Perancangan dan Uji Kinerja Pasteurizer Tahu Herni Purwantari, Aan Sofyan, Tsania Nur Habiba, Saiful Rochdyanto, Devi Yuni Susanti, Endang S. Rahayu* Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertaian, Fakultas Teknologi Pertanian UGM Jl. Flora, Bulaksumur, Yogyakarta 55281 Telp/Fax.0275-549650 *Korespondensi : Telp. 08122690013, endangsrahayu@yahoo.com ABSTRAK Tahu merupakan bahan pangan yang mudah rusak dan terkontaminasi bakteri patogen selama proses pembuatannya. Cemaran mikroorganisme dalam proses pengolahan tahu dapat berasal dari bahan baku, air, peralatan produksi, lingkungan maupun tenaga kerja produksi. Untuk memperpanjang umur simpan tahu, diperlukan upaya inaktivasi bakteri bakteri tersebut melalui proses pasteurisasi. Agar proses pasteurisasi dapat dilakukan secara efektif dan efisien, diperlukan rancangan alat pasteurizer dengan konstruksi dan sistem yang tepat. Penelitian bertujuan untuk merancang pasteurizer tahu yang mampu menginaktivasi bakteri untuk memperpanjang umur simpan tahu. Unit pasteurizer dirancang dengan menggunakan media pemanas air yang dipanaskan oleh steam yang disuplai dari unit penghasil uap. Pasteurisasi ditarget untuk mengendalikan jumlah bakteri Bacillus cereus dan Staphylococcus aureus yang merupakan isolate yang paling tahan panas. Dari penelitian, telah dihasilkan alat pasteurisasi yang terdiri dari unit penghasil steam dan unit pasteurisasi yang dihubungkan oleh pipa pensuplai steam dengan laju 0,7 kg/menit. Dari hasil uji kinerja diketahui bahwa pasteurizer memiliki ruang pasterusisasi berkapasitas 20 kg atau 50 kemasan tahu. Tahu dipanaskan dalam tabung pasteurisasi dengan perendaman dalam air panas dengan suplai panas dari steam yang dialirkan dari unit penghasil steam. Hasil rancangan pasteurizer mampu memanaskan suhu tahu hingga mencapai diatas 90 C dalam waktu 7 menit disemua bagian ruang pasteurisasi. Kata kunci : perancangan, uji, kinerja, pasteurizer, tahu PENDAHULUAN Tahu merupakan bahan makanan sumber protein yang sangat diminati masyarakat di Indonesia. Berdasarkan data yang diperoleh dari Survei Sosial Ekonomi Nasional pada tahun 2013, jumlah konsumsi tahu adalah 7,039 kg/kapita/tahun. Karena permintaan pasar yang tinggi, maka banyak usaha pembuatan tahu yang pada umumnya masih merupakan usaha kecil menengah (UKM) dan belum terlalu memperhatikan higiene selama pengolahan tahu sehingga berpotensi timbul cemaran dalam proses pengolahan tahu (Rahayu, 2012). Cemaran dalam proses pengolahan tahu dapat berasal dari bahan baku berupa kedelai atau air yang digunakan selama proses pembuatan tahu, lingkungan produksi dan tenaga pengolah. Tanah dan air merupakan habitat dari banyak bakteri diantaranya Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus dan bakteri pembentuk spora. Tenaga pengolah dapat menjadi sumber cemaran Staphylococcus aureus yang bisa hidup dalam saluran pernafasan, permukaan kulit dan rambut (Baird-Parker, 2000). Bakteri Escherichia coli, Staphylococcus aureus, dan Bacillus cereus merupakan jenis bakteri patogen atau bakteri yang dapat menimbulkan penyakit. Apabila bakteri-bekteri tersebut mengkontaminasi suatu bahan makanan maka dapat menyebabkan foodborne disease atau penyakit yang ditimbulkan oleh makanan yang terkontaminasi mikrobia (Jay, et al, 2000). Usaha untuk menginaktivasi bakteri-bakteri penyebab foodborne disease dan memperpanjang umur simpan tahu adalah dengan perlakuan panas yaitu pasteurisasi. Pasteurisasi merupakan salah satu proses pengawetan makanan dengan menggunakan panas untuk menginaktivasi mikroorganisme patogen. Selama pasteurisasi, makanan dipanaskan pada suhu dan waktu tertentu. Kematian dari bakteri patogen yang terkait dengan proses pasteurisasi didasarkan pada holding period saja, dampak suhu yang tinggi pada kematian selama pemanasan tidak signifikan (Singh, 2009). C-7
Selama pasteurisasi dari produk makanan, dapat mengakibatkan kerugian atau perbaikan kualitas makanan yang dapat dilihat dari komposisi kimia maupun sifat sensoris (Arnoldi,2001). Proses pasteurisasi yang optimal perlu diidentifikasi untuk mengurangi kerugian kualitas yang tidak diinginkan dan untuk memaksimalkan peningkatan kualitas yang diinginkan sebanyak mungkin (Holdsworth,2004). Menurut Lewis dan Heppel (2000) proses pasteurisasi disebut perlakuan panas yang ringan karena tidak menyebabkan kerusakan bahan baik secara komposisi kimia maupun sensoris apabila diatur dengan baik suhu dan waktunya. Oleh karena itu diperlukan perancangan suatu alat pasteurisasi yang efektif diterapkan untuk pasteurisasi tahu. METODE Bahan : 1. Plat stainless steel dengan tebal 1,5 mm ukuran 120 cm x 240 cm untuk membuat tabung pemanas. 2. Plat stainless steel dengan tebal 0,8 mm dan perforator diameter 6 mm untuk membuat tabung tahu. 3. Pipa stainless steel dengan diameter 1 cm untuk membuat pipa pengalir uap. 4. Kran untuk dipasang pada bagian inlet dan drain uap. Alat : 1. Mesin potong 2. Mesin rol 3. Mesin las Bahan uji : 50 pak tahu kemasan yang masing-masing berisi 10 buah tahu dan air matang dan disegel. Kemasan yang digunakan adalah plastik PP dengan tebal 0,03 mm. Prosedur Penelitian A. Perancangan Perancangan pasteurizer dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Tabung Pemanas Tabung pemanas adalah tempat mendidihkan air yang akan digunakan untuk mempasteurisasi tahu kemasan. Tabung pemanas ini dirancang dengan diameter 58 cm dan tinggi 60 cm. Tabung tersebut dapat menampung air setinggi 53 cm yaitu sebanyak 145,314 liter. Tabung pemanas dilengkapi dengan: a. Pipa inlet uap dengan kran b. Kran drain c. Overflow 2. Tabung tahu Tabung tahu adalah tempat menampung tahu kemasan yang akan dipasteurisasi dan tabung tersebut akan dimasukkan ke dalam tabung pemanas. Tabung tahu dirancang untuk menampung 20 kg tahu kemasan, menyesuaikan perhitungan ergonomis untuk dapat diangkat oleh satu orang baik laki-laki maupun perempuan. Tahu kemasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Gamatahu dengan massa 400 gram dan ukuran sisi-sisinya 12,5 cm x 12 cm x 5 cm dengan volume 750 cm 3. Kapasitas 20 kg dapat menampung 50 kemasan (20 kg/400 g = 50 kemasan) Volume 50 kemasan = 50 x 750 cm 3 = 37500 cm 3 Untuk merancang diameter tabung tahu, diperhitungkan volume tabung tahu = 2 x 37500 cm 3 = 75000 cm 3 sehingga diameter tabung yang dibutuhkan yaitu D = = 43,702 cm Angka tersebut dibulatkan ke atas menjadi 48 cm dengan memaksimalkan diameter tabung tahu dengan jarak 5 cm dari tabung pemanas: D = 58 cm 5 cm (kanan) 5 cm (kiri) = 48 cm C-8
3. Tutup tabung pemanas Tutup tabung pemanas digunakan untuk menutup tabung pemanas. Tutup berbentuk lingkaran tanpa lubang dengan dua pegangan. B. Pengadaan Bahan Konstruksi Pasteurizer Bahan yang digunakan dalam pembuatan konstruksi pasteurizer yaitu: 1. Plat stainless steel dengan tebal 1,5 mm ukuran 120 cm x 240 cm untuk membuat tabung pemanas. 2. Plat stainless steel dengan tebal 0,8 mm dan perforator diameter 6 mm untuk membuat tabung tahu. 3. Pipa stainless steel dengan diameter 1 cm untuk membuat pipa pengalir uap. 4. Kran untuk dipasang pada bagian inlet dan drain uap. C. Pembuatan Pasteurizer Pembuatan pasteurizer dilakukan di Laboratorium Daya Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian UGM. Macam-macam pengerjaan: 1. Pemotongan a. Pemotongan plat stainless steel ukuran 120 cm x 240 cm dengan tebal 1,5 mm menjadi 182,21 cm x 60 cm menggunakan mesin potong untuk membuat tabung pemanas. b. Pemotongan plat stainless steel ukuran 120 cm x 240 cm dengan tebal 0,8 mm dan perfotator diameter 6 mm menjadi 150,80 cm x 50 cm menggunakan mesin potong untuk membuat tabung tahu. 2. Pengerolan Plat stainless steel ukuran182, 21 cm x 60 cm dirol menjadi tabung pemanas. Plat stainless steel perforator ukuran 150,80 cm x 50 cm dirol menjadi tabung tahu. 3. Pengelasan Untuk menautkan ujung tabung dengan ujung tabung yang lain atau bagian lainnya. D. Pengujian 1. Tempat Pengujian dilaksanakan di KP4 UGM (Kebun Pendidikan, Pelatihan, dan Pengembangan Pertanian UGM). 2. Alat dan Bahan a. Pasteurizer b. Termokopel c. Stopwatch d. Alat tulis e. Tahu kemasan f. Air 3. Prosedur pengujian a. Panaskan ketel uap sampai terbentuk uap. b. Isi bak pemanas dengan air sebanyak 108 liter. c. Alirkan uap dari ketel ke dalam bak pemanas dengan membuka kran inlet. d. Amati perubahan suhu air dalam bak pemanas. Setelah suhu mencapai 100ºC masukkan bak tahu yang telah diisi 50 buah tahu kemasan. e. Amati perubahan suhu tahu dan suhu air. f. Setelah 10 menit, angkat bak tahu. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Uji Kinerja Mesin Pasteurisasi dilaksanakan dengan memanaskan tahu kemasan yang dicelupkan pada air yang telah mendidih selama waktu tertentu. Rancangbangun diperlihatkan dalam Gambar 1. Alat ini dirancang dengan kapasitas pasteurisasi 20 kg tahu kemasan supaya dapat diangkat oleh satu C-9
orang saja. Alat ini terdiri dari 2 tabung terpisah. Tabung bagian dalam adalah tabung tahu dengan diameter 48 cm dan tinggi 60 cm dibuat dari bahan plat stainless steel dengan tebal 0,8 mm dan perforator diameter 6 mm. Tabung ini tidak bertutup. Tabung tahu berfungsi untuk menampung tahu kemasan yang akan dipasteurisasi. Spesifikasi pasteurizer dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi Pasteurizer 1. Tabung Pemanas Diameter Tinggi Tinggi overflow Volume 2. Tabung tahu Diameter Tinggi Kapasitas 58 cm 60 cm 52 cm 145,314 liter 48 cm 60 cm 20 kg 50 kemasan 3. Bahan tabung pemanas SS 316 1,5 mm 4. Bahan tabung tahu SS 316 0,8 mm 5. Bahan pipa uap SS 316 diameter 1 cm Tabung bagian luar merupakan tabung pemanas dengan diameter 58 cm dan tinggi 60 cm dibuat dari bahan plat stainless steel dengan tebal 1,5 mm. Tabung ini pada bagian atas dilengkapi dengan tutup, pada bagian bawah dilengkapi dengan pipa stainless steel diameter 1 cm untuk mengalirkan uap, dan pada bagian samping dilengkapi dengan pipa overflow. Tabung diberi kaki setinggi 20 cm. Tabung ini berfungsi untuk memanaskan air yang akan digunakan untuk memasteurisasi tahu kemasan. Rancang bangun pasteurizer dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Rancang bangun pasteurizer C-10
Pengisian air dilakukan dengan menggunakan selang hingga mencapai 108 liter. Kemudian air dipanaskan dengan mengalirkan uap ke dalam tabung pemanas. Setelah air mendidih, tabung tahu yang telah disusun 50 tahu kemasan di dalamnya dimasukkan ke dalam tabung pemanas. Perubahan suhu tahu dan air diamati menggunakan termokopel. Efektifitas dari alat ini dapat dilihat dari dalam sekali pasteurisasi dapat sekaligus dilakukan pada 50 kemasan tahu. Transfer panas pada alat ini adalah dengan cara konveksi yang diartikan sebagai transport massa dan energy melalui pergerakan cairan (Kays dan Crawford, 1993). B. Pola panas pasteurizer tahu Dari pengujian terhadap pola panas pasteurisasi tahu didapatkan hasil bahwa terjadi kenaikan suhu tahu yang dipasteurisasi seiring dengan bertambahnya waktu pasteurisasi. Hal ini terjadi karena apabila suatu makanan terkemas dalam kaleng, botol atau plastik diletakkan dalam retort akan terjadi perambatan panas dari air ke dalam bahan sehingga suhu bahan meningkat (Winarno, 2004). Bakteri pathogen yang akan di inaktivasi sebagai penelitian lanjutan yaitu isolat Bacillus cereus dan Staphylococcus aureus yang merupakan isolat bakteri dari proses pembuatan tahu dan paling tahan panas. Bakteri Staphylococcus aureus GMP4 memiliki nilai D60 = 2,72 menit dan nilai Z = 18,87 C sedangkan Bacillus cereus SK4 memiliki nilai D60 = 5,95 menit dan nilai Z = 22,22 C dimana nilai D merupakan waktu dalam menit saat populasi mikroba tertentu (spora/sel) pada pemanasan dengan suhu tertentu diredukasi 90% atau sebesar satu log10 dan nilai Z adalah Nilai Z adalah suhu yang diperlukan.untuk menurunkan atau meningkatkan 1 siklus log nilai D (Mailia, 2013). Berdasarkan data tersebut dari pengujian pola panas pasteurizer tahu dapat diasumsikan bahwa alat tersebut dapat secara efektif menurunkan jumlah bakteri pathogen Bacillus cereus dan Staphylococcus aureus pada tahu mampu memanaskan suhu tahu hingga mencapai diatas 90 C dalam waktu 7 menit disemua bagian ruang pasteurisasi. Tabel 2. WAKTU (menit) SUHU TAHU Tahu 1 Tahu 2 Tahu 3 Tahu 4 RATA-RATA SUHU MEDIUM (AIR) 0 34,3 32,3 37,6 36,7 35,225 81,4 1 79,6 76,8 63,4 44,6 66,1 78,6 2 81,9 78,8 72,5 46,8 70 89,4 3 83,9 85,1 74,7 50,7 73,6 91,2 4 84,9 86,4 76,6 53,4 75,325 93,5 5 86,6 91,5 83,6 59 80,175 95,9 6 87,2 94,5 90,5 71,2 85,85 97,4 7 92,6 95,5 98,2 89,1 93,85 98,7 8 87,6 92,8 99,4 99,2 94,75 99,2 9 92,8 93,6 99,5 98,3 96,05 97,7 10 99,6 94,2 99,2 100 98,25 96,8 DAFTAR PUSTAKA Arnoldi, A. (2001). Thermal processing and food quality: Analysis and control. In P. Richardson (Ed.), Thermal Technologies in Food Processing (pp. 138 159). Boca Raton, Florida: CRC Press. Baird-Parker, T.C. 2000. Staphylococcus aureus. Dalam : Lund, B.M., Baird- Parker, T.C. and Gould, G.W (ed). The Microbiological Safety and Quality of Food. Volume II, hal 1317-1331. Aspen Publishers, Inc. Gaithersburg, Maryland. C-11
Holdsworth, S. D. (2004). Optimising the safety and quality of thermally processed packaged foods. In P. Richardson (Ed.), Improving the thermal processing of foods (pp. 1 31). Boca Raton, Florida: CRC Press. Jay, J. M. 2000. Modern Food Microbiology. Aspen Publishers, Inc. Gaithersburg, Maryland. Kays, W.M., dan Crawford, M.E. 1993. Convective Heat and Mass Transfer. McGraw-Hill, Inc. Singapore. Lewis, M., dan Heppel, N. 2000. Continuous Thermal Processing of Foods Pasteurization and UHT Sterilization. Aspen Publishers. Inc. Gaithersburg. Maryland. Mailia, R. 2013. Ketahanan Panas Cemaran Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus dan Bakteri Pembentuk Spora yang Diisolasi dari Proses Pembuatan Tahu di Sudagaran Yogyakarta. Tesis jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian UGM. Yogyakarta. Rahayu, E.S., Rahayu, S., Sidar, A., Purwadi, T. dan Rochdyanto, S. 2012. Teknologi Proses Produksi Tahu. Penerbit Kanisius. Yogyakarta. Singh, R.P. 2009. Introduction to Food Enginering. Elsevier. China. Winarno, F.G. 2004. Sterilisasi Pangan. M-Brio Press. Bogor. C-12