“ Bidang Kajian Rekayasa Proses Pengolahan Pangan Pertanian Dan Hasil Pertanian”

TEKNOLOGI PANGAN DAN HASIL PERTANIAN KIMIA DAN BIOKIMIA PENGOLAHAN BIOTEKNOLOGI GIZI PANGAN REKAYASA PROSES PENGOLAHAN 2

Berkembang dari pengalaman tentang pangan setelah dipanaskan Rasa dan bau menjadi bertambah enak Jika disimpan menjadi bertambah awet, terlebih lagi sebelum dipanaskan bahan dikemas terlebih dahulu Tekstur berubah, menjadi bertambah lunak 3

Bidang kajian rekayasa proses Penerapan ilmu matematika dan keteknikan dalam proses pengolahan pangan : unit operasi / kinetika pengolahan Sifat fisik hasil pertanian Teknologi proses Perancangan / rancang bangun peralatan Perancangan / evaluasi industri / pabrik Pengembangan teknik pengolahan 4

Aplikasi unit operasi Pemisahan bahan (filtrasi, sentrifugasi, ekstraksi, destilasi)‏ Pencampuran (mixing)‏ Pengecilan ukuran bahan Pengeringan bahan pangan Pendinginan dan Pembekuan Pasteurisasi dan Sterilisasi Kristalisasi Pengentalan / pemekatan bahan cair Pemindahan bahan 5

Area kajian pemisahan Mengetahui banyaknya bahan yang dapat dipisahkan Mengetahui banyaknya residu selama pemisahan Mengetahui waktu yang diperlukan untuk memisahkan campuran bahan Pengaruh faktor eksternal : tekanan, suhu, konsentrasi, dll Desain peralatan 6

Filtrasi Pemisahan campuran padatan dan cairan melalui suatu membran poreus Contoh pada pengolahan tahu, kecap dll Hukum Hagen-Poiseulle dan Hukum Konzeny digunakan untuk menentukan banyaknya hasil yang dapat dipisahkan dengan filtrasi, waktu yang diperlukan Ada pengaruh suhu, densitas partikel padatan, tekanan, konsentrasi padatan 7

V : volume cairan yang dapat dipisahkan, cuft o : waktu, jam Hagen-Poiseulle : Hukum Konzeny : V : volume cairan yang dapat dipisahkan, cuft o : waktu, jam A1 : luas area jalan untuk pemisahan ∆P : perbedaan tekanan, lb/ft2 R : resistensi untuk mengalir, ft-2 μ : viskositas cairan, lb/ft, jam go : konstanta demensi, 4,7 x 108 ft.lb tenaga.jam2 8

Pemisahan berdasarkan ukuran Dapat dilakukan dengan beberapa metoda a.I. pengayakan, klasifier, siklon, sentrifugasi - Pengayakan untuk memisahkan padatan berukuran antara 4-300 mesh - klasifier untuk memisahkan padatan berukuran 8- 100 mesh - Siklon untuk memisahkan padatan berukuran 20- >325 mesh - Sentrifugasi untuk memisahkan padatan berukuran 150- >325 mesh Dasar ilmu yang harus dikuasai adalah hukum umum untuk pemisahan bebas, hukum Stokes Faktor yang berpengaruh : jenis aliran (turbulent), bentuk dan ukuran partikel, densitas partikel 9

Pencampuran bahan (mixing)‏ Pencampuran cairan dengan cairan. Contoh : pada pembuatan sirup, milk reconstitution. Pencampuran padatan dengan sedikit cairan. Contoh : enrichment milk Pencampuran padatan dengan padatan. Contoh : makanan bayi dll Tujuan utama pencampuran adalah homogenitas hasil yang dinyatakan dengan indeks keseragaman (uniformity index) yang besarnya antara 0-1. Makin besar indek keseragaman makin homogen hasil pencampuran 10

Pengecilan ukuran Dikerjakan dengan grinder (gilingan) atau crusher (pemecah)‏ Hukum Rettinger : energi yang diperlukan untuk mengecilkan ukuran bahan diasumsikan proposional dengan jumlah tenaga untuk memotong bahan menjadi beberapa bagian sesuai dengan ukurannya Hukum Kick : energi yang diperlukan untuk mengecilkan ukuran bahan diasumsikan proposional dengan logarithma rasio antara ukuran (diameter) bahan awal sebelum pengecilan dengan ukuran bahan sesudah pengecilan ukuran 11

Ekstraksi Memisahkan campuran dua macam cairan atau padatan dan cair dengan menggunakan bahan (cairan) pengekstrak. Contoh : preparasi minyak atsiri, minyak makan, kopi instan Unit operasi digunakan untuk menentukan limit jumlah bahan terekstrak, jumlah bahan pengekstrak, dengan prinsip keseimbangan bahan 12

Pengeringan Suatu perlakuan dengan menaikkan suhu bahan yang menyebabkan sebagian besar komponen air dalam bahan menguap Yang terpenting adalah penggunaan diagram psikrometik, yaitu suatu grafik yang menunjukkan sifat- sifat campuran udara dan uap air sebagai fungsi dari suhu. Gunanya a.I. untuk pemanasan, memperkirakan hasil pengeringan, mengetahui sifat udara, jumlah udara pengering 13

Diagram psikrometik 14

CONTOH KASUS Daun nilam mula-mula kadar airnya 95%. Setelah dikeringkan kadar airnya tinggal 80%. Berapa jumlah udara pengering yang diperlukan jika suhu pengeringan 110 F. Diketahui entalpi udara adalah 0.005 jumlah daun nilam yang dikeringkan 1000 kg Jika digunakan basis 1 lb daun silam, maka keseimbangan bahan yang terjadi adalah (1)(100-95) = (Y) (100-80 ). Sehingga Y=0.25 lb. Y adalah berat daun nilam setelah pengeringan. Oleh karena itu jumlah air yang diuapkan = 1 – 0.25 = 0.75 lb bahan Pada kondisi kadar air 80% (RH 20%). Jumlah air pada suhu 110 F adalah 0.015 lb udara kering, sedangkan pada kondisi kadar air 95% (RH 5%) jumlah uap air pada suhu 110 F = 0.005 lb udara kering Dengan demikian setiap lb udara pengering dapat menguapkan air sebanyak 0.015 – 0.005 =0.010 lb Sehingga jumlah udara pengering adalah (0.75/0.010)=75.000 lb untuk setiap 1000 lb daun nilam atau 75.000 kg udara pengering / 1000 kg daun nilam Uap air Daun nilam basah 95% Daun nilam kering 80% Udara pengering 15

Pendinginan + pembekuan Kapasitas pendinginan / pembekuan Waktu yang diperlukan untuk mendinginkan / membekukan bahan sampai suhu yang dikehendaki 16

Pasteurisasi + sterilisasi Pasteurisasi : pemanasan bahan yang bertujuan untuk mengurangi jumlah bakteri sampai semua bakteri patogen mati Sterilisasi adalah pemanasan bahan yang bertujuan mematikan semua bakteri baik yang bersifat patogen maupun yang nonpatogen Aplikasinya pada pengalengan bahan. Unit operasi digunakan a.I. Untuk menghitung waktu yang diperlukan untuk mensterilkan bahan, suhu yang dicapai pada titik tengah kaleng, evaluasi efektifitas sterilisasi 17

Pengentalan Suatu perlakuan pemanasan bahan cair yang menyebabkan sebagian air yang terdapat pada bahan menguap tetapi tidak menyebabkan bahan menjadi kering melainkan meningkat viskositasnya : susu kental, sirup Metoda : - Single effect evaporator - Double effect evaporator - Multiple effect evaporator 18

Perancangan Pabrik Perancangan dan evaluasi : Bahan dasar Lay out (tata letak) peralatan Kapasitas peralatan dan pabrik Keseimbangan bahan dan energi Mesin dan peralatan Air, listrik, steam Pengolahan / penangan limbah Ekonomi 19

Pengolahan Suatu perlakuan terhadap bahan yang menyebabkan bahan mengalami perubahan sifat yang berbeda dengan sifat asalnya. Produk pengolahan primer : sifat fisik dan sifat lainnya nyata tampak : tempe, ikan kaleng, lidah asap, asinan sawi. Produk pengolahan sekunder : sifat fisik bahan asli tidak tampak, tetapi dari sifat kimiawi dan sensorik diketahui asalnya : sosis, bakso, keju, tepung gandum, tahu. Produk pengolahan tersier : tidak tampak lagi sifat fisik dan sifat lainnya dari bahan asalnya : mie, makanan austronout. 20

Tujuan pengolahan Mengawetkan bahan Meningkatkan nilai gizi Diversifikasi produk Memanfaatkan limbah dan by products Menyesuaikan bahan dengan kehendak pengguna (konsumen)‏ 21

Tahapan pada pengolahan Pengolahan tahap awal : bersifat mempersiapkan bahan supaya dapat diproses pada tahap pengolahan berikutnya Pengolahan inti : proses pengolahan yang menghasilkan produk antara atau produk akhir sesuai dengan yang dikehendaki dari bahan yang sudah dipersiapkan sebelumnya Pengolahan tahap akhir : terdiri atas pengemasan dan usaha - usaha mempertahankan sifat produk akhir atau hasil antara dengan pengaturan kondisi lingkungannya, termasuk distribusi, transportasi, dan pemasarannya. 22

Flow chart = diagram alir Adalah gambar atau sketsa yang menunjukkan tahap-tahap pengolahan Diagram alir kualitatif menunjukkan diagram alir pengolahan yang disertai dengan kondisi bahan dan kondisi atau faktor proses pada setiap tahap pengolahan, serta kondisi hasil samping atau limbahnya Diagram alir kuantitatif menunjukkan diagram alir pengolahan yang disertai dengan jumlah bahan dasar, bahan pembantu, bahan tambahan, hasil antara hasil akhir dan hasil samping atau limbahnya (material balance) atau menunjukkan jumlah energi yang diperlukan pada setiap tahap pengolahan (heat balance)‏ 23

Latihan : Diskusi Kooperatif : Berikan contoh daftar alir pengolahan bahan pangan dari bahan dasar – produk akhir yang Saudara ketahui (disertakan hal-hal yang penting dengan rekayasa proses)‏ Diskusi Kooperatif : Datanglah ke tempat pengolahan beberapa jenis produk pangan yang berbeda (misalnya tempe, tahu, geplak, bakso, dll). Catatlah hal-hal yang meliputi cara membuatnya, peralatan yang digunakan, penanganan limbah, jumlah yang dihasilkan, dsb. Buatlah peta yang menunjukkan ruang-ruang perkantoran dan proses, letak peralatan, tempat bahan, tempat produk yang sudah jadi, tempat mengemas, dan tempat penyimpanan. Bahas bersama teman-teman sekelompok dari berbagai aspek, misalnya dari aspek keamanan dan kesehatan, kelancaran proses, dan sebagainya, kemudian buatlah resume yang lengkap tentang hal tersebut. Berdasarkan data yang Anda peroleh tersebut, coba rencanakan berdirinya sebuah industri rumah tangga yang dapat menghasilkan sejumlah produk pangan tertentu.

25