KUIS TAKE HOME

REKAYASA DAN OPTIMASI PROSES

“TEKNOLOGI PROSES TERMAL, TEKNOLOGI BIOPOLIMER, TEKNOLOGI

PULSE ELECTRIC FIELD, DAN TEKNOLOGI SEPARASI MEMBRAN”

PRINSIP-PRINSIP, FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUI DAN APLIKASI

DALAM BIDANG AGROINDUSTRI

Dosen Pengampu : Arie Febrianto Mulyadi, STP, MP

Oleh:

Dimas Habibie Noviandi Firdaus 115100301111046

Kelas F

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAJULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2013

PROSES TERMAL

A. Proses Termal

Proses termal (thermal process) termasuk ke dalam proses pengawetan

yang menggunakan energi panas. Tujuan utama proses termal adalah

mematikan mikroorganisme yang dapat menyebabkan penyakit dan

menimbulkan kebusukan pada produk yang dikemas dengan kemasan yang

hermetis, seperti kaleng, retort pouch, atau gelas jar. Proses termal merupakan

salah satu proses penting dalam pengawetan pangan untuk mendapatkan

produk dengan umur simpan yang panjang (Fauziyah, 2002).

Keuntungan pemanasan pada proses termal (Fauziyah, 2002):

1. Destruksi senyawa beracun (toksin) dan antinutrisi (seperti antitripsin)

2. Meningkatkan cita rasa dan karakteristik sifat organoleptik yang

diinginkan (cita rasa dan bau)

3. Meningkatkan daya cerna protein dan gelatinisasi pati

Kerugian penggunaan proses termal baik secara konvenional, HTST (High

Temperatur Short Time), UHT (Ultra High Temperatur), maupun teknik proses

aseptik mengakibatkan sejumlah destruksi atau kerusakan beberapa atribut mutu

(Fauziyah, 2002).

Prinsip-prinsip dalam proses termal pengawetan makanan adalah (Fauziyah,

2002) :

Membunuh mikroba

Inaktivasi enzim

Menyebabkan perubahan warna, tekstur, flavor

Menyebabkan perubahan daya cerna makanan

Awet

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses termal adalah (Fauziyah, 2002):

Sifat bahan yaitu menunjukkan seberapa cepat bahan itu dapat

menghantarkan panas

Radiasi matahari, cahaya matahari akan dipantulkan ke lingkungan,

sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi

energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang

bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna

berbagai aplikasi.

Pantulan dan penyerapan,

Temperatur dan perubahan temperatur

Kelembapan udara

Gerakan udara

B. Aplikasi teknologi termal dalam agroindustri

Terdapat beberapa pemanfaatan energi termal dalam agroindustri

diantaranya :

1. Pasteurisasi

Pasteurisasi adalah pemanasan pada suhu tertentu yang memadai untuk

mematikan semua mikroorganisme yang dapat menyebabkan penyakit. Dengan

pasteuriasai umur simpan bahan makanan dapat diperpanjang, karena selama

pemanasan terjadi pengurangan populasi mikroorganisme perusak. Pateurisasi

dapat dibedakan menjadi 2 yaitu holding process dan HTST. Holding process

adalah pemanasan dengan suhu rendah dalam waktu yang lama. Kombinasi

suhu dan waktunya adalah 73oC selama 30 menit. Sedangkan HTST (high

temperature short time) adalah pemanasan dengan suhu tinggi dalam waktu

singkat. Kombinasi suhu dan waktu yang digunakan adalah 72oC selama 15 detik

(Purnawijayanti, H.A. 2001).

2. Sterilisasi

Sterilisasi adalah proses pemanasan yang dilakukan untuk mematikan

semua mikroorganisme pada bahan makanan. Sterilisasi biasanya dikombinasi

dengan pengemasan hermetis untuk mencegah kontaminasi ulang. Kemasan

hermetis adalah pengemasan yang sangat rapat, sehingga tidak dapat ditembus

oleh mikroorganisme, air, ataupun udara (Purnawijayanti, 2001).

3. Blansir

Blansir adalah suatu cara perlakuan panas pada bahan dengan cara

pencelupan ke dalam air panas atau pemberian uap panas pada suhu sekitar 82-

93 derajat Celsius. Waktu blansir bervariasi antara 1-11 menit tergantung dari

macam bahan, ukuran, dan derajat kematangan. Blansir merupakan pemanasan

pendahuluan bahan pangan yang biasanya dilakukan untuk makanan sebelum

dikalengkan, dibekukan, atau dikeringkan (Sudiarto, 2002).

BIPOLIMER

A. Biopolimer

Biopolimer adalah senyawa polimer yang dapat diuraikan secara alamiah

oleh mikroorganisme ataupun melalui proses hidrolisis di alam. Keunggulan

senyawa polimer dibandingkan dengan plastik sintetis berdasarkan petrokimia

ialah karena sifatnya yang mudah terurai (biodegradable) sehingga tidak akan

merusak lingkungan seperti yang banyak ditimbulakn oleh plastik sintetis.

Disamping itu, biopolimer dapat dihasilkan dari bahan alam yang ketersediannya

tidak terbatas dan dapat diperbarui sepanjang masa (renewable), sehingga

bahan baku untuk produksinya melimpah (Kurnia, 2011). Biopolimer dapat

diperoleh dengan tiga cara yaitu biosintesis sperti kanji dan selulosa, proses

bioteknologi seperto pada poli (hidroksi fatty acids), dan dengan proses sistesis

kimia seperti pada pembuatan poliamida, polyester dan poli (vinil alkohol).

Berikut adalah beberapa faktor yang berpengaruh pada biopolimer

berdasarkan analisis jurnal (Kurnia, 2011):

1. Bahan baku, bahan baku akan mempengaruhi pembuatan biopolimer

karena setiap bahan baku yang digunakan memiliki kandungan yang

berbeda, sehingga bahan baku merupakan faktor terpenting dalam

pembuatan biopolimer.

2. Teknologi yang digunakan, semakin canggih teknologi yang digunakan

maka akan semakin baik kualitasnya.

3. Gugus fungsi

4. Sifat termal

B. Aplikasi Teknologi Biopolimer dalam Agroindustri

Terdapat beberapa aplikasi teknologi bio polimer dalam agroindustri, antara lain :

1. Bioplastik

Bioplastik adalah polimer yang dapat berubah menjadi biomassa H2O,

CO2, dan atau CH4 melalui tahapan depolimerisasi. depolimerisasi terjadi karena

kerja enzim ekstraseluler (terdiri atas endo dan ekso enzim). Endo enzim

memutus ikatan internal pada rantai utama polimer secara acak, dan ekso enzim

memutus unit monomer pada rantai utama secara berurutan. Bagian-bagian

oligomer yang terbentuk dipindahkan ke dalam sel dan menjadi mineralisasi.

proses mineralisasi membentuk CO2, CH4, N2, air, garam-garam, mineral dan

biomassa. definisi polimer biodegradable dan hasil akhir yang terbentuk dapat

beragam bergantung pada polimer, organisme, dan lingkungan (Gaylord, 1974).

2. Edible film

Edible film merupakan suatu lapisan tipis yang dibuat dari bahan yang

dapat dimakan, diletakkan diantara komponen makanan yang berfungsi sebagai

barrier terhadap transfer massa dan sebagai carrier bahan makanan dan aditif

untuk meningkatkan penanganan makanan. Bahan-bahan yang paling sering

digunakan dalam memproduksi edible film adalah biopolimer seperti karbohidrat

dan protein (Darmanto, 2010)

PULSED ELECTRIC FIELD (PEF)

A. Pulsed Electric Field (PEF)

High Intensity Pulsed Electric Fields (PEF) merupakan salah satu metode

pengolahan pangan non-thermal dengan menggunakan kejutan listrik intensitas

tinggi. PEF ini diaplikasikan pada bahan yang berbentuk cair. Prosesnya singkat

antara satu mikrodetik sampai satu milidetik dengan pulsa yang pendek. Proses

Pulsed Electric Field (PEF) didasarkan pada aplikasi denyut pendek pada

tegangan tinggi (20-80 kV/cm) ke makanan yang ditempatkan diantara 2

elektroda. PEF dikategorikan suatu proses non thermal karena makanan

diproses pada suhu kamar atau di bawahnya selama beberapa detik dan mampu

memperkecil kehilangan nutrisi yang disebabkan oleh pemanasan. Dalam

teknologi PEF, energi diperoleh dari tegangan tinggi sumber tegangan yang

disimpan dalam satu atau beberapa kapasitor dan dilepaskan melalui material

makanan untuk menghasilkan medan elektrik yang diperlukan. Energi yang

tersimpan dalam kapasitor dapat dilepaskan dengan cepat (dalam seper sejuta

detik) pada tenaga yang sangat tinggi (Apriliawan, 2010).

Menurut (Heinz, 2006), terdapat 3 faktor utama yang mempengaruhi

inaktivasi mikroba; aplikasi tegangan listrik, jenis mikroorganismenya, dan

suspensi medium. Faktor-faktor yang mempengaruhi aplikasi tegangan listrik;

bentuk aliran gelombang PEF, kekuatan medan listrik, dan waktu perawatan alat.

Semakin tinggi PEF, semakin tinggi inaktivasi yang dicapai. Secara umum,

inaktivasi mikroba meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan. Faktor-

faktor yang mempengaruhi jenis mikroorganisme adalah ukuran sel, fase

pertumbuhan, dan jumlah mikroba. Spora sel mikroba dalam jumlah banyak akan

membuat inaktivasi lebih lama. Sel mikroba pada fase eksponensial lebih sensitif

terhadap perlakuan PEF daripada sel-sel pada fase lag atau fase stasioner.

Metode PEF melemahkan aktivitas spora mikroba. Jenis tegangan juga

mempengaruhi keefektifan PEF. Faktor-faktor yang mempengaruhi suspensi

medium; Suhu, pH, kekuatan ion, konduktivitas, dan komposisi medium.

Komposisi pada makanan tertentu seperti protein dan lipid melindungi

mikroorganisme pada makanan dari lingkungan luar. Kekurangan dari metode

PEF adalah spora kurang sensitif terhadap PEF karena spora mikroba masih

kebal, upscalling peralatan PEF masih dalam pengembangan, lebih spesifik

bekerja untuk produk makanan dalam bentuk cair, efisiensinya tergantung pada

konduktivitas listrik makanan. Sedangkan Kelebihan dari metode PEF adalah

mampu mempertahankan nutrisi dan vitamin dalam produk, dan organoleptik

makanan tetap terjaga.

B. Aplikasi Teknologi PEF dalam Agroindustri

Aplikasi teknologi pulsed electric field dalam agroindustri adalah

pasteurisasi susu dimana dengan teknologi PEF ini dapat membunuh mikroba

sampai 93,125% tanpa ada perubahan warna, rasa, dan bau. Faktor-faktor yang

dapat mempengaruhi efektivitas pembunuhan mikroba adalah besar tegangan,

frekuwensi dan lama proses pasteurisasi. Jumlah bakteri pada susu pasteurisasi

menurun dibandingkan dengan susu segar sebagai bahan dasar yakni menjadi

26000 CFU/ml. hal tersebut dapat membuktikan bahwa aplikasi PEF dalam

pasteurisasi susu baik untuk pengembangan teknologi dibidang agroindustri

(Apriliawan, 2010).

Aplikasi teknologi PEF selain pada susu, juga dapat digunakan untuk

pengolahan air kelapa sebahai minuman isotonic yang dikemukakan oleh

(Saparianti et al., 2008) yaitu dengan kejut medan listri (PEF) lebih efektif dalam

menurunkan total mikroba dan E. Coli pada air kelapa dalam waktu 4 menit

dengan medan listrik sebesar 0,06-1,50 kV/cm dapat menurunkan total mikroba

hingga 2-3 siklus log bahkan mencapai 4-5 siklus log jika dikombinasi dengan

perlakukan pemanasan. Dengan teknologi PEF dapta meningkatkan pH, total

asam, dan gula pereduksi serta menurunkan vitamin C dan mineral (natrium dan

kalium).

SEPARASI MEMBRAN

A. Separasi Membran

Proses separasi membran didasarkan pada prinsip pemisahan komponen

berdasarkan perbedaan berat dan ukuran molekul komponen melaui suatu

membran semi permiabel. Melalui penggunaan suatu membran dengan

karakteristik dan ukuran pori-pori tertentu, komponen-komponen dengan ukuran

molekul lebih besar dari ukuran pori-pori membran akan

tertahan (retentate) sedangkan komponen-komponen dengan ukuran molekul

lebih kecil akan melewati membran (permeate). Berdasarkan perbedaan kisaran

molekul komponen yang akan dipisahkan dengan prinsip driving force yang

digunakan untuk mengalirkan bahan melalui membran, maka proses separsi

membran dapat dibedakan atas mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, reverse

osmosis / hyperfiltrasi, elektrodialysis, dan dyalisis (Hidayat, 2002).

Melalui penggunaan membran dengan karakteristik tertentu, dapat

diupayakan agar hanya sakarida dengan Derajat polimerisasi (DP) tertentu pada

pada produk maltodekstrin yang dominan dapat melewati membran sedangkan

campuran-campuran lainnya akan tertahan oleh membran. Agar penggunaan

teknik separasi membran mampu menghasilkan produk maltodeksterin dengan

komposisi sakarida yang spesifik, maka diperlukan pula upaya untuk

mengkondisikan larutan hasil hidrolisis pada komposisi yang ideal. Salah satu

upaya yang dapat dilakukan untuk mengontrol proses hidrolisis pati adalah

penggunaan metode hidrolisis enzimatis yang akan memutus rantai polimer pati

secara spesifik. Sehingga akan menghasilkan produk hasil hidrolisis dengan

komposisi yang spesifik dan optimal untuk dipisahkan pada proses separasi

membran (Hidayat, 2002).

B. Aplikasi Teknologi Separasi Membran dalam Agroindustri

Aplikasi teknologi pemanfaatan separasi membran dalam agroindustri

adalah pengolahan limbah cair. Hasil penelitian oleh (Wulandari et al., 2007)

menunjukkan bahwa dengan menggunakan metode separasi membran sebagai

sistem pengolahan limbah cair (lumpur aktif Instalasi Pengolahan Limbah Tinja

(IPLT)) dapat membantu menurunkan konsentrasi COD sehingga memenuhi

baku mutu lingkungan.

Metode separasi membran ini dapat digunakan untuk pengolahan minyak

nabati yang dikemukakan oleh (Darnoko, 2008) akan tetapi, metode ini memiliki

kelemahan karena membran yang digunakan masih merupakan bahan impor

yang harganya cukup mahal. Hal tersebut menjadi kendala dalam pengolahan

minyak nabati yang perlu diperhatikan oleh peneliti-peneliti lanjutan.

DAFTAR PUSTAKA

Apriliawan, Hadi. 2010. Laban Electric Alat Pasteurisasi Susu Kejut Listrik

Tegangan Tinggi (Pulsed Electric Field) Menggunakan Flyback

Transformer. Penelitian dan Pengembangan. Departemen Pertanian

Darmanto, Mardian. 2010. Studi Analisis Antibakteri Dari Film Gelatin-

Kitosan Menggunakan Staphylococcus Aurus. Prosiding Skripsi.

KIMIA FMIPA-ITS.

Darnoko, 2008. Aplikasi Teknologi Membran Pada Pengolahan Minyak Sawit

Dan Produk Turunannya. Pusat Penelitian Kelapa Sawit. 2 (1): 365-

373).

Fauziyah, M. 2002. Pengolahan Aman Limbah Layanan Kesehatan. Penerbit

Buku Kedokteran EGC. Jakarta.

Gaylord, M. 1974. Reinforced Plastic, Theory and Practise, 2nd Edition.

Chaner Books. Massachusets.

Heinz, Volker. 2006. Pulsed Electric Field Technology For The Food

Industry. Springer Science Business Media LLC. New York.

Hidayat, Beni. 2002. Optimasi Proses Produksi dan Karakterisasi

Maltodekstrinderajat Polimerisasi Moderat (Dp 3-9) Dari Pati

Gandum. Tesis Ilmu Pangan Institute Pertanian Bogor. Bogor.

Kurnia, Gita. 2011. Studi Pembandingan Hambatan Gesek Laju Kapal

Dengan Penggunaan 60% Biopolimer Kanji Dalam Formulasi Cat

Kapal. Skripsi. Universitas Indonesia. Jakarta.

Purnawijayanti, H.A. 2001. Sanitasi, Higiene, dan Keselamatan Kerja dalam

Pengolahan Makanan. Kanisius. Yogyakarta.

Saparianti, E., Harijono, Wulandari, B.D. 2008. Inaktivasi mikrob dengan

kombinasi metode kejut listrik dan pemanasan pada air kelapa

(Cocos nucifera) Sebagai Bahan Baku Minuman Isotonik. Jurnal

Teknologi Pertanian. Vol 9 (3): 199-206.

Sudiarto, Fadil. 2002. Dasar Pengawetan Makanan. Erlangga. Jakarta.

Wulandari, Y.M., Widjana, T. 2007. Kinerja Kombinasi Proses

Activated Sludge dengan Bioreaktor Membran Terendam (Brmt)

Sebagai Sistem Pengolahan Limbah Cair. Jurrnal Teknologi

Pengolahan Limbah. Vol 1(1): 301-308.