I. PENDAHULUAN. memiliki cara pandang yang berbeda, beragam dan khas terhadap makanan

Transkripsi

1 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan sebuah negeri yang cukup luas dan penduduknya memiliki cara pandang yang berbeda, beragam dan khas terhadap makanan tradisional masing-masing daerahnya. Makanan tradisional merupakan warisan budaya masa lampau dengan resep dan proses pembuatannya selalu berkembang. Dengan proses pengolahan tertentu dan penggunaan rempah-rempah asli menghasilkan makanan dengan cita rasa yang khas dan berbeda antara satu daerah dengan daerah lainnya (Nurhikmat dkk., 2011 a ; Anonim, 2010). Gudeg adalah makanan tradisional Yogyakarta dengan bahan baku nangka muda. Terdapat dua jenis gudeg yaitu gudeg basah dan gudeg kering. Pemasakan gudeg basah dilakukan satu kali sampai airnya habis sedangkan pemasakan gudeg kering dilakukan dua kali atau lebih. Kemasan gudeg biasanya menggunakan besek bambu atau kendil tanah liat sehingga masa simpannya hanya 48 jam. Untuk meningkatkan masa simpan perlu dilakukan pengembangan produk dengan menggunakan teknologi yang lebih modern (Anonim, 2008; Nurhikmat dkk., 2011 b ). Dalam mengembangkan produk maka produknya harus spesifik, memiliki keunggulan, tidak dibatasi produk baru dan proses alternatif, hasil seleksi dan memenuhi faktor keamanan konsumen. Ide dan konsep pengembangan produk harus benar-benar matang sehingga penelitian, regulasi dan aspek legal dari pemerintah harus mendukung (Bistrom dan Nordstrom, 2002). Salah satu teknologi yang dapat dipakai adalah pengemasan dengan kaleng. 1

2 Penerapan teknologi untuk mempertahankan mutu dan kemanan produk pada pengembangan makanan tradisional perlu ditingkatkan agar produk yang dihasilkan terjamin kualitas dan keamanannya. Menurut Winarno (1994) aplikasi yang dilakukan pada suhu tinggi akan memperpanjang umur simpan gudeg, karena suhu yang tinggi dapat menginaktivasi mikroba yang menyebabkan kerusakan. Proses pengalengan gudeg berbeda dengan pengalengan bahan pangan lain karena gudeg terdiri dari beberapa bahan penyusun yang penanganannya dilakukan secara berbeda. Hasil akhir berupa gudeg kaleng harus mempunyai kualitas dan aman bagi konsumen (Nurhikmat dkk., 2011 b ). Tuntutan konsumen akan keamanan dan kualitas produk menjadi dasar dalam meningkatkan kualitas dan jaminan keamanan produk pangan. Produk pangan yang diolah dengan teknik sterilisasi menjadi alternatif karena sterilisasi menghasilkan produk yang aman untuk konsumen (Xia dan Sun, 2002; Jung dan Fryer, 1999; Tattiyakul et a.l, 2001 ). Proses yang cukup penting pada pengalengan adalah sterilisasi, karena pada suhu tersebut selain mikroba menjadi inaktif bahkan hancur tetapi efek lainnya adalah penurunan terhadap nilai gizi dan sifat organoleptik. Oleh karena itu perlu dilakukan optimasi penggunaan panas dengan suhu cukup tinggi untuk menghancurkan mikroba tetapi tidak cukup tinggi untuk menurunkan gizi dan sifat organoleptik. Hasil penelitian terdahulu berkaitan dengan pemanasan bahan pangan terutama pada suhu sterilisasi diantaranya adalah penurunan kualitas produk sayuran hijau menjadi coklat (Hayakawa dan Timbers, 1977; Tevini et al., 2001); perubahan kualitas protein kernel pada Balanites aegyptiaca (Mohamed et al., 2000); perubahan gizi kacang dalam kaleng karena lewat proses (Kiziltas et al., 2010). 2

3 Selama proses sterilisasi perkembangan riwayat suhu makanan dan laju kematian mikroba perlu diketahui, sehingga dapat dipilih preparasi produk yang optimum untuk menghasilkan produk berkualitas (Stoforos, 1995; Chinesta et al., 2002; Tucker et al., 2007; Bindu et al., 2007). Menurut Kiziltas (2010) walaupun telah banyak dilakukan penelitian tetapi masih banyak literatur yang belum tersedia dalam studi perubahan suhu campuran bahan. Hal ini yang mendasari pentingnya mengetahui fenomena perpindahan panas selama proses sterilisasi berlangsung (Kannan et al., 2008). Penelitian telah dilakukan terkait dengan fenomena perpindahan panas selama sterilisasi. Varma dan Kannan (2005, 2006) mengkaji pengaruh modifikasi geometri kaleng makanan bentuk silinder konvensional seperti kaleng berkerucut pada laju sterilisasi makanan yang bersifat pseudoplastik dengan simulasi computational fluid dynamic atau CFD. Hasilnya didapatkan bahwa kaleng dengan kerucut ke atas lebih cepat panas daripada kaleng dengan kerucut ke bawah. Goncalves et al. (2005) memodelkan proses sterilisasi yang terjadi pada pasta yang dikalengkan untuk memprediksi suhu di titik terdingin pada waktu yang akan datang (ti+1) dengan jaringan saraf tiruan (Artificial Neural Network). Hasilnya didapatkan arsitektur jaringan terbaik dengan metode Back-propagation through time work atau BPTT yang ditunjukkan dengan nilai r > 0,99. Kedua penelitian di atas memakai asumsi bahwa bahan bersifat homogen. Berdasarkan uraian di atas perlu dilakukan penelitian tentang optimasi proses pengalengan gudeg yang terdiri dari beberapa macam komponen penyusun yang satu dengan lainnya memiliki karaketristik berbeda. Bagaimana fenomena perpindahan panas selama proses sterilisasi berlangsung untuk bahan yang bersifat heterogen 3

4 dengan menggunakan simulasi atau soft computing dan bagaimana pengaruhnya terhadap kualitas masing-masing komponen sehingga produk yang dihasilkan berkualitas dan aman untuk konsumen Tujuan Penelitian Tujuan umum penelitian adalah mempelajari fenomena perpindahan panas proses sterilisasi pada bahan yang bersifat heterogen. Sedangkan tujuan khusus penelitian adalah : 1. Optimasi suhu dan waktu proses sterilisasi gudeg kaleng melalui simulasi program komputer. 2. Mengetahui pengaruh pengaturan suhu dan waktu sterilisasi terhadap sterilitas, kemasan, tekstur bahan penyusun dan warna gudeg kaleng. 3. Mengetahui pengaruh lama penyimpanan terhadap sifat fisika, kimia dan indrawi gudeg kaleng Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah: 1. Hasil simulasi perpindahan panas dapat digunakan untuk mengoptimasi proses pengalengan makanan tradisional lainnya, 2. Hasil penelitian dapat dijadikan sebagai bahan informasi dan referensi teknologi proses pengalengan makanan tradisional bagi mahasiswa, akademisi, peneliti dan industri. 4

5 1.4. Kebaruan Penelitian Teknologi pengalengan bukan merupakan teknologi baru. Sejarah pengalengan diawali pada tahun 1809 di Perancis oleh Nicolas Appert. Tahun 1810 Peter Durant berhasil mendisain dan mendapatkan hak paten atas kemasan logam yang dapat dipatri dan dikomersialkan (Davis, 1967; Page et al., 2003). Tahun 1960 kaleng jenis two piece mulai dikembangkan, diikuti tutup ring pull up untuk memudahkan membuka kaleng tanpa menggunakan alat (Page et al., 2003). Perkembangan tersebut terjadi pada proses pengalengan yang diproduksi secara masal. Sedangkan untuk produk yang spesifik seperti makanan tradisional hasil rumah tangga atau industri kecil belum banyak dibahas. Menurut Lund (2003) berdasarkan pada studi tertentu bahwa produk yang berbeda dan spesifik (asli suatu daerah) akan memiliki karakterisasi yang berbeda. Tahun 1980 produk yang berkualitas dan aman lebih diperhatikan oleh konsumen (Cayot, 2007; Tuorila dan Monteleone, 2009). Perkembangan terkini dari proses produksi makanan adalah ketersediaan makanan siap saji yang aman dan memiliki daya simpan lama (Awuah et al., 2007). Dalam prosesnya apabila suatu makanan yang dikemas dalam kaleng dan diletakkan dalam retot, suhu produk meningkat secara perlahan-lahan. Kecepatan penetrasi panas dari retot ke dalam produk dapat diketahui dengan heat penetration test (Teixeira, 1992; Stoforos, 1995). Data hasil penelitian perlu dianalisa dengan cara terbaru (novel) sehingga hasilnya mampu mengikuti perkembangan yang ada, salah satu jenis alogaritma yang saat ini banyak dikembangkan adalah menghitung dengan bantuan program komputer (Widodo dkk., 2013). Sejalan dengan perkembangan teknologi maka sistem perangkat lunak ikut berkembang, salah 5

6 satunya adalah matrix laboratory atau MATLAB yang pada vektor dan matriks (Suarga, 2007). MATLAB adalah perangkat lunak yang mampu melakukan komputasi matematik, menganalisis data, mengembangkan alogaritma, melakukan simulasi dan pemodelan serta menghasilkan tampilan grafik sesuai dengan kebutuhan (Sianipar, 2013). Pada prosesnya MATLAB dikerjakan dengan bahasa program komputer atau bahasa pemrograman, sehingga untuk menggunakan perangkat ini diperlukan keahlian khusus dalam hal pemrograman komputer. Selain itu asumsi yang banyak digunakan pada MATLAB adalah bahan bersifat homogen, karena untuk bahan yang bersifat heterogen pemrograman akan sangat sulit. Program lain untuk mengatasi masalah itu adalah penggunaan dinamika fluida komputasi atau computational fluid dynamics (CFD). CFD menjadi alternatif yang lebih cepat dan murah dalam perancangan alat atau penelitian untuk mengetahui karakteristik suatu aliran dan interaksinya. Dalam disain dan pengembangan penelitian, CFD merupakan alat bantu dengan sistem numerik standar untuk memprediksi perilaku cairan, transfer panas dan massa, perubahan fasa, reaksi kimia, gerakan mekanis dan proses pengolahan makanan serta untuk merancang peralatan pengolahan makanan (Xia dan Sun, 2002). Menurut Dimou dan Yanniotis (2011) penggunaan modeling dan simulasi pada unit operasi bertujuan untuk (1). optimasi perpindahan panas suatu sistem prosesing untuk mengefisiensikan energi dan mendisain peralatan, (2). mengontrol langsung proses perpindahan panas untuk menangani perubahan proses, memperkecil biaya, menjamin keamanan dan perubahan kualitas produk. 6

7 Beberapa penelitian yang telah dilakukan dengan menggunakan CFD antara lain mengoptimalkan sterilisasi makanan secara konveksi alami pada makanan cair dalam kaleng (Datta dan Teixeira, 1987), simulasi pemanasaan kaleng pada konduksi tidak tetap (Akterian dan Fikiin, 1994), simulasi pemanasan konveksi alami pada pemanasan makanan kaleng berbentuk cair (Ghani et al., 1999 a ), simulasi numerik perubahan suhu selama sterilisasi secara horisontal (Ghani et al., 2003), pemodelan proses sterilisasi kontinyu untuk mengoptimalkan kualitas makanan (Jung dan Fryer, 1999). Secara keseluruhan penelitian tersebut hanya berkisar pada penggunaan CFD pada sterilisasi makanan berbentuk cair, sehingga masih banyak tantangan di bidang sterilisasi makanan kaleng (Xia dan Sun, 2002). Terlebih lagi makanan yang bersifat heterogen. Menurut Eisenga (1998) beberapa masalah yang menghambat penggunaan CFD dalam industri makanan adalah (1). bahan makanan yang spesifik mempunyai perbedaan sifat baik reologi maupun termodinamikanya, (2) industri makanan harus mempekerjakan ahli CFD supaya hasil simulasinya dapat diimplementasikan. Dengan demikian kebaruan dalam penelitian ini adalah simulasi menggunakan CFD dengan bahan yang disimulasikan bersifat heterogen dan parameter sifat fisik bahan didekati berdasarkan model yang tergantung pada komponen kimia bahan penyusun. 7