Minuman Fermentasi Berbahan Baku Serealia

Disusun oleh:

Ardy Brian Lizuardi F24090001

Veni Issani F24090024

Jian Septian F24090046

Banu Adi Permana F24090049

Bernardine Anita W. F24090072

Luthfan Eka S. F24090078

Nisa Kyo Umareta F24090106

Erni Steffi F24090137

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bir, yang merupakan minuman hasil fermentasi yang memiliki rasa pahit

yang unik dan berkadar alkohol rendah, memiliki sejarah penemuan yang cukup tua.

Menurut Hornsey (1999), bir pertama kali diciptakan pada tahun 4000 SM oleh

bangsa Sumerian di Babilonia dan resep pembuatan bir pertama dan tertua tersebut

ditemukan di prasasti tanah liat (clay tablet). Lebih lanjut Hornsey menyebutkan

hipotesisnya bahwa bir merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi peradaban

manusia dari gaya hidup nomaden (berpindah-pindah) menjadi gaya hidup

sedentary (menetap). Bahan baku bir yang berupa barley menjadikan manusia pada

zaman itu harus menetap dan bercocok tanam untuk menghasilkan tanaman barley

tersebut dan melakukan kultivasi untuk menumbuhkan berbagai macam varietas biji.

Ketertarikan pada minuman yang disebut bir pada zaman ini dibuktikan pula oleh

penemuan endapan berwarna kuning berupa garam oksalat pada tahun 3500-3100

SM di tembikar-tembikar kuno yang ada di Pegunungan Godin Tepe di Iran yang

serupa dengan endapan yang terdapat di tangki pembuat bir saat ini.

Keberadaan bir memang sangat populer dan digemari banyak orang

mengingat bahwa bir adalah minuman beralkohol dengan kadar alkohol sangat

rendah (di bawah 0,1% dan tergolong bir non alkohol). Konteks orang meminum bir

pada mulanya adalah untuk menyembah dewa-dewa mereka kemudian berkembang

menjadi suatu kebutuhan untuk menghangatkan diri dari udara yang sangat dingin

bahkan saat ini bir menjadi salah satu gaya hidup dari banyak negara.

Future trend dari bir di Indonesia adalah dengan memberikan variasi rasa dari

bir yang ada, misalnya dengan penambahan rempah-rempah asli Indonesia, seperti

jahe, kayu manis, cengkeh, dan sebagainya. Penambahan rempah-rempah ini akan

memberikan cita rasa lokal yang unik dan segar khas Indonesia. Variasi bir yang lain

yang memungkinkan untuk dikembangkan adalah bir dengan rasa ataupun aroma

buah, misalnya lemon, apel, durian, dan buah-buah tropis lainnya yang asli

Indonesia. Namun pengembangan produk bir di Indonesia ini tetap masih terbatas

mengingat 86,1% masyarakat Indonesia menganut agama Islam sehingga minuman

beralkohol merupakan suatu hal yang diharamkan (CIA, 2010).

1.2 Rumusan Masalah

Hal-hal yang menjadi rumusan masalah dalam makalah ini antara lain:

1. Apa saja tahap-tahap dalam proses pengolahan bir?

2. Apakah tujuan masing-masing tahap dalam proses pengolahan bir?

3. Apa inovasi yang dapat dikembangkan dalam proses pengolahan bir?

1.3 Tujuan

Makalah ini bertujuan:

1. Menyajikan tahapan proses pengolahan bir

2. Menjabarkan tujuan tiap tahap pengolahan bir

3. Mengajukan inovasi dalam tahap pengolahan bir untuk meningkatkan

efektifitas dan efisiensi proses

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bir merupakan produk minuman fermentasi alkohol yang melibatkan kamir

dan ekstrak malt barley. Malt dan kamir berkontribusi terhadap karakter bir yang

diproduksi dan kualitas bir dipengaruhi oleh kadar air dan hop yang digunakan.

Barley yang akan digunakan untuk tahap brewing harus memiliki kandungan

nitrogen yang rendah (Sivasankar 2004). Pati barley digunakan sebagai sumber gula

yang akan diubah menjadi alkohol. Pati dalam barley berada di dalam dinding sel

dan ditutupi oleh protein. Selama proses malting, dinding sel dan protein akan

dipisahkan dari pati (Institute of Brewing & Distilling 2001). Sel-sel kamir kemudian

menyerap nutrien dan menggunakannya untuk pertumbuhan dan menghasilkan

metabolit ke luar sel seperti etanol, karbondioksida dan sebagainya. Cairan hasil

fermentasi tersebut menghasilkan produk bir yang mengandung etanol, komponen

volatil dan non volatil hasil metabolisme sel (Abdurahman 2006).

Abdurahman (2006) juga menyatakan bahwa pada umumnya ada dua tipe bir

utama yang dihasilkan yaitu tipe lager dan ale. Kedua tipe ini dihasilkan dengan

menggunakan kamir Saccharomyce cerevisiae dan Saccharomyces carlsbergensis.

Bir lager dihasilkan dengan menggunakan kamir yang mengendap di dasar pada

suhu fermentasi 7 0C dan 15 0C artinya pada akhir fermentasi khamir akan

mengendap dan mengalami flokulasi di dasar fermenter. Sebaliknya, bir ale

dihasilkan dengan menggunakan top fermenting yeasts pada 18 0C dan 22 0C yaitu

kamir yang tidak mengalami flokulasi terlalu besar sehingga terbawa dalam

permukaan wort.

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Proses Pengolahan Bir

Menurut Christanti (2011), tahapan dalam proses pengolahan bir meliputi:

1. Malting 

Proses malting merupakan proses untuk memperoleh malt dari biji barley.

Proses ini dilakukan secara alami yaitu dengan mengkondisikan biji barley agar

dapat menghasilkan enzim yang dapat mengempukkan biji barley tersebut.

Kondisi yang diberikan adalah kelembaban yang tinggi dan suhu yang cukup

hangat. Kondisi ini akan memicu biji barley untuk berkecambah. Ketika biji

barley mulai memunculkan tunas, proses perkecambahan dihentikan dengan cara

pengeringan namun reaksi enzimatis tetap dibiarkan berjalan karena enzim

tersebut dibutuhkan untuk melunakkan biji barley.

2. Milling 

Setelah proses malting dianggap optimal untuk menghasilkan malt yang

diinginkan, proses selanjutnya adalah milling, yaitu penghancuran biji barley

dengan mesin penggiling (rollers) menjadi tepung kasar agar memiliki luas

permukaan lebih kecil sehingga mudah untuk diproses selanjutnya. Penggilingan

dari malt sangat penting untuk proses pembuatan bir. Tujuan penggilingan

adalah untuk mematahkan jagung malt dan memecah pati malt yang

mengandung enzim untuk memungkinkan malt menembus pati lebih efisien

selama menumbuk.

3. Mashing 

Dalam proses ini, biji barley yang sudah berupa tepung barley kasar dicampur

dengan air panas untuk membentuk mash. Mash didiamkan selama dua hingga

empat jam agar molekul kompleks seperti pati dan protein dapat diubah menjadi

molekul lebih sederhana dengan bantuan enzim yang dihasilkan dalam proses

sebelumnya. Hasil dari proses ini adalah hop (cairan malt) dan ampas-ampas

butir barley dengan suhu sekitar 75 oC.

4. Filtrasi/lautering 

Proses filtrasi ini dilakukan setelah proses mashing untuk memisahkan antara

hop dan sisa butir biji barley (spent grains). Proses filtrasi ini dilakukan

dengan melewatkan air melalui mash pada suhu 75-80 oC selama dua hingga tiga

jam dalam filter press atau lauter tune.

5. Pemasakan cairan hop

Setelah difiltrasi, hop dimasak selama 2 jam pada tekanan 80 psi dan pada

tekanan yang dapat dipanaskan sampai suhu 135 °C. hal ini supaya hop benar

benar steril. Kemudian dilakukan penambahan hop pada waktu-waktu tertentu

dengan tujuan yang tertentu pula. Hop digunakan untuk menambah rasa pahit

pada bir Penambahan hop satu jam sebelumnya bertujuan untuk memberikan

rasa pahit pada hop karena rasa pahit ini membutuhkan waktu lebih lama untuk

dapat terurai, sedangkan penambahan hop 20 menit sebelumnya memiliki tujuan

untuk menambahakan rasa (flavour) dari buah hop sendiri karena membutuhkan

waktu agak lama untuk terurai dan cukup mudah menguap. Penambahan hop

pada lima menit sebelumnya bertujuan untuk memberikan aroma/bau pada hop

karena zat ini sangat mudah menguap. Hop yang telah mendidih tadi kemudian

dipompa dengan kecepatan tinggi sehingga di dalam tabung terjadi pusaran,

pusaran tersebut menyedot ampas-ampas yang ada pada hop dan ampas buah.

6. Pendinginan

Hop pahit panas harus didinginkan dari temperatur sekitar 90 °C dalam pusaran

air di ketel fermentasi. Mesin ini terdiri dari serangkaian lembaran tipis stainless

steel dengan sebuah ruang kecil di antara lembar masing-masing. Hop yang

lewat di antara lembar alternatif dan air listrik dingin dipompa ke arah yang

berlawanan sedemikian rupa sehingga dua cairan yang dipisahkan oleh lapisan

tipis dari stainless steel dan panas dipertukarkan dari satu medium ke lainnya.

Sebaliknya air dingin dipompa di ujung air panas dari sisi lainnya. Cairan hop

didinginkan hingga mencapai 9 oC dalam keadaan terbuka namun steril. Hop

didinginkan kemudian dikumpulkan di ketel fermentasi pada suhu yang

bervariasi tergantung pada suhu lingkungan dan kekuatan bir yang sedang

diproses.

7. Fermentasi

Pada tahap ini ragi dimasukkan ke dalam hop. Ragi adalah makhluk hidup, dan

seperti semua organisme hidup memerlukan sumber energi untuk proses

hidupnya, ragi memperoleh energi ini dengan memecah gula menjadi alkohol

dan karbon dioksida. Ragi yang ditambahkan tergantung pada jenis yang hendak

digunakan (ale maupun lager). Proses fermentasi berlangsung selama satu

minggu dan selama proses ini, ragi akan merubah pati atau gula menjadi alkohol

dan CO2.

8. Maturasi

Proses ini diperlukan bagi bir jenis lager karena kamir yang digunakan

melakukan proses fermentasi secara lambat dan dibutuhkan waktu unutk

mematangkan hasil fermentasi tersebut. Selain itu, dalam proses maturasi ini,

senyawa volatil yang tidak diinginkan dalam bir seperti tanin akan menguap.

9. Penyimpanan

Ketika fermentasi dinilai akan selesai, yaitu jumlah gula yang benar telah

dikonversi menjadi alkohol, hop didinginkan dengan menggunakan air

pendingin yang dipompa melalui panel pendingin tenggelam dalam fermentor

masing-masing. Setelah didinginkan bahan-bahan bir tadi disimpan di dalam

tangki khusus selama sepuluh hari supaya terdapat lebih banyak protein dan

tanin.

10. Pengemasan

Setelah proses penyimpanan dianggap cukup, tahap selanjutnya adalah pengisian

ke botol. Biasanya botol bir ditutup dengan gabus mahkota. Pasteurisasi adalah

pemanasan untuk menghilangkan kuman dan bakteri yang ada pada botol

dengan memanaskan botol pada suhu sekitar 70 oC, proses ini berlangsung

selama satu jam.

3.2 Inovasi dalam Pengolahan Bir

Perkembangan teknologi tak berhenti sampai saat ini, begitu pula dengan

teknologi pengolahan bir di dunia. Saat ini, paling tidak ada lima bahan utama pada

pembuatan bir, yaitu air, kamir, malt, hop, dan karbohidrat tambahan. Komposisi

tersebut memberikan kombinasi rasa, aroma, tingkat kemanisan, dan flavor yang

berbeda-beda. Kendati pun proses fermentasi telah dikenal dengan baik, optimasi dan

efisiensi proses masih belum banyak diketahui dengan baik. Berikut ini merupakan

beberapa jenis teknologi fermentasi yang biasa digunakan dalam proses pengolahan

bir:

a. Teknologi Continous Fermentation (CF)

Pada tahun 1950, Morton Coutts of Dominion Brewery (DB), berhasil

mengintroduksi dan menghasilkan klaim pada metode fermentasi kontinu dengan

melakukan recycle pada fermentasi cairan sebelum menjadi bir (hop) dengan

mengatur laju alir proses sampai menjadi bir. Sistem kontinu ini dilengkapi

dengan pendinginan hop di 0 oC, sehingga fermentasi dapat berlangsung sempurna

pada proses kontinu (sumber : nzic.org.nz).

Gambar 1. Fermentasi Kontinu DB (Bir Heineken)

b. Peningkatan produktivitas dengan pengubahan jalur biokimia

Produksi bir sangat dipengaruhi produksi alkohol yang dihasilkan akibat proses

fermentasi. Kecukupan jumlah nitrogen pada proses fermentasi menjadi kunci

kritis karakteristik akhir bir. Jumlah nitrogen yang kurang akan memicu

pembentukan diasetil yang mengakibatkan off-flavor yang tentunya tidak

diinginkan pada industri bir (sumber : nzic.org.nz).

Dulieu et al. (2000) mengenalkan metode penggunaan enzim α-

Acetolactate Decarboxylase untuk meningkatkan produktivitas

pembuatan bir 30-35%, dengan mekanisme seperti gambar di bawah

ini

Gambar 3. Jalur Normal (kiri) dan Pengubahan Jalur (kanan)

(Phiarais et al. 2010)

Dengan pengubahan jalur biokimia seperti di atas, menurut Dulie et

al. (2000) akan mereduksi pembentukan diasetil seperti gambar

kanan dengan mengubah substrat α-Acetolactate menjadi asetoin

melalui enzim yang diisolasi dalam mikrokapsul, akibatnya jalur

pembentukan diasetil terlewati tanpa dibentuk dalam jumlah

banyak seperti pada gambar kiri. Metode ini dapat dilakukan pada

skala industri dengan skema seperti pada Gambar 4.

Gambar 2. Jalur Biokimia Pembentukan Alkohol

Gambar 4. Skema Proses Aplikasi Industri (Phiarais et al. 2010)

Proses yang digambarkan di atas cukup efektif dan efisien untuk meningkatkan laju

produksi atau akselerasi proses karena sistem enzim dan kamir yang digunakan

diimobilisasi dan cukup diganti berkala tanpa inokulasi berulang pada sistem kontinu

yang dibuat. Oleh karena itu dapat mempercepat proses fermentasi kontinu dan

menghasilkan bir dengan karakter yang diinginkan secara seragam dan terkontrol.

c. Teknologi yang mungkin diaplikasikan pada masa depan

Pemisahan hydrocyclones dan ultrasonic

Hydrocyclones yang sedang dalam tahap pengujian berhasil memisahkan

padatan dari cairan dan hal ini dapat diaplikasikan pada industri bir untuk

memisahkan cairan bir dari padatannya agar dihasilkan bir yang jernih,

sedangkan teknologi ultrasonic sedang dalam pengujian pre-eliminer, namun

telah menghasilkan hasil sementara bahwa padatan tersuspensi di cairan

teragregasi dan terpisah akibat proses.

Sterilisasi bir dengan tekanan ultra tinggi (UHP)

Institut Francais des Boissons di Perancis telah mengembangkan teknologi

ini. Tekanan ultra tinggi diaplikasikan pada suhu ruang untuk mensterilkan

bir, namun teknologi ini tidak bekerja dengan baik pada kemasan kaleng dan

botol, namun biaya operasinya relatif rendah, yaitu $0.08 U.S/Liter (Galitsky

et al. 2003).

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Bir merupakan produk minuman fermentasi alkohol yang melibatkan kamir

dan ekstrak malt barley. Ada dua jenis bir, yaitu tipe lager dan ale. Proses

pengolahan bir meliputi tahap malting, milling, mashing, filtrasi, pemasakan cairan

hop, pendinginan, fermentasi, maturasi, penyimpanan, dan pengemasan. Proses

pengolahan bir dapat diefisienkan dengan mengembangkan berbagai teknologi dalam

pengolahannya, seperti teknologi fermentasi kontinu, pengubahan jalur biokimia

pembentukan alkohol, teknologi pemisahan hydrocyclones dan ultrasonic, serta

sterilisasi bir dengan tekanan ultra tinggi (UHP).

4.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

Abdurahman D. 2006. Biologi Pertanian. Bandung: Grafindo.

Christanti M. 2011. Bir, minuman fermentasi popular dunia. Artikel. Program Studi

Teknik Industri Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Ma Chung Malang.

CIA. 2010. The World Factbook [terhubung berkala].

https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/id.html (2

Mei 2012).

Dulieu C, Moll M, Boudrant J, Poncelet D. 2000. Improved performances and

control of beer fermentation using encapsulated alfa-acetolactate decarboxylase

and modeling. Journal of Biotechnology (VI) Vol. 16 pp. 958-965.

Galitsky C, Martin N, Worrel E, Lehman B. 2003. Energy efficiency improvement

and cost saving opportunities for breweries. USA: Berkeley National

Laboratory.

Hornsey, I.S. 1999. Brewing . Cambridge CB4 0WF, UK: The Royal Society of

Chemistry. Great Britain: Athenaeum Press Ltd.

Institute of Brewing & Distilling. 2001. Brewing [terhubung berkala].

http://www.ibdasiapac.com.au/brewing/ (2 Mei 2012).

Phiarais BPN, Mauch A, Schehl BD, Zarnkow M, Gastl M, Herrmann M, Zannini E.

Arendt EK. 2010. Processing of a top fermented beer brewed from 100%

buckwheat malt with sensory and analytical characterization. Journal of The

Institute of Brewing (III) Vol. 16 pp. 265-274.

Sivasankar B. 2004. Food Processing and Preservation. New York: PHI Learning.