PROSES THERMAL PANGAN#1

R. Baskara Katri Anandito, S.TP, MP.

PARAMETER KECUKUPAN PROSES THERMAL

• Proses termal secara komersial didesain untuk menginaktivasi / membunuh mikrobia patogen yang ada pada makanan yang dapat mengancam kesehatan manusia dan mengurangi jumlah mikroorganisme pembusuk ke tingkat yang rendah sehingga peluang terjadinya kebusukan sangat rendah.

• Laju penurunan jumlah mikroba oleh panas hingga level yang aman mengikuti orde 1 atau menurun secara logaritmik. Secara matematis penurunan jumlah mikroba atau siklus logaritma penurunan mikroba (S) dinyatakan dengan persamaan 1 berikut:

• Proses thermal dalam pengolahan pangan perlu dihitung agar kombinasi suhu dan waktu yang diberikan dalam proses pemanasan cukup untuk memusnahkan bakteri termasuk sporanya, baik yang bersifat patogen maupun yang bersifat membusukkan.

• Kecukupan proses termal untuk membunuh mikroba target hingga pada level yang diinginkan dinyatakan dengan nilai F0 .

• Secara umum nilai F0 didefinisikan sebagai waktu (biasanya dalam menit) yang dibutuhkan untuk membunuh mikrobia target hingga mencapai level tertentu pada suhu tertentu.

• Apabila prosesnya adalah sterilisasi, maka nilai F0 diartikan sebagai nilai sterilitas, sedangkan apabila prosesnya adalah pasteurisasi, maka nilai F0 diartikan sebagai nilai pasteurisasi. Nilai F0 biasanya menyatakan waktu proses pada suhu standar. Misalnya, suhu standar dalam proses sterilisasi adalah 121.1 0C (250 0F), sehingga nilai F0 sterilisasi menunjukkan waktu sterilisasi pada suhu standar 121.1 0C.

Pada topik terdahulu diketahui bahwa :

• Untuk memastikan keamanan makanan berasam rendah dalam kaleng, maka kriteria sterilitas yang dipakai adalah berdasarkan pada spora bakteri yang lebih tahan panas daripada spora Clostridium botulinum Bacillus stearothermophilus atau sering disebut sebagai FS (flat sour) 1518. Disebut sebagai FS 1518 karena pertumbuhan bakteri ini akan menyebabkan kebusukan dengan diproduksinya asam tetapi tanpa gas sehingga bentuk tutup kaleng tetap normal (flat).

• Untuk makanan asam, proses sterilisasi dengan menggunakan panas ini biasanya didesain berdasarkan pada ketahanan panas bakteri fakultatif anaerob, seperti Bacillus coagulan (B. thermoacidurans), B. mascerans, dan B. polymyxa

• Konsep 12D merupakan konsep yang umum digunakan dalam sterilisasi komersial untuk menginaktifkan mikroorganisme yang berbahaya, yaitu Clostridium botulinum.

• Arti 12D adalah bahwa proses termal yang dilakukan dapat mengurangi mikrobia sebesar 12 siklus logaritma atau F0 = 12D. Bila bakteri C. botulinum memiliki nilai D121,1 = 0.25 menit, maka nilai sterilisasi (F0) dengan menerapkan konsep 12D harus ekuivalen dengan pemanasan pada 121,1 0C selama 3 menit.

• Apabila produk pangan mengandung 10 3 cfu / ml mikroba awal, maka setelah melewati proses 12D tersebut, maka peluang mikroba yang tersisa adalah 10 -9 cfu / ml.

• 12D juga dapat diartikan bahwa dari sebanyak 10 12 kaleng, hanya 1 kaleng yang berpeluang mengandung spora C. botulinum.

• Konsep 5D banyak diterapkan untuk produk pangan yang dipasteurisasi, karena target mikroba yang dibunuh lebih rendah dibanding pada produk yang disterilisasi komersial. Dalam konsep 5D diterapkan 5 siklus logaritma, yang artinya telah terjadi pengurangan sebanyak 5 desimal atau pembunuhan mikroba mencapai 99.999%.

SPOILAGE PROBABILITY

• Spoilage probability (peluang kerusakan) digunakan untuk mengestimasikan berapa kaleng yang mengalami kerusakan (kebusukan) dari total kaleng yang diproses.

• Persamaan :

• Jika r adalah jumlah kaleng (kemasan) yang diproses dan N0 adalah populasi awal mikrobia pembusuk pada masing-masing kaleng (kemasan), total jumlah mikrobia pembusuk pada awal proses adalah rN0, sehingga :

D

F N log - N log 0

D

F (rN) log - )(rN log 0

• Jika tujuan dari proses thermal adalah peluang 1 kaleng (kemasan) mengalami kerusakan (kebusukan) dari total kaleng (kemasan) yang diproses, maka :

DF

10

N

r

1

10 )(rN

D

F )(rN log

D

F (1) log - )(rN log

D

F (rN) log - )(rN log

0

D

F

0

0

0

0

Contoh Soal

1. Estimasikan peluang kerusakan dari proses thermal (113 0C) selama 50 menit ! Diketahui D113 = 4 menit dan jumlah mikrobia awal 104 per kemasan.

Jadi peluang kerusakan adalah 1 kaleng untuk 3,16 x 108 kaleng yang diproses atau 3 kaleng untuk 109 kaleng yang diproses.

888,5

12,5

4

450

4

0

10 x 3,16 10 x 10 10 r

10

10

r

1

10

10

r

1

10

N

r

1

D

F

PROSES THERMAL & KUALITAS BAHAN

• Proses termal selain aspek keamanan juga aspek kualitas produk menghindari kerusakan nilai gizi dan penurunan mutu organoleptik perlu optimasi

• Proses yang melebihi kecukupan panas makanan yang steril dan aman tetapi terjadi penurunan nilai gizi dan mutu organoleptik.

• Proses yang kurang (nilai F0 terlalu rendah) resiko keamanan pangan & kesehatan publik.

• Reaksi penurunan kualitas bahan karena pengaruh suhu secara umum dengan persamaan Arrhenius :

T R

E -exp k k a

0

• Hubungan antara dua konstanta laju reaksi (k) untuk dua suhu T1 dan T2 digambarkan dengan persamaan :

• Diketahui bahwa k = 2,303 / D, sehingga :

211

2

211

2

T

1 -

T

1

2,303R

Ea

k

k log

atau

T

1 -

T

1

R

Ea exp

k

k

2

1

1

2

D

D log

k

k log

• Diketahui bahwa :

• Kombinasi dari dua persamaan :z

T - T

k

k log

sehingga

10 D

D

12

1

2

z

T - T

2

112

21

12

T

1 -

T

1

2,303R

Ea

T - T

z

• Nilai z sebagai fungsi energi aktivasi dan suhu :

Ea = energi aktivasi (kal / mol) atau (kJ / mol)R = konstanta gas (1,9872 kal / mol K) atau (8,314 kJ/mol K)T = suhu (K)

• Untuk kualitas bahan yang dikenai proses thermal, berlaku juga persamaan :

C = kualitas akhir; C0 = kualitas awal; F = waktu proses; D = nilai D

Ea

T T R 2,303 z 21

D

F -

0

10 C

C

LATIHAN SOAL

1. Nilai D121 dan nilai z dari spora thermofilik pada susu adalah 30 detik dan 10,5 0C. Tentukan waktu proses (F121) jika penurunan populasinya 9 log cycle!Jawab :

2. Tentukan waktu proses ekivalen dengan F121 pada soal no 1 untuk suhu 100 0C dan 150 0C !Jawab :

3. Energi aktivasi untuk destruksi termal vitamin C dalam 11,2 0Brix juice anggur adalah 4,98 kcal / mol. Berdasarkan nilai k pada rentang 61 0C – 96 0C, tentukan nilai z!

4. Suatu makanan diproses dengan panas. Tujuan dari proses tersebut adalah tingkat kerusakan 1 kaleng untuk setiap 10.000 kaleng yang diproses. Populasi bakteri awal 1.000.000 per kaleng dan Dr = 1,1 menit. Konstanta kecepatan penurunan kualitas (k) = 0,00175 / detik.

a. Tentukan waktu proses (F) untuk mencapai persyaratan tersebut !

b. Estimasikan tingkat kualitas yang masih bisa dipertahankan !

Jawab :Waktu proses untuk mencapai syarat

Estimasi kualitas yang bisa dipertahankan :D = 2.303 / 0,00175 = 1316 detik = 21,9 menit Untuk kualitas, berlaku rumus yang sama :C / C0 = 10 -F / D = 10 -11 / 21,9 = 0,315

Jadi, kualitas yang dipertahankan 31,5 % dari kualitas awal.

menit 11 F

10 10

10

10

10

1

10

N

r

1

1,1 / F10

1,1 / F

6

4

Dr / F0