ITP530 Rekayasa Proses Pangan PROSES PANAS Hariyadi …. hariyadi@seafast.org 7 Highly PHFs pH > 4.5...

Post on 03-May-2019

222 views 0 download

Transcript of ITP530 Rekayasa Proses Pangan PROSES PANAS Hariyadi …. hariyadi@seafast.org 7 Highly PHFs pH > 4.5...

1Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

ITP530Rekayasa Proses Pangan

PROSES PANAS

Prof. Purwiyatno Hariyadi, PhD

D t Il d T k l i P F t t IPB

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fateta, IPB• Director of Southeast Asian Food & Agricultural Science &

Technology (SEAFAST) Center, Bogor Agricultural University, BOGOR, Indonesia

• Anggota Institute for Thermal Process Specialist (IFTPS)-USA

“potentially hazardous foods” (PHF)

“high risk foods (HRF)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

2Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

“Potentially Hazardous Foods” (PHF)(1962/US PHS) A i h bl f d hi hAny perishable food which

(i) consists in whole or in part of milk or milk products, eggs, meat, poultry, fish, shellfish, or

(ii) other ingredients capable of supporting the

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

(ii) other ingredients capable of supporting the rapid and progressive growth of infectious or toxigenic microorganisms.

FDA 2001 – can’t easily define hazardous foods ~

The FDA’s proposed new definition defines the acceptance criterion for a PHF as being less than a 1 log increase of a pathogen when the food is stored at 24 °C (75 °F) for a period of time that is 1.3

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

( ) ptimes the shelf life as determined by the manufacturer.

3Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Australian Food Standards Code 2002

Potentially hazardous foods are foods that b h h i i b lmeet both the criteria below:

• they might contain the types of food-poisoning bacteria that need to multiply to large numbers to cause food poisoning; and

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• the food will allow the food-poisoning bacteria to multiply.

The following foods are examples of potentially hazardous foods:

• raw and cooked meat (including poultry and game) or foods containing raw or cooked meat such asor foods containing raw or cooked meat such as casseroles, curries and lasagne;

• smallgoods such as Strasbourg, ham and chicken loaf;

• dairy products, for example, milk, custard and dairy-based desserts such as

• cheesecakes and custard tarts;

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

cheesecakes and custard tarts;• seafood (excluding live seafood) including seafood

salad, patties, fish balls, stews• containing seafood and fish stock;

4Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• processed fruits and vegetables for example

The following foods are examples of potentially hazardous foods:

processed fruits and vegetables, for example salads and cut melons;

• cooked rice and pasta;• foods containing eggs, beans, nuts or other

protein-rich foods such as quiche, fresh pasta and soy bean products; and

• foods that contain these foods, for example

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

, psandwiches, rolls and cooked and uncooked pizza.

• Australian Food Standards Code 2002

HM1

aw

Characteristics of potentially hazardous foods:

0 85

L M

0.85

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

pH1410

04.5

5Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

LAFspH-controlledfoods

1aw

Risk Management Tek Pengolahan

0 85 P i

Pengasaman(pH controlled)

L aw-controlledFoods

0.85 Pengeringan,Penggaraman, dll

(aw controlled)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

pH1410

04.5

HM1

aw

Risk Management Tek Pengolahan

0 85 P i

Pengasaman(pH controlled)

L M

0.85 Pengeringan,Penggaraman, dll

(aw controlled)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

pH1410

04.5

PEMANASAN

6Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Highly PHFspH > 4.5 dan aw<0.85pH < 4.5 dan aw>0.85

Kasus ARisk Management Tek Pengolahan

Terkemas/tertutup dengan kedap (hermetis)Awet pada suhu refriferasi

Proses Panas

PasteurisasiAtau Hot Filling

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Awet pada suhu refriferasi (shelf stable)Harus refrigerasiContoh : Sari buah,  sos tomat, dll

Highly PHFspH > 4.5 dan aw>0.85

Kasus BRisk Management Tek Pengolahan

Proses Panas

Terkemas/tertutup dengan kedap (hermetis)Hanya beberapa hari pada suhu refrigerasi

PasteurisasiAtau Hot Filling

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

suhu refrigerasiHarus refrigerasiContoh : Susu pasteurisasi, daging udang,  kepeting, dan hasil laut lainnya

7Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Highly PHFspH > 4.5 dan aw>0.85

Kasus CRisk Management Tek Pengolahan

Proses Panas

Terkemas/tertutup dengan kedap (hermetis)Awet pada suhu ruang (shelf 

SterilisasiKomersial

21 CFR 113

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p g (stable)Tidak memerlukan refrigerasiContoh : Sardine, tuna dalam kaleng, susu steril, dll

Pengisian dalam Kondisi Panas

(Hot Filled Foods)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

8Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Prinsip : pengawetan dengan k k bi i t k ik t k

Pengisian dalam Kondisi Panas(Hot Filled Foods)

menggunakan kombinasi teknik untuk memberikan tingkat keamanan yang diinginkan:– panas– pH

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

– aw (aktivitas air)– Pengawet (senyawa anti mikroba)

• Contoh produk

Pengisian dalam Kondisi Panas(Hot Filled Foods)

• Jem dan Jeli• Sirup• Saos

– Chocolate sauce

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

– Gravies– Sambal; saos tomat

9Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Suhu pengisian umumnya 180 FP dib ik tdk

Pengisian dalam Kondisi Panas(Hot Filled Foods)

• Pemanasan yang diberikan tdk membunuh spora

• Pada proses pendinginan pengemas : terbentuk

• Penjaminan keamanan pangan

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

memerlukan dukungan teknik pengawetan yang lainnya

Pengawetan sekunder

• pH– Jem– Jeli– pikel

• aw (aktivitas air)Chocolate sauce

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

– Chocolate sauce– High sugar jams and jellies

10Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Pengawetan tertier

• Senyawa anti-mikroba– Kalium sorbat– Kalsium propionat– Natrium bensoat– Sulfit

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

…. Setelah dibuka?!

• Kapang dan khamir umumnya tidak tumbuh asalkan kondisi anaerobik tetap dipertahankan:asalkan kondisi anaerobik tetap dipertahankan: kemasan masih tertutup rapat

• … Setelah dibuka?!– Umumnya disarankan untuk disimpan dalam lemari

es– Penggunaan senyawa anti mikroba (pengawet) mulai

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Penggunaan senyawa anti mikroba (pengawet) mulai berperan untuk memperpanjang masa simpan

11Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Proses pasteurisasi

Pasteurisasi

pditemukan oleh Louis Pasteur:Pembusukan anggur dapat diawetkan dengan pemanasan dibawah titik didih

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

PASTEURdidihnya.

• Proses panas (umumnya < 100oC) dengan dua tujuan utama : 1 memusnahkan semua sel vegetatif m.o.

Pasteurisasi

1 memusnahkan semua sel vegetatif m.o. patogen

1 memperpanjang umur simpan. • M.O. perlu dimusnahkan dalam pasteurisasi :

- Mycobacterium tuberculosis : tuberkulosa- Coxiella burnetti : penyebab penyakit demam Q

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

- Samonella, dll- Perlu selalu di “ up date” :

………….> new emerging pathogen

12Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Produk pasteurisasi tidak “steril” ........> cepat mengalami

Pasteurisasi

p gkebusukan

• Perlu dibantu dengan teknik pengawetan lain........> pendinginan........> pH........> “pengawet”

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

pengawet........> dll

Pasteurisasi Susu

• Perlindungan Kesehatan Masyarakat• Menjaga mutu susuMenjaga mutu susu • Umur simpan : 7, 10, 14 sampai 16 hari.• Umur simpan tergantung pada kombinasi suhu &

waktu pasteurisasi yang digunakan • Pasteurisasi susu minimum :

• Berdasarkan pada ketahanan panas bakteri

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Berdasarkan pada ketahanan panas bakteri Coxelliae burnettii.

• Bakteri patogen pada susu paling tahan panas

13Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Pasteurisasi Susu

63° C; 30 min.,72° C; 16 sec.,atau ekivalenUji : test phosphatase negatif

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Pasteurisasi “Susu”

Pasteurisasi “frozen dairy dessert mix” (ice cream or ice milk, egg nog):

minimum 69° C ; 30 menit;minimum 69° C ; 30 menit;minimum 80° C ; 25 detik;atau kombinasi lain yang di”approved” (misal : 83° C; 16 sec).

Pasteurisasi produk berbasis susu(komposisi susu > 10% mf, or added sugar (cream,

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

g (chocolate milk, etc)

66° C; 30 min, 75° C; 16 sec

14Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Highly PHFspH > 4.5 dan aw>0.85

Kasus CRisk Management Tek Pengolahan

Proses Panas

Terkemas/tertutup dengan kedap (hermetis)Awet pada suhu ruang (shelf 

SterilisasiKomersial

21 CFR 113

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p g (stable)Tidak memerlukan refrigerasiContoh : Sardine, tuna dalam kaleng, susu steril, dll

Highly PHFspH > 4.5 dan aw>0.85

Kasus CRisk Management Tek Pengolahan

Proses Panas

21 CFR 113

SterilisasiKomersial

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

15Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Perhatian thd KEAMANAN (SAFETY)Focus : Low Acid Canned Foods

21 CFR 113

Low Acid Food :

a food, other than alcoholic beverages, where any component of the food has a pH > 4.6 and a aw > 0.85.

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p w

Perhatian thd KEAMANAN (SAFETY)Focus : Low Acid Canned Foods

21 CFR 113

Low Acid Canned Food :

• pH > 4.6• Water Activity > 0.85• Thermally processed• Hermetically sealed container

Low Acid Canned Food :

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Hermetically sealed container• Non-refrigerated

= COMMERCIALLYSTERILE

16Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

h d b d hi

Standard Performansi (USFDA/USDA) :STERIL KOMERSIAL

21 CFR 113

The product must be processed to achieve commercial sterility and the container in which the product is enclosed must be hermetically sealed so as to be airtight and to protect the contents of the container against the entry of microorganisms during and after processing

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

microorganisms during and after processing.

For a low-acid Produk that receives thermal or

Standard Performansi (USFDA/USDA) :STERIL KOMERSIAL

21 CFR 113

For a low acid Produk that receives thermal or other sporicidal lethality processing, that processing must be validated to achieve :

• a probability of 10-9 that there are spores of C. botulinum in a container of the Produk that are capable of growing, or,

• a 12 log10 reduction of C botulinum

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• a 12-log10 reduction of C. botulinum, assuming an initial load of ≤ 1000 spores per container.

17Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Standard Performansi (USFDA/USDA) :STERIL KOMERSIAL

21 CFR 113

• C. botulinum• DBot,250F = 0.21 menit• 12-log10 reduction C. botulinum

Fo = 2.52 menit

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Bagaimana menentukan nilai

Fo?

Factors Influence the Heat Resistance of Microbial

Principles of Thermal Processing

• Species of microorganisms.• Acidity or pH .• Oxygen (some of the spores with high

thermal resistance are anaerobic). • Water activity

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Food composition

18Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Principles of Thermal ProcessingHeat Resistance of Microbial

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Principles of Thermal ProcessingHeat Resistance of Microbial

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

19Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Principles of Thermal ProcessingHeat Resistance of Microbial

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

D values of microorganisms of importance in heat processingSpores D 121.1 (min)

Principles of Thermal Processing

B. stearothermophilus 4.0 - 5.0C. thermosaccharolyticum 3.0 - 4.0D. nigrificans 2.0 - 3.0C botulinum – proteolytic 0 1 - 0 23

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

C. botulinum – proteolytic 0.1 - 0.23C. sporogenes 0.1 - 1.5B. coagulans 0.01 - 0.1

20Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Principles of Thermal ProcessingHeat Resistance of Microbial

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Principles of Thermal ProcessingPerhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

• Lethal Rate (LR)= Lethal value (LV)

• Time/Temp. Process & LR• LR Curve for Thermal Process

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

21Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

z121.1-T(t)

T(t)-121.1 1010

1LVLR ===

Principles of Thermal ProcessingPerhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

z10T(oC) T(oF) LR(z=10oC)

90 194 0,00077624795 203 0,002454709100 212 0,007762471105 221 0,024547089110 230 0,077624712

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

,115 239 0,245470892120 248 0,776247117121,1 250 1,000000000125 257 2,454708916129 264 6,165950019

t min T(oC) LR(z=10oC)

Pemanasan pada suhu konstan,121,1oC

80

100

120

140

u

Principles of Thermal ProcessingPerhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

0,8

1,0

1,2

t, min T(oC)

0 121,11 121,12 121,13 121,14 121,15 121,16 121,17 121,1

LR(z=10oC)

1,01,01,01,01,01,01,01,0 1 unit sterilisasi

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

Suhu

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

0,0

0,2

0,4

0,6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

LR

,8 121,19 121,110 121,111 121,112 121,1

,1,01,01,01,01,0

1 unit sterilisasi12 unit sterilisasi

F0=12

22Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

0 0040

0,0060

0,0080

0,0100

LR

Perhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

Principles of Thermal Processing

Pemanasan pada suhu konstan,100 oC

0,0000

0,0020

0,0040

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

t, min T(oC) LR(z=10oC)

0 100 0,0077624711 100 0,0077624712 100 0,0077624713 100 0,0077624714 100 0,0077624715 100 0,0077624716 100 0,007762471

Total sterilitas = 0.007762x12 unit= 0.10091 unit

hanya 0.00776 x pengaruh letal pada 121.1oC

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

7 100 0,0077624718 100 0,0077624719 100 0,00776247110 100 0,00776247111 100 0,00776247112 100 0,007762471

Total letalitas = F0 =??

F0 = Do log ∫=t

0(LR)dt

NN0

F0 = LR.t

Diketahui : Mikroba A; D0 = 0,21 menitdikehendaki proses 12 D

Pemanasan pada suhu 121.1oC ………> 12(0,21)=2.52 menit Pemanasan pada suhu 100oC

Perhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

Principles of Thermal Processing

Pemanasan pada suhu 100oC1/LR100C x 2.52 min = 1/0.00776 x 2.52=324.7 min (5.4 jam)

Pemanasan pada suhu 129oC1/LR129C x 2.52 min = 1/6,166 x 2.52=0.408 min (24.5 detik)

Pemanasan pada suhu 50oC1/LR50C x 2.52 min = 1/0. 000000078 x 2.52

= 32307692.31 menit= 747.8 bulan????!!!!

Pada prakteknya :efek letal panas untuk sterilisasi, umumnya mulai dianggap nyata

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p , y gg p ysetelah T>90oC Teixeira (1992) : no appreciable lethality at T < 210oF(99oC)suhu produk selama pemanasan tidak konstant …….> T=f(t)Pemanasan produk dilakukan dalam retort pengalenganPemanasan produk dilakukan dengan HE aseptiksuhu produk diukur pada SHP/CP

23Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

t, min T(oC) LR(z=10oC)

0 90 0,0007762474 105 0,024547089

406080

100120140

Suhu

(C)

Perhitungan kecukupan proses sterilisasi komersial

Principles of Thermal Processing

0 20,40,60,81,01,2

LR

8 120 0,77624711712 121 0,97723722116 100 0,00776247120 70 0,00000776224 60 0,000000776

F0 = Do log ∫=t

0(LR)dt

N

N0

02040

0 4 8 12 16 20 24waktu

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

0,00,2

0 4 8 12 16 20 24Waktu

Fo = luas area di bawah kurva hubungan antara LR dan t

Fo = jumlah area trapesium

Luas trapesium Δt2

LR2LR1 ⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ += 3.5068)(12

2

0.9770.776A =-⎟

⎞⎜⎝

⎛ +=

Dalam prakteknya …

F lUk K lP d k

Beberapa nilai-Fo pangan steril komersial di pasar UK

Sterilisasi komersial

Principles of Thermal Processing

3 4A2C l6-8 A2 to A10 4-6 Up to A2 Green beans in brine3-4 All Carrots6-8 A2 to A10 6 Up to A2 Peas in brine

4-6 All Beans in tomato sauce3-5 babyfood Babyfoods

Fo values Ukuran KalengsProduk

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

10 Ovals Sliced meat in gravy12-15 All Meats in gravy6-8 Up to A1 Mushrooms in butter

8-10 A1 Mushrooms in brine3-4 A2 Celery

24Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

14

15 UK

• Jumlah data terkumpul= 93 (dari 23 FCE)• Kisaran : 1.9 < Fo <148.4

Sterilisasi komersial di Indonesia??

Principles of Thermal Processing

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Freq

uenc

y

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

0

1

2

3

4

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 39 41 43 45 47 49 51 53 55 149

Calculated F Value3 < Fo

< 15

• Perlu dikembangkan mekanisme pendaftaran FCE di Indonesia??

Sterilisasi komersial di Indonesia??

Principles of Thermal Processing

• Perlu dikembangkan mekanisme evaluasi untuk pemastian :

i. good manufacturing practices?

ii. Kinerja alat pengolahan/retort?

iii. Kecukupan panas (nilai-Fo)?

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p p ( o)

25Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

12

13

14

15 Indonesia? Optimisi Mutu• Penentuan T-t optimum

Ot ti i d li h ?

Sterilisasi komersial di Indonesia??

Principles of Thermal Processing

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Freq

uenc

y

• Otomatisasi pengendalian suhu?• Pelatihan Operator

Berlebihan?

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

0

1

2

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 39 41 43 45 47 49 51 53 55 149

Calculated F Value7 < Fo

< 19

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

Pemanasan kaleng dalam retort

• Prosedur venting• Come up time

TR = f(t)

dalam retort

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

R ( )

26Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Tipikal kurva penetrasi panas untuk makanan kaleng dan perubahan suhu retort (TR) selama proses seterilisasi

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

• Suhu retort di”set” pada250oF

• T untuk mencapai TR : CUT

Data diperoleh dari Uji Penetrasi Panas

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

CUTTeixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

Cold Point

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

27Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Tipikal kurva penetrasi panas untuk makanan kaleng dan perubahan suhu retort (TR) selama proses seterilisasi

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

• Suhu retort di”set” pada250oF

• T untuk mencapai TR : CUT

Data diperoleh dari Uji Penetrasi Panas

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

CUTTeixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

Tipikal data penetrasi panas : hubungan antara suhu produk (SHP) dan waktu pemanasan

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS- Heat Penetration test

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

28Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Teixera, 1992. Thermal Process Calculation. Handbook of Food Eng.

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

29Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

TR-Tp

10002. Metoda Formula

T ThA - t

Persamaan perubahan suhu selama proses pemanasan :

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

T-Tm TP-TR=

Ti-Tm Ti-TR= exp -(αt/L2)

TR-TP10

100T - TR

Ti - TR= e ρCpV

t= e-kt

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

R P

TR-Ti= exp -(k)t

Log(TR-TP)=Log(TR-Ti)- t(2,303)

k

t1

Contoh :waktu suhu TR-T

0 25 905 25,6 89,4

10 28,1 86,915 32,8 82,220 39,6 75,425 48,7 66,330 58 1 56 9 100

1000

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

30 58,1 56,935 67,7 47,340 75,9 39,145 82,9 32,150 88,8 26,255 93,8 21,260 97,8 17,265 101,2 13,870 103,6 11,475 105,4 9,680 107,1 7,985 108,2 6,8

10

100

TR-T

(TR

=115

C)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

90 109,2 5,895 109,9 5,1

100 110,6 4,4105 111,1 3,9110 111,4 3,6115 111,7 3,3120 112 3125 112,2 2,8

10 50 100 150

waktu

30Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

1

050100150

waktu1000

Putar 180o

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

10

1

TR-T

(TR=115C

)10

100

TR-T

(TR

=115

C)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

100

1000

1

0 50 100 150

waktu

METODE FORMULA : Plot Data Penetrasi panasuntuk suhu retort (Tr)= 250oF

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

31Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

CUT come up time; yaitu waktu dari mulai uap dinyalakan sampai retort mencapai suhu proses.

B waktu proses dalam menit jika suhu retort langsung i T CUT 0

Istilah/notasi pada proses termal :

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

mencapai TR……………> CUT = 0

Pt waktu proses yang dihitung oleh operator retort (operator processing time), yaitu sama dengan B dikurangi 0.42 CUT (waktu proses dihitung sejak termometer menunjukkan suhu retort yang dikehendaki sampai mulai proses pendinginan)

fh waktu dalam menit yang dibutuhkan kurva pemanasan untuk melewati satu siklus

j faktor lag waktu sebelum kurva pemanasan menjadi lurus,

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

j faktor lag waktu sebelum kurva pemanasan menjadi lurus, atau j = jI/I

jI suhu awal semu diambil pada titik potong kurva pemanasan dengan waktu 0 menit yang sebenarnya (waktu 0 menit ini besarnya sama dengan 0.58 x CUT)

g perbedaan suhu retort dengan produk di dalam kaleng pada akhir proses termal

T suhu retort yang di “set” dan dipertahankan pada saat proses termal

Istilah/notasi pada proses termal :

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

TR suhu retort yang di set dan dipertahankan pada saat proses termal

Ti suhu awal produk

I perbedaan suhu retort dengan suhu awal produk (TR-Ti)

F0 jumlah menit yang dibutuhkan untuk memusnahkan sejumlah bakteri pada suhu 250oF

Fi jumlah menit pada suhu TR yang ekivaleng dengan 1 menit pada suhu 250oF ………> Fi = 10(250-TR)/z

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

250 F > Fi 10

U Waktu pada TR ekivalen dengan F0

U = FiF0

32Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Formula Ball :

B = fh (log jI - log g)

B = waktu proses (menit) jikah l i

CONTOHINTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONSINTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

suhu retort langsung mencapaiTR (waktu proses jika CUT = 0)

I = ?= TR-Ti= 250-150=100oF

jI = ?= 135oF

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

fh = ?= 51 menit

g = ?= lihat kurva!!!

Penentuan nilai g???

g : unaccomplished temperature difference at the end of a specified heating time(T T ) di T h di khi

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

(TR-TPe), dimana Tpe = suhu di akhir proses

Kita ingin menentukan waktu proses……….> tidak diketahui Tpe

g = f(D, Z, F0, fh dan TR)

Secara perhitungan + empiris

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p g p………..> nilai g telah ditabulasikan (Tabel + Diagram :

hubungan fh/U dan log g, pada berbagai nilai z, jc)

33Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Penentuan nilai g???

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Penentuan nilai g???

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

34Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Rangkuman

Dari kurva penetrasi panas :

- Tentukan fh- Buat garis vertikal di t=0.6 CUT- Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y)

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

j ( )- (hitung/tentukan j

j = jI/II = RT - IT

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Rangkuman

Dari kurva penetrasi panas :

- Tentukan fh- Buat garis vertikal di t=0.6 CUT- Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y)

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

j ( )- (hitung/tentukan j

j = jI/II = RT - IT

Menentukan nilai Fo; jika diketahui B

........hitung log g = log jI – (B/fh)

Kasus 1

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

...... .dengan diketahui log g cari fh/U

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

Fo = fh/[(fh/U)Fi]

35Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Rangkuman

Dari kurva penetrasi panas :

- Tentukan fh- Buat garis vertikal di t=0.6 CUT- Tentukan jI (baca di sumbu kanan Y)

INTRODUCTION TO PROCESS CALCULATIONS

j ( )- (hitung/tentukan j

j = jI/II = RT - IT

Menentukan nilai B; jika dikehendaki nilai Fo

...... .hitung Fi = 10(250-TR)/z

Kasus 2

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

....... hitung fh/U = fh/(Fo*Fi)

...... .dengan diketahui fh/U cari log g

B= fh(log jI – log g)

Dipengaruhi oleh: • Pemanasan/pendinginan terjadi pada HX• Kecukupan panas utamanya dihitung di Holding

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM KONTINYU

• Kecukupan panas utamanya dihitung di Holding Tube

• Karakteristik fluida (Newtonian/non-Newtonian)

• Ada tidaknya particulate• Karakteristik aliran fluida dalam pipa:

• Dimensi pipa (diameter panjang pipa)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Dimensi pipa (diameter, panjang pipa)• Densitas fluida• Viskositas• Kecepatan aliran fluida dalam pipa

36Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Produk Mentah

SSHE

Sumber Uap PanasPositive Displ. Pump

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM KONTINYU

Mentah

Produk

Holding Tube

SSHE

FDA: Perhitungan awal kecukupan panas; didasarkanpada pemanasan dalam Holding Tube

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Sumber Air Dingin

Steril Tho

L1tF min

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM KONTINYU

v21010

FZ

T250

Z

T250min

hoho⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −==

Tho = Suhu pada Holding Tube (diukur pada “outlet”)L = Panjang Holding Tube

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

j g g

37Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

140oC

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM KONTINYU ... ilustrasi

0 40 50 75Waktu (detik)

Diketahui: D = 1 menit

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Diketahui: D121.1 = 1 menitZ = 10oC

Cek: Apakah kondisi sterisasi komersial telah tercapai? (Proses 12 D)

⎟⎞

⎜⎛ −

=T1.12110

tFho

min

KECUKUPAN PROSES PANAS DALAM SISTEM KONTINYU ... ilustrasi

⎟⎠

⎜⎝ Z

10

menit12.9dt2.776

10140-121.110

dt10F ==⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

Proses 12 D → F = 12 D

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Proses 12 D → Fo = 12 D121.1F0 = 12 menit

∴ Sterilisasi komersial telah tercapai

38Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

SISTEM KONTINYU ...

Umumnya digunakan pada sistemUmumnya digunakan pada sistem Proses Aseptis

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Prinsip Proses Aseptis ... Ilustrasi SUSU

Zona Aseptisp

kemasan

SUSU steril dalam

kemasan

PengisianSUSU steril

kedalam kemasan steril, dilakukan pada

kondisi lingkungan steril

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

lingkungan steril

39Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

(1) Definisi Nilai F0

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

(2) Definisi Nilai z

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

40Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

(3) Definisi Nilai Pemasakan (C-value)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

(4) Definisi Nilai B*

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

41Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

(5) Definisi Nilai C*

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

42Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya suhu (T).

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam Holding Tube (HT)

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya Waktu (t).

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

43Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam HT

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya Waktu (t).

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam HT

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya Waktu (t).

⎤⎡

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

VLF

tF

ZT

o

ZT

o

ho

ho

210

10

121

min

121

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

L = panjang holding tubeTho : suhu diujung hilir holding tubeV = kecepatan rata2 aliran

44Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam HT

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya Waktu (t).

Nilai Fo :• Dipengaruhi oleh aliran bahan HT; (profile & kecepatan

aliran)• Kendalikan pompa :

• Pompa dipasang di bagian hulu sistim pemanasan• Positive displacement pump• Nilai Fo = ditentukan berdasarkan nilai Fo dari the fastest

moving particle

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Untuk memastikan t tidak berubah fixed rate pump.• Jika digunakan pompa dengan variable speed

perubahan kecepatan hanya dibisa dilakukan oleh authorized personel yang sudah ditunjuk dan diberikan training memadai.

Waktu Pengendalian Aliran- kecepatan dan profil laju aliran dalam HT

Prinsip Proses Aseptis : A. Proses sterilisasinya Waktu (t).

Holding Tube :• Posisi HT dibuat miring self draining• HT standar disain saniter (sanitary design);

• pemukaan pipa yang halus• komponen mudah diurai dan dirakit kembali,• kualitas pengelasan (welding) yang baik CIP

• HT dikonstruksi pada area yang kering dan tidak lembab;

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Tekanan di dalam HT perlu dipertahankan tinggi:menghindari terjadinya proses mendidih/flashing.

• Suhu HT (Tho) dicatat sebagai suhu outlet HT.

45Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : B. Kondisi kemasan dan Proses Sterilisasinya.

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Mutu dan tingkat sanitasi bahan pengemas

• Pananganan bahan pengemas (transportasi, penyimpanan dan instalasinya pada mesin pengemas)

Prinsip Proses Aseptis : B. Kondisi kemasan dan Proses Sterilisasinya.

dan instalasinya pada mesin pengemas).

• Sterilisasi pengemas :

• Sterilisasi menggunakan cairan dan/atau uap H2O2

• UV

• Irradiasi,

• dll

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

dll

46Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

• Contoh :

Prinsip Proses Aseptis : B. Kondisi kemasan dan Proses Sterilisasinya.

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Prinsip Proses Aseptis : B. Kondisi kemasan dan Proses Sterilisasinya.• Contoh : Faktor Kritis untuk memastikan sterilitas bahan

pengemas*)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

*)Ref : Guido, 2011. Aseptic Filling. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

Only “Performance Criteria” is specified*)

• 4+ Log Reduction of Bacillus subtilis• 6 Log Reduction of Clostridium botulinum

47Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Zona aseptis: area steril dimana proses pengisian produk steril kedalam kemasan steril akan dilakukan.

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

US-FDA“Everything Entering the Aseptic Zone Must Be Sterile”

• Must reach the condition of commercial sterility beforeproduction start-upM t b i t i d i h diti t t

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Must be maintained in such conditions to prevent recontamination during the whole production period

48Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

• Zona aseptis: area steril dimana proses pengisian produk steril kedalam kemasan steril akan dilakukan.

Dua (2) Tipe Zona Aseptis :

(a) “Laminar flow bench” : Terbuka, sterilitas dijaga dengan pola aliran udara steril secara kontinyu

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

(b) “Isolator” : tertutup, ada batas fisik, dan strilitas dijaga dengan udara steril (overpressure)

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

• Zona aseptis: area steril dimana proses pengisian produk steril kedalam kemasan steril akan dilakukan.

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

“Laminar flow bench” “Isolator”

49Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

• Zona aseptis: area steril dimana proses pengisian produk steril kedalam kemasan steril akan dilakukan.

• Keseluruhan area atau zona aseptis perlu disterilkan• Sterilan yang sering digunakan adalah uap panas

dan/atau H2O2 (“peroxide mist”)• Sebelum penyemprotan H2O2 seluruh permukaan

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

p y p 2 2 pdipanaskan lebih dahulu.

• Setelah penyemprotan H2O2 , penyemprotan udara kering(steril) panas (280-360°C).

• Harus dipastikan kondisi steril tetap terpelihara dengan baik selama proses berlangsung tekanan positip.

Prinsip Proses Aseptis : C. Zona Aseptis dan Proses Sterilisasinya.

• Zona aseptis: area steril dimana proses pengisian produk steril kedalam kemasan steril akan dilakukan.

Contoh: Faktor kritis untuk menjaga sterilitas zona aseptis*)

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

*)Ref : Guido, 2011. Aseptic Filling. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

50Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : D. Sanitasi seluruh peralatan

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

CIP empat (4) T:• Time; waktu atau lama pembersihan

Prinsip Proses Aseptis : D. Sanitasi seluruh peralatan

Time; waktu atau lama pembersihan yang tepat; kontak antara permukaan dengan larutan pembersih;

• Temperature; suhu yang tepat ; sesuai dengan larutan pembersih dan sanitaiser;

• Turbulence, aliran larutan pembersih yang tepat; sehingga bisa memberikan

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

yang tepat; sehingga bisa memberikan turbulensi efek pembersihan baik;

• Titration; konsentrasi larutan pembersih; effek sanitasi yang tepat.

51Purwiyatno Hariyadi …. hariyadi@seafast.org

Prinsip Proses Aseptis : D. Sanitasi seluruh peralatan

Pentingnya desain saniter (sanitary design

Efektivitas pembersihan juga sangat ditentukan dengan kondisi dan kualitas permukaan peralatan;

• Prinsip-prinsip disain saniter; termasuk untuk:

• sistim pemipaan,• HX• Tanks• Valving

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

• Valving• Pump

• Pengelasan (welding) untuk memastikan “cleanability”

Purwiyatno Hariyadihariyadi@seafast.orgITP530

Thank You