Optimasi Proses Sterilisasi Rendang Daging dengan menggunakan Kemasan Retort Pouch

Transkripsi

1 Optimasi Proses Sterilisasi Rendang Daging dengan menggunakan Kemasan Retort Pouch Anggita Sari Praharasti 1, E. R. N. Herawati 1, A. Nurhikmat 1, A. Susanto 1 dan M. Angwar 1 1) UPT Balai Pengembangan Proses dan Teknologi Kimia Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (UPT BPPTK LIPI) Jl Yogyakarta Wonosari km 31,5 Desa Gading, Kec. Playen, Kab. Gunungkidul, D.I.Y. Telepon (7) 3957/Fax (7) praharasti@gmail.com Abstrak Rendang daging dalam kemasan retort pouch dinilai berpotensi sebagai MRE-Meal Ready to Eat. Salah satu kendala pada prosesnya adalah kemungkinan kerusakan yang diakibatkan oleh tekanan internal. Penelitian tentang optimasi proses sterilisasi dilakukan untuk menghasilkan bahan terkemas yang steril sementara kemasan tidak rusak. Kemasan pouch jenis alumunium foil (ukuran 15x11mm) yang telah terisi dipanaskan dengan menggunakan retort merk Gonzon berpemanas listrik dengan daya 3.5 watt dan volume, m 3. Proses sterilisasi dilakukan dengan automatic heating dan automatic keep pressure (1,-1,8 bar). Suhu sterilisasi pada setting alat adalah 17 o C (1 menit dan menit) untuk percobaan tahap pertama, serta 19 o C (1 menit) untuk percobaan tahap ke-dua. Letalitas yang tercapai adalah,1 menit untuk waktu sterilisasi 1 menit dan,3 menit untuk waktu sterilisasi menit pada setting alat 17 o C. Pada tahap ini target suhu sterilisasi 11,1 o C belum tercapai. Pada percobaan tahap ke-dua dengan setting alat 19 o C dan waktu sterilisasi 1 menit target suhu sterilisasi dapat dicapai dengan letalitas sebesar 1,38 menit. Dengan menggunakan kalkulasi proses Metode Umum diperoleh nilai sterilisasi sebesar 1. Nilai tersebut menunjukkan bahwa perlakuan panas yang diberikan (19 o C selama 1 menit) sesuai dengan yang dibutuhkan untuk menghancurkan mikroorganisme target. Kata Kunci:, Optimasi sterilisasi, Rendang daging, Retort pouch Abstracts Meat curry (rendang) was packed inside the retortpouch potential for MRE-Meal Ready to Eat. One of the detention on the process was the possibility of leakage caused by internal forces. Optimization study in sterilization process was conducted to get sterile packaged food without any leakage. Pouch with alumunium foil material (size of 15x11mms) which had been filled with Meat curry was heated with the Gonzon retort, by 3.5 watt electricity in the volume of, m 3. Sterilization process was conducted with automatic heating and automatic keep pressure (1,-1,8bar). Sterilization temperature on the device was 17 C (1 minutes and minutes) for the first experiment, and 19 C (1 minutes) for the second. achieved was,1 minutes for1 minutes sterilization, and,3 minutes for minutes sterilization in the setted device temperature of 17 C. In this phase, sterilization temperature target was not achieved yet. When device temperature setted 19 C for 1 minutes, temperature target was achieved with lethality amount of 1,38 minutes. By process calculation using General Method, sterilization value was obtained in the amount of 1. This value showed that the heating treatment (19 C for 1 minutes) was in suitable needed to destroy target micro-organism. Keywords:, Optimize sterilization, Meat curry (rendang), Retort pouch 1. PENDAHULUAN Teknologi pengemasan yang tepat dibutuhkan agar bahan pangan memiliki umur simpan yang lebih panjang. Pengawetan fisis melalui penggunaan kemasan rigid seperti kaleng dengan metode sterilisasi telah banyak berkembang. Retortpouch menjadi alternatif kemasan selain kaleng, namun penelitian pengemasan dengan menggunakan retortpouch relatif baru, apalagi bahan pangan yang dikemas merupakan makanan tradisional suatu daerah. Rendang daging merupakan makanan tradisional asli Indonesia. Seperti produk lainnya, rendang daging memiliki daya simpan yang pendek. Rendangmengandung protein tinggi, sejumlah vitamin A, vitamin B1, vitamin B, niasin, dan asam pantotenat. Kandungan mineral, kalsium, fosfor, dan besinya-pun juga tinggi [1]. Bumburendangmemilikiaktivitasantimikrobaterhadap flora mikroba yang terdapat pada ekstrak daging, santan, serta campuran ekstrak daging dan santan. Pengaruh bumbu rendang terhadap B.cereus lebih besar dibandingkan dengan flora mikroba yang terdapat di dalam sistem pangan []. Rendang berbumbu memiliki aktivitas antimikroba yang cukupbesar [3], terlebih lagi jika sudah melalui proses sterilisasi. Bumbunya yang kaya akan rempah menjadi faktor utama keawetannya walaupun hanya disimpan pada suhu dingin refrigerasi. Rempah-rempah 3

2 mengandung berbagai senyawa bioaktif yang bersifat sebagai anti-bakteri dan anti-kapang. Aktivitas antimikroba bumbu rendang yang sudah ditumister lebih dahulu akan lebih baik daripada bumbu rendang mentah terhadap pertumbuhan B.cereus dengan nilai log Nt/log No pada jam waktu kontak adalah,87, dan jika bumbu tersebut mengalami pemanasan lanjut menjadi lebih baik dalam menghambat pertumbuhan total mikroba S.aureus dengan nilai log Nt/log No yang berkisar antara,-1, [3]. Retort pouch adalah kemasan fleksibel yang tahan suhu sterilisasi. Kemasan ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan kemasan konvensional. Keunggulannya antara lain adalah lebih menarik, murah, dapat memperpendek waktu sterilisasi, beratnya lebih ringan, dan lebih mudah untuk didaur-ulang daripada metal, kertas, atau kaca. Proses pemanasan pada pengemasan produk dengan 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[]. Selain kerusakan produk karena proses sterilisasi yang kurang sempurna, titik kritis penggunaan kemasan retort pouch adalah kemungkinan kerusakan fisik kemasan. Kerusakan fisik kemasan umumnya pada lapisan seal berupa kebocoran atau kerusakan daya rekat yang diakibatkan oleh tekanan internal akibat pengembangan bahan yang cukup kuat sementara kekuatan kemasan retortpouch terbatas. Kaitannya dengan sterilitas, perambatan panas pada proses sterilisasi sendiri membutuhkan waktu untuk mencapai titik terdingin bahan. Untuk itu, perlu dilakukan penelitian tentang optimasi proses sterilisasi untuk menghasilkan kemasan yang tidak rusak sementara bahan pangan di dalamnya berhasil disterilkan. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan setting suhu dan lama sterilisasi rendang dalam kemasan pouch dengan target titik terdingin mencapai suhu sterilisasi. Tingkat sterilitas bahan terkemas dapat diketahui melalui perhitungan Thermal Death Times (TDT) atau Fo. Untuk mengetahui TDT atau Fo dipergunakan persamaan Improved General Method yang disampaikan Lewis dalam Richardson [5] sebagai berikut: log atau L 11,1 T 1 L (1) T /1 1 11,1 () dimana Fo dapat dihitung dengan persamaan : Fo Ldt (3) Letalitas (Fo) terhitung dapat digunakan untuk menentukan nilai sterilisasi, sehingga digunakan sebagai acuan proses sterilisasi suatu bahan.. BAHAN DAN METODE Bahan yang digunakan berupa masakan rendang yang terdiri dari daging sapi rendang dan kuah kental bumbu rendang, diperoleh dari UKM Minang Ria. Kemasan pouchberbahan alumunium foilyang telah terisi bahan dipanaskan dengan menggunakan retort merk Gonzon buatan China berpemanas listrik dengan daya 3.5 watt dan volume, m 3. Proses sterilisasi dilakukan dengan automatic heatingdan automatic keep pressure, sehingga tekanan dalam ruangan dalam ditahan antara 1,-1,8 bar. Profil suhu selama sterilisasi diamati melalui pembacaan Data Logger merk Ellab CTF9. Optimasi dilakukan dengan variasi suhu 17 C (selama 1 menit dan menit) untuk percobaan tahap pertama serta 19 C (selama 1 menit) untuk percobaan tahap ke-dua. Tahapan penelitian ditunjukkan pada Gambar 1. Riwayat suhu selama proses pemanasan dan sterilisasi berlangsung dilakukan dengan menggunakan kabel termokopel yang ditempatkan pada bagian tengah produk terkemas. Hasil suhu aktual selanjutnya terbaca melalui data logger. Skema pengambilan data ditunjukkan pada Gambar.

3 Lethal rate Pengambilan data berupa pengukuran suhu menggunakan kabel termokopel dengan sensor suhu yang terpasang di titik terdingin bahan, yakni di tengah. Data yang diperoleh selanjutnya diolah menggunakan software Microsoft Office Excel 7. Setelah lethal rate dihitung dengan menggunakan persamaan () di atas, diperoleh nilai Fo sebagai berikut []: F = (L value) t () Perhitungan nilai sterilisasi (sterilization value) menggunakan Metode Umum [] sebagai berikut: [(11,1 T) 1 TDT T = F 1 ] (5) Sterilization value = (1 TDT) t () Satuan Fo (letalitas) adalah menit, sedangkan satuan sterilization value adalah min -1. Penentuan sifat-sifat thermal bahan dilakukan dengan menggunakan persamaan empirik. Penentuan konduktivitas panas bahan berdasarkan komposisinya menggunakan persamaan berikut [7]: k =,5 +,155X p +,1X f +,135X a +,58X w Sedangkan persamaan empirik untuk menghitung panas spesifik (c p) berdasarkan komposisi bahan adalah sebagai berikut [8]: c p = 1,X c + 1,59X p + 1,75X f +,837X a +,187X w Densitas ditentukan dengan menghitung rasio massa terhadap volume, sedangkan difusivitas ditentukan dengan menghitung rasio konduktivitas terhadap densitas dan panas jenisnya. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Optimasi dilakukan untuk memperoleh kombinasi suhu setting alat retort dan lama penahanan suhu steril. Hal ini dilakukan mengingat bahwa perambatan panas membutuhkan waktu untuk mencapai titik terdingin. Rendang uji dianalisa proksimatnya (Tabel 1) untuk mengidentifikasi sifat termofisika bahan. Tabel 1. Hasil Analisa Proksimat Rendang [9] No. Sampel(k Macam Hasil analisa (%) ode) analisa Ulangan 1 Ulangan 1. Rendang Air 3,911 3,975 Bumbu Abu,7,11 Protein 9,9 9,9 (fk =,5) Lemak 17,9 17,931 Serat Kasar,1,9 Karbohidrat 1,97 1,95. Rendang Air 5,793 5,97 Daging Abu 3,379 3,159 Protein 3,739 9,9979 (fk =,5) Lemak 8,791 8,1 Serat Kasar 1,5 1,335 Karbohidrat,11 3,977 Hasil analisa proksimat yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk menentukan sifat-sifat thermal bahan secara empirik. Setelah dilakukan perhitungan, diperoleh hasil densitas (ρ), konduktivitas (k), panas spesifik (c p), dan difusivitas thermal (α) sebagai berikut: Tabel. Sifat Thermal Bahan No. Bahan ρ (kg/m 3 ) 1. Rendang Bumbu. Rendang Daging k (J/s C) cp (kj/kg C) α (m /s) 11,83,7 3,19 1,9 x ,9,,91 1,9 x 1-7 Nilai difusivitas yang diperoleh sesuai dengan pernyataan yang dikemukakan oleh Chanes [1] yang menerangkan bahwa nilai difusivitas bahan padat secara umum berkisar antara 1,, x 1-7 m /s. Riwayat suhu bahan di dalam kemasan pouchdan suhu ruang selama proses sterilisasi di dalam retortditampilkan dalam Gambar 3 berikut T pouch T ruang L L Gambar 3. Grafik kenaikan suhu bahan dan lethal rate (17 C; 1 dan menit) Pada perlakuan pertama (17 C; 1 menit dan menit) suhu maksimal pada bahan belum mencapai target suhu sterilisasi dengan nilai suhu berturut-turut yakni 111,7 C dan 11,9 C. Berdasarkan hasil tersebut, uji coba juga dilakukan dengan variasi suhu 18 C selama 1 menit, namun suhu tertingginya masih belum mencapai suhu sterilisasi, yakni hanya sebesar 11,3 C. Melihat hasil suhu yang belum terlalu signifikan kenaikannya, maka suhu setting alat dinaikkan menjadi 19 C dengan penahanan suhu steril 1 menit. Ternyata dengan kombinasi suhu dan waktu sterilisasi demikian suhu sterilisasi dapat tercapai dengan nilai 11,3 C. Riwayat suhu bahan dan lethal rate hasil percobaan yang ke-dua ditunjukkan pada Gambar

4 Lethal rate Gambar. Grafik kenaikan suhu bahan dan lethal rate (19 C; 1 menit) Pada gambar lethal rate tampak konstan pada nilai 1,. Hasil perhitungan letalitas tampak pada Gambar 5, Gambar, dan Gambar T pouch T ruang L , Gambar 5. Letalitas (17 C; 1 menit) Tc TR L Tc1 TR1 L1 F=,1 menit 11, Gambar. Letalitas (17 C; menit) Tc TR L F=,3 menit F=1,38 menit 11, Gambar 7. Letalitas (19 C; 1 menit) ,3,5,,15,1,5,3,5,,15,1,5 1, 1, 1, 1,8,,, Letalitas yang terhitung merupakan nilai total dari lethal rate dikalikan dengan faktor luasan Fo area sebagai bagian dari fungsi waktu. Hasil perhitungan menunjukkan nilai letalitas pada perlakuan pertama (17 C; 1 menit) adalah sebesar,1 menit, dengan nilai suhu tertinggi yang tercapai adalah 111,1 C. Suhu tertinggi yang tercapai belum memenuhi suhu yang dibutuhkan untuk proses sterilisasi yakni 11 C, sehingga percobaan dilanjutkan dengan perlakuan ke- yakni 17 C dengan waktu penahanan suhu selama menit (Gambar ). Hasilnya menunjukkan bahwa dengan menaikkan waktu penahanan sebesar 1 menit (menjadi menit), suhu tertinggi yang tercapai belum signifikan mendekati suhu sterilisasi, sehingga percobaan dilanjutkan dengan menaikkan suhunya menjadi 18 C dengan waktu penahanan 1 menit. Pada tahap ini, hasil suhu maksimum juga belum mencapai suhu sterilisasi yakni 11,3 C, dan letalitas sebesar 1,33 menit, dengan tren kenaikan yang dinilai belum signifikan jika diuji dengan penambahan waktu penahanan suhu, sehingga suhu dinaikkan kembali dengan range 1 C menjadi 19 C dengan penahanan suhu steril selama 1 menit. Pada variasi perlakuan ini suhu sterilisasi dapat tercapai pada menit ke-79 yakni pada nilai suhu terekam dalam data logger sebesar 11,3 C saat penahanan suhu berlangsung. Nilai letalitas yang tercapai adalah sebesar 1,38 menit. Dengan menggunakan kalkulasi proses Improved General Method diperoleh nilai sterilisasi sebesar 1. Nilai tersebut menunjukkan bahwa perlakuan panas yang diberikan (19 C selama 1 menit) sesuai dengan yang dibutuhkan untuk menghancurkan mikroorganisme target. Perambatan panas yang terjadi saat pemanasan retort berlangsung secara nyata tidak terjadi serta merta, namun membutuhkan waktu. Hal ini tampak dari kurva riwayat suhu pusat bahan terkemas (Tc- T center) yang umumnya terletak di bawah kurva suhu ruangan retort (Tr-T room). Identifikasi suhu pusat pada proses sterilisasi pouch juga dilakukan oleh Santi R. Bhowmik dan Shweta Tandon (1987) dengan suhu setting ruangan autoclave sebesar 11 C. Pada percobaan tersebut juga tampak bahwa suhu pusatnya tidak mencapai suhu sterilisasi 11 C. Berdasarkan hal-hal tersebut terbukti bahwa jika ingin suhu pusat mencapai suhu sterilisasi maka suhu setting retort (Troom-TR) harus lebih tinggi dari 11 C. Nilai letalitas terhitung menunjukkan nilai yang tidak jauh berbeda dengan nilai lethal rate yang diperoleh saat observasi berlangsung. Sebagai validasi, pada Gambar 8 dibandingkan nilai letalitas yang diprediksi terhadap lethal rate yang terpantau saat observasi. Daging rendang dan bumbu rendang memiliki nilai difusivitas termal berturut-turut sebesar 1,9 x 1-7 m /s dan 1,9 x 1-7 m /s. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Rahman (1995) dan

5 Letalitas (menit) Letallitas (menit) Chanes () yang menyatakan bahwa secara umum nilai konduktivitas makanan berbentuk bahan padat berkisar antara 1,-,.1-7 m /s [19] Letalitas (Prediksi vs Observasi) 1 1,37 1,158,18,315,38 1, 17,1 17, 19,1 Perlakuan Gambar 8. Perbandingan nilai letalitas prediksi terhadap observasi Pada Gambar 8 tampak bahwa penyimpangan antara hasil yang diprediksi tidak berbeda jauh dengan data yang diperoleh saat observasi. Secara statistik diperoleh nilai error hasil prediksi terhadap hasil observasi masih di bawah 5%, sehingga hasil perhitungan dianggap sesuai dengan data terukur.. KESIMPULAN Perambatan panas pada proses sterilisasi membutuhkan waktu untuk mencapai titik pusat bahan. Daging rendang dan bumbu rendang memiliki nilai difusivitas termal berturut-turut sebesar 1,9 x 1-7 m /sdan 1,9 x 1-7 m /s. Suhu setting alat retort 19 C dengan penahanan suhu steril selama 1 menit relatif dapat menjamin sterilitas rendang kemasan pouch dengan nilai letalitas (Fo) sebesar 1,38 menit. Analisis perhitungan dinilai sesuai dengan hasil observasi dengan nilai error <5% yakni berkisar pada nilai ±1,33%. DAFTAR REFERENSI [1] Astawan. M, Makan Rendang dapat Protein dan Mineral, Info Teknologi Pangan: Gizi dan Kesehatan, Department of Food Science and Technology, 5, Bogor: Institut Pertanian Bogor, Indonesia. [] Edy, Pengaruh Konsentrasi Cabai Merah (Capsium annum L.) dalam Bumbu Rendang Terhadap Pertumbuhan Mikroba, Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, 1998, Bogor. [3] Katrina. A, Pengaruh Pemanasan Bumbu Rendang terhadap Aktivitas Antimikroba pada Staphylococcus aureus dan Bacillus cereus, Skripsi,, Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. []Muhafillah, PemodelanFenomenaPindahPanaspada Proses Pemanasan Waktu Pengalengan Gudeg, 8 Prediksi Observasi Thesis, 1, Yogyakarta: Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada. [5] Richardson. P, Thermal Technologies in Food Processing, Woodhead Publishing Ltd, 1, Cambridge, England. [] Ramaswamy. HS, and Marcotte. M, Food Processing Principles and Applications, CRC Press, Taylor and Francis Group LLC,, Boca Raton, Florida, US. [7] Heldman, Dennis. R, and R. Paul Singh, Introduction to Food Engineering Third Edition, Academic Press, 1, California. [8] Heldman, Dennis. R, and R. Paul Singh, Food Process Engineering Second Edition, The AVI Publishing Company PNC, 1981, Westport, Connecticut. [9] Fakultas Teknologi Pertanian, Hasil Analisa, Laboratorium Uji Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian, 1, Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada, Indonesia. [1] Chanes, Jorgewelti, Gustavo V, Barbosa Canovas and Jose Miguel Aguilera, Engineering and Food for the 1 th Century, CRC Press,, Boca Raton. [11] Ball. CO, and Olson. FCW, Sterilization in Food Technology, 1957,McGraw-Hill, London. [1] Casolari. A, Microbial Death, in Physiological Models in Microbiology, Vol. II, p. 1-; M.J. Basin and J.I. Prosser, Ed, CRC Press Inc., 1988, Boca Raton FL. [13] Esty. JR, and Meyer. KF, The heat resistance of the spores of B. Botulinus and allied anaerobes, XI. J,Infestious Diseases 19, p31, 5-3. [1] Incropera. FP, and David. P, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley&Sons, 1985, United States of America. [15] Jaenah. ES, Karakteristik Pemanasan Pada Proses Pengalengan Rendang, Skripsi, Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, 199, Institut Pertanian Bogor. [1] Pflug. IJ, Calculating FT-values for heat preservation of shelf-stable, low-acid canned foods using the straight-line semilogarithmic model, J. Food Protection 5(7), 1987b, p8-. [17] Stumbo. CR., Thermobacteriology in Food Processing, Academic Press, 1973, London. [18] Bhowmik, S. R., & Tandon, S. (1987), A method of thermal process evaluation of conduction heated foods in retortable pouches, Journal of Food Science, 5(1), p 9. [19] Chanes, Jorge Welti, Gustavo.V, Barbosa- Canovas and Jose Miguel Aguilera,, Engineering and Food for the 1 th Century, CRC Press, Boca Raton. 7