiani B, Epa Hujaipah, Lia Nurul Amaliani, Agli Mahardika, Alida Corry Yohana, Delis Khoeriyah, Toni Iqbal Ramdhani, Muhammad Fashih Alluthfi)
Hak Cipta © 2019 pada Penulis
Editor : Ferdi Fathurohman Layout & Cover : Mohammad Iqbal
Hak Cipta dilindungi undang-undang.
Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apapun, baik secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotocopy, merekam atau dengan sistem penyimpanan lainnya, tanpa izin tertulis dari Penulis.
Diterbitkan oleh Penerbit POLSUB PRESS Anggota APPTI Nomor: 005.065.1.11.2018
Jl. Areif Rahman Hakim No. 8 (Islamic Center) Cigadung Subang, Telp.
(0260) 417648 (Hunting), Fax. (0260) 417628, Subang Jawa Barat 41212 Perpustakaan Nasional: Katalog dalam Terbitan (KDT)
ISBN : 978-602-527-654-5
Perpustakaan Nasional: Katalog Dalam Terbitan (KDT)
Sobari, Enceng;…(et al.)
DASAR-DASAR PROSES PENGOLAHAN BAHAN PANGAN / Enceng Sobari…(et al.) – Ed. I. – Cet. Ke-1. Subang: POLSUB PRESS
vii + 125 hlm.; 14,8 x 21 Cm.
ISBN: 978-602-527-654-5
Judul
Dasar-Dasar Proses Pengolahan Bahan Pangan
PP-3 DPPBP
KATA PENGANTAR ... ... i
DAFTAR ISI ... ii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
BAB II PROSES TERMAL DAN NON TERMAL ... 4
2.1 Proses Termal ... 4
2.1.1 Pengertian dan Sistem Termal ... 4
2.1.2 Jenis- Jenis Proses Termal ... 6
2.1.3 Tujuan Proses Termal ... 8
2.1.4 Efek Proses Termal ... 10
2.2 Proses Nontermal ... 10
2.2.1 Teknologi Non Termal ... 12
2.3 Kesimpulan ... 18
BAB III FERMENTASI DAN KRISTALISASI ... 19
3.1 Fermentasi …... 20
3.1.1 Prinsip Fermentasi ... 20
3.1.2 Mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi ... 21
3.1.3 Keuntungan dan kerugian fermentasi ... 24
3.1.4 Produk teknologi Fermentasi ... 24
3.2 Kristalisasi …... 26
3.2.1 Prinsip Kristalisasi ... .... 26
3.2.2 Macam-macam Kristalisasi ... 27
3.2.3 Tahapan kristalisasi dan Faktor-faktor yang berpengaruh pada pertumbuhan kristalisasi ……… 28
3.2.4 Kelebihan dan Kekurangan Proses Kristaisasi ... 31
3.2.5 Produk Hasil Pengkristalan ... 31
3.3 Kesimpulan ... 33
BAB IV PENGAWETAN BAHAN PANGAN SECARA KIMIA, SUHU RENDAH DAN SUHU TINGGI ... 34
4.1 Pengawetan Secara Kimia …... 34
4.2 Pengawetan dengan Suhu Rendah ... 37
4.2.1 Pendinginan (Cooling) ... 39
4.2.2 Pembekuan (Freezing) ... 40
4.3 Pengawetan dengan Suhu Tinggi ... 43
4.3.1 Blanching ... 44
4.3.2 Pasteurisasi ... 47
4.3.3 Sterilisasi ... ... 48
BAB V EKSTRUSI DAN IRADIASI ... 53
5.1 Ekstrusi ... ... 54
5.1.1 Pengertian Ekstrusi ... 54
5.1.2 Alat Ekstrusi ... 55
5.1.3 Tahap-Tahap dalam Proses Ekstrusi ... 57
5.1.4 Keuntungan Penggunaan Ekstrusi ... 58
5.2 Iradiasi ... 60
5.2.1 Pengertian Iradiasi ... 60
5.2.2 Prinsip Iradiasi ... 63
5.2.3 Jenis Iradiasi Pangan ... 70
5.2.4 Keuntungan Penggunaan Iradiasi ... 71
5.3 Kesimpulan ... 74
BAB VI KAJIAN KARAKTERISTIK BAHAN PANGAN ... 75
6.1 Pengaruh suhu dan waktu pasteurisasi terhadap mutu susu selama 75 6.2 Kajian kualitas susu sapi perah PFH (studi kasus pada anggota KoperasiAgro Niaga di Kecamatan Jabung Kabupaten Malang) .. 76
6.3 Analisis Kualitas Fisik Dan kimia Susu Sapi Perah Dengan menggunakan Pakan Klobot Jagung dari Limbah Organik Pasar .. 78
6.4 Kualitas mutu bahan mentah dan produk akhir pada unit pengalengan ikan sardine di PT. Karya manunggal Prima Sukses Muncar Banyuwangi ... 78
6.5 Kajian sistem pengendalian mutu ikan dan udang segar di tempat pengalengan ikan, di Pelabuhan Samudera Cilacap ... 79
6.6 Kajian Sensori dengan Metode Demetrit Point Score Terhadap Nilai keseragaman ikan nila selama pengesan ... 84
6.7 Penanganan Pasca Panen Salak Pondoh ... 91
BAB VII EVALUASI LATIHAN SOAL ……….. 94
LATIHAN SOAL 1……… 94
LATIHAN SOAL 2……… 99
LATIHAN SOAL 3……… 104
LATIHAN SOAL 4……… 108
JAWABAN LATIHAN SOAL ………. 114
GLOSARIUM ………... 116
DAFTAR PUSTAKA ……… 119
INDEKS ………. 124
1 BAB I PENDAHULUAN
Manusia memerlukan makanan sebagai kebutuhan dasar yang jika dikonsumsi harus bersih dan mempunyai gizi yang baik dan bermanfaat. Kebutuhan pangan yang cukup tinggi terhadap pangan olahan memberikan peluang yang cukup besar dan perubahan yang sangat signifikan pada industri makanan. Sehingga industri pangan menyebabkan kemajuan dan perkembangan yang begitu pesat, dalam segala jenis produk yang di olah bahkan termasuk industri yang menunjangnya seperti pengawet, pewarna yang berbahan dasar alami untuk makanan. Hakikatnya konsumen memerlukan makanan yang sehat, segar, murah dan sangat mudah untuk dapat konsumsi agar lebih praktis. Kepentingan konsumen tersebut menjadi tantangan dan lahan ekonomi yang besar namun kompleks dengan permasalahan pangan, dimana olahan pangan yang sehat bersaing dengan pangan olahan mengandung bahan kimia sebagai pengawet menjadi persoalan yang serius..
Berdasarkan hasil penelitian diketahui lebih dari 2.500 aneka macam jenis bahan kimia. Bahan-bahan tersebut dapat berdampak pada kualitas bahan makanan, meskipun bahan tambahan pada hakekatnya dapat memperpanjang masa simpan bahan pangan, selain itu mampu meningkatkan cita rasa seperti aroma dan bahkan penampilan pada bahan pangan tersebut. Melalui proses pengwetan, produk makanan mampu disimpan berhari-hari bahkan beberapa bulan lamany. Hal ini yang menyebabkan kuntungan tersendiri bagi produsen olahan pangan.
Makanan adalah satu diantara kebutuhan yang paling penting bagi manusia, selain dari kebutuhan sandang dan papan. Makanan mempunyai peranan penting untuk mencerdaskan manuisa dalam kehidupan bermasyarakat sebagai salah satu pendukung pembangunan nasional agar masyarakat mampu membawa bangsanya menjadi bangsa yang adil dan makmur. Oleh sebab itu, diperlukan makanan yang mempunyai nilai gizi, aman dikonsumsi, lebih memiliki mutu dan mampu bersaing dalam pasar gobal (Lubis, 2009). Banyak bahan pangan hasil pertanian mengalami
2
kerusakan pada saat panen atau penanganan pascapanen. Berdasarkan data menjelaskan sekitar 35-40% komoditas sayuran dan buah-buahan mengalami kerusakan bahkan sampai tidak dapat dimanfaatkan. Demikian pula pada bahan pangan nabati yang berorientasi pada bahan pangan sebagai sumber protein hewani seperti susu, telur, daging, ikan hanya sebagian yang dapat dimanfaatkan untuk pengolahan dan sisanya tidak dapat digunakan (Lubis, 2009).
Keadaan seperti ini menuntut perlu adanya tindakan tentang keamanan pangan yang baik agar diharapkan produk pangan yang berasal dari bahan pangan yang baik pula mampu menghasilkan manusia yang lebih sehat, lebih produktif, terhindari dari kasus-kasus penyakit pangan (foodborne disease) dan yang paling penting yaitu mampu menurunkan beban biaya yang harus dikeluarkan terutama pada wabah penyakit yang berasal pangan. Pada dasarnya, sebagian besar penyakit karena pangan (foodborne diseases) karena adanya agen biologi seperti bakteri, virus dan parasit yang ditunjukkan dengan gejala gastrointestinal seperti diare, sakit perut (abdominal pain), mual (nausea) dan muntah-muntah (vomiting). Persoalan penyakit akibat pangan yang terkontaminasi menjadi permasalahan yang sangat besar di mata dunia dan menjadi penyebab penurunan produktivitas ekonomi (WHO, 1984).
Manusia untuk menjalani hidup memerlukan pangan sebagai sumber energi yaitu berasal dari protein hewani maupun nabati. Hasil olahan yang diperoleh dari protein tersebut mempunyai masa umur simpan yang lebih pendek jika tidak dilakukan proses pengawetan terlebih dahulu. Sumber protein hewani maupun nabati banyak tersedia di Indonesia. Industri makanan sebagai produksen yang membuat produk berbasis pangan pun juga berkompetisi untuk menciptakan suatu produk pangan unggul agar dapoat diterima konsumen. Produk olahan pangan dapat dapat bertahan pada kondisi lama jika dilakukan proses pengawetan sesuai karakteristik bahannya.
Tanpa dilakukannya pengolahan pangan tersebt, maka lama kelamaan produk hasil olahan akan mengalami perubahan yang disebabkan oleh pengaruh fisiologi, mekanik, kimiawi, mikrobiologi yang dapat menyebabkan kerusakan dan
3
dan berakibat buruk dan tidak dapat dikonsumsi, keadaan demikian dapat terjadi pada bahan pangan yang sangat mudah rusak perishable foods. Maka dari itu, diperlukan upaya-upaya untuk memperlambat kecepatan kerusakan bahan pangan agar masa simpannya jauh lebih lama (Lubis, 2009). Kehidupan sehari-hari, sering ditemukan penyebab kerusakan bahan pangan baik akibat mikroorganisme maupun akibat proses oksidasi. Pada prinsipsinya pengolahan lebih lanjut atau pengawetan makan food preservatives dibedakan atas lama penyimpanan makanan tersebut sebelum digunakan. Pada makanan yang segera diolah atau dikonsumsi, sebaiknya bahan makanan tersebut dibiarkan dalam keadaan segar dan hidup. Jika tidak memungkinkan dan menginginkan makanan lebih tahan lama bisa dengan cara melakukan pengawetan makanan secara kimia serta dengan perlakuan pengawetan makanan pada suhu rendah, suhu tinggi, pengawetan dengan teknik thermal dan non thermal
4 BAB II
PROSES TERMAL DAN NON TERMAL 2.1 Proses Termal
2.1.1 Pengertian dan Sistem Termal
Proses pengolahan menggunakan suhu tinggi menggunakan proses pemanasan dengan berbagai macam suhu dan waktu. Proses tersebut dapat dilakukan dalam sistem batch in-container sterilization atau sistem kontinyu aseptic processing. Tujuan utama dalam proses pengolahan menggunakan suhu tinggi tersebut yaitu agar memperpanjang daya simpan produk olahan pangan yang cepat rusak dan mampu meningkatkan keamanannya selama disimpan dalam jangka waktu yang ditentukan.
Proses termal atau yang disebut thermal process merupakan proses yang termasuk ke dalam proses pengawetan yang memanfaatkan energi panas. Tujuan utama proses termal antara lain mampu mematikan mikroorganisme yang menyebabkan penyakit serta menimbulkan kebusukan pada sebuah produk yang telah dilakukan pengemasan dengan kemasan yang hermetic seperti kaleng, retort pouch, atau gelas jar. Proses termal seendiri adalah salah satu proses yang sangat penting sebagai upaya pengawetan pangan untuk mendapatkan produk dengan kualitas yang jauh lebih baik dan tentu dengan umur simpan yang lebih panjang.
Proses termal pula menjadi metode yang dapat digunakan sebagai langkah pengawetan produk daging yang dapat mematikan mikroorganisme toksigenik dalam daging ataupun pada daging yang sudah mengalami proses pengolahan. Ada beberapa faktor yang menjadi dasar dalam proses termal; Pertama, banyaknya jumlah panas yang diperlukan untuk mematikan mikroorganisme harus dapat diketahui pada setiap produk yang lebih spesifik. Kedua, menentukan kebutuhan panas yang spesifik pada produk agar tidak merusak produk secara langsung.
Proses thermal dapat menyebabkan perubahan organoleptik suatu produk bahan pangan, seperti kerusakan protein dan lemak, pelelehan, dan gelatinisasi pati yang semuanya itu dapat mengakibatkan perubahan pada tekstur dan cita rasa, warna dan flavor yang mempengaruhi terhadap sifat organoleptik produk. Selain
5
itu, respon yang terjadi pada saat dilakukan proses termal yaitu terjadinya reaksi Maillard serta Karamelilsasi yang mempengaruhi terhadap perubahan cita rasa produk. Proses thermal juga dapat menurunkan nutrisi yang menyebabkan kehilangan zat gizi mencapai 40% terhadap mineral dan vitamin C, gula sebanyak 35%, dan protein sebanyak 20%, dan juga asam amino. Selain nutrisi, senyawa toksik juga menurun baik disebabkan oleh larut air pemblansing maupun inaktif akibat panas. Oleh karena itu, pemilihan jenis proses thermal harus sesuai dengan bahan atau alat yang digunakan. Seperti produk susu yang tidak tahan terhadap suhu panas yang harus dilakukan proses pasteurisasi.
Sistem termal merupakan sistem yang terjadi akibat perpindahan kalor berupa energi panas dari satu zat berpindah zat yang lainnya. Sistem termal dapat dianalisa dalam bentuk tahanan dan kapasitansi, meskipun kapasitansi termal dan tahanan belum dapat secara teliti. Sistem termal merupakan seperangkat komponen termal yang mempunyai struktur tertentu, seperi pada sebuah tangki terisolasi.
Sistem termal terjadi dalam suatu proses termal, diama proses yang berlangsung akibat dari efek termal. Efek termal terjadi disebabkan adanya gradien suhu atau gradien kecepatan sehingga adanya aliran materi atau energi serta gradien konsentrasi melalui sebuah proses yang mana proses merupakan serangkaian tahapan kegiatan yang terjadi antara dua keadaan dari sistem, yang dinamakan keadaan awal dan keadaan akhir.
2.1.2 Jenis- Jenis Proses Termal
Sebagian besar teknik pengolahan pangan menggunakan proses pindah panas. Beberapa proses pemanasan atau proses termal diantaranya seperti pasteurisasi, pengalengan, evaporasi, pemasakan, blansir dan ekstrusi. Beberapa jenis proses pemanasan yang sering digunakn dan diterapkan dalam proses pengalengan pangan, yaitu proses blansir, sterilisasi, pasteurisasi dan juga hotfilling. Beberapa proses pemanasan tersebut, blansir adalah proses yang biasanya digunakan dalam proses pengalengan sebelum dilakukan proses termal yang tujuannya bukan untuk mengawetkan.
6 a) Blansir
Blansir merupakan sebuah proses perlakuan panas yang sering dilaksanakan dalam pengalengan sebuah produk makanan buah dan sayuran yang bertujuan memperbaiki mutu produk atau bahan pangan sebelum dilakukan proses selanjutnya. Blansir juga dikatakan sebagai proses pemanasan pertama pada bahan pangan dengan menggunakan perlakukan suhu tinggi dalam waktu yang singkat (Fennema, 1976). Melalui cara seperti ini diharapkan dapat mengurangi keberadaan mikroba pada pada bahan pangan yang akan diolah dan menghambat penetrasi pembentukan lapisan keras dan mengurangi kadar air pada bada bahan yang memilki kadar air tinggi seperti daging yang merupakan pendukung perkembangan mikroba. Blansir dengan perlakuan suhu tinggi dapat mengurangi kerja enzim – enzim baik pada mikroba baik yang ada pada daging sehingga dapat menyebabkan perubahan pada kadar warna, pembusukan, flafor, dan pH. Akan tetapi daging yang diblansir masih bisa terjadi kontaminasi, sehingga harus dilakukan penanganan lebih lanjut dengan cara penyimpanan pada suhu rendah atau disebut dengan proses pendinginan (cooling). Proses blansir pada daging dengan lama waktu 3 menit pada suhu 80oC selama penyimpanan selama 12 hari pada suhu refregensi (40C) dapat membantu menjaga kualitas produk sebelum dilakukan pengolahan lebih lanjut.
b) Pasteurisasi
Pemanasan dengan metode pasteurisasi berasal dari nama seorang ahli mikrobiologi yang berasal dari Perancis, bernama Louis Pasteur. Pada awalnya metode ini diciptakan sebagai upaya untuk mencari metode dalam pengawetan produk minuman wine (anggur). Louis Pasteur ingin menunjukan bahwa dalam proses pembusukan pada minuman anggur dapat dihindari atau dicegah dengan cara anggur tersebut dipanaskan pada suhu tertentu. Metode pasteurisasi memberikan sedikit pengaruh dalam memperpanjang umur simpan pada produk pangan dengan cara membunuh atau menghilangkan semua mikroorganisme patogen penyebab penyakit dan mikroorganisme pembusuk dengan proses pemanasan. Namun karena
7
tidak semua mikroorganisme pembusuk dapat mati dengan proses pasteurisasi, maka agar dapat memperpanjang umur simpan, produk yang telah dipasteurisasi harus disimpan di suhu rendah atau refrigerasi. Metode pasteurisasi merupakan suatu proses dengan memanfaatkan pemanasan yang suhunya relatif cukup rendah yang umum pemanasan dilakukan pada suhu di bawah 100oC.
Proses berlangsung tanpa jeda waktu, sehingga bahan yang telah dipasteurisasi segera dibawa untuk dilakukan tahap selanjutnya yaitu ke tahap pendinginan dan langsung dilakukan pengemasan. metode kontinyu menggunakan suhu yang lebih tinggi dengan waktu proses yang relative lebih singkat dibandingkan menggunakan metode batch. Secara umum tujuan dari metode pasteurisasi ialah untuk menghilangkan sel-sel vegetatif dari mikroba patogen, pembentuk toksin dan pembusukan. Beberapa jenis mikroba yang dapat dimusnahkan dengan metode pasteurisasi diantaranya adalah bakteri penyebab penyakit, seperti Salmonella bakteri penyebab kolera dan tifus, Mycobacterium tuberculosis bakteri penyebab penyakit TBC, dan Shigella dysenteriae bateri penyebab disentri. Selain itu, pasteurisasi juga mampu memusnahkan bakteri pembusuk yang tidak berspora, seperti bakteri Pseudomonas. Pasteurisasi dapat dibedakan menjadi beberpa metode.
1. High temperature short time (HTST) pasteurization, yaitu pada suhu 73o C selama 15 detik
2. dan Flash pasteurization, yaitu pada suhu 85oC-95oC selama 2-3 detik.
c) Sterilisasi
Metode sterilisasi proses pemanasan menggunakan suhu di atas 100o C, pada umumnya dilakukan pada suhu sekitar 121,1 o C dengan menggunakan uap air selama waktu tertentu dengan tujuan untuk membunuh spora bakteri patogen termasuk spora bakteri Clostridium botulinum. Prose pemanasan sterilisasi sering digunakan pada bahan pangan yang sifatnya tidak asam atau sering dikenal dengan bahan pangan memiliki asam yang rendah. Bahan pangan yang memiliki asam yang rendah sekitar pH > 4,5 contohnya seluruh bahan pangan hewani diantaranya daging, susu, telur, ikan dan beberapa sayuran seperti jagung dan buncis. Maka dari
8
itu, sterilisasi komersial hanya dapat digunakan untuk pengolahan bahan pangan yang memiliki asam rendah yang dikemas dalam kaleng seperti kornet, sosis dan sayuran dalam kaleng.
Produk pangan yang telah mengalami proses sterilisasi komersial akan mempunyai umur daya simpan yang cukup tinggi, bisa beberapa bulan sampai bertahun-tahun. Menurut FDA Sterilitas komersial merupakan kondisi bebas dari mikroba yang dapat berkembang biak dalam makanan pada kondisi penyimpanan.
Pada proses sterilisasi yang berbahan baku pangan, kondisinya steril absolut yang sangat sulit untuk dicapai, oleh karena itu menggunakan istilah sterilisasi komersial atau disebut juga dengan sterilisasi praktikal. Istilah sterilisasi komersial merupakan merupakan metode dalam suatu kondisi yang menggunakan suhu tinggi dalam pengeolahan pangan dalam periode waktu yang tertentu sampai tidak ada lagi mikroorganisme hidup.
Proses sterilisasi komersial dapat di bagi menjadi beberapa proses yaitu :
1) Proses pengalengan secara konvensional, yaitu produk dimasukkan kedalam sebuah kaleng, kemudian ditutup secara hermetik atau kedap udara, dan kemudian produk dalam kaleng diberikan panas/disterilisasikan menggunakan retort atau dalam kemasan. Setelah panas yang diperlukan tercapai, selanjutnya produk dalam kaleng tersebut didinginkan.
2) Proses aseptis, merupakan proses produk dan kemasan dilakukan sterilisasi secara terpisah, selanjutnya produk tersebut dimasukan ke dalam kemasan atau wadah yang telah steril pada suatu ruangan juga telah di sterilkan.
d) Hot filliting
Hot filling merupakan salah satu proses termal yang sudah banyak dimanfaatkan untuk produk pangan berbentuk cair seperti saus, jam/ selai, dan sambal. berdasarkan tujuan prosesnya, hot-filling sering digunakan pada produk pangan yang memiliki pH rendah atau pangan asam/diasamkan bertujuan untuk pasteurisasi. Secara umum hot filling proses melakukan pengemasan bahan dalam kondisi panas setelah melalui proses pasteurisasi ke dalam kemasan steril seperti botol atau gelas jar, kemudian ditutup rapat atau hermetic selanjutnya dilakukan
9
didinginkan. Biasanya proses hot filling dikombinasikan dengan proses pengawetan, seperti penambahan garam, gula, pengawet atau proses pendinginan.
Produk pangan yang dapat diproses dengan hot filling diantaranya sambal, saus, jem, dan sebagainya.
2.1.3 Tujuan Proses Termal
Sebagaimana yang dijelaskan sebelumnya proses termal merupakan metode yang dipakai untuk proses pengawetan serta memusnahkan mikroorganisme toksigenik pada daging mentah maupun daging yang sudah di proses. Teknik proses termal didasarkan atas beberapa faktor yaitu; Pertama, ketahanan panas dari mikroorganisme, yaitu banyaknya jumlah panas yang diperlukan untuk membunuh mikroorganisme harus diketahui pada setiap produk yang spesifik. Kedua, menentukan kebutuhan panas spesifik pada produk.
Pada proses termal terbagi atas beberapa proses, dan beberapa proses tersebut memiliki tujuan yang berbeda, namun pada hakikatnya metode tersebut memiliki satu tujuan yang sama dan sesuai dengan tujuan proses termal yaitu mengawetkan bahan pangan. Adapun tujuan dari masing berbagai proses termal adalah sebagai berikut :
a. Blansir
Tujuan proses blansir yaitu :
1) Meminimalisir jumlah mikroba awal terutama mikroba pada bahan pangan, seperti buah dan sayuran serta pada daging.
2) Menginaktifasi enzim.
3) Melunakkan tekstur buah, sayuran dan daging sehingga mempermudah proses pengisian buah/sayuran dalam wadah.
4) Mengeluarkan udara yang ada didalam jaringan buah atau sayuran dan daging yang dapat mengurangi kerusakan oksidasi dan membantu dalam memusnahkan sel-sel vegetatif dari pembentuk toksin, mikroba patogen, dan pembusuk.
b. Pasteurisasi
Tujuan dari proses pasteurisasi yaitu :
10
1) Untuk memusnahkan sel-sel vegetatif dari pembentuk toksin, mikroba patogen, dan pembusuk.
2) Beberapa jenis mikroba yang dapat dimusnahkan melalui metode pasteurisasi diantaramya seperti bakteri penyebab penyakit, seperti Salmonella (penyebab kolera dan tifus), Mycobacterium tuberculosis (penyebab penyakit TBC), serta Shigella dysenteriae (penyebab disentri).
c. Sterilisasi
Tujuan sterilisasi memiliki keutamaan untuk memusnahkan spora bakteri patogen termasuk spora bakteri Clostridium botulinum. Produk yang sudah mengalami metode sterilisasi komersial dianjurkan untuk disimpan pada kondisi penyimpanan yang normal atau yang biasa disebut dengan suhu kamar. Hal yang harus dihindari dalam penyimpanan, terutama pada suhu yang lebih tinggi yaitu sekitar 50 oC, hal ini disebabkan karena memungkinkan ada spora dari bakteri yang sangat tahan panas yang masih terdapat di dalam kaleng dapat tumbuh dan berkembang sehingga menyebabkan kebusukan, seperti bakteri Bacillus stearothermophillu.
d. Hot filing
Tujuan dari proses ini yaitu banyak dilakukan pada produk pangan yang memiliki pH rendah yaitu pada pangan asam atau diasamkan, sebagai perlakuan sebelum dilakukan proses lainnya atau untuk tujuan proses pasteurisasi.
2.1.4 Efek Proses Termal 1. Aktivitas Mikroba
Pada dasarnya proses termal digunakan untuk menghilangkan atau menurunkan keberadaan mikroba sampai batas tertentu atau batas yang dapat diterima serta mampu menghasilkan kondisi yang bisa menghambat perkembangan dan pertumbuhan mikroba patogen dan pembusuk.
2. Aktivitas Enzim
Beberapa aktivitas enzim diantaranya seperti lipoksigenasi, peroksidase, dan pektinesterase jika tidak dinonaktifkan akan menyebabkan perubahan mutu produk pangan pada saat penyimpanan. Kekurangan suhu panas untuk
11
menginaktivasi enzim dapat menyebabkan residu aktivitas enzim masih terdapat didalam prosuk tersebut.
3. Nilai Nutrisi
Pada saat melakukan proses blansing, dapat mengakibatkan kehilangan zat gizi seperti mineral, unsur vitamin terutama vitamin c, gula, protein, dan asam amino. Selain kandungan nutrisi unsur lain seperti senyawa toksik juga dapat mengalami penurunan baik akibat larut dalam air pada saat proses blansing dan maupun inaktif karena suhu panas.
4. Sifat Organoleptik
Berdasarkan organoleprik pada proses termal juga dapat mengalamai perubahan sifat produk, diantaranya denaturasi protein yaitu asam nukleat kehilangan struktur tersier dan sekunder akaibat tekanan eksternal atau senyawa lain seperti pansa dll, selain itu perubahan organoleptic dapat mengakibatkan pelelehan, dan restrukturisasi atau perubahan susunan sturuktur pada lemak, serta gelatinisasi pati atau pemebntukan gel dengan pembengkakan granula pada pati akibat penyerapan air yang semuanya itu dapat mengakibatkan perubahan tekstur dan cita rasa pada suatu produk. Perubahan sifat organoleptic lainnya terjadi seperti pada warna dan flavor yang berperan menentukan sifat organoleptik pada produk.
Selain itu, terjadi reaksi yang selama proses termal yang sering disebut dengan reaksi Maillard dan karamelilsasi yang juga sangat berpengaruh terhadap perubahan cita rasa pada sebuah produk.
2.2 Proses Nontermal
Bahan-bahan pangan secara umum memiliki sifat yang perishable atau mudah rusak, hal ini disebabkan karena kadar air yang terdapat di dalamnya penyebab faktor utama kerusakan pangan itu sendiri. Semakin tinggi kadar air suatu pangan, maka akan semakin besar kemungkinan kerusakan yang terjadi baik sebagai akibat aktivitas metabolisme biologis internal, maupun masuknya mikroba perusak. karakteristik yang dapat digunakan sebagai penentu apakah makanan tersebut masih layak untuk di konsumsi, namun secara tepat akan sangat sulit di lakukan karena melibatkan faktor-faktor nonteknik seperti social dan ekonomi
12
serta kebiasaan. Pada dasarnya makanan tersebut harus terbebas dari polusi didalam setiap tahap pembuatan dan penangananya, bebas yang dimaksud yaitu bebas dari perubahan-perubahan kimia dan fisik, bebas dari mikroba serta parasit yang dapat menyebabkan penyakit atau pembusukan pada suatu produk (Winarno, 1993).
Motode pengawetan makanan yaitu proses yang dilakukan pada makanan untuk mengurangi kerusakan pada makanan diantaranya berkurangnya kualitas dan kandungan nutrisi yang terkandung di dalam produk tersebut. Pengawetan makanan biasanya berkaitan dengan menghambat proses pertumbuhan jamur, bakteri, dan mikroorganisme. Sangat banyak metode maupun teknik pengawetan pada makanan dengan cara pengeringan, pasteurisasi, pengalengan, pendinginan, pemvakuman, pemberian medan listrik, radiasi, kimiawi.
Pengawetan bahan pangan dapat dimaksudkan untuk memperpanjang umur simpan memiliki dua tujuan yaitu :
1) Menghambat pembusukan pada produk.
2) Menjamin mutu awal pangan agar produk tetap terjaga dan bertahan lama.
Penggunaan bahan pengawet yang dimasukan kedalam produk pangan dalam hakikatnya berperan sebagai antimikroba atau antioksidan bahkan dapat berperan keduanya. Bakteri, jamur, dan enzim keberadaanya selain menjadi penyebab pembusukan pangan, keberadaan merekapun juga dapat menyebabkan manusia dapat menjadi sakit, hal itu perlu hindari dengan cara menghambat pertumbuhan maupun aktivitasnya. Maka, selain bertujuan seperti yang dijelaskan di atas, pengawetan juga mampu memelihara kesegaran produk dan mencegah kerusakan bahan makanan. Beberapa pengawet yang berfungsi sebagai antioksidan dan mencegah makanan menjadi tengik, hal itu disebabkan oleh perubahan kimiawi dalam produk tersebut. Proses Pengawetan mempunyai fungsi sebagai antioksidan dan mencegah produk pangan dari pencoklatan, ketengikan, dan perkembangan titik hitam atau noda pada produk. Fungsi antioksidan dapat menekan reaksi yang terjadi saat pangan bersatu dengan oksigen, cahaya, panas dan beberapa logam.
Beberapa Teknologi non termal meliputi teknologi Pulsed Electric Field (PEF), teknologi High Pressure Processing (HPP), Pulsed Light (PL), teknologi
13
ozone, teknologi irradiasi dengan sinar gamma atau gamma radiation, dan teknologi pasteurisasi dengan sinar X dan elektron beam (Salengke, 2010).
2.2.1 Teknologi Non Termal
1) High Pressure Processing (HPP).
a. Pengolahan tekanan tinggi
Pengolahan tekanan tinggi atau yang sering disebut High Pressure Processing (HPP) merupakan metode pengolahan makanan di mana pada saat prosesnya makanan mengalami tekanan tinggi hingga £ 87.000 per inci persegi atau sekitar 6.000 atmosfer, dengan penambahan panas atau tanpa penambahan panas, untuk mencapai inaktivasi mikroba sebagai dasar untuk mengubah atribut makanan agar dapaat mencapai kualitas yang diinginkan konsumen. Tekanan tersebut dapat menonaktifkan bakteri pada tekanan di atas £ 60.000 per inci persegi. Metode HPP mampu mempertahankan kesegaran, mempertahankan kualitas makanan, dan memperpanjang umur simpan mikrobiologi. Proses ini juga sering dikenal dengan proses tekanan tinggi High Hidrostatik Processing (HHP) dan Ultra High Processing (UHP) atau disebut dengan pengolahan tekanan tinggi.
b. Memanfaatkan teknologi High Pressure Processing (HPP)
Pemanfaatan pengolahan bertekanan tinggi dapat mengakibatkan perubahan kecil dalam karakteristik makanan dengan menghilangkan degradasi pada rposes termal dibandingkan dengan pengolahan secara termal. Hasil yang diperoleh dengan metode HPP dalam proses makanan akan memperolej rasa lebih segar, dan penampilan yang jauh lebih baik, memiliki tekstur dan nilai gizi. Pengolahan High Pressure Processing dapat dilakukan pada suhu dingin atau refrigerator. Teknologi ini digunakan dan sangat bermanfaat untuk produk-produk yang sensitive terhadap panas.
c. Cara kerja High Pressure Processing (HPP)
High Pressure Processing (HPP) dalam pemanfaatan kebanyakan makanan olahan dengan dipanaskan untuk membunuh bakteri, namun sering mengalami penurunan kualitas produk. High Pressure Processing memberikan alternatif cara menghilangkan dan membunuh bakteri yang dapat menyebabkan pembusukan atau
14
penyakit dalam bahan makanan tanpa harus kehilangan kualitas secara sensori maupun kehilangan nutrisi. proses High Pressure Processing, produk dikemas menggunakan wadah yang fleksibel atau sebuah kantong maupun botol plastik dan terisi ke dalam ruang yang bertekanan tinggi dengan cairan hidrolik dengan menggunakan tekanan transmisi. Cairan hidrolik tersebut biasanya berupa air dalam ruang dengan bertekanan tinggi yang didorong menggunakan pompa, dan tekanan tersebut dialirkan melalui paket ke dalam makanan. Tekanan digunakan untuk dalam waktu tertentu 3 hingga 5 menit. Produk-produk olahan tersebut kemudian disimpan atau didistribusikan dengan cara konvensional. Akibat tekanan ditransmisikan seragam pada semua arah secara bersamaan, maka makanan akan tetap bentuknya, bahkan pada tekanan ekstrim sekalipun. Karena panas tidak diperlukan, maka karakteristik sensori pada makanan tersebut dapat dipertahankan tanpa menghiraukan keselamatan mikroba.
2) Puls Electron Field a. Pengolahan medan listrik
Metode pengolahan menggunakan medan listrik Puls Electron Field (PEF) merupakan salah satu metode non-termal yang digunakan dalam pengawetan makanan menggunakan semburan aliran pendek arus listrik untuk inaktivasi mikroba dan tidak mempengaruhi atau merugikan kualitas makanan. Puls Electron Field dapat digunakan untuk pengolahan produk lainnya seperti makanan cair dan semi-cair.
b. Manfaat teknologi Puls Electron Field (PEF)
Pengolahan Puls Electron Field menjamin makanan akan memiliki kualitas tinggi seperti produk tawar cair dengan rasa yang sangat baik, nilai gizi. Karena metode ini mampu mempertahankan makanan tanpaharus menggunakan suhu panas, sehingga dalam pemanfaatan metode ini makanan akan memiliki keunggulan seperti mempertahankan aroma segar, rasa, dan penampilan.
c. Cara kerja Puls Electron Field (PEF)
Puls Electron Field (PEF) merupakan proses pengolahan makanan yang ditempatkan antara elektroda dengan tegangan tinggi dalam urutan 2080 kV yang
15
biasanya selama beberapa mikro detik. Hal ini mampu hasil tegangan tinggi dalam medan listrik yang menyebabkan inaktivasi pada mikroba didalam produk.
Tegangan medan listrik dapat digunakan dalam bentuk gelombang persegi, bipolar, atau pulsa berosilasi dan pada suhu, temperatur sub-sekitar. Setelah pengolahan, makanan dapat dikemas secara aseptik dan disimpan di bawah suhu pendinginan.
d. Cara Puls Electron Field (PEF) menginaktivasi mikroorganisme
Pengobatan Puls Electron Field (PEF) memiliki kemampuan mematikan terhadap berbagai macam bakteri vegetative seperti jamur dan ragi. Keberhasilan inaktivasi spora oleh Puls Electron Field dalam kombinasi dengan rintangan panas atau lainnya. Serangkaian pendek, tegangan tinggi istirahat sel vegetatif mikroorganisme dalam media cair dengan memperluas ada pori-pori atau elektroporasi. pembentukan pori adalah reversibel atau ireversibel tergantung pada faktor-faktor seperti intensitas medan listrik, durasi, dan jumlah. Membran sel PEF diperlakukan menjadi permeable terhadap molekul kecil, permeasi pecah menyebabkan pembengkakan dan akhirnya membran sel.
3) Coold Plasma Processing
a. Cara kerja Coold Plasma Processing (CPP)
Coold Plasma Processing merupakan metode yang menggunakan peralatan pada penerapan teknologi gas discharge, dan tujuan utuma digunakan untuk sterilisasi batch peralatan medis khususnya di rumah sakit. Selain vakum plasma, ada beberapa aplikasi industri yang dikenal plasma pada suhu yang tinggi namun belum ada yang berkaitan dengan penggunaan gas plasma sebagai desinfektan dalam pengolahan makanan. Akan tetapi, potensi besar-besaran dalam penggunaan aplikasi gas food grade plasma dingin begitu besar dalam didekontaminasi makanan dan kemasan secara signifikan lebih baik dibandingkan dengan teknologi pelestarian bahan tradisional.
b. Masalah dalam penggunaan Coold Plasma Processing (CPP)
Aspek penting teknologi dalam Coold Plasma Processing (CPP) masih belum diketahui secara keseluruhan, terutama dalam hubungan dengan penggunaannya pada makanan. Belum dikethui secara pasti ukuran dinginnya plasma untuk menginaktifkan spora maupun bagaimana plasma dingin khususnya
16
molekul elektronik berinteraksi dengan makanan atau pada bahan kemasan yang digunakan, maupun stabilitas plasma yang digunakan untuk kegiatan operasi komersial secara besar-besaran.
c. Keuntungan menggunakan teknologi Coold Plasma Processing (CPP)
keuntungan dalam penggunakan teknologi Plasma dingin digunakan untuk dekontaminasi produk dimana mikroorganisme eksternal berada. Bukan seperti cahaya seperti dekontaminasi sinar ultraviolet, plasma akan mengalir di sekitar benda yang berarti atau semacam efek bayangan yang tidak terjadi memastikan semua bagian dari produk diberi perlakukan. Terutama untuk produk seperti sayuran yang dipotong dan daging segar, tidak ada teknologi permukaan dekontaminasi ringan saat ini yang banyak tersedia dipasaran, bahkan plasma dingin dapat digunakan untuk tujuan tersebut.
Selain itu plasma dingin dapat dimanfaatkan untuk mikroorganisme permukaan sebelum dilakukan pengemasan pada produk sebagai bagian dari suatu proses pengemasan. Plasma yang dihasilkan oleh aliran listrik, hamper mirip dengan yang digunakan pada tabung lampu fluorescent dan tingkat efesiensinya sangat efisien sekitar 80%. Pada konversi tarif listrik. Pada konsumsi energi sama dengan penggunaan sistem UV-C dan juga perlakuan pada makanan tersebut akan sangat efektif dalam biaya oprasionalnya, elektronik dan teknologi plasma yang hamper sama dengan sistem UV-C bahkan dengan kebutuhan tambahan untuk gas pembawa. Metode ini dapat dikatakan sebagai sterilisasi kering tanpa bahan kimia yang berarti adanya pengurangan limbah kimia dan air limbah, yang tentu akan sangat baik bagi lingkungan dan menguntungkan secara ekonomis. Makanan iradiasi merupakan makanan dengan pemanfaatan teknologi untuk mengendalikan mikroba pembusukan dan mampu menghilangkan patogen makanan, yang disebabkan seperti bakteri salmonella. Hasilnya sesuai dengan proses pasteurisasi konvensional yang sering disebut pasteurisasi dingin atau disebut pula dengan pasteurisasi iradiasi. Seperti proses pasteurisasi tersebut, proses iradiasi mampu membunuh bakteri dan patogen lainnya, yang dapat mengakibatkan keracunan makanan atau pembusukan pada makanan.
4)Pulsed Light
17
Biasanya pengolahan yang popular secara tradisional yaitu pengolahan makanan yang paling sering digunakan dengan menggunakan panas, gunanya ialah untuk menghambat mikroorganisme pada suhu 60°C selama beberapa menit atau 100°C selama beberapa detik. Selama periode tersebut, sejumlah besar energi yang alirkan kedalam makanan dapat memicu reaksi yang dapat mengakibatkan perubahan yang tidak diinginkan. Selama proses non termal, suhu makanan yang dicapai berada dibawah suhu pengolahan termal. Oleh karena itu, kadar vitamin, nutrisi-nutrisi penting, dan rasa sangat diharapkan agar tidak mengalami banyak perubahan. Proses Pulsed Light digunakan sebagai metoda inaktifasi cepat mikroorganisme pada permukaan peralatan, makanan, maupun makanan pada kemasan. Istilah umum yang sering digunakan yaitu high intensity broad spectrum pulsed light (Roberts and Hope, 2003) and pulsed, white light (Marquenie et al.
2003a,b), are synonymous with PL (Rowan et al., 1999).
Penggunaan lampu flash inert gas menghasilkan intens dan aliran pendek dari ultraviolet (UV) light mikroba inaktivasi dimanfaatkan pada akhir 1970-an di negara Jepang. Pada 1988 eksperimentasi, ekstensif pernah dilakukan oleh Pure Pulse Technologies Inc yang menyebut proses tersebut dengan Pulsed Light PureBright® yang digunakan untuk mensterilkan obat-obatan, peralatan medis, kemasan, dan air. Pulsed Light melibatkan penggunaan pulsa intens durasi pendek dan spektrum yang luas untuk menjamin inaktivasi mikroba pada Makanan Bioproses Technol (2010).
5) Oscillating Magnetic Fields (OMF)
Oscillating Magnetic Fields (OMF) merupakan teknologi medan magnet yang telah dieksplorasi sebagai metode inaktivasi mikroba. Pengawetan makanan dengan memanfaatkan teknologi Oscillating Magnetic Fields melibatkan segel makanan dalam kantong plastik dan memberikan 1-100 aliran dalam Oscillating Magnetic Fields dengan frekuensi berkisar 5 kHz sampai 500 kHz pada suhu di berkisar antara 0 sampai dengan 50oC selama waktu total eksposur mulai dari 25 ms sampai 100 ms. Penggunaan frekuensi yang lebih tinggi dari 500 kHz kurang efektif digunakan untuk inaktivasi mikroba bahkan akan cenderung panas pada bahan makanan (Barbosa-Cánovas dan others1998).
18
Perlakuan makanan menggunakan medan magnet dilakukan pada tekanan atmosfer dan pada suhu sedang. Suhu makanan akan mengalami peningkatan sekitar 2-5oC. Menurut Hoffman (1985) paparan yang terjadi akibat medan magnet akan menyebabkan hambatan dalam pertumbuhan dan reproduksi mikroorganisme.
Oscillating Magnetic Fields mempunyai 5 sampai 50 telsa (T) dan frekuensi dari 5 kHz sampai 500 kHz yang diterapkan dan mampu mengurangi jumlah mikroorganisme setidaknya siklus 2-log. Sedangkan DNA adalah 10-2 untuk 10-3 eV (Hoffman, 1985). Intensitas Oscillating Magnetic Fields ini dapat menghasilkan : (1) kumparan superkonduktor; (2) kumparan yang akan menghasilkan medan DC, atau (3) Gulungan energi yang disebabkan oleh pembuangan energi yang tersimpan dalam sebuah kapasitor.
6) Ultra Sound
Aplikasi Ultra Sound (USG) dalam teknologi makanan Technologie Alimentaria menerapkan Ultra Sound selama lebih dari 3 jam, aktivitas peroksidase, yang bertanggung jawab untuk pengembangan rasa dan pigmen warna coklat, telah semakin berkurang hamper 90% (Mason et al., 1996). Penggunaan daya Ultra Sound secara signifikan dapat meningkatkan ekstraksi senyawa organik yang terkandung didalam tubuh tanaman maupun pada biji bijian. Manfaat lainnya dari hasil dari tersebut yaitu gangguan biologis pada dinding sel untuk memfasilitasi pelepasan isi. Kombinasikan dengan efek ini mampu meningkatkan perpindahan massa, karena efek dari microstreaming yang jauh lebih efisien.
Penggunaan metode ekstraksi gula (Chendke dan Fogler, 1975) sonikasi tersebut dapat mempercepat gula difusi dan memberikan tingkat yang lebih tinggi kandungan bahan kering dan kadar gula dalam juse. Beberapa kasus sonikasi mampu meningkatkan efisiensi ekstraksi penurunan pada suhu dan menghasilkan produk yang lebih murni dalam waktu yang relatif lebih singkat (Mason et al., 1996). Power Ultra Sound telah terbukti sangat berguna dalam proses kristalisasi hal ini mampu melayani sejumlah proses dalam inisiasi pembenihan dan pembentukan, pertumbuhan, dan kristal berikutnya (Mason et al., 1996). Ultra Sound juga sudah diterapkan dalam proses filtrasi yang mengakibatkan, kandungan
19
pada air lumpur yang mengandung air 50% dengan cepat berkurang menjadi 25%, sedangkan penyaringan konvensional mencapai batas hanya 40% (Mason et al., 1996).
Ultra Sound Power telah membuktikan bahwa teknologi ini merupakan metode yang efektif untuk membantu proses pembekuan pada makanan. Penerapan Ultra Sound pula dapat memanfaatkan pembuatan es krim dengan mengurangi ukuran kristal, mencegah inkrustasi pada permukaan pembekuan (Zheng dan Sun, 2006). Ultra Sound dengan tinggi daya dapat merusak atau mengganggu dinding sel biologis yang bisa mengakibatkan kerusakan sel-sel hidup. Akan tetapi Sayangnya intensitas yang sangat tinggi diperlukan jika Ultra Sound akan digunakan sebagai proses sterilisasi permanen. Oleh karena itu, penggunaan Ultra Sound dipadukan dengan teknik dekontaminasi lainnya seperti tekanan, panas atau ekstrim pH menjanjikan. Panas ditambah sonikasi (Thermosonik), tekanan manosonik (ditambah sonikasi), dan panas ditambah tekanan plus sonikasi (manothermosonik) mungkin metode terbaik untuk menonaktifkan mikroba, sebab lebih banyak energi dan efektif dalam membunuh mikroorganisme.
Keuntungan dalam pemanfaatan Ultra Sound di atas pasteurisasi panas diantaranya : meminimalkan kehilangan rasa, homogenitas yang lebih besar dan signifikan penghematan energi (Mason et al.,1996). Hasil penelitian pernah dilakukan oleh Dolatowski dan Stasiak (2002) yang membuktikan bahwa pengolahan ultrasound mempunyai pengaruh begitu berpengaruh terhadap kontaminasi mikrobiologi daging. Ada sejumlah besar aplikasi potensial Ultra Sound intensitas tinggi pada industri makanan. Aplikasi dari kedua USG-tinggi dan frekuensi rendah pada makanan industri telah membuktikan bawha memiliki potensi besar baik untuk memodifikasi atau mencirikan sifat-sifat produk makanan.
2.3Kesimpulan
1) Proses termal merupakan pengolahan dengan suhu tinggi melibatkan proses pemanasan pada berbagai variasi suhu dan waktu. Prosesnya sendiri dapat dilakukan dalam sistem batch atau in container sterilization, dengan sistem kontinyu atau aseptic processing. Tujuan utama dalam proses pengolahan dengan
20
memanfaatkan suhu tinggi yaitu untuk memperpanjang daya simpan produk pangan yang mudah rusak dan mampu meningkatkan keamanannya selama disimpan dalam jangka waktu tertentu. Jenis-jenis dari proses termal yaitu blansir, pasteurisasi dan sterilisasi komersial.
2) Pemanfaatan metode non termal, bahan makanan yang diproses akan mengalami pemanasan pada suhu yang sangat tinggi berkisar diatas 1300 C selama waktu tertentu, menyebabkan mikroorganisme patogen yang terkandung di dalamnya dapat dihilangkan atau diminimalisir. Pengawetan makanan dengan teknik Teknologi non termal yaitu : High Pressure Processing, Puls Electron Field, Coold Plasma Processing, Pulsed Light, Oscillating Magnetic Fields dan Ultra Sound.
1 BAB III
FERMENTASI DAN KRISTALISASI BAHAN PANGAN
Fermentasi merupakanpsuatu proses produksi energi dalam sel dengan keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Sedangkanpsecara umum, fermentasi adalah salah satu respirasi anaerobik, akan tetapi, fermentasi menurut beberapa sumber mendefinisikan bahwa fermentasi digunakan sebagaiprespirasipdalam lingkungan anaerobikpdengan atau tanpa aseptor electron eksternal.pKarbohidratpyangpdigunakan menjadi alkohol dan karbondioksid atau asampamino organik menggunakan ragi, bakteri, fungi atau kombinasi dari ketiganya dibawah kondisi anaerobik. Mikroorgaisme yang terdapat dalam makanan dapat menghasilkanpdampakppositif maupun dampak negative, sedangkan proses fermentasi terhadappmakanan dapat merujuk pada dampak positif.
Kristalisasi adalah salah satupproses pemurnian dan pengambilan hasil dalam bentuk padatan. Kristalisasi menjadi suatu proses industri yang sangat penting, hal tersebut karena semakinpbanyaknya hasil industri kimia yang berbentuk Kristal. Hasil kemurnian yang tinggi sehingga bentukpKristal banyak diminati, selain bentuk yang menarik juga dapat dengan mudah dalam prosespproduksi maupun pendistribusian.
Dilihat dari segi kebutuhan energi kristalisasi hanya sedikit menggunakan energy dibandingkan dengan destilasi atau metode pemisahan lainnya. Kristalisasi dari suatu larutan merupakan proses yang sangat pentingpkarena ada berbagai macam bahan yang dipasarkan dalam bentuk kristalin, secara umum tujuan kristalisasi adalah untuk memperoleh produk dengan kemurnianptinggi dan dengan tinggkat pemunggutan (yield) yang tinggi pula. Salah satu sifat penting kristalpyang perlu diperhatikan adalah ukuran kristal individual dan keseragaman ukuranya (Sebagai kristal bulk) Untuk alasan inilah distribusi ukuranpkristal (Crystal Size Distribution, CSD) harus selalu dikontrol (Mc Cabe et al, 1985).
3.1 Fermentasi
Fermentasi memiliki pengertian yaitu suatu proses aktivitas enzim yang dihasilkan mikroorganisme akibat terjadinyapperubahan kimia pada suatu substrat organik.
Fermentasi dapat diartikan sebagai suatu proses pengolahanppangan dengan memanfaatkan mikroorganisme sebagai media tumbuh untuk menghasilkan parameter bentuk, rasa, aroma warna dan terktur padapproduk pangan yang sesuai dengan produk yang diharapkan (Dwiari dkk., 2008). Fermentasipbahan pangan menurut Suprihatin
khamir, dan kapang. Mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan dapat menghasilkan perubahan yang menguntungkanp(produk-produk fermentasi yang diinginkan)pdan perubahan yang merugikan (kerusakan bahan pangan). Mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan yangppaling penting adalah bakterippembentuk asam laktat, asam asetat,pdan beberapa jenis khamir penghasilpalkohol.
3.1.1 Prinsip Fermentasi
Pada prinsipnya fermentasi dapat terjadi karena ada aktivitas mikroorganisme penyebabpfermentasi pada substrat organik yang sesuai.
Fermentasi menyebabkan perubahan sifat bahan pangan, sebagai contoh: sari buah jika difermentasikan akan timbul rasapdan bau alkohol, ketela pohon dan ketan akan menghasilkan bau alkohol dan asam (tape), serta susu akan menghasilkan bau dan rasa asam. Fermentasipditujukan untukpmemperbanyak jumlah mikroorganisme dan menggiatkanpmetabolismenya dalam makanan. Jenis mikroorganisme yang digunakan terbatas dan disesuaikan dengan produk akhir yang dikehendaki.pZat gizi lain akan dipecahpmenghasilkan CO2 dan lain-lain (Dwiari dkk., 2008).
Dalam proses fermentasi terjadi pengaktifkan pertumbuhan dan metabolisme mikroorganisme pembentukpalkohol dan asam serta menekan pertumbuhan mikroorganisme proteolitik (pemecah protein) dan mikroorganisme lipolitik (pemecah lemak).pMikroorganisme fermentatif yang mengubah karbohidrat menjadi alkohol, asam, dan CO2 pertumbuhannya cukup tinggi, sedangkan mikroorganisme proteolitikpyang menyebabkan kebusukan dan mikroorganisme lipolitikppenyebab ketengikan pertumbuhannya terhambat.
Mikroorganisme proteolitikpdapat memecah protein menjadi komponen yang
3
mengandung nitrogen misalnya NH3 dan menimbulkan bau busuk, contoh: Proteus vulgaris. Mikroorganisme lipolitik dapat memecah lemak fosfolipida menjadi asam-asam lemak (bau tengik), contoh: Alcaligenes lipolyticus (Dwiari dkk., 2008).
3.1.2 Mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi
Berikut ini merupakan mikoorganisme yang memfermentasi bahan pangan, jenis-jenis mikroorganisme yang berperan dalam teknologi fermentasi menurut Suprihatin (2010) adalah:
1) Bakteri Asam Laktat
Kelompok bakteri inipmerupaakanpbakteri yang menghasilkan sejumlah besar asam laktat sebagai hasil akhir dari metabolismepgula (karbohidrat). Asam laktat yang dihasilkan akan menurunkanpnilaippH dari lingkungan pertumbuhannya dan menimbulkan rasa asam. Ini juga menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis mikroorganismeplainnya. Dua kelompok kecil mikroorganisme dikenal dari kelompok ini yaitu organisme-organisme yang bersifatphomofermentative dan heterofermentative. Jenis-jenisphomofermentatif akan menghasilkan asam laktat dari metabolisme gula sedangkan jenisjenis heterofermentatif menghasilkan karbondioksida dan sedikitpasam-asam volatil lainnya, alkohol, dan ester disampingpasam laktat. Beberapa jenis yangppentingpdalam kelompok ini diantaranya:
a. Streptococcuspthermophilus, Streptococcus lactis dan Streptococcus cremoris. Bakteri tersebut berperan penting daalam industri susu.
b. Pediococcus cerevisae. bakteripini berperan penting dalampfermentasi daging dan sayuran.
c. Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus,pLactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum,pLactobacillus delbrueckii. Bakteri bakteri ini penting sekalipdalam fermentasi susu danpsayuran.
2) Bakteri Asam Propionat
Jenis-jenispyang termasuk kelompok ini ditemukan dalam golongan Propionibacterium, berbentuk batang danpmerupakan gramppositif. Bakteri ini penting dalampfermentasi bahan pangan karenapkamampuannya memfermentasi
karbohidratpdan juga asam laktat danpmenghasilkan asam-asam propionat, asetat, dan karbondioksida. Jenis-jenispini penting dalam fermentasi kejupSwiss.
3) Bakteri Asam asetat
Bakteri ini berbentukpbatang, gram negatif dan ditemukan dalam golongan Acetobacter sebagai contoh Acetobacter aceti. Metabolismenyaplebih bersifat aerobik (tidak seperti spesiesptersebut di atas), tetapi peranannya yang utama dalam fermentasi bahan pangan adalah kemampuannya dalam mengoksidasi alkoholodan karbohidrat lainnya menjadi asampasetat dan dipergunakan dalam pabrik cuka.
4) Khamir
Khamir berperan dalam fermentasipyang bersifat alkoholpdimana produk utama dari metabolismenyapadalah etanol. Saccharomyces cerevisiae adalah jenis yang utama yangpberperan dalam produksi minumanpberalkohol seperti bir dan anggurpdan jugapdigunakan untukpfermentasi adonan dalam perusahaan roti.
5) Kapang
Kapang adalah organismepeukariotik yang tumbuhpdengan cara perpanjangan hifa. Kapangpjenis-jenis tertentu digunakan dalam persiapanppembuatan beberapapmacam keju dan beberapapfermentasi bahan pangan Asiapseperti kecap dan tempe. beberapa contohpkapang yang berperan yaitupJenis-jenis yangptermasuk golongan Aspergillus, Rhizopus, dan Penicillium.
Berdasarkanpsumber mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan diatas, proses fermentasi dibagi 2 (dua) yaitu:
a. Fermentasi spontan
Fermentasipspontan adalah fermentasi bahan pangan dimana dalam pembuatannya tidak ditambahkan mikroorganismepdalam bentuk starter atau ragi, tetapi mikroorganisme yang berperan aktif dalam proses fermentasi berkembang baik secara spontan karena lingkunganphidupnya dibuat sesuai untuk pertumbuhannya,pdimana aktivitas dan pertumbuhan bakteri asam laktat dirangsang karena adanya garam, contohnya pada pembuatan sayur asin.
b. Fermentasi tidak spontan
Fermentasi tidakpspontan adalah fermentasi yangpterjadi dalam bahan pangan yang dalamppembuatannya ditambahkan mikrorganismepdalam bentuk
5
ragi,pdimana mikroorganisme tersebut akanptumbuh dan berkembangbiak secara aktif merubahpbahan yangpdifermentasi menjadi produk yang diinginkan, contohnya padappembuatan tempe dan oncom.
3.1.3 Keuntungan dan kerugian fermentasi
Keuntungan-keuntungan dari fermentasi antara lain:
1) Beberapaphasil fermentasi (asam dan alkohol)pdapat mencegah pertumbuhanpmikroorganisme beracunpcontoh Clostridium botulinum (pH 4,6 tidak dapat tumbuhpdan tidakpmembentuk toksin).
2) Mempunyaipnilai gizi yangplebih tinggi dari nilai gizi bahan asalnya (mikroorganisme bersifat katabolik, memecah senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana sehingga mudah dicernapdan mensintesis vitamin kompleks dan faktor-faktor pertumbuhan badan lainnya, sebagai contoh vitamin B12, riboflavin,pprovitamin A).
3) Dapat terjadippemecahan bahan-bahan yang tidak dapat dicerna oleh enzim- enzim tertentu, contohnya selulosa danphemiselulosa dipecah menjadi gula sederhana.
Kerugian fermentasi
Kerugianpdari fermentasi diantaranya adalah dapat menyebabkan keracunan karena toksin yangpterbentuk, sebagai contoh tempe bongkrek dapat meng- hasilkan racun, demikian juga dengan oncomp(Dwiari dkk., 2008).
3.1.4 Produk Teknologi Fermentasi
Produk panganpdari hasil fermentasi sangat banyak.pBerikut ini merupakan beberapa contohpproduk dari hasilpfermentasi:
1) Nata de coco
Nata de cocopmerupakan jenis makananphasil fermentasi oleh bakteri Acetobacter xylinum. Makanan inipberbentuk padat, kokoh, kuat, putih, transparan, dan kenyal dengan rasa mirippkolang-kaling. Proses pembuatan Nata de cocopyaitu
7
dengan memanaskan airpkelapa yang telah disaring. Dalam pemanasan ini ditambahkan 7,5% gulapdari volume air kelapap(75 g gula untuk 1 liter kelapa).
Pendinginan dilakukan pada suhupkamar. tingkatpkeasamannyapdiatur dengan menambahkan asam cukapsampai pH 4-5. Kemudianpdilakukan penambahan bakteri starterpdan diinkubasi (diperam) selamap2 minggu. Pada pemeraman, wadah ditutupprapat dengan plastik. Suhu pemeramanpterbaik adalah 300C. Air kelapa akan menggumpal, menghasilkanpnata de coco yang telah siap untuk dipanenp(Suprihatin, 2010).
2) Yogurt
Yogurt adalah salah satu produk fermentasi susu yang dibuat dengan menambahkan starter yang terdiri dari dua jenis bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua jenis bakteri ini merombak laktosa atau gula susu menjadi asam laktat, yang selain memberi cita rasa khas pada yogurt, juga bersifat sebagai pengawet (Suprihatin, 2010).
3) Roti
Organismepyang berperan adalahpSaccharomyces cerevisiae. Khamir tersebut menghasilkan gas sehinggapadonan mengembangpdan menyebabkan tekstur roti lepas/lunak danpberpori. Adonan rotipterdiri atas campuran tepung terigu, air, garam, khamir, gula,ptelur dan lain-lain. Mekanismepfermentasi oleh khamir yaitu mula- mula gula yang terkandung di dalam tepung dan gula yang ditambahkanpdifermentasi oleh khamir. Karbohidrat tepung diubah menjadi maltosa oleh enzim amilase dalamptepung diubah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa tersebut oleh maltasepdari khamir dipecah menjadi etanol, CO2, komponen volatil, dan produkprodukplainnya. CO2 ditahan oleh gluten. Gluten merupakan protein tepungpterigu yang tidak larut dalam air. Gluten bersifat elastis dan dapatpmemanjang (Dwiari dkk., 2008).
4) Tauco
Taucopmerupakan salah satu jenis produkpfermentasi. Bahanpbaku yang sering digunakanpuntuk membuat taucopadalah kedelai hitam Pada prinsipnya proses pembuatanptauco melalui dua tahapanpfermentasi yaitu: fermentasi kapang dan fermentasi garam.pTahapan-tahapan yang perlupdilakukan untuk membuatptauco
meliputi: perendaman,ppencucian, pengukusan, penirisan,ppenambahan laru, fermentasi kapang, dan dilanjutkan dengan perendaman dalam larutan garam (fermentasi garam) selanjutnya adalah penyempurnaan. Selama proses fermentasi kapang mikroba yang berperan adalah kapang dari jenis AspergillusI yaitu A.
oryzae atau dari jenis R.poryzae dan R. oligosporus. Mikroba yang aktif dalam fermentasi garam adalah Lactobacillus delbrueckii, Hansenula sp., dan Zygosaccharomyces yang dapatptumbuh secara spontan.
Selama proses fermentasi baikpfermentasi kapang maupun fermentasi garam akan terjadi perubahan-perubahan baik secara fisik maupun kimiawi karena aktivitas dari mikroba tersebut. Selamapfermentasi kapang, kapang yang berperan akan memproduksi enzim seperti enzim amilase, enzim protease, dan enzim lipase.
Dengan adanya kapang tersebutpmaka akan terjadi pemecahan komponen- komponen daripbahan tersebut (Suprihatin, 2010).
5) Tempe
Untukpmembuat tempe dibutuhkanpinokulum atau laru tempe atau ragi tempe.
Laru tempe dapat dijumpaipdalam berbagai bentuk misalnya bentuk tepung atau yang menempel pada daun warupdan dikenal dengan nama Usar. Mikroba yang sering dijumpai pada laru tempepadalah kapang jenis Rhizopus oligosporus.
Beberapa jenis bakteri yang berperanppula dalam prosespfermentasi tempe diantaranyapadalah: Bacillus sp., Lactobacillus sp., Pediococcus sp., Streptococcus sp.Selama proses fermentasi, kedelai akan mengalami perubahan baik fisik maupun kimianya.pProtein kedelai dengan adanya aktivitas proteolitik kapang akan diuraikan menjadi asan-asam amino, sehingga nitrogen terlarutnya akan mengalami peningkatan. Dengan adanya peningkatan dari nitrogen terlarut maka pH juga akan mengalami peningkatan.pNilai pH untuk tempe yang baik berkisar antara 6,3 sampai 6,5.pKedelai yang telah difermentasi menjadi tempe akan lebih mudahpdicerna. Selama prosespfermentasi karbohidrat dan protein akan dipecah oleh kapang menjadipbagianbagian yang lebih mudah larut,pmudah dicernapdan ternyata bau langu daripkedelai juga akan hilangp(Suprihatin, 2010).
9 3.2 Kristalisasi
Menurut Brown (1978) kristalisasipadalah suatupproses pembentukan kristal dari larutannyapdan kristal yang dihasilkan dapat dipisahkan secara mekanik. Kristalisasi merupakanpperistiwa pembentukan partikel-partikel zat padat dalam suatupfase homogen. Kristalisasipdari larutan dapat terjadi jika padatan terlarut dalam keadaan berlebih (di luar kesetimbangan),pmaka sistem akan mencapaipkesetimbangan dengan carapmengkristalkanppadatan terlarut (Fachry dkk., 2008).
Kristalisasi senyawa dalam larutan langsung pada permukaan transfer panas dimana kerak terbentuk memerlukan tiga faktor simultanpyaitu konsentrasi lewat jenuhp(supersaturation),pnukleasi (terbentuknya inti kristal) dan waktu kontak yang memadai. Pada saat terjadi penguapan, kondisi jenuhp(saturation) dan kondisi lewat jenuhp(supersaturation) dicapai secara simultan melalui pemekatan larutan dan penurunanpdaya larutpsetimbang saatpkenaikan suhu menjadi suhu penguapan (Salimin, 2010). Pembentukan inti kristal terjadi saat larutan jenuh, kemudian sewaktu larutan melewati kondisiplewat jenuhpbeberapa molekul akan bergabung membentuk inti kristal. Inti kristal ini akanpterlarut bilapukurannya lebih kecil dari ukuran partikel kritis (inti kritis), sementarapitu kristal-kristal akan berkembang bila ukurannya lebihpbesar dari partikel kritis. Apabila ukuran inti kristalpmenjadi lebih besar dari intipkritis, maka akan terjadi pertumbuhan kristal.
Kristalisasipmerupakan proses separasi suatupsolute dari larutannya membentuk fasa padatan kristalin, artinyapsolute dalam larutan akan berpindah dan menempel kepermukaanpKristal induk, sehinggapseolah-olah Kristal induknya tumbuh membesar sesuai dengan bentuk habitnya. Kristal adalah fasa padatan berbentukptertentu/spesifik dimanappermukaannyapberupa kisi-kisi.
Bentuk kristal yang spesifikpini disebut dengan kristal habit :contoh bentuk kubus, prisma,poctahedron, rhombic dll (Salimin, 2010).
3.2.1 Prinsip Kristalisasi
Dalam kristalisasi solut dari suatu larutan terdapat dua tahapan proses yaitu terbentuknya partikel-partikel baru, nukleasi, diikuti pertumbuhan partikel tersebut
menjadi ukuran makroskopis. Proses tersebut dapat terjadi oleh adanya gaya pendorong yang berupa konsentrasi lewat jenuh. Nukleasi dan pertumbuhan tersebutptidak dapat terjadi dalam larutan jenuh maupun tidak jenuh. Menurut Salimin (2010)pkonsentrasi lewat jenuh suatu larutan dapat diperoleh melalui metode di bawah ini :
a. Jika hargapkelarutan solut sangat dipengaruhi olehptemperatur seperti kebanyakan garam anorganik danpbahan organik, konsentrasi lewat jenuh dapat diperoleh melewati pendinginan danppenurunan temperatur larutan tidak jenuh. Kristalisasi campuran asam boratpdan lithium hidroksida melalui cara tersebut.
b. Jika harga kelarutan solutptidak begitu dipengaruhi oleh temperatur seperti untuk garam-garam biasa, konsentrasi lewat jenuh dapat diperoleh melalui penguapanpsolven larutan tidak jenuh.
c. Bila pendinginan dan penguapan tidak diinginkan seperti bilapkelarutan sangat tinggi, konsentrasi lewatpjenuh dapat dibangkitkan melalui penambahan komponen ketiga yang akanpberinteraksi dengan solven awal membentuk campuran solvenpyang menurunkan kelarutan solut.
d. Jikapkondisi presipitasi diperlukan, solut baru dapat diciptakan melalui penambahan komponenpketiga yang akan berinteraksi dengan solut awal membentuk substansi tidakplarut (mengendap).
e. Pendinginan adiabatispdalam keadaan vakum merupakan metode penting dalam kristalisasi skala besar. Bila larutan panas dimasukkan ke dalam tempat vakum yang bertekanan totalplebih kecil dari tekanan uap solven pada temperatur larutan masuk,pterjadilah penguapan danppendinginan adiabatis yang memberikanpkonsentrasi lewat jenuh.
3.2.2 Macam-macam Kristalisasi
Dipandang dari asalnya, kristalisasi dapat dibagi menjadi 3 proses utama:
a. Kristalisasipdari larutan (solution) :pmerupakan proses kristalisasi yang umum dijumpai di bidangpTeknik Kimia : pembuatanpproduk-produk kristal senyawa anorganikpmaupun organic seperti urea, gula pasir, sodium glutamat, asam sitrat, garam dapur, tawas,pfero sulfat dll.
11
b. Kristalisasipdari lelehan (melt) : dikembangkan khususnyapuntuk pembuatan silicon single kristalpyang selanjutnya dibuat silicon waver yang merupakan bahan dasar pembutan chip-chip integrated circuit ( IC ).pProses Prilling ataupun granulasipsering dimasukkanpdalam tipe kristalisasi ini.
c. Kristalisasi dari fasa Uap: adalah prosespsublimasi-desublimasi dimana suatu senyawa dalam fasa uappdisublimasikan membentuk kristal. Dalam industri prosesnya bisa meliputi beberapa tahapanpuntuk mendapatkan produkpkristal yang murni.pContohnya pemisahan suatu senyawa dari campurannya melalui tahapan proses:
Padat cair uap padat kristalin.
Contohnya: pemurnian anthracene,panthraquinon, camphor, thymol
Uraniumphexafluoride, zirconium tetrachloride, sulphur.
3.2.3 Tahapan kristalisasi dan faktor-faktor yang berpengaruh pada pertumbuhan kristalisasi
Pada dasarnya pertumbuhan adalahpfenomena transfermassa dari fasa cair (larutan) ke fasa padat (kristal).pOleh karena itu, secara umum faktor-faktor yang mempengaruhiptransfer massa juga mempengaruhippertumbuhan kristal. Berikut ini beberapapfaktor:
1. Temperatur
Pertumbuhanpkristal pada temperaturptinggi dikontrol oleh difusi (diffusion controlled), sedang pada temperatur rendah dikontrol olehpsurface integration (Muilin, 2001). Pada umumnyapkomponen pembentukan kristal cenderung mengendappatau menempel sebagai kristalppada temperatur tinggi. Hal ini disebabkan karena kelarutannya menurunpdengan naiknyaptemperatur. Laju penggerakan mulaipmeningkat pada temperatur air 50oC atauplebih dan kadang- kadang masalahpkerak terjadi pada temperaturpair di atas 60oC.
2. Ukuran Kristal
Umumnya kecepatan pertumbuhan pada kristal yang berukuran kecil lebih tinggi daripada kecepatan pertumbuhan pada kristal berukuran besar. Pada partikel berukuran 200 μm –2 mm, solution velocity sangat berperan. Partikel berukuran
lebih besar mempunyaipkecepatan terminalplebih besar pula. Oleh karena itu, padappertumbuhan yangpdipengaruhi difusi, semakin besar partikel, semakin rendah kecepatanppertumbuhannya.
3. Impurities
Impuritiespmemberikan pengaruh yang cukup luas bagi pertumbuhan kristal. Beberapa impurities dapatpmeningkatkan laju pertumbuhan, beberapa yang lainnya menghambat pertumbuhan. Beberapa impurities dapat mempengaruhi pertumbuhan dalam jumlah yangpsangat kecil, beberapa yang lain berpengaruh jika jumlahnya cukup banyak. Impurities mempengaruhi pertumbuhan kristal denganpberbagai macam cara. Impurities dapat merubah sifat larutan, merubah konsentrasi kesetimbangan danpderajat supersaturasi, serta dapat pula merubah karakteristik lapisan adsorpsi pada permukaan kristal.pImpurities dapat teradsorpsi pada permukaanptertentu dari kristalpkemudian menghambat pertumbuhan dari permukaan itu.pImpurities seperti inilah yangpmenyebabkan morfologi kristalpdapat berubah menjadipseperti jarum maupun pipih seperti piringan.
4. Kelarutan dan Supersaturasi
Kelarutanpadalah kuantitaspmaksimal padatan yang dapat terkandung dalam suatu larutan. Larutan yangptidak mampu melarutkan padatan lagi disebut sebagai larutan jenuh.pSupersaturasi adalah keadaan dimana larutanpmengandung konsentrasippadatan terlarutpyang lebih tinggi daripada konsentrasi kesetimbangan (jenuh). Kristalisasipdapat terjadi hanyapjika kondisi supersaturasi dapat dicapai. Kondisipsupersaturasi dapat dicapai denganpbeberapa cara:
a. penurunan suhup(dilakukan jika harga kelarutan berubah cukup signifikan ketikapsuhu larutan diubah).
b. penguapan (dilakukan jika ketergantunganpkelarutan terhadap suhu kecil, biasanya larutanpsangat larut (very soluble).
c. penambahan komponen ketiga (salting).
Tahapan kristalisasi yaitu:
1. Pembentukan inti atau nukleasi
Nukleasi adalahppembentukan inti-intipkristal baru.pselama nukleasi molekul-molekul dalamplarutan mengatur diri dalam membentuk kristal Nukleasi