Ahmad Zaki Mubarok Kimia Fisik Pangan. Silika

Transkripsi

1 Ahmad Zaki Mubarok Kimia Fisik Pangan Silika 1

2 Glass transition adalah transisi yang bersifat reversibel pada bahan amorphous dari keadaan keras/kaku menjadi bersifat cair/plastis. Temperature dimana terjadi fenomena glass transition disebut glass transition temperature. Amorphous solid yang terbentuk dari glass transition disebut glass. Proses pendinginan liquid menjadi kondisi glass disebut vitrification. Produk pangan cair, misalnya madu yang terdiri dari larutan yang terkonsentrasi dari gula, memiliki sifat fisik yang tergantung pada dua variabel: konsentrasi dan suhu. Jika konsentrasi ditingkatkan perlahan dengan menghilangkan sebagian air dan kemudian suhu diturunkan secara bertahap, maka kristal gula akan terbentuk. Jika proses pemekatan dan pendinginan dilakukan dengan kondisi yang berbeda, mencegah terjadinya kristalisasi, maka viskositas larutan akan meningkat sampai menjadi keras, menjadi transparan, dan akan terbentuk materi yang menyerupai kaca (glass). 2

3 Terdapat dua jenis padatan, yaitu: kristal dan amorphous solid. Secara fisik, glass adalah amorphous solid. Glass juga bisa didefinisikan sebagai supercooled liquid dengan viskositas yang sangat tinggi. Molekul penyusun glass tidak memiliki susunan yang teratur seperti dalam kristal padat, namun molekul penyusun tersebut bersifat immobile sehingga memiliki sifat kaku seperti padatan. Yang mana kristal dan amorphous solid? 3

4 Glass transition temperature of sugars Glass transition temperature sangat bergantung pada konsentrasi larutan. Semakin encer larutan memiliki glass transition temperature yang semakin rendah. 4

5 PROSES VITRIFICATION Untuk mendapatkan produk pangan pada kondisi glass, maka kandungan air perlu dihilangkan tanpa terjadi proses kristalisasi. 1. Baking Baking/pengovenan adonan adalah contoh umum dari proses vitrifikasi. Pada suhu tinggi, air akan secara mudah dihilangkan dan kemudian dilanjutkan dengan pendinginan dapat menjadikan materi pada kondisi glass, seperti yang terjadi pada produk hard biscuit. 2. High-pressure extrusion Pada proses ekstrusi, produk menjadi panas dan gelembung uap air terbentuk di dalam produk. Gelembung tersebut akan mengembang ketika produk keluar dari ekstruder dan uap air dengan cepat keluar dari produk. Selama pendinginan, keadaan glass akan terbentuk yang didalamnya terdapat banyak pori udara. Hal ini diaplikasikan pada produk dry snack. 5

6 SINGLE-SCREW EXTRUDER TWIN-SCREW EXTRUDER 6

7 Keunggulan twin-screw extruder dibanding single-screw extruder : Pencampuran bahan lebih efisien Perpindahan panas dari permukaan barrel ke bahan/produk lebih cepat dan seragam. Dapat menangani bahan dengan kadar air tinggi dan lengket. 2. Spray drying Spray drying merupakan metode pengeringan untuk memproduksi bubuk kering dari cairan dengan menggunakan udara panas sebagai media pemanas. Produk spray drying memiliki distribusi ukuran partikel yang relatif konsisten. Spray drying diaplikasikan untuk bahan pangan cair seperti susu. Pengeringan harus terjadi dalam waktu cepat, dengan mendispersikan susu menjadi droplet halus yang dilewatkan dalam udara panas. Pengeringan ini dapat terjadi dalam beberapa detik dimana kristalisasi dapat dihindari. 7

8 SPRAY DRYER Gambar a. Pada pendinginan lambat, spesifik volume dari larutan akan menurun secara bertahap sampai pada melting point (Tm), kemudian spesifik volume menurun secara drastis karena materi mulai terkristalisasi. Pada kondisi terkristalisasi, spesifik volume akan terus turun dengan laju yang semakin rendah. 8

9 Gambar a. Jika proses pendinginan dilakukan dengan laju yang sangat cepat, maka kristalisasi tidak terjadi. Spesifik volume akan turun dengan laju yang konstan hingga terjadi glass transition. Gambar b. Pada pendinginan lambat, viskositas apparent berubah secara drastis ketika mencapai melting point, materi berubah menjadi padat. Kemudian viskositas akan terus naik secara bertahap. Pada pendinginan cepat, viskositas apparent naik secara bertahap (eksponensial) hingga tercapai glass transition temperature. 9

10 Gambar c. Pada proses pendinginan lambat, saat melting point terjadi endothermic peak (puncak). Pada pendinginan cepat, kurva enthalpi bersifat kontinyu. Kemudian terjadi penurunan yang menunjukkan terjadinya proses vitrification (glass transition temperature). Pada kebanyakan makanan kering, pati merupakan komponen yang berperan besar terhadap terbentuknya glass. Contoh: hard biscuit, cereal, dry snack. 10

11 TERIMA KASIH 11