ILMU TEKNOLOGI PANGAN
Pengawetan Makanan dengan Tekanan Tinggi
disusun oleh:
Alfauzia Syafni 22030111130069
PROGRAM STUDI ILMU GIZI FAKULTAS
KEDOKTERAN
UNIVERSITAS DIPONEGORO
SEMARANG
2012
Pengawetan
dengan Tekanan Tinggi
1.1 Definisi
Tekanan Tinggi
Salah satu tujuan pengolahan pangan adalah untuk mempertahankan atau
mengawetkan kesegaran produk pangan. Pengawetan bisa dicapai dengan memberikan
perlakuan yang membunuh mikroba pembusuk pangan. Salah satu metode adalah
pemanasan (suhu tinggi), yang terbukti efektif membunuh mikroba.(1) Dalam beberapa
tahun terakhir pengolahan dengan tekanan tinggi merupakan alternatif pengolahan
dengan menggunakan panas. Terdapat berbagai produk yang dapat diawetkan
menggunakan tekanan tinggi melalui inaktivasi mikroorganisme dan enzim pada
tingkatan yang sama dengan pasteurisasi menggunakan panas tanpa menyebabkan
perubahan flavor.(2)
Proses pengolahan dengan tekanan tinggi
dikenal pula dengan istilah proses pengolahan dengan tekanan hidrostatik dimana
makanan dikenakan dengan tekanan tinggi yang sebagian
besar antara 100 sampai 800 MPa.(3,2)
Hidrostatik tekanan tinggi (HHP) sebagai
metode pengolahan non-termal baru telah
menunjukkan potensi besar dalam menghasilkan produk mikrobiologis
yang lebih aman serta mempertahankan karakteristik alamiah dari
makanan tertentu.(3) Suhu proses selama perlakuan tekanan secara spesifik
dengan kisaran kurang dari 0º (untuk meminimalkan pengaruh panas adiabatis)
sampai sekitar 100º C. Bejana didesain dengan mempertimbangkan keamanan pada
tekanan tersebut pada beberapa siklus. Waktu ekspos komersial pada tekanan
berkisar dari pulsa beberapa detik sampai lebih dari 1200 detik (20 min).
Tekanan yang digunakan pada teknologi tekanan hidrostatik memiliki sedikit pengaruh
terhadap ikatan kovalen sehingga produk pangan yang diolah dengan tekanan
hidrostatik pada suhu mendekati suhu ruang tidak mengalami transformasi kimia
yang signifikan. Tekanan hidrostatik dapat dikombinasikan dengan panas untuk
mecapai peningkatan laju inaktivasi dan enzim. Perubahan kimia pada bahan
pangan pada umumnya merupakan fungsi dari suhu dan waktu proses yang
berhubungan dengan perlakuan tekanan.(1)
HPP
berbeda dari homogenisasi cairan dalam dekompresi yang dicapai dengan
memperluas makanan dikompresi terhadap cairan menghambat menyebabkan ia
melakukan pekerjaan dan dengan demikian menurunkan suhu terhadap nilai
aslinya. Homogenisasi menghilang bekerja kompresi sebagai panas dengan
memperluas produk melalui sebuah lubang atau kapiler.
HHP bertindak cepat dan merata
di seluruh massa makanan independen ukuran, bentuk, dan komposisi
makanan. Dengan demikian, paket
ukuran, bentuk, dan komposisi tidak faktor dalam penentuan
proses. Pekerjaan kompresi selama perawatan HPP akan meningkatkan suhu
makanan melalui pemanasan adiabatik sekitar 3 ° C per 100 MPa, tergantung pada
komposisi makanan.Misalnya, jika makanan tersebut mengandung sejumlah besar
lemak, seperti mentega atau krim, kenaikan suhu bisa lebih besar. Makanan
dingin ke suhu asli mereka pada dekompresi jika panas tidak ada yang hilang
atau diperoleh dari dinding kapal tekanan selama terus waktu pada tekanan. Suhu
awal seragam dibutuhkan untuk mencapai kenaikan suhu seragam dalam sistem
homogen selama kompresi.
Sedangkan
suhu dari makanan homogen (satu dengan kurang dari 25% lemak) akan meningkatkan
uniformly karena kompresi, distribusi temperatur di massa makanan selama
periode holding pada tekanan dapat berubah karena perpindahan panas ke atau
dari dinding tekanan kapal. Kapal Tekanan harus diadakan pada suhu yang
sama dengan meningkatkan suhu makanan akhir dari kompresi untuk kondisi yang
benar-benar isotermal. Suhu distribusi harus ditentukan dalam makanan dan
direproduksi setiap siklus pengobatan jika suhu merupakan bagian integral dari
proses spesifikasi HPP inaktivasi mikroba.
Makanan
mengalami penurunan volume sebagai fungsi dari tekanan. Sebuah ekspansi yang
sama terjadi pada dekompresi. Untuk alasan ini kemasan yang digunakan
untuk makanan yang diolah HPP harus mampu menampung hingga pengurangan 15%
dalam volume, dan kembali ke volume awalnya, tanpa kehilangan integritas segel
dan properti penghalang.
Mengenai
HPP sebagai teknologi pengolahan makanan, semakin besar tingkat tekanan dan
waktu aplikasi, semakin besar potensi untuk perubahan penampilan makanan yang
dipilih. Hal ini terutama berlaku untuk mentah, makanan tinggi protein
mana tekanan-akibat denaturasi protein akan secara visual jelas. Tekanan
hidrostatik juga dapat menyebabkan perubahan struktural dalam makanan
struktural rapuh seperti stroberi atau selada. Cell deformasi dan
kerusakan sel membran dapat mengakibatkan hilangnya sel lembek dan
serum. Biasanya perubahan ini tidak diinginkan karena makanan akan muncul
untuk diproses dan tidak lagi segar atau mentah. Produk makanan yang telah
dibawa ke pasar atau yang saat ini mempekerjakan HPP dalam pembuatan mereka
termasuk jeli buah dan selai, jus buah, salad dressing pourable, cumi mentah,
kue beras, foie gras, ham, dan guacamole.
Pengolahan bertekanan tinggi menyebabkan perubahan minimal dalam
karakteristik segar makanan dengan menghilangkan degradasi termal. Dibandingkan
dengan pengolahan termal, hasil HPP dalam makanan dengan rasa lebih segar, dan
penampilan yang lebih baik, tekstur dan gizi. Pengolahan tinggi tekanan dapat
dilakukan pada suhu sekitar atau refrigerator (dingin). Teknologi ini terutama
bermanfaat untuk produk-produk yang sensitive terhadap panas.(4)
1.3 Aplikasi Pengolahan Tekanan
Tinggi pada Produk Pangan
Aplikasi suhu tinggi memicu kerusakan mutu
produk pangan, terutama kesegaran dan aroma. Karena itu, para ahli teknologi
pangan terus mencari teknik pengawetan yang efektif tanpa mengorbankan
kesegaran. Dalam hal ini, aplikasi tekanan tinggi pada proses pengolahan pangan
menjadi salah satu pilihan.
Teknik pengawetan pangan dengan
menggunakan tekanan tinggi telah diketahui lama, lebih dari seabad lalu. Tahun
1895 telah dilaporkan adanya proses inaktivasi bakteri dengan tekanan
hidrostatik tinggi. Tahun 1899, hasil aplikasi teknik tekanan tinggi untuk
pengawetan pangan pertama kali dipublikasikan B Hite. Ia menemukan paparan pada
tekanan sekitar 600 megaPaskal (Mpa) selama 1 (satu) jam pada suhu kamar dapat
memperpanjang masa simpan susu mentah selama 4 hari. Tidak mudah membuat
peralatan pengolahan yang mampu memberikan tekanan "ultra" tinggi
(pada kisaran 600 Mpa). Tekanan
paling inactivates bakteri vegetatif pada tekanan di atas £ 60.000 per inch
persegi. Diperlukan 92 tahun pengembangan, akhirnya
untuk pertama kalinya aplikasi teknik tekanan tinggi secara komersial
diperkenalkan oleh perusahaan di Jepang untuk produk jem dan jeli.
Sejak saat itu penelitian aplikasi tekanan tinggi pada proses pengawetan
pangan terus dilakukan. Sekarang, pengaruh aplikasi tekanan tinggi pada hampir
setiap mikroba dalam proses pengawetan pangan-baik mikroba fermentatif,
pembusuk atau juga penyebab penyakit (patogen)-telah dipelajari intensif.
Penelitian ilmiah dari proses dan aplikasi industri yang telah tersebar luas di masa lalu dua dekade dengan publikasi ilmiah yang menggambarkan penggunaannya, keuntungan dan keterbatasan. tinjauan tersebut menjelaskan efek dari HHP pada mikroorganisme patogen bawaan makanan, struktur dan adaptif mekanisme, faktor intrinsik dan ekstrinsik yang mempengaruhi aplikasinya dengan fokus pada keselamatan mikrobiologi, dan penelitian kebutuhan. Dalam konteks penilaian risiko, alat dan mekanisme untuk monitorize, mengoptimalkan dan memvalidasi proses, dan prosedur untuk penilaian dan pemodelan efek mematikan dari pengobatan terakhir.(3) versi modifikasi dari ekstraksi tekanan hidrostatik tinggi telah dilakukan untuk
ekstraksi antioksidan dari buah mengkudu.(5)
Penelitian ilmiah dari proses dan aplikasi industri yang telah tersebar luas di masa lalu dua dekade dengan publikasi ilmiah yang menggambarkan penggunaannya, keuntungan dan keterbatasan. tinjauan tersebut menjelaskan efek dari HHP pada mikroorganisme patogen bawaan makanan, struktur dan adaptif mekanisme, faktor intrinsik dan ekstrinsik yang mempengaruhi aplikasinya dengan fokus pada keselamatan mikrobiologi, dan penelitian kebutuhan. Dalam konteks penilaian risiko, alat dan mekanisme untuk monitorize, mengoptimalkan dan memvalidasi proses, dan prosedur untuk penilaian dan pemodelan efek mematikan dari pengobatan terakhir.(3) versi modifikasi dari ekstraksi tekanan hidrostatik tinggi telah dilakukan untuk
ekstraksi antioksidan dari buah mengkudu.(5)
Tabel 1.4 Pengaruh tekanan terhadap pengawetan produk pengawetan produk makanan
Produk pangan
|
Kondisi proses
|
Komentar
|
Susu
|
500-700 MPa, 66-71ºC, 1-3 jam
|
Bertahan selama 20 hari
|
Jus Jeruk
|
680 MPa, RT, 10 menit
|
Mencegah fermentasi
|
Jus apel
|
410 – 820 MPa, RT, 30 menit
|
Mencegah fermentasi
|
Peach, pear
|
410 MPa, RT, 30 menit
|
Dalam kondisi baik selama 5 tahun
|
Tomat
|
680 MPa, RT, 60 menit
|
Sebagian rusak
|
Blackberry, Rasberry
|
Tekanan rendah
|
Biasanya terfementasi
|
Peas, beans, beet
|
Tidak spesifik
|
Sampel membusuk
|
Ket : RT = room temperature
(suhu ruang)
Contoh aplikasi HHP pada Jus Jeruk :
Sebuah metode sterilisasi bertekanan
tinggi baru-baru ini dikembangkan untuk memungkinkan jus alami untuk disimpan
untuk waktu yang lama. Tekanan
tinggi ini metode sterilisasi bebas dari kelemahan-kelemahan tersebut di mana
kualitas adalah jus alami yang memburuk dan tak terelakkan untuk pemanas metode
sterilisasi, seperti kekurangan termasuk penghancuran elemen bergizi, dispersi
unsur aromatik penurunan warna dan rasa jus disterilkan. Hasil yang
dipublikasikan eksperimen mengenai metode sterilisasi bertekanan tinggi
menunjukkan bahwa mikroorganisme, termasuk jamur dan ragi yang dapat
menyebarkan dan dapat menjadi penyebab pembusukan, seluruhnya dibunuh oleh
karena dikompresi dengan tekanan tinggi 2.000 atm. Selama 10 menit, memberikan
proses tekanan tinggi dilakukan untuk jus alami buah jeruk yang nilai pH tidak
melebihi 4,5. Meskipun bakteri, spora dan sejenisnya tidak dapat dibunuh oleh
tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan dengan tekanan tinggi 2.000 atm.
Selama kurang lebih 10 menit, karena bakteri, spora dan sejenisnya tidak dapat
berkembang biak dalam jus asam yang nilai pH tidak melebihi 4,5; jus alami
diperlakukan dengan tekanan tinggi proses sterilisasi tidak mengijinkan
pembusukan terjadi di dalamnya dan merupakan boleh disimpan untuk waktu yang
lama.
Enzim yang membusuk pektin yang terkandung dalam jus alami, bagaimanapun, tidak dinonaktifkan oleh proses sterilisasi tekanan tinggi, bahkan jika tekanan setinggi 6.000 atm. dan periode sterilisasi selama 30 menit. Dengan demikian, membusuk enzim pektin yang terkandung dalam jus alami tetap aktif bahkan setelah jus diperlakukan dengan proses sterilisasi tekanan tinggi dan menghilangkan koloid jus ke presipitasi dari unsur-unsur berserat buah dan jus jernih, resultantly sisa kekurangan unremoved oleh tekanan tinggi proses sterilisasi.
Dengan demikian, obyek dari penemuan ini adalah untuk menyediakan sebuah metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi, metode mana yang efektif membunuh mikroorganisme misalnya jamur, khamir dan sejenisnya dan juga untuk membubarkan membusuk enzim pektin, resultantly mempertahankan jus alami yang telah diobati dengan metode sebagai suspensi koloid di mana elemen-elemen berserat digabungkan dengan satu sama lain karena fungsi pektin dan mencegah dari jus alami yang larut dalam curah hujan dan jus jernih.
Untuk mencapai objek tersebut, metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi sesuai dengan penemuan ini memiliki langkah untuk menambahkan enzim proteolitik terutama yang aktif di lingkungan asam, ke jus buah alami yang mengandung pektin dan setidaknya membusuk enzim pektin , dan satu langkah untuk mengompresi jus buah alami dengan tekanan tinggi lebih dari 2.000 atm., dengan demikian membunuh mikroorganisme misalnya jamur, khamir dan sejenisnya dan juga membusuk dan membusuk menonaktifkan enzim pektin yang merupakan protein, hasilnya sisa jus yang koloid undissolved ke unsur berserat buah dan jus jernih. Metode untuk memperlakukan jus buah dengan tekanan tinggi dari penemuan ini adalah boleh diterapkan untuk mensterilkan setiap jus buah jeruk, apel, persik atau sejenisnya dari yang nilai pH adalah 2,0 melalui 5.0, karena setiap dari jus alami dari buah-buahan mengandung pektin dan setidaknya satu enzim pektin membusuk. Dengan kata lain, sebuah koloid suspensi, kombinasi dari unsur-unsur berserat buah-buahan tersebut dan pektin, yang boleh diperlakukan dengan metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi penemuan ini, tanpa jus alami adalah sebagai-diekstrak 100% jus , kental jus, jus diencerkan, atau jus bercampur dengan gula atau beberapa asam organik.
Karena nilai pH jus paling alami berkisar dari 2,0 sampai 5.0, satu atau lebih enzim proteolitik (masing-masing yang disebut protease asam) yang aktif dalam asam, misalnya cathepsin D, rennin dan sejenisnya sedang atau akan ditambahkan ke pektin membusuk enzim untuk tujuan untuk menonaktifkan enzim pektin yang membusuk protein, misalnya pektin Esterase dan polygalacturonase.
. Jumlah enzim proteolitik tersebut akan ditambahkan diperlukan untuk menjadi kuantitas cukup untuk menguraikan pektin-membusuk tersebut enzim dengan proses sterilisasi bertekanan tinggi dengan 2.000 atm. Hal ini perlu untuk merujuk pada bahwa jumlah tersebut enzim proteolitik yang akan ditambahkan dapat dipilih sepadan dengan kekuasaan atau kemampuan untuk menonaktifkan enzim proteolitik bekerja dan konsentrasi enzim membusuk pektin yang terkandung dalam jus alami untuk sterilizated.
Dengan kata lain, enzim proteolitik diperbolehkan untuk ditambahkan ke jus alami segera setelah diekstraksi, setelah kental, setelah diencerkan atau setelah ditambahkan dengan gula atau asam organik. Kuantitas enzim proteolitik untuk ditambahkan diperlukan untuk menjadi cukup untuk menonaktifkan seluruh kuantitas enzim pektin membusuk. Enzim proteolitik yang aktif dalam asam dapat ditambahkan bahkan setelah jus alami diaplikasikan dengan tekanan tinggi proses sterilisasi yang dilakukan dengan tekanan tinggi lebih dari 2.000 atm., Dan ini lebih menguntungkan dari sudut pandang dari kegiatan yang proteolitik enzim. Namun, karena sulit untuk memperoleh enzim proteolitik yang tidak mengandung mikroorganisme seperti jamur dan / atau ragi (Dalam kasus proses sterilisasi pemanas, sebuah enzim proteolitik juga dinonaktifkan.), Dan juga karena sulit untuk menambahkan proteolitik enzim untuk jus alami, setelah jus dikemas dalam paket yang tertutup, sebuah enzim proteolitik diperlukan untuk ditambahkan ke jus alami, sebelum proses sterilisasi bertekanan tinggi diterapkan.
Tekanan yang diberikan dan periode aplikasi tekanan ditentukan, mengikuti sifat mikroorganisme untuk dibunuh, dan tekanan yang diberikan biasanya dipilih antara 2.000 sampai 7.000 atm dan periode aplikasi tekanan biasanya dipilih antara 5 hingga 120 menit. Tekanan yang diberikan dan periode aplikasi tekanan bisa berkurang, jika jus alami atau tekanan air sedang dipanaskan dalam tingkat di mana pemanasan tidak memburuk kualitas olahan jus alami, dan jika suhu jus dikendalikan dengan menggunakan air jaket (17), selama periode di mana proses sterilisasi tekanan tinggi diterapkan pada jus alami. Namun, karena tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan dengan 2.000 sampai 5.000 atm selama 5 hingga 30 menit sudah cukup untuk membunuh mikroorganisme misalnya cetakan, yang ragi yang dapat berkembang biak dalam asam yang nilai pH adalah 2,0 melalui 5.0, dan karena tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan dengan suhu tinggi lebih dari 2.000 atm cenderung memburuk aktivitas enzim proteolitik yang aktif dalam asam, tekanan tinggi proses sterilisasi yang akan dilaksanakan di bawah suhu normal lebih disukai.
Selama periode di mana tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan, jus alami yang akan disterilkan adalah boleh disegel dalam sebuah paket yang lembut dan mudah untuk mengirim suhu. Jus alami yang akan disterilkan adalah boleh dikemas dalam sebuah paket, misalnya, sebuah kantong terbuat dari plastik lembut film, sebuah kotak yang terbuat dari kertas keras, sebuah cangkir terbuat dari plastik keras atau kertas film, sebelum disegel, tanpa udara tersisa di dalamnya. Karena tidak ada udara yang tersisa dalam paket, paket seragam dinding menerima tekanan pada seluruh sisi daripadanya.. Oleh karena itu, paket dinding terbuat dari bahan yang lembut tidak rusak bahkan di bawah tekanan tinggi ekstrim lebih dari 2.000 atm.(6)
Enzim yang membusuk pektin yang terkandung dalam jus alami, bagaimanapun, tidak dinonaktifkan oleh proses sterilisasi tekanan tinggi, bahkan jika tekanan setinggi 6.000 atm. dan periode sterilisasi selama 30 menit. Dengan demikian, membusuk enzim pektin yang terkandung dalam jus alami tetap aktif bahkan setelah jus diperlakukan dengan proses sterilisasi tekanan tinggi dan menghilangkan koloid jus ke presipitasi dari unsur-unsur berserat buah dan jus jernih, resultantly sisa kekurangan unremoved oleh tekanan tinggi proses sterilisasi.
Dengan demikian, obyek dari penemuan ini adalah untuk menyediakan sebuah metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi, metode mana yang efektif membunuh mikroorganisme misalnya jamur, khamir dan sejenisnya dan juga untuk membubarkan membusuk enzim pektin, resultantly mempertahankan jus alami yang telah diobati dengan metode sebagai suspensi koloid di mana elemen-elemen berserat digabungkan dengan satu sama lain karena fungsi pektin dan mencegah dari jus alami yang larut dalam curah hujan dan jus jernih.
Untuk mencapai objek tersebut, metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi sesuai dengan penemuan ini memiliki langkah untuk menambahkan enzim proteolitik terutama yang aktif di lingkungan asam, ke jus buah alami yang mengandung pektin dan setidaknya membusuk enzim pektin , dan satu langkah untuk mengompresi jus buah alami dengan tekanan tinggi lebih dari 2.000 atm., dengan demikian membunuh mikroorganisme misalnya jamur, khamir dan sejenisnya dan juga membusuk dan membusuk menonaktifkan enzim pektin yang merupakan protein, hasilnya sisa jus yang koloid undissolved ke unsur berserat buah dan jus jernih. Metode untuk memperlakukan jus buah dengan tekanan tinggi dari penemuan ini adalah boleh diterapkan untuk mensterilkan setiap jus buah jeruk, apel, persik atau sejenisnya dari yang nilai pH adalah 2,0 melalui 5.0, karena setiap dari jus alami dari buah-buahan mengandung pektin dan setidaknya satu enzim pektin membusuk. Dengan kata lain, sebuah koloid suspensi, kombinasi dari unsur-unsur berserat buah-buahan tersebut dan pektin, yang boleh diperlakukan dengan metode untuk mengobati jus buah dengan tekanan tinggi penemuan ini, tanpa jus alami adalah sebagai-diekstrak 100% jus , kental jus, jus diencerkan, atau jus bercampur dengan gula atau beberapa asam organik.
Karena nilai pH jus paling alami berkisar dari 2,0 sampai 5.0, satu atau lebih enzim proteolitik (masing-masing yang disebut protease asam) yang aktif dalam asam, misalnya cathepsin D, rennin dan sejenisnya sedang atau akan ditambahkan ke pektin membusuk enzim untuk tujuan untuk menonaktifkan enzim pektin yang membusuk protein, misalnya pektin Esterase dan polygalacturonase.
. Jumlah enzim proteolitik tersebut akan ditambahkan diperlukan untuk menjadi kuantitas cukup untuk menguraikan pektin-membusuk tersebut enzim dengan proses sterilisasi bertekanan tinggi dengan 2.000 atm. Hal ini perlu untuk merujuk pada bahwa jumlah tersebut enzim proteolitik yang akan ditambahkan dapat dipilih sepadan dengan kekuasaan atau kemampuan untuk menonaktifkan enzim proteolitik bekerja dan konsentrasi enzim membusuk pektin yang terkandung dalam jus alami untuk sterilizated.
Dengan kata lain, enzim proteolitik diperbolehkan untuk ditambahkan ke jus alami segera setelah diekstraksi, setelah kental, setelah diencerkan atau setelah ditambahkan dengan gula atau asam organik. Kuantitas enzim proteolitik untuk ditambahkan diperlukan untuk menjadi cukup untuk menonaktifkan seluruh kuantitas enzim pektin membusuk. Enzim proteolitik yang aktif dalam asam dapat ditambahkan bahkan setelah jus alami diaplikasikan dengan tekanan tinggi proses sterilisasi yang dilakukan dengan tekanan tinggi lebih dari 2.000 atm., Dan ini lebih menguntungkan dari sudut pandang dari kegiatan yang proteolitik enzim. Namun, karena sulit untuk memperoleh enzim proteolitik yang tidak mengandung mikroorganisme seperti jamur dan / atau ragi (Dalam kasus proses sterilisasi pemanas, sebuah enzim proteolitik juga dinonaktifkan.), Dan juga karena sulit untuk menambahkan proteolitik enzim untuk jus alami, setelah jus dikemas dalam paket yang tertutup, sebuah enzim proteolitik diperlukan untuk ditambahkan ke jus alami, sebelum proses sterilisasi bertekanan tinggi diterapkan.
Tekanan yang diberikan dan periode aplikasi tekanan ditentukan, mengikuti sifat mikroorganisme untuk dibunuh, dan tekanan yang diberikan biasanya dipilih antara 2.000 sampai 7.000 atm dan periode aplikasi tekanan biasanya dipilih antara 5 hingga 120 menit. Tekanan yang diberikan dan periode aplikasi tekanan bisa berkurang, jika jus alami atau tekanan air sedang dipanaskan dalam tingkat di mana pemanasan tidak memburuk kualitas olahan jus alami, dan jika suhu jus dikendalikan dengan menggunakan air jaket (17), selama periode di mana proses sterilisasi tekanan tinggi diterapkan pada jus alami. Namun, karena tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan dengan 2.000 sampai 5.000 atm selama 5 hingga 30 menit sudah cukup untuk membunuh mikroorganisme misalnya cetakan, yang ragi yang dapat berkembang biak dalam asam yang nilai pH adalah 2,0 melalui 5.0, dan karena tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan dengan suhu tinggi lebih dari 2.000 atm cenderung memburuk aktivitas enzim proteolitik yang aktif dalam asam, tekanan tinggi proses sterilisasi yang akan dilaksanakan di bawah suhu normal lebih disukai.
Selama periode di mana tekanan tinggi proses sterilisasi dilakukan, jus alami yang akan disterilkan adalah boleh disegel dalam sebuah paket yang lembut dan mudah untuk mengirim suhu. Jus alami yang akan disterilkan adalah boleh dikemas dalam sebuah paket, misalnya, sebuah kantong terbuat dari plastik lembut film, sebuah kotak yang terbuat dari kertas keras, sebuah cangkir terbuat dari plastik keras atau kertas film, sebelum disegel, tanpa udara tersisa di dalamnya. Karena tidak ada udara yang tersisa dalam paket, paket seragam dinding menerima tekanan pada seluruh sisi daripadanya.. Oleh karena itu, paket dinding terbuat dari bahan yang lembut tidak rusak bahkan di bawah tekanan tinggi ekstrim lebih dari 2.000 atm.(6)
1.5 Keunggulan dan keterbatasan perlakuan tekanan tinggi
Keunggulan dari aplikasi tekanan tinggi dalam
proses pengolahan adalah kemungkinan untuk melakukan proses pada suhu ruang
atau bahkan pada suhu yang lebih rendah. Pengolahan
pada suhu rendah dapat mempertahankan kualitas nutrisi dan sifat fungsional
dari bahan. Selain itu, proses pengolahan tekanan tinggi terbukti ramah
lingkungan dan merupakan teknologi yang bebas limbah. Pengolahan dengan suhu
tinggi selain memiliki dampak yang baik terhadap proses pengawetan produk
pangan, juga berdampak terhadap terjadinya modifikasi dan separasi produk.
Pengembangan proses blansir konvensional menggunakan panas yaitu mencegah
kehilangan zat nutrisi, kualitas produk dan limbah yang minimal.(1)
Keunggulan :
- respon yang cepat
sehingga distribusi dengan cepat pada seluruh bagian produk (tidak ada
gas).
- keseragaman
distribusi, tidak tergantung pada ukuran dan sifat geometri sampel.
- Suhu rendah/kamar
dapat menurunkan penurunan atau kehilangan kualitas yang rentan terhadap
panas.
- Aplikasi
mempengaruhi secara langsung terhadap ikatan non-kovalen sehingga
mempertahankan kualitas warna, flavor dan nutrisi.
- Meningkatkan laju biokonversi, meningkatkan produksi metabolit,
meningkatkan proses separasi.
- Meningkatkan transfer panas, mengurangi oksidasi
- teknologi bebas limbah, proses ramah lingkungan.
- kompresi terhadap volume lebih kompak, terbentuk, dan terlapisi.
- mempengaruhi aktivitas enzim dan mikrobial untuk pengawetan pangan.
Keterbatasan :
- Permeabilitas membran yang dapat membuat reaksi stres pada tanaman
mikro organisme sehingga berpengaruh terhadap tekstur.
- Aktivitas enzim residual yang berpengaruh terhadap kualitas.
- Inaktivasi mikrobial yang tidak sempurna mempengaruhi keamanan dan
aspek kualitas.
- Peningkatan reaksi juga berpengaruh terhadap kualitas.
1.6 Mekanisme kerja
Peralatan pengawetan dengan tekanan
tinggi menggunakan proses perendaman produk pangan (umumnya dengan air) dalam
tabung yang tekanannya bisa ditingkatkan. Caranya dengan memompakan cairan
tambahan ke tabung yang volumenya tetap atau dengan memperkecil volume tabung.
Karena
itu, proses pengawetan itu sering disebut High Hydrostatic Pressure (HHP).
Istilah lain yang sering dijumpai pada literatur adalah Ultra High Pressure
(UHP) dan High Pressure Processing (HPP).
Untuk
keperluan keselamatan kerja, tabung harus didesain mampu menahan tekanan
tinggi, sampai 800 Mpa, dalam waktu operasi cukup lama. Dalam operasinya, proses perlakuan tekanan tinggi ini
bisa dilakukan secara batch maupun semi-kontinu. Desain saat ini membuat
tekanan dengan pompa osilasi dalam bentuk pulsa bersiklus, selama sekitar 20
menit.
Karena pengaruh tekanan tinggi, air dan
produk pangan akan terkompresi. Pada tekanan 600 Mpa, volume air akan berkurang
sampai 15 persen. Karena itu, pengemas produk harus didesain cukup kuat
(terutama bagian sambungan) untuk mampu menahan kompresi dan fluktuasi volume.
Salah satu keuntungan dari proses ini
adalah tekanan yang dihasilkan secara instan akan disebarkan secara merata
kesegala arah, ke seluruh bagian tabung. Dengan demikian, tidak terdapat gradien
tekanan pada produk pangan.
Faktor kritis pengawetan dengan tekanan
tinggi adalah perlakuan tekanan, selang waktu pada tekanan tinggi, waktu yang
diperlukan bagi alat mencapai tekanan yang diinginkan, waktu dekompresi,
perlakuan suhu, suhu awal produk, distribusi suhu pada tabung tekanan, pH
produk, komposisi produk, aktivitas air, bahan dan integritas pengemas serta
proses pendukung lainnya.
1.7 Mekanisme pengawetan
Umumnya bakteri akan terganggu membran
selnya jika dikenai perlakuan tekanan 250 Mpa. Jika diberi pulsa tekanan sampai
600 Mpa dan kemudian dikembalikan pada tekanan atmosfer, maka kerusakan membran
akan mengganggu fungsi-fungsi seluler sehingga akhirnya mikroba mati.
Dalam berbagai penelitian terakhir,
dilaporkan bahwa pemusnahan mikroba patogen -seperti Listeria pada
produk-produk daging, Salmonella pada telur dan unggas, Vibrio pada oyster,
dapat dilakukan dengan baik melalui perlakuan HPP.
Perlakuan tekanan tinggi juga secara
efektif membunuh mikroba patogen pada jus jeruk yaitu Salmonella dan E coli
0157:H7; tanpa harus mengubah kesegaran dan karakterisktik alami lainnya. Spora
lebih sulit diinaktivasi dengan tekanan tinggi. Mikroba yang paling tahan
tekanan sampai saat ini adalah endospora bakteri gram-positip.
Tahun 1932, Basset dan Macheboeuf
menemukan spora Bacillus subtilis yang ternyata mampu bertahan pada tekanan
1,724 MPa (250,000 psi) selama 45 menit. Tanpa dikombinasikan dengan kenaikan
suhu (45ºC sampai 70ºC), maka perlakuan HPP pada kisaran 500-700 MPa tidak
efektif membunuh spora. Karena itulah maka perlakuan HPP biasanya
dikombinasikan dengan perlakuan peningkatan suhu (tidak terlalu tinggi) dan
penurunan pH.
Enzim atau protein juga relatif lebih
sulit diinaktivasi dengan perlakuan HPP. Enzim yang mengkatalisis reaksi
pencoklatan pada buah-buahan merupakan enzim yang tahan terhadap perlakuan
tekanan tinggi, sehingga tetap menyebabkan pencoklatan pada produk buah-buahan
yang diproses dengan HPP. Karena itu diperlukan perlakuan pendahuluan berupa
blansir untuk menginaktivasi enzim pencoklatan.
Mirip
produk segar
Proses HPP tidak berpengaruh pada
ikatan-ikatan kovalen. Hal ini menyebabkan produk pangan yang diberi perlakuan
tekanan tinggi pada suhu kamar atau suhu yang tidak terlalu tinggi tidak akan
mengalami perubahan kimia ekstensif dan tidak terjadi kerusakan vitamin dan
flavor; sehingga mutu sensori dan mutu gizinya akan sangat mirip dengan mutu
produk segarnya.
Berbagai produk komersial yang diproses
dengan HPP saat ini dapat dijumpai di pasar dunia. Produk dari Jepang berupa
jem dan jeli merupakan produk pertama yang diperkenalkan ke pasar. Berbagai
produk lain adalah jus jeruk, jus kranberi, dan penyalut salad (salad
dressings) juga diproses dengan HPP. Di Amerika, HPP digunakan secara komersial
untuk memproses guakamole (pasta/saus avokad) dan salsa (sambal Meksiko).
Untuk produk dari hewan, oysters
merupakan produk hewani yang secara komersial diproses dengan HPP. Khusus untuk
oysters, tekanan tinggi juga mempermudah proses pengupasan. Pada tekanan 275
Mpa selama 1-2 menit, hampir 100 persen oysters telah terbuka sehingga mudah
memisahkan daging dan cangkangnya. Oysters yang dikupas dengan tekanan
hidrostatik akan minimal kerusakannya.
Pengolahan
bertekanan tinggi minimal menyebabkan perubahan dalam ciri-ciri makanan 'segar'
dengan menghilangkan degradasi termal. Dibandingkan dengan proses termal, HPP
menghasilkan makanan dengan rasa lebih segar, dan meningkatkan penampilan,
tekstur dan gizi. Pengolahan bertekanan tinggi dapat dilakukan pada temperatur
ambien atau lemari pendingin, sehingga menghilangkan termal disebabkan dimasak
off-rasa. Teknologi ini terutama bermanfaat untuk produk-produk yang sensitif
terhadap panas.
Kebanyakan makanan olahan panas saat ini dirawat untuk membunuh bakteri, yang sering mengurangi kualitas produk. Pengolahan bertekanan tinggi memberikan alternatif cara membunuh bakteri yang dapat menyebabkan pembusukan atau penyakit yang bertalian dengan makanan tanpa kehilangan kualitas indra atau nutrisi.
Dalam proses HPP yang khas, produk dikemas dalam wadah yang fleksibel (biasanya sebuah kantong atau botol plastik) dan dimasukkan ke ruang tekanan tinggi yang penuh dengan tekanan-transmisi (hidrolik) cairan. Hidrolik fluida (biasanya air) dalam ruang yang bertekanan dengan pompa, dan tekanan ini ditularkan melalui paket ke dalam makanan itu sendiri. Tekanan diberikan untuk waktu tertentu, biasanya 3 sampai 5 menit. Produk yang diolah kemudian dihapus dan disimpan / didistribusikan secara konvensional. Karena tekanan ditransmisikan secara seragam (dalam segala arah secara bersamaan), makanan tetap bentuknya, bahkan pada tekanan yang ekstrim. Dan karena tidak ada panas yang diperlukan, karakteristik sensorik makanan dipertahankan tanpa mengorbankan keselamatan mikroba.
Kebanyakan makanan olahan panas saat ini dirawat untuk membunuh bakteri, yang sering mengurangi kualitas produk. Pengolahan bertekanan tinggi memberikan alternatif cara membunuh bakteri yang dapat menyebabkan pembusukan atau penyakit yang bertalian dengan makanan tanpa kehilangan kualitas indra atau nutrisi.
Dalam proses HPP yang khas, produk dikemas dalam wadah yang fleksibel (biasanya sebuah kantong atau botol plastik) dan dimasukkan ke ruang tekanan tinggi yang penuh dengan tekanan-transmisi (hidrolik) cairan. Hidrolik fluida (biasanya air) dalam ruang yang bertekanan dengan pompa, dan tekanan ini ditularkan melalui paket ke dalam makanan itu sendiri. Tekanan diberikan untuk waktu tertentu, biasanya 3 sampai 5 menit. Produk yang diolah kemudian dihapus dan disimpan / didistribusikan secara konvensional. Karena tekanan ditransmisikan secara seragam (dalam segala arah secara bersamaan), makanan tetap bentuknya, bahkan pada tekanan yang ekstrim. Dan karena tidak ada panas yang diperlukan, karakteristik sensorik makanan dipertahankan tanpa mengorbankan keselamatan mikroba.
1.8 Peralatan untuk pengolahan dengan Tekanan Tinggi
Peralatan pengawetan dengan tekanan tinggi tersebut menggunakan proses perendaman produk pangan (umumnya dengan air) dalam tabung yang tekanannya bisa ditingkatkan. Caranya, dengan memompakan cairan tambahan ke tabung yang volumenya tetap atau dengan memperkecil volume tabung. Oleh karena itu, proses pengawetan itu sering disebut High Hydrostatic Pressure (HHP). Istilah lain yang sering digunakan adalah Ultra High Pressure (UHP) dan High Pressure Processing (HPP). Untuk keperluan keselamatan kerja, tabung harus didesain mampu menahan tekanan tinggi sampai 800 megapascal dalam waktu yang cukup lama. Dalam operasinya, proses perlakuan tekanan tinggi tersebut bisa dilakukan secara batch maupun semikontinu. Desain saat ini membuat tekanan dengan pompa osilasi dalam bentuk pulsa bersiklus selama kurang 20 menit. Karena pengaruh tekanan tinggi, air dan produk pangan akan terkompresi. Oleh karena itu, pengemas produk harus didesain cukup kuat agar mampu menahan kompresi dan fluktuasi volume.
Bagian utama dari mesin tekanan tinggi
adalah bejana tekan silindris, sering dibangun di baja paduan kekuatan tarik
tinggi. Ketebalan dinding
dirancang untuk bertahan maksimum tekanan kerja dan jumlah siklus untuk kapal
yang dimaksudkan.
Multilayer atau kawat-luka pra-stres
pembuluh digunakan untuk tekanan yang lebih tinggi dari 600 Mpa. Kapal ini
sengaja dirancang dengan sisa tekan menekankan untuk menurunkan tingkat stres
maksimum pada dinding pembuluh selama bertekanan. Dalam cara ketebalan dinding dapat
dikurangi, maka biaya produksi penting seperti bagian dari sistem dapat
diturunkan.
Tekanan pada
dasarnya ditransmisikan dengan dua metode :
1. Dalam
metode langsung,
piston
didorong pada akhir diameter yang lebih besar dengan pompa tekanan rendah, yang
secara langsung
pressurizes
media tekanan. Menurut prinsip
hidrolik, tekanan rendah
diberikan
pada akhir permukaan besar piston untuk menghasilkan tekanan tinggi. Metode
langsung bertekanan memungkinkan kompresi yang sangat cepat tetapi membutuhkan
tekanan tahan dinamis segel antara piston dan permukaan kapal internal.
2. Dalam
metode tidak langsung, tekanan tinggi penguat digunakan untuk memompa media
tekanan dari reservoir ke dalam pembuluh tertutup sampai tekanan yang
diinginkan tercapai. Air adalah
-tekanan
yang dikirim paling luas media yang digunakan dalam tekanan tinggi makanan
aplikasi. Salah satu kenyamanan
air cair adalah perubahan volume yang karena tekanan secara signifikan lebih
rendah daripada di uap atau gas-gas lain (misalnya, untuk 600 MPa pada 22 º C,
volume air menurun 15 persen).
Salah satu keuntungan dari proses
tersebut adalah tekanan yang dihasilkan akan diteruskan ke segala arah, yaitu
ke seluruh bagian tabung.
Hasil penelitian menunjukkan
bahwa pemusnahan mikroba patogen, seperti Salmonella pada telur dan
unggas, dapat dilakukan dengan baik melalui teknik HHP. Teknik tekanan tinggi
tersebut juga efektif membunuh mikroba patogen pada jus jeruk, yaitu Salmonella
dan E colli tanpa mengubah kesegaran dan ciri alami lainnya.
Berbagai produk komersial yang
diproses dengan HPP dapat dijumpai di berbagai belahan dunia. Produk dari
Jepang berupa selai dan jeli merupakan produk pertama yang diperkenalkan ke
pasar. Di Amerika Serikat, HHP secara komersial digunakan untuk memproses saus
advokad dan salsa (sambal meksiko). Ruwanto, Bambang. Asas-asas Fisika SMA kelas XI. Hal
:152.Penerbit:yudhistira
Makanan
dengan HHP dapat diproses dalam dua cara mendasar:
a) Dalam
wadah, di mana tekanan tinggi yang diberikan setelah mengisi dan penyegelan
makanan ke dalamnya atau intermediate paket.
b)
Dalam-massal, di mana tidak ada kemasan menengah ada, tapi aseptik mengisi atau
ultra-bersih dan penyegelan, yang memisahkan potongan peralatan yang
dimaksudkan untuk kontak dengan makanan dari media transmisi tekanan.(4)
1.9 Efek Biologi
Tekanan hidrostatik tinggi menyebabkan
inaktivasi mikroba dan enzim, dan protein denaturasi, bagaimanapun, mekanisme
dasar yang terlibat hanya sebagian dipahami.
Menurut prinsip Chatelier Le, dalam
kondisi kesetimbangan, proses dikaitkan dengan penurunan volume disukai oleh
tekanan dan sebaliknya. Tekanan antara 300 dan 800 MPa dapat menonaktifkan pembusukan
makanan dan patogen mikro-organisme. Tekanan
menyebabkan sejumlah perubahan dalam membran sel mikroba, sel morfologi, dan
biokimia reaksi, yang akhirnya dapat menyebabkan mikroba inaktivasi. Membran sel adalah situs utama tindakan
untuk kerusakan tekanan untuk mikroba sel. Membran
mikroba memainkan peran penting dalam transportasi dan fungsi respirasi, dengan
demikian, perubahan besar dalam permeabilitas membran dapat menyebabkan
kematian sel. Perubahan morfologi
sel melibatkan runtuhnya vakuola gas antar sel, sel anomali perpanjangan, dan
penghentian gerakan dalam kasus motil mikro- organisme. Ada bukti yang baik bahwa perubahan
kecil dalam biokimia hidup sel memainkan peran penting dalam inaktivasi
mikroba. Biokimia reaksi yang
sangat dipengaruhi oleh tekanan biasanya melibatkan reaktan dan produk yang
berbeda dalam sejumlah kelompok terionisasi, seperti molekul air dan asam.
Tingkat inaktivasi mikroba dicapai
tergantung pada jenis dan jumlah mikro-
organisme,
besarnya dan durasi pengobatan HHP, suhu, dan komposisi media suspensi atau
makanan. Secara umum, ragi dan
jamur lebih mudah dilemahkan oleh tekanan dari bakteri. Di antara bakteri, bentuk vegetatif
lebih rentan dari spora. Sensitivitas
tekanan relatif sel vegetatif membuat mereka target pertama untuk pengawetan
makanan dengan tekanan tinggi teknologi, dan khususnya untuk produk dalam yang
sifat makanan (misalnya, pH rendah dalam jus buah) memastikan bahwa
tekanan-tahan spora pembentuk tidak dapat tumbuh. Perkecambahan spora dapat diinduksi
dengan mengubah moderat tekanan siklus, yang meninggalkan sel vegetatif rentan
terhadap inaktivasi. Gram-
bakteri positif lebih tahan daripada bakteri gram negatif, dan bakteri pada
fase pertumbuhan stasioner lebih tahan dari bakteri yang tumbuh di logaritmik
fase.
Umumnya, peningkatan tekanan meningkatkan
inaktivasi mikroba. Namun,
meningkatkan waktu perawatan tidak selalu meningkatkan angka kematian mikroba. Ketika dikombinasikan dengan faktor
pelestarian lainnya, seperti aktivitas air, pH, suhu atau antimikroba, aksi
tekanan dapat memiliki aditif, antagonis, atau efek sinergis. Makanan dengan aktivitas air rendah
dicapai dengan gula yang tinggi konsentrasi menurunkan kepekaan dari
mikroorganisme untuk memaksa (antagonis efek). PH rendah dan penggunaan suhu moderat
gabungan mempromosikan tekanan efikasi (efek sinergis) pada inaktivasi mikroba.
Enzim dapat aktif melalui tindakan tekanan
dengan mengganggu situs aktif mereka. Enzim adalah protein dalam aktivitas
biologis yang muncul dari situs aktif membawa bersama-sama oleh konfigurasi
tiga dimensi dari molekul. Bahkan
perubahan kecil situs aktif dapat menyebabkan hilangnya aktivitas enzim. Tekanan di atas 150 MPa menginduksi
parsial berlangsung dan disosiasi struktur protein, karena modifikasi hidrofobik
dan elektrostatik obligasi. Namun,
HHP tidak mempengaruhi ikatan kovalen, dengan demikian, enzim dapat refold
setelah depressurization, sebagian atau seluruhnya pulih seperti aktivitas
biologi asli. Sejak denaturasi
protein dikaitkan dengan konformasi perubahan, aksi tekanan dapat mengubah
fungsi dari enzim (misalnya, kenaikan atau hilangnya aktivitas biologis atau
perubahan spesifisitas substrat). Tekanan
saja secara umum tidak cukup untuk menonaktifkan enzim makanan yg memburuk. Sisa aktivitas enzimatik enzim yg
memburuk, jika cukup tinggi, sangat bisa mengurangi umur simpan
HHP-diperlakukan makanan. Namun,
ketika tekanan digunakan dalam kombinasi dengan faktor lain, seperti sebagai
perlakuan panas ringan, inaktivasi enzim dapat dicapai.
Struktur protein makanan dan polisakarida
dapat diubah dengan tekanan tinggi untuk membawa modifikasi dalam reologi dan
dimulut. Tekanan dapat menginduksi gelasi suspensi, solusi protein berbagai makanan,
seperti sebagai otot homogenat, surimi, putih telur, dan protein kedelai. Gel diperoleh HHP pengolahan memiliki
warna lebih terang dan kekuatan lebih rendah dari gel diperoleh dengan panas
tradisional pengolahan. Namun,
nilai gizi gel HHP yang diperoleh lebih baik dipertahankan dan tekstur novel
mereka potensial dapat digunakan di daerah pengembangan produk makanan. Pati dapat didorong untuk menjadi
agar-agar dengan tindakan tekanan. Dalam
panas akibat gelatinisasi, yang granul urutan molekul terganggu dan larut
amilosa sedangkan membengkak granul. HHP
mengganggu struktur granula pati amilosa tanpa pencucian, menyebabkan granul
terbatas ekspansi saat pembengkakan. Gel
yang diperoleh dari pati HHP gelatinized memiliki lebih lemah matriks dari
panas yang disebabkan jenis.
Makanan beku dapat dicairkan dengan pengobatan
tekanan, mengurangi waktu yang diperlukan pada tekanan atmosfer, sehingga
mengurangi hilangnya sifat retensi cairan dan meningkatkan pelestarian warna
dan rasa buah. Pencairan umumnya
terjadi lebih lambat dari pembekuan, berpotensi memungkinkan kerusakan lebih
lanjut pada sampel. Oleh karena
itu, tekanan yang dibantu pembekuan dan pencairan mewakili wilayah potensi
pengembangan, meskipun penelitian awal beberapa telah dipublikasikan sejauh
ini.(6)
DAFTAR PUSTAKA
1. Hariyadi, Purwiyatno. 2010. TEKNOLOGI ULTRA
HIGH PRESSURE
PanganTetap Segar dalam Tekanan Besar.
PanganTetap Segar dalam Tekanan Besar.
2. Muchtadi,
Tien. Ayustaningwarno, Fitriyono. 2010. Teknologi proses
pengolahan pangan. ALFABETA: Jakarta
pengolahan pangan. ALFABETA: Jakarta
3. Rendueles,
E., et al., Microbial food safety assesment of high hydrostatic
pressure processing: A review. LWT-Food Science and Technology (2010)
pressure processing: A review. LWT-Food Science and Technology (2010)
4. Dekker,
Marcel. Nonthermal Pelestarian Makanan.
5. Kumar, Praveen. dkk. 2006. High Hydrostatic Pressrure Extration of
Antioxidantd from Morinda Citrifolia Fruit-Process Parameter
Optimization.
6. Barbosa
Canovas, GV, Gongora-Nieto, MM, Rodriguez, JJ dan Swanson,
BG. MAKANAN ENGINEERING - Vol. III - pengolahan nonthermal
Makanan dan Emerging Technologies.
BG. MAKANAN ENGINEERING - Vol. III - pengolahan nonthermal
Makanan dan Emerging Technologies.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar