BAB I PENDAHULUAN. tersusun oleh aneka macam bahan baku dan bahan tambahan (Hariyadi, 2014).

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Produk pangan pada umumnya merupakan bahan biologi kompleks yang tersusun oleh aneka macam bahan baku dan bahan tambahan (Hariyadi, 2014). Komponen-komponen penyusunnya dapat berinteraksi satu sama lain, baik selama pengolahan maupun penyimpanan. Laju reaksi dari interaksi antarkomponen dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, antara lain suhu, kelembaban, cahaya, oksigen, kondisi kebersihan, serta kondisi dan tata cara penanganan produk pangan tersebut. Penurunan mutu produk pangan erat kaitannya dengan tingkat kerusakan baik kerusakan (bio)kimia, kerusakan fisik, maupun kerusakan (mikro)biologi. Kerusakan produk pangan dapat diperlambat melalui teknik pasca-panen yang tepat sehingga dapat disimpan lebih lama. Berbagai usaha untuk memperpanjang umur simpan telah dikembangkan secara spesifik disesuaikan dengan karakteristik produk. Salah satu teknik pascapanen yang utama adalah melalui pengemasan. Produk low acid foods (pangan berasam rendah) merupakan produk pangan dengan kategori tingkat potensi bahaya tertinggi (Potential Hazardous Food) jika disimpan dalam waktu lama (Hariyadi, 2014). Oleh sebab itu umumnya usaha memperpanjang umur simpan pangan ber-asam rendah adalah dengan dikalengkan. Pada proses 1

2 pengalengan, produk dikemas secara hermetis, kemudian diberi panas dengan suhu tinggi dengan tujuan untuk memusnahkan mikroorganisme patogen dan pembusuk. Pengemasan dengan Retort Pouch merupakan pengembangan dari industri pengemasan khususnya pengalengan, dengan berbagai modifikasi pada proses maupun peralatan yang digunakan. Rendang sebagai salah satu produk low acid food merupakan makanan khas Indonesia yang berpotensi ekspor sebagai makanan cepat saji (Meal Ready to Eat MRE). Rendang mengandung protein tinggi, sejumlah vitamin A, vitamin B1, vitamin B2, niasin, dan asam pantotenat. Kandungan mineral, kalsium, fosfor, dan besinya-pun juga tinggi (Astawan, 2005). Bumbunya yang kaya akan rempah menjadi faktor utama keawetannya walaupun hanya disimpan pada suhu dingin refrigerasi. Rempah-rempah mengandung berbagai senyawa bioaktif yang bersifat sebagai antibakteri dan antikapang. Dengan potensi antibakteri dan antikapang tersebut rendang dapat bertahan tiga hari pada suhu kamar tanpa pemanasan ulang atau sembilan hari pada suhu refrigerator (lemari pendingin). Selain potensi yang telah disebutkan di atas, bahan rendang dipilih karena kadar air-nya yang relatif kecil, sehingga lebih mudah divakum untuk mengurangi resiko kebocoran saat disterilisasi menggunakan autoklaf. Untuk mewujudkan ekspor rendang sebagai makanan semi basah dibutuhkan teknologi pengemasan yang efisien dalam distribusi, praktis, dengan tidak mengurangi kualitas bahan yang dikemas sehingga umur simpannya menjadi lebih panjang. Salah satu alternatifnya adalah penggunaan Retort Pouch 2

3 yang mulai menjadi pilihan. Retort Pouch yang digunakan pada penelitian ini adalah kemasan fleksibel yang tahan suhu sterilisasi. Pada penelitian ini penggunaan kemasan Retort Pouch diharapkan dapat menjadi alternatif lain dari pengemasan dengan kaleng seiring dengan kebutuhan masyarakat modern yang menginginkan produk yang lebih mudah dibuka, ringan, dan mudah dibawa. Kemasan Retort Pouch relatif lebih mudah didaur-ulang daripada kaleng, dan harganya juga lebih murah. Pouch yang digunakan adalah yang berbentuk seperti kemasan sachet dengan harapan bentuknya menjadi semakin compact dan mudah dibuka sehingga dapat sesuai dengan kebutuhan masyarakat modern. Bentuknya yang compact membuat makanan yang dikemas dengan Retort Pouch mudah dibawa. Pengembangan model perpindahan panas pada proses sterilisasi dibutuhkan untuk mengevaluasi proses panas pangan steril komersil. Dengan memodelkan proses perpindahan panasnya, maka proses optimasi yang panjang dapat dipersingkat. Pada desain proses panas, suhu titik terdingin dari produk selama proses harus diketahui. Suhu tersebut biasanya diukur dengan menggunakan termokopel. Melalui model matematika dapat diprediksi suhu produk selama proses panas berlangsung (Teixeria, Dixon, Zahradnik, dan Zinsmeister, 1969; Naveh, Kopelman, dan Pflug, 1983; Datta dan Teixeira, 1988, 1987; Nicolai, Verboven, Scheerlinck, dan De Baerdemaeker, 1998). Beberapa makanan seperti tuna kaleng, sirup kental, pure, dan konsentrat biasanya diasumsikan mengalami pemanasan konduksi. Waktu proses yang dibutuhkan 3

4 untuk produk makanan tersebut secara umum ditentukan secara analitis atau solusi numerik persamaan panas konduksi. Studi terkait distribusi panas kemasan Retort Pouch masih sedikit ditemukan. Bhowmik dan Tandon (1987) mengembangkan metode evaluasi proses panas konduksi pada makanan yang dikemas dalam kemasan Retort Pouch dengan media pemanas berupa air menggunakan pendekatan beda hingga berupa grid dan batas luar bujur sangkar menggunakan software Matlab. Model sterilisasi panas pangan cair dalam kemasan Retort Standing Pouch juga dikembangkan oleh Ghani, Farid, Chen, dan Richards (2000) menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamic), namun belum ada studi yang membandingkan antara beberapa cara penyelesaian persamaan beda hingga yang dibandingkan juga dengan hasil menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamic). Pada penelitian ini digunakan 3 (tiga) metode perhitungan batas luar, yakni persegi panjang, grid bujur sangkar, dan kurva. Perbedaan antara ketiga cara pengerjaan tersebut adalah pada kerumitan coding Matlab R2010a, lama pengerjaan, dan tingkat errornya, sehingga perlu diketahui cara pengerjaan mana yang paling efektif untuk kasus perpindahan panas pada proses sterilisasi Rendang dalam kemasan Retort Pouch. Selain mengetahui perbedaan antara ketiga cara pengerjaan dengan Matlab, hasilnya perlu dibandingkan dengan penggunaan CFD Comsol Multiphysics yang biasa digunakan dewasa ini untuk pemodelan dan simulasi berbagai kasus fisika. Kemudahan dan kecepatan yang ditawarkan oleh penggunaan software user-friendly berupa Comsol Multiphysics 4

5 perlu dibandingkan hasilnya dengan penggunaan software komputasi manual seperti Matlab yang cenderung lebih kasuistik karena pengguna membangun sendiri persamaan-persamaan dan logika yang ada di dalamnya. Hal tersebut perlu dilakukan agar penggunaan software komputasi dapat disesuaikan dengan kasus yang dievaluasi. Dalam pembuatan model dan simulasi dibutuhkan kondisi awal, kondisi batas, dan asumsi-asumsi sehingga dibutuhkan optimasi perlakuan sterilisasi efektif terlebih dahulu. Parameter-parameter yang diperoleh dari perlakuan terpilih tersebut dimasukkan ke dalam komputasi baik untuk software Matlab maupun Comsol Multiphysics sehingga dapat dibuat model dan simulasinya Rumusan Masalah Proses pemanasan pada produk dengan kemasan Retort Pouch sangat penting untuk mencegah kerusakan produk. Pemanasan dengan suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan produk lewat masak, sebaliknya jika panas tidak mencukupi akan menimbulkan terjadinya kerusakan produk oleh mikroba (Muhafillah, 2012). Kondisi kombinasi perlakuan sterilisasi yang sesuai terhadap produk rendang diperoleh dari serangkaian proses optimasi. Pada proses sterilisasi terjadi fenomena perpindahan panas yang terjadi karena adanya perbedaan suhu antara pemanas dengan bahan. Aliran panas tersebut selanjutnya dapat membunuh mikroba tertentu sehingga kondisi steril komersil produk dapat tercapai. Identifikasi distribusi panas diperlukan dalam menentukan titik dingin makanan 5

6 terkemas, sehingga dapat dipastikan suhu sterilisasi sampai pada titik terdinginnya. Melalui identifikasi proses perpindahan panas yang terjadi dan evaluasi kecukupan panas pada proses sterilisasi diperoleh jadwal proses yang tepat untuk rendang dalam kemasan Retort Pouch. Model matematika yang dikembangkan dapat digunakan untuk memprediksi suhu bahan pada proses sterilisasi sehingga dapat ditentukan tingkat kesterilannya Tujuan Penelitian Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengembangkan model perpindahan panas produk rendang dalam kemasan Retort Pouch. Sedangkan tujuan khususnya antara lain adalah : 1. Menentukan waktu sterilisasi efektif berdasarkan tingkat sterilitas rendang pouch 2. Menganalisa persamaan model matematika perpidahan panas dengan metode beda hingga 3. Memperoleh nilai difusivitas panas rendang 4. Simulasi perpindahan panas menggunakan alat bantu komputasi Matlab dan Comsol Multiphysics 5. Mengetahui kesesuaian model terhadap data observasi 6. Membandingkan nilai error antara ketiga cara pengerjaan dengan kondisi batas yang berbeda 6

7 7. Membandingkan nilai error komputasi Matlab dengan Comsol Multiphysics 8. Membandingkan kelebihan dan kekurangan penggunaan Matlab dengan Comsol Multiphysics sebagai alat bantu komputasi 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini antara lain: 1. Model perpindahan panas yang dikembangkan dapat digunakan untuk memprediksi suhu dan nilai difusivitas panas rendang yang dikemas dalam kemasan Retort Pouch yang disterilisasi 2. Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi untuk industri pengemasan makanan kemasan Retort Pouch khususnya Rendang 3. Hasil penelitian ini dapat menjadi referensi untuk para akademisi dan peneliti dalam mengembangkan penelitian lebih lanjut mengenai sterilisasi makanan kemasan Retort Pouch dengan proses sterilisasi. 7