TUGAS TERSTRUKTUR TEKNOLOGI PENGOLAHAN PANGAN II
MICROWAVE
C ontinuo ntinu ous Mi M i cro cr owave P r ocessi cessing ng and P r eser ser vation vation of of A cid ci di c and and N on Aci A cid di c J uice B lend lendss
“
”
Penanggung Jawab: Hisyam Ibrahim Raiz
(A1F015075) (A1F015075)
Faiz Fadhilan
(A1F015077) (A1F015077)
Alya Nadhifa F
(A1F015079) (A1F015079)
Shinta Meutia H
(A1F015081) (A1F015081)
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS PERTANIAN PURWOKERTO 2016
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Oven gelombang mikro atau oven microwave merupakan peralatan yang berfungsi untuk memanaskan ataupun mengeringkan. Oven gelombang mikro biasanya digunakan untuk mengeringkan peralatan gelas laboratorium, zat-zat kimia maupun pelarut organik. Selain itu, oven gelombang mikro dapat pula digunakan untuk mengukur kadar air. Suhu oven gelombang mikro lebih rendah dibandingkan dengan suhu tanur yaitu berkisar antara 100 - 105ºC. Tidak semua alat gelas dapat dikeringkan didalam oven, hanya alat gelas dengan spesifikasi tertentu saja yang dapat dikeringkan, yaitu alat gelas dengan ketelitian rendah. Sedangkan untuk alat gelas dengan ketelitian tinggi tidak dapat dikeringkan dengan oven. Apabila alat gelas dengan ketelitian tinggi tersebut dimasukkan ke dalam oven, maka alat gelas tersebut akan memuai dan berakibat ketelitiannya tidak lagi teliti. Biasanya digunakan desikator untuk mengeringkannya. Penggunaan gelombang mikro dalam industri pangan dan kimia telah banyak diterapkan. Hal ini disebabkan karena penggunaan gelombang mikro memberikan banyak keuntungan antara lain: waktu startup yang lebih cepat, pemanasan yang lebih cepat, efisiensi energi dan biaya proses, pengawasan proses yang mudah dan tepat, pemanasan yang selektif, mutu produk akhir yang lebih baik dan dapat meningkatkan kulitas bahan kering (Sumnu, 2001). Gelombang mikro sering juga digunakan sebagai sumber eksternal untuk membantu mempercepat terjadinya suatu reaksi kimia (microwave assisted reactions). Gelombang mikro juga umum digunakan untuk memecah struktur bahan yang kompleks menjadi struktur-struktur penyusunnya yang lebih sederhana (microwave digestion).
B. Tujuan
Tujuan dari jurnal yang kami bahas adalah untuk memproses dan melestarikan jus buah dan sayuran melalui aliran kontinu sistem pemanasan microwave.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Gelombang mikro dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk memanaskan dan mengeringkan suatu bahan, dan mengkatalisis reaksi kimia dalam pembuatan bahan industry dan pertanian (Liu et al., 2005). Teknik penggunaan gelombang mikro secara luas telah dikembangkan di industri pangan dan kimia (Ayappa et al., 1991). Gelombang mikro memiliki potensi dapat menurunkan kadar air yang terdapat di dalam bahan dengan menggunakan waktu yang lebih singkat serta dapat meningkatkan kualitas bahan kering (Tomasik et al., 1999). Secara tradisional, pasteurisasi terus menerus dilakukan dengan metode pemanasan tinggi dan waktu singkat (HTST), pemanasan menggunakan heat exchanger (tubular/plate) diikuti oleh periode singkat dan pendinginan. Masalah umum yang dihadapi dalam proses HTST pasteurisasi berkelanjutan adalah fouling akibat kontak dengan permukaan dan hilangnya nutrisi yang disebabkan oleh paparan pada suhu permukaan yang tinggi. Jus buah biasanya tida menjadi bahan pembawa food bourne illnesses, namun ada patogen tertentu yang berkaitan dengan food bourne illnesses di jus buah (Besser et al, 1993;. Centres for Disease Control and Prevention (CDC), 1997). Microwave heating mengacu pada penggunaan gelombang elektromagnetik frekuensi tertentu untuk menghasilkan panas dalam suatu material (Metaxas dan Meredith, 1983). Biasanya, pengolahan makanan dengan microwave menggunakan 2 frekuensi, yaitu 2450 MHz dan 915 MHz. Dari kedua frekuensi tersebut, frekuensi 2450MHz digunakan untuk oven rumah, dan keduanya digunakan dalam pemanasan industri. Untuk melindungi karakteristik kualitas gizi dan sensori makanan selama pengolahan, teknik-teknik baru seperti met ode listrik, ditingkatkan sebagai alternatif untuk metode tradisional. Hal tersebut bertujuan untuk menonaktifkan enzim dan membunuh mikroorganisme dalam waktu lebih singkat daripada proses termal tradisional dan meminimalkan penurunan kualitas produk (Ahsen Rayman dan Taner Bysal, 2011). Inaktivasi mikroorganisme dan pengurangan atribut kualitas sangat tergantung pada waktu dan suhu selama pasteurisasi, sehingga optimasi dari proses ini sangat penting dalam memperoleh produk yang aman dan berkualitas tinggi. Karena
memiliki potensi yang sangat baik dalam menonaktifkan mikroorganisme patogen dan tetap menjaga kualitas, pasteurisasi continous-flow microwave telah menrik banyak minat dalam industri minuman, dan telah diteliti untuk berbagai minuman seperti jus apel (Canumir, Celis, deBruijn & Vidal, 2002), susu (Villamiel, LopezFandino, Corzo, Martrinez-Castro & Olano, 1996) dan jus jeruk (Tajchakavit & Ramaswamy, 1995). Blanching merupakan langkah penting dalam industri pengolahan buah-buahan dan sayuran. Blanching terdiri dari proses termal yang dapat dilakukan dengan cara: 1.) merendam sayuran dalam air panas (88-99 C, metode yang paling umum), 2.) merendam dalam larutan panas yang mengandung asam dan/atau garam, 3.) uap, atau 4.) microwave. Efisiensi proses blanching biasanya didasarkan pada inaktivasi salah satu enzim tahan panas: peroksidase atau polifenol oksidase (Arroqui et al, 2002.). Microwave blanching pada buah-buahan dan sayuran masih sangat t erbatas. Beberapa keuntungan microwave blanching dibandingkan dengan metode pemanasan konvensional meliputi kecepatan operasi dan tidak ada tambahan air yang dibutuhkan.
III.
METODOLOGI
A. Bahan
Wortel (Daucus carota), akar bit (Beta vulgaris), labu pahit (Momordica .charantia), labu botol (Lageneria siceraria), Ketimun (Cucumis sativus), Delima (Punica granatum), Jamun (Syzygium jinten), musk melon (Cucumis melo), pepaya (Carica papaya), pisang (Musa acuminata), mangga (Mangifera indica), anggur (Vitis vinefera) yang diperoleh dari produsen lokal setempat dicuci dan dikupas dan disimpan dalam walk-in cooler pada suhu 4 ◦C dan kelembaban 92,4% maksimal 24 jam sebelum memproses bahan menjadi jus. B.
Metode
1. Microwave Blanching Semua bahan yang telah dicuci, dilap dengan etanol untuk menghindari kontaminasi permukaan dan dikupas. Buah-buahan dan sayuran yang mengandung keasaman yang rendah yaitu wortel, bit, labu pahit, labu botol, ketimun, muskmelon, pepaya dan pisang menjadi subyek untuk microwave blanching pada 3 W / gm untuk pembersihan terhadap produk, penurunan jumlah mikroba awal dan inaktivasi rasa yang merusak enzim sebelum terjadi ekstraksi pada jus. 2. Persiapan untuk pencampuran jus Semua bahan yang telah dicuci, dilap dengan etanol untuk menghindari kontaminasi permukaan dan dikupas. Buah-buahan dan sayuran yang mengandung keasaman yang rendah yaitu wortel, bit, labu pahit, labu botol, ketimun, muskmelon, pepaya dan pisang menjadi subyek untuk microwave blanching pada 3 W / gm untuk pembersihan terhadap produk, penurunan jumlah mikroba awal dan inaktivasi rasa yang merusak enzim sebelum terjadi ekstraksi pada jus. Tabel 1:
Rasio Buah dan Sayur berdasarkan pencampurannya
3. Pengolahan jus campuran dengan sistem pemanasan Microwave berkelanjutan. Gambar 1 menjelaskan langkah-langkah yang diperlukan untuk proses aliran kontinu sistem microwave sterilisasi. Campuran jus yang melewati dirancang khusus aplikator bola heliks (350 ml) aplikator terbuat dari Pyrex kaca tabung terletak di dalam rongga berbentuk kubus yang terhubung ke sistem pemanasan microwave (2KW-2450 MHz, Model- PTF2620, Enerzi Microwave sistem Pvt. Ltd, Belgaum, Karnataka, India). Magnetron menghubungkan ke rongga oven menggunakan WR-304 komponen Waveguide Sebuah waduk stainless steel (40 L kapasitas) digunakan untuk memberi makan cairan ke sistem. Sampel dipompa dengan kecepatan aliran 250ml / min melalui variabel kecepatan pompa metering dikalibrasi. Tingkat daya input diberikan sebanyak 1,8 KW, dan serat optik probe (Neoptix Model No: refleks-4) yang digunakan untuk mengukur data temperatur waktu. Jus yang telah diproses dikumpulkan secara aseptik ke pendingin botol kaca steril (gambar 5) di pintu keluar dari rongga microwave.
Gambar 1: Diagram alir pengolahan jus oleh aliran sistem microwave sterilisasi terus menerus 4. Pengukuran profil waktu-suhu dan sifat teknis. Air dijalankan melalui sistem cukup lama untuk membersihkan apa yang sebelumnya ada pada sistem, maka data-logger dan oven microwave dinyalakan. sistem dijalankan selama 10 menit setelah memperlihatkan kondisi yang stabil ditandai dengan suhu keluaran konstan. Selama pemanasan microwave, inlet dan outlet suhu dicatat setiap 2 detik. Karakteristik pemanas menghubungkan parameter sistem yang berbeda dievaluasi. Air yang akan dialirkan melalui microwave disimpan dalam lingkungan suhu terkontrol untuk mencapai suhu awal yang diinginkan. Waktu rata-rata air yang dipanaskan ditentukan dengan membagi volume sampel oleh laju aliran volumetrik stabil. Laju pemanasan dihitung sesuai dengan:
Dimana HR adalah tingkat pemanasan (◦C / s); To adalah suhu keluar (◦C); Ti adalah suhu masuk (◦C); AT adalah waktu tinggal di microwave. 5. Analisis Penyimpanan campuran.
Analisis proksimat dan kualitas dilakukan sebagai berikut: Jumlah titrable keasaman, estimasi antosianin, gula (mengurangi & total gula Invert), kelembaban, jumlah abu ditentukan menurut S.Ranganna (1986). Nilai qarna (L *, a *, b * ) diukur dengan menggunakan Hunter Lab Colorflex colorimeter. Jumlah materi larut (Brix) jus diukur dengan refraktometer pada 20 ◦C (Assoc. of Official Analytical Chemists (AOAC) 1995). PH dan konduktivitas listrik ditentukan dengan Hanna Model HI 3512 pH meter (Hanna Equipment (India)). Jumlah plate count bakteri dan jamur, Enterobacteria dihitung dengan plating pada agar nutrien dan Potato Dextrose Agar dan Maconkey Agar (HIMEDIA Laboratories, Mumbai). Suatu rak untuk campuran jus dipelajari untuk jangka waktu 10 bulan. 6. Analisis Sensory Pengujian penerimaan digunakan untuk menentukan berapa banyak masing-masing sampel didasarkan pada 9-point skala hedonik untuk satu set atribut, di mana 9 adalah intensitas tertinggi dan 0 tidak ada. Air diberikan kepada panelis untuk membilas langit-langit mereka antara sampel. Semua evaluasi dilakukan di stand sensorik pada suhu kamar.
IV.
1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh microwave blanching Pengaruh microwave blanching diteliti dalam wortel dan delima dengan pengujian aktivitas Pektin metil Esterase (PME) dan polifenol oksidase (PPO). Aktivitas PME diukur dengan metode titrasi yang dijelaskan oleh S.Ranganna (1986) .PPO dipantau secara spektrofotometri pada 425 nm, menurut metode yang dijelaskan oleh Campos et al. (1996). Setelah diamati efek pemanasan Microwave untuk aktivitas PME berkurang dari 9,83 menjadi 1,87 terhadap metode konvensional pada 3,61 (umol / min / mL). Setelah diamati efek pemanasan Microwave untuk kegiatan PPO berkurang dari 0,0602 menjadi 0,0177 terhadap metode konvensional pada 0,0410 (min-1). Sejalan dengan hasil kami, Tajchakavit dan Ramaswamy (1997) menemukan bahwa inaktivasi PME dalam jus jeruk secara signifikan lebih cepat dalam pemanasan Microwave daripada dengan pemanasan termal konvensional dan decimal kali pengurangan yang ditentukan untuk PME dalam pemanasan Microwave sebagai berikut: D60 = 7.37 s (z = 13,4 ◦C); dan dalam pemanasan termal: D60 = 154 s (z = 17,6 ◦C).
2.
Pengaruh dari pemanasan microwave Olahan perpaduan jus (0 hari) dibandingkan dengan perpaduan jus segar sehubungan dengan parameter berikut. 2.1 Sifat Fisiko-Kimia. pH, keasaman, TSS, total kandungan gula, nilai-nilai warna, pigmen Antosianin, Jumlah abu dan kandungan mineral dievaluasi dalam kedua sampel segar dan olahan (Tabel 2). Semua sampel menunjukkan variasi yang tidak signifikan jika dibandingkan dengan sampel segar. Tabel 2:
analisis fisiko kimia dari perpaduan jus untuk sampel segar,
diproses (awal dan akhir)
* C- perpaduan jus segar, I- Microwave diproses (0 hari), F- Microwave diproses 180 hari, - hadir dalam jejak sebesar 2.2 Mikroba Inaktivasi. Sampel diinokulasi dengan metode pengenceran diikuti dengan teknik pour plate. Jumlah koloni total untuk kedua jamur dan bakteri untuk 10 perpaduan yang dievaluasi. Total penurunan 3 log diamati dalam kasus bakteri dan jamur. Enterobacteriaceae ditemukan sama sekali tidak ada dalam semua sampel yang telah diproses. 3.
Karakteristik Pemanasan. Periode pemanasan kurang dari 6 menit dan suhu yang keluar dari perpaduan jus delima dan wortel adalah 95◦C setelah pemanasan Microwave. Suhu 121oC dipertahankan selama 20 - 30 detik. Gambar 3 menunjukkan kurva rata-rata waktu dan suhu dari perpaduan jus non asam yang diteliti dengan pemanasan Microwave.
Gambar 2: Sterilisasi
microwave dari perpaduan jus non-asam: kurva temperatur
(suhu) waktu Suhu waktu yang keluar terhadap air dan jus diperoleh dengan memompa cairan melalui sistem pemanas microwave pada laju alir 250 ml / menit menunjukkan
periode
lag
khas
sebelum
mencapai
stabil.
Ketidaklinearitasan dalam data suhu waktu selama fase awal pemanasan (gambar 4) dapat dengan mudah dijelaskan dengan adanya penurunan panas yang disumbangkan oleh kumparan dan lingkungan dalam rongga yang terperinci dalam Kudra et al (1991) .Temperature yang diamati untuk suhu yang keluar selama pemanasan dari air dan jus campuran non asam yaitu serupa.
Gambar 3: Kurva Pemanasan Microwave untuk bola heliks sebagai fungsi dari laju
aliran (250ml) 4. Perhitungan sifat teknis. Energi yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus berikut. Q = m.C. ∆T Keterangan : Q = Kuantitas Panas, dilepas atau diserap (Joule, kalori) m = massa zat yang dipanaskan, didinginkan atau perubahan wujud (Gram) C = Kapasitas Panas Spesifik (J / g / ° C; cal) ∆ T = Selisih Suhu (∆ T ° C, atau ∆ T ° F). Konduktivitas termal, Difusivitas termal, Kepadatan dan Panas Spesifik dihitung menurut model yang dijelaskan oleh Choi dan Okos (1986). Tabulasi nilai-nilai yang dievaluasi pada Tabel 3. Suatu sifat dielektrik dari jus yang dihitung menurut metode yang dijelaskan oleh Sipahioglu dan Barringer (2003) ditunjukkan pada Tabel 4. Tabel 3: Perbandingan parameter rekayasa untuk campuran jus segar dan
diproses
* C- Segar Juice campuran, _I- MW diproses 0 hari Tabel 4: Sifat Dielektrik Segar dan sampel jus diproses
5.
Pengawetan dan studi sensorik Sampel diuji pada selang waktu satu bulan sampai 180 hari. Analisis penyimpanan dari campuran jus ditunjukkan dalam tabel 2. Setelah perlakuan panas, nilai-nilai keasaman yang ditemukan sama untuk semua. Pengaruh penyimpanan pada nilai a* dan b * jus wortel ditemukan signifikan secara statistik (P ≤ 0,05). Perlakuan panas menurun pada nilai -nilai a*, dan selama penyimpanan, nilai a* meningkat. Rivas dan kawan-kawan (2006), nilai-nilai keasaman yang ditentukan dalam jus jeruk-wortel yang dicampur diproduksi oleh PEF (25 kV / cm; 330 mikrodetik), pasteurisa si konvensional, dan kontrol, masing-masing
0,626%,
dan
0,599%,
0,568%.
Mereka
menemukan
peningkatan nilai keasaman perlakuan PEF dan sampel yang dipasteurisasi termal. Kandungan kalsium menunjukkan variasi tidak signifikan selama 6 bulan masa penyimpanan. Kandungan gula total sedikit menurun bila dibandingkan dengan sampel segar.
V.
PENUTUP
A. Kesimpulan Salah satu faktor utama dalam merancang continous-flow sistem microwave sterilisasi adalah untuk memastikan cairan adalah mendapatkan energi panas seragam. Oven rongga besar menunjukkan hasil pemanasan yang seragam di seluruh rongga dan penggunaan kumparan bola heliks akan mempersempit distribusi waktu tinggal sehingga membuktikan itu menjadi proses termal layak sehingga mendapat produk dengan kualitas tinggi
REFERENSI
Jurnal Utama: International Journal of Agriculture and Food Science Technology. ISSN 22493050 Volume 5, Number 2 (2014), pp. 81-90 Referensi Pendukung: Ahsen Rayman and Taner Baysal (2011), Yield and Quality Effects of Electroplasmolysis and Microwave Applications on Carrot J uice Production and Storage, Journal of Food Science Vol. 76, Nr. 4, 2011. Besser R.E ,Lett S M ,Weber J T ,Doyle M P ,Barrett T J, Wells JG and Griffin P. M (1993), An outbreak of diarrhea and hemolyticuremic syndrome from E.coli O157:H7 in fresh pressed apple cider, Journal of the American Medical Association, 269,2217 – 2220. Canumir J A ,Celis J E , deBruijn J and Vidal L V (2002). Pasteurization of apple juice by using microwaves. Lebensmittel- Wissenschaftund-Technologie, 35,389 – 392. Centers for Disease Control and Prevention (CDC), (1997). Outbreaks of E.coli O157:H7 infection and cryptosporidiosis associated with drinking unpasteurized apple juice Connecticut and New York. Morbidity and Mortality Weekly Report 46, 6 – 8. Liu RH, Boyer J, Brown D. 2005. Invitro digestion andlactase treatment Influence uptake of quercetin and quercetin glukosida by the CaCO-2 cell monolayer . Nutr J Doi10.1186: 1491. Metaxas A C and Meredith R J (1983), Industrial Microwave Heating ,peter peregrines Ltd, pp 5-6,28-31,43,211,278,284-5,299-305,318-9.
Tajchakavit S and Ramaswamy H S , (1995).Continuous-flow microwave heating of orange juice: Evidence of nonthermal effects. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 30,141 – 148. Tomascik T, Mah AJ, Nontji A, Moosa K (1997) The ecology of the Indonesian seas. Periplus Editions. Villamiel M Lopez-Fandino R ,Corzo N ,Martinez Castro I and Olano A, (1996), Effects of continuous-flow microwave treatment on chemical and microbiological
characteristics
of
milk. Zeitsriftfur
Lebensmittel
Untersuchungund Forschung , 202,15 – 18. Arroqui, C, Rumsey, T R Lopez, A, and Virseda, P. (2002).Losses by diffusion of ascorbic acid during recycled water blanching of potato tissue' , J Food Eng , 52, 25-30.
