Transcript 5. 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.



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.
2.
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.
Biaya operasional lebih rendah dan
produktivitas lebih tinggi karena dapat
dioperasikan kontinyu tanpa terputus.
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 kacangkacangan.
Pada proses ini kadar air bahan yg digunakan
relatif lebih rendah dibandingkan dengan
kadar air bahan atau adonan pada proses
konvensional.


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.
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
EKSTRUDER
-Gelatinisasi
-Denaturasi
-Dekstrinisasi
-Kinetika
Sifat Fungsional Produk
:
-kecepatan rehidrasi
Nilai nutrisi
Sifat organoleptik
Kelarutan
Kekerasan
Tekstur
Kerapatan bulk
Tingkat kemasakan



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.


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
1.
2.
3.
Ulir tunggal basah
Ulir tunggal kering
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.



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
1.
a.
b.
c.
Ekstruder Ulir Tunggal
Jenis ekstruder ini diklasifikasikan
berdasarkan intensitas pengadukan selama
proses ekstrusi menjadi :
Pengadukan tinggi (sereal sarapan, snack)
Pengadukan medium (roti, pakan semi
basah)
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 prapengkondisan 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




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.

Single screw

Twin screw

Terima kasih.....