Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

54
KAJIAN MENGENAI PRINSIP-PRINSIP DASAR TEKNOLOGI EKSTRUSI UNTUK BAHAN MAKANAN DAN BEBERAPA APLIKASINYA PADA HASIL PERIKANAN M A K A L A H Oleh : RUSKY INTAN PRATAMA NIP. 132 317 118 FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2007

Transcript of Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

Page 1: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

KAJIAN MENGENAI PRINSIP-PRINSIP DASAR TEKNOLOGI EKSTRUSI UNTUK BAHAN MAKANAN

DAN BEBERAPA APLIKASINYA PADA HASIL PERIKANAN

M A K A L A H

Oleh : RUSKY INTAN PRATAMA

NIP. 132 317 118

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR 2007

Page 2: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

LEMBAR PENGESAHAN

Judul : Kajian Mengenai Prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi Untuk Bahan Makanan dan Beberapa Aplikasinya Pada Hasil Perikanan

Nama Pegawai : Rusky Intan Pratama, STP

Nomor Induk Pegawai : 132 317 118

Instansi : Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan (FPIK) Universitas Padjadjaran

Mengesahkan :

Kepala Laboratorium Teknologi Industri Hasil Perikanan

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Padjadjaran

Evi Liviawaty, Ir., M.Si. NIP. 131 760 488

Page 3: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadiran Allah SWT, atas berkat rahmat

dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan karya ilmiah

berupa makalah yang berjudul “Kajian Mengenai Prinsip Dasar Teknologi

Ekstrusi Untuk Bahan Makanan dan Beberapa Aplikasinya Pada Hasil

Perikanan”. Makalah ini bertujuan untuk memberikan pengetahuan mengenai

teknologi ekstrusi dalam teknologi pengolahan bahan makanan pada umumnya

dan teknologi hasil perikanan pada khususnya serta sebagai salah satu syarat

untuk memenuhi pelaksanaan Tri Darma Perguruan Tinggi.

Metode penulisan makalah ini menggunakan metode penulisan deskriptif,

yang dilakukan dengan kajian pustaka berupa penelusuran, pengumpulan dan

telaah pustaka yang berhubungan dengan masalah yang dikaji dari berbagai

sumber data dan informasi. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan

dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang

dapat membuat makalah ini menjadi lebih baik. Semoga makalah ini dapat

bermanfaat bagi pengembangan ilmu di bidang teknologi hasil perikanan dan

meningkatkan kualitas proses pembelajaran mahasiswa dalam bidang tersebut.

Bandung, Agustus 2007

Penulis

Page 4: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

ii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR............................................................... i DAFTAR ISI.............................................................................. ii DAFTAR TABEL...................................................................... iii DAFTAR GAMBAR................................................................. iv I. PENDAHULUAN.......................................................... 1 II. PRINSIP DASAR TEKNOLOGI EKSTRUSI UNTUK BAHAN MAKANAN DAN APLIKASINYA PADA HASIL PERIKANAN........................................ 4 2.1 Sejarah Ekstrusi................................................. 4

2.2 Unsur-unsur Pengolahan Makanan dengan

Ekstrusi ............................................................. 7

2.2.1 Bahan yang akan diolah........................ 7

2.2.2 Mesin ekstrusi......................................... 10

2.2.3 Proses Ekstrusi....................................... 19

2.2.4 Produk hasil Ekstrusi........................... 27

2.3 Pengaruh Pemasakan dengan Ekstrusi pada

Produk ................................................................ 30

2.4 Keuntungan Pengolahan Makanan dengan

Ekstrusi................................................................ 34

2.5 Ekstrusi Hasil Perikanan................................... 36

III. KESIMPULAN................................................................ 44 DAFTAR PUSTAKA................................................................... 46

Page 5: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

iii

DAFTAR TABEL Halaman

Tabel 2.1 Klasifikasi Secara Umum Bahan Mentah yang Digunakan pada Proses Ekstrusi..................................... 8 Tabel 2.2 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda.................................................................. 13

Page 6: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

iv

DAFTAR GAMBAR Halaman

Gambar 2.1 Contoh Dua Tipe Die yang Digunakan Pada Ekstruder....................................................................... 5 Gambar 2.2 Istilah-istilah Umum pada Die...................................... 6 Gambar 2.3 Zona Pada Ekstruder Ulir Tunggal............................... 12 Gambar 2.4 Contoh Kerapatan Ulir Intermeshing, Counter Rotating......................................................................... 14 Gambar 2.5 Tipe-tipe Ulir................................................................. 14 Gambar 2.6 Dua Ulir Paralel Pada Ekstruder Ulir Ganda................. 15 Gambar 2.7 Bagian-bagian Proses Pengolahan pada Ekstruder Secara Umum................................................................. 24 Gambar 2.8 Proses Pembentukan Gelembung Pada Produk Ekstrusi Puffed (Mengembang)..................................... 32 Gambar 2.9 Bagian-Bagian dari Ekstruder yang Digunakan untuk Inaktifasi Enzim Protease.................................... 42

Page 7: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

1

I

PENDAHULUAN

Seiring dengan pesatnya perkembangan ilmu dan teknologi pada bidang

pengolahan makanan juga sebagai jawaban dari tuntutan masyarakat luas akan

tersedianya produk makanan yang mudah disajikan, aman, bergizi, memiliki

karakteristik organoleptik yang menarik serta terjangkau, maka teknologi ekstrusi

semakin berkembang dan diminati oleh kalangan pengolah makanan. Teknologi

ekstrusi bukanlah teknologi yang baru tetapi telah lama ditemukan dan terus

berkembang hingga saat ini. Pada awalnya prinsip ekstrusi ini banyak digunakan

untuk keperluan-keperluan yang berkaitan dengan industri logam, polimer, plastik

dan produk makanan pasta, namun karena prinsipnya yang sama, maka dapat pula

diterapkan pada proses pengolahan produk-produk makanan secara luas.

Berkembangnya teknologi ekstrusi pada bidang pengolahan produk makanan juga

ternyata dikarenakan banyaknya keuntungan-keuntungan yang diperoleh dengan

menggunakan teknologi ini. Teknologi ekstrusi memungkinkan kita untuk

melakukan serangkaian proses pengolahan seperti mencampur, menggiling,

memasak, mendinginkan, mengeringkan dan mencetak dalam satu rangkaian

proses saja. Belum lagi produk makanan yang dihasilkan oleh teknologi ini sangat

beragam.

Hingga saat ini perubahan-perubahan dasar yang terjadi selama proses

ekstrusi, hubungan antara rancangan mesin, parameter-parameter proses dan

karakteristik produk dalam ekstrusi masih sedikit dimengerti. Walaupun

teknologinya berkembang pesat namun masih sedikit penelitian-penelitian yang

dilakukan untuk mepelajari teknologi ekstrusi ini, terutama penelitian tentang

ekstrusi dengan menggunakan ekstruder ulir1 ganda. Hal ini diantaranya

disebabkan oleh sulitnya prosedur-prosedur pengujian dan dibutuhkan alat yang

canggih juga biaya yang besar untuk mengukur secara tepat faktor-faktor seperti

suhu, tekanan, viskositas dan waktu yang dihabiskan bahan di beberapa bagian

1 Bagian ulir (screw) dari ekstruder merupakan bagian yang sangat penting dalam menentukan jenis dan karakteristik produk yang dihasilkan. Berbagai macam ekstruder akan berbeda dalam bentuk ulirnya, tingkat kecepatan putarannya, tingkat panas yang digunakan dan ukuran die-nya, tergantung dari kebutuhan pengolah dan perusahaan yang membuat ekstruder tersebut

Page 8: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

2

yang berbeda pada ekstruder yang sedang digunakan. Tambah lagi hanya

beberapa laboratorium saja yang dapat melakukan peneitian-penelitian atau

pengukuran-pengukuran tersebut (van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982).

Mesin ekstrusi atau biasa disebut ekstruder merupakan alat yang cukup

sederhana namun memiliki keunikan tersendiri. Prinsip dasar kerja alat ini ialah

memasukkan bahan-bahan mentah yang akan diolah kemudian didorong keluar

melalui suatu lubang cetakan (die2) dalam bentuk yang diinginkan. Bila kita

dahulu mengenal alat ekstrusi sistem ulir yang disebut ekstruder berulir tunggal

(Single Screw Extruder/SSE) maka akhir-akhir ini telah dikembangkan ekstruder

dengan ulir ganda (Twin Screw Extruder/TSE) yang memiliki banyak keunggulan

dibandingkan dengan pendahulunya.

Saat ini, banyak sekali jenis produk makanan yang diolah dengan

teknologi ekstrusi, contohnya produk-produk pasta dan sejenisnya, sereal siap

makan, snack, makanan hewan, produk kembang gula, pati yang dimodifikasi

untuk produksi sup, makanan bayi, makanan instan, minuman ringan dan TVP

(Texturized Vegetable Protein). Luasnya aplikasi teknologi ekstrusi ini menantang

kita untuk lebih memahami prinsip kerja dan cara penggunaannya. Masyarakat

luas kini semakin membutuhkan produk-produk makanan yang bergizi tinggi dan

terjangkau. Selain dari makanan utama, gizi juga dapat diperoleh dari makanan

penunjang atau makanan-makanan ringan yang bersifat selingan. Kebanyakan

makanan-makanan ringan yang tersedia saat ini ialah makanan sintetik dengan

berbagai kandungan bahan kimia yang kadang-kadang membahayakan karena

digunakan secara tidak bijaksana dan semata-mata hanya mengejar keuntungan.

Salah satu komoditi yang telah dikenal oleh masyarakat dalam

menghasilkan makanan yang sehat dan terjangkau ialah komoditi hasil perikanan.

Indonesia memiliki potensi hasil perikanan yang sangat besar tetapi banyak sekali

daerah-daerah di Indonesia yang kebutuhan minimal gizinya, terutama dalam hal

ini kebutuhan protein minimalnya belum terpenuhi, karena konsumsi perkapita

ikan masih tergolong rendah. Selain dapat dikonsumsi dalam bentuk utuh sebagai

2 Die berbentuk piringan atau silinder dengan lubang-lubang cetakan yang terletak pada bagian akhir ekstruder dan berfungsi sebagai pembentuk atau pencetak bahan/adonan setelah diolah di dalam ekstruder. Fungsi, bentuk dan jumlah lubang dari die ini bervariasi tergantung dari perusahaan mana yang membuat dan menyediakan ekstruder tersebut.

Page 9: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

3

hidangan utama, ikan juga dapat dikonsumsi dalam beragam produk diversifikasi

salah satunya ialah produk-produk makanan ringan.

Makanan ringan (snack), sereal, makanan bayi, roti, bubuk minuman atau

makanan siap saji merupakan produk ekstrusi yang telah dikenal luas dan relatif

terjangkau. Produk-produk olahan tersebut dan berbagai macam produk olahan

lainnya yang dapat dihasilkan oleh proses ekstrusi, merupakan produk makanan

yang sangat menjanjikan untuk memenuhi kebutuhan protein masyarakat. Daerah-

daerah dengan permasalahan gizi, baik itu dikarenakan alasan ekonomi atau

langkanya bahan baku, sangat potensial untuk distribusi makanan dengan

teknologi ekstrusi yang bergizi tinggi dan terjangkau. Fakta bahwa supermarket,

toko, hingga warung-warung kecil menjual beragam produk ekstrusi dan

perusahaan-perusahaan mengeluarkan banyak uang untuk mengiklankan produk

jenis ini menyebabkan semakin dibutuhkannya pengolahan makanan produk

ekstrusi dengan formulasi yang lebih seimbang dan kandungan protein yang lebih

tinggi. Produk ekstrusi memungkinkan kita untuk memproduksi suatu produk

makanan dengan jumlah besar, terjangkau dan cukup mudah untuk melakukan

pengolahan lebih lanjut seperti diversifikasi dan fortifikasi dengan menggunakan

bahan-bahan yang diperoleh dari hasil perikanan.

Produk-produk ekstrusi pada hasil perikanan masih sangat sedikit sekali

diteliti dan dipelajari pengaruh-pengaruhnya. Selain memiliki kandungan protein

dan asam lemak tidak jenuh yang tinggi, komoditi perikanan di Indonesia sangat

melimpah kekayaan jenis ikannya dan jumlah hasil tangkapannya cukup besar

sehingga berpotensi untuk diolah menjadi produk ekstrusi yang mengandung

kualitas gizi yang baik. Ekstruder terkenal dengan prosesnya yang mampu

meminimalkan kerusakan pada zat-zat gizi termasuk menjaga kualitas protein

bahan (Ang et.al., 1984). Sehingga pengembangan produk hasil perikanan melalui

teknologi ekstrusi menjadi produk makanan yang kaya gizi dan terjangkau sangat

penting untuk dikaji.

Page 10: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

4

II PRINSIP DASAR TEKNOLOGI EKSTRUSI UNTUK BAHAN

MAKANAN DAN APLIKASINYA PADA HASIL PERIKANAN

2.1 Sejarah Ekstrusi

Teknologi ekstrusi merupakan teknologi yang cukup tua. Pada tahun 1797

di Inggris, Joseph Bramah menciptakan mesin untuk membuat pipa tanpa

sambungan yang diperkirakan sebagai mesin ekstrusi pertama. Tidak lama

kemudian produk-produk lain seperti sabun, macaroni, dan bahan-bahan

bangunan diproses menggunakan mesin yang sama. Pada mesin ini untuk

menggiling dan mencampur bahan digunakan piston yang dioperasikan oleh

tangan. Karena keterbatasan proses yang dilakukan ekstruder terdahulu maka

ekstruder yang menggunakan ulir (screw) diciptakan untuk kebutuhan industri

kabel. Konsep awal yang diketahui mengenai ekstruder ulir tunggal ditemukan di

tahun 1873 pada suatu gambar rancangan milik Phoenix Gummiwerke A.G.

Sementara ekstruder ulir ganda yang pertama dikembangkan pada tahun 1869

oleh Follows dan Bates di Inggris untuk keperluan industri sosis. Sejak saat itu

penggunaan ekstruder bagi pengolahan semakin meningkat (Janssen, 1978).

Ekstruder memiliki banyak jenis ukuran, bentuk dan metode

pengoperasian. Ada ekstruder yang dioperasikan secara hidraulik dimana pada

ekstruder ini piston berperan untuk mendorong adonan melalui lubang pencetak

(die) yang terletak pada ujung ekstruder. Terdapat pula ekstruder tipe roda,

dimana bahan didorong keluar atas hasil kerja dua roda yang saling berputar.

Kemudian yang telah banyak dikenal saat ini ialah ekstruder tipe ulir (screw)

dimana putaran ulir akan memompa bahan keluar melalui die. Ekstruder

digunakan pada pengolahan bahan makanan karena ekstruder mampu

menghasilkan energi mekanis yang digunakan untuk proses pemasakan bahan.

Ekstruder mendorong bahan/adonan dengan cara memompanya melalui sebuah

lubang dengan bentuk tertentu. Ekstruder mampu melakukan proses pencampuran

dengan baik yang bertujuan agar bahan homogen dan terdispersi dengan baik

(Frame, 1994).

Prinsip ekstrusi dalam pengolahan makanan yang menggabungkan proses

pendorongan bahan, pencampuran dan pembentukan bukanlah hal yang baru.

Page 11: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

5

Prinsip ekstrusi telah diterapkan dalam industri makanan sejak tahun 1930an

untuk pembuatan pasta. Pada tahun-tahun berikutnya diterapkan pada industri

kembang gula, industri roti dan kue, terutama pada proses frosting kue. Pada

tahun 1950, kemudian digunakan juga untuk produksi sereal, campuran minyak

biji-bijian untuk industri pakan. Proses-proses pengolahan tersebut merupakan

teknologi ekstrusi pada generasi pertama. Pada tahun 1960an teknologi ini

digunakan untuk mengubah ikatan silang dan mengikat biopolimer untuk

membuat protein nabati bertekstur. Terobosan ini menyediakan pengetahuan

dasar bagi ekstrusi HTST (High Temperature Short Time) modern yang

memungkinkan diciptakannya produk-produk baru pada industri makanan. Prinsip

penerapannya pada industri makanan umumnya berdasarkan pada gelatinisasi pati,

pembentukan kompleks lemak-pati, denaturasi dan teksturisasi protein,

pengikatan, reaksi kimia dan biokimia, pengaruh tekanan/penggilingan dan

pengembangan (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982). Dewasa ini ekstrusi telah

berkembang penerapannya untuk beragam produk yang perlu

dimasak/dimatangkan. Salah satu kunci dalam beranekaragamnya hasil produk

ekstrusi terletak pada bagian die-nya, dimana dari sinilah bahan akan didorong

keluar. Fungsi die dalam pembuatan produksi pasta telah meningkatkan

keragaman penggunaannya dalam menghasilkan produk dengan berbagai macam

bentuk, kandungan air dan konsistensi (Holmes, 2007).

Gambar 2.1 Contoh Dua Tipe Die yang Digunakan Pada Ekstruder

Sumber : Holmes, 2007.

Page 12: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

6

Gambar 2.2 Istilah-istilah Umum pada Die

Sumber : Holmes, 2007. Formulasi bahan yang digunakan dapat menjadikan produk akhir berbeda

hasilnya. Beragam jenis biji-bijian dan umbi-umbian seperti jagung dan kentang,

dapat digunakan sebagai bahan baku pada proses ekstrusi. Bahan-bahan tersebut

dapat menghasilkan produk akhir yang ringan dan renyah. Dengan tersedianya

beranekaragam bahan, maka lahirlah produk ekstrusi generasi kedua yang

memiliki kemampuan untuk mengembang dengan beragam bentuk. Produk

generasi ketiga dari proses ekstrusi dihasilkan dari campuran berbagai macam

formulasi bahan, yang pada umumnya berbahan dasar pati. Untuk mendapatkan

kandungan air yang dikehendaki, maka produk dilewatkan pada suatu alat

pengering. Setelah itu tersedia teknologi untuk melakukan proses ko-ekstrusi (co-

extrusion). Proses ini memungkinkan pembentukan produk yang memiliki

selubung luar dari suatu bahan dan mengisinya dengan bahan lain yang dilakukan

hanya dalam satu proses saja. Sebagai hasilnya dapat diperoleh makanan ringan

dengan lapisan luar yang renyah dan lapisan dalam yang lembut.

Teknik ekstrusi dengan menggunakan ulir (screw) merupakan teknik yang

paling sering digunakan secara luas. Tujuannya ialah untuk merubah polimer

bahan mentah dalam bentuk tepung atau pelet melalui serangkaian kombinasi

proses seperti pencampuran, penggilingan, pembentukan dan proses pencetakan

menjadi bahan jadi atau bahan setengah jadi. Bentuk dan tekstur produk yang

dihasilkan hanya dapat diperoleh melalui proses ekstrusi. Bentuk, ukuran, jenis

dan jumlah bahan mentah yang ditambahkan ke dalam ekstruder tergantung dari

Page 13: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

7

spesifikasi mesin ekstruder yang digunakan (Nowjee,2004). Dewasa ini telah

tersedia banyak jenis ekstruder yang mampu mengolah bahan mentah dengan

bentuk yang masih kasar, berukuran cukup besar (flake, irisan, potongan,

cincangan, dll.)dan mengandung kadar air yang tinggi dalam jumlah yang besar.

2.2 Unsur-unsur Pengolahan Makanan dengan Ekstrusi

2.2.1 Bahan Makanan Yang Akan Diolah

Pengawasan yang baik terhadap kualitas dan spesifikasi bahan mentah

sesuai standar tertentu, merupakan hal yang sangat penting untuk dilakukan. Hal

ini bertujuan untuk menjamin kualitas produk yang dihasilkan tetap seragam.

Suatu sistem pengawasan yang tepat perlu dilaksanakan untuk menghasilkan

kontrol kualitas produk yang sesuai dengan harapan (Schaaf Technologie GmbH,

2007).

Ekstrusi dapat digunakan untuk proses pemasakan tepung mentah menjadi

tepung masak ataupun produk setengah jadi yang siap menjadi bahan dasar untuk

industri pengolahan selanjutnya. Ekstruder yang telah lama dikenal untuk

melakukan proses ini ialah ekstruder tipe Brady Cooker. Bahan yang digunakan

pada alat ekstrusi ini biasanya memiliki kandungan air yang rendah dan produk

akhir yang dihasilkan dengan alat ini tidak selalu matang sempurna dan seringkali

harus digiling lebih lanjut untuk mencapai keseragaman ukuran partikel yang

diinginkan. Ekstruder ini banyak digunakan untuk pembuatan konsentrat dan

banyak membantu program perbaikan gizi masyarakat.

Bila produk akhir yang diinginkan berbentuk produk yang mengembang

maka digunakan ekstruder yang dapat mengolah bahan pada kadar air sedang.

Produk akhir yang dihasilkan hampir selalu mencapai tingkat matang sempurna.

Produk ekstrusi menjadi renyah karena terbentuknya rongga-rongga berupa

gelembung gas di dalamya sehingga menghasilkan dinding-dinding gelembung

yang tipis dan rapuh. Kerenyahan akan hilang jika produk menyerap air dan

tekstur melembek. Dengan menyerap air maka dinding gelembung tidak lagi kaku

tetapi lentur dan lembek serta mudah hancur (Hudaya, 1999).

Bahan-bahan yang digunakan pada proses ekstrusi untuk pengolahan

makanan pada umumnya sama saja dengan bahan-bahan yang digunakan pada

Page 14: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

8

proses pengolahan makanan lainnya, dalam arti bahan-bahan tersebut memiliki

kualitas yang baik sebagai bahan makanan dan bila akan ditambahkan bahan-

bahan tambahan lainnya maka harus digunakan bahan-bahan yang diizinkan dan

memenuhi kemurnian yang dibutuhkan. Tetapi perlu diperhatikan juga, bahwa

semua jenis bahan yang akan ditambahkan dalam proses pengolahan akan

memiliki kecenderungan untuk ikut memodifikasi proses dan mempengaruhi

produk akhir yang diolah. Pengelompokan bahan yang digunakan dalam proses

pengolahan ekstrusi untuk bahan makanan pada umumnya disajikan pada tabel 2.1

Tabel 2.1 Klasifikasi Secara Umum Bahan Mentah yang Digunakan pada

Proses Ekstrusi No. Deskripsi Bahan Mentah

1. Bahan-bahan pembentuk struktur

Biji-bijian, kentang dan turunannya, protein nabati, gluten dan bahan-bahan lain yang hampir sama

2. Bahan-bahan sebagai fase terdispersi

Berbagai macam protein, ekstrak, serat, selulosa

3. Bahan Pengental Air, minyak, emulsifier 4. Bahan Pengembang Baking powder dan bahan pengembang

lainnya 5. Bahan Penambah flavor Garam, gula, bumbu-bumbu, flavor

tambahan 6. Bahan Pewarna Susu bubuk, gula pereduksi, protein-

protein, pewarna alami dan sintetik Sumber: Frame, 1994

Proses ekstrusi menggunakan energi mekanis dan energi panas yang besar

dengan tekanan yang tinggi, hal ini akan mengakibatkan bahan-bahan yang

berbentuk bubuk, butir dll., berubah menjadi lebih cair. Oleh karena itu

karakteristik-karakteristik bahan seperti friksi permukaan, kekerasan, kepadatan

partikel menjadi penting untuk diperhatikan.

Struktur dasar dari produk-produk yang diekstrusi diperoleh dengan cara

mengubah dan mengatur sifat-sifat biopolimer-biopolimer alami, seperti pati dan

protein dari jenis tertentu. Biopolimer alami memainkan peran yang penting

dalam pembentukan struktur produk. Pada umumnya biopolimer ini berubah

menjadi polimer-polimer yang meleleh pada temperatur yang tinggi. Lelehan ini

membentuk fase kontinyu yang akan mengikat semua partikel-partikel bahan lain

Page 15: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

9

yang terdapat dalam fase terdispersi dan membantu dalam menahan proses

pelepasan gas ketika tahap pengembangan terjadi, oleh karena itu struktur

gelembung yang mengembang dapat terbentuk (Frame, 1994).

Kunci dari keberhasilan pemilihan bahan untuk ekstrusi ialah dengan

mengetahui bagaimana tiap bahan-bahan tersebut bereaksi di bawah parameter-

parameter pengolahan yang terjadi dalam proses ekstrusi. Salah satu faktor yang

menentukan pada produk ekstrusi yang mengembang (puffed) ialah kandungan

amilosa dari bahan dasar yang digunakan, semakin tinggi kandungan amilosa

maka akan menghasilkan proses pengembangan produk yang lebih buruk.

Perubahan struktur pati pada proses ektrusi akan mempengaruhi tekstur,

flavor dan mouthfeel dari produk akhir yang dihasilkan. Agar pati dapat

tergelatinisasi dengan baik maka ada baiknya sebelum bahan diekstrusi dilakukan

perlakuan pendahuluan dulu pada pati yang akan digunakan. Pemberian air dan

pra kondisi merupakan dua metode yang akan membuat pati menyerap air yang

dibutuhkan untuk melakukan gelatinisasi yang baik. Berbagai macam bahan

seperti agar-agar dan garam dapat mempengaruhi proses gelatinisasi.

Perkembangan terkini di bidang pra gelatinisasi ini ialah dengan cara

memancarkan sinar infra merah pada tepung sebelum dilakukan ekstrusi. Proses

ini akan memulai proses gelatinisasi dari bagian tengah bahan, hal ini akan

mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya gelatinisasi selama

proses ekstrusi berlangsung. Keuntungan dengan melakukan proses ini ialah

semakin kuatnya flavor produk.

Faktor lain yang berpengaruh dalam penentuan formulasi produk

ekstrusi ialah flavor dan bahan aditif yang dapat membantu memodifikasi

formula. Para pengusaha saat ini telah mengembangkan flavor baru yang tahan

panas sehingga dapat ditambahkan pada bahan-bahan yang akan diekstrusi. Tanpa

takut akan berkurang intensitasnya. Sementara itu untuk menghasilkan produk

ekstrusi yang baik dapat pula ditambahkan pati yang telah dimodifikasi yang

berfungsi untuk membantu proses pengembangan produk pada produk ekstrusi

yang mengembang. Emulsifier sering digunakan untuk memperbaiki karakteristik

produk. Emulsifier akan berikatan dengan molekul pati dan mempengaruhi

gelatinisasi, mengurangi viskositas dari adonan. Selain itu, beberapa jenis enzim

Page 16: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

10

juga dapat digunakan pada saat pra kondisi pati untuk memperbaiki flavor dan

warna dari produk (Prepared Foods, 1993).

2.2.2 Mesin Ekstrusi (Ekstruder)

Ekstruder yang biasanya tersedia di pasaran adalah dari jenis ekstruder

ulir tunggal (single screw extruder/SSE) dan ekstruder ulir ganda (twin screw

extruder/TSE) yang dapat digunakan secara luas pada produksi bahan-bahan

makanan komersial. Model twin screw extruder (TSE) lebih sering dipilih oleh

perusahaan-perusahaan pengolah makanan. Model ini merupakan pilihan yang

tepat untuk melakukan diversifikasi jenis-jenis makanan, dikarenakan

kemampuannya yang baik dalam mengatur daya tekan mekanis dan daya giling

efektif pada adonan di dalam selubung mesin ekstruder (barrel) (Baianu, 1992).

Ekstruder tipe ulir biasanya dikelompokkan berdasarkan seberapa banyak

energi mekanis yang dapat dihasilkan. Sebagai contoh, ekstruder dengan energi

mekanis yang rendah dirancang untuk mencegah proses pemasakan pada adonan

bahan. Ekstruder tipe ini biasanya digunakan pada pembuatan pretzel, pasta dan

beberapa jenis makanan ringan dan sereal. Ekstruder dengan energi mekanis

tinggir dirancang untuk memberikan energi yang besar agar dapat diubah menjadi

panas untuk mematangkan adonan bahan dan biasa digunakan dalam produksi

makanan hewan, makanan ringan dengan bentuk mengembang dan sereal (Frame,

1994).

Dalam hal mekanisme penggerakkan bahan dalam ekstruder, terdapat

perbedaan yang nyata antara ekstruder ulir tunggal dan ganda. Pada ekstruder ulir

tunggal daya untuk menggerakkan bahan berasal dari pengaruh dua gesekan, yang

pertama adalah gesekan yang diperoleh dari ulir dan bahan sedangkan yang kedua

adalah gesekan antara dinding barrel ekstruder dan bahan. Ekstruder ulir tunggal

membutuhkan dinding barrel ekstruder untuk menghasilkan kemampuan

menggerakkan yang baik, maka dari itulah dinding selubung ekstruder pada

ekstruder ulir tunggal memainkan peran penting dalam menentukan rancangan

ekstruder (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).

SSE memiliki ulir yang berputar di dalam sebuah barrel. Jika bahan yang

diolah menempel pada ulir dan tergelincir dari permukaan barrel, maka tidak akan

Page 17: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

11

ada produk yang dihasilkan dari ekstruder karena bahan ikut berputar bersama ulir

tanpa terdorong ke depan. Untuk menghasilkan output produksi yang maksimal

maka bahan harus dapat bergerak dengan bebas pada permukaan ulir dan

menempel sebanyak mungkin pada dinding.

Pada umumnya zona operasi pada SSE (tergantung spesifikasi mesin)

terbagi menjadi tiga bagian yaitu :

� Solid transport zone yang terletak di bawah hopper/feeder. Pada zona ini

bahan digerakkan dalam bentuk bubuk atau granula. Berhubung output

produk yang dihasilkan harus sama dengan input bahan yang dimasukkan

maka perencanaan yang buruk pada zona ini akan membatasi output yang

dihasilkan.

� Melting zone. Pada zona ini bahan padat akan dipanaskan

� Pump zone. Pada bagian pertama zona ini, tinggi saluran berkurang

disebabkan oleh peningkatan diameter dari ulir. Pada zona ini bahan

mengalami tekanan untuk mengurangi jumlah ruang-ruang kosong pada

bahan. Pada bagian kedua zona ini yang disebut juga sebagai metering

zone, bahan digerakkan dan dihomogenisasi lebih lanjut. Pada beberapa

ekstruder peningkatan tekanan terjadi di zona ini.

Kadang-kadang diperlukan beberapa zona tambahan selain tiga zona di atas,

tetapi hal ini dilakukan sesuai dengan kebutuhan. Zona tambahan diperlukan

untuk menyediakan daya tekan tambahan untuk pengadonan, homogenisasi bahan

dan daerah dengan tekanan rendah untuk mengeluarkan udara dari bahan-bahan

yang dipanaskan.

Pada Pump zone dimana saluran ulir dipenuhi oleh adonan bahan terdapat

tiga jenis aliran yang dapat dibedakan :

� Drag flow disebabkan oleh pengaruh bersinggungannya bahan dengan

barrel dan permukaan ulir.

� Pressure flow yang disebabkan oleh tekanan yang meningkat pada ujung

ekstruder (die). Arah dari aliran ini berlawanan dengan arah drag flow.

� Leakage flow. Aliran melalui celah antara barrel dan gerigi ulir. (Janssen,

1978)

Page 18: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

12

Gambar 2.3 Zona Pada Ekstruder Ulir Tunggal

Sumber : van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982.

SSE mengandalkan pada drag flow untuk menggerakkan bahan dalam

barrel dan menghasilkan tekanan pada die. Agar bahan terdorong maju maka

bahan tidak boleh ikut berputar dengan ulir. Sama saja seperti cara kerja sebuah

sekrup dan mur, agar sekrup bergerak maju maka mur harus dalam keadaan diam

bukannya ikut bergerak dengan sekrup (Levine dan Miller dalam Heldman dan

Lund, 2007).

Hingga saat ini ekstruder ulir tunggal masih digunakan secara luas pada

banyak jenis produksi pangan dan pakan. Alasan kenapa hingga sekarang orang-

orang masih menggunakan ekstruder ulir tunggal ialah karena pada kala itu alat

ini merupakan satu-satunya alternatif untuk menggantikan metode pengolahan

konvensional. Secara keseluruhan memang proses ekstruder tipe ini jauh lebih

unggul dibanding metode pengolahan konvensional tetapi sekarang TSE yang

jauh lebih maju dari segi teknologi mampu menawarkan banyak keuntungan bagi

para pengolah. Bersamaan dengan semakin banyaknya perusahaan-perusahaan

yang menyadari keuntungan-keuntungan yang ditawarkan maka mereka akan

lebih cenderung untuk menggunakan TSE (Clextral, 2007).

Pada ekstruder ulir ganda, dua ulir yang paralel ditempatkan dalam barrel

berbentuk angka 8. Jarak ulir yang diatur dengan rapat akan mengakibatkan bahan

bergerak di antara ulir dan barrel dalam sebuah ruang yang berbentuk C.

Tujuannya ialah untuk mengatasi keterbatasan pada hasil kerja SSE seperti

tergelincirnya bahan dari dinding barrel. Sebagai hasilnya bahan akan terhindar

dari aliran balik (negarif) ke arah bahan masuk tetapi digerakkan pada arah positif

yaitu menuju die tempat bahan keluar. Pada ekstruder tipe ini gesekan pada

dinding barrel tidak terlalu penting untuk diperhatikan walaupun sebenarnya hal

ini tergantung dari proses pengolahan apa yang dilakukan. Tetapi bentuk

Page 19: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

13

geometris ulir sangatlah penting untuk diperhatikan karena bentuk ulir ini dapat

menyebabkan peningkatan tekanan pada ruang ekstruder yang akan menyebabkan

aliran bahan dari satu ruang ke ruang yang lain baik ke arah negatif maupun

positif (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).

Tabel 2.2 Perbedaan Utama Antara Ekstruder Ulir Tunggal dan Ulir Ganda Perbedaan Ekstruder ulir tunggal Ekstruder ulir ganda

Mekanisme penggerakkan bahan

Friksi antara logam dan bahan makanan

Penggerakkan bahan ke arah positif (die)

Penyedia energi utama Panas gerakan ulir Panas yang dipindahkan pada barrel

Kapasitas (Throughput kg/hour)

Tergantung pada kandungan air, lemak dan tekanan

Tidak tergantung apapun

Perkiraan energi yang digunakan per kg produk

900 – 1500 kJ kg-1 400 – 600 kJ kg-1

Distribusi panas Perbedaan temperaturnya besar

Perbedaan temperatur kecil

Biaya keseluruhan Rendah Tinggi Kandungan air minimum 10% 8% Kandungan air maksimum

30% 95%

Sumber : van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982.

Secara umum, ulir pada ekstruder ulir ganda dapat dibagi menjadi dua

kategori utama yaitu ulir intermeshing dan non-intermeshing. Pada ulir ekstruder

tipe non-intermeshing, jarak antara poros ulir setidaknya sama dengan diameter

luar ulir. Sedangkan pada ulir tipe intermeshing, jarak antar poros ulir lebih kecil

daripada diameter luar ulir, atau permukaan ulir dimungkinkan dalam keadaan

saling bersentuhan. Pada ulir tipe ini bahan yang tergelincir dari dinding barrel

menjadi tidak mungkin karena ulir intermeshing yang satu akan mencegah bahan

pada ulir lain untuk berputar dengan bebas (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).

Selain dua kategori utama tersebut, terdapat juga beberapa jenis

konfigurasi ulir pada ekstruder ulir ganda berdasarkan arah putarannya. Yang

pertama ialah intermeshing/non-intermeshing counter rotating, dimana pada tipe

ini arah putaran ulir saling berlawanan. Kedua ialah tipe intermeshing/non-

intermeshing co-rotating, dimana arah putaran ulir sama. Selain itu ada juga

konfigurasi ulir self wiping dimana bentuk kedua ulirnya berbeda dengan ulir tipe

Page 20: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

14

intermeshing. Semua perbedaan jenis ulir dan arah putarannya tersebut akan

menghasilkan karakteristik aliran, mekanisme gerak bahan dan pencampuran

dengan pengaruh yang berbeda-beda pada bahan karena tipe-tipe ulir tersebut

memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Gambar 2.4. Contoh Kerapatan Ulir Intermeshing, Counter Rotating

Sumber : van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982.

Gambar 2.5 Tipe-tipe Ulir a. counter rotating, intermeshing b. co-rotating, intermeshing c. counter rotating, non-intermeshing d. co-rotating, non-intermeshing

Sumber : Janssen, 1978

Page 21: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

15

Gambar 2.6 Dua Ulir Paralel Pada Ekstruder Ulir Ganda

Sumber : van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982.

Ekstruder ulir ganda memiliki kapasitas yang lebih besar dalam

menghasilkan produk walaupun ekstruder ulir ganda biasanya beroperasi dengan

kecepatan putaran yang rendah (20 – 60 rpm) daripada ekstruder ulir tunggal (100

– 400 rpm). Hal ini menunjukkan sangat efektifnya ekstruder ulir ganda dalam

menggerakkan bahan (van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982)

Ekstruder ulir ganda dikembangkan untuk mengatasi beberapa

keterbatasan kemampuan kerja dari ekstruder ulir tunggal (Single Screw

Extruder). Bila dibandingkan dengan ekstruder ulir tunggal, ada beberapa

keuntungan yang dapat diperoleh dengan penggunaan ekstruder ulir ganda,

diantaranya ialah :

• Aliran produk dari awal hingga akhir dapat dikendalikan atau diawasi

dengan lebih baik. Pada ekstruder ulir ganda, hasil kerja dua ulir

menggerakkan produk melalui barrel ekstruder. Pada ekstruder ulir

tunggal produk bergerak sebagai akibat dari gesekan antara ulir dan

dinding barrel.

• Ekstruder ulir tunggal sering mengalami selip (slippage) dan tersumbat

(surging). Slippage terjadi ketika tekanan tinggi di dalam barrel

menyebabkan produk menjadi tergelincir antara ulir dan dinding barrel.

Hal ini akan menyebabkan tahap pemasakan dan pengolahan yang dijalani

produk tidak sempurna. Surging terjadi ketika produk tertahan dari aliran

bahan yang seharusnya terus bergerak ke arah ujung ekstruder (die). Bila

proses produksi terus berjalan maka tekanan akan meningkat dan akhirnya

Page 22: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

16

produk pecah tidak beraturan ketika melalui die. Hal ini akan

mengakibatkan produk yang masih belum matang dan bentuk yang

dihasilkan tidak sesuai dengan keinginan.

• Semua faktor yang berpengaruh pada pengolahan dengan proses ekstrusi

dapat diatur lebih baik dengan menggunakan ekstruder ulir ganda. Semua

parameter pengolahan seperti suhu, tekanan, kecepatan ulir, kandungan air

dan kecepatan aliran bahan dapat diubah dengan leluasa. Hal ini akan

memberikan pengendalian yang maksimal pada proses ekstrusi. Pada

ekstruder ulir tunggal faktor-faktor pengolahan seperti di atas dapat

disesuaikan juga, tetapi pada tingkat yang jauh lebih rendah.

• Proses pencampuran pada TSE menyebabkan tahap pencampuran bahan

yang lebih baik dibandingkan dengan proses pencampuran yang dihasilkan

oleh ekstruder ulir tunggal. Di samping itu, TSE mampu melakukan tahap-

tahap pencampuran yang lebih beragam sebagai hasil kerja dari

komponen-komponen seperti cakram pencampur yang rumit bentuknya,

ulir-ulir dengan arah putaran yang dapat diatur, kepadatan gerigi, daya

giling dan jarak antar ulir yang dapat diatur. Kesemuanya itu akan

menghasilkan proses pencampuran bahan yang dilaksanakan dengan

sangat baik. TSE dapat mengolah partikel dengan beragam ukuran dan

dalam waktu yang sama menjamin tahap pencampuran bahan dan

keseluruhan pengolahan berjalan dengan baik.

• Bagian dalam TSE dapat dibersihkan secara otomatis (pada ulir tipe self

whiping), karena dua ulir yang terdapat dalam barrel TSE dapat saling

membersihkan. Hal ini disebabkan karena putaran yang dihasilkan salah

satu ulir dapat membersihkan ulir yang lain dari sisa-sisa bahan. Ekstruder

dengan ulir tunggal tidak memiliki kemampuan ini dan sangat rentan

terhadap “titik mati” yang sukar dibersihkan. Pada titik ini produk sisa

yang tidak terbawa aliran bahan akan melekat pada ulir. Produk sisa ini

akan terbakar lalu lepas dan menyumbat die, hal ini akan mengakibatkan

barrel menjadi rusak.

• TSE memiliki fleksibilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan

ekstruder ulir tunggal. Sebagian besar produk olahan bahan makanan yang

Page 23: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

17

dapat dihasilkan oleh ekstruder ulir tunggal dapat pula dihasilkan oleh

TSE, tetapi tidak sebaliknya. TSE dapat mengolah produk pada

kelembaban yang lebih tinggi, mengolah bahan kering pada berbagai

macam ukuran partikel. Sementara pada ekstruder ulir tunggal agar

pengolahan berjalan optimal maka bahan-bahan yang dibutuhkan harus

memiliki ukuran partikel yang seragam. TSE juga dapat mengolah bahan-

bahan dengan kandungan lemak dan gula yang lebih tinggi dari bahan-

bahan yang dapat diolah dengan menggunakan ekstruder ulir tunggal.

• Tahap scale-up dengan TSE dapat lebih diprediksi. Proses peralihan dari

pengembangan laboratorium ke produksi secara menyeluruh merupakan

masalah utama dari ekstruder ulit tunggal. Sementara pada TSE bukan

merupakan masalah selama data yang diperoleh itu benar dan terus

direkam selama riset dan pengembangan produk baru. TSE memberikan

pengendalian yang sangat akurat atas parameter produksi, yang mana hal

ini sangat penting dalam tahap scale-up.

Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan

ekstruder ulir ganda/Twin Screw Extruder (TSE) bila dibandingkan dengan

metode pengolahan konvensional diantaranya ialah:

• TSE mampu menghasilkan produk baru. Hanya dengan menggunakan satu

ekstruder saja kita dapat menghasilkan produk dengan pilihan bentuk dan

jenis yang beragam. Metode konvensional membatasi kita pada hanya satu

proses pengolahan saja karena memang alat yang digunakan

kemampuannya memang terbatas. Sebagai contoh mixer hanya dapat

digunakan untuk mencampur bahan saja tidak bisa digunakan untuk tahap

pengolahan yang lain seperti memasak adonan dan mencetak. Ekstruder

memberikan kita fleksibilitas yang luar biasa dalam mengolah bahan dan

kontrol proses pengolahan yang belum tentu tersedia dalam metode

konvensional.

• TSE berperan sebagai suatu sistem pengolahan yang lengkap, oleh karena

itu menghasilkan produktivitas yang tinggi. Bahan-bahan dicampur,

dimasak, dibentuk dan diadoni dalam satu proses yang berkesinambungan.

Page 24: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

18

Beberapa ekstruder yang telah tersedia saat ini sudah bisa menghasilkan

lebih dari 16 ton produk jadi per jamnya.

• TSE menghasilkan produk yang berkualitas tinggi. Kemampuan kerja

ekstruder memberikan kendali yang hampir tak terbatas terhadap proses-

proses pengolahan yang dialami bahan dan perubahan-perubahan yang

dikehendaki pada produk dapat dilakukan dengan mudah selama proses

pemasakan berlangsung. Hal ini memberikan kontrol yang penuh terhadap

proses pemasakan dan pengolahan produk. Di samping itu metode

pemasakan HTST dalam TSE mampu menghasilkan produk yang

berkualitas. Temperatur tinggi yang digunakan akan membunuh

mikroorganisme berbahaya, di saat yang bersamaan dapat meminimalisasi

hilangnya zat gizi dan flavor pada makanan yang sedang diolah.

• Ekstruder membutuhkan biaya yang rendah bila dibandingkan dengan

biaya yang dikeluarkan untuk peralatan memasak konvensional. Harga beli

satu TSE akan lebih rendah daripada kita membeli peralatan memasak

tradisional seperti mixer, oven, pengering dan aksesoris pelengkap lainnya

untuk meghasilkan produk yang sama. Selain itu, TSE efektif dalam biaya

pengoperasian karena mampu melaksanakan fungsi-fungsi pengolahan

seperti pencampuran, pengadonan, pemasakan dan pencetakan dalam satu

proses pengolahan saja.

• TSE sangat serbaguna, dapat menghasilkan produk makanan dengan

pilihan jenis dan bentuk yang beragam. Dapat dilakukan dengan cara

melakukan penganekaragaman bahan-bahan dan modifikasi kondisi

pengolahan.

• TSE sangat efisien pada penggunaan energi. Pada beberapa proses, TSE

dapat mengurangi kebutuhan energi yang digunakan untuk pengolahan.

Dengan TSE produk dapat dimasak lebih cepat dan efisien. Hal ini

disebabkan oleh proses pengaturan temperatur dan kelembaban yang

dilakukan secara tepat dan juga membutuhkan waktu reaksi yang lebih

singkat (Clextral, 2007).

Untuk melakukan proses pemasakan produk makanan, ekstruder ulir ganda

(Twin Screw Ekstruder) merupakan alat pengolahan yang semakin umum

Page 25: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

19

digunakan di industri pengolahan pangan. Alat ini merupakan suatu reaktor

biologis yang berkecepatan tinggi dengan melakukan serangkaian proses

pemanasan, pendinginan, pengadonan, pencampuran, penguapan, pemotongan

dan penurunan suhu menggunakan udara (aerating). Ekstruder jenis ini sekarang

semakin banyak digunakan karena mudah sekali bagi kita untuk mengatur

serangkaian parameter-parameter tahap pengolahan ekstrusi (Schlosburg, 2005).

2.2.3 Tahap-Tahap dalam Proses Ekstrusi

Pembagian tahap-tahap pengolahan ekstrusi dapat dilihat dari berbagai

segi. Ada yang menggolongkannya berdasarkan pada kebutuhan pengolah,

spesifikasi mesin, jenis proses yang terjadi, dll. Disini akan dijelaskan beberapa

tahap dengan berbagai dasar yang digunakan. Beberapa pengolah membagi proses

pengolahan ekstrusi menjadi tiga tahap yaitu pra ekstrusi, ekstrusi dan tahap

setelah ekstrusi (post-extrusion), tetapi hal ini sangat bergantung pada kebutuhan

pengolah, jenis produk yang akan dihasilkan dan proses pengolahan apa saja yang

akan dilakukan.1

Tahap pra ekstrusi biasanya melibatkan dua langkah utama yaitu :

- Pencampuran (Blending)

Pencampuran dari berbagai komponen bahan yang akan diekstrusi sesuai

dengan formulasi yang telah ditentukan merupakan salah satu syarat penting

dakam proses ekstrusi. Selain harus memperhatikan ukuran bahan yang akan

dicampur, cara mencampur komponen yang benar juga penting untuk diketahui.

- Penambahan air (Moisturizing)

Jumlah penambahan kandungan air pada tahap pencampuran bahan

ekstrusi ini biasanya berkisar diantara 4% hingga 8%. Hal ini tentu saja

bergantung pada banyak faktor, seperti tingkat kelembaban bahan saat

pencampuran awal, tekstur produk akhir yang diinginkan, dsb. Cara penambahan

kandungan air ini harus dapat menjamin penyebaran kelembaban yang merata

pada campuran adonan bahan mentah. Ketidakseragaman penyebaran air pada

1 Untuk ketiga tahap ini dipergunakan mesin yang berbeda jenis tergantung dari spesifikasi dan kecanggihan ekstruder yang digunakan. Artinya, ketiga tahap proses ekstrusi di atas dapat dilakukan oleh hanya satu mesin saja yang terbagi ke dalam beberapa zona proses pengolahan dan mesin-mesin atau aksesoris-aksesoris tambahan yang dapat dipasang untuk melakukan tahap-tahap pengolahan setelah ekstrusi.

Page 26: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

20

bahan akan mengakibatkan kondisi ekstrusi yang sukar diprediksi, akibatnya

produk ekstrusi yang dihasilkan juga menjadi tidak konsisten. Mesin yang umum

digunakan pada tahap pra ekstrusi terdiri dari mixer dan moisturiser. Mixer disini

berfungsi untuk proses pencampuran bahan awal sebelum dimasukkan ke

ekstruder. Pada umumnya ekstruder yang diproduksi sekarang, terutama ekstruder

ulir ganda, telah dapat melakukan pengaturan proses pencampuran dan

penambahan kadar air ini di dalam alat itu sendiri. Bahan mentah hanya tinggal

dimasukkan kedalam feeder (tempat bahan masuk yang terletak pada bagian atas

ekstruder), lalu kandungan air dapat ditambahkan melalui suatu lubang inject pada

ekstruder sesuai dengan kebutuhan kelembaban produk akhir yang dihasilkan

(Schaaf Technologie GmbH, 2007).

Tahap kedua yaitu proses ekstrusi, mesin yang digunakan ialah berbagai

jenis ekstruder dan beragam aksesorisnya sesuai kebutuhan pengolah. Produk

yang keluar dari tahap ini disebut ekstrudat dan tergantung dari kebutuhan kita

atau jenis ekstruder yang digunakan, ekstrudat ini dapat merupakan produk akhir

ekstrusi ataupun juga produk yang harus diolah lagi lebih lanjut.

Tahap terakhir adalah proses setelah sektrusi (post extrusion). Mesin yang

tersedia untuk proses ini ialah mesin pengering, flavouring, pemanggang, pelapis

dan pendingin yang semuanya disesuaikan dengan kebutuhan pengolah. Sebagai

akibat dari perkembangan teknologi di bidang ekstrusi yang pesat akhir-akhir ini,

maka selain dapat berfungsi sendiri terpisah dari ekstruder, mesin-mesin tersebut

juga dapat dipasangkan pada ekstruder.2

Rancangan dari peralatan yang digunakan selama pengolahan setelah

ekstrusi (post-extrusion) tergantung pada banyak faktor. Salah satu faktor yang

utama ialah karakteristik fisik dari produk dasar (ukuran dan bentuk) dan

karakteristik dari produk akhir yang diinginkan. Prosedur pengolahan setelah

ekstrusi (post-extrusion) yang benar merupakan hal yang perlu diperhatikan dalam

menghasilkan produk yang menarik, baik dari segi rasa maupun daya tarik visual.

Karakteristik produk akhir ini akan berpengaruh pada daya terima oleh konsumen

saat produk ini dipasarkan. Contoh alat-alat yang tersedia dan sering digunakan 2 Sifatnya lebih cenderung seperti aksesoris tambahan yang dapat dipasang atau dibongkar kemudian dirangkaikan pada ekstruder sehingga membentuk satu rangkaian proses pengolahan untuk menghasilkan produk bahan pangan olahan akhir ekstrusi

Page 27: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

21

pada tahap post extrusion diantaranya ialah mesin untuk menarik dan memotong

ekstrudat, mesin pemberi warna pada produk akhir, mesin untuk filling produk

akhir dengan berbagai macam teknik pengisian, mesin pemberi flavor, pelapis dan

pemercik bumbu. Bila dibutuhkan, produk ekstrusi dapat dikeringkan lebih lanjut

untuk mendapatkan kadar air yang dikehendaki. Terdapat beberapa faktor yang

berpengaruh pada suatu sistem pengeringan ekstrusi yaitu produk, unit

penanganan produk dan sumber panas yang digunakan.

Faktor jenis produk yang diolah akan menentukan desain dari sistem

pengeringan. Terdapat dua kategori produk, yang pertama produk bulk(banyak

jumlah produknya), seperti snack, sereal; dan produk oriented (hanya satu

produk), seperti roti (flat bread) dan produk-produk ekstrusi lain yang memiliki

bentuk memanjang. Kategori-kategori produk tadi akan menentukan unit

penanganan produk apa yang akan dipakai. Produk yang bersifat bulk pada

umumnya ditangani menggunakan pengering tipe drum atau bisa juga dengan

sistem sabuk/ban berjalan. Sementara produk oriented ditangani dengan

sabuk/ban berjalan saja (conveyor). Sumber panas yang digunakan pada

pengeringan produk ekstrusi bisa diperoleh dari sinar infra merah dan udara yang

dipanaskan atau keduanya (Schaaf Technologie GmbH, 2007).

Secara khusus terdapat proses ekstrusi dengan menggunakan suhu dan

tekanan cukup tinggi yang dinamakan ekstrusi HTST (High Temperature Short

Time) dilakukan pada suhu dan tekanan yang tinggi. Terdapat tiga zona proses

yang diketahui dari tipe ekstrusi ini. Pertama, ialah zona pemasukan bahan (feed

zone), dimana bahan disesuaikan kandungan airnya atau dapat juga diberi

perlakuan pemanasan awal untuk mempersiapkan bahan memasuki tahap

pencampuran dan penggilingan tetapi masih tanpa proses pemasakan. Kedua,

ialah pemasakan (cooking zone), dimana produk diaduk, dicampur, dimasak, dan

digiling menjadi produk yang sesuai dengan produk yang kita kehendaki. Produk

yang dihasilkan dari zona ini pada umumnya bersifat plastis/kenyal. Ketiga, ialah

zona die, pada zona ini suhu di dalam bahan kian bertambah tinggi kemudian

pada saat inilah kandungan air menguap dan membentuk gelembung udara yang

akan menyebabkan mengembangnya produk hasil ekstrusi (Holmes, 2007).

Page 28: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

22

Jika ditinjau dari mesin ekstrudernya maka, terdapat tahapan proses yang

terjadi pada bagian-bagian tertentu pada mesin tersebut. Pertama, feed section,

suatu bagian dimana bahan-bahan yang akan diekstrusi dimasukkan ke dalam

ekstruder melalui suatu lubang masukan (inlet). Kedua, bagian compression

section atau transition section, dimana terdapat ulir (screw) terletak dalam dinding

selubung (barrel) mesin ekstruder dan pada umumnya memiliki ukuran yang

semakin mengecil ke arah bahan keluar (tergantung spesifikasi ekstruder). Ulir

akan berputar menggerakkan adonan makanan yang masih mengandung air dan

menggilingnya, dalam waktu yang sama gerakan tersebut akan menyebabkan

bahan adonan menjadi panas. Pada bagian ini tekanan dihasilkan dari menurunnya

luas ukuran jalur selubung ekstruder yang dilalui bahan adonan tersebut. Biasanya

panjang bagian ini menempati sekitar setengah dari panjang keseluruhan

ekstruder.

Bagian ketiga ialah metering section yang merupakan bagian yang paling

dekat dengan lubang tempat bahan keluar (die) dari ekstruder. Seringkali bagian

ini memiliki luas jalur yang sempit/kecil yang akan menyebabkan daya tekan

mekanis pada bahan berlangsung efektif dan meningkat kemampuannya hingga

batas tertentu sesuai dengan tingkat kecepatan putaran dari ulir ekstruder tersebut.

Dikarenakan kemampuan penggilingan yang meningkat pada bagian ini, maka

pencampuran bahan adonan akan berlangsung dengan baik, selain itu terjadi pula

peningkatan suhu yang tajam pada suhu adonan. Hal ini diakibatkan oleh

perubahan energi mekanik menjadi energi panas. Suhu menunjukkan peningkatan

yang hampir linier dibandingkan dengan tahap pencampuran adonan. Peningkatan

suhu yang tajam sesaat sebelum bahan keluar dari bagian die yang diikuti oleh

penurunan suhu yang cepat setelah bahan keluar dari die akan menyebabkan

terjadinya pengembangan adonan makanan yang diekstrusi (Baianu, 1992).

Ekstruder yang modern, terutama ektruder ulir ganda memiliki

kemampuan yang sangat baik dalam pengaturan proses pengolahannya sehingga

batasan karakteristik produk yang dihasilkan hanya bisa ditentukan oleh

kreativitas dari ilmuwan-ilmuwan dan ahli-ahli teknis yang membuat produk

tersebut. Ekstruder memiliki fleksibilitas yang tinggi sebagai alat pengolah bahan

makanan dan ketersediaan bahan mentah yang potensial untuk dimanfaatkan

Page 29: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

23

sangat banyak (books). Pada prinsip kerja twin screw extruder juga terdapat tiga

zona pengolahan.

Pertama, zona pemasukan bahan (Feed Zone), dimulai dengan memasukan

bahan mentah ke dalam ekstruder secara terus menerus. Ketika ulir mulai

berputar, ekstruder akan menggiling bahan dan mencampur bahan secara

menyeluruh. Bahan cair, biasanya lemak/minyak, air atau bahan lainnya,

ditambahkan melalui sebuah lubang masukan pada barrel untuk menambah

kelembaban atau membasahi partikel-partikel granula sebelum dimasak (bila

diperlukan). Pada zona ini bahan-bahan dibentuk menjadi suatu adonan yang

merata oleh proses penggilingan ulir ganda (twin screw).

Kedua, zona pemasakan (Cooking Zone), pada tahap ini adonan diberi

perlakuan panas yang diperoleh dari berbagai sumber, tergantung dari hasil

produk yang diinginkan dan spesifikasi mesin. Panas mekanis dalam barrel

dihasilkan dengan cara mengatur konfigurasi ulir. Kepadatan gerigi-gerigi dan

jarak ulir, pengaturan arah putaran dan tekanan dapat menghasilkan panas

mekanis. Panas konveksi dihantarkan langsung dari dinding barrel pada adonan.

Penghantaran panas secara konveksi merupakan metode penghantaran panas yang

sangat efektif. Panas uap, bila dibutuhkan dapat diberikan pada adonan melalui

suatu lubang masukan pada barrel.

Ketiga, zona pembentukan (Forming Zone), dimana produk akan dibentuk

sesuai dengan keinginan pengolah. Kita dapat memperoleh produk yang

bentuknya mengembang atau padat tergantung pada tingkat kelembaban, suhu,

tekanan dan bentuk geometris dari die (piringan pencetak bahan). Untuk membuat

produk yang mengembang (expanded product), suhu dan tekanan ditingkatkan

sementara tingkat kelembaban harus dikendalikan dengan akurat. Ketika produk

keluar dari ekstruder melalui die, perubahan dari tekanan atmosfir akan

menyebabkan kelembaban di dalam bahan berubah menjadi uap. Hal ini

mengakibatkan mengembangnya adonan yang dimasak menjadi produk yang

teksturnya berongga. Untuk membuat produk yang padat, digunakan adonan

dengan kelembaban tinggi dan diolah pada suhu yang rendah. Ketika ekstrudat

didorong keluar melalui die, produk tidak akan mengembang tetapi akan

Page 30: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

24

memperoleh bentuk sesuai bentuk die. Hasilnya berupa pellet padat dengan

bentuk yang beragam3 (Clextral, 2007).

.

Gambar 2.7 Bagian-bagian Proses Pengolahan pada Ekstruder Secara Umum

Sumber : Schlosburg, 2005.

Untuk memenuhi kebutuhan konsumen akan makanan yang mudah

dikonsumsi kapanpun, bergizi dan menjankau selera semua usia, para pengolah

menjelajahi teknologi ekstrusi yang semakin canggih, salah satunya dengan

dikembangkan juga proses ekstrusi hibrid yang disebut supercritical fluid

extrusion (SCFX). Bila pada proses ekstrusi biasa digunakan uap air dari bahan

sebagai pembentuk kantung udara yang membuat produk mengembang, pada

proses SCFX ini digunakan gas karbondioksida pada tekanan tinggi untuk

mengembangkan produk akhir. Kemampuan lain dari ekstrusi ini ialah suhunya

yang rendah dan tekanan mekanisnya yang juga rendah sehingga memungkinkan

untuk mengolah bahan-bahan yang tidak tahan terhadap panas seperti protein

susu, vitamin, flavor, dsb. Penggunaan karbondioksida sebagai bahan

pengembang memungkinkan terjadinya pengembangan yang serempak,

3 Pelet memiliki dua arti, dalam dunia makanan, pelet diartikan sebagai produk yang memiliki kelembaban yang tinggi, sangat padat, seringkali bentuknya sangat beragam. Dikenal juga sebagai produk setengah jadi yang dapat diolah lebih lanjut, baik itu dengan cara pengeringan, penggorengan, pengembangan oleh udara, pemanggangan ataupun dimasak dengan microwave. Pada industri pakan, makanan untuk hewan ternak dan ikan yang diolah melalui proses ekstrusi disebut dengan pelet. Pelet-pelet ini diproduksi secara tradisional oleh mesin penggiling pelet.

Page 31: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

25

mempertahankan flavor dan pembentukan produk pada lubang keluar ekstruder

(die).

Proses pada suhu yang lebih rendah memberikan pengendalian yang lebih

baik terhadap ukuran pori bahan, densitas dan tekstur permukaan. Dengan

mengatur parameter pengolahan seperti tekanan dan tingkat penambahan

karbondioksida akan menghasilkan busa padat dengan sifat-sifat tekstur yang

berbeda. Proses ini menghasilkan produk dengan permukaan luar yang lembut dan

pori-pori bahan yang seragam sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Proses

SCFX akan membuka kemungkinan baru pada terciptanya generasi baru dari

makanan ringan dan breakfast cereal (Berry, 2000).

Selain proses ekstrusi yang umumnya dilakukan pada tingkat kelembaban

yang rendah hingga sedang, untuk mengolah produk-produk ekstrusi terdapat pula

satu jenis pengolahan ekstrusi yang dilakukan pada kelembaban yang tinggi yang

dikenal dengan ekstrusi basah atau wet extrusion. Ekstrusi ini dilakukan pada

kelembaban yang tinggi atau dan masih sangat minim diteliti dibandingkan

dengan ekstrusi dengan kelembaban rendah hingga sedang.

Ekstrusi basah sebaiknya menggunakan ekstruder ulir ganda karena

kemampuannya untuk menggerakkan bahan cukup efisien. Ekstruder dapat

digunakan sebagai bioreaktor untuk hidrolisis pati dan panas yang dihasilkan oleh

pengolahan pada ekstruder dapat menstabilkan enzim-enzim yang merugikan

proses pengolahan bahan pangan. Ekstrusi dengan kadar air tinggi membutuhkan

torsi mesin dan energi yang berbeda dengan ekstrusi biasa dan menghasilkan sifat-

sifat reologis produk akhir yang berbeda pula. Ekstrusi basah ini digunakan pada

pengolahan protein nabati dan hewani berbiaya rendah dengan tujuan untuk

menghasilkan produk makanan bergizi dengan rasa, flavor dan tekstur yang

menyerupai daging (Hulya, 1999). Proses pengolahan dengan ekstrusi basah telah

menghasilkan dua produk yang sangat inovatif dan bermanfaat bagi dunia

pengolahan bahan pangan yaitu Texturized Vegetable Protein (TVP) dan

Texturized Whey Protein (TWP).

TVP merupakan ekstrusi pada kelembaban yang tinggi dapat mengubah

protein nabati dan hewani menjadi makanan dengan serat yang mirip dengan

daging. Proses ekstrusi ini berlangsung pada tingkat kelembaban 70 – 80% dan

Page 32: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

26

memanfaatkan energi panas lebih banyak dari energi mekanis untuk mengubah

protein menjadi berbentuk serat. Para penghasil produk makanan dapat

menggunakan ekstrusi basah ini untuk membuat produk yang mirip dengan

daging dalam pembuatan sandwich, cordon bleu, nuget ayam, topping pizza, deli

salad dan cemilan daging dengan bentuk panjang (jerkies). Di Eropa, pengolah

makanan memanfaatkan ekstrusi basah untuk menghasilkan “daging” burger bagi

para vegetarian dengan jumlah produksi 455 kg “daging” per jam nya.

Proses ekstrusi basah memungkinkan untuk menggabungkan protein

nabati dan hewani untuk menciptakan produk yang serupa dengan daging dengan

kandungan lemak yang lebih rendah dan kandungan protein yang lebih tinggi dari

daging biasa. Disini konsumen memperoleh keuntungan dari produk yang

memiliki kandungan gizi serupa komoditi nabati dengan karakteristik sensoris

yang serupa dengan komoditi hewani.

Tahap pembentukan tekstur berserat pada produk ini terjadi pada die.

Proses pembentukan tekstur didorong oleh pertukaran panas antara die dan produk

tersebut. Tekstur dan serat yang dihasilkan merupakan akibat dari meningkatnya

suhu bahan dan suhu dari die, oleh karena itu pengaturan proses pendinginan

sangat penting untuk dilakukan.

Meskipun dengan produk TVP mutu gizi protein nabati dapat ditingkatkan

namun sifat fungsional, cita rasa dan selera konsumen serta daya tarik bagi

industri masih jauh di bawah bahan pangan protein hewani. Proses teksturisasi

protein bertujuan mengubah protein nabati sehingga memiliki sifat-sifat

menyerupai produk daging baik dalam nilai gizi, rupa, rasa, warna dan teksturnya.

Pada dasarnya prinsip teksturisasi protein mencakup proses mengubah protein

nabati yang berbentuk globuler (amorph) menjadi masa plastis yang dapat

mengalir dan dapat dibentuk. Caranya yaitu dengan melewatkan masa plastis

tersebut pada lubang-lubang kecil sehingga mengalami reorientasi dan kemudian

mengeras karena koagulasi sehingga terbentuk serabut dengan tekstur, keempukan

dan kekenyalan meyerupai daging sapi. Teksturisasi protein terjadi dengan

pembentukan reaksi ikatan silang yang saling mengikat antar rantai-rantai protein

selama proses ekstrusi dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. TVP telah berhasil

Page 33: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

27

mensubtitusi daging dalam pembuatan sosis, daging giling, hamburger, daging

ayam cincang, daging iris, dll. (Hudaya, 1999).

Pada awalnya protein yang berasal dari susu tidak dapat diolah

menggunakan proses ekstrusi karena protein tersebut tidak tahan pada suhu dan

tekanan yang tinggi. Saat ini telah dikembangkan proses ekstrusi yang

dimodifikasi sehingga memungkinkan untuk memanfaatkan protein whey pada

produk daging yang diekstrusi dan makanan ringan. Dengan menggunakan proses

ekstrusi yang dimodifikasi beberapa peneliti di Amerika menciptakan protein

whey susu yang mengalami proses teksturisasi atau TWP. TWP merupakan bahan

yang dapat mengubah daging yang kandungan lemaknya tinggi menjadi daging

yang rendah dan kaya akan protein. Dengan diciptakannya TWP maka tersedia

pilihan alternatif bagi sebagian konsumen dan para pengolah yang kurang

menyukai produk TVP

Untuk membuat TWP, para peneliti mengurangi suhu pemasakan pada

ekstruder dan memodifikasi konfigurasi ulir dan daya putarnya, juga memasang

die pendingin khusus untuk membatasi proses pengembangan dari bahan setelah

bahan tersebut keluar dari ekstruder. Ekstrusi campuran yang terdiri 80%

konsentrat protein whey dan 20% pati jagung yang dilanjutkan dengan proses

pengeringan mampu mengubah protein whey menjadi partikel-partikel yang

menyerupai sebongkah kecil daging. Biasanya pada pabrik pengolahan bongkahan

ini direhidrasi dan dicampur ke dalam daging.

Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan TWP sebagai campuran

daging diantaranya ialah dapat mempertahankan tekstur, tidak mengandung lemak

dan meminimalkan terjadinya cooking loss (berkurangnya komponen atau zat-zat

gizi selama pemasakan). TWP dapat juga digunakan secara tunggal untuk

membuat produk-produk tanpa daging (Berry, 2000).

2.2.4 Produk hasil Ekstrusi

Menurut Badan Standardisasi Nasional (2000) yang dimaksud dengan

makanan ringan ekstrudat ialah makanan ringan yang dibuat melalui proses

ekstrusi dari bahan baku tepung dan atau pati untuk pangan dengan penambahan

bahan makanan lain serta bahan tambahan makanan lain yang diizinkan dengan

Page 34: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

28

atau tanpa melalui proses penggorengan. Untuk menghasilkan produk ini dan

memasarkannya secara luas, maka terdapat beberapa syarat mutu yang harus

sesuai dengan SNI 01-2886-2000. Tetapi perlu diperhatikan bahwa definisi

menurut Badan Standardisasi Nasional ini hanya mencakup hasil ekstrusi untuk

makanan ringan saja, sedangkan masih banyak sekali produk olahan makanan lain

yang dihasilkan oleh teknologi ekstrusi dan memiliki standar industri masing-

masing.

Produk-produk yang dihasilkan oleh teknologi ekstrusi, termasuk serbuk

minuman, biskuit, kraker, produk crispy serupa roti, breadcrumb, crouton, bahan

makanan kaya serat dan untuk keperluan diet, pasta siap saji, sup yang

dikeringkan dan produk siap saji lainnya, produk-produk makanan dengan

kandungan air sedang, liquorice dan produk kembang gula lainnya, makanan

hewan, snack, TVP, makanan bayi dan berbagai produk lainnya (Linko et. al.,

1982).

Pada dasarnya proses ekstrusi terdiri dari pendorongan formula melalui

ulir ekstruder dan keluar melalui lubang pencetak dengan berbagai ukuran.

(extrusionoregon)Teknologi ulir ganda (twin screw) pada ekstruder merupakan

teknologi yang relatif baru bila dibandingkan dengan metode pemasakan dan

pencampuran konvensional. Banyak produk-produk baru yang dihasilkan oleh

ekstruder ulir ganda, tetapi kebanyakan para penggunanya enggan untuk

mengungkapkan formulasi dan metode pemasakan yang mereka gunakan. Kita

mungkin akan terkejut dengan banyaknya jenis produk yang dihasilkan dengan

ekstruder ulir ganda.

Contoh produk-produk yang dihasilkan oleh ekstruder ulir ganda

diantaranya ialah pasta almond, makanan bayi (makanan-makanan yang berbahan

dasar beras, gandum, dan oat), produk kembang gula (licorice, permen karet,

permen batangan, permen soft centers dan coklat), kaseinat, sereal (flake jagung,

bran, gandum, rice crispy, oat, produk sereal yang mengembang dan kaya akan

serat, siap untuk dimakan), kue-kue (produk ko-ekstrusi dengan berbagai macam

filling), pakan ikan (pakan untuk ikan di akuarium dan pakan komersial untuk

salmon, trout dan catfish) roti flatbread dalam berbagai macam rasa (isi buah-

buahan, kaya serat dan whole wheat), berbagai macam flavor, makanan kaya serat,

Page 35: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

29

makanan siap saji dancampuran minuman siap saji, pati yang dimodifikasi sebagai

bahan fungsional, makanan hewan peliharaan, snack untuk hewan peliharaan, keju

olahan, produk-produk snack (snack yang jenisnya mengembang dengan berbagai

macam bentuk seperti keriting, bola, snack ko-ekstrusi dan pelet), pakan udang

dan TVP (Texturized Vegetable Protein). Teknologi ekstrusi ulir ganda

sebenarnya telah digunakan selama bertahun-tahun untuk pengolahan komponen

plastik dan baru-baru ini untuk kosmetik (Clextral, 2007).

Untuk menghasilkan produk akhir yang berbeda jenisnya diperlukan tipe

mesin ekstrusi yang berbeda pula. Tentu saja hal ini tergantung dari kapabilitas

mesin yang dihasilkan perusahaan pembuat ekstruder. Misalnya, ekstruder untuk

menghasilkan produk akhir makanan yang dapat mengembang berbeda jenisnya

dengan ekstruder yang dapat menghasilkan produk pasta. Sebagai contoh,

Coperion merupakan salah satu perusahaan terkemuka di bidang produksi

ekstruder dan perusahaan ini menggolongkan ekstrudernya berdasarkan jenis

produk akhir yang dihasilkan ke dalam tiga kategori, yaitu :

Pertama, ekstruder mampu mengolah bahan mentah tertentu menjadi

tepung dan pati yang dimodifikasi. Bahan mentah yang dapat diolah dalam mesin

ini diantaranya tepung terigu, pati gandum, tepung jagung, pati jagung, tepung

beras, pati beras, tepung rye, pati kentang, tapioka, dll. Bahan mentah dapat

dimodifikasi secara fisik maupun kimia di dalam ekstruder. Perubahan fisik yang

dapat dilakukan untuk menghasilkan produk tertentu yang kita inginkan salah

satunya ialah dengan cara mengatur dan mengendalikan sifat-sifat produk

tersebut (viskositas, daya larut dll.). Proses-proses ekstrusi dan seluruh parameter-

parameter yang berpengaruh dalam pengolahan, seperti kandungan air, intensitas

tekanan penggilingan, konfigurasi ulir, kecepatan putaran ulir dan tekanan yang

dialami produk perlu diperhatikan dengan cermat.

Perubahan kimia dapat dilakukan dengan melakukan proses-proses seperti

hidrolisis asam atau basa, reaksi katalisis menjadi karboksimetil atau pati yang

bersifat kation. Untuk perubahan kimia ini Proses ekstrusi disesuaikan sedemikian

rupa sehingga kondisi reaksi yang optimal dapat tercapai dan dapat menghasilkan

produk sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Pada umumnya, produk antara

yang dihasilkan harus melalui pengeringan lebih lanjut. Hal ini dapat dilakukan

Page 36: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

30

dengan menggunakan pengering khusus. Contoh produk akhir yang dihasilkan

diantaranya ialah pengembang roti, thickening agent, makanan bayi, minuman

cepat saji dan pati fungsional (Coperion, 2007)

Kedua, ekstruder yang mampu menghasilkan produk akhir berupa

breakfast cereal dan makanan ringan (snack). Contoh bahan baku mentah yang

dapat digunakan ialah gandum, rye, barley, oat, jagung, beras serta bahan

tambahan seperti pati, garam, gula, susu bubuk, bubuk coklat, protein

nabati/hewani, flavor tambahan, vitamin, lemak/minyak, emulsifier dan bumbu-

bumbu lainnya. Bahan-bahan cereal/snacks dimasak dalam ekstruder dengan

proses HTST. Air ditambahkan seminimal mungkin, lalu dicetak melalui lubang

keluaran (die) kemudian dipotong. Bahan mentah yang digunakan dapat berupa

tepung halus maupun bubuk yang ukurannya lebih besar. Untuk memperkuat rasa

dan memperpanjang umur simpan sereal dan snack, produk yang telah

mengembang lalu dikeringkan. Kemudian bila diperlukan produk akhir dapat

diberi perasa tambahan, difortifikasi dengan vitamin, diberi bubuk-bubuk bumbu

atau dilapisi dengan minyak, coklat dan gula. Selain itu jika alat untuk proses ko-

ekstrusi tersedia, dapat pula dihasilkan sereal ko-ekstrusi dengan berbagai jenis

teknik pengisian. Produk akhir dari ekstruder ini diantaranya ialah sereal, crispies,

flatbread, flake, beraneka ragam snack berbentuk bola, cincin, roda, serpihan,

keriting, pelet dan produk-produk ko-ekstrusi.

Ketiga, ekstruder yang mampu menghasilkan produk-produk khusus

seperti kembang gula, bubuk coklat, permen karet, protein bertekstur, bumbu

nabati, flavor Maillard (panggang, bakar dan karamel), keju olahan, dsb. Proses-

proses yang terlibat selama ekstrusi produk-produk khusus ini ialah reaksi-reaksi

yang melibatkan panas, reaksi-reaksi kimia, homogenisasi, pengadonan,

pengeluaran gas, pencampuran, gelatinisasi, pengikatan, pengkristalan, pelelehan,

mengurangi kontaminasi mikroorganisme, teksturisasi, pelapisan, pencetakan, dan

pengembangan. (Coperion, 2007).

2.3 Pengaruh Pengolahan dengan Ekstrusi pada Produk

Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengetahui apa dan

bagaimana faktor-faktor yang mempengaruhi hasil produk akhir ekstrusi.

Page 37: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

31

Beberapa faktor tersebut diantaranya ialah formulasi bahan yang digunakan, suhu

proses ekstrusi, kecepatan ulir (screw), desain ulir, dan kandungan air dari bahan

(Nowjee,2004). Peningkatan jumlah bahan yang dimasukkan ke dalam ekstruder

akan menurunkan daya serap air dan daya larut pati dalam air, tetapi akan

meningkatkan nilai viskositasnya. Suhu dan kecepatan ulir sangat berpengaruh

dalam menentukan daya larut pati dalam air. Untuk mendegradasi pati ada hal

penting yang perlu diperhatikan yaitu kecepatan putaran ulir, dengan

meningkatnya kecepatan ulir maka struktur pati akan berubah seluruhnya. (Chang,

et. al., 1998).

Ekstrusi termoplastis adalah suatu proses yang bertujuan untuk merubah

struktur bahan mentah yang pada dasarnya mengandung pati dan protein. Selama

bahan mentah tersebut bergerak melalui ekstruder, bahan yang mengandung

protein akan terdenaturasi dan bahan yang mengandung pati akan tergelatinisasi

sehingga kehilangan sifat struktur aslinya, membentuk suatu gumpalan plastis dan

tebal. Selama ekstrusi perlakuan energi panas dan mekanis tertentu dapat

mengakibatkan berbagai macam perubahan pada struktur pati, sehingga struktur

granulanya pecah.

Pengetahuan akan sifat-sifat bahan mentah dan sifat alami alirannya (flow)

pada serangkaian proses yang terjadi di dalam ekstruder, terutama pada daerah

pengadonan dan pencetakan, sangat penting untuk dipelajari sehingga ekstruder

akan menghasilkan hasil akhir yang berkualitas baik. Ilmu mengenai reologi

menyediakan metode yang efektif dalam mempelajari perubahan-perubahan

karakteristik yang terjadi pada bahan selama proses ekstrusi (Chang, et. al., 1998).

Kombinasi dari semua pengaruh yang dihasilkan oleh proses pemotongan,

suhu dan perubahannya yang diakibatkan oleh penggilingan di sepanjang jalur ulir

ekstruder akan membuat proses termomekanik selama proses ekstrusi ini menjadi

unik. Proses ini akan membuat bahan yang relatif kering membentuk suatu

gumpalan makanan yang kenyal. Proses ini juga akan mengurangi kandungan

mikroba pada bahan, mendenaturasi enzim, menggelatinisasi pati,

mempolimerisasi protein dan yang terpenting ialah membentuk tekstur hasil akhir

ke dalam bentuk yang dikehendaki.

Page 38: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

32

Tahap pengembangan (puffing) dalam proses ekstrusi merupakan

fenomena yang kompleks yang terjadi pada pemasakan dengan suhu tinggi,

kelembaban yang rendah dan merupakan suatu hasil dari serangkaian proses

seperti perubahan struktur pada pati, perubahan fase/wujud, nukleasi,

pembengkakan ekstrudat (produk yang dihasilkan oleh proses ekstrusi),

pertumbuhan gelembung udara dan hancurnya gelembung. Aktivitas gelembung

sangat berperan pada fenomena pengembangan ini (Nowjee,2004).

Gambar 2.8 Proses Pembentukan Gelembung Pada Produk Ekstrusi Puffed (Mengembang)

Sumber : Nowjee,2004.

Ada perbedaan pada terbentuknya fase kontinyu produk ekstrusi

dibandingkan dengan produk yang dihasilkan dengan cara pemasakan

konvensional. Pada produk ekstrusi fase kontinyunya ialah granula pati,

sedangkan pada produk konvensional fase kontinyunya ialah protein yang

dikelilingi oleh pati. Pada pemasakan dengan cara ekstrusi, gelembung-

gelembung udara di dalam produk terbentuk oleh nukleasi uap secara spontan.

Sementara pada produk konvensional gelembung terbentuk oleh aktivitas

gelembung udara itu sendiri. Perbedaan ini mengakibatkan produk ekstrusi pada

umumnya keras, renyah dan rapuh. Roti, kue, biskuit pada umumnya lembut dan

merupakan gel viskoelastis (Holmes, 2007).

Page 39: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

33

Waktu pengolahan bahan di dalam ekstruder umumnya sangat singkat

tetapi hal ini tergantung dari jenis produk apa yang dikehendaki dan spesifikasi

mesin yang digunakan. Pada pembuatan makanan ringan mengembang yang

berbahan dasar pati dengan menggunakan ekstruder tipe Dyason Grain Expander,

waktu yang dihabiskan bahan sejak pertama kali dimasukkan hingga bahan itu

keluar dalam bentuk mengembang hanya 3 – 5 detik. Pada saat bahan dimasukkan

ke dalam ekstruder, gerakan maju yang dihasilkan oleh putaran gerigi ulir akan

menggiling dan menekan bahan tersebut hingga menjadi adonan yang homogen.

Kemudian bahan mulai tergelatinisasi oleh panas yang dihasilkan oleh dinding-

dinding barrel dan panas yang dihasilkan dari gerakan mekanis ulir. Pada kondisi

tekanan tinggi dan panas, adonan yang padat dan tergelatinisasi ini menjalani

perubahan termoplastis dan mulai bergerak mengalir. Celah yang kecil di ujung

ekstruder memungkinkan adonan yang kenyal tersebut untuk terdorong keluar

melalui lubang die. Ketika bahan keluar dan terkena tekanan atmosfir maka

tekanan yang dilepaskan oleh uap air yang mengembang dengan tiba-tiba

menyebabkan meningkatnya volume produk yang diekstrusi berkali-kali lipat

(Ang et.al., 1984)

Menurut Matz (1970) dalam Ang et.al. (1984), fenomena pengembangan

produk ini merupakan hasil dari pengembangan uap air yang tiba-tiba pada celah-

celah granula. Partikel mengalami pengembangan karena dehidrasi yang

disebabkan oleh uap air yang berdifusi keluar secara cepat. Produk pada tahap ini,

yang seringkali disebut sebagai produk setengah jadi, masih dalam keadaan panas

dan kandungan air terus keluar dari produk. Produk ini masih mengandung kadar

air sekitar 7 – 8% dan membutuhkan pengeringan lebih lanjut hingga kandungan

airnya sekitar 3% (tergantung produk) agar produk yang dihasilkan meraih

kerenyahan yang diinginkan. Pengolahan lebih lanjut dari produk setengah jadi ini

melibatkan proses pengeringan dan penambahan rasa atau dapat juga proses

pengolahan post extrusion lainnya.

Pada umumnya formulasi bahan untuk makanan ringan yang mengembang

(puffed) mengandung pati tinggi, hal ini dimaksudkan agar tahap pengembangan

yang terjadi pada produk akhir berlangsung maksimal. Pada formulasi bahan

dengan kandungan pati di bawah 60%, produk akhir biasanya kemampuan untuk

Page 40: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

34

mengembangnya berkurang. Formulasi ini akan menghasilkan makanan ringan

dengan kerenyahan yang meningkat dan tekstur yang lebih padat dan kaku.

Sementara jika kandungan pati dalam formulasi di atas 60%, maka produk akhir

akan memiliki kemampuan mengembang yang lebih baik, menghasilkan produk

yang ringan dan teksturnya lebih lembut (Berry, 2000).

2.4 Keuntungan Pengolahan Makanan dengan Ekstrusi

Melakukan proses pemasakan bahan-bahan pangan dengan menggunakan

teknologi ekstrusi memungkinkan kita untuk melakukan berbagai cara dalam

mengolah makanan. Proses pengolahan dengan ekstrusi akan mempengaruhi

kualitas dari kandungan gizi pada makanan tersebut. Pengaruh yang

menguntungkan dengan menggunakan proses ekstrusi diantaranya ialah rusaknya

zat-zat anti gizi, gelatinisasi pada pati, meningkatnya serat kasar dan mengurangi

oksidasi lemak pada produk makanan. Sementara pengaruh yang merugikannya

antara lain ialah reaksi Maillard antara gula dan protein yang akan mengurangi

nilai gizi protein, tetapi hal ini sangat dipengaruhi oleh jenis bahan baku yang

diolah, kandungan dan kondisi pengolahannya. Selain itu vitamin-vitamin yang

rentan terhadap panas mungkin akan hilang dalam jumlah yang besar. Untuk

memperoleh keseimbangan kandungan gizi produk-produk yang diekstrusi perlu

dilakukan pengawasan yang ketat terhadap parameter-parameter proses

pengolahan ekstrusi (Sing, et. al., 2007).

Keuntungan yang diperoleh dari mengolah makanan dengan menggunakan

ekstruder diantaranya ialah : Serbaguna (mampu melakukan berbagai macam

proses pengolahan dalam satu alat saja dan mampu menghasilkan jenis produk

yang sangat beragam); Produktivitas produk yang dihasilkan tinggi (mampu

melakukan pengolahan berkesinambungan); Biaya operasional relatif murah;

Proses pengolahan dalam ekstruder memungkinkan resiko mesin untuk overheat

rendah; Kualitas produk makanan yang dihasilkan tinggi (proses pengolahan

HTST menyebabkan terjadinya degradasi yang minimal pada kebanyakan bahan

makanan); Efisien dalam penggunaan energi; Tidak menghasilkan limbah atau

polutan (Baianu, 1992).

Page 41: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

35

Smith (1974) dalam Ang et. al.,(1984) menyatakan bahwa ekstrusi adalah

proses yang memiliki potensi yang besar dalam memproduksi makanan suplemen

yang cocok dalam program-program untuk memperkaya gizi melalui produk

makanan. Keuntungan menggunakan proses ini diantaranya ialah :

• Bagian pati dari bahan yang diolah tergelatinisasi penuh yang

menyebabkan produk makanan menjadi mudah untuk dicerna.

• Menjamin penyebaran yang merata bahan-bahan seperti protein, vitamin,

mineral dan bahan tambahan lainnya bersama karbohidrat di seluruh

campuran bahan.

• Mengurangi jumlah kehilangan kandungan gizi bahan dan meminimalkan

kerusakan pada kualitas protein.

• Tekstur dan bentuk bahan mentah yang tadinya keras, tidak berbentuk,

berpasir, tidak menarik, dsb., berubah menjadi produk akhir dengan

tekstur dan bentuk sesuai dengan yang kita inginkan.

• Bahan baku utama yang mengandung pati tersedia dengan luas.

• Produk ekstrusi yang dikemas dengan benar mempunyai daya simpan

yang baik tanpa harus disimpan pada suhu rendah.

• Proses ekstrusi merupakan proses termodinamika yang efisien, energi

yang dibutuhkan untuk menghasilkan per ton bahan lebih rendah

dibandingkan dengan bahan yang sama dan diolah dengan proses

pemasakan dalam bentuk lainnya.

• Biaya operasionalnya rendah, membutuhkan lebih sedikit tenaga kerja dan

memerlukan luas lahan yang kecil.

• Jalur-jalur proses pada ekstruder mudah sekali untuk dibongkar-pasang.

Hal ini penting untuk keperluan pembersihan dan mobilitas alat. Bila

pengolahan yang dilakukan memenuhi persyaratan sanitasi yang benar

maka produk yang dihasilkan relatif bebas dari bakteri, serangga, larva dan

patogen lainnya.

• Proses ekstrusi bebas polusi dan bahan mentah dimanfaatkan seluruhnya

tanpa adanya limbah yang tidak diinginkan atau zat-zat yang berbahaya

bagi lingkungan.

Page 42: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

36

2.5 Ekstrusi Pada Hasil Perikanan

Banyak sekali jenis ikan, baik itu ikan air tawar ataupun air laut, yang

dapat dikonsumsi oleh manusia dan masing-masing jenis ikan ini memiliki

karakteristik yang unik setelah ikan tersebut ditangkap, disimpan dan diolah.

Banyak sekali reaksi-reaksi biokimia yang terlibat setelah ikan ditangkap.

Berkaitan dengan beragamnya faktor bahan baku yang dapat mempengaruhi

produk akhir proses ekstrusi. Tidak hanya jenis ikan saja yang penting untuk

diketahui tapi masih banyak lagi variabel yang menentukan seperti ukuran bahan,

kadar air optimal, cara menghambat reaksi-reaksi yang merugikan, jenis produk

apa yang cocok bagi produk ekstrusi hasil perikanan, jenis ekstruder apa saja yang

cocok, jenis reaksi yang terlibat pada saat ikan tersebut diolah, perlakuan

pendahuluan apa saja yang perlu dilakukan, sifat-sifat reologis produk akhir

ekstrusi hasil perikanan, bagaimana pengaruh proses ekstrusi pada penurunan

nutrisi produk, pengaruh apa yang akan terjadi bila komoditas hasil perikanan

ditambahkan, dsb.

Sebenarnya bahan baku dari semua jenis ikan yang memenuhi syarat

sebagai bahan makanan, mungkin saja untuk ditambahkan pada beragam jenis

produk ekstrusi. Tetapi jenis ikan apa yg cocok, produk ekstrusi apa yang cocok

dibuat dari ikan, proses apa saja yang berpengaruh selama ekstrusi menggunakan

bahan baku ikan, kandungan nutrisi apa yg hilang atau berubah selama ekstrusi,

karakteristik produk terakhir seperti apa bila jenis ikan tertentu dipakai dan

banyak lagi faktor lainnya, perlu untuk dipelajari. Contohnya, daging ikan cucut

segar yang berkadar air tinggi 76,7% tidak dapat diekstrusi pada suhu rendah

50oC, karena mengakibatkan tersumbatnya cetakan ekstruder. Penambahan suhu

hingga 180oC tidak begitu berpengaruh. Daging giling tersebut harus dikeringkan

terlebih dahulu hingga kadar airnya mencapai 13% (Muchtadi, dkk., 1993).

Bahan pencampur dari daging ikan juga perlu diperhatikan, jenis tepung

apa saja yang akan menghasilkan produk ekstrusi daging ikan yang terbaik. Selain

itu suhu ekstrusi (tekstur), jenis ikan(warna) juga akan mempengaruhi produk

akhir. Kesemuanya itu akan mempengaruhi kadar protein, daya serap minyak dan

daya serap air produk. Hasil analisis asam amino diketahui bahwa tepung ikan

hasil pemasakan ekstrusi rata-rata kekurangan asam amino metionin, leusin,

Page 43: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

37

fenilalanin dan tirosin tetapi mengandung glutamat dan lisin dalam jumlah yang

cukup tinggi. Menurut hasil perhitungan statistik, jenis ikan berpengaruh nyata

terhadap kandungan protein, kekerasan produk burger yang dicobakan. Sedangkan

jenis bahan campuran berpengaruh terhadap kadar protein tepung hasil ekstrusi,

daya serap air, aktivitas emulsi, indeks dispersibilitas, daya cerna protein, rasa

produk dan kandungan protein produk (Muchtadi, dkk., 1993)

Selain penelitian mengenai hal tersebut di atas, terdapat beberapa

penelitian yang menginformasikan tentang sejumlah proses inaktifasi enzim alfa

amilase, lipase, lipoksidase, peroksidase dan urease selama pemasakan ekstrusi

dalam kondisi proses tertentu. Oleh karena itu ekstrusi yang dikendalikan dengan

baik harus dilakukan agar inaktifasi enzim yang terkandung dalam berbagai

macam bahan makanan berlangsung dengan efektif. Hal ini akan sangat

berpengaruh dalam memperpanjang umur simpan bahan dan menghambat

terjadinya flavor yang menyimpang (Linko et. al., 1982). Proses ekstrusi pada

hasil perikanan juga dapat digunakan untuk menginaktifkan enzim-enzim yang

merugikan dalam pengolahan produk hasil perikanan.

Enzim hanya aktif di sekitar suhu kamar yaitu antara 10o – 40oC dan

kehadirannya dalam bahan pangan seringkali tidak diinginkan karena dapat

merusak bahan pangan tersebut. Inaktifasi enzim dapat dilakukan dengan proses

ekstrusi karena proses ini mampu menghasilkan suhu tinggi dan bebas dari

oksidasi akibat bahan yang terkena udara bebas.

Menurut Choudhury (1996), terdapat beberapa jenis ikan di Amerika Utara

yang tidak bisa dipasarkan disebabkan tingginya kandungan enzim protease yang

akan mendegradasi miosin pada daging. Penguraian enzimatik pada miosin pada

proses pemasakan akan mengarah pada pelunakan otot ikan yang berlebihan. Hal

ini akan mengakibatkan tekstur lunak pada produk akhir dan akhirnya tidak dapat

diterima konsumen. Kurangnya pengetahuan tentang teknologi yang cocok untuk

menghambat atau menghilangkan enzim protease pada daging ikan akan

menyebabkan ikan tersebut tidak dapat dimanfaatkan lebih jauh.

Salah satu cara yang digunakan untuk menghambat kerja enzim protease

diantaranya ialah dengan mengolah ikan menjadi surimi atau filet terlebih dahulu.

Beberapa cara telah diusahakan untuk menghasilkan surimi atau filet yang telah

Page 44: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

38

disuntik oleh bahan tambahan yang berfungsi menghambat kerja enzim tetapi

muncul masalah dalam penyebaran dan kemampuan difusi bahan tambahan

tersebut pada tempat-tempat tertentu yang mengandung enzim protease pada

surimi. Teknologi ini jika dilakukan hanya dapat memanfaatkan ikan-ikan yang

ditangkap sebanyak 20% sisanya sebanyak 80% akan dibuang sebagai limbah.

Saat ini telah terdapat suatu metode yang efektif untuk menghilangkan kandungan

enzim protease tinggi pada jenis-jenis ikan tertentu yaitu dengan menggunakan

proses ekstrusi.

Prosedur pelaksanaan metode ini sebenarnya sangat sederhana karena

memanfaatkan prinsip-prinsip dasar proses ekstrusi pada bahan pangan yang telah

dikenal luas. Ikan yang telah berbentuk adonan bersama dengan campuran lainnya

dimasukkan ke dalam ekstruder. Ekstruder yang digunakan sekurang-kurangnya

harus memiliki dua bagian. Bagian yang pertama suhunya dijaga agar tetap di

bawah suhu aktifasi enzim lalu bagian berikutnya suhu dijaga agar cukup untuk

menginaktifkan enzim dalam campuran adonan tersebut. Ekstruder yang

digunakan sebaiknya ialah tipe twin screw, suhu yang digunakan pada bagian

inaktifasi enzim berkisar antara 100o -1100 C tergantung pada jenis ikan dan jenis

produk akhir yang dihasilkan. Secara singkat keterangan mengenai prosedur

pelaksanaan inaktivasi enzim protease dengan menggunakan ekstruder ialah

sebagai berikut :

• Ikan disiangi, dipisahkan kepala, jeroan dan tulang nya atau dapat juga

difilet

• Ikan dipotong, dicincang atau digiling tergantung pada kebutuhan

pengolah lalu dicampur dengan bahan yang mengandung pati atau protein

pada suhu yang dingin 4o -10o C. Bahan-bahan yang berpati atau protein

tersebut akan menyerap kelembaban dari daging ikan. Mereka berperan

sebagai pengikat adonan, meningkatkan viskositas yang akan membentuk

adonan pasta yang kental (tergantung dari jenis bahan-bahan yang

digunakan). Pengurangan kandungan air pada adonan dapat dilakukan

sebelum proses ekstrusi, selama ekstrusi dan setelah ekstrusi dengan alat

pengering (tergantung jenis ekstruder)

Page 45: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

39

• Adonan dimasukkan ke dalam ekstruder. Bahan mentah dimasukkan ke

dalam suatu barrel (silinder tempat bahan diolah dalam ekstruder) yang

memanjang dimana didalamnya bahan digerakkan atau dialirkan oleh satu

atau lebih ulir untuk dilakukan proses pencampuran, pemanasan dan

pemotongan. Dengan cara mengatur komposisi bahan, jumlah bahan yang

dimasukkan, kecepatan ulir, penggilingan dan kebutuhan energi panas dan

kintetik bahan, maka akan dimungkinkan untuk menghasilkan produk

dengan kualitas tekstur dan kandungan gizi sesuai dengan yang

dikehendaki. Ulir-ulir pada ekstruder menyebabkan proses pengolahan

HTST yang unik pada campuran bahan yang berfungsi untuk

menginaktifkan enzim protease dengan denaturasi.

Makanan yang diolah dengan proses HTST menghasilkan produk

dengan nutrisi dan karakteristik seperti warna, flavor dan tekstur yang

lebih baik dibandingkan dengan pengolahan menggunakan proses

pemanasan yang konvensional seperti pengalengan. Dua istilah penting

yang digunakan dalam pengolahan pemanasan yang menggambarkan

reaksi dari energi kinetik sistem terhadap perubahan suhu yaitu nilai D dan

z. Keduanya merupakan dasar dari perhitungan proses pemanasan. Nilai D

(decimal reduction time) didefinisikan sebagai waktu dalam menit untuk

mengurangi 90% dari konsentrasi enzim asal atau populasi mikroba.

Istilah nilai z menunjukkan batasan suhu dalam F untuk sebuah perubahan

10:1 dalam nilai D. Pengolahan HTST didasarkan pada fakta bahwa enzim

yang rentan terhadap panas dan mikroorganisme memiliki nilai D dan z

yang lebih rendah dibandingkan dengan nilai yang dimiliki oleh nutrisi

dan faktor-faktor kualitas. Tingkat kerusakan yang memiliki nilai z yang

kecil sangat tergantung pada suhu sedangkan tingkatan dengan nilai z yang

besar tidak terlalu dipengaruhi oleh suhu. Perubahan suhu yang

ditingkatkan akan menyebabkan peningkatan kerusakan yang lebih besar

pada perusakan enzim dan mikroorganisme dibandingkan dengan tingkat

kerusakan yang dialami oleh nutrisi dan faktor-faktor kualitas. Hal ini

memungkinkan pengolahan makanan dengan menggunakan proses HTST

akan menghasilkan produk dengan kandungan nutrisi yang lebih baik.

Page 46: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

40

Aktifitas air yang meningkat akan meningkatkan juga proses denaturasi

protein enzim. Dengan adanya kelebihan kandungan air, pada umumnya

enzim akan lebih sensitif pada perubahan suhu dibandingkan dengan

mikroorganisme dan akan dengan mudah diinaktivasikan. Dengan

mempertimbangkan kandungan air daging ikan yang tinggi 66-81%, maka

protease dalam ikan akan dengan mudah diinaktifasi oleh proses HTST

dengan Twin Screw Ekstruder.

• Adonan yang terdiri dari ikan dan bahan yang mengandung pati atau

protein dapat dipanaskan dalam ekstruder hingga mencapai suhu barrel

yang sangat tinggi (200o -300oC) pada waktu yang sangat singkat (1

hingga sekitar 2 menit).

Ekstruder yang digunakan boleh terdiri dari beberapa bagian proses

tapi minimal salah satu dari bagian itu ialah zona reaksi utama dimana

proses HTST berlangsung. Sebenarnya zona-zona reaksi ini pada

prinsipnya sama dengan zona-zona yang telah dibahas pada sub-bab

terdahulu, tetapi untuk lebih jelasnya maka akan diuraikan secara singkat

saja.

Suhu adonan daging ikan pada bagian sebelum zona reaksi utama

diatur agar kenaikannya terjadi secara bertahap, dijaga agar jangan

terlebih dahulu mencapai suhu optimum untuk aktivasi enzim protease

(pada ikan arrowtooth flounder sekitar 40o -55oC). Aktifnya enzim

protease pada adonan sebelum memasuki zona reaksi utama akan

mengakibatkan pecahnya/rusaknya struktur otot ikan pada bagian yang

terkecil sekalipun. Hal ini akan menyebabkan produk makanan yang tidak

diinginkan dan tidak dapat dimanfaatkan lebih lanjut.

Pada zona reaksi utama, suhu adonan ikan ditingkatkan dengan

cepat sehingga aktivasi enzim protease pada daging ikan tidak terjadi dan

menghasilkan inaktivasi secara menyeluruh yang disebabkan oleh proses

HTST. Bergantung pada susunan bagian barrel ekstruder yang digunakan,

pada umumnya bagian pertama ialah bagian dimana campuran ikan, pati

atau protein dimasukkan ke dalam ekstruder melalui sebuah feeder/inlet

yang terletak di atas barrel pertama. Bagian barrel berikutnya yang

Page 47: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

41

terletak sebelum zona reaksi utama mempunyai fungsi utama sebagai

pengantar campuran bahan ke zona reaksi utama dan membantu

pencampuran adonan lebih lanjut yang disebabkan oleh putaran susunan

ulir dalam ekstruder. Suhu di bagian ini diatur agar lebih rendah dari suhu

aktivasi enzim protease pada daging ikan dan pada bagian selanjutnya

bertahap lebih tinggi hingga mendekati suhu aktivasi enzim. Dengan

pengaturan seperti ini proses HTST akan berlangsung lebih efektif karena

semakin berkurangnya waktu untuk mencapai dan melebihi suhu aktivasi

enzim (5-20 detik). Banyak cara yang dapat dilakukan untuk

menginaktivasi enzim dengan menggunakan ekstruder, diantaranya ialah

dengan cara mengubah variabel-variabel seperti konfigurasi ulir,

kecepatan ulir dan tingkat gerakan aliran adonannya. Setelah bagian

barrel zona reaksi utama biasanya terdapat bagian selanjutnya yaitu zona

pembentukan tekstur (texturization). Pada zona ini adonan yang telah

diinaktifasi diberi perlakuan panas yang dapat mencapai 200o -300o C. Di

bagian ini campuran adonan ikan dirubah menjadi tekstur yang berserat

dan kenyal sehingga menjadikannya mudah untuk dicetak menjadi bentuk

produk yang sesuai dengan yang diinginkan. Zona ini digunakan untuk

membentuk adonan ikan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan

mengolah produk makanan. Pada akhir dari zona teksturisasi, adonan akan

keluar melalui cetakan yang disebut die yang akan mencetaknya menjadi

berbagai macam jenis dan bentuk.

• Produk makanan dengan beragam tekstur dapat diperoleh dengan

memasang die ko-ekstrusi pada ekstruder. Cara ini akan memungkinkan

produk makanan yang berasal dari ikan menjadi dilapisi oleh berbagai

macam bahan seperti kentang, tepung dan sebagainya. Bila tidak akan

digunakan bagian teksturisasi ini maka bagian barrel setelah zona reaksi

utama dapat diganti dengan bagian untuk mendinginkan adonan.

• Setelah produk keluar dari die sesuai dengan bentuk yang diinginkan, lalu

adonan tersebut dipotong sesuai panjang yang diinginkan menggunakan

pemotong konvensional. Kemudian sesuai kebutuhan produk dapat

diasapi, didinginkan, dibekukan atau dikemas. Bahan-bahan tambahan

Page 48: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

42

seperti bumbu, pewarna, nutrisi dan anti oksidan untuk memperbaiki

flavor, warna, gizi dan umur simpan dapat ditambahkan selama proses

baik sebelum memasuki ekstruder, selama di dalam atau setelah bahan

keluar dari ekstruder.

Ekstruder yang digunakan memiliki perlengkapan pengatur dan baian-

bagian reaksi yang terdiri dari pengatur tenaga utama dan pengatur kecepatan

putaran (54), lubang bahan masuk/feeder/hopper (55), selubung pendingin

(56), indikator dan pengendali suhu (57), selubung uap (58), pengatur tekanan

(59), lubang pencerak/die (60), pengendali suhu pada lubang keluaran (61),

piringan (62), barrel (63), metering section (64), compression section (65),

feed section (66), ulir dengan diameter yang meningkat (67).

Gambar 2.9 Bagian-Bagian dari Ekstruder yang Digunakan untuk Inaktifasi Enzim Protease

Sumber : Choudhury, 1996

Dapat disimpulkan bahwa inaktivasi enzim dengan menggunakan proses

HTST pada zona reaksi utama dapat diperoleh dengan cara mengatur kofigurasi

ulir, temperatur, desain die dan waktu yang dihabiskan dalam zona reaksi utama

pada ekstruder.

Selain penelitian tentang enzim terdapat jenis penelitian lain pada proses

ekstrusi di bidang hasil perikanan yang telah dilakukan ialah mempelajari tentang

Page 49: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

43

pengaruh unsur-unsur pencampuran dan komposisi bahan pada ekstrusi daging

ikan salmon. Disini peneliti lebih menitikberatkan pada faktor-faktor pengolahan

yang berhubungan dengan kemampuan kerja ekstruder daripada melihat dari segi

bahan baku ikan yang digunakan. Secara rinci, penelitian ini mempelajari

pengaruh-pengaruh dari jenis unsur pencampuran pada beragam konfigurasi ulir,

komposisi bahan dengan pemberian energi mekanis tertentu dan karakteristik

produk selama diekstrusi. Unsur-unsur pencampuran yang dipelajari ialah daya

tekan, arah putaran ulir dan kombinasi keduanya. Komposisi bahan diubah dengan

menyesuaikan perbandingan tepung beras dan daging ikan salmon. Unsur

pencampuran akan berpengaruh pada energi mekanis, tingkat pengembangan,

meningkatkan daya larut dalam air dan menurunkan kepadatan bahan. Arah

putaran ulir yang saling berlawanan akan berpengaruh pada tingkat

pengembangan. Peningkatan padatan ikan dalam bahan akan menurunkan tingkat

pengembangan, daya larut dalam air tetapi meningkatkan kepadatan bahan

(Gautam, et. al., 1997).

Page 50: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

44

III KESIMPULAN

Berkembangnya teknologi ekstrusi pada industri pengolahan bahan pangan

merupakan suatu hal yang tidak bisa dielakkan lagi. Hal ini disebabkan

meningkatnya tuntutan dari masyarakat luas sebagai konsumen yang

membutuhkan produk-produk makanan yang mudah disajikan, sehat, menarik dan

harganya terjangkau. Produk makanan yang sehat dapat diperoleh dari bahan baku

makanan yang memenuhi kriteria sebagai bahan pangan yang edible atau layak

untuk dimakan, serta tidak kalah pentingnya bahwa bahan makanan itu hendaknya

mengandung kuantitas dan kualitas gizi yang baik.

Komoditi-komoditi hasil perikanan merupakan bahan baku yang potensial

untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pada pengolahan dengan ekstrusi ini,

baik dilihat dari segi gizi maupun ketersediaan bahan bakunya. Tetapi sayangnya,

sebagai produk olahan makanan, komoditi hasil perikanan masih minimal sekali

pemanfaatannya. Ikan lebih disukai dikonsumsi dalam bentuk utuh atau diolah

secara tradisonal, diproduksi dalam skala rumah tangga dan dipasarkan secara

lokal saja. Dengan segala keuntungan yang dapat diperoleh dengan teknologi

ekstrusi, maka komoditi perikanan sebenarnya memiliki kesempatan untuk

dimanfaatkan lebih jauh lagi dalam industri pengolahan makanan, salah satunya

dalam bentuk diversifikasi menjadi berbagai produk olahan makanan ekstrusi.

Ekstrusi dengan menggunakan ekstruder tipe ulir (screw) telah terbukti

menjadi suatu proses yang sangat menarik dalam industri makanan, dengan

keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh seperti serba guna, produktivitas

yang dihasilkan tinggi, berbiaya rendah, efisien dalam penggunaan energi, dan

tidak ada limbah yang menyebabkan pencemaran lingkungan. Prinsip ekstrusi

dalam pengolahan makanan menggabungkan proses pendorongan bahan,

pencampuran dan pembentukan menjadi produk akhir.

Proses ekstrusi bahan makanan tidak bisa lepas dari reaksi-reaksi fisika

dan kimia, karena proses ekstrusi menggunakan energi mekanis dan panas dalam

mengolah bahan mentah menjadi produk akhir yang dikehendaki. Terdapat tiga

langkah umum pengolahan yang biasa dilakukan para pengolah untuk

menghasilkan produk akhir, yaitu tahap pengolahan pra ekstrusi, ekstrusi dan

Page 51: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

45

setelah ekstrusi. Untuk melakukan proses ekstrusi diperlukan suatu mesin yang

disebut ekstruder. Dalam mengolah bahan, ekstruder dapat dibagi ke dalam zona-

zona reaksi dimana bahan mengalami perlakuan-perlakuan dan perubahan-

perubahan dalam masing-masing zona. Zona-zona secara umum dalam pemasakan

ekstrusi diantaranya ialah feed section, transition section dan metering section.

Kecenderungan para pengolah untuk menghasilkan produk ekstrusi saat ini

ialah dengan menggunakan ekstruder tipe ulir ganda (twin screw). Teknologi

ekstruder ini hadir untuk mengatasi kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh

pendahulunya yaitu ekstruder ulir tunggal. Semua parameter pengolahan ekstrusi

seperti suhu, tekanan, kecepatan ulir, kandungan air dan kecepatan aliran bahan

dapat dikendalikan dengan lebih baik bila menggunakan ekstruder ulir ganda ini.

Hal ini akan memberikan pengendalian yang maksimal pada proses ekstrusi.

Bahan-bahan dasar yang digunakan untuk ekstrusi pada umumnya sama

saja dengan bahan yang digunakan pada pengolahan lain, tetapi yang perlu

diperhatikan ialah pengaruh-pengaruh yang diberikan bahan tersebut terhadap

proses dan kualitas produk akhir yang dihasilkan. Berbagai komoditi hasil

perikanan dapat pula ditambahkan sebagai bahan baku produk-produk ekstrusi.

Produk-produk ekstrusi yang cukup dikenal antara lain ialah breakfast cereal,

beberapa produk kembang gula, makanan hewan, beragam jenis snack, Texturized

Vegetable Protein, makanan bayi, makanan kaya serat dan berbagai produk

olahan lainnya.

Page 52: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

46

DAFTAR PUSTAKA

Ang, H.G., W. L. Kwik, C.Y. Theng, K.K. Lim. 1984. High Protein Extruded Snackfood. Asean Protein Project Occasional Paper No. 1. Singapore.

Badan Standardisasi Nasional. 2000. Makanan Ringan Ekstrudat. Standar

Nasional Indonesia 01-2886-2000. Jakarta. Baianu, I.C. 1992. Chapter 9: Basic Aspect of Food Extrusion dalam I.C. Baianu.

Physical Chemistry of Food Process: Principle, Techniques and Application. Textbook, VNR Vol. 1. New York diambil dari http://fs512.fshn.uiuc.edu/ch9-50k-vol1.htm, diakses pada hari Minggu 20 Mei 2007 06:17:12:PM

Berry, Donna. 2000. New Food Solutions from Extrusion. Prepared Foods

Magazine, July 2000 Edition diambil dari http://findarticles.com/p/articles/mi_m3289/is_7_169/ai_64781418, diakses pada hari Kamis 09 Agustus 2007 02:14:05:AM

Chang, Y.K., F. Martinez Bustos, H. Lara. 1998. Effect of Some Extrusion

Variables on Rheological Properties and Physicochemical Changes of Cornmeal Extruded by Twin Screw Extruder. Brazilian Journal of Chemical Engineering, Volume 15, December 1998 diambil dari www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-66321998000400006, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 02:26:50:PM

Choudhury, Gour S. 1996. Extrusion Inactivation of Protease Enzyme in Fish and

Fish Food Products. United States Patent 5549920 diambil dari http://www.patentstorm.us/patents/5549920.html, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 01:12:40:PM

Clextral. 2007. Twin Screw Extrusion. Clextral FAQ diambil dari

www.clextral.com/tools_FAQ.htm, diakses pada hari Minggu 20 Mei 2007 06:57:32:PM

Coperion. 2004. Pre-gelatinized Flours and Starches, Breakfast Cereals and

Snacks, Greater free volume. Improved feed. Gentle handling of the raw materials. Wide Range of Applications diambil dari http://www.coperion.com/(432qlb45i2ksnl55wgokk155)/Default-L1-3-506-913-915.aspx, diakses pada hari Minggu 20 Mei 2007 06:25:58:PM

Frame, N.D. 1994. The Technology of Extrusion Cooking. Springer

Publisher,diambil dari http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id= w6SrO7EI0gMC&oi=fnd&pg=PA1&dq=Frame+N.D,+extrusion&ots=Ftv

BJ2bZ6g&sig=mtLojB_XzwYgO1gzyDJpGxr_P3w, diakses pada hari Kamis 09 Agustus 2007, 01:02:53:AM

Page 53: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

47

Gautam, A., G.S. Choudhury, B.K. Gogoi. 1997. Twin Screw Extrusion Of Pink Salmon Muscle: Effect Of Mixing Elements And Feed Composition. Journal of Muscle Foods, Volume 8 Issue 3 diambil dari www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1745-4573.1997.tb00632.x, diakses pada hari Kamis 09 Agustus 2007 01:09:40:AM

Holmes, Zoe Ann. 2007. Extrusion. Food Resource Oregon State University

Website. U.S diambil dari food.oregonstate.edu/g/extrusion.html, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 02:46:30:PM

Hudaya, Saripah. 1999. Modul Perkuliahan Teknologi Pengolahan Pangan.

Program Studi Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Padjadjaran. Jatinangor.

Hulya, Akdogan. 1999. High Moisture Food Extrusion. International Journal of

Food Science & Technology, Volume 34, June 1999, Blackwell Publishing diambil dari http://www.ingentaconnect.com/content/bsc/

ijfst/1999/00000034/00000003/art00001, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 01:15:00:PM.

Janssen, Leon, P.B.M. 1978. Twin Screw Extrusion. Elsevier Scientific Publishing

Company. Amsterdam Levine, Leon, and Robert C. Miller. 2007. Extrusion Process dalam Dennis R.

Heldman, Daryl B. Lund. Handbook of Food Engineering. CRC Press diambil dari http://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=

vg10zQP0FkwC&oi=fnd&pg=PA2&dq=handbook+of+food+engineering&ots=36QfJRiDn8&sig=v8s8TKtyg7mftrrl4rPJuWcB_ag#PPA799,M1, diakses pada hari Kamis 09 Agustus 2007, 01:04:02:AM

Linko, P., Y.Y.Linko, J. Olkku. 1982. Extrusion Cooking and Bioconversions

dalam Ronald Jowitt (edt.). Extrusion Cooking Technology. Elsevier Applied Science Publishers. London.

Muchtadi, Tien R., Deddy Muchtadi, Dede R. A. 1993. Pengembangan Produk

Olahan Ikan Cucut Dari Bahan Dasar Hasil Pemasakan Ekstrusi. Penelitian LPPM IPB. Program Studi Teknologi Pangan dan Gizi, FATETA, Institut Pertanian Bogor diambil dari http://web.ipb.ac.id/~lppm/index.php?view=penelitian/hasilcari&status=buka&id_haslit=664.9+MUC+p, diakses pada hari Rabu 18 Juli 2007 01:00:31:AM

Nowjee, C. Nitin. 2004. Extrusion of Starch. Article on Personal Website,

Department of Chemical Engineering, University of Cambridge. U.K. diambil dari www.cheng.cam.ac.uk/research/groups/polymer/RMP/nitin/

Extrusion.html, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 01:25:56:PM

Page 54: Prinsip-prinsip Dasar Teknologi Ekstrusi

48

Prepared Foods. 1993. A Formulation Guide to Extrusion. Magazine, June 1993 diambil dari http://findarticles.com/p/articles/mi_m3289/is_n7_v162/

ai_14172669diakses pada hari Kamis 09 Agustus 2007 02:11:06:AM Schaaf Technologie GmbH. 2007. Machine/Systems, Pre-Extrusion Systems,

Extrusion Systems, Post Extrusion Systems, Special Accesories and Machines, Drying/Roasting Systems, Flavouring Systems diambil dari http://www.schaaf-technologie.de/machines.html, diakses pada hari Minggu 20 Mei 2007 06:20:22:PM

Schlosburg, Joel. 2005. Twin-Screw Food Extrusion: Control Case Study. Howard

P. Isermann Department of Chemical and Biological Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York dalam http://www.rpi.edu/dept/chem-eng/WWW/faculty/bequette/URP/JoelS-presentation.pdf, diakses pada hari Rabu 18 Juli 2007 01:22:30:AM

Singh, Shivendra, Shirani Gamlath, Lara Wakeling. 2007. Nutritional Aspects Of

Food Extrusion: A Review. International Journal of Food Science and Technology, May 2007 Edition diambil dari http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2621.2006.01309.x, diakses pada hari Kamis 31 Mei 2007 02:07:08:PM.

van Zuilichem, D.J., W. Stolp, L.P.B.M Janssen. 1982. Engineering Aspects of

Single- and Twin-screw Extrusion-cooking of Biopolymers dalam Ronald Jowitt (edt.). Extrusion Cooking Technology. Elsevier Applied Science Publishers. London.

Yacu, Wakeed A. 2007. Food Extrusion Technology. Course Registration, dalam

www.cfpa.com/pdf/2007/0689,C6-233,0709-303.pdf, diakses pada tanggal hari Minggu 20 Mei 2007 06:15:10:PM