Kemampuan yang ingin dicapai:

Transkripsi

1 Kemampuan yang ingin dicapai: Mahasiswa dapat menjelaskan karakteristik hidratasi pada bahan pangan serta hubungannya dengan pengolahan dan mutu pangan.

2 A. PENGERTIAN Karakteristik hidratasi : karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan hasil pertanian dengan molekul air yang dikandungnya serta molekul air yang ada di udara.

3 SIFAT DAN TIPE AIR Secara konvensional dibagi 3 : 1. Air terikat secara kimia : Air kristal Air konstitusi 2. Air terikat secara fisik Air kapiler Air terlarut Air Adsorpsi 3. Air bebas

4 Air Terikat Kimia : Air Kristal Air yang terikat sebagai molekul-molekul dalam bentuk H 2 O. Dijumpai pada eksikator pengeringan

5 Air Terikat Kimia : Air Konstitusi Bagian dari molekul senyawa padatan tertentu, bukan dalam bentuk H 2 O. Jika senyawa padatan tsb terurai, unsur H dan O keluar sebagai molekul H 2 O untuk menyingkirkannya perlu suhu tinggi. Contoh : Pemanasan gula pada suhu tinggi karamel dengan melepaskan sebagian air konstitusi. Pemanasan protein denaturasi dengan melepas air konstitusi

6 Air Terikat Fisik : Air Kapiler Terikat dalam rongga jaringan kapiler dari bahan pangan

7 Air Terikat Fisik : Air Terlarut Terdapat dalam bahan padat Penguapan air terlarut terjadi dengan cara difusi melalui bahan padat Tekanan uap larutan gula atau garam encer < air murni titik bekunya <. Penambahan zat terlarut larutan jenuh tekanan uap <<

8 Air Terikat Fisik : Air Adsorpsi Adalah air yang terikat pada permukaan Merupakan kesetimbangan dengan uap air yang ada di udara jumlahnya dipengaruhi RH dan suhu lingkungan Semakin halus butiran luas permukaan > air yang teradsorpsi >>

9 Dalam bahan dapat terkandung 1 atau lebih jenis air Contoh : pemanasan kentang dengan microwave (baked potato) melibatkan air kapiler, air terlarut, air adsorpsi dan air konstitusi kentang dapat matang meski tanpa pe(+) an air

10 Peranan air dalam bahan pangan : Pada buah dan sayur : Mencerminkan kesegaran Pelarut vitamin dan mineral, garam dan senyawa citarasa lain Mempengaruhi aktivitas enzim, mikroba dan kimiawi Ketengikan Reaksi non enzimatis Perubahan sifat organoleptik, penampakan, tekstur, cita rasa dan nilai gizi.

11 KADAR AIR Menyatakan tingkat atau banyaknya air di dalam bahan pangan Dinyatakan dengan 2 cara : 1. berdasarkan basis basah 2. berdasarkan basis kering Produk pangan dan hasil pertanian tdd 2 bagian : - bagian air (moisture) - bagian bukan air (solid) = bahan kering (dry matter)

12 Kandungan air (a) Kandungan bahan kering (b) A. Produk Kering B. Produk Basah Gambar 2. Skema konsep 2 bagian : bagian air dan bahan kering

13 Kadar air basis basah (W, %bb) : perbandingan berat bagian air (a) terhadap keseluruhan berat bahan : a W,% bb x100% a b Kadar air basis kering (M,%bk) : perbandingan berat bagian air (a) terhadap bagian bahan kering (b) : a M,% bk x100% b Nilai W : 0 100%, nilai M : 0- tak terhingga W digunakan dalam produk yang berkaitan dengan mutu atau dalam perdagangan M digunakan dalam analisis proses pengeringan dan penelitian pengeringan

14 Kadar air basis basah digunakan dalam produk yang berkaitan dengan mutu atau dalam perdagangan Kadar air basis kering digunakan dalam : - analisis proses pengeringan - penelitian pengeringan

15 Contoh Perhitungan Kadar Air Jika suatu bahan yang beratnya 10 g tdd air 2 g dan sisanya berupa bahan kering sebanyak 8 g. Kadar air dry basis = 2/8 x 100% = 25% Kadar air wet basis = 2/10 x 100% = 20%

16 Contoh Perhitungan Kadar Air. Sebanyak 1 ton kacang tanah dengan kadar air awal 25%bb, dikeringkan sampai kadar air 14% (bb). Hitung jumlah air yang diuapkan dan berat bahan keringnya. Penyelesaian : Cara I : berdasarkan berat basah Jumlah air awal = 25/100 x 1000 kg = 250 kg Berat bahan kering = = 750 kg Berat bahan pada kadar air akhir 14% = 750x100 (100 14) Jadi berat air yang diuapkan = kg = 128 kg = 872 kg

17 Contoh Perhitungan Kadar Air Cara II : berdasarkan berat kering Kadar air awal (bk) = 100 x 250/750 = 33.33% Kadar air akhir (bk) = 14/(100-14) x 100% = 16.28% Jumlah air yang diuapkan untuk 1000 kg bahan = [750 ( )]/100 = 128 kg Berat bahan kering = (1000 x 100)/( ) = 750 kg

18 Makna Kadar Air Dari segi pengeringan : - menentukan berat ringannya proses pengeringan Dari segi industri dan perdagangan : - menentukan penanganan produk (sebelum, selama dan sesudah proses pengolahan) - berkaitan dengan mutu - berkaitan dengan harga kadar air, mutu, harga Dari segi daya awet : - kadar air mudah rusak perlu penurunan ka hingga batas aman

19 SORPSI AIR Dalam lingkungan udara produk mengalami perubahan kadar air (naik/turun) Jika kadar air menurun terjadi penguapan (desorpsi) kadar air menurun Sebaliknya = Absorbsi = penyerapan air dari udara kadar air meningkat. Kapan terjadi desorpsi dan absorpsi????

20 SORPSI AIR Mo Produk Basah Desorpsi Absorpsi Mo Produk Kering Gambar 3. Fenomena desorpsi dari produk basah dan absorpsi dari produk kering dalam ruang ambien.

21 KESETIMBANGAN KADAR AIR Jika suatu produk ditempatkan dalam suatu ruangan pada suhu dan RH tertentu, maka akan terjadi perubahan kadar air Bahan basah penurunan kadar air Bahan kering peningkatan kadar air Kadar air yang stabil dengan RH lingkungannya disebut kadar air kesetimbangan (M e ).

22 AKTIVITAS AIR Water activity (a w ) = jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Digunakan sebagai indikator untuk menentukan ketahanan simpan Cara-cara menghitung a w pada bahan : 1. a w = P/P o P = tekanan uap air bahan P o = tekanan jenuh uap air murno 2. a w = ERH/100 ERH = kelembaban relatif keseimbangan 3. Dengan hukum Raoult

23 AKTIVITAS AIR. Hukum Raoult : aktivitas air berbanding lurus dengan jumlah molekul zat pelarut dan berbanding terbalik dengan jumlah molekul zat terlarut. n1 a w n1 = g mol pelarut n1 n2 n 1 + n 2 = total g molekul Contoh : berapa nilai a w dari larutan 10% gula? Jawab : 10% gula dalam 1 liter air terdapat 100 g gula 1 liter air = 1000 g n 2 = 100/BM sukrosa = 100/342 = g mol n 1 = 1000/BM H 2 O = 1000/18 = a w = 55.55/( ) = 0.99

24 AKTIVITAS AIR. Berapa nilai a w dari larutan NaCl 10%? NaCl 10% 100 g NaCl dalam 1000 g air NaCl akan terdisosiasi di dalam air dan masingmasing ion mempunyai peran untuk menurunkan a w a w = n 1 /(n 1 + n Na + n Cl ) n 1 = 1000/18 = n NaCl = 100/58.5 = 1.71 a w = 55.55/( ) = 0.942

25 AKTIVITAS AIR. Cari nilai a w untuk : Larutan glukosa 20% Larutan sukrosa 20% Larutan Garam (NaCl) 20% Larutan Campuran 20% NaCl dan 20% sukrosa

26 Tabel 1. Berbagai Jenis Larutan Garam Jenuh dan RH yang dihasilkan No. Larutan Garam Jenuh RH (%) 1 LiCl CH 3 COOK MgCl NaI K 2 CO Mg(NO 3 ) NaBr NaNO KI NaNO NaCl KBr KCl K 2 CrO BaCl KNO K 2 SO

27 KELEMBABAN RELATIF & KELEMBABAN MUTLAK Kelembaban relatif : perbandingan antara tekanan parsial uap air terhadap tekanan uap jenuh pada suhu tertentu. RH P P s T x100% P = tekanan uap air P s = tekanan uap air jenuh T = suhu atmosfir Kelembaban mutlak (H) = jumlah uap air di udara (g) Ditentukan dengan menggunakan Psychrometric Chart yaitu dengan suhu bola basah dan suhu bola kering Alat pengukuran secara langsung : sling psychrometer dan higrometer

28 SORPSI ISOTERMIK Secara alami komoditas pertanian bersifat higroskopis Kurva isotermik adalah kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan dengan kelembaban relatif keseimbangan ruang penyimpanan (RHE/a w ) pada suhu tertentu. Bentuk kurva isotermik khas untuk setiap bahan pangan, dan umumnya berbentuk sigmoid.

29 Daerah II = Air Multilayer (AIS) Gambar 4. Bentuk umum kurva isotermi sorpsi air dari bahan pangan Kadar Air (g/100 g bahan kering) III II I Aktivitas air (a w ) Daerah I = Air monolayer (AIP) Daerah III = Air Tipe III (AIT)

30 FENOMENA HISTERISIS Grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan (kurva adsorpsi) dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara (kurva desorpsi) tidak berimpit FENOMENA HISTERISIS Secara umum kurva desorpsi > kurva adsorpsi Penyebab terjadinya histerisis : Pengaruh kondensasi air di dalam kapiler Dijelaskan dengan Ink Bottle Theory : kapiler memiliki leher yang sempit dan badan yang lebar pada saat adsorpsi, kapiler akan terisi penuh hingga dicapai nilai a w maximum, sedang pada saat desorpsi air tidak seluruhnya keluar karena leher yang sempit sehingga a w menurun.

31 Gambar 5. Bentuk umum isotermi sorpsi air memperlihatkan fenomena histerisis Kadar Air Desorpsi Adsorpsi a w

32 FENOMENA HISTERISIS.. 2r 2r 2R 2R Unfilled Capillary Filled Capillary Gambar 6. Ink Bottle Theory of Hysterisis

33 Pengukuran a w Cara 1 : Interpolasi Grafik Bahan dengan berat awal yang sudah diketahui disimpan pada eksikator Kelembaban diatur dengan larutan garam jenuh Disimpan pada suhu tertentu, misal 25 o C, hingga tercapai kesetimbangan (tidak terjadi perubahan berat) Bahan ditimbang kembali Diperoleh data penambahan atau penurunan berat Plot data ke dalam grafik Perpotongan garis penambahan dan penurunan berat dengan garis 0 =nilai a w bahan

34 Perubahan berat a w = Gambar 7. Cara penentuan a w dengan interpolasi grafik a w

35 Pengukuran a w Cara 2 : Metode manometri Dengan alat manometer Prinsip : pada suhu tetap kadar air berpengaruh langsung terhadap tekanan uap. Cara 3 : Metode Higrometer Rambut Prinsip : daya higroskopisitas rambut dan daya mulur rambut ketika menyerap uap air. 3 helai rambut diikatkan pada pena pencatat atau jarum penunjuk skala kelembaban.

36 Cara Pengukuran Kadar Air Metode langsung : 1. Metode Gravimetri 2. Pengeringan Oven 3. Air Oven 4. Oven Vakum 5. Desikasi Kimia 6. Analisa Thermogravimetri 7. Destilasi Azeotropik 8. Titrasi Karl Fischer 9. Metode Ekstraksi 10.Kromatografi Gas 11.Refraktometri Metode Tidak Langsung 1. Metode Elektrik-Elektronik 2. Konduktivitas DC dan AC 3. Kapasitansi Dielektrik 4. Absorbsi Microwave 5. Metode Sonik dan Ultrasonik 6. Metode Spektroskopi 7. Spektroskopi Infra merah 8. Nuclear Magnetic Resonance (NMR)