Peranan aw dalam Pendugaan dan Pengendalian...

Purwiyatno [email protected]

Peranan aw dalamPendugaan dan Pengendalian UmurSimpan

Purwiyatno Hariyadiphariyadi.staff.ipb.ac.id


Pangan sensitif thd perubahan air?

• Migrasi uap air ke/dari bahan pangan menyebabkan

perubahan “yang tidak dikehendaki”

• Pangan kering kehilangan karakter “kering” jika

menyerap air berlebih

• Pangan segar kehilangan “kesegaran” jika kehilangan

air berlebih

FOKUS : Pangan Sensitif Thd Perubahan Aktivitas Air


Pangan sensitif thd perubahan air?

• Migrasi uap air ke/dari bahan pangan

• Sensitivitas thd air? dikarakterisasi dengan

Aktivitas air (aw)

Hub antara aw dan kadar air Kurva Isotermi Sorpsi

Air/Moisture Sorption Isotherm

Kadar air kritis (critical mositure content, CMC): kadar air maksimum (atau minimum) yang masih

mempertahankan karakter/mutu produk

kadar air diatas (atau dibawah) CMC akan

menyebabkan produk ditolak kadaluarsa.



CONTOH

Biskuit

• Sensitif terhadap perubahan kadar air

• Mempunyai karakteristik k.a. kritis :

k.a. produk (maksimum) dimana mutu

produk masih diterima.

• Biskuit (kadar air 2%) – renyah• k.a. 4,5% Kadar air kritis

• k.a. 6,5% Ka > Ka kritis

• k.a. 10% lembek & berjamur



Interaksi antara bahan pangan, pengemas dan lingkungan selama penyimpanan


Interaksi antara bahan pangan, pengemas dan lingkungan selama penyimpanan umur simpan

Peranan aw ?


Ak

tivit

as A

ir (

aw

)

Aktivitas air (aw) memegang peranan penting dalam keawetan pangan

Interaksi antara bahan pangan, pengemas dan lingkungan selama penyimpanan umur simpan

Peranan aw ?


Aktivitas Air (aw)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.00.0

Reaksi hidrolisis

Oksidasi lemak

Reaksi non-enzimatis browning

La

ju (

Re

lati

f)

Interaksi antara bahan pangan, pengemas dan lingkungan selama penyimpanan umur simpan Peta Keawetan Pangan

Peranan aw ?


Karakteristik Produk: kadar air awal kadar air kritis

Isotermi Sorpsi Air/ISA (moisture sorption isotherm, MSI)

Karakteristik Pengemas:

Disain/bentuk pengemas Water Vapor Transmission Rate

Interaksi antara bahan pangan, pengemas dan lingkungan selama penyimpanan umur simpan faktor2 berpengaruh

Produk dalam kemasan : Ukuran Produk

Ukuran pengemas

Kondisi penyimpanan/distribusi: Suhu & Kelembaban

MasaSimpan

?

Peranan aw ?


• ISA: kurva hubungan antara RH udara penyimpanan dan kadar air kesetimbangan (me) yang diperoleh jika produk selama penyimpanan

(1) Pendugaan Umur Simpan ISA


(1) Pendugaan Umur Simpan ISA dipengaruhi Suhu

Roos, Y.H. 2001. Water Activity and Plasticization

Perlu kontrol

suhu dalam

melakukan

percobaan

penentuan ISA


Nilai aw Berbagai Larutan Garam Jenuh

(1) Pendugaan Umur Simpan ISA konstruksi ISA

Perlu kontrol

suhu dalam

melakukan

percobaan

penentuan ISA


Simpan produk pada berbagai kondisi RH penyimpanan yang berbeda-beda.



Buat kurva kenaikan kadar air menuju ke kadar air kesetimbangan (me) (selama penyimpanan pada berbagai kondisi RH)



Tipe 1

Tipe 2

Tipe 3


1

2

3

Kurva ISA Umum :


Perubahan Tekstur

• Produk sereal menjadi lembek :

• Kehilangan kerenyahan (crispness, crunchiness)

aw > 0.4

• Pertahankan aw < 0.4

• Potongan buah menjadi keras

• Kehilangan “keempukan” (softness, chewiness)

aw < 0.5-0.6

• Pertahankan aw > 0.5-0.6

(1) Pendugaan Umur Simpan ISA CMC

Penentuan Kadar air kritis (critical moisture content/CMC) :Perubahan mutu (secara subjektif maupun secara objektif) dikaitkan dengan perubahan kadar air produk


SensoryCrispness intensity of

Saltine crackers as a function of aw




CMC?






Produk Anda?


(1) Pendugaan Umur Simpan ISA laju D k.a.

Tipe 1

Tipe 2

Tipe 3

Laju Perubahan Kadar air


• Oswin model• Henderson models• BET model• GAB model

(1) Pendugaan Umur Simpan ISA karakterisasi

Karakter ISA hub antara aw dan kadar air (me) .. (1)



• Zone 3: Unbound water (air bebas)

• Zone 2: Intermediately bound water (air

terikat lemah, diatas monolayer).

• Zone 1: Tightly bound water (air terikat

kuat) untuk menguranginya memerlukan

energy yang besar

Zone 1

Zone2 1

Zone 3



cabm w .


Zone 1

Zone2 1

Zone 3

Air pada Zone 2 :

m =kadar air (g H2O/g padatan),aw = aktivitas air, b = kemiringan kurva

(laju perubahan kadar air), danc = konstanta (titik potong pd sb y).



Tipe 1 b1, c1

Tipe 2 b2, c2

Tipe 3 b3, c3


1

2

3

Air pada Zone 2 :

m =kadar air (g H2O/g padatan),aw = aktivitas air, b = kemiringan kurva

(laju perubahan kadar air), danc = konstanta (titik potong pd sb y).

cabm w .




t = waktu penyimpanan

P/x = permeabilitas kemasan (g H2O/m2/hari/mmHg)

A = luas are kemasan (m2)

Ws = berat padatan (kering) produk

P0 = tekanan uap air murni (mmHg)

b = laju perubahan kadar air

Laju Perubahan Kadar air untuk kasus kehilangan air

me = kadar air kesetimbangan (g H2O/g padatan kering)

mi = kadar air awal (g H2O/g padatan kering)

m = kadar air pada waktu t (g H2O/g padatan kering)


me = kadar air kesetimbangan (g H2O/g padatan kering)

mi = kadar air awal (g H2O/g padatan kering)

m = kadar air pada waktu t (g H2O/g padatan kering)


t = waktu penyimpanan

P/x = permeabilitas kemasan (g H2O/m2/hari/mmHg)

A = luas are kemasan (m2)

Ws = berat padatan (kering) produk

P0 = tekanan uap air murni (mmHg)

b = laju perubahan kadar air

Laju Perubahan Kadar air untuk kasus penambahan air


Untuk mempercepat lakukan percobaan pada RH tinggi (90-

92%) dan suhu tinggi (38oC)

Lakukan penentukan waktu paruh (t1/2); waktu yang

diperlukan untuk mencapai

(me-mi)/(me-m) = 2;

Log 2 = Kt1/2

Atau

K = (log 2)/t1/2

Laju Perubahan Kadar air = f(RH, T)





Slope =- (log 2)/T1/2

log

(M

-Me

)

Lama penyimpanan




Slope =- (log 2)/T1/2

Lama penyimpanan

log

(M

-Me

)masa kadaluarsa

berakhir pada

CMC (mcc) :

tsL = Umur simpan



Laju Perubahan Kadar air = f(RH, T) accelerated test


Kadar air awal

Kadar air kritis

Ka

da

r A

ir (

basi

s ke

ring)

(2) Pengendalian Umur Simpan packaging


Jumlah air; yang jika diserap

oleh produk, maka produk

yang akan menyebabkan

produk tsb ditolak (sampai

pada masa kadaluarsanya)

Ka

da

r A

ir (

basi

s ke

ring)



Perlu Perlindungan :

Peranan kemasan untuk

menahan transmisi uap air

Ka

da

r A

ir (

basi

s ke

ring)



Tingkat perlindungan yang diperlukan oleh beberapa produk

pangan [Asumsi umur simpan = 1 tahun pada suhu 25°C (79°F)]*)


*) Robertson, G. L. 1993. Food Packaging: Principles and. New York: Marcel Dekker Inc.

Jenis

Produk Pangan

Kadaluarsa jika

menyerap atau kehilangan air

sebanyak:

Kopi instan kehilangan 2%

Makanan bayi kehilangan 3%

Jem/jelly kehilangan 3%

Makanan ringan kacang (nuts, snack) menyerap 3%

Buah kering (dried foods) menyerap 1%

Salad dressing menyerap 10%

Mentega kacang (peanut butter) menyerap 10%



*) Robertson, G. L. 1993.

Food Packaging: Principles

and. New York: Marcel

Dekker Inc.


Kembali ke pers Labuza (1984)


KENDALIKAN

Jenis bahan pengemas

(Water Vapor Transmission

Rate), P/x

Ukuran Produk (Ws)

Ukuran pengemas (A)

Ruang penyimpanan (Po)


Table. Water vapour transmission rates at 38◦C and 95% RH.


PILIH

BAHAN

KEMASAN

SESUAI


Labuza, T. P. 1974.

Storage stability and

improvement

of intermediate moisture

foods.

(3) ETC …

Ascorbic acid destruction as a function of aw

at 35oC


(3) ETC …

Riboflavin degradation at 37ºc in model systems as affected by Water Activity


(3) ETC …

Shelf life as a function of aw for aspartame in reduced-mositeure solid system at pH 5 and 30oC

Bell, L. N. and Labuza, T. P. (1994). Influence of the low-moisture state on pH and its

aplication for reaction kinetics. Journal of Food Engineering. 22:291-312.


TERIMAKASIH

TERIMAKASIH

Peranan aw dalam Pendugaan dan Pengendalian...

Documents

Transcript of Peranan aw dalam Pendugaan dan Pengendalian...