Aktivitas Air Dessy

TUGAS MATA KULIAH PENGETAHUAN ILMU BAHAN DAN PENGEMBANGAN PRODUK AGROINDUSTRI

”AKTIVITAS AIR DAN PENGERINGAN”

Oleh

DESSY MAULIDYA MAHARANI F351080101

Dosen Prof. Dr. Ir. TUN TEDJA IRAWADI, MS

MAYOR TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009 0 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Pendahuluan

Bahan pangan yang berasal dari hasil-hasil pertanian, peternakan, dan perikanan biasanya diolah terlebih dahulu sebelum dikonsumsi, walaupun ada juga yang dikonsumsi dari bahan mentahnya. Hasil panen baik yang berasal dari pertanian, peternakan maupun perikanan, apabila dibiarkan begitu saja akan mengalami perubahan secara kimiawi, fisik, mekanik dan mikrobiologik, dan perubahan ini dapat mengakibatkan bahan pangan tersebut tidak layak konsumsi. Secara umum jaringan tanaman dan hewan merupakan suatu sistem terdiri dari karboidrat, protein, dan lemak, dengan jumlah air yang terbanyak. Di samping kadar air yang tinggi, bahan pangan ini juga mengadung zat-zat gizi yang mengakibatkan sebagian besar produk tersebut mudah mengalami kerusakan. Untuk mengatasi keadaan tersebut berbagai cara seperti pengolahan, pengawetan dan pengemasan perlu diterapkan, agar kebutuhan gizi manusia dapat terpenuhi. Sebagaimana diuraikan terdahulu, kerusakan bahan pangan pada umumnya merupakan kerusakan kimiawi, enzimatik, mikrobiologik atau kombinasi antara ketiga macam kerusakan tersebut. Semua jenis kerusakan ini dipengaruhi oleh air selama prosesnya, oleh karena itu banyaknya air dalam bahan pangan akan ikut menentukan kecepatan terjadinya kerusakan. Karena perannya yang sangat penting sebagai komponen makanan dan produk diperlukan pemahaman mengenai sifat dan perilakunya. Adanya air mempengaruhi kemerosotan mutu produk khususnya produk pangan secara kimia dan mikrobiologi. Begitu pula, penghilangan (pengeringan) atau pembekuan air penting pada beberapa metode pengawetan makanan. Pada kedua peristiwa itu perubahan yang mendasar pada produk dapat terjadi.

1 Dessy Maulidya Maharani. 2009

AIR A. Struktur molekul air

Penyebab utama perilaku air yang tidak biasa terdapat pada struktuk molekul air dan pada kemampuan molekul air untuk membentuk ikatan hydrogen. Dalam molekul air atom-atom disusun dengan sudut 105o dan jarak antara inti hydrogen dan oksigen 0,0957nm ( Jonh Deman, 1989)

Gambar 1. Molekul Air Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Water molecule Air terdiri dari satu atom oksigen yang berikatan kovalen dengan dua atom hydrogen. H2O adalah molekul yang paling polar. Dari gambar terlihat atom oksigen berwarna merah berada ditengah dengan ikatan tipis kovalen mengikat hidrogen berwarna biru. Daerah bulat transparan mewakili permukan setiap molekul dan tercipta dari ikatan van der waals konstituent atom-atom Pada pemanasan 100oC, molekul air dengan cepat mendapatkan energi dan lebih berenegi lagi saat perubahan fase dari cair memasuki fase gas. Ini yang mungkin terjadi diatas panci air mendidih. Ketika uap di hasilkan, akan mendesak tekanan gas dan ini yang di tangkap untuk mengontrol mesin uap dan turbin uap. Kebanyakan dari revolusi industri menggunakan tenaga dari system uap untuk pabrik, kereta api dan kapal uap. Tenaga uap juga digunakan dalam energy nuklir dan sistem pembersih, 2 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Jenis Air

Kandungan air pada suatu bahan hasil pertanian terdiri dari 3 jenis yaitu : (1). Air bebas ( free water ). Air ini terdapat pada permukaan bahan, sehingga dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya serta dapat dijadikan sebagai media reaksi-reaksi kimia. Air bebas dapat dengan mudah diuapkan pada proses pengeringan. Bila air bebas ini diuapkan seluruhnya, maka kadar air bahan akan berkisar antara 12 % sampai 25 %. air bebas ditentukan denagn cara ; 1. mengempa sample makanan di atas kertas saring, 2. dengan cara mengencerkan memakai zat berwarna atau 3. dengan cara sentifuge. (2). Air terikat secara fisik. Air jenis ini merupakan bagian air yang terdapat dalam jaringan matriks bahan (tenunan bahan) akibat adanya ikatan- ikatan fisik. Air jenis ini terdiri atas : a. Air terikat menurut sistem kapiler yang ada dalam bahan karena adanya pipa-pipa kapiler pada bahan. b. Air absorpsi yang terdapat pada tenunan-tenunan bahan karena adanya tenaga penyerapan dari dalam bahan. c. Air yang terkurung di antara tenunan bahan karena adanya hambatan mekanis dan biasanya terdapat pada bahan yang berserat. (3). Air terikat secara kimia. Untuk menguapkan air jenis ini pada proses pengeringan diperlukan energi yang besar. Air yang terikat secara kimia terdiri atas : a. Air yang terikat sebagai air kristal. b. Air yang terikat dalam sistem dispersi koloid yang terdiri dari partikel-partikel yang mempunyai bentuk dan ukuran beragam. Partikel-partikel ini ada yang bermuatan listrik positif atau negatif sehingga dapat saling tarik menarik. menarik. Kekuatan ikatan yang 3 Dessy Maulidya Maharani. 2009

ada dalam ketiga jenis air tersebut berbeda-beda dan untuk memutuskan ikatannya diperlukan energi penguapan.

Besarnya energi penguapan untuk air bebas paling

rendah, kemudian diikuti oleh air terikat. Air terikat,: air terikat dapat tertarik dengan kuat dan dapat terambat dalam tahan yang kaku dan longgar. Dalam bentuk ini air tidak dapat bertindak sebagai pelarut dan tidak membeku. Air terikat dapat dihitung melalui kandungan protein, pada jaringan hewan air terikat berkisar 8 sampai 10% dari total air dalam jaringan. Pada putih telur, kuning telur, daging dan ikan terdapat 0,4 gr per gr protein kering. Pada buah dan sayuran terdapat kurang dari 6% air tak terbekukan. B. Aktivitas air Definisi aktivitas air

Scott (1957) pertama kali menggunkan aktivitas air sebagai petunjuk akan adanya sejumlah

air

dalam

bahan

pangan

yang

dibutuhkan

bagi

pertumbuhan

mikroorganisme. Aktivitas air ini juga terkait erat dengan adanya air dalam bahan pangan. Air dalam bahan pangan berperan sebagai pelarut dari beberapa komponen di samping ikut sebagai pereaksi, sedang bentuk air dapat ditemukan sebagai air bebas dan air terikat. Air bebas dapat dengan mudah hilang apabila terjadi pengupan dan pengeringan,

sedangkan

air

terikat

sulit

dibebaskan

dengan

cara

tersebut.

Pengurangan air bertujuan mengawetkan bahan pangan. Kriteria ikatan air dalam aspek daya awet bahan pangan dapat ditinjau dari kadar air, konsentrasi larutan, tekanan osmotik, kelembaban relatif berimbang dan aktivitas air. Kadar air dan konsentrasi larutan hanya sedikit berhubungan degan sifat-sifat air yang berada dalam bahan pangan. Dapat disepakati bahwa aktivitas air (Aw) merupakan parameter yang 4 Dessy Maulidya Maharani. 2009

sangat berguna untuk menunjukkan kebutuhan air atau hubungan air dengan mikroorganisme dan aktivitas enzim. Dari aktivitas air ini tentunya akan berpengaruh terhadap aktivitas enzim dan vitamin yang ada didalam makanan tersebut, berubahnnya enzim pasti akan merubah aroma, rasa serta kenampakan dari makanan, oleh karena itu hingga saat ini para peneliti masih berjuang keras untuk mempertahankan vitamin dan aktivitas enzim yang ada dalam makanan termasuk dalam proses pengeringan. Kandungan air dalam bahan pangan akan berubah-ubah sesuai dengan lingkungannya, dan hal ni sangat erat hubungan dengan daya awet bahan pangan tersebut. Hal ini merupakan pertimbangan utama dalam pengolahan dan pengelolaan produk. Banyak pembuatan pangan mencoba mengontrol keamanan pangan mereka dengan pengukuran kandungan kelembaban (Rh). Standar internasional kelembaban digunakan untuk parameter beberapa produk, tetapi ketika keselamatan pangan dipertimbangkan, dengan pengukuran kelembaban bisa didapat nilai kasar bahkan bisa didapat nilai yang menyesatkan. Kelembaban adalah semua tentang kuantitas banyaknya air, sedangkan Aktivias air (Aw) adalah tentang kualitasnya. Aktivitas air adalah hubungan antara kandungan air dan kelembaban nisbi. Pada umumnya kita cukup mengenal tentang konsep kandungan air dari suatu produk. Salah satu cara mengukur kadar air adalah dari hilangnya air akibat pengeringan, infrared, NMR atau titrasi Karl Fisher. Kelembaban nisbi sangat penting dalam menentukan pelebelan nutrisi produk, spesifikasi metode dan proses monitoring. Bagaimanapun, kandungan air sendiri bukan prediksi yang nyata dari respon mikrobiologi dan reaksi kimia dalam bahan. 5 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Aktifitas air didefinisikan sebagai perbandingan antara tekanan uap air dari larutan dengan tekanan uap air murni pada suhu yang sama

di mana

P = Tekanan uap air murni dari larutan pada suhu T Po = Tekanan uap air murni pada suhu T.

Aktifitas air dapat juga dinyatakan sebagai sejumlah molekul dalam larutan, dan menurut hukum Raoult dapat dinyatakan sebagai berikut :

di mana n1 = jumlah molekul zat yang dilarutkan n2 = jumlah molekul air Parameter ini juga dapat didefinisikan sebagai : Kelembagaan relatif berimbang (equalibrum relative humidity) ERH dibagi 100

Aktivitas air dapat juga dikaitkan dengan tekanan osmotic dan diformulasikan sebagai berikut :

di mana

R= jumlah molekul zat yang dilarutkan T= jumlah molekul air V = Molal volume air

Sedang satuan unit yang dipergunakan adalah dnes/cm2 Aw dari bahan pangan adalah untuk mengukur terikatnya air pada bahan pangan atau komponen bahan pangan terebut, di mana Aw dari bahan pangan 6 Dessy Maulidya Maharani. 2009

cenderung untuk berimbang dengan Aw lingkungan sekitarnya. Batas dari kandungan air adalah sebagai indikator dari keselamatan dan kualitas sebagai sifat untuk membedakan, dimana air bergabung dengan komponen lain dalam produk. Kandungan air bervariasi dari satu produk dengan produk lainnya dan dari formulasi satu dengan formulasi satunya. Salah satu contoh kadang produk mengandung 15% air, sementara yang lain mengandung hanya 8% air dapat ditumbuhi mikrobial. Bagaimanapun produk yang lebih basah mengandung porsi air yang lebih banyak. Dimana secara kimia airnya bergabung dengan komponen yang lain memungkinkan tersedianya mikroba. C. Sorpsi Kadar air isotermis

Hubungan besarnya Aw dan kadar air dalam bahan pangan pada suhu tertentu digambarkan pada gambar dibawah. Bentuk khas kurva sorpsi kadar air isotermis tergantung pada cara tercapainya kadar air maupun aktivitas air bahan pangan tersebut, apakah dicapai dengan desorpsi atau adsorpsi. Isoterm adsorpsi diperlukan untuk mengamati produk higroskopis, dan isoterm desorpsi berguna untuk meneliti proses pengeringan.

B

A

C

Gambar 2. Kurva Sorpsi Kadar air isotermis (Sumber : www.vasaila.com) Kurva menunjukkan bahwa bahan pangan yang mempunyai nilai Aw sama dapat mempunyai kadar air berbeda. Daerah A mempunyai nilai Aw di bawah 0,20 7 Dessy Maulidya Maharani. 2009

(ERH 20%) disebut monolayer dengan molekul air terikat sangat erat, kadar air berkisar 5% sampai 10%. Daerah B mempunyai nilai Aw antara 0,20 sampai 0,60, air terikat kurang erat dan merupakan lapisan-lapisan. Di daerah ini air berperan sebagai pelarut, oleh karena itu aktivitas enzim dan pencoklatan non enzimatis dapat terjadi. dan daerah C mempunyai nilai Aw diatas 0,60.

Gambar 3. Nilai Aw dan Kelembaban beberapa produk pangan (Obin, 1991) Metode Pengukuran Nilai A w

Pengukuran Aktivitas air (Aw) terhadap bahan pangan dapat dilakukan dengan berbagai metode. Ketepatan pengukuran sekitar 0,02 unit Aw, sedangkan pengukuran Aw bahan pangan selama penyimpanan dibutuhkan ketelitian kurang-lebih 0,005 Aw. Pengukuran Aw sampai saaat ini masih berdasarkan pengukuran kelembaban relatif berimbang dari bahan tersebut terhadap lingkungannya. Pada umumnya pengukuran Aw dengan memakai kurva kalibrasi dengan menggunakan larutan garam jenuh. Adapun nilai Aw untuk beberapa garam jenuh yang telah disepakati adalah sebagai berikut:

Tabel 1.Nilai Aw beberapa Garan Jenuh


Garam NaOH LiCl CH3COOK MgCl2 NaI K2CO3 Mg(NO3)2 NaBr NaNO2 KI SrCl2 NaNO3 NaCl KBr KCl K2CrO4 Na2SO4 BaCl2 KNO3 (NH4)H2PO4 K2SO4 Dari : Agus 2004

Aw 0.07 0.11 0.22 0.32 0.36 0.43 0.51 0.58 0.64 0.69 0.71 0.74 0.76 0.81 0.84 0.86 0.86 0.9 0.93 0.93 0.97

Berikut ini beberapa metode pengukuran Aw : 1. Pengukuran kurva secara interpolasi

Nilai Aw dan bahan tidak kurang maupun naik kadar airnya pada suhu terparameter ini diukur menggunakan kelembaban relatf berimbang. Konsep ini dapat dipakai untuk mengukur nilai Aw bahan yang belum diketahui. Berat sample yang mengalami kenaikan atau penurunan kadar air pada wadah yang mempunyai kelembaban berbeda, diukur setelah dibiarkan selama 2 jam. Nilai Aw didapat pada data tersebut. Garis yang dipereloh akan memotong garis yang menunjukkan tidak adanya kadar air. Titik perpotongan ini merupakan titik interpolasi yang merupakan nilai Aw sample. Secara sistematik dapat dilakukan sebagai berikut :


10 gram dari masing-masing bahan yang telah dihaluskan diletakkan dalam cawan petri yang telah ditimbang, selanjutnya disimpan dalam desikator yang berisi larutan garam jenuh dengan nilai kelembaban relatif berkisar 0 – 98 % pada suhu kamar. Kenaikan dan penurunan berat diukur setelah 2, 4 dan 6 jam, kemudian penimbangan dilanjutkan setelah 24 jam sampai keseimbangan tercapai. Data yang diperoleh digambarkan dalam kurva serta titik interpolasi menunjukkan nilai Aw dihitung dengan membagi nilai kelembaban relatif berimbang dengan 100. Tabel 2 Nilai Aw dari beberapa bahan Pangan Setengan basah dan Bahan pangan kering Sample Waktu Bahan Pangan setengah Basah Mangga Pisang Wortel Bahan Pangan Kering Tepung sup Tomat Tepung sup Ayam Campuran Telur Dari Jayaraman Ramaniuja (1977)

Kadar air

Nilai Aw 6 24

2

4

33.0 35.0 40.0

0.775 0.800 0.755

0.775 0.800 0.755

0.775 0.800 0.760

0.780 0.790 0.750

0.780 0.790 0.750

3.5 3.8 2.1

0.240 0.180 0.255

0.240 0.180 0.260

0.230 0.240 0.260 0.260 0.260 0.260

0.240 0.260 0.260

48

Kelemahan metode ini adalah memerlukan waktu yang cukup lama dan tempat yang lebar karena dibutuhkan sejumlah desikator selama penyimpanan.

Gambar 4.

Kurva isotermis interpolasi dari bahan pangan setengah basah (buah mangga) pada suhu kamar untuk berbagai waktu. Dari Jayaraman Ramaniuja (1977) 10

Dessy Maulidya Maharani. 2009

2. Pengukuran Secara Manometrik

Pengukuran ini memberikan hasil ketelitian cukup tinggi yaitu 0,002 unit Aw. Adapun cara pengkurannya adalah sebagai berikut: Sample dihaluskan dan dimasukkan labu gelas yang disambungkan dengan manometer sederhana. Peralatan manometer kemudian dikosongkan dan selama proses ini labu sampel suhunya dipertahankan -80oC. Selanjutnya sample dipanaskan sampai sama dengan suhu kamar, sedang satu bagian dari manometer dipertahankan pada tekanan nol. Permukaan cairan dalam tungkai akan berubah akibat naiknya tekanan, dank arena tekanan uap sample itu sendiri. Udara yang terperangkap dalam sample juga berperan dalam perubahan permukaan tersebut. Pengukuran kelembaban relatif berimbang secara multiple dapat dilakukan dengan menggunakan sampel yang sama pada berbagai kadar air, yang membiarkan kadar air tersebut tersuling ke dalam perangkap beku, kemudian menimbang kembali sample tersebut. Adapun kelemahannya dalah cukup sulit dioperasikan dan sangat mudah pecah. Bahan–bahan yang mudah menguap dalam jumlah yang banyak tidak dapat diukur nilai Aw nya dengan alat ini. 3. Pengukuran dengan Keseimbangan Bitermal

Prosedur pengukuran nilai Aw dengan metode keseimbangan bitermal merupakan pengukuran tekanan uap larutan dalam keadaan seimbangan pada suhu 25oC dengan air murni pada suhu yang lebih rendah.


Alat ini terdiri dari tabung berdinding tipis terbuat dari tembaga, yang menghubungkan dua wadah berbentuk setengah bulatan yang beralas rata, masingmansing dicelup dalam penangas air. Wadah berbentuk setengah bulatan yang berisi sample yang akan diukur Aw nya dicelup dalam penangas air dengan suhu 25oC, sedang wadah lain yang berisi air murni dicelup dalam penangas ar denga suhu yang lebih rendah. Suhu masing-masing penangas air diukur secara teliti dengan termokopel

konstanta

tembaga.

Dengan

menggoyang

tungkai

penggoyang

keseimbangan akan tercapai. Kemudian perbedaan suhu antara kedua wadah tersebut dihitung. Suhu merupakan suhu sample dan air murni. Perbedaan suhu ini dihitung secara tepat dari bacaan termokopel emf (E), dengan rumus sebagai berikut :

Kemudian konsentrasi air dalam larutan diukur, dan tekanan uap dari air pada suhu 25oC – ToC dibaca pada table yang telah tersedia (International Critical Tables). Nilai Aw dihitung dari rasio kedua tekanan uap tersebut. Metode ini cukup sulit dilakukan dan membutukan banyak waktu, pada umumya hanya dugunakan mnegukurb nilai Aw dari berbagai larutan jernih. 4. Metode Higrometer Rambut

Prinsip pengukuran ini didasarkan pada daya higroskopis rambut dan daya mulur rambut ketika menyerap uap air. Jika udara kering maka rambut akan mengerut, sebaliknya bila udara basah maka rambut akan mekar.Tiga helai rambut atau lebih diikatkan pada sebuah tangkai yang berhubungan dengan pena pencatat atau jarum penunjuk skala kelembaban. Alat ini relatif kurang peka dibandingkan dengan instrumen lain, tingkat ketelitian hanya lebih kurang 0.03 aw, tetapi cukup 12 Dessy Maulidya Maharani. 2009

baik untuk keperluan praktis di industri atau untuk penelitian pendahuluan, karena harga dan biaya operasionalnya relatif murah. 5. Pengkuran dengan Keseimbangan Isopeotik

Dengan prosedur ini, kenaikan berat beberapa bahan yang bersifat menyerap seperti mikrokristalin selulosa atau protein dapat duikur pada nilai Aw tertentu. Keseimbangan biasanya dilakukan dalam sejumlah desikator vakum, yang masingmasing berisi larutan garam jenuh dengn nilai Aw yang berbeda-beda. Dai data tersebut sorpsi isoterm standar dapat dihitung. Selanjutnya sample yang diukur diletakkan dalam salah satu desikator selama 24-48 jam, selanjutnya perubahan berat akhir periode dibandingkan dengan isoterm standar. Keuntungan dari teknik gravitasi ini adalah harga sangat murah, ketepatannya tinggi dan bebas dari kontaminasi, sedang kelemahannya memerlukan waktu yang cukup lama dan desikator yang banyak. 6. Pengukuran dengan Higrometer Listrik

Pada Beberapa tahun ini higrometer listrik telah dikembangkan. Dalam pengukuran nilai Aw bahan pangan ada dua macam tipe. Tipe Pertama, adalah pengukuran konduktivitas atau tahanan suatu garam higroskopis dalam keadaan seimbaang dengan atmosfer pda suhu kamar. Oleh karena air dapat diserap atau dikeluarkan oleh garam, maka kemampuannya membawa arus listrik dapat diukur. Peralatan ini dikenal dengan higrometer Gregory atau Dunmora yang tergantung pada rancang bangun elemen pengindera kelembapan. Tipe Kedua, disebut higrometer elektronik. Penoperasian alat tersebut membutuhkan arus listrik yang berganti-ganti


melalui larutan jenuh LiCl, yang kemudian tertahan pada bahan pembawa arus yang berbeda 25 V, yang memanaskan sel dan dialirkan melalui larutan. Tekanan uap air larutan akan meningkat; Bila melebihi tekanan uap air sekitar, penguapan akan terjadi. Sisa LiCl yang kering tidak lagi mengalirkan listrik dan pemanasanpun terhenti. Pada saat LiCl itu dingin, air akan terserap, dan siklus akan terulang lagi pada besaran yang berkurang. Suhu akan tercapai dan tekanan uap air dari larutan akan sama dengan tekanan uap air dari lingkungan sekitar. Apabila keadaan tercapai, suhu diukur dan dihubungkan dengan tekanan uap air larutam jenuh LiCl serta lingkungan sekitarnya. Dari data kelembaban lingkungan sekitarnya dapat dihitung. Pengukuran dengan alat-alat tersebut diatas membutuhkan kalibrasi dengan larutan yang telah diketahui nilai Aw -nya. Larutan garam jenuh biasanya dipakai untuk kalibrasi. Banyaknya kalibrasi tergantung dari alat yang dipakai dan sample yang diukur. Namun demikian seringkali perlu dilakukan kalibrasi lebih dari satu atau dua kali dalam seminggunya. Higrometer listrik mempunyai alat pengukur Aw dengan ketepatan cukup baik, cepat dan mudah. Namun harganya cukup mahal dan membutuhkan penjagaan terhadap sensor-sensor. Sensor mudah terkontaminasi dengan glikol ammonia, ion-ion asetat dan bahan organik yang mudah menguap lainnya. Oleh karena itu bila bahan pangan yang akan diukur nilai Aw -nya diduga mengandung bahan-baan yang dapat mencemari sensor (misalnya bahan pangan yang mempunyai odor yang kuat), satu titik kalibrasi sedikitnya harus diteliti kembali selesai mengukur nilai Aw. Hal itu untuk menyakinkan bahwa data yang diperoleh dapat dipercaya. 14 Dessy Maulidya Maharani. 2009

7. Pengukuran dengan Metode Kimia

Beberapa bahan kimia dapat berubah warna jika menyerap air dari atmosfer dengan kelembaban tinggi. Oleh karena itu bahan-bahan kimia tersebut direkatkan pada sepotong kertas pengisap. Potongan kertas mengandung kimia tersebut berubah warna sesuai dengan banyaknya uap air yang terserap bila dibandingkan dengan peta warna standar. Hal ini serupa dengan yang terjadi pada kertas pengukur pH. Sistem ini pakai dalam bidang biologi untuk mengukur tingkat respirasi, Juga telah diusahakan untuk bidang pangan. Kendalanya adalah keseimabngan yang lama dan kurang tepat, sehingga hanya dipakai untuk pengukuran kasar. 8. Pengukuran dengan Metode Penurunan titik beku.

Metode pengukuran Aw dengan pengukuran titik beku sudah jarang sekali dipakai, walaupun menurut beberapa pakar, hasil yang diperoleh dengan cara ini cukup tepat. Dalam teknik ini, penurunan titik beku dapat dipakai untuk mengukur secara efektif gram molekul larutan yang ada. Nilai pengukuran ini kemudian digunakan dengan salah satu perhitungan menurut hukum Raoult untuk Nilai Aw. Metode ini sangat cocok untuk mengukur nilai Aw diatas 0,080; tetapi kurang sesuai untuk mengukur nilai Aw bahan padat. Rockland (1980) D. Pengaruh Aktivitas air pada pertumbuhan miroorganisme

Mikroorganisme dapat berkembang dengan baik pada kadar air 80%. Air dalam makanan digunakan sebagai media tumbuh. Apabila air dihilangkan dari makanan maka mikroorganisme juga akan ikut hilang dan pertumbuhannya akan berhenti. Pengeringan parsial kurang efektif untuk total pengeringan. Bahkan untuk pengeringan parsial mikrooganisme masih dapat tumbuh dan berkembang. 15 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Bakteri dan ragi secara umum memerlukan lebih memerukan kelembaban di banding jamur, dan jamur sering kali tumbuh di tempat yang agak kering dimana tempat itu bukan yang disukai bakteri atau ragi. Contohnya bagian kering buahbuahan. Pada suhu kamar mikroorganisme tumbuh pada kisaran Aw 0.90 sampai 1. Bahkan sebagian ragi dan jamur dapat tumbuh perlahan pada Aw sekitar 0.65

Beberapa prinsip yang dialkukan Scott (1957) dan masih berlaku sampai sekarang: 1. Aw

bukan

kadar

air,

tetapi

penentu

pertumbuhan

mikroorganisme.

Kebanyakan bakter tidak dapat tumbuh pada nilai Aw di bawah 0.91, jamur tidak dapat tumbuh dibawah nilai 0.81. Beberapa jamur xerofilik memiliki batas tumbuh pada kisaran 0.70-0.75 dan disebut batas terendah bagi jamur 2. Faktor ekstrinsik dan intrinsik memepengaruhi tingkat Aw yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroorganisme ( seperti tersediannya zat-zat gizi, pH, Oksigen, dan suhu.) 3. Pengurangan air atau perubahan fase air dalam bahan pangan oleh penambahan bahan yang larut dalam air dapat mengakibatkan terjadinya penyesuaian terhadap nilai Aw. 4. Penurunan nilai Aw oleh penambahan humektan menunjukkan bahwa zat yanh ditambahkan mempunyai pengaruh yang cukup kompleks terhadap pengaruh Aw itu sendiri. Misalnya pertumbuhan mikroba dapat ditekan secara efektif oleh sodium klorida gliserol. Masing-masing

jenis

mikroba

mempunyai

nilai

Aw

sendiri

dalam 16

Dessy Maulidya Maharani. 2009

pertumbuhannya seperti terlihat pada tabel berikut : Tabel 3. Aktivitas air minimal bagi pertumbuhan beberapa mikroorganisme kisaran khusus beberapa makanan Kisaran Aw bagi beberapa makanan

Aw

Sayuran, buah-buahan, daging ayam, ikan susu segar Daging yang diredam dalam larutan garam (cured meats) Salami, sirup gula, keju kering

1.0

Beras, kacang polong, tepung, serelia, kue-kue Makanan setengah basah, makanan yang diawetkan dengan garam Buah-buahan kering

0.8

0.9

0.7 0.6

dan

Aw minimum untuk beberapa jenis mikroorganisme

- C. Botulium - Salmonella - Kebanyakan bakteri, ragi - Stapylococus - Kebanyakan jamur - Bakteri halofilik - Mikroorganisme sangat osmofilik

yang

Makanan kering Dari : Buck et al (1986) Tabel 4. Perkiraan batas minimum nilai Aw dengan beberapa mikroorganisme yang penting dalam pengolahan bahan pangan Organisme Kelompok Bakteri pembusuk Khamir pembusuk Kapang pembusuk Organisme khusus Clostridium botulini tipe E Pseudomonas spp Acinobacter spp Eshchericia coli Entherobacter aerogenes Bacillus subtilis Clostridium botulini

Tipe A dan Tipe B Candida utilis Vibrio parahaemolyticus Botrytis cinerea Rhizopus stolonifer Mucor Spinosus

Aw 0.90 0.88 0.80 0.97 0.97 0.96 0.96 0.95 0.95 0.94 0.94 0.94 0.93 0.93 0.93

Organisme Kelompok Bakteri halofilik Khamir xerofilik Kapang osmofilik Organisme khusus Candida scotii Trichosporan pullulans Candyda xeilanoides Endomyces vernalis Staphyloccocus aureus Alternaria citri Penicillium patulum Aspergilus glaucus Aspergilus conicus Aspergilus echinulatus Sacharomiches rouxii Monasus bisporus (Xeromiches bisporus)

Aw 0.75 0.61 0.60 0.92 0.91 0.90 0.89 0.86 0.84 0.81 0.70 0.70 0.64 0.62 0.61

Sumber : Jay (1986) 17 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Hubungan tertentu dapat terjadi antara nilai Aw, suhu dan zat gizi. Kisaran nilai Aw diamana mikroorganisme dapat tumbuh dengan baik pada suhu optimum bagi pertumbuhan nya. Sebagai contoh dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 5. Pertumbuhan costridium botulini Tipe B pada berbagai tingkat Suhu, pH, dan nilai Aw Suhu (oC) 20

pH

0.997

0.99

0.98

0.97

0.96

0.95

5 6 4* 9 9 7 2 2 4 9 8 2 2 4 14 9 30 5 6 2 2 2 9 7 1 1 1 3 9 14 8 1 1 1 4 13 9 40 5 6 1 1 2 3 14 7 1 1 1 2 3 9 8 1 1 1 2 9 14 9 Dari : Troller dan Cristian (1987) Periode inkubasi (dalam hari) sebelum pertumbuhan diketahui pada suhu 10oC

0.94

17


PENGERINGAN

1. Pengertian dan Tujuan Pengeringan

Pengeringan adalah proses pengeluaran air atau pemisahan air dalam jumlah yang relatif kecil dari bahan dengan menggunakan energi panas. Hasil dari proses pengeringan adalah bahan kering yang mempunyai kadar air setara dengan kadar air keseimbangan udara (atmosfir) normal atau setara dengan nilai aktivitas air (Aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologis, enzimatis dan kimiawi. Pengertian proses pengeringan berbeda dengan proses penguapan (evaporasi). Proses penguapan atau evaporasi adalah proses pemisahan uap air dalam bentuk murni dari suatu campuran berupa larutan (cairan) yang mengandung air dalam jumlah yang relatif banyak. Pengeringan merupakan salah satu proses pengolahan pangan yang sudah lama dikenal. Tujuan dari proses pengeringan adalah : menurunkan kadar air bahan sehingga bahan menjadi lebih awet, mengecilkan volume bahan sehingga memudahkan dan menghemat biaya pengangkutan, pengemasan dan penyimpanan. Di samping itu banyak bahan hasil pertanian yang hanya digunakan setelah dikeringkan terlebih dahulu seperti tembakau, kopi, teh dan biji-bijian. Meskipun demikian ada kerugian yang

ditimbulkan selama pengeringan yaitu terjadinya

perubahan sifat fisik dan kimiawi bahan serta terjadinya penurunan mutu bahan. 2. Prinsip Dasar Pengeringan

Proses pengeringan pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama-tama panas harus ditransfer dari medium pemanas ke bahan. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur bahan ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus ditransfer 19 Dessy Maulidya Maharani. 2009

melalui struktur bahan selama proses pengeringan berlangsung.

Jadi panas harus

disediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari bahan dan berbentuk uap air yang bebas. Lama proses pengeringan tergantung pada bahan yang dikeringkan dan cara pemanasan yang digunakan. Dengan sangat terbatasnya kadar air pada bahan yang telah dikeringkan, maka enzim-enzim yang ada pada bahan menjadi tidak aktif dan mikroorganisme yang ada pada bahan tidak dapat tumbuh.

Pertumbuhan mikroorganisme dapat dihambat,

bahkan beberapa jenis dimatikan karena mikroorganisme seperti umumnya jasad hidup yang lain membutuhkan air untuk proses metabolismenya. Mikroorganisme hanya dapat hidup dan melangsungkan pertumbuhannya pada bahan dengan kadar air tertentu. Walaupun setelah proses pengeringan secara fisik masih terdapat (tersisa) molekul-molekul air yang terikat, tetapi molekul air tersebut tidak dapat dipergunakan oleh mikrooganisme.

Di samping itu enzim tidak mungkin aktif pada bahan yang

sudah dikeringkan, karena reaksi biokimia memerlukan air sebagai medianya. Berdasarkan hal tersebut, berarti kalau kita bermaksud mengawetkan bahan melalui proses pengeringan, maka harus diusahakan kadar air yang tertinggal tidak mungkin dipakai untuk aktivitas enzim dan mikroorganisme. Mekanisme keluarnya air dari dalam bahan selama pengeringan adalah sebagai berikut: 1. Air bergerak melalui tekanan kapiler. 2. Penarikan air disebabkan oleh perbedaan konsentrasi larutan disetiap bagian bahan.


3. Penarikan air ke permukaan bahan disebabkan oleh absorpsi dari lapisan-lapisan permukaan komponen padatan dari bahan. 4. Perpindahan air dari bahan ke udara disebabkan oleh perbedaan tekanan uap. Faktor-faktor yang berpengaruh dalam kecepatan pengeringan tersebut adalah: a. Luas Permukaan

Air menguap melalui permukaan bahan, sedangkan air yang ada di bagian tengah akan merembes ke bagian permukaan dan kemudian menguap. Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan dikeringkan dipotongpotong atau di iris-iris terlebih dulu.Hal ini terjadi karena: (1) pemotongan atau pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar, (2) potongan-potongan kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana panas harus bergerak sampai ke pusat bahan pangan. Potongan kecil juga akan mengurangi jarak melalui massa air dari pusat bahan yang harus keluar ke permukaan bahan dan kemudian keluar dari bahan tersebut. b. Perbedaan Suhu dan Udara Sekitarnya

Semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan makin cepat pemindahan panas ke dalam bahan dan makin cepat pula penghilangan air dari bahan. Air yang keluar dari bahan yang dikeringkan akan menjenuhkan udara sehingga kemampuannya untuk menyingkirkan air berkurang. Jadi dengan semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat. Akan tetapi bila tidak sesuai dengan bahan yang dikeringkan, akibatnya akan terjadi suatu 21 Dessy Maulidya Maharani. 2009

peristiwa yang disebut "Case Hardening", yaitu suatu keadaan dimana bagian luar bahan sudah kering sedangkan bagian dalamnya masih basah. c. Kecepatan Aliran Udara

Udara yang bergerak dan mempunyai gerakan yang tinggi selain dapat mengambil uap air juga akan menghilangkan uap air tersebut dari permukaan bahan pangan, sehingga akan mencegah terjadinya atmosfir jenuh yang akan memperlambat penghilangan air. Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat, yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan. d. Tekanan Udara

Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk mengangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kerapatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tetampung dan disingkirkan dari bahan pangan. Sebaliknya jika tekanan udara semakin besar maka udara disekitar pengeringan akan lembab, sehingga kemampuan menampung uap air terbatas dan menghambat proses atau laju pengeringan. 3. Karakteristik Hidratasi

Karena proses utama dalam pengeringan adalah proses penguapan air, maka perlu terlebih dahulu diketahui karakteristik hidratasi bahan pangan yaitu sifat-sifat bahan yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang dikandungnya dan molekul air di udara sekitarnya. Peranan air dalam bahan pangan dinyatakan dengan kadar air dan aktivitas air (Aw), sedangkan peranan air di udara 22 Dessy Maulidya Maharani. 2009

dinyatakan dengan kelembaban relatif (RH) dan kelembaban mutlak (H). 5. Cara Pengeringan Komoditas Pertanian Untuk mengeringkan produk pertanian terdapat beberapa tipe pengeringan yang digunakan. Pada umumnya pemilihan tipe pengeringan berdasarkan jenis komoditi, bentuk akhir produk yang dikehendaki, faktor ekonomi dan kondisi operasinya Secara garis besar pengeringan dapat dibedakan atas pengeringan alami (natural drying atau disebut juga sun drying) dan pengeringan buatan (artificial drying).

Pengeringan secara alami dapat dilakukan dengan cara menjemur di bawah sinar matahari (penjemuran), sedangkan pengeringan secara buatan dilakukan dengan menggunakan alat pengering mekanis. Jenis produk yang dikeringkan dan tipe pengering yang digunakan umumnya adalah sebagai berikut : Tabel 6. Jenis produk yang dikeringkan dan tipe pengering Pengeringan Pengeringan drum Pengeringan rak hampa Pengeringan Pengeringan Pengeringan Pengeringan Pengeringan Pengeringan

hampa kontinu ban berjalan (asmoferik) bedeng apung busa padat beku semprot

Pengeringan putar Pengeringan kabinet atau kamar Pengeringan tungku Pengeringan terowongan

Produk Susu, sari sayuran, kranberri, pisang Produk bahan pangan tertentu yang terbatas Buah-buahan dan sayuran Sayuran Sayuran Sari buah Daging Telur utuh, Kuning telur, albumin darah dan susu Sebagian produk daging biasanya tidak digunakan untuk bahan pangan Buah-buahan dan sayuran Apel dan sebagian sayuran Buah-buahan dan sayuran

Dari : Norman (1988)


Pengeringan buatan atau dehidrasi berarti mengendalikan kondisi iklim di dalam suatu ruangan mikro. Sedang pengeringan dengan matahari kondisinya berdasarkan keadaan alam atau cuaca. Bahan yang dikeringkan secara dehidrasi memiliki kualitas yang lebih baik dari pada dengan pengeringan alami Pengeringanan alami – Penjemuran merupakan proses pengeringan yang

sederhana dan murah karena sinar matahari tersedia sepanjang tahun dan tidak memerlukan peralatan khusus.

Sarana utama yang dibutuhkan untuk penjemuran

adalah lantai penjemur atau lamporan berupa lantai semen atau lantai plesteran batu bata.

Lamporan dapat dilengkapi dengan camber (bagian lantai yang berlekuk).

Selain pada lamporan, penjemuran juga dapat dilakukan pada rak- rak penjemur, tampah bambu, anyaman bambu dan tikar. Penjemuran dilakukan dengan menyebarkan bahan secara merata pada lamporan, dan secara periodik dilakukan pembalikan bahan agar pengeringan merata dan bahan tidak mengalami keretakan (sun cracking). Proses penjemuran yang dilakukan di daerah bersuhu tinggi akan memerlukan luas bidang penjemuran yang lebih kecil daripada di daerah bersuhu rendah. Demikian pula pada daerah yang mempunyai RH rendah akan memerlukan bidang penjemuran yang lebih kecil daripada daerah yang mempunyai RH tinggi. Ilustrasi pelaksanaan penjemuran disajikan pada gambar berikut.

Gambar 5.Ilustrasi penjemuran alami 24 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Pengeringan dengan cara penjemuran mempunyai beberapa kelebihan antara lain : a). tidak memerlukan bahan bakar sehingga biaya pengeringan rendah, b). dapat memperluas kesempatan kerja, dan c). sinar infra merah matahari mampu menembus sel-sel bahan. Sedangkan kekurangannya adalah : a). suhu pengeringan dan RH tidak dapat dikontrol dengan baik, b). memerlukan tempat yang luas, c). kemungkinan terjadinya susut bobot tinggi karena mungkin ada gangguan ternak dan burung, d). hanya dapat berlangsung bila cuaca baik, e). kebersihan bahan tidak terjamin, f). waktu pengeringan lama, dan g). proses pengeringan tidak dapat berjalan secara konstan karena intensitas sinar matahari tidak tetap. Kecepatan pengeringan serta kualitas hasil yang diperoleh dengan cara penjemuran sangat dipengaruhi oleh : a. Keadaan cuaca (suhu udara dan kelembaban /RH). Suhu udara akan mempengaruhi kecepatan penjemuran.

Pada suhu yang tinggi, kelembaban udara

akan semakin rendah. Akibatnya kemampuan udara tersebut untuk menangkap uap air semakin tinggi sehingga kecepatan penguapan air dari bahan yang dijemur akan semakin meningkat. b. Jenis lamporan. Setiap jenis bahan yang digunakan sebagai lamporan mempunyai kecepatan perambatan panas tertentu yang pada gilirannya akan mempengaruhi kecepatan pengeringan. c. Sifat bahan yang dikeringkan. Kadar air awal dari bahan dan ukuran partikel bahan akan mempengaruhi kecepatan pengeringan. Bahan yang mempunyai kadar air awal tinggi dan ukuran partikel besar akan lebih lama waktu pengeringannya daripada bahan yang kadar air awalnya rendah dan ukuran partikelnya kecil. d. Cara penjemuran. Dalam hal ini ketebalan tumpukan bahan dan frekuensi pembalikan bahan akan sangat berpengaruh pada kecepatan pengeringan. 25 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Pengering mekanis dibedakan menjadi 2 tipe yaitu 1. pengering adiabatis

dimana panas di bawa ke dalam pengering oleh gas yang panas. Gas memberika panas kepada air di dalam bahan pangan dan membawa ke luar uap air yang dihasilkan. Gas panas dapat merupakan hasil pembakaran atau pemanasan udara. 2. Pengeringan panas melalui permukaan padat dimana panas dipindahkan melalui suatu plat ogam yang juga memebaa produk tersebut. Produk biasanya diletakkan dalam suatu ruangan hampa dan uap air dikeluarkan dengan suatu pompa hampa. Dalam bebrapa hal produk dikenai udara yang dipakai dan uap air dikeluarkan dengan mengadakan sirkulasi udara tersebut. Pengering adiabatis Pengering kabinet – Pengering ini terdiri dari suatu ruangan dimana rigen-

rigen produk yang dikeringkan dapat diletakkan di dalamnya. Di dalam pengering yang berukuran besar rigen-rigen pengering disusun di atas kereta untuk memudahkan penanganannya; didalam unit yang berukuran kecil, rigen-rigen pengering dapat disusun di atas suatu penyangga yang tetap di dalam pengering tersebut. Udara dihebuskan dengan menggunakan kipas angin melalui suatu pemanasan (biasanya koil uap bersirip) dan kemudian menembus rigen-rigen pengering yang berisi bahan yang dikeringkan.

Gambar 6. Berbagai Tipe pengering kabinet Pengering kabinet biasanya merupakan pengering yang paling murah pembuataanya, mudah peneliharaannya, dan sangat luwes penggunaannya. Pada umumnya pengering ini digunakan untuk penelitian-peneitian dehidrasi sayuran dan 26 Dessy Maulidya Maharani. 2009

buah-buahan di dalam laboratorium, dan di dalam skala kecil dan digunakan secara komersial yang bersifat musiman. Pengering Terowongan – Merupakan pengering yang sangat umum digunakan

dalam dehidrasi buah-buahan dan sayuran. Pengering ini dapat mengurangi biaya buruh dan hasil yang seram namun diperlukan instalasi dan investasi yang sangat besar Prinsip kerjanya adalah bahan diletakkan dalam kereta yang berisi rigen-rigen panjang terowongan berkisar 35 sampai 50 kaki. Udara panas dimasukkan mealui rigen searah dengan gerakan produk. Namun dapat juga udara panas dikhembuskan berlawanan dengan gerakan produk hal ini akan menimbulkan produk yang sangat kering. Dalam beberapa terowongan sebagai pengganti kereta dan rigen. Digunakan konveyor yang bergerak.

Gambar 7. Tipe pengering terowongan Pengering Tungku – Pada umumnya pengering ini terdiri dari suatu bangunan

bertingkat dua. Lantai atas tersusun oleh kerai yang bercelah sempit, dimana produk bahan yang akan dikeringkan dihamparkan diatasnya. Gas yang panas dihasilkan oleh suatu tungku atau perapian yang berada pada lantai pertama kemudian mengalir melalui produk secara konveksi alami atau dengan bantuan kipas angin. Bahan harus selalu dibalik dan diaduk, dan untuk mengeringkan diperlukan waktu yang relatif lama. Pengeringan tungku ini digunakan untuk mengeringkan produk-produk seperti irisan apel, hop, dan seringkali mengeringkan kentang. Pengeringan semprot – Pengeringan ini dipakai untuk mengeringkan larutan,


pasta, atau bubur. Produk bahan pangan tidak diangkut oleh rigen-rigen pengering atau rak-rak penering, tetapi di dispersikan sebagai tetes-tetes yang halus tersuspensikan di dalam udara kering. Keuntungan dari cara ini ialah waktu pengeringa sangat singkat, dan jika dikerjakan dengan semestinya sebagian besar cita rasa, warna, dan nilai gizi bahan pangan dapat dipertahankan. Pengerig ini dapat dibedakan menjadi : Arus Searah Horisontal, Arus searah aliran bawah vertikal, Arus searah aliran ke atas vertikal, Arus berlawanan aliran atas vertikal, dan Aliran campuran. Pengering Udara Naik – Dalam prodksi bahan pangan seperti kentang butiran,

telah digunakan pengering khusus. Partikel-partikel kentang segar yang basah dicampur dengan udara panas dan dialirkan ke atas melalui suatu kolom yang sempit. Kecepatan udaranya diatur sedemikian rupa sehingga butiran kentang melayanglayang didalam aliran udara sementara kentang mengering. Pada bagian atas kolom pengering, produk dan udara dimasukkan ke dalam suatu bagian dimana kecepatan udara turun sedemikian rupa, sehingga cukup memberikan kesempatan partikelpartikel yang kering mengendap di dalam suatu pengumpil. Udara yang lembab kemudian dikeluarkan melalui bagian atas pengering. Pengering Busa – Pertama kali pengering ini digunakan untuk mengeringkan

cairan yang sebelumnya telah dijadikan busa terlebih dahulu, dengan jalan dikocok, dan memberikan zat pengembang atau pembuihan dalam jumlah kecil ke dalam cairan yang tidak dapat membuih. Pembentukan busa suatu cairan menciptakan permukaan yang lebih luas, sehingga pengeluaran air menjadi lebih cepat, selain itu juga memungkinkan penggunaan suhu yang lebih rendah. Busa diendapkan di dalam suatu lapisan yang seragam diatas rigen pengering yang berlubang-lubang atau ban berjalan dimana udara panas dihembuskan. Lapisan busa dari berbagai bahan pangan dapat dikeringkan sampai kadar air mencapai kurang lebih 2-3% hanya dalam waktu kirakira 12 menit. 28 Dessy Maulidya Maharani. 2009

Pemindahan Panas Melalui Suatu Permukaan Zat Padat Pengeringan Drum – Pegering ini terdiri dari dari satu drum yang berputar,

yang dipanaskan dengan uap, berdiameter 2 sampai 6 kaki, yang igunakan untuk mnegeringkan produk-produk cair. Produk yang dikeringkan, dituangkan tipis di atas permukaan drum. Produk yang kering dilepas dari permukaan drum dengan menggunakan pisau pengeruk. Selanjutnya lapisan yang kering tersebut digiling menjadi suatu serbuk halus. Pengering Rak Hampa – Pengering ini teriri dari satu kabinet dengan rak

berongga yang berlubang. Produk diletakkan di dalan nampan yang diletakkan di atas rak-rak yang berlubang, atau jika produk berbentuk padat dapat langsung diletakkan di atas rak berlubang. Unit pengering ini ditutup rapat dan kemudian dihampakan. Uap, air panas, minyak panas, dowtherm atau media panas lain yang cocok dialirkan melalui rongga rak berlubang tadi sehingga dapat memanasi produ yang dikeringkan. Unit ini sangat mahal, terutama digunakan untuk mengeringkan poduk-produk eperti bubur jeruk, bubur tomat, dan produk-produk lain yang menyerupai ”busa kering” Pengering Hampa Kontinu – Pengering ini terdiri dari suatu ban berjalan yang

terbuat dari bahan tahan karat, di atas ban berjalan diletakkan produk yang akan dikeringkan. Lapisan di atas ban berjalan diletakkan melalui suatu sumber panas, yang berupa suatu drum pemanas atau suatu kisi koil, uap dan panas lewat melalui ban berjalan seterusnya ke lapisan produk. Dalam keadaan tertentu, tambahan panas dapat dihasilkan dari lampu infra-merah yang berada di atasnya. Seluruh unit dalam keadaan tertutup dan hampa udara. 5. Faktor-faktor yang Berpengaruh Dalam Proses Pengeringan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan dapat digolongkan menjadi dua yaitu : faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan atau disebut faktor internal (ukuran bahan, kadar air awal dari bahan dan tekanan parsial di dalam bahan) dan faktor yang berhubungan dengan udara pengering atau disebut sebagai faktor 29 Dessy Maulidya Maharani. 2009

eksternal (suhu, kelembaban dan kecepatan volumetrik aliran udara pengering). Kecepatan pengeringan lempengan bahan basah yang tipis akan berbanding terbalik dengan kuadrat ketebalannya. Jadi kecepatan pengeringan potongan bahan yang mempunyai tebal satu pertiga dari semula adalah 9 kali kecepatan pengeringan potongan asal.

Oleh karena itu lama pengeringan dapat dipersingkat dengan

pengurangan ukuran bahan yang dikeringkan. Sifat bahan yang dikeringkan (komposisi kimia dan struktur fisik) sangat mempengaruhi kecepatan pengeringan. Jika potongan wortel dan kentang dengan bentuk dan ukuran yang sama dikeringkan pada kondisi yang sama, kedua jenis potongan tersebut akan kehilangan air dengan kecepatan yang sama pada awal pengeringan kemudian selanjutnya akan berbeda. Jika kadar air dinyatakan dalam berat kering, maka kecepatan pengeringan wortel sekitar 2 kali kecepatan pengeringan kentang karena kadar padatan wortel sekitar setengah kali kadar padatan kentang. Makin tinggi suhu dan kecepatan aliran udara pengering makin cepat pula proses pengeringan berlangsung. Makin tinggi suhu udara pengering, makin besar enersi panas yang dibawa udara sehingga makin banyak jumlah massa cairan yang diuapkan dari permukaan bahan yang dikeringkan.

Jika kecepatan aliran udara

pengering makin tinggi maka makin cepat massa uap air yang dipindahkan dari bahan ke atmosfir. Kelembaban udara berpengaruh terhadap proses pemindahan uap air. Pada kelembaban udara tinggi, perbedaan tekanan uap air di dalam dan di luar bahan kecil, sehingga pemindahan uap air dari dalam bahan ke luar terhambat. 6. Pengaruh Pengeringan Terhadap Sifat Bahan

Pada umumnya bahan pangan yang dikeringkan mempunyai nilai gizi yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan segarnya. Selama proses pengeringan berlangsung dapat terjadi perubahan warna, tekstur, aroma dan lain-lainnya. Terjadinya perubahan-perubahan tersebut sebenarnya dapat dibatasi seminimal 30 Dessy Maulidya Maharani. 2009

mungkin dengan jalan memberi perlakuan pendahuluan pada bahan yang akan dikeringkan (misal dengan cara diblansing). Dengan mengurangi kadar airnya, maka bahan pangan hasil pengeringan akan mengandung senyawa-senyawa seperti protein, karbohidrat, lemak dan mineralmineral dalam konsentrasi yang lebih tinggi, akan tetapi vitamin- vitamin dan zat warna pada umumnya menjadi rusak atau berkurang. Pada umumnya bahan pangan yang dikeringkan berubah warnanya menjadi coklat.

Perubahan warna tersebut

disebabkan oleh terjadinya reaksi-reaksi pencoklatan (browning) baik secara enzimatik maupun secara non enzimatik. Reaksi pencoklatan non enzimatik yang paling sering terjadi adalah reaksi antara asam amino dengan gula pereduksi dan antara asam-asam organik dengan gula pereduksi. Reaksi antara asam amino dengan gula pereduksi akan menurunkan nilai gizi protein yang terkandung di dalamnya. Jika pengeringan dilakukan pada suhu yang tinggi sehingga bahan yang masih basah langsung kontak dengan suhu yang tinggi, maka dapat terjadi case hardening. Case hardening adalah suatu keadaan di mana bagian luar bahan (di permukaan) sudah

kering sedangkan di bagian dalamnya masih basah. Hal ini disebabkan suhu yang tinggi di awal pengeringan akan menguapkan air yang ada di permukaan bahan secara cepat sehingga permukaan bahan menjadi kering dan keras dan menghambat penguapan selanjutnya dari air yang terdapat di bagian dalam bahan tersebut. Case hardening juga dapat disebabkan oleh adanya perubahan-perubahan kimia tertentu

misalnya terjadinya penggumpalan protein pada permukaan bahan karena adanya panas, atau terbentuknya dekstrin dari pati yang jika dikeringkan akan terbentuk bahan yang masif dan keras pada permukaan bahan. Terjadinya Case hardening mengakibatkan proses pengeringan selanjutnya menjadi lambat atau terhambat sama sekali, mikroorganisme yang terdapat di bagian dalam bahan yang masih basah dapat berkembang biak sehingga menimbulkan kebusukan. Penggunaan suhu pengeringan yang tidak terlalu tinggi atau pelaksanaan proses pengertidak terlalu cepat dapat mencegah terjadinya Case hardening. Norman (1988) 31 Dessy Maulidya Maharani. 2009

7. Contoh Pengeringan

Pembuatan Kismis

Kismis adalah anggur yang dikeringkan dan dapat dimakan langsung atau

digunakan dalam masakan. Kismis sangat manis karena memiliki konsentrasi gula yang tinggi, dan jika disimpan lama, gula tersebut akan terkristalisasi di dalamnya. Proses ini dapat menyebabkan kismis menjadi kasar, walaupun tidak berpengaruh bagi penggunaannya. Dekristalisasi kismis dapat dilakukan dengan merendam dalam cairan (alkohol, sari buah, atau air mendidih) sebentar untuk melarutkan gula. Amerika adalah negara ke tiga pengekspor kismis setelah Turki dan Iran . Negara

pengimpor kismis terbesar adalah Inggris diikuti Jerman, Rusia dan Belanda. Harga kismis dipasaran adalah $1,310 per ton, sedangkan harga anggur sekitar $225 per ton. Kismis merupakan salah satu bentuk produk olahan dari buah anggur hitam yang memanfaatkan prinsip pengeringan. Pengeringan pada kismis merupakan salah satu proses dimana kelembaban dari buah anggur hitam dikurangi agar rasa, dan bentuk tetap terjaga dengan meningkatnya kemampuan untuk disimpan lebih lama dan juga kemudahan pengangkutannya.

Gambar 7. Anggur Hitam sumber:www.psnw.com/geo/raisin_bin.jpg


Anggur hitam kecil yang biasa di buat kismis tersebut pada mulanya berasal dari Yunani, dewasa ini terdapat beberapa varietas anggur yang dapat diolah menjadi kismis yang berukuran kecil, berwarna biru kehitaman, berasa enak dan tidak berbiji. Mutu kismis yang baik harus tebal bundar, berisi (berdaging) dan bersih, ukurannya seragam berwarna biru kehitaman. Kismis tidak boleh mengandung buah yang mengkerut, sedikit atau tidak berdaging, berwarna merah yang menyebabkan terlalu asam dan dapat merusak rasa kue.

Kismis (curannt) mengandung sekitar 6,3 persen gula, 0,5 persen lemak dan 2 persen protein. Kandungan kalorinya adalah 850 kalori per pound (454 gram) kismis. Cita rasanya yang enak, warna dan nilai gizinya merupakan daya tarik utama dari kismis. Daftar nilai gizi dapat dilihat pada Gambar 8. Karakteristik Buah Anggur Hitam Kaitannya dengan Proses Pengeringan

Buah angggur hitam Dapat dilihat pada Gambar 7. berdasarkan sifat dinding buahnya tergolong kepada jenis berry dimana lapisan luar tipis sedangkan lapisan tengah dan lapisan dalamnya menyatu. Klasifikasi buah anggur ini penting jika dikaitkan dengan penanganan pascapanen secara umum, karena buah dengan karakteristik dinding buah yang mirip akan mempunyai respon yang mirip terhadap perubahan lingkungan.


Gambar 8. Kandungan nutrisi Kismis, sumber:www.psnw.com/geo/raisin_bin.jpg Dinding buah anggur hitam terdiri dari tiga komponen yaitu lapisan luar (exocarp atau epicarp), lapisan tengah (mesocarp), dan lapisan dalam (endocarp). Dan merupakan kumpulan dari jaringan yang dibentuk dari sekumpulan sel-sel sejenis. Jaringan ini dibedakan berdasarkan fungsi utamanya, yaitu jaringan kulit, jaringan pembuluh, dan jaringan dasar. Jaringan ini terus melakukan respirasi meskipun buah atau sayuran sudah dipanen. Jaringan kulit adalah bagian terluar dari buah anggur hitam yang fungsi utamanya adalah sebagai pelindung. Sifat alami dari jaringan kulit ini dapat melakukan regulasi pertukaran gas, pengeluaran air, kepekaan terhadap lingkungan secara fisik, biologis, dan kimiawi, selain mengalami perubahan pada warna dan teksturnya. Jaringan kulit sangat penting dalam membentuk lapisan pelindung, terdiri dari sel-sel yang membentuk dinding tebal (epidermis) ditambah sel-sel lainnya 34 Dessy Maulidya Maharani. 2009

khususnya pada stomata dan bagian-bagian lain. Selain itu ada struktur lain pada jaringan kulit buah anggur hitam yang mempengaruhi respon buah tersebut setelah dipanen, yaitu kutikula dan lentisel. Epidermis pada buah anggur hitam dibentuk oleh sel-sel yang sangat kecil hingga menyerupai dinding tebal yang kompak tanpa ruang antar sel kecuali pada bagian stomata dan lentisel. Buah Angur hitam merupakan varietas yang tahan terhadap retakan sehingga mempunyai sel epidermis berbentuk datar. Kutikula adalah lapisan bukan sel yang berada di atas lapisan epidermis, dapat berupa permukaan yang halus, kasar, bergelombang, atau beralur. Empat macam lapisan dapat ditemukan pada kutikula buah anggur hitam yaitu lilin, cutin, pektin, dan campuran cutin-selulosa-pektin. Lapisan lilin yang menyelimuti kulit buah anggur merupakan campuran dari hidrokarbon rantai panjang, alkohol, keton, asam lemak, dan ester. Dalam kondisi lingkungan, lilin ini membeku, tetapi mudah dilarutkan dengan pelarut lemak. Lapisan lilin pada permukaan buah anggur hitam menyebabkan pantulan cahaya sehingga permukaan tampak mengkilap. Lapisan lilin ini sesungguhnya berfungsi sebagai film pelindung yang membatasi keluar-masuk gas dan uap air dari dan ke dalam hasil pertanian, sehingga pada proses pengeringan seringkali dilakukan penghilangan lapisan lilin karena lapisan ini menyebabkan terhambatnya proses pengeringan Jaringan pembuluh adalah suatu jaringan yang berfungsi menyalurkan air dan bahan organik ke seluruh bagian tanaman. Buah yang berdaging seperti buah anggur hitam mempunyai jaringan pembuluh yang lemah tetapi menyebar ke seluruh bagian. Jaringan dasar adalah suatu jaringan pada hasil pertanian yang tidak termasuk jaringan sel yang telah disebutkan di depan. Jaringan dasar ini bertanggungjawab terhadap pembentukan karakteristik tekstur dari buah dan sayuran, selain sebagai 35 Dessy Maulidya Maharani. 2009

tempat terjadinya proses metabolismesebagai fungsi utamanya. Aktifitas metabolisme yang terjadi antara fotosintesa, asimilasi, respirasi, penyimpanan zat-zat penyusun hasil pertanian. Sebagian dari sel-sel pada jaringan dasar ini bentuknya memanjang dan membentuk serat sehingga hasil pertanian banyak mengandung serat alami. Air pada buah anggur hitam sebagian besar terdapat pada jaringan pembuluh. Kandungan air tersebut dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu air bebas, air yang terikat secara fisik, dan air yang terikat secara kimia. Air bebas terdapat pada permukaan buah anggur dan dapat digunakan oleh mikroba sebagai media pertumbuhannya. Pada proses pengeringan air bebas ini dapat dengan mudah diuapkan dengan energi yang lebih sedikit. Air yang terikat secara fisik merupakan bagian air bahan yang terdapat pada jaringan pembuluh buah anggur hitam karena adanya ikatan-ikatan fisik. Termasuk pada air jenis ini yaitu air terikat menurut sistem kapiler. Jaringan pembuluh pada buah anggur hitam terdiri dari pipa-pipa kapiler. Pipa-pipa kapiler ini memungkinkan adanya pergerakan air pada bahan. Proses pengeringan pada buah kismis bertujuan untuk menguapkan atau mengurangi air jenis ini. Penguapan air yang terikat secara kimia membutuhkan enerji yang besar. Pengurangan air yang terikat secara kimia pada kismis menyebabkan kadar air kismis berkisar antara 3% sampai 7 %. Prinsip Pengeringan pada Kismis

Pengeringan kismis merupakan usaha penurunan kadar air buah anggur hitam untuk penggunaan lebih lanjut, serta mengurangi resiko kerusakan akibat serangan mikroorganisme perusak dan aktivitas biologis selama penyimpanan. Kadar air bahan diturunkan hingga mencapai 14 % dasar basah. Pengeringan kismis terjadinya penguapan air dari buah anggur hitam ke udara di sekitar buah adalah terjadinya perbedaan tekanan uap antara air di dalam buah dan uap air di udara. Dengan 36 Dessy Maulidya Maharani. 2009

demikian upaya untuk terjadinya proses pengeringan adalah menciptakan kondisi tersebut. Pada umumnya tekanan uap air di buat lebih besar dari di udara, hal ini menyebabkan ada perpindahan massa air dari buah ke udara.

Gambar 9. Pengeringan Kismis dengan penjemuran sumber:www.psnw.com/~geo/raisin_bin.jpg Proses pengeringan kismis dapat dilihat pada Gambar 9. Pada prinsipnya menyangkut proses pindah panas dan pindah massa yang terjadi secara bersamaan (simultan). Pertama-tama panas harus ditransfer dari medium pemanas ke buah. Selanjutnya setelah terjadi penguapan air, uap air yang terbentuk harus dipindahkan melalui struktur buah ke medium sekitarnya. Proses ini akan menyangkut aliran fluida di mana cairan harus ditransfer melalui struktur buah selama proses pengeringan berlangsung. Jadi panas harus disediakan untuk menguapkan air dan air harus mendifusi melalui berbagai macam tahanan agar supaya dapat lepas dari buah dan berbentuk uap air yang bebas hingga tercapai keadaan keseimbangan. Keadaan keseimbangan merupakan kondisi kesetimbangan antara kadar air buah dengan suhu dan kelembaban udara disekelilingnya. Keadaan setimbang tercapai ketika proses penguapan terhenti karena molekul-molekul air yang belum terserap dari buah sama jumlahnya dengan molekul-molekul air yang diserap oleh permukaan buah. Dan terjadi pada suhu dan kelembaban nisbi tertentu. Batas pengeringan kismis ditentukan oleh kadar air keseimbangan yang diartikan sebagai kadar air minimum yang dapat dikeringkan di bawah kondisi 37 Dessy Maulidya Maharani. 2009

pengeringan yang tetap atau pada suhu dan kelembaban nisbi yang tetap. Kadar air keseimbangan ini merupakan fungsi dari kelembaban (RH) dan suhu (T) Kondisi adanya perbedaan tekanan uap air pada pengeringan kismis dibuat dengan menaikan suhu udara pengering (yaitu 45 oC sampai 75 oC) pada kandungan uap air di udara tetap, dengan suhu udara dinaikan maka akan terjadi perpindahan panas dari buah ke udara dan mengakibatkan naiknya suhu buah dan tetakan uap air di buah. Pada proses pengeringan kismis diusahakan untuk mendapatkan kadar air keseimbangan yang serendah-rendahnya sehingga digunakan suhu yang setinggitingginya. Proses pengeringan kismis dimana udara panas dialirkan dianggap sebagai suatu proses adiabatis. Ketika udara kering menembus buah, sebagian panas sensibel udara pengering diubah menjadi panas laten sambil menghasilkan uap air. Selama proses pengeringan terjadi penurunan suhu bola kering udara, disertai dengan kenaikan kelembaban mutlak, kelembaban nisbi, tekanan uap dan suhu pengembunan udara kering. Terbatasnya kadar air pada kismis yang telah dikeringkan, menyebabkan enzim-enzim yang ada pada bahan menjadi tidak aktif dan mikroorganisme yang ada pada bahan tidak dapat tumbuh. Pertumbuhan mikroorganisme dapat dihambat, bahkan beberapa jenis dimatikan karena mikroorganisme seperti umumnya jasad hidup yang lain membutuhkan air untuk proses metabolismenya. Mikroorganisme hanya dapat hidup dan melangsungkan pertumbuhannya pada bahan dengan kadar air tertentu. Walaupun setelah proses pengeringan secara fisik masih terdapat (tersisa) molekul-molekul air yang terikat, tetapi molekul air tersebut tidak dapat dipergunakan oleh mikrooganisme. Di samping itu enzim tidak mungkin aktif pada bahan yang sudah dikeringkan, karena reaksi biokimia memerlukan air sebagai medianya. Berdasarkan hal tersebut, berarti kalau kita bermaksud mengawetkan bahan melalui proses pengeringan, maka harus diusahakan kadar air yang tertinggal tidak mungkin 38 Dessy Maulidya Maharani. 2009

dipakai untuk aktivitas enzim dan mikroorganisme. Jumlah air yang tidak dapat dimanfaatkan oleh mikroba dinamakan Aw (water activity). Pada kismis Aw minimal mikroba adalah 0,7. Aw tersebut memungkinkan mikroba untuk tidak tumbuh, sehingga kismis akan lebih bertahan lama. IV. Metode dan Cara Pengeringan Buah Kismis

Pengeringan kismis dapat dilakukan secara alami (natural drying atau disebut juga sun drying) dan buatan (artificial drying). Pengeringan secara alami dapat dilakukan dengan cara menjemur di bawah sinar matahari (penjemuran), sedangkan pengeringan secara buatan dilakukan dengan menggunakan alat pengering mekanis. Pengeringan yang umum dilakukan adalah pengeringan secara alami. Tandan anggur yang akan dibuat kismis dipotong dan ditempatkan diatas rak-rak, dan dijemur. Selama penjemuran sewaktu-waktu dilakukan pembalikan dengan hati-hati untuk menyeragamkan uapan air. Proses penjemuran berlangsung 10 - 12 hari. Adanya siraman air hujan harus dihindari, karena dapat merusak produk. Setelah kering (kadar air 16 persen atau kurang), dibersihkan dari tangkai buah, batu dan benda asing lainnya baik secara manual (dengan tangan) maupun mesin, kemudian dilakukan penyaringan untuk membuang benda-benda asing kecil, dikemas dengan ukuran tertentu dan siap untuk dipasarkan. Sortasi Kismis dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Sortasi Kismis, sumber:www.psnw.com/~geo/raisin_bin.jpg


Kismis merek Vostizzas dan kismis bermutu tinggi lainnya dikeringkan ditempat taduh (tidak kontak langsung dengan sinar matahari). Proses pengeringannya akan dua kali lebih lama tetapi akan menghasilkan warna biru kehitaman yang baik, cita rasa lebih baik dan tekstur yang halus. Pengeringan dilakukan dengan cara menggantung tangkai anggur secara berderat di dalam gubuk atau pondok kayu yang terkena sinar matahari secara penuh. Kismis yang dihasilkan dengan pengeringan semacam ini dikenal dengan warnanya yang biru kehitaman dan teksturnya yang halus.


KESIMPULAN

Jika kadar air pangan dikurangi, pertumbuhan mikroorganisme akan diperlambat. Dehidrasi akan menurunkan tingkat aktivitas air (water activity ( aw) yaitu jumlah air yang dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhan dan perkembangbiakannya, berat dan volume pangan.

Prinsip utama dari dehidrasi

adalah penurunan kadar air untuk mencegah aktivitas mikroorganisme. Pada banyak produk, seperti sayuran, terlebih dahulu dilakukan proses pengecilan ukuran misalnya diiris) sebelum dikeringkan. Pengecilan ukuran akan meningkatkan luas permukaan bahan sehingga akan mempercepat proses pengeluaran air. Sebelum dikeringkan, bahan pangan sebaiknya diblansir untuk menginaktifkan enzim yang dapat menyebabkan perubahan warna pangan menjadi coklat. Pengeringan dengan cara penjemuran dibawah sinar matahari merupakan suatu metode pengeringan tertua. Proses penguapan air berjalan lambat, sehingga pengeringan dengan cara penjemuran hanya dilakukan didaerah yang iklimnya panas dan kering. Bahan yang dijemur mudah terkontaminasi melalui polusi dan binatang seperti tikus dan lalat. Metode pengeringan lainnya telah dikembangkan oleh industri pangan, dan biasanya cocok untuk digunakan pada produk pangan tertentu. Contohnya adalah pengeringan semprot dan pengeringan dengan menggunakan pengering model terowongan. Pengeringan semprot (spray drying) cocok digunakan untuk pengeringan bahan pangan cair seperti susu dan kopi (dikeringkan dalam bentuk larutan ekstrak kopi). Cairan yang akan dikeringkan dilewatkan pada suatu nozzle (semacam saringan bertekanan) sehingga keluar dalam bentuk butiran (droplet) cairan yang sangat halus. Butiran ini selanjutnya masuk kedalam ruang pengering yang dilewati oleh aliran udara panas. Evaporasi air akan berlangsung dalam hitungan detik, meninggalkan 41 Dessy Maulidya Maharani. 2009

bagian padatan produk dalam bentuk tepung. Pada pengeringan menggunakan pengering model terowongan (tunnel drying), udara panas dihembuskan melewati produk didalam ruang pengering yang berbentuk terowongan. Contoh produk yang dikeringkan dengan cara ini adalah potongan sayuran kering.


Aktivitas Air Dessy

Recommend Documents