ITP 506 Issue Mutakhir Industri Pangan fileMPTP-Dept ITP/Ifateta-PB 11/12/2011 Purwiyatno...

MPTP-Dept ITP/Ifateta-PB11/12/2011

Purwiyatno Hariyadi/Isue Mutakhir Industri Pangan- new tech 1

http://seafast.ipb.ac.id/academic-lectures/311-itp-506-isu-mutakhir-teknologi-pangan/

ITP 506Issue Mutakhir Industri Pangang

Current Issues & Development on


Development on Food Technology/ Food Process Engineering

Purwiyatno Hariyadi/Isue Mutakhir Industri Pangan- new tech??MPTP – IPB

Purwiyatno Hariyadi



What is Food Science/Food Technologyww

www,ift.org

Food Science Food Science is the discipline in which biology, physical sciences, and engineering are used to study the nature of foods, the causes of their deterioration, and the principles underlying food processing.

g


Food TechnologyFood Technology is the application of food science to the selection, preservation, processing, packaging, distribution, and use of safe, nutritious, and wholesome food.

What is Food (Process) Engineering?

• Food engineering is a broad field that is concerned with the application of engineering principles and concepts to the handling, manufacturing, processing and distribution of foods.

• This relatively new branch of engineering encompasses the knowledge required to design

d t f ffi i t f d h i


processes and systems for an efficient food chain extending from the producer to the consumer

• (R P Singh, Professor of Food Engineering, University of California at Davis)



What is Food (Process) Engineering?

• Food process engineering is concerned with feasibility andconcerned with feasibility and practicality, that is, will something work and how much will it cost?

• Food engineers are educated to analyze, synthesize, design, and operate complex


y g p psystems that manipulate mass, energy, and information to transform material and energy into useful form

• (Valentas, Levine and Clark, 1991).

•• MemperpanjangMemperpanjang keawetankeawetan ((long shelf lifelong shelf life))•• KetersediaanKetersediaan lebihlebih lama lama

TUJUAN ????TUJUAN ????

•• MudahMudah ((convenienceconvenience))•• PenampakanPenampakan lebihlebih baikbaik•• TeksturTekstur lebihlebih baikbaik•• Flavor Flavor lebihlebih baikbaik•• GiziGizi lebihlebih baikbaik


•• AmanAman -- mikrobiologimikrobiologi, , kimiakimia, , fisikfisik, , psikologispsikologis•• ????????

Food TechnologyProviding better value of foods



Konsep (value) Industry? •• BahanBahan mentahmentah berkualitasberkualitas rendahrendahmutumutu rendahrendah

penangananpenanganan sembarangansembarangan, , dlldll

P P l h j l kP P l h j l k

TUJUAN ???? = f(banyak faktor)TUJUAN ???? = f(banyak faktor)

•• Proses Pengolahan yang jelekProses Pengolahan yang jeleksanitasi kurang baiksanitasi kurang baik

praktek pengolahan kurang baik, dllpraktek pengolahan kurang baik, dll

•• Pengemasan yang tidak baikPengemasan yang tidak baikpemilihan pengemas salah pemilihan pengemas salah

proses pengemasan kurang baik, dllproses pengemasan kurang baik, dll


•• Penyimpanan/distribusi/ display Penyimpanan/distribusi/ display kurang baikkurang baik

pengendalian suhu tidak baikpengendalian suhu tidak baikpengendalian kelembaban kurangpengendalian kelembaban kurang

penanganan tidak baik, dllpenanganan tidak baik, dll

BerbagaiBerbagai Food (Process) EngineeringUntukUntuk PengawetanPengawetan•• For better value of foodsFor better value of foods

•• PemanasanPemanasan•• PendinginanPendinginan•• PengeringanPengeringan•• FermentasiFermentasi•• Pengaturan pHPengaturan pH


•• Penambahan bahan Penambahan bahan pengawetpengawet



BerbagaiBerbagai Food (Process) EngineeringUntukUntuk PengawetanPengawetan•• For better value of foodsFor better value of foods

•• PemanasanPemanasanPenemuan apiPengolahan dengan suhu tinggiMerupakan salah satu teknik pengawetan yang sangat populer


populer

-- memasak makanan/memasak makanan/cookingcooking--1810 : Nicholas Appert1810 : Nicholas Appert

PENGOLAHAN DENGAN SUHU TINGGI

pppp-- ilmu pengawetan makananilmu pengawetan makanan


AppertizationAppertization



Mik bMik b

PENGOLAHAN DENGAN SUHU TINGGI

Makhluk hidup tidak dapat tumbuh pada lingkunganyang ekstrimMakhluk hidup tidak dapat tumbuh pada lingkunganyang ekstrim

Mikroba penyebab kebusukan

Mikroba penyebab kebusukan


y gMikroba akan mati jika lingkungan di sekitarnya tidakmendukungCara mengendalikan yang paling mudah adalahdengan mengatur suhu

y gMikroba akan mati jika lingkungan di sekitarnya tidakmendukungCara mengendalikan yang paling mudah adalahdengan mengatur suhu

THERMAL STERILIZATION OF FOODSTHERMAL STERILIZATION OF FOODS

CANNING : Conventional Heat processing/SterilizationCANNING : Conventional Heat processing/Sterilization




Dasar Kinetika Optimasi Pengolahan Pangan dengan PanasDasar Kinetika Optimasi Pengolahan Pangan dengan Panas

kNkNdtdtdNdN −−== Pers. 1Pers. 1

tt303303,,22kk--NNloglogNNloglog 00 ⎟⎟

⎠⎠

⎞⎞⎜⎜⎝⎝

⎛⎛== Pers. 2Pers. 2

⎞⎞⎛⎛ EE

DimanaDimana,, NN : : kuantitaskuantitas ((jumlahjumlah//konsentrasikonsentrasi) ) substratsubstrat atauatau m.om.oNN00 : : kuantitaskuantitas awalawal

⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

== RTRT--EaEa

eeAAkk Pers. 3Pers. 3

⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛⎟⎟

⎠⎠

⎞⎞⎜⎜⎝⎝

⎛⎛==TT11

RR2,3032,303EaEa--A A loglogkkloglog Pers. 4Pers. 4


tt : : periodeperiode (lama) (lama) reaksireaksiAA : : konstantakonstanta Arrhenius (Arrhenius (faktorfaktor frekuensifrekuensi))EaEa : : energienergi aktivasiaktivasiRR : : konstantakonstanta gasgaskk : : konstantakonstanta lajulaju reaksireaksiTT : : suhusuhu mutlakmutlak ((dalamdalam K)K)

Log k

Kemiringan = -Ea1/R

1


1/T

1

Pengaruh suhu thd kecepatan reaksi ?



Ketahanan berbagai komponen pangan terhadap Ketahanan berbagai komponen pangan terhadap suhusuhu

KomponenKomponen NilaiNilai Z (Z (ooFF)) NilaiNilai EEaa (Kcal/mol)(Kcal/mol) NilaiNilai DD121121 ((menitmenit))

VitaminVitamin 4444 -- 5555 2020 -- 3030 100100 -- 10001000VitaminVitamin 44 44 5555 20 20 3030 100 100 10001000

CitarasaCitarasa,,teksturtekstur,, 45 45 -- 8080 10 10 -- 3030 5 5 -- 500500flavorflavor

SelSel vegetatifvegetatif 8 8 -- 1212 100 100 -- 120120 0.002 0.002 -- 0.020.02

SS 1212 2222 5353 8383 0 10 1 5 05 0


Ingat : Ingat : k k ………..….………..….> D> DEEaa

……………………> Z> Z

SporaSpora 12 12 -- 2222 53 53 -- 8383 0.1 0.1 -- 5.05.0

Lund (1977)Lund (1977)Lund (1977)Lund (1977)

Log k

Kemiringan = -E /R; E >E

Kemiringan = -Ea1/R

1

Kemiringan = -Ea2/R; Ea1>Ea2


1/T

1

Pengaruh suhu thd kecepatan reaksi ?



T1

Kurva Kematian Termal pada Suhu Konstant, T1

KINETIKA

T >T

D1

D1


Bagaimana jika suhu pemanasan pada T2 >T1???

T2>T1

Semakin tinggi T .......> semakin kecil nilai DD=f(T)

KINETIKA ............>D = f(T)

Secara empiris:

ZT-1.121

DDlog

0

=

Nilai Z adalah perubahan suhu (ΔT) yang diperlukan untuk mengubah nilai D sebesar 1 siklus logNilai Z = 18oF = ? oC

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

= ZT-121.1

0 10DD




KINETIKA ............> 2 parameter kinetika

D dan Z .................> perlu selalu diketahui dua-duanya!

Misal Mikroba A mempunyai DA,250F = 0.5 menitMikroba B mempunyai DB 250F = 1 menit

DA=DB DA<DBDA>DB

0.1

1

10

100

1000

10000

Nila

i D(m

enit)

B A

oba e pu ya B,250F e tApa artinya?

ZA = 10oC; ZB = 20oCSuhu (C) DA (menit) DB (Menit)

80.1 5000 10090.1 500

101.1 50 10


Suhu (oC)

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0 50 100 150 200

121.1 0.5 1131.1 0.05141.1 0.005 0.1151.1 0.0005161.1 0.00005 0.01

111.1 5





Optimasi Optimasi ProsesProsesTermalTermal

Suhu : Tinggi Suhu : Tinggi Waktu : SingkatWaktu : Singkat

Syarat:Syarat:Proses pindah panasProses pindah panasProses pindah panas Proses pindah panas

(pemanasan/pendinginan) (pemanasan/pendinginan) dengan cepatdengan cepat

PengalenganPengalengan


PengalenganPengalenganKonvensional:Konvensional:-- h, k rendahh, k rendah-- pengaruh pengaruh

bahan bahan pengemaspengemas

Teknik/Kiat Teknik/Kiat “BARU”“BARU”



KiatKiat--kiat baru:kiat baru:Teknik Sterilisasi/Pasteurisasi Mutakhir?Teknik Sterilisasi/Pasteurisasi Mutakhir?

ArahArah

Proses sterilisasi yang sinambung: Aseptic ProcessingProses sterilisasi yang sinambung: Aseptic Processing

PemanasanPemanasan LangsungLangsung PemanasanPemanasan TidakTidak LangsungLangsung


PemanasanPemanasan LangsungLangsungSteam InjectionSteam Infusion

Di(electric) & Microwave heatingEtc :

http://www.fda.gov/Food/ScienceResearch/ResearchAreas/SafePracticesforFoodProcesses/ucm100158.htm

PemanasanPemanasan TidakTidak LangsungLangsung•• PemilihanPemilihan dandan optimasioptimasi HEHE

ASEPTIC THERMAL PROCESSING*)ASEPTIC THERMAL PROCESSING*)


*) diusahakan ada kuliah tamu : Tetrapak



ASEPTIC THERMAL PROCESSINGASEPTIC THERMAL PROCESSING

KEUNTUNGAN:KEUNTUNGAN:

•• Proses sinambungProses sinambung•• Pemanasan dan pendinginan lebih cepat (Pemanasan dan pendinginan lebih cepat (tidak tidak

ada penghalang panas oleh pengemasada penghalang panas oleh pengemas))•• Lebih hemat energiLebih hemat energi•• Pilihan bahan pengemas lebih bervariasiPilihan bahan pengemas lebih bervariasi


•• “CIP”“CIP”

PROFIL LAJU ALIRAN PROFIL LAJU ALIRAN →→ SHP: COLDEST POINTSHP: COLDEST POINT

ALIRAN LAMINAR, ALIRAN LAMINAR, Re < 2100Re < 2100

VVmaxmax = 2= 2vmax max

ALIRAN TURBULEN, ALIRAN TURBULEN, Re < 4000Re < 4000

VVmax max = F (Re)= F (Re)


0.662(Re)log036.0V

Vmax

+= 82.0~V

v10000,Remax

>



NON NON -- NEWTONIAN ?NEWTONIAN ?

dVdV ⎞⎞⎛⎛

nn33nnnn22nn

GG 22nn3311

nnKKvvDDReRe −−

−−

⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

++ρρ

==

drdrdVdVKK ⎟⎟

⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛==ττ

Generalized ReGeneralized Re


Untuk aliran laminar: Untuk aliran laminar: ⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

++++

==nn3311

nn11VV

vvmaxmax

FDA: FDA: Perhitungan Proses Termal; letalitasPerhitungan Proses Termal; letalitashanya didasarkan pada pemanasan pada Holding Tubehanya didasarkan pada pemanasan pada Holding Tube

ProdukProdukSSHESSHE

Sumber Uap PanasSumber Uap PanasPositive Positive Displ. PumpDispl. Pump

Produk Produk MentahMentah

Holding Holding Tube Tube

SSHESSHE


Sumber Sumber Air DinginAir Dingin

Produk Produk SterilSteril TThoho



LETALITAS:LETALITAS:

vv22LL

1010

11

1010

ttFFZZ

TT250250ZZ

TT250250minmin

hohohoho⎥⎥⎦⎦⎤⎤

⎢⎢⎣⎣⎡⎡ −−

⎥⎥⎦⎦⎤⎤

⎢⎢⎣⎣⎡⎡ −−

====

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


ILUSTRASIILUSTRASI

140140ooCC

Diketahui: Diketahui: DD121.1121.1 = 1 menit= 1 menitZ = 10Z = 10ooCC

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

00 2323Waktu (detik)Waktu (detik)

55 1515

Jawab :Jawab :Proses 12 D Proses 12 D →→ FFoo = 12 D= 12 D121.1121.1

FF00 = 12 menit= 12 menit

⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛ −−

==

ZZTT11..1211211010

ttFF00hoho

minmin


∴∴ Sterilisasi komersial telah tercapaiSterilisasi komersial telah tercapai

menitmenit12.912.9dtdt22..776776

1010140140--121.1121.11010

dtdt1010FF00 ====⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

==



PEMANASAN LANGSUNG DENGAN CULINARY STEAMPEMANASAN LANGSUNG DENGAN CULINARY STEAM

•• STEAM INJECTIONSTEAM INJECTION•• STEAM INFUSIONSTEAM INFUSION

Rule of Thumb Rule of Thumb →→ Pengenceran Pengenceran ≈≈ 10%10%→→ FormulasiFormulasi→→ FormulasiFormulasi→→ EvaporasiEvaporasi

++ Low initial costLow initial costPemanasan sangat cepat (instaneously!)Pemanasan sangat cepat (instaneously!)Pergerakan minimumPergerakan minimumKeperluan ruang minimumKeperluan ruang minimumNo moving partNo moving part


g pg p

–– PengenceranPengenceranCulinary Steam: Culinary Steam: Boiler?Boiler?

Pengendalian “Boiler Chemical”Pengendalian “Boiler Chemical”Sulit Pengendalian T: aspek Trial & ErrosSulit Pengendalian T: aspek Trial & Erros




Trend ofTrend ofAlternative Food Processing Technologies

…… ift’s report


http://www.fda.gov/Food/ScienceResearch/ResearchAreas/SafePracticesforFoodProce

sses/ucm100158.htm




Alternative Food Processing Technologies

• Microwave and Radio Frequency• Ohmic and Inductive Heating• High Pressure Processing• Pulsed Electric Field• High Voltage Arc Discharge• Pulsed Light


g• Ultraviolet Light• Ultrasound• X-Rays





Berpeluangmengganggu

Gelombang mikroBerdekatan danTumpang tindih

Penggunaan MWperlu diatur

PENGGUNAAN GEL MIKRO (MICROWAVE/MW)UNTUK KEPERLUAN INDUSTRI :

proseskomunikasi

Tumpang tindihDengan kisaran

Gelombang radio

oleh badanyang berwenang,

Mis. Di AS : Federal Communication Commissionmemperbolehkan pemakaian 4 frekuensi MW :22150, 5800, 2450 dan 915 MHz


22150, 5800, 2450 dan 915 MHzPaling banyak : 915 dan 2450 MHz

Inggris : 915 dan 2450 MHz Jerman : 27,12; 433,92 dan 2450 MHzEropa Timur: 2375 MHz

dipantulkan oleh metaldiserap (diubah menjadi panas) oleh dielektrik : internal heating

(Molecular friction).

PEMANASAN DIELEKTRIK (& GEL MIKRO)

δ

Generator(Oscilator)

+/-

+/-

Bahanpangan

H H

H H

O

O

δ-

δ+δ+δ+δ+

δ-

“Perub.Orientasipolarisasi”


+/-++

Ionicdisplacement



Listrik Panas Konversi Energi

P = 2π(εo)( ε’) tan δE2f( o)( )P = 5.56x10-13 (ε’) tan δE2f

P = jumlah panas yang diproduksi per satuan volume [=] W/m3

εo= permitivity of free spaceε’ = konstanta dielektrik

(sifat fisik bahan yang berhubungandengan polaritas atau Σ dipole)


δ = loss angleE = kekuatan medan listrik [=] volts/mf = frekuensi (hz, s-1)ε’ tan δ = ε’’ = loss factor

LOSS FACTOR ∈ε” = f (SUHU, FREKUENSI)

35MashedPotatoes

5

10

15

20

25

30

35

20406080100120140160 450 MHz

900 MHz

2700 MH

Cookedcarrots

H2O


-20 0 20 40 600

5

-20 20 40 60020 2700 MHz

SUHU (oC)

2

SUHU (oC)



DAYA PENETRASI GEL MIKRO = d

tanδε'2πλd o=

λo = panjang gelombang

Kedalaman penetrasi, d[=] cmKadar air ε’ 915 MHz 2450 MHz


tinggi 15 8,4 3,1sedang 4 11,7 4,4rendah 1,5 22,1 8,2

PENINGKATAN SUHU DALAM PRODUK

Jumlah panas yang diperlukanuntuk meningkatkan suhu produk sebesar ΔT

Q = mc ΔTQ = ρVcΔT atau ΔT= Q/ρVcdimana V = volume

Jumlah panas yang diproduksi oleh pemanasan gel mikro :Q = PVΔtQ = (5.56 x 10-13 ε” E2 f)VΔt

Jadi, ΔT = 5.56 x 10-13

ε”c E2 f Δt


untuk pemanasan gel mikro yang sama,ρc

ΔT = ≈ ε”ρc

= f (Komponen bahan pangan)

homogenitas pemanasan = homogenitas bahan pangan



Konfigurasi sistem sterilisasi/pasteurisasi dgn pemanasandielektrik dan gelombang mikro

MW Generator

WaveguideTreatmentChamber

Conveyor belt


MW generator (magnetron) : merubah energi listrik menjadi gel. MikroWaveguide : memfocuskan pancaran m.w (terowongan dari tabung Al)Treatment chamber: ruang tertutup/terlindung oleh logam

KARAKTERISTIK PEMANASAN GEL MIKRO • Memanaskan daerah yang mengandung air• Pemanasan berlangsung cepat• Tidak menyebabkan “gosong”pada permukaan• Mudah/Praktis

APLIKASI SPESIFIK PEMANASAN GEL. MIKRO :

• Cocok untuk mengeringkan bahan setengah keringContoh :

Pasta- waktu pengeringan turun dari 8 jam menjadi 90 menit- jumlah bakteri 15 kali lebih kecil- tidak mengalami case hardening


- tidak mengalami case hardeningBiji-bijian : terutama untuk Benih

- meningkatkan laju germinasi

Mengeringkan bagian dalam (tanpa overcooked dipermukaan)



APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO (UMUM):

•Rumah tangga : microwave oven

•Komersial4Pemanasan tanpa merubah sifat-sifat dasar produk :

th i & d f i (t i )thawing & defrosing (tempering)

4Pemanasan dengan merubah sifat-sifat dasar produk :Pengembangan adonan & pemangganganPemblansiran buah/sayuran : inativasi enzimPemasakan (cooking)Roasting (untuk kacang-kacangan)

4Pengeringan : Dehidrasi pada tekanan normal


4Pengeringan : Dehidrasi pada tekanan normalDehidrasi pada tekanan vakum

4Inaktivasi Mikroba :Sterilisasi & Pasteurisasi (kurang sukses ! :

masih dalam penelitian!)

APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO PADA PROSES PEMANGGANGAN

Utama : ~ membantu proses pengeringan lanjut

Proses pemanggangan dimulai dengan oven tradisional (mengg. udara panas) :

Efektif untuk produk dengan kadar air tinggi

Dengan semakin menurunnya kadar air :efektifitas oven menuruncase hardening?!


case hardening?!

Pengeringan/pemanggangan selanjutnya : oven gel. Mikromengeringkan bag dalam (tanpa “overcooked” di permukaan)



APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO PADA PROSES THAWING :

☺ Konduktivitas panas air < konduktivitas panas esProses pencairan : menurunkan proses pindah panas

☺ Loss factor air > loss factor es

Proses pencairan : menaikan kadar air dan loss factor>>mempercepat proses pemanasan


p p p p

☺ Problem : Pada bahan baku yang ukuran besar- proses pencairan tidak seragam- mengakibatkan overcooked pada bagian ttt

APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO PADA PROSES DEFROSTING :

Menaikan suhu produk beku: -20oC menjadi -3oC

Untuk daging dan mentega mempermudah penanganan (slicing)

Minimum overcooked

Cepat : ....................> daging dapat didefrost selama 10 menit (tradisional: beberapa hari pada cold room)

Minimum perubahan phase Minimum drip loss (kehilangan karena penetesan)


Mutu meningkat: lebih higienik, lebih cepat, dapat dilakukan di dalam box (pengemas)

Ruang yang diperlukan sedikit

Ekonomis



APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO PADA PROSES DEHIDRASI :

VS. PEMANASAN TRADISIONAL/UDARA PANAS :

Pindah panas turun : thermal conductivity turun pada bahan pangan kering

Semakin lama waktu pengeringan mutu sensori dan mutu gizi turunOksidasi tinggi : mengakibatkan warna dan vitamin menurun. Untuk produk dengan kadar pufa tinggi, terjadi ketengikanCase hardening : perubahan karakteristik permukaan


>> keras, susah ditembus oleh panas/uap air (kualitas produk menurun)

APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO PADA PROSES DEHIDRASI :

VS. PEMANASAN GELOMBANG MIKRO :

Memanaskan bahan dari dalam :Tidak ada masalah ttg konduktivitas panasTidak memanaskan udara : mrengurangi ksidasi rendahTidak terjadi case hardening

(pindah massa/uap air .........> lancar)

Umumnya dipakai untuk mengeringkan semi/partly dried foods


Umumnya dipakai untuk mengeringkan semi/partly dried foods, dimana gel. Mikro akan tetap memanaskan daerah yang masih basah, tanpa mempengaruhi daerah/bagian yang sudah kering.

Mahal



APLIKASI PEMANASAN GEL. MIKRO : LAIN-LAIN

Masih dalam taraf penelitian: Blansir, Pasteurisasi, Sterilisasi

PENGARUH GELOMBANG MIKRO TERHADAP BAHAN PANGAN :

tidak ada pengaruh langsung pada mikroorganismewaktu proses menurun


waktu proses menurunretensi gizi lebih baik (prinsip HTST)

PEMANASAN OHMICPEMANASAN OHMIC

SS PowerPowerSupplySupply

BAHANBAHANelektrodaelektroda

SS SupplySupply

P : laju jumlah panas yang diproduksi P : laju jumlah panas yang diproduksi per satuan volume (W.mper satuan volume (W.m--33))

E : kekuatan medan listrik (Volt cmE : kekuatan medan listrik (Volt cm--11))kkee : konduktivitas listrik (ohm: konduktivitas listrik (ohm--11/m/m, , S/m)S/m)I : densitas arus listrik (amps/mI : densitas arus listrik (amps/m22))

P = IP = I22R R P = IP = I22kkee

--11

I = kI = keeELEL--11


R : tahanan listrik (ohmR : tahanan listrik (ohm--11))

-- kecepatan pemanasan tergantung pada nilai kkecepatan pemanasan tergantung pada nilai kee bahan panganbahan pangan-- kkee bahan pangan =f(kadar air, garam ionik dan asam)bahan pangan =f(kadar air, garam ionik dan asam)-- kkee bahan pangan cair >> kbahan pangan cair >> kee bahan padatbahan padat-- minyak dan lemak mempunyai nilai kminyak dan lemak mempunyai nilai kee sangat rendahsangat rendah



Arah perambatan panas, QArah perambatan panas, Q

⎤⎤⎡⎡ ⎞⎞⎛⎛2222PP

==22

PrPrQ(r)Q(r)

rr⎥⎥⎥⎥⎦⎦

⎤⎤

⎢⎢⎢⎢⎣⎣

⎡⎡⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛−−==−−

22

00 RRrr11

4k4kPrPrTTTT

Kenaikan suhu maksimumKenaikan suhu maksimum

4k4kPRPRTTTT

22

oomaxmax ==−−

k = konduktivitas panask = konduktivitas panas


Kenaikan suhu rataKenaikan suhu rata--ratarata4k4k

8k8kPRPRTTTT

22

00 ==−−

Contoh :Contoh :Sebuah bahan berbentuk silinder dengan diameter 2R dan panjang Sebuah bahan berbentuk silinder dengan diameter 2R dan panjang L. Berapa L. Berapa Δ Δ voltase (E) yang perlu diberikan supaya terjadi voltase (E) yang perlu diberikan supaya terjadi peningkatan suhu di pusat bahan sebesar (Tpeningkatan suhu di pusat bahan sebesar (Tmaxmax--TT00))ooC, dimana suhu C, dimana suhu awal = Tawal = T00..

J bJ bPRPRTTTT

22==Jawab :Jawab :

Gunakan Gunakan persamaan persamaan peningkatan suhupeningkatan suhu

kkRREERR

LLEEkk

TTTT ee22

222222

22ee

00maxmax ⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

⎟⎟⎟⎟⎠⎠

⎞⎞⎜⎜⎜⎜⎝⎝

⎛⎛==

⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛

==−−

LLEEkkII,,

kk4k4kRRIITTTT ee

ee

2222

00maxmax ====−−

4k4kTTTT 00maxmax ==−−


))TT(T(TTTTTkk

kkRRLL22EE

Jadi,Jadi,

00maxmax0000ee

−−⎟⎟⎠⎠⎞⎞

⎜⎜⎝⎝⎛⎛==

kk4L4Lkk4k4k 22ee

00maxmax ⎟⎟⎠⎠

⎜⎜⎝⎝⎟⎟

⎠⎠⎜⎜⎝⎝



PERBANDINGAN ANTARA PEMANASAN GEL MIKRO DAN OHMICPERBANDINGAN ANTARA PEMANASAN GEL MIKRO DAN OHMIC

KriteriaKriteria PemanasanPemanasan PemanasanPemanasanGel MikroGel Mikro OhmicOhmic

Konduktivitas listrikKonduktivitas listrik 0.250.25--44 0.0050.005--1.21.2(siemen/m)(siemen/m)Generasi Panas untukGenerasi Panas untukmedan listrik 20 V/mmedan listrik 20 V/m 11--1616 0.020.02--55(W/cm(W/cm33))Kenaikan suhuKenaikan suhu 0.250.25--4*4* 0.0040.004--1.2*1.2*


((ooC/sec)C/sec)

* kenaikan suhu di permukaan kaleng pada proses pemanasan* kenaikan suhu di permukaan kaleng pada proses pemanasanretort adalah sekitar 0.2retort adalah sekitar 0.2ooC/secC/sec

Vs PEMANASAN OHMIC & GELOMBANG MIKROVs PEMANASAN OHMIC & GELOMBANG MIKRO

Mirip dengan pemanasan gel. Mikro :Mirip dengan pemanasan gel. Mikro :Mirip dengan pemanasan gel. Mikro :Mirip dengan pemanasan gel. Mikro :Konversi enegi listrik menjadi energi panasKonversi enegi listrik menjadi energi panas

Penetrasi panas/daya penetrasi : tidak terbatasPenetrasi panas/daya penetrasi : tidak terbatasSuhu dalam bahan pangan merata (Suhu dalam bahan pangan merata (∇∇T T ≈≈ 0)0)Tidak perlu “pengadukan”Tidak perlu “pengadukan”Cocok untuk memanaskan bahan pangan cair dgn partikulat : Cocok untuk memanaskan bahan pangan cair dgn partikulat :


sop dll.sop dll.




BahanBahan nilai knilai kee (s/m)(s/m)

Air murni (25Air murni (25ooC)C) 5,7x105,7x10--66

Nilai konduktivitas listrik beberapa bahanNilai konduktivitas listrik beberapa bahan

Air murni (25Air murni (25 C)C) 5,7x105,7x10Asam sulfat (25Asam sulfat (25ooC) C) 1 1

kentang(19kentang(19ooC)C) 0.0370.037wortel (19wortel (19ooC)C) 0,0410,041kacang kapri (19kacang kapri (19ooC)C) 0.170.17daging sapi (19daging sapi (19ooC)C) 0,420,42Larutan pati (5 5% 19Larutan pati (5 5% 19ooC)C)


Larutan pati (5,5%, 19Larutan pati (5,5%, 19 C)C)+ garam 0.2%+ garam 0.2% 0,340,34+ garam 0,55%+ garam 0,55% 1,31,3+ garam 2%+ garam 2% 4,34,3




Elektroda 4

KONFIGURASI SISTEM PEMANAS OHMIC

Elektroda 3

Elektroda 1 Elektroda 2


Elektroda 2

Elektroda 1



High hydrostatic pressure


(Ultra) high pressure processing

Historical Timeline1895 H. Royer uses high pressure to kill bacteria.


1899 Bert H. Hite at the West Virginia Agricultural Experimental Station examined pressure effects on milk, meat, fruits and vegetables.

1914 P. W. Bridgman coagulated egg albumen under high pressure.1990 First commercial products like fruit juices, jams, fruit toppings and

tenderized meats introduced in Japan.1995 Orange juice commercialized in France.1997 Market introduction of guacamole in the US and sliced cooked


gham in Spain.

1999 Oysters introduced in the US.2000 Range of salsas launched in the US market.



• Foods "pasteurized" by HHP undergo pressures of


Foods pasteurized by HHP undergo pressures of up to 80,000 psi at or near ambient temperatures (under 45°C).

• Under these conditions, HHP is effective in inactivating most vegetative pathogens commonly found in the foods.

• Commercially available HHP-processed products in E d A i i l d j i j j lli t


Europe and Asia include juices, jams, jellies, meat and yogurts.

• Consumers in this country can buy HPP-processed guacamole and oysters.


• There is significant commercial interest in development of other products.

• Food processed by HHP reportedly has better retention of flavor, texture, color, and nutrients.

• The processing cost is slightly higher (two to three cents per pound) than for conventional processes


cents per pound) than for conventional processes.



High hydrostatic pressureHow High ??

Two elephants balanced on a piston with a cross section of a dime will create a pressure of 400 Mega Pascal (Mpa).


g ( p )This is approximately 60,000 pounds per square inch.


• High Pressure can kill microorganisms by


High Pressure can kill microorganisms by interrupting with their cellular function without the use of heat that can damage the taste, texture, and nutritional value of the food.




• The "mechanism" of high-pressure based bacteria kill is low d d t t th f ti f h i l


energy and does not promote the formation of new chemical compounds, "radiolytic" by-products, or free-radicals.

• Vitamins, texture and flavor are basically unchanged. • For example, enzymes can remain active in high pressure

produced orange juice.

High hydrostatic pressure............ the system

• This 35-liter high-pressure batch unit from Flow International can process up to 700 lbs. an hour and is designed for prepackaged products such as bottled juices.

• Units with capacities up to 300 liters are available.


• Food scientists are optimistic about hydrostatic pressure's ability to extend shelf life and produce safe food.



High hydrostatic pressure............ the system


Industrial High Pressure Food ProcessorsComplete systems are offered for bulk and in container


Complete systems are offered for bulk and in container processes.




Applications for High Pressure Processing are found in the areas of...


Preservation

Elimination or substantial reduction of spoilage microorganisms and enzymes for shelf life extension of refrigerated food products with superior


sensory quality, e.g. juices, jams, guacamole, salsa, meat & dairy products, seafood (commercialized)

Acidified and low-acid shelf-stable products (under development)



Food safetyElimination of pathogens: e.g. Listeria in meat products, Salmonella in eggs and poultry, Vibrio in oystersHypotheses for vegetative cell inactivation...

- denaturation of proteins and enzymesd f DNA li i & i i


- damage of DNA replication & transcription- solidification of membrane (phospho)lipids- breakage of bio-membranes (cell leakage)

Spores are very resistant to pressure, but can be destroyed by combining pressure with elevated temperatures





• Juice tests have shown that food pathogens such as salmonella and E.coli 0157:H7 can be effectively destroyed without changing the fruit juice's fresh,

Fruit Juice treated with HHP


g g j ,natural characteristics.

• A pressure exposure of 80,000 psi for 30 seconds can achieve a 3-5 log reduction of all of the pathogens of concern in fresh juice



• Another example of food safety is the destruction of Vibrio bacteria in raw oysters without destroying the raw feel and taste of the oyster.

• A pressure of 200 to 300 MPa for 5 to 15 minutes at 25C inactivated : · Vibrio parahaemolyticus ATCC 17803

Oyster treated by HHP


· Vibrio parahaemolyticus ATCC 17803, · Vibrio vulnificus ATCC 27562, · Vibrio choleare ATCC 14035, · Vibrio choleare non-O:1 ATCC 14547, · Vibrio hollisae ATCC 33564· Vibrio mimicus ATCC 33653(from: "D. Berlin, D. Herson, D. Hicks, and D. Hoover; Applied and Environmental Microbiology, June 1999“)





Pressure shucked raw clams. Pressure not only destroys the vibrio family of bacteria that can be found in shellfish,

Oyster treated by HHP


but also detaches the meat from the shell, saving labor and increasing production efficiency.




Styrofoam cup subjected to 40,000 psi, sliced ham, and fruit pack (with juice) subjected to 80,000 psi.





Texturization

As an alternative to heat processing texturization can be accomplished by exposing protein (e.g. egg, whey, soy) and hydrocolloid (e.g. pectin, starch) solutions


y) y ( g p , )to hydrostatic pressure. The resulting gels are characterized by uniquely different textures.



Heat-sensitive compounds

HPP offers the unique potential to stabilize products with heat-sensitive components (e.g. flavors, nutrients, biologically active compounds).


Biotechnology

Specific enzymes can be activated under pressure leading to enhanced reaction rates and shorter process times.



Commercial High-Pressure


Processed productsmarketed in Japan, Europe and the United States


Guacamole & SalsasAvomex (Keller, TX)











Jams & Fruit Toppings

(Japan)

High hydrostatic pressureExamples of products commercialised in Europe and treated on HYPERBAR installations supplied by ACB

ULTI / PAMPRYL (Groupe PERNOD-RICARD) - France freshey squeezed fruit juice Fresh pressed


ESPUNA - Spain –sliced cooked ham



Effect of pressure is very similar to the effect of temperature in thermal processes


Figure. Change in inactivation of Z h b ilii i h


Zygosaccharomyces bailii with pressure. Note that 345 MPa = 50,000 psi. (Enrique Palou, GRA, BSysE Dept., WSU)

Thermally-assisted high-pressure lifts quality of shelf-stable foods

Process Variables for Optimum Quality


Tempera-ture

Pressure Products

90°C 700 MPaMain meal entrees, meats, pasta dishes, most vegetables, sauces, cheese, soups, stews, flavored milk drinks

80°C 830 MPa Whole potatoes, most vegetables


70°C 1,000 MPa All potato products, all vegetables, seafood

60°C 1,240 MPa Eggs, milk

Source: Richard S. Meyer, PhD, Washington Farms, Inc.



What's needed to commercialize UHP for sterilizing shelf-stable products?

Thermally-assisted high-pressure lifts quality of shelf-stable foods


Two things must be done. 1. First, develop the kinetic information necessary to file a

petition with the FDA and USDA. To do that, we have to select the most heat and pressure-resistant strain of Clostridium botulinum.


2. Second, we need commercial-size, inexpensive high-pressure vessels.


ITP 506Issue Mutakhir Industri Pangan


g

ITP 506 Issue Mutakhir Industri Pangan fileMPTP-Dept ITP/Ifateta-PB 11/12/2011 Purwiyatno...

Documents

Transcript of ITP 506 Issue Mutakhir Industri Pangan fileMPTP-Dept ITP/Ifateta-PB 11/12/2011 Purwiyatno...