PROSES EKSTRUSI
Ekstrusi adalah suatu proses yang
mengkombinasikan beberapa proses meliputi pencampuran, pemasakan,
pengadonan, penghancuran, pencetakan, dan pembentukan.
Tujuan ekstrusi adalah untuk meningkatkan keragaman jenis produk pangan dalam
berbagai bentuk, tekstur, warna, dan cita rasa.
definisi
Proses ekstrusi dapat berupa pengolahan suhu rendah misalnya pada pasta, atau pengolahan suhu tinggi misalnya pada pembuatan snack.
Tekanan yg digunakan dalam ekstruder (alat ekstrusi) berfungsi mengendalikan bentuk, menjaga air dalam kondisi cair yg sangat panas, dan meningkatkan pengadukan.
Tekanan bervariasi mulai dari 15 sampai 200 atm.
Ekstruder terdiri dari suatu ulir (sejenis ulir bertekanan) yang menekan bahan baku
sehingga berubah menjadi bahan semi padat. Bahan tersebut ditekan keluar
melalui suatu lubang terbatas (cetakan/die) pada ujung ulir. Jika bahan baku tersebut
mengalami pemanasan, maka proses ini disebut pemasakan ekstrusi (ekstrusi
panas)
Ciri utama proses ekstrusi adalah sifatnya yang kontinyu. Alat ekstruder dioperasikan dalam kondisi kesetimbangan dinamis, yaitu input setara dengan output, bahan yg
masuk setara dengan produk.
1. Keberagaman produk dalam kisaran luas yg kebanyakan tidak dengan mudah
dihasilkan oleh metode pengolahan lain, dapat dihasilkan dengan mengubah bahan baku, kondisi pengoperasian, dan cetakan.
2. Biaya operasional lebih rendah dan
produktivitas lebih tinggi karena dapat dioperasikan kontinyu tanpa terputus.
Keunggulan dari proses ekstrusi
3. Menghasilkan produk berkualitas tinggi, karena pemasakan ekstrusi melibatkan
suhu tinggi dalam waktu pendek sehingga komponen bahan pangan yang peka tidak mengalami kerusakan.
4. Ramah lingkungan karena merupakan
proses dengan kadar air rendah, dan tidak menghasilkan limbah
Dapat dibuat dari bahan baku yg beragam, umumnya tepung terigu, tepung jagung.
Sedangkan yg lain misalnya tepung beras, kentang, gandum hitam, barley, oat,
sorgum, ketela pohon, tapioka, dan tepung kacang-kacangan.
Pada proses ini kadar air bahan yg
digunakan relatif lebih rendah dibandingkan dengan kadar air bahan atau adonan pada proses konvensional.
Bahan Baku
Keadaan fisik bahan baku seperti ukuran partikel, kekerasan, sifat friksi, pelumasan bahan, dan plastisitas berperan lebih
penting dibandingkan proses pengolahan yg lain
Produk ekstrusi terbentuk dari biopolimer alami yg berasal dari bahan baku seperti sereal, tepung umbi-umbian tinggi pati,
lemak dari biji kacang-kacang, dan protein dari sumber kaya protein.
Interaksi sifat bahan baku, variabel proses, dan karakteristik produk
Parameter Proses -Konfigurasi ulir
-Kecepatan ulir
-Kecepatan masuk bahan
-Kecepatan air -Ukuran cetakan
-Kecepatan pemanasan -Kecepatan
pendinginan
Bahan Baku : -Jenis pati
-Kandungan protein -Kandungan lemak -Kandungan air -Absorpsi
-Ukuran partikel -Formulasi
-Profil suhu -Profil tekanan -Waktu distribusi -Jumlah
peremukan
- Gelatinisasi - Denaturasi - Dekstrinisasi
- Kinetika
Sifat Fungsional Produk :
-kecepatan rehidrasi Nilai nutrisi
Sifat organoleptik Kelarutan
Kekerasan Tekstur
Kerapatan bulk
Tingkat kemasakan EKSTRUDER
Struktur produk ekstrusi terbentuk dari
biopolimer yg meleleh dan pengembangan gelembung uap air sehingga terjadi
perubahan bentuk bahan menjadi berongga.
Setelah pengembangan, penurunan suhu yang cepat menyebabkan penguapan.
Peningkatan viskositas akibat penguapan air berakibat pada pengerasan struktur sel.
1. Pembentuk struktur
ekstrudat
Polimer pembentuk struktur harus mempunyai berat molekul minimum sehingga viskositas fluida cukup untuk
mencegah atau mengendalikan pengerutan ekstrudat setelah ekstrudat mencapai
pengembangan maksimum.
Jika ekstrudat terlalu kental maka akan
terjadi pengerutan secara cepat sehingga mengakibatkan pengembangan yg rendah.
Keberadaan bahan terdispersi akan
mempengaruhi proses ekstrusi. Misalnya yaitu protein dan selulosa pada kadar
tinggi.
Keberadaannya pada dinding sel udara akan menurunkan kemampuan
pengembangan lapisan pati.
Berpengaruh terhadap pembentukan
struktur elastis ketika ekstrudat keluar dari ekstruder.
Pada bahan dengan kadar air rendah pada proses ekstrusi, interaksi fisik antar bahan menyebabkan gesekan dan menimbulkan
energi mekanis. Sumber panas tersebut dapat memanaskan bahan
Kecepatan pemanasan sangat tinggi pada sistem dengan kadar air rendah, sehingga untuk bahan baku ekstrudat dengan K.A sampai 25% tidak diperlukan pemanas
eksternal untuk mencapai suhu operasional ekstrusi sebesar 150 oC.
Penambahan air berperan untuk
menurunkan interaksi dengan cara
memplastisisasi polimer dan mengubahnya dari bentuk padat menjadi fluida plastis yg dapat mengalami deformasi.
Akan tetapi peningkatan kadar air berlebih dapat menyebabkan penurunan energi
mekanis dan panas.
Partikel pati, serat, dan protein secara mekanis diaduk oleh sistem ulir yg ada di dalam ekstruder dan mengalami perubahan bentuk fisik.
Intensitas pengadukan dapat berkurang akibat adanya minyak dan lemak.
Bahan tersebut berperan sebagai pelumas, baik bagi komponen-komponen yg berinteraksi dalam massa adonan maupun antara permukaan logam ulir dan silinder ekstruder.
Kadar lemak dan minyak yg ditambahkan
sebaiknya hanya sebesar 1 -2%, karena pada kadar tinggi dapat menghambat pengembangan.
Penambahan bahan dengan berat molekul rendah seperti gula, garam dapat
ditambahkan ke dalam adonan untuk memberi cita rasa.
Bahan pembentuk inti misalnya kalsium karbonat dan kapur (magnesium silikat) dapat ditambahkan untuk meningkatkan pembentukan inti gelembung dalam fluida.
Pemberian warna dan penguat rasa
(flavour) dapat ditambahkan baik selama ekstrusi atau perlakuan tambahan setelah ekstrusi.
Pemilihan alat ekstruder yg digunakan didasarkan pada pertimbangan :
Jenis ulir tunggal atau ganda
Kadar air bahan baku
Sistem operasi (kontinyu atau batch)
Sifat sensori ekstrudat
Formula bahan baku
Jenis produk yg dihasilkan
Produktivitas
Sumber energi ekstruder
Ketersediaan modal
Jenis-jenis Ekstrusi
1. Ulir tunggal basah
2. Ulir tunggal kering
3. Ulir ganda
Semua jenis ekstruder terdiri dari ulir yang akan mengalirkan atau membawa
campuran bahan baku di sepanjang tabung ekstruder atau barrel.
Bahan dipanaskan di dalam ekstrusi suhu tinggi dengan barrel diberi jacket uap air (steam) atau ulir yg dipanaskan.
Pemanasan dapat menggunakan elemen pemanas listrik, selain itu ditimbulkan dari gesekan akibat gerakan ulir dan bagian
dalam barrel.
Akibat pergerakan ulir dan lubang die yg kecil. Terjadi tekanan tinggi dalam
ekstruder.
1. Pemasakan Ekstrusi
Tekanan tinggi dan lubang die yg kecil digunakan untuk membentuk produk yg mengembang.
Pelepasan tekanan yg cepat ketika bahan didorong keluar die menyebabkan
pengembangan uap air atau gas di dalam bahan
Uap air dalam bahan hilang akibat evaporasi
Pengembangan yg besar dikendalikan
dengan tekanan dan suhu yg dihasilkan di dalam ekstruder.
Kadar air pada beberapa produk (snack, sereal) selanjutnya diturunkan dengan pengeringan
Tekanan rendah dan die dengan rongga yg besar digunakan untuk memproduksi
produk dengan densitas tinggi, misalnya saja macaroni yang membutuhkan proses lebih lanjut sebelum dikonsumsi
Ekstrusi suhu tinggi dilakukan dengan
proses HTST (180 – 190 oC selama 20 -40 detik) untuk meminimumkan nutrisi yg
hilang
Daya simpan yg tinggi didapatkan dengan mengatur nilai Aw yg rendah
Produk diekstrusi tanpa pemasakan bahan yang menyebabkan pengembangan.
Ekstruder mempunyai ulir yang
dioperasikan pada kecepatan rendah di dalam barrel yg rata sehingga gesekan bahan rendah.
Ekstrusi ini digunakan untuk memproduksi pasta, dan jenis-jenis permen tertentu
2. Ekstrusi Dingin
1. Ekstruder Ulir Tunggal
Jenis ekstruder ini diklasifikasikan
berdasarkan intensitas pengadukan selama proses ekstrusi menjadi :
a. Pengadukan tinggi (sereal sarapan, snack)
b. Pengadukan medium (roti, pakan semi basah)
c. Pengadukan rendah (untuk pasta dan produk daging)
Ulir memiliki beberapa bagian :
Bagian pengumpan untuk memadatkan partikel menjadi massa homogen
Bagian pengadon untuk memadatkan, mencampur, mengaduk menjadi bahnan plastis.
Bagian pemasakan
Ekstruder ulir tunggal digunakan secara luas untuk ekstrusi suhu tinggi.
Tipe ini termasuk dalam ekstruder basah karena air atau uap air diinjeksikan ke
dalam barrel selama pengolahan.
Barrel dilengkapi bagian pemanas dan pendingin
Ekstruder ulir tunggal memiliki kemampuan terbatas untuk mencampur, karena itu
sebelum pencampuran bahan dilakukan
pra-pengkondisan dengan penambahan air dan uap air.
Barrel ulir tunggal dapat dibagi menjadi tiga zona pengolahan : zona pemasukan bahan, zona pengulenan, dan zona pemasakan
akhir.
Ulir berputar membentuk angka 8 di dalam barrel
Perputaran ulir saling bertautan.
Keuntungannya :
- Kecepatan pemasukan bahan dan fluktuasi pada kecepatan produksi dapat diatur
Dapat menangani bahan yg mengandung minyak, lengket, dan sangat berair.
Campuran ukuran partikel, dari tepung halus
sampai butiran dapat dilakukan, sementara pada ulir tunggal terbatas pada ukuran partikel butiran
2. Ekstruder Ulir Ganda
Tidak memerlukan sumber pemanasan dar luar atau uap air untuk injeksi, hanya
mengalami pemanasan akibat gesekan mekanik.
Kisaran suhu pemasakan mencapai 82-160 oC dengan tekanan sangat tinggi.
Setelah bahan keluar dari die, tekanan
segera keluar dari produk menyebabkan air di dalamnya menguap menjadi uap air dan membuat produk mengembang.
3. Ekstruder Kering
Single screw
Twin screw
Macam-macam bentuk
screw
Twin Screw
Variasi produk ekstrusi
Terima kasih...
