PERUBAHAN SIFAT BAHAN KARBOHIDRAT -...
Transcript of PERUBAHAN SIFAT BAHAN KARBOHIDRAT -...
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 1
PERUBAHAN SIFAT BAHAN
KARBOHIDRAT
Oleh :
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Pohon Industri
Singkong
19/10/2014 2 StarchPorcessing/SUG/2012
Pohon Industri
Jagung
19/10/2014 3 StarchPorcessing/SUG/2012
A. PERUBAHAN SIFAT PATI PASCA
PANEN / SEBELUM PENGOLAHAN
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 4
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 5
Perubahan Pati Praproses
• Bahan hasil pertanian dalam bentuk utuh melakukan
respirasi (fisiologi pascapanen)
• Terjadi proses hidrolisis enzimatis dari pati menjadi
maltodekstrin dan glukosa
• Glukosa dioksidasi menjadi energi, CO2 dan air
• Perubahan proporsi pati dengan oligosakarida dan
glukosa menyebabkan perubahan tekstur bahan bila
dimasak dan rasa menjadi lebih manis
• Pengendalian perubahan dapat ditekan dengan
perlakuan pendinginan (paling ekonomis)
B. PERUBAHAN PATI SELAMA
PROSESING
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 6
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 7
Perubahan Pati Selama Proses
Pengolahan
• Swelling
• Gelatinisasi
• Cross link Starch
• Esterifikasi
• Hidrolisis
• Isomerisasi
• Oksidasi
• Karamelisasi
• Maillard
Starch granules
• If we look at a potato cell under the microscope ....we see the starch granules stained blue (by iodine), the cell wall and with difficulty the cell membrane
• The cell wall is composed of cellulose and offers some resistance to ‘break’
• The cytoplasm contains the dissolved sugars and salts - the fluids of the cells
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 8
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 9
Swelling (Mengembang)
• Terjadi pada saat akan
memasak pati.
• Pati bila diberi air akan
mengalami pengem-
bangan volume.
• Kekuatan
pengembangan
tersebut akan semakin
besar dengan
meningkatnya suhu
larutan pati.
• Berbeda antar jenis
pati.
Struktur sel pati yang mengalami pengembangan akibat
penambahan air
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 10
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 11
Pengaruh peningkatan suhu terhadap ukuran granula pati, pada
suhu tertentu (60o C) mengalami stasioner (tetap)
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 12
Gelatinisasi (kanji)
• Terjadi pada proses pemasakan larutan pati.
• Peristiwa rusaknya ikatan antarmolekul pada larutan pati
dengan naiknya suhu, sehingga larutan pati mengalami
gelatinisasi (kanji) dan viskositas menjadi tinggi (lebih
kental).
• Pada keadaan tersebut ikatan samping H mengikat air
dalam jumlah yang lebih banyak, struktur larutan pati
menjadi lebih merata, dan berkurangnya daerah kristal.
• Untuk pati dengan kandungan amilosa tinggi
(amilopektin rendah), sulit mengalami gelatinisasi pada
suhu >100oC, dapat membentuk lapisan dan serat,
kelarutan dan daya kembang tinggi pada kondisi alkali.
Cooked Potato Granules
• During MOIST cooking the starch granules absorb water and swell.
• The granules are now softer and more digestible.
• The cell walls soften too and the fork meets less resistance when it is pushed into potatoes which are adequately cooked.
• Further cooking results in the starch granules BURSTING -the long molecules of starch form a GEL with water.
• This is called GELATINISATION and occurs when starch (and flour) is used to thicken -sauces and custard.
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 13
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 14
Semakin tinggi suhu pemasakan akan menyebabkan
peningkatan viskositas, akan tetapi pada suhu tertentu
akan stasioner
Cross Link Starch (Pati ikat silang)
• Ikat silang antar rantai amilosa, sehingga viskositas
meningkat untuk produksi lem dan pengental
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 15
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 16
Photomicrograph of crosslink starch granules heated at 95oC for 30 menit
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 17
Esterifikasi (ikat silang R-COO-R)
• Merupakan produk pati yang telah mengalami
esterifikasi antara gugus OH sehingga panjang rantai
pati dapat diatur,
• Sifat larutan patinya menjadi lebih tahan terhadap
panas; kemampuan hidrolisis rendah, stabil dalam pH
rendah, swelling dapat dihambat dalam air panas atau
mendidih.
• Produk pati ini banyak digunakan sebagai makanan
bayi, salad dressing, stabiliser dan pengental.
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 18
Hidrolisis
• Terjadi akibat adanya pemberian asam/basa atau enzim
pada larutan pati, dalam industri gula pati.
• Apabila larutan pati dalam pH rendah dilakukan
pemanasan pada suhu tertentu dan tekanan tinggi akan
menyebabkan beberapa bagian pati terhidrolisis menjadi
rantai sedang (dektrin), dan rantai tunggal dekstrosa.
• Teknologi tersebut yang banyak digunakan dalam industri
bahan pemanis dari tepung tapioka.
• Selain dengan menggunakan beberapa enzim seperti
enzim amilase, yang banyak digunakan pada industri HFS
(High fructose syrup).
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 19
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 20
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 21
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 22
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 23
Isomerisasi
• Terjadi pada proses produksi gulasirup dari pati.
• Proses isomerisasi merupakan perubahan (konversi) dari
senyawa glukosa (dengan gugus fungsional aldosa)
menjadi fruktosa (gugus fungsional ketosa)
• Tingkat kemanisan fruktose meningkat 3 kali lipat
dibanding glukosa
• Perubahan dilakukan dengan menggunakan enzim
gukosa-isomerase.
• Teknik yang digunakan adalah imobilized enzim (enzim
diambil dari mikroba dan dijerap dalam matrik resin
• Larutan glukosa dilewatkan kolom yang berisi imobilized
enzim
Karamelisasi (Pencoklatan)
• Terjadi pada proses pengolahan
aneka permen dan roti.
• Merupakan reaksi pembentukan
warna coklat akibat pemanasan
larutan gula, pH semakin rendah
semakin tinggi warna coklat.
• Termasuk kategori pencoklatan
non-enzimatis.
• Produk karamel banyak digunakan
sebagai pewarna makanan dan
minuman.
• Campuran permen cokelat, wafer
dll. 19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 24
Maillard
• Pembentukan warna coklat akibat
reaksi senyawa gula sederhana
dengan adanya asam amino
• Semakin besar jika aw atau kadar
air rendah, banyak pada produk
kering yang digoreng.
• Contoh pencoklatan pada produk
kerupuk yang digoreng agak
suram (kuning – kecoklatan)
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 25
C. PERUBAHAN SELAMA
PENYIMPANAN
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 26
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 27
Perubahan Selama Penyimpanan
• Hidrasi (absorbsi)
• Retrogradasi
• Fermentasi
• Perubahan aroma dan warna
• Serangan kapang
• Serangan serangga dan rodensia
Hidrasi (absorbsi)
• Produk olahan bentuk tepung jika mengandung gula reduksi
(glukosa) banyak, cenderung akan menyerap uap air selama
penyimpanan sehingga kadar airnya meningkat.
• Dampak dari meningkatnya kadar air tepung, menyebabkan
pembongkahan (agregasi) dan aw meningkat sehingga
kemungkinan ditumbuhi kapang tinggi.
• Produk tepung pati yang bagus jika glukosa rendah dan
penyimpanan dengan wadah kedap udara.
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 28
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 29
Retrogradasi
• Terjadi pada produk roti yang disimpan dingin
• Retrogradasi berhubungan dengan jumlah cabang pada rantai
pati,
• Pati yang kandungan amilopektin tinggi seperti jagung ketan
tidak mengalami retrogradasi pada pendinginan/ pembekuan.
• Pada peristiwa retrogradasi terjadi ikatan hidrogen antara
gugus OH pada pati tergelatinisasi selama pendinginan.
• Air yang berada pada gel akan keluar dari struktur dan pati
menjadi tidak terlarut.
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 30
Produk yang mengalami retrogradasi
Fermentasi
• Terjadi pada produk karbohidrat
berbentuk larutan, terutama gula
• Jika dalam penyimpanan tidak
rapat akan menyebabkan
kontaminasi yeast, akan
menyebabkan fermentasi
• Pada fermentasi karbohidrat
sederhana akan diubah menjadi
alkohol (etanol)
• Produk cair yang baik disimpan
dalam wadah yang kedap,
sehingga mengurangi kontaminasi
dari udara 19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 31
Perubahan Aroma dan Warna
Perubahan Aroma :
• Terjadi pada penyimpanan tepung pati yang wadahnya
tidak kedap dan waktu simpan terlalu lama
• Menyebabkan penyimpangan aroma (jawa=apek) nilai
sensoris menurun
Perubahan Warna :
• Beberapa produk tepung yang mengandung senyawa
tanin cenderung akan mengalami perubahan warna
akibat oksidasi
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 32
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 33
Serangan Kapang
• Serangan kapang terjadi pada bahan pangan olahan
yang kandungan airnya agak tinggi akibat proses
penyimpanan yang kurang baik.
• Kapang dapat menyebabkan perubahan warna pada
produk tepung, dan beberapa menimbulkan racun
bagi konsumen.
• Perlu aplikasi wadah yang kedap udara dan mem-
perkecil kontaminan dari ruang proses pengolahan,
dengan sanitasi yang baik.
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 34
Serangga Serangga dan Rodensia
• Serangga menyukai produk
tepung karbohidrat kering
• Rodensia menyukai semua
jenis produk olahan.
• Serangan menyebabkan
kehilangan bahan (bobot)
tetapi produk yang diserang
tidak mengalami perubahan
khemis
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 35
D. PRODUK OLAHAN &
TEKNOLOGI PROSESING
• Gula pasir
• Gula palma
• Tepung tapioka
• Tepung Mocaf
• Maltodekstrin
• Sirup gula (glukosa)
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 36
Diagram Alir Proses Pengolahan Gula Tebu 1
9/1
0/2
01
4
37
Sta
rch
Po
rce
ssin
g/S
UG
/201
2
Stasiun Preparasi Stasiun Ekstraksi Stasiun Pemurnian
Stasiun Evaporasi Stasiun Kristalisasi Stasiun Finishing
Diagram Alir Proses Pengolahan Tapioka
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 38
Diagram Alir Proses Pembuatan Gula Sirup
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 39
Tugas Terstruktur Mandiri
• Cari salah satu proses pengolahan bahan hasil
pertanian, yang melibatkan proses fisis, mekanis,
khemis dan miktobiolosis-enzimatis.
• Tampilkan flow chart proses pengolahan secara
lengkap, kondisi proses pengolahan optimalnya.
• Buat tabel matrik tahapan dan perubahan karakteristik
bahan selama proses pengolahan.
• Lengkapi dengan neraca masa dan neraca energi bila
memungkinkan.
19/10/2014 Starchcompos/SUG/2012 40
Contoh : Sirup Glukosa
Tahapan
Proses
Perubahan
Fisis
Perubahan
Mekanis
Perubahan
Khemis
Perubahan
Mikro-ensim
Likuifikasi
Sakarifikasi
Filtrasi
Ion exchange Hilangnya
residu asam
Evaporasi
Isomerasi
Dekolorisasi Hilangnya
warna gelap
Evaporasi
19/10/2014 StarchPorcessing/SUG/2012 41