TEKNOLOGI PENGOLAHAN PANGAN FITHRI CHOIRUN NISA

PENDAHULUAN Pengolahan Fisik : Termal & Nontermal Kristalisasi & Ekstraksi Kimia (Mikro)Biologis & Enzimatis

Pengolahan Fisik Pengolahan Termal: Membunuh mikrobia penyebab penyakit dan kebusukan Umur simpan panjang Penurunan mutu (nutrisi & organoleptik) Destruksi senyawa racun, antinutrisi, meningkatkan cita rasa, meningkatkan daya cerna protein dan pati

Pengolahan Termal Penyerapan panas Uap / air panas: Pemasakan, Blansing, Pasteurisasi, Sterilisasi, Evaporasi, Ekstrusi Udara panas: Pemanggangan, Penyangraian, Pengeringan

Pengolahan Termal Penyerapan panas Minyak panas: Penggorengan Energi radiasi Gelombang mikro, infra merah, ionisasi

Pengolahan Termal Pelepasan panas Pendinginan Pembekuan

Pengolahan Non Termal High pressure (HP) Pulsed electric field (PEF) Ohmic heating (OH)

Pengolahan Kimia Gula Garam Asam Pengasapan Bahan Tambahan Kimia

Pengolahan (Mikro)Biologis dan Enzimatis - Kapang : SCO, SCP - Yeast : roti, etanol - Bakteri : nata, cuka, yogurt Enzimatis - Amilase (,,gluko), Pullulanase - Protease - Lipase

MATERI Pendinginan Pembekuan Kristalisasi Ekstraksi Pengolahan Kimiawi Irradiasi

PENDINGINAN Prinsip Penurunan suhu bahan pada kisaran antara -1 – 8C Menurunkan kecepatan perubahan biokimia dan mikrobiologis memperpanjang umur simpan

Pengelompokan bahan pangan berdasar suhu penyimpanan -1 – 1C : ikan segar, daging, sosis dan daging giling, daging dan ikan asap 0 - 5C : daging kaleng pasteurisasi, susu, krim, yoghurt 0 - 8C : daging dan ikan masak, mentega, margarin, keju, buah lunak

Teori Penurunan suhu di bawah kebutuhan minimal pertumbuhan mikrobia memperpanjang waktu generasi : mencegah / menghambat reproduksi Pendinginan mencegah pertumbuhan mikrobia termofilik (35 - 55C) dan mesofilik (10 - 40C)

Pendinginan menurunkan kecepatan perubahan enzimatis dan menghambat respirasi Kecepatan respirasi tdk konstan pada suhu penyimpanan buah klimakterik

Respirasi aerobik jaringan hewan menurun cepat saat disembelih respirasi anaerobik Glikogen Asam laktat pH turun rigor mortis: jaringan otot kaku Pendinginan selama respirasi anaerobik: tekstur dan warna yang diinginkan Pendinginan sebelum rigor mortis cold shortening

sistem refrigerasi.htm Pendinginan Kriogenik Teknik Pendinginan Pendinginan terjadi karena perubahan fase refrigeran (padat ke gas atau cair ke gas) membutuhkan / menyerap panas Pendinginan Mekanis sistem refrigerasi.htm Pendinginan Kriogenik

- PHE (plate heat exchanger) PHE.htm Pendinginan Kriogenik Pendinginan Mekanis - Air blast - Hydrocooling - PHE (plate heat exchanger) PHE.htm PHE animasi.htm Pendinginan Kriogenik CO2 padat : 352 kJ/kg (-78C) Nitrogen cair : 358 kJ/kg (-178 C)

Perubahan Selama Pendinginan Perubahan Karakteristik Sensori Warna: apel pencoklatan enzimatis Tekstur: buah potong kehilangan air puding sineresis Aroma dan cita rasa: kol (apek) autolisis Bau asam BAL Bau amoniak Pseudomonas Bau apek kapang

Perubahan Kimiawi Chilling injury pada buah tropis (3 – 10C di atas titik bekunya) pematangan tdk sempurna penurunan integritas struktural pembentukan aroma & cita rasa yang tidak diinginkan Pembentukan oksimioglobin pada daging daging merah segar

Oxymyoglobin (Fe2+, mengikat oksigen) (merah cherry) +O2 Oksidasi - O2 Reduksi Deoxymyoglobin Oksidasi Metmyoglobin (Fe2+, tidak ada ikatan) (Fe3+, mengikat air) (merah keunguan) Reduksi (merah kecoklatan)

Normal Chilling injury

Perubahan Mikrobiologis Bau & cita rasa Bau mudah menguap metabolisme (bersulfur & bernitrogen) protein Asam metabolisme karbohidrat Tekstur: Berlendir pembentukan polisakarida Pelunakan jaringan

Aspek Keamanan Mikrobia patogen tidak dapat tumbuh pada suhu < 5C, termasuk Salmonella, Campylobacter, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus

Mikrobia patogen yang dapat tumbuh pada suhu rendah (-1 - 1 C): Listeria monocytogenes post process keju lunak, susu pasteurisasi Yersinia enterolitica coklat, tahu, susu pasteurisasi, sayuran, daging, unggas, ikan Aeromonas hydrophilla

Mikrobia patogen pembentuk spora dapat tumbuh pada suhu 3-5C : Clostridium botulinum Bacillus cereus

PEMBEKUAN Prinsip Penurunan suhu produk di bawah titik bekunya dan sejumlah air berubah bentuk menjadi kristal es pengawetan: suhu rendah Aw rendah

Teori Pengambilan panas bahan: panas sensibel: penurunan suhu panas respirasi panas laten kristalisasi: air es kapasitas alat pembeku

Hubungan waktu-suhu selama pembekuan f D E S Suhu C a F Waktu

AS : Bahan didinginkan di bawah titik bekunya AS : Bahan didinginkan di bawah titik bekunya. Pd titik S air tetap cair (supercooling) SB : Suhu naik cepat ke titik beku, kristal es mulai terbentuk & panas laten dilepaskan BC : Panas dilepaskan dr bahan, panas laten dilepas & es terbentuk CD : Solut mengalami supersaturasi & terbentuk kristal. Panas laten dilepaskan & suhu naik ke suhu eutectic DE : Kristalisasi air & solut berlanjut EF : Suhu campuran es-air turun ke suhu freezer

Metode Pembekuan Pembekuan mekanis Pembekuan kriogenik

Mechanical freezer evaporasi & kompresi refrigeran dalam siklus kontinu & dalam tempat tertutup (pipa) Cryogenic freezer perubahan fase refrigeran tidak dapat balik & dalam tempat terbuka

Mechanical Freezer - Cooled air freezer - Cooled liquid freezer - Cooled surface freezer Cryogenic freezer

Cooled air freezer Chest freezer: Mechanical Freezer: Cooled air freezer Chest freezer:

Chest freezer: Pembekuan dalam udara stasioner pada suhu -20 - -30C Digunakan untuk: - pembekuan daging - penyimpanan makanan beku - ruang pengeras utk es krim

Cooled air freezer Blast freezer:

Blast freezer: Udara diresirkulasikan pada makanan antara -30 – -40C pada kecepatan 1,5 – 6 m/dt Ekonomis untuk pembekuan bahan yang berbeda bentuk & ukuran

Cooled air freezer Belt freezer

Modifikasi blast freezer, bahan ditempatkan pada belt yang bergerak Belt freezer: spiral freezer.htm Modifikasi blast freezer, bahan ditempatkan pada belt yang bergerak Udara dingin atau semprotan nitrogen cair diarahkan ke bahan dengan arah berlawanan

Cooled liquid freezer Immersion freezer: Bahan dikemas & dilewatkan melalui wadah yang berisi larutan PG, garam, gliserol, atau kalsium klorida Bahan pendingin tetap cair, tidak terjadi perubahan fase selama pembekuan

Cooled surface freezer Plate freezer

Plate freezer terdiri dari beberapa plate plate freezer.htm Plate freezer terdiri dari beberapa plate Refrigeran dipompakan pada -40C Bahan (fillet ikan, beef burger) ditempatkan diantara plate

Cryogenic freezer immersion freezer.htm

Perubahan Selama Pembekuan Perubahan pada pigmen, cita rasa, & komponen nutrisi Destabilisasi emulsi Pengendapan protein Perubahan tekstur kecepatan pembekuan

Kecepatan Pembekuan Pembekuan Lambat Pembekuan Cepat

Aspek Mikrobiologis Sel vegetatif khamir, kapang, & bakteri gram negatif (coliform & Salmonella) mudah rusak Bakteri gram positif (Staphylococcus aureus & Enterococci) & spora kapang lebih tahan Spora bakteri (Bacillus & Clostridium) tahan

KRISTALISASI Prinsip Pembentukan kristal: Kondisi lewat jenuh (larutan) penambahan solut Kondisi lewat dingin (cairan) pendinginan di bawah titik beku

Cairan / larutan jenuh Kristalisasi Cairan / larutan jenuh Kristalisasi panas laten (energi sistem minimum) Tahap Kristalisasi: - Pencapaian kondisi lewat jenuh / lewat dingin - Nukleasi - Pertumbuhan kristal - Rekristalisasi

Nukleasi Formula: konsentrasi jenis pemicu (promotor) / penghambat (inhibitor) Kondisi pengolahan: laju pindah panas laju pindah massa

Nukleasi terhambat Sangat lewat jenuh Keadaan gelas (glass state): cairan kental mempunyai sifat seperti padatan

Pertumbuhan kristal Inti kristal + molekul pembentuk kristal pertumbuhan kristal kesetimbangan: suhu komposisi sistem

Rekristalisasi terjadi selama penyimpanan (suhu & RH berubah maupun tetap) Meminimumkan energi sistem Contoh: Kristal es kasar pd produk pangan beku Fat bloom (bercak putih akibat lemak mengkristal) pada produk coklat

Kristalisasi dalam Produk Pangan Unsur pembentuk struktur kristal Mutu, tekstur, daya simpan Komponen pembentuk kristal: Air, gula, gula alkohol, lemak, pati Pengemulsi, garam, asam organik, protein

Pengaruh Kristalisasi Polimorfisme : pembentukan kristal dgn btk berbeda trigliserida dan laktosa Kristalisasi pada es krim kristal es kristal laktosa Kristalisasi pada roti kristal pati stalling

Polimorfi: Bahan pangan yg berada dalam lebih dari satu btk kristal t.l. berbeda-beda ex : mentega kakao Btk kristal:  t.l. 18C  (metastabil) t.l. 22C ’ t.l. 28C  (stabil) t.l. 34,5C

Pengendalian Kristalisasi Pengendalian jumlah, ukuran, distribusi, bentuk, dan polimorfisme formulasi dan kondisi pengolahan - kristal kecil dan banyak - kristal besar dan sedikit separasi

Pengendalian Kristalisasi Pengendalian utk mencegah kristalisasi kristalisasi gula: hard candy, karamel, susu bubuk, whey bubuk kristalisasi kalsium laktat: keju Pengendalian kristalisasi pd penyimpanan

Kristalisasi untuk Separasi Kristalisasi garam dan gula pemekatan Kristalisasi lemak (fraksinasi) pendinginan Kristalisasi asam glutamat pengaturan pH Kristalisasi asam lemak omega-3 kristalisasi pelarut dgn pendinginan

Tahapan Kristalisasi Pembentukan Inti Kristal Tipe Kristal: - Tipe Homogen tanpa bantuan senyawa asing - Tipe Heterogen terdiri dari bbrp senyawa berbeda sebelum inti kristal homogen - Tipe Sekunder kontak antar kristal

Pembentukan Inti Kristal Parameter yang Mempengaruhi: - Kondisi lewat dingin larutan - Suhu - Viskositas - Kecepatan pendinginan - Kecepatan agitasi - Bahan tambahan dan pengotor

Pertumbuhan Inti Kristal Mekanisme: - Penggabungan bds pindah massa - Penggabungan permukaan - Penggabungan bds pindah panas

Pertumbuhan Inti Kristal Faktor yang mempengaruhi: - Kondisi lewat dingin - Viskositas - Laju agitasi - Sumber inti kristal - Densitas massa kristal - Perlakuan yg diberikan - Bahan tambahan dan kotoran

Pemisahan Metode: - Penyaringan - Sentrifugasi - Dekantasi

EKSTRAKSI Metode Pengepresan Ekstraksi Pelarut Destilasi uap

Ekstraksi pelarut: suatu proses yang bertujuan untuk memindahkan suatu komponen solut dari jaringannya dengan mengunakan pelarut ( solven)

Destilasi : proses pemisahan komponen-komponen campuran dari dua atau lebih cairan dengan menggunakan panas sebagai tenaga pemisah atau “separating agent”

Ekstraksi Pelarut - Ekstraksi Padat-Cair Maserasi Perkolasi Soxhletasi Refluks Ekstraksi Cair-Cair

Ekstraksi Pelarut Prinsip: Like dissolves like : pelarut hanya melarutkan senyawa yang mempunyai polaritas sama

Maserasi : perendaman sampel dengan pelarut organik pada suhu kamar Keuntungan : peralatan sederhana Kerugian: waktu yang diperlukan untuk mengekstraksi sampel cukup lama pelarut yang digunakan lebih banyak tidak dapat digunakan untuk bahan- bahan yang mempunyai tekstur keras

Perkolasi : proses melewatkan pelarut organik pada sampel sehingga pelarut membawa senyawa organik bersama-sama pelarut

Perkolasi Keuntungan: tidak memerlukan langkah tambahan yaitu sampel padat telah terpisah dari ekstrak Kerugian: kontak antara sampel padat tidak merata atau terbatas pelarut dingin sehingga tidak melarutkan komponen secara efisien

Soxhletasi : menggunakan soxhlet dengan pemanasan dan pelarut dapat dihemat karena terjadinya sirkulasi pelarut yang selalu membasahi sampel

Soxhlet

Refluks : sampel dimasukkan ke dalam labu bulat bersama-sama dengan pelarut lalu dipanaskan, uap pelarut terkondensasi pada kondensor menjadi cairan yang akan turun kembali menuju labu, akan melarutkan kembali sampel yang berada pada labu

Refluks

Refluks Keuntungan: dapat digunakan untuk mengekstraksi sampel-sampel yang mempunyai tekstur kasar dan tahan pemanasan langsung Kerugian: membutuhkan volume total pelarut yang besar

Destilasi Uap Sampel dan air ditempatkan dalam labu berbeda Air dipanaskan dan menguap, uap air akan masuk ke dalam labu sampel sambil mengekstraksi minyak menguap yang terdapat dalam sampel Uap air dan minyak menguap yang telah terekstraksi menuju kondensor dan akan terkondensasi

Destilasi Uap mengekstrak sampel yang mengandung minyak menguap atau komponen kimia yang mempunyai titik didih tinggi pada tekanan udara normal

Ekstraksi cair-cair (corong pisah) : pemisahan komponen kimia di antara 2 fase pelarut yang tidak saling bercampur di mana sebagian komponen larut pada fase pertama dan sebagian larut pada fase kedua

Ekstraksi cair-cair (corong pisah) : kedua fase yang mengandung zat terdispersi dikocok, lalu didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna dan terbentuk dua lapisan fase cair, dan komponen kimia akan terpisah ke dalam kedua fase tersebut sesuai dengan tingkat kepolarannya dengan perbandingan konsentrasi yang tetap

Faktor yang Berpengaruh: - Ukuran bahan - Jenis pelarut - Rasio bahan : pelarut - Lama ekstraksi - Suhu ekstraksi

Aspek Keamanan Residu pelarut - Metanol - Aseton - Heksan

PENGOLAHAN KIMIAWI Pengolahan dengan garam Pengolahan dengan asam Pengolahan dengan gula Pengasapan Penambahan bahan kimia

Pengolahan dengan Garam Tujuan: mendapatkan kondisi tertentu yang memungkinkan enzim atau mikroorganisme yang tahan garam (halotoleran) beraksi menghasilkan produk makanan dengan karakteristik tertentu

Kadar garam tinggi tekanan osmotik tinggi Aw rendah mikrobia tidak tahan garam mati

Contoh: - Pembuatan pickle sayuran proses pengawetan melalui fermentasi penurunan aktivitas enzim penyebab pembusukan dan perubahan oksidatif - Pembuatan kecap asin enzim-enzim endogen halotoleran menghidrolisis protein ikan menghasilkan cairan dengan kadar asam amino tinggi dan cita rasa menarik enzim: tripsin dan katepsin B

- Pembuatan daging kyuring garam kalium, na-nitrit, dan nitrat: - warna yg menarik nitrit nitrit oksida + heme nitrosomioglobin - menghambat pertumbuhan mikrobia nitrit + sulfhidril senyawa yg tdk dpt dimetabolisme nitrosamin (karsinogenik)

- Pembuatan keju garam fosfat (mono-, di-, tri-natrium fosfat) - tekstur yg seragam dan lembut garam berikatan dgn kalsium dari kompleks para kasein jembatan antar molekul protein

Pengolahan dengan Asam Fungsi asam: - Koagulasi protein Pengolahan dengan Asam Fungsi asam: - Koagulasi protein Keju: asam sitrat dan HCl - Menurunkan pH (<4,5) Makanan kaleng: asam sitrat - Membatasi inversi sukrosa Permen: kalium asam tartarat

Fungsi: - Pengasam. Minuman karbonasi:. asam fosfat - Bahan pengembang Fungsi: - Pengasam Minuman karbonasi: asam fosfat - Bahan pengembang Roti: kalium asam tartarat, natrium alumunium sulfat, glukono lakton, orto & pirofosfat + natrium bikarbonat

Pengolahan dengan Gula Fungsi gula: - Pengawetan (menurunkan Aw) Pengolahan dengan Gula Fungsi gula: - Pengawetan (menurunkan Aw) Jam, jeli, SKM, manisan buah - Gelasi Jeli dan manisan buah: + pektin, asam, air

Pengasapan Tujuan: - Pengawetan Pengasapan Tujuan: - Pengawetan alat pendingin - Meningkatkan cita rasa & warna fenol & karbonil: Perkembangan: Asap alami asap cair

Penambahan Bahan Kimia • Pengawet • Antioksidan • Anti kempal • Pengatur keasaman • Pemutih & pematang tepung • Pengemulsi, pemantap & pengental • Pengeras • Sekuestran

IRADIASI Radiasi pengion: Sinar  Sinar X Elektron Membunuh mikrobia Menghambat perubahan biokimia

Teori Sinar  dan elektron: kemampuan mengionisasi (memecah ikatan kimia bahan) Produk bermuatan listrik (ion) / netral (radikal bebas) Reaksi

Pengaruh pada Mikrobia Ion Mengubah struktur membran sel Mempengaruhi aktivitas enzim metabolik Mempengaruhi DNA / RNA dalam inti sel Membunuh mikrobia

Dosis Iradiasi Gy (Gray) = 100 rad = 1 Joule / kg kGy = 1000 Gy

Pengaruh pada Produk Radioaktivitas Iradiasi tidak menghasilkan faktor toksik Produk radiolitik Produk radiolitik = produk termolitik

Nilai Gizi Iradiasi = cold process - Karbohidrat, protein, dan lemak perubahan kecil - Vitamin paling sensitif: B1 (tiamin), C (asam askorbat), A (retinol), E (-tokoferol)

Pengaruh pada Kemasan Bahan Pengemas Dosis maksimum (kGy) Efek radiasi di atas dosis maksimum Polistiren Polietilen PVC Kertas Polipropilen Gelas 5000 1000 100 25 10 - Pencoklatan, evolusi HCl Kehilangan kekuatan mekanik Mudah robek Pencoklatan