BAB IX. IRADIASI PANGAN DAN BAB IX. IRADIASI PANGAN DAN PEMANASAN DENGAN PEMANASAN DENGAN

“MICROWAVE”“MICROWAVE”

9.19.1 PendahuluanPendahuluan

• Iradiasi dan pemanasan dengan microwave berbeda dalam mekanisme kerja dan tujuan penggunaan

Persamaannya: memanfaatkan energi radiasi menghasilkan efek tertentu ketika diabsorbsi oleh makanan

9.2 Iradiasi Pangan9.2.1 Sejarah dan Jenis-Jenis Energi

Radiasi

•Penelitan iradiasi pangan ditujukan untuk keamanan dan kesehatan dari produk pangan yang diiradisiasi

•Iradiasi pangan dapat digunakan sebagai pengganti bahan-bahan kimia dan pestisida berbahaya yang digunakan dalam pengawetan pangan

9.1.2 Jenis-Jenis Energi9.1.2 Jenis-Jenis Energi

Jenis energi radiasi berbeda dalam hal panjang gelombang, frekuensi, daya tembus dan dampaknya pada sistem biologis

Klasifikasi Radiasi Elektro-Magnetik

Panjang Gelombang (nm)

Efek Bakterisidal

Tidak Tampak (Gelombang Panjang)

- Radio- Infra-merah (panas) TampakMerah, jingga, kuning, hijau, biru,

violet Tidak Tampak (Gelombang

Pendek)Ultraviolet

Sangat panjang ≥ 800

400 – 800

13.6 – 400 320 – 400280 – 320200 – 280150 – 200 100

- Negatif- Menaikkan suhu

Sedikit atau Negatif

Fotografi dan Flouresensi Pencoklatan kulit manusia,

anti-rachitis (vitamin D) Daya antibakteri maksimal Zona Shuman Pembentukan ozon,

Antibakteri pada konsentrasi tepat

 

Tabel 9.1 Efek Bakterisidal Energi Radiasi dari Berbagai Panjang Gelombang

Gambar 9.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Fennema Vol 2, tahun 1996)

Jenis-jenis radiasi:Jenis-jenis radiasi:• Bohlam : menghasilkan sinar tampak• Lampu infra-merah : menghasilkan energi

infra-merah, bersifat memanaskan bahan yang disinari

• Sumber-sumber lain, menghasilkan:• 1. Gelombang radio - Tidak tampak• 2. Sinar UV - Tidak panas• 3. Sinar kosmik

Bahan radioaktif dijumpai di alam maupun yang diproduksi dalam reaktor nuklir (=isotop radioaktif) : mengeluarkan berbagai jenis radiasi dan partikel energi

Radiasi yang dihasilkan : - Partikel α (alfa)- Partikel/radiasi β (beta)

- Sinar γ (gamma) atau foton (packets of energy)- Neutron

Jenis-jenis emisi untuk pengolahan pangan : radiasi γ dan β, karena daya tembus untuk merusak mikroorganisme dan enzim, tanpa membuat makanan itu radioaktif

9.2.3 Radiasi Ion dan Sumber-Sumbernya

9.3 Unit Radiasi9.3 Unit Radiasi

Intensitas dan dosis radiasi dapat diukur dengan :

• Satuan roentgen• 1 Elektron-Volt• Satuan rad• Kelipatan-kelipatan dari rad antara lain: - Krad, Mrad, yaitu unit-unit untuk

mengukur dosis radiasi yang terserap - Gray (Gy) = 102 rad

9.4 Efek Radiasi9.4 Efek Radiasi

Radiasi Ion Berbeda dalam Hal : -Tingkat energi ion-Daya tembus berbeda-beda-Kemampuan ionisasi

Ionizing Radiation

Bahan Pangan : Reaksi-reaksi dengan Bahan Pangan :

- padatan, cairan dan gas - air

  Pembentukan : - pasangan ion - radikal bebas - produk reaksi radikal bebas dan

molekul lain - perubahan fisik - perubahan kimia

Saat ini aplikasi radiasi pada pangan adalah untuk:1.Sterilisasi makanan dalam kemasan tertutup hermitis tanpa memakai proses termal dengan perkataan lain sterilisasi dingin2.Mengurangi populasi mikroorganisme pada makanan perishable3.Eliminasi mikroorganisme patogen4.Pengendalian hama gudang pada serealia5.Mencegah pertunasan pada kentang, bawang, wortel, dsb6.Menghambat senesensi pada sayur dan buah antara lain terbukanya kuncup jamur7.Mencegahnya flavor menyimpang pada makanan beku dan makanan yang disimpan dingin (Cold Storage)

• Efek Radiasi dalam Pangan : Perubahan pada mikroorganisme, enzim, komponen pangan

• Efek Radiasi ion dipengaruhi oleh:a) Daya tembus radiasi ion: radiasi γ > radiasi partikel βb)Kemampuan radiasi untuk mengubah molekul bahan

panganc) Kemampuan untuk mengionisasi atom-atom bahan

pangan yaitu melepaskan elektron-elektron dari atom-atom bahan pangan. Kemampuan radiasi β > radiasi γ

d)Tingkat energi radiasi

Radikal bebas:Bagian dari molekul, grup atom atau

atom-atom tunggal yang memiliki elektron yang tidak berpasangan

Bersifat sangat labil, mudah bereaksi dengan molekul-molekul lain agar memperoleh pasangan elektron sehingga berubah jadi stabil lagi (= tidak reaktif)

9.4.1 Efek Langsung Radiasi9.4.1 Efek Langsung Radiasi

Merusak dan mutasi pada sel dan jaringan hidup karena kontak langsung radiasi berenergi tinggi atau radiasi partikel dengan inti sel

9.4.2 Efek Tidak Langsung Radiasi

Benturan antara radiasi dengan sel hidup atau molekul bahan (mati) akan menghasilkan pasangan ion dan radikal bebas

• Reaksi antara 2 radikal hidroksil:•  • .OH + .OH H2O2• radikal Hidroksil Hidrogen Peroksida•  • Reaksi antara 2 radikal hidrogen•  • .H + .H H2• Radikal hidrogen•  • Reaksi antara radikal hidrogen dan O2 terlarut• .H + O2 .HO2• Radikal O2 radikal peroksida• Hidrogen Terlarut•  • Reaksi antara 2 radikal hidrogen peroksida• . H + O2 H2O2 + O2• Radikal Peroksida Hidrogen Peroksida•  • Gambar 9.2 Reaksi antar Radikal Hidrogen, Hidroksil dan

Peroksida serta Oksigen Terlarut

• Mekanisme kerja produk-produk radiasi itu adalah sebagai berikut :

- Hidrogen Peroksida : Bahan oksidator kuat dan racun

- Radikal Hidroksil : Oksidator kuat- Radikal Hidrogen : Reduktor kuat

• Pada pengawetan pangan dengan cara radiasi tujuan utamanya adalah menonaktifkan mikroorganisme dan enzim, dengan meminimalkan perubahan-perubahan pada komponen-komponen bahan pangan

Cara- cara untuk menekan efek tidak langsung dari radiasi yaitu dengan metode :

a. Radiasi pada keadaan beku b. Radiasi dalam vakum atau dalam

atmosfir inert c. Penggunaan “Free Radical Scavengers”

9.5 Kepekaan Berbagai Makhluk 9.5 Kepekaan Berbagai Makhluk Hidup terhadap Radiasi IonHidup terhadap Radiasi Ion

• Radiasi ion yang terlalu tinggi menyebabkan :a)Perubahan struktur senyawa-senyawa organik

dan biokimiab)Rusaknya komponen protein, karbohidrat, lemak,

vitamin, pigmen, enzim dan zat-zat cita-rasac)Rusaknya bahan kemasan dari plastik dan

lapisan enamel pada permukaan bagian dalam kaleng

• Dosis radiasi menunjukkan efek yang berbeda bergantung pada bahan pangannya

• Dosis radiasi dan dampaknya pada berbagai makhluk hidup dapat dilihat pada Gambar 9.3 dan Gambar 9.4

Gambar 9.3 Dosis Radiasi dan Dampaknya (Fennema, 1976)

Gambar 9.4 Dosis Radiasi dan Dampaknya (Potter, 1986)

9.6 Faktor-Faktor yang Perlu 9.6 Faktor-Faktor yang Perlu Diperhatikan dalam Penetapan Dosis Diperhatikan dalam Penetapan Dosis RadiasiRadiasi

• Tujuan radiasi/iradiasi pangan: pengawetan• Faktor penting dalam menetapkan dosis

tersebut ada berbagai yaitu :1.Keamanan dan kesehatan pangan yang telah

diradiasi2.Kerusakan kualitas inderawi pangan akibat

perlakuan radiasi3.Resistensi mikroorganise terhadap iradiasi4.Resistensi enzim pangan terhadap iradiasi5.Biaya pengawetan

9.7 Keamanan dan Kesehatan 9.7 Keamanan dan Kesehatan Pangan IradiasiPangan Iradiasi

Penilaian keamanan dan kesehatan pangan iradiasi didasarkan atas:1.Kemampuan untuk membebaskan makanan dari mikroorganisme2.Nilai gizi makanan radiasi3.Terbentuknya zat-zat racun akibat radiasi4.Terbentuk/tidaknya zat karsinogenik5.Radio-aktivitas pangan iradiasi 

9.8 9.8 Pemanfaatan RadiasiPemanfaatan Radiasi dalam dalam Penanganan PanganPenanganan Pangan

Saat ini aplikasi radiasi pada pangan adalah untuk :1. Sterilisasi makanan dalam kemasan tertutup hermitis

tanpa memakai proses termal dengan perkataan lain sterilisasi dingin

2. Mengurangi populasi mikroorganisme pada makanan perishable

3. Eliminasi mikroorganisme patogen4. Pengendalian hama gudang pada serealia5. Mencegah pertunasan pada kentang, bawang, wortel, dsb6. Menghambat senesensi pada sayur dan buah antara lain

terbukanya kuncup jamur7. Mencegahnya flavor menyimpang pada makanan beku dan

makanan yang disimpan dingin (Cold Storage)

Microwave : gelombang elektromagnetik dari radiasi energi, dengan panjang gelombang dan frekuensi antara gelombang radio dan inframerah.

PENGOLAHAN PANGAN DENGAN MICROWAVE

•λ : 0,025 – 0,75 nm•Frekuensi : 20.000 – 400 mega hertz ( 1 Hz = 1 cycle/sec)•Dapat mengganggu gelombang radio dan radar sehingga mengganggu komunikasi udara•Microwave untuk pangan memakai frekuensi 2450 MHz dan 915 MHz• Pemanfaatan : sifat pemanasan microwave

9. 9. Sifat-sifat Microwave•Dipantulkan oleh logam, bergerak menurut garis lurus•Dapat melalui udara dan beberapa jenis kertas, kaca/gelas dan bahan plastik•Dapat diserap oleh komponen bahan pangan termasuk air•Bila dipantulkan dari permukaan bahan maka bahan tersebut tidak menjadi panas• Bila diserap oleh bahan maka bahan itu menjadi panas tergantung dari tingkat absorpsi.

Bahan 900 MHz 2450 MHz

Air, 15oC 700 1700Air, 55oC 300 700Air, 95oC 200 4500,1 Molal larutan NaCl 6700 3400Steak 7000 4000Suet (Lemak) 1100 700Polietilen 2 2Teflon 2 2Kertas 660 660Malam parafin 2 2

Tabel 9.2 Loss Tangents untuk Berbagai Bahan

9.10. Mekanisme Pemanasan oleh Microwave

Microwave mengalirkan arus listrik bolak balik arah 60 kali tiap detik dengan frekuensi 915 MHz atau 2450 MHz.

Pada saat microwave menembus bahan pangan, molekul polar itu menimbulkan friksi intermolekuler dengan hasil terjadi pemanasan bahan.

Laju pemanasan berbagai komponen dalam bahan pangan tidak sama karena masing-masing memiliki “loss factor” yang berbeda sehingga pemanasan dalam bahan pangan tersebut tidak merata.

Ekuilibrasi panas dalam bahan pangan itu terjadi dengan cara konduksi untuk bagian-bagian yang padat dan konveksi untuk bagian-bagian yang cair.

Pemanasan Konvensional Digunakan api, udara panas, stim, elemen infra-merah, kontak

dengan lempeng yang panas, dan sebagainya sebagai sumber panas. Panas/kalor bergerak dari permukaan luar ke lapisan dalam makanan,

sehingga ada suatu gradien suhu dalam makanan tersebut. Contoh : steak bisa “garing” pada permukaan dan basah pada bagian dalam.

Pemanasan Microwave Digunakan arus listrik dengan frekuensi 915 MHz atau 2450 MHz Pemanasan berlangsung serentak pada lapisan makanan sedalam

microwave menembus ke dalam makanan tersebut, dengan cara friksi intermolekuler.

Pemanasan microwave tidak mengakibatkan pencokelatan Non-Enzimatis ataupun pembentukan kerak.

Apabila microwave dimaksudkan untuk menghasilkan makanan dengan ciri-ciri pemanasan konvensional, maka harus dikombinasikan dengan cara pemanasan konvensional yaitu Air Convection Microwave Oven

9.11 Perbedaan Pemanasan Konvensional dan Pemanasan Microwave

9.12 Mesin-mesin Generator Microwave

Generator yang paling banyak dipakai dikenal sebagai Magnetron

Magnetron menghasilkan energi radiasi frekuensi tinggi, dengan output energinya diukur dalam kilowatt

Panas yang dihasilkan tergantung dari ukuran magnetron, jumlah bahan pangan yang dipanaskan dan lama pemanasan.

Keamanan oven microwave umumnya sangat baik, begitu pintu oven dibuka, suplai arus terhenti.

Microwave dapat merusak mata dan jaringan lain bila terkena

Microwave umum dipakai untuk “baking” blansing, memasak, pasteurisasi, sterilisasi dan peleburan makanan beku