Transcript TEKNOLOGI PENGOLAHAN PANGAN

FITHRI CHOIRUN NISA
PENDAHULUAN
Pengolahan
 Fisik :
Termal & Nontermal
Kristalisasi & Ekstraksi
 Kimia
 (Mikro)Biologis & Enzimatis
Pengolahan Fisik
Pengolahan Termal:
Membunuh mikrobia penyebab penyakit
dan kebusukan
Umur simpan panjang
Penurunan mutu (nutrisi & organoleptik)
Destruksi senyawa racun, antinutrisi,
meningkatkan cita rasa, meningkatkan
daya cerna protein dan pati
Pengolahan Termal
Penyerapan panas
 Uap / air panas:
Pemasakan, Blansing, Pasteurisasi,
Sterilisasi, Evaporasi, Ekstrusi
 Udara panas:
Pemanggangan, Penyangraian,
Pengeringan
Pengolahan Termal
Penyerapan panas
• Minyak panas:
Penggorengan
• Energi radiasi
Gelombang mikro, infra merah,
ionisasi
Pengolahan Termal
Pelepasan panas
 Pendinginan
 Pembekuan
Pengolahan Non Termal
 High pressure (HP)
 Pulsed electric field (PEF)
 Ohmic heating (OH)
Pengolahan Kimia
 Gula
 Garam
 Asam
 Pengasapan
 Bahan Tambahan Kimia
Pengolahan (Mikro)Biologis dan Enzimatis
 (Mikro)Biologis
- Kapang : SCO, SCP
- Yeast : roti, etanol
- Bakteri : nata, cuka, yogurt
 Enzimatis
- Amilase (,,gluko), Pullulanase
- Protease
- Lipase
MATERI






Pendinginan
Pembekuan
Kristalisasi
Ekstraksi
Pengolahan Kimiawi
Irradiasi
PENDINGINAN
Prinsip
 Penurunan suhu bahan pada kisaran
antara -1 – 8C
 Menurunkan kecepatan perubahan
biokimia dan mikrobiologis
memperpanjang umur simpan
Pengelompokan bahan pangan
berdasar suhu penyimpanan
 -1 – 1C : ikan segar, daging, sosis dan
daging giling, daging dan ikan asap
 0 - 5C : daging kaleng pasteurisasi, susu,
krim, yoghurt
 0 - 8C : daging dan ikan masak, mentega,
margarin, keju, buah lunak
Teori
 Penurunan suhu di bawah kebutuhan
minimal pertumbuhan mikrobia
memperpanjang waktu generasi :
mencegah / menghambat reproduksi
 Pendinginan mencegah pertumbuhan
mikrobia termofilik (35 - 55C) dan mesofilik
(10 - 40C)
 Pendinginan menurunkan kecepatan
perubahan enzimatis dan menghambat
respirasi
 Kecepatan respirasi tdk konstan pada suhu
penyimpanan
buah klimakterik
 Respirasi aerobik jaringan hewan menurun
cepat saat disembelih
Glikogen
respirasi anaerobik
Asam laktat
pH turun
rigor mortis:
jaringan otot kaku
 Pendinginan selama respirasi anaerobik:
tekstur dan warna yang diinginkan
 Pendinginan sebelum rigor mortis cold
shortening
Teknik Pendinginan
Pendinginan terjadi karena perubahan fase
refrigeran (padat ke gas atau cair ke gas)
membutuhkan / menyerap panas
 Pendinginan Mekanis
sistem refrigerasi.htm
 Pendinginan Kriogenik
 Pendinginan Mekanis
- Air blast
- Hydrocooling
- PHE (plate heat exchanger)
PHE.htm
PHE animasi.htm
 Pendinginan Kriogenik
CO2 padat
Nitrogen cair
: 352 kJ/kg (-78C)
: 358 kJ/kg (-178 C)
Perubahan Selama Pendinginan
Perubahan Karakteristik Sensori
 Warna: apel pencoklatan enzimatis
 Tekstur: buah potong
kehilangan air
puding
sineresis
 Aroma dan cita rasa: kol (apek) autolisis
Bau asam
BAL
Bau amoniak Pseudomonas
Bau apek
kapang
Perubahan Kimiawi
 Chilling injury pada buah tropis
(3 – 10C di atas titik bekunya)
pematangan tdk sempurna
penurunan integritas struktural
pembentukan aroma & cita rasa yang
tidak diinginkan
 Pembentukan oksimioglobin pada daging
daging merah segar
Oxymyoglobin
(Fe2+, mengikat oksigen)
(merah cherry)
+O2
Oksidasi
- O2
Deoxymyoglobin
(Fe2+, tidak ada ikatan)
(merah keunguan)
Reduksi
Oksidasi
Reduksi
Metmyoglobin
(Fe3+, mengikat air)
(merah kecoklatan)
Normal
Chilling injury
Perubahan Mikrobiologis
 Bau & cita rasa
Bau mudah menguap
metabolisme
(bersulfur & bernitrogen) protein
Asam
metabolisme karbohidrat
 Tekstur:
Berlendir
pembentukan polisakarida
Pelunakan jaringan
Aspek Keamanan
Mikrobia patogen tidak dapat tumbuh
pada suhu < 5C, termasuk
Salmonella,
Campylobacter,
Clostridium perfringens,
Staphylococcus aureus
Mikrobia patogen yang dapat tumbuh pada
suhu rendah (-1 - 1 C):
Listeria monocytogenes
post process
keju lunak, susu pasteurisasi
Yersinia enterolitica
coklat, tahu, susu pasteurisasi,
sayuran, daging, unggas, ikan
Aeromonas hydrophilla
Mikrobia patogen pembentuk spora
dapat tumbuh pada suhu 3-5C :
Clostridium botulinum
Bacillus cereus
PEMBEKUAN
Prinsip
Penurunan suhu produk di bawah titik
bekunya dan sejumlah air berubah
bentuk menjadi kristal es
pengawetan:
suhu rendah
Aw rendah
Teori
Pengambilan panas bahan:
 panas sensibel: penurunan suhu
 panas respirasi
 panas laten kristalisasi: air
es
kapasitas alat pembeku
Hubungan waktu-suhu
selama pembekuan
A
B
f
D
E
S
Suhu
C
a
F
Waktu
AS : Bahan didinginkan di bawah titik bekunya.
Pd titik S air tetap cair (supercooling)
SB : Suhu naik cepat ke titik beku, kristal es
mulai terbentuk & panas laten dilepaskan
BC : Panas dilepaskan dr bahan, panas laten
dilepas & es terbentuk
CD : Solut mengalami supersaturasi &
terbentuk kristal. Panas laten dilepaskan &
suhu naik ke suhu eutectic
DE : Kristalisasi air & solut berlanjut
EF : Suhu campuran es-air turun ke suhu
freezer
Metode Pembekuan
 Pembekuan mekanis
 Pembekuan kriogenik
• Mechanical freezer
evaporasi & kompresi refrigeran
dalam siklus kontinu & dalam tempat
tertutup (pipa)
• Cryogenic freezer
perubahan fase refrigeran tidak
dapat balik & dalam tempat terbuka
• Mechanical Freezer
- Cooled air freezer
- Cooled liquid freezer
- Cooled surface freezer
• Cryogenic freezer
Cooled air freezer
Chest freezer:
Chest freezer:
 Pembekuan dalam udara stasioner
pada suhu -20 - -30C
 Digunakan untuk:
- pembekuan daging
- penyimpanan makanan beku
- ruang pengeras utk es krim
Cooled air freezer
Blast freezer:
Blast freezer:
 Udara diresirkulasikan pada makanan
antara -30 – -40C pada kecepatan
1,5 – 6 m/dt
 Ekonomis untuk pembekuan bahan yang
berbeda bentuk & ukuran
Cooled air freezer
Belt freezer
Belt freezer:
spiral freezer.htm
 Modifikasi blast freezer, bahan
ditempatkan pada belt yang bergerak
 Udara dingin atau semprotan nitrogen
cair diarahkan ke bahan dengan arah
berlawanan
 Cooled liquid freezer
Immersion freezer:
• Bahan dikemas & dilewatkan melalui
wadah yang berisi larutan PG, garam,
gliserol, atau kalsium klorida
• Bahan pendingin tetap cair, tidak terjadi
perubahan fase selama pembekuan
Cooled surface freezer
Plate freezer
Plate freezer
plate freezer.htm
 Plate freezer terdiri dari beberapa plate
 Refrigeran dipompakan pada -40C
 Bahan (fillet ikan, beef burger)
ditempatkan diantara plate
Cryogenic freezer
immersion freezer.htm
Perubahan Selama Pembekuan
 Perubahan pada pigmen, cita rasa, &
komponen nutrisi
 Destabilisasi emulsi
 Pengendapan protein
 Perubahan tekstur
kecepatan
pembekuan
Kecepatan Pembekuan
Pembekuan
Lambat
Pembekuan
Cepat
Aspek Mikrobiologis
 Sel vegetatif khamir, kapang, & bakteri
gram negatif (coliform & Salmonella)
mudah rusak
 Bakteri gram positif (Staphylococcus
aureus & Enterococci) & spora kapang
lebih tahan
 Spora bakteri (Bacillus & Clostridium)
tahan
KRISTALISASI
Prinsip
Pembentukan kristal:
 Kondisi lewat jenuh (larutan)
penambahan solut
 Kondisi lewat dingin (cairan)
pendinginan di bawah titik beku
Cairan / larutan jenuh
Kristalisasi
panas laten
(energi sistem minimum)
Tahap Kristalisasi:
- Pencapaian kondisi lewat jenuh /
lewat dingin
- Nukleasi
- Pertumbuhan kristal
- Rekristalisasi
Nukleasi
- Formula:
• konsentrasi
• jenis pemicu (promotor) /
penghambat (inhibitor)
- Kondisi pengolahan:
• laju pindah panas
• laju pindah massa
Nukleasi terhambat
Sangat lewat jenuh
Keadaan gelas (glass state):
cairan kental mempunyai sifat
seperti padatan
Pertumbuhan kristal
Inti kristal + molekul pembentuk kristal
pertumbuhan kristal
kesetimbangan:
• suhu
• komposisi sistem
Rekristalisasi
terjadi selama penyimpanan
(suhu & RH berubah maupun tetap)
Meminimumkan energi sistem
Contoh:
• Kristal es kasar pd produk pangan beku
• Fat bloom (bercak putih akibat lemak
mengkristal) pada produk coklat
Kristalisasi dalam Produk Pangan
Unsur pembentuk struktur
kristal
Mutu, tekstur, daya simpan
Komponen pembentuk kristal:
• Air, gula, gula alkohol, lemak, pati
• Pengemulsi, garam, asam organik, protein
Pengaruh Kristalisasi
• Polimorfisme : pembentukan kristal dgn
btk berbeda
trigliserida dan laktosa
• Kristalisasi pada es krim
kristal es
kristal laktosa
• Kristalisasi pada roti
kristal pati
stalling
Polimorfi:
Bahan pangan yg berada dalam lebih dari
satu btk kristal
t.l. berbeda-beda
ex : mentega kakao
Btk kristal:

 (metastabil)
’
 (stabil)
t.l. 18C
t.l. 22C
t.l. 28C
t.l. 34,5C
Pengendalian Kristalisasi
• Pengendalian jumlah, ukuran, distribusi,
bentuk, dan polimorfisme
formulasi dan kondisi pengolahan
- kristal kecil dan banyak
- kristal besar dan sedikit
separasi
Pengendalian Kristalisasi
• Pengendalian utk mencegah kristalisasi
kristalisasi gula: hard candy, karamel,
susu bubuk, whey bubuk
kristalisasi kalsium laktat: keju
• Pengendalian kristalisasi pd penyimpanan
Kristalisasi untuk Separasi
- Kristalisasi garam dan gula
pemekatan
- Kristalisasi lemak (fraksinasi)
pendinginan
- Kristalisasi asam glutamat
pengaturan pH
- Kristalisasi asam lemak omega-3
kristalisasi pelarut dgn pendinginan
Tahapan Kristalisasi
• Pembentukan Inti Kristal
 Tipe Kristal:
- Tipe Homogen
tanpa bantuan senyawa asing
- Tipe Heterogen
terdiri dari bbrp senyawa berbeda
sebelum inti kristal homogen
- Tipe Sekunder
kontak antar kristal
• Pembentukan Inti Kristal
 Parameter yang Mempengaruhi:
- Kondisi lewat dingin larutan
- Suhu
- Viskositas
- Kecepatan pendinginan
- Kecepatan agitasi
- Bahan tambahan dan pengotor
• Pertumbuhan Inti Kristal
 Mekanisme:
- Penggabungan bds pindah massa
- Penggabungan permukaan
- Penggabungan bds pindah panas
• Pertumbuhan Inti Kristal
 Faktor yang mempengaruhi:
- Kondisi lewat dingin
- Viskositas
- Laju agitasi
- Sumber inti kristal
- Densitas massa kristal
- Perlakuan yg diberikan
- Bahan tambahan dan kotoran
• Pemisahan
 Metode:
- Penyaringan
- Sentrifugasi
- Dekantasi
EKSTRAKSI
Metode
• Pengepresan
• Ekstraksi Pelarut
• Destilasi uap
Ekstraksi pelarut:
suatu proses yang bertujuan
untuk memindahkan suatu
komponen solut dari
jaringannya dengan
mengunakan pelarut ( solven)
Destilasi :
proses pemisahan komponenkomponen campuran dari dua
atau lebih cairan
dengan menggunakan panas
sebagai tenaga pemisah atau
“separating agent”
Ekstraksi Pelarut
- Ekstraksi Padat-Cair
 Maserasi
 Perkolasi
 Soxhletasi
 Refluks
- Ekstraksi Cair-Cair
Ekstraksi Pelarut
Prinsip:
Like dissolves like :
pelarut hanya melarutkan senyawa
yang mempunyai polaritas sama
Maserasi
: perendaman sampel dengan pelarut
organik pada suhu kamar
Keuntungan :
peralatan sederhana
Kerugian:
• waktu yang diperlukan untuk
mengekstraksi sampel cukup lama
• pelarut yang digunakan lebih banyak
• tidak dapat digunakan untuk bahanbahan yang mempunyai tekstur keras
Perkolasi
: proses melewatkan pelarut organik
pada sampel sehingga pelarut
membawa
senyawa
organik
bersama-sama pelarut
Perkolasi
Keuntungan:
tidak memerlukan langkah tambahan
yaitu sampel padat telah terpisah dari
ekstrak
Kerugian:
• kontak antara sampel padat tidak
merata atau terbatas
• pelarut dingin sehingga tidak
melarutkan komponen secara efisien
Soxhletasi
: menggunakan soxhlet dengan
pemanasan dan pelarut dapat
dihemat
karena
terjadinya
sirkulasi pelarut yang selalu
membasahi sampel
Soxhlet
Refluks
: sampel dimasukkan ke dalam
labu bulat bersama-sama dengan
pelarut lalu dipanaskan, uap
pelarut
terkondensasi
pada
kondensor menjadi cairan yang
akan turun kembali menuju labu,
akan melarutkan kembali sampel
yang berada pada labu
Refluks
Refluks
Keuntungan:
dapat
digunakan
untuk
mengekstraksi
sampel-sampel
yang mempunyai tekstur kasar
dan tahan pemanasan langsung
Kerugian:
membutuhkan
volume
total
pelarut yang besar
Destilasi Uap
• Sampel dan air ditempatkan dalam
labu berbeda
• Air dipanaskan dan menguap, uap air
akan masuk ke dalam labu sampel
sambil
mengekstraksi
minyak
menguap yang terdapat dalam sampel
• Uap air dan minyak menguap yang
telah terekstraksi menuju kondensor
dan akan terkondensasi
Destilasi Uap
mengekstrak
sampel
yang
mengandung minyak menguap atau
komponen kimia yang mempunyai
titik didih tinggi pada tekanan udara
normal
Ekstraksi cair-cair (corong pisah) :
pemisahan komponen kimia di
antara 2 fase pelarut yang tidak
saling bercampur di mana sebagian
komponen larut pada fase pertama
dan sebagian larut pada fase kedua
Ekstraksi cair-cair (corong pisah) :
kedua fase yang mengandung zat
terdispersi dikocok, lalu didiamkan
sampai terjadi pemisahan sempurna
dan terbentuk dua lapisan fase cair, dan
komponen kimia akan terpisah ke dalam
kedua fase tersebut sesuai dengan
tingkat
kepolarannya
dengan
perbandingan konsentrasi yang tetap
Faktor yang Berpengaruh:
- Ukuran bahan
- Jenis pelarut
- Rasio bahan : pelarut
- Lama ekstraksi
- Suhu ekstraksi
Aspek Keamanan
Residu pelarut
- Metanol
- Aseton
- Heksan
PENGOLAHAN KIMIAWI
•
•
•
•
•
Pengolahan dengan garam
Pengolahan dengan asam
Pengolahan dengan gula
Pengasapan
Penambahan bahan kimia
Pengolahan dengan Garam
Tujuan:
mendapatkan kondisi tertentu yang
memungkinkan enzim atau
mikroorganisme yang tahan garam
(halotoleran) beraksi menghasilkan
produk makanan dengan karakteristik
tertentu
Kadar garam tinggi
tekanan osmotik tinggi
Aw rendah
mikrobia tidak tahan garam mati
Contoh:
- Pembuatan pickle sayuran
proses pengawetan melalui fermentasi
penurunan aktivitas enzim penyebab
pembusukan dan perubahan oksidatif
- Pembuatan kecap asin
enzim-enzim endogen halotoleran
menghidrolisis protein ikan menghasilkan
cairan dengan kadar asam amino tinggi
dan cita rasa menarik
enzim: tripsin dan katepsin B
- Pembuatan daging kyuring
garam kalium, na-nitrit, dan nitrat:
- warna yg menarik
nitrit
nitrit oksida + heme
nitrosomioglobin
- menghambat pertumbuhan mikrobia
nitrit + sulfhidril
senyawa yg tdk dpt dimetabolisme
nitrosamin (karsinogenik)
- Pembuatan keju
garam fosfat
(mono-, di-, tri-natrium fosfat)
- tekstur yg seragam dan lembut
garam berikatan dgn kalsium
dari kompleks para kasein
jembatan antar molekul protein
Pengolahan dengan Asam
Fungsi asam:
- Koagulasi protein
Keju: asam sitrat dan HCl
- Menurunkan pH (<4,5)
Makanan kaleng: asam sitrat
- Membatasi inversi sukrosa
Permen: kalium asam tartarat
Fungsi:
- Pengasam
Minuman karbonasi:
asam fosfat
- Bahan pengembang
Roti: kalium asam tartarat,
natrium alumunium sulfat,
glukono lakton, orto &
pirofosfat
+ natrium bikarbonat
Pengolahan dengan Gula
Fungsi gula:
- Pengawetan (menurunkan Aw)
Jam, jeli, SKM, manisan buah
- Gelasi
Jeli dan manisan buah:
+ pektin, asam, air
Pengasapan
Tujuan:
- Pengawetan
alat pendingin
- Meningkatkan cita rasa & warna
fenol & karbonil:
Perkembangan:
Asap alami
asap cair
Penambahan Bahan Kimia
• Pengawet
• Antioksidan
• Anti kempal
• Pengatur keasaman
• Pemutih & pematang tepung
• Pengemulsi, pemantap & pengental
• Pengeras
• Sekuestran
IRADIASI
Radiasi pengion:
Sinar 
Sinar X
Elektron
Membunuh mikrobia
Menghambat perubahan biokimia
Teori
Sinar  dan elektron:
kemampuan mengionisasi
(memecah ikatan kimia bahan)
Produk bermuatan listrik (ion) /
netral (radikal bebas)
Reaksi
Pengaruh pada Mikrobia
Ion
•Mengubah struktur membran sel
•Mempengaruhi aktivitas enzim metabolik
•Mempengaruhi DNA / RNA dalam inti sel
Membunuh mikrobia
Dosis Iradiasi
Gy (Gray) = 100 rad
= 1 Joule / kg
kGy
= 1000 Gy
Pengaruh pada Produk
 Radioaktivitas
Iradiasi tidak menghasilkan faktor
toksik
 Produk radiolitik
Produk radiolitik = produk termolitik
 Nilai Gizi
Iradiasi = cold process
- Karbohidrat, protein, dan lemak
perubahan kecil
- Vitamin
paling sensitif:
B1 (tiamin), C (asam askorbat),
A (retinol), E (-tokoferol)
Pengaruh pada Kemasan
Bahan Pengemas
Polistiren
Dosis maksimum
(kGy)
5000
Efek radiasi di atas
dosis maksimum
-
Polietilen
1000
-
PVC
100
Kertas
100
Polipropilen
25
Pencoklatan,
evolusi HCl
Kehilangan kekuatan
mekanik
Mudah robek
Gelas
10
Pencoklatan