iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/file prosiding/lingkungan/ptapb...

8
Edisi khusus. Juli 2006 ISSN 1.//1-13./9 APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON PADA INDUSTRI PANG AN Zubaidah Irawati !'usaf Aplikasi Teknologi Iso lOp dan Radiasi Badan Tenaga Nuklir nasional. Email .. zikol'lI11ri (O)/1otlllllil.cOIII; irakoenarj(jj)vahoo.com PENDAHULUAN Iradiasi merupakan suatu proses fisika yang dapat digunakan untuk mengawetkan dan Illcningkatkan keamanan bahan pangan. Jcnis radiasi yang digunakan adalah radiasi berenergi tinggi yang disebut radiasi pengion. karena menimbulkan ionisasi pada materi yang dilaluinya. 13esarnya energi radiasi yang diserap oleh bahan pangan dapat diukur dengan metode spektroskopi. Energi yang dihasilkan oleh sumber radiasi tcrscbut dapat dimanfaatkan untuk tujuan meng- hambat pertunasan dan pematangan serta membasmi scrangga (rendah) dan membunuh mikroba patogen (dosis scdang) serta mcmbunuh seluruh jenis bakteri yang ada (dosis tinggi) sehingga mutu bahan pangan dapal letap diperlahankan di dalam kemasan yang baik selama penyimpanan(l). Pengaruh radiasi terhadap komponen gizi pada bahan pangan yang disinari bcrgantung pad a densitas, struktur dan karakteristika bahan, kondisi saat iradiasi berlang- sung dan faktor lain[2. 3. 4]. Meskipun demikian, proscs di dalam teknologi iradiasi yang diterapkan pad a bahan pangan sesuai tujuannya memiliki berbagai keunggulan diantaranya yaitu suhu bahan awal tetap (dikenal dengan proses "dingin"). proses terkontrol, tidak meninggalkan residu apapun, nulrisi bahan terjaga, dapat dilakukan pada bahan pcngemas yang sensitif terhadap panas, dapat menurunkan komponen alergi pada bahan pangan, praktis. efektif dan efisienI4]. Sumber radiasi yang dapat digunakan untuk proses pengawetan bahan pangan terdiri dari 4 macam yaitu ; Co-60, Cs-137 masing-masing menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar X. ·Dengan menggunakan pembatas dosis iradiasi dan batas maksimum energi dari kcempat sumber tersebut yang diperbolchkan, maka bahan pangan yang diawetkan dengan iradiasi tidak menjadi rusak dan be bas dari kandungan radioaktiti6]. Uji keamanan makanan iradiasi untuk konsumsi manusia dikenal dcngan istilah wholesomeness test mencakup uji toksikologi. makro dan mikro nutrisi serta uji mikrobiologi dan sensorik(7]. APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON PADA INDUSTRI PANGAN Zubaidah /rawal! Dalam tcknologi radiasi, lc~iadinya interaksi an tara radiasi dengan materi/scl hidup. dapal menimbulkan berbagai proses fisika dan kimia di dalam materi tersebut, yang diantaranya dapal menghambat sintesa DNA dalam sel hidup misalnya serangga, tclur, larva pupa dan mikroha. Dosis iradiasi yang diperlukan untuk menurunkan jumlah mikroba dengan besaran faktor 10 (I log cycle) disebut nilai 010. Oleh karena itu, iradiasi hanya tepat diterapkan pad a komoditas bahan pangan yang memiliki angka penccmaran awal rcndah dan terlindung di dalam kemasan yang lcpa!. Pcrlakuan iradiasi ditujukan untuk mempertahankan kualitas dan keamanan sekaligus memperpanjang masa simpan bahan tersebut agar tclap tcrjaga dan tcrhindar dari kerusakan akibat aklivitas mikrnha dan scrangga yang dapal mcnilllhulkan dalllpak kerugian bagi konsumennya. RADIASI DAN IRADIASI BAHAN PANGAN Radiasi pengion yang berasal dari spektrulll elektromagnetik merupakan pancaran gelombang dalam bentuk energi yang dapat dikarakerisasi dengan frekuensi (I) (yang berbanding lurus dengan energi/E); dan panjang gelombangnya (A.) sedangkan keccpatan ram bat gelombang tidak dipengaruhi oleh frekuensinya. Oleh karena itu, makin pendek nilai (A.) maka makin tinggi nilai f dan E. Pada iradiasi pengion termasuk cahaya, gelombang radio, gelombang mikro (microwave), dan gelombang televisi termasuk deretan spektrum dengan panjang gelombang (A.) panjang dan berenergi (E) rendah, sehingga tidak mempunyai pengaruh pad a atom. Sebaliknya, spektrum dengan panjang gelombang semakin pendek akan memiliki energi yang semakin tinggi sehingga mampu untuk memukul elektron pada struktur atom. menimbulkan ionisasi karena terbentuk radikal bebas dan memiliki . efek mematikan (terhadap DNA). Akan tetapi, energi yang dimilikinya tidak cukup tinggi untuk memecah inti atomnya, sehingga tidak dapat menyebabkan produk yang disinarinya menjadi radioaktiP4.5]. Istilah iradiasi dapat diterapkan pada 87

Upload: votu

Post on 24-Aug-2019

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khusus. Juli 2006 ISSN 1.//1-13./9

APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON PADA INDUSTRIPANG AN

Zubaidah Irawati

!'usaf Aplikasi Teknologi Iso lOp dan Radiasi Badan Tenaga Nuklir nasional. Email .. zikol'lI11ri(O)/1otlllllil.cOIII; irakoenarj(jj)vahoo.com

PENDAHULUAN

Iradiasimerupakan suatu proses fisika yangdapat digunakan untuk mengawetkan danIllcningkatkan keamanan bahan pangan. Jcnis

radiasi yang digunakan adalah radiasi berenergitinggi yang disebut radiasi pengion. karenamenimbulkan ionisasi pada materi yang dilaluinya.13esarnya energi radiasi yang diserap oleh bahanpangan dapat diukur dengan metode spektroskopi.

Energi yang dihasilkan oleh sumber radiasitcrscbut dapat dimanfaatkan untuk tujuan meng­hambat pertunasan dan pematangan serta membasmiscrangga (rendah) dan membunuh mikroba patogen(dosis scdang) serta mcmbunuh seluruh jenis bakteriyang ada (dosis tinggi) sehingga mutu bahan pangandapal letap diperlahankan di dalam kemasan yangbaik selama penyimpanan(l). Pengaruh radiasiterhadap komponen gizi pada bahan pangan yangdisinari bcrgantung pad a densitas, struktur dankarakteristika bahan, kondisi saat iradiasi berlang­sung dan faktor lain[2. 3. 4]. Meskipun demikian,proscs di dalam teknologi iradiasi yang diterapkanpad a bahan pangan sesuai tujuannya memilikiberbagai keunggulan diantaranya yaitu suhu bahanawal tetap (dikenal dengan proses "dingin"). prosesterkontrol, tidak meninggalkan residu apapun,nulrisi bahan terjaga, dapat dilakukan pada bahanpcngemas yang sensitif terhadap panas, dapatmenurunkan komponen alergi pada bahan pangan,praktis. efektif dan efisienI4].

Sumber radiasi yang dapat digunakan untukproses pengawetan bahan pangan terdiri dari 4macam yaitu ; Co-60, Cs-137 masing-masingmenghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektrondan mesin generator sinar X. ·Dengan menggunakanpembatas dosis iradiasi dan batas maksimumenergi dari kcempat sumber tersebut yangdiperbolchkan, maka bahan pangan yang diawetkandengan iradiasi tidak menjadi rusak dan be basdari kandungan radioaktiti6]. Uji keamananmakanan iradiasi untuk konsumsi manusia dikenal

dcngan istilah wholesomeness test mencakup ujitoksikologi. makro dan mikro nutrisi serta ujimikrobiologi dan sensorik(7].

APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON PADA INDUSTRIPANGAN

Zubaidah /rawal!

Dalam tcknologi radiasi, lc~iadinya interaksian tara radiasi dengan materi/scl hidup. dapalmenimbulkan berbagai proses fisika dan kimia didalam materi tersebut, yang diantaranya dapalmenghambat sintesa DNA dalam sel hidup misalnyaserangga, tclur, larva pupa dan mikroha. Dosisiradiasi yang diperlukan untuk menurunkan jumlahmikroba dengan besaran faktor 10 (I log cycle)disebut nilai 010. Oleh karena itu, iradiasi hanyatepat diterapkan pad a komoditas bahan pangan yangmemiliki angka penccmaran awal rcndah danterlindung di dalam kemasan yang lcpa!. Pcrlakuaniradiasi ditujukan untuk mempertahankan kualitasdan keamanan sekaligus memperpanjang masasimpan bahan tersebut agar tclap tcrjaga dantcrhindar dari kerusakan akibat aklivitas mikrnha

dan scrangga yang dapal mcnilllhulkan dalllpakkerugian bagi konsumennya.

RADIASI DAN IRADIASI BAHANPANGAN

Radiasi pengion yang berasal dari spektrulllelektromagnetik merupakan pancaran gelombangdalam bentuk energi yang dapat dikarakerisasidengan frekuensi (I) (yang berbanding lurus dengan

energi/E); dan panjang gelombangnya (A.)

sedangkan keccpatan ram bat gelombang tidakdipengaruhi oleh frekuensinya. Oleh karena itu,

makin pendek nilai (A.) maka makin tinggi nilai fdan E. Pada iradiasi pengion termasuk cahaya,gelombang radio, gelombang mikro (microwave),dan gelombang televisi termasuk deretan spektrumdengan panjang gelombang (A.) panjang danberenergi (E) rendah, sehingga tidak mempunyaipengaruh pad a atom. Sebaliknya, spektrum denganpanjang gelombang semakin pendek akan memilikienergi yang semakin tinggi sehingga mampu untukmemukul elektron pada struktur atom. menimbulkanionisasi karena terbentuk radikal bebas dan memiliki .

efek mematikan (terhadap DNA). Akan tetapi,energi yang dimilikinya tidak cukup tinggi untukmemecah inti atomnya, sehingga tidak dapatmenyebabkan produk yang disinarinya menjadiradioaktiP4.5]. Istilah iradiasi dapat diterapkan pada

87

Page 2: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khllslIs. JIlIi 2006

pemanfaatan paparan radiasi pengion baik yangberasal dari sumber spektrum elektromagnetikmaupun sumber listriklelektron yang terkontroldan terarah secara tepat agar supaya memilikidaya gun a bagi kesejahteraan masyarakat khususnyadalam hal ketersediaan bahan pangan yangberkualitas ditinjau dari aspek keamanan, sanitasidan memperpanjang masa simpan bahan panganagar nilai gizinya tetap te~iaga.

!3esaran dosis yang diterapkan perludikendalikan dengan teknik dosimetri yang tepatdan benar agar aplikasi teknologi radiasi untuktujuan yang berbeda dalam upaya mempertahankankua-litas, meningkatkan keamanan danmemperpanjang masa simpan komoditas bahanpangan dapat tercapai optimal. Dosis iradiasiditetapkan oleh the International Commission on

Radiological Units dalam satuan Rad (I Rad =jumlah iradiasi yang menyebabkan 1 g bahan yangdiiradiasi akan meyerap energi sebesar 100 erg. IRad = 100 erg/g). Pada saat ini, satuan Rad telahdiubah ke dalam satuan umum yang disebut Gray(Gy) (I Oy = jumlah iradiasi yang menyebabkan Ikg bahan yang diiradiasi akan meyerap energisebesar 1 Joule. I kOy = 1 000 Oy ; 100 Rad = I Oy. Energi radiasi untuk proses bahan pangan yangmemancarkan sinar gamma dari sumberradionuklida Co-60 yang memiliki waktu paruh 5,2tahun adalah sebesar 1,17 dan 1,33 MeV (megaelektron volt) ; sumber sinar berkas elektron dansinar X energi maksimal yang diperbolehkan masingmasing sebesar 10 MeV dan 5 MeV. Elektron volt(eV) merupakan satuan energi untuk mengukur danmenentukan besaran energi elektron dan tiperadiasi[6.71.

SUMBER RADIASI DAN RADIASIPENGION

Tipe radiasl yang akan dibahas di dalammakalah ini adalah radiasi pengion yang mampumengkonversikan atom dan molekul ke dalam

bentuk ion dengan memindahkan elektron. Radiasipengion berbentuk partikel bermuatan yangberenergi seperti elektron dan foton energi tinggi(sinar X dan sinar gamma). Tidak semua tipe radiasipengion misalnya partikel a, dapat dimanfaatkanuntuk mengiradiasi bahan pangan karena tidakmampu menembus bahan tersebut atau sebaliknya,radiasi pengion dapat menyebabkan bahan yangdisinari menjadi radioaktif apabila penggunaanenergi baik pada elektron dan sinar X tidak dibatasi.Apabila radiasi pengion menembus suatubahan/media, maka sebagian atau seluruh energiradiasi akan diserap oleh media tersebut. Hal ini

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

Edisi khuslis. Jllii 2006: 87 - 94

/SSN /4/1-/349

disebut dosis terabsorpsi yang diukur dalam satuangray (Oy). Energi yang diserap persatuan waktudisebut laju dosis (Oy/jam). Laju dosis pada iradiasidengan sumber penghasil sinar gamma sebesar 100­10.000 Oy~iam, sedangkan elektron dipcrccpatsebesar 104 _109 Oy/detik.

Aplikasi teknologi radiasi untuk bahanpangan telah diatur dan memiliki dasar hukum yangkuat baik ditingkat nasional (PERMENKES#826/MENKES/PER/XII1I987 dan # I52/MENKES/SK/1111995; UNDANO UNDANG PANG AN RI#7/1996; PERATURAN PEMERINTAII # 28/2004

dan PELABELAN MAKANAN # 69/1999 bab 34)maupun intemasional CODEX A/imentarillSCommission dan dokumen ICOFI. Oleh sebab itu,suatu badan dunia yang bertanggung jawab atasaplikasi teknologi tersebut telah bergabung di dalamwadah FAOIIAEA/WHO Joint Expert Committeeon Irradiated Foods (JECFI) mendukungsepenuhnya penyusunan peraturan makanan iradiasiyang berlaku diseluruh dunia yaitu CODEX GeneralStandard for Irradiated Foods/CODEXAlimentarius 1984-Rev./-2003. Peraturan tersebut

memuat hasil pertimbangan dan merekomendasikanbahwa tipe sumber radiasi pengion yang akandigunakan untuk mengiradiasi bahan pangan adalahsbb[8.9]:

a. Sinar gamma yang dipaparkan oleh radionuklida6OCO (energi 1,17 dan 1,33 MeV) atau 137Cs(energi 0,66 MeV) .

b. Sinar X yang dihasilkan oleh sumber mesin yangdioperasikan pada tingkat energi ~ 5 MeV.

c. Elektron yang dihasilkan oleh sumber mesin

yang dioperasikan pada tingkat energi ~ 10MeV.

Adapun dosis terabsorbsi pada bahan pangan yangdiiradiasi tidak boleh melebihi 10 kOy. Iradiasidengan dosis diatas 10 kOy ditcrapkan untuk kc­gunaan khusus dengan alas an yang dapat diper­tanggung jawabkan.

Apabila radiasi pengion menembus suatumedium, misalnya bahan pangan, maka seiuruhbagian dari energi radiasi akan diserap oleh mediumtersebut. Selanjutnya hal ini dikenal dengan istilahdosis terabsorbsilterserap dan satuan dosis yangdigunakan adalah Oy, dan energi yang terse rap persatuan waktu lazim disebut laju dosis. Pad a sumberradionuklida yang menghasilkan sinar gamma relatifmemiliki laju dosis rendah (100 - 10.000 Oy/jam)sedangkan pada elektron dipercepat memiliki lajudosis yang cukup tinggi (104 - 109 Oy/detik). Olehkarena itu, untuk pencapaian dosis terse rap padanilai tertentu. iradiasi dengan sinar gamma akanmemerlukan waktu penyinaran lebih lama bila

88

Page 3: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khuSl/s. Juli 2006

dibandingkan dengan Mesin Berkas Elektron(MBE)[41. Apabila kelak bahan pangan yangberlimpah harus dihindarkan dari kerusakan danaplikasi radiasi pengion akan semakin diper-Iukan,maka pemanfaatan MBE sebagai merupakanteknologi altematifyang perlu dipertimbangkanliOI.

lRADIASI BAHAN PANGAN MENG­GUNAKAN SUMBER MBE

Sinar berkas elektron (electron beam) adalaharus elektron berenergi, dimana elektron men­dapatkan energi kinetik melalui medan elektrik. Halterse but sarna halnya dengan fen omena batu yangdijatuhkan kebawah dari ketinggian tertentu akibatgravitasi bumi. Berkas elektron dihambat olehelcktron diluar inti akibat muatan negatif akanIlleillberikan sebagian energinya kepada atom danselanjutnya memberikan pancaran elektron sekundersebagai hasil dari suatu reaksi. Elcktron tcrsebutakan bcrinteraksi dengan atom lain, IllenghasilkansClllburan clektron yang lebih banyak dan energinyaakan discrap olch bahan yang diiradiasi. Encrgiyang diserap terscbut akan menghasilkan radikalbebas, schingga dapat menimbulkan reaksi kimiapada bahan yang dilaluinya. Oleh karena elcktronIllcrupakan salah satu komponen atom. maka sinarclcktron bersifat mutlak pembawa energil1ll.Mekanismc kerja dari MBE pada prinsip-nya adalahIllenyinari bahan pangan yang dilewatkan melaluielektron yang dihasilkan oleh mesin pemercepatelektron. Elektron yang dihasilkan tersebutmeningkatkan kecepatan energi pada gclombangmikro yang mendekati kecepatan cahaya (186.000mil/detik). Elektron yang dipercepat tersebutkemudian melepaskan energinya dan merusakmikroba perusak yang terbawa di dalam bahanpangan. Proses tersebut berlangsung sangat cepat,sehingga tidak meningkatkan suhu dan tidakIlleninggalkan residu pada bahan yangdiprosesdengan teknik tersebut[121. Agar supaya prosesiradiasi bahan pangan dengan MBE tidak timbul bau(radiation odour) akibat produksi ozone yangsebagian terserap kedalam bahan tersebut, makaproses kontrol terhadap produksi ozon akibatpenyinaran dapat dicegah baik dengan cara dihisapkeluar maupun dibuang dengan teknik lainl1lJ.

Sekitar 1000 mesin berkas elektron telah

dioperasikan diseluruh dunia baik untuk meng­iradiasi bahan pangan maupun non pangan sepertipolimer. produk kesehatan, pengamanan lingkungandengan berbagai tujuan aplikasi yang berbeda.

Iradiasi pad a bahan pangan dengan MBEditujukan untuk menekan proses peillbusukan akibatkontaminasi mikroba, meningkatkan keamanan

APLIKAS/ MES/N BERKAS ELEKTRON PADA /NDUSTR/PANGAN

Zubaidah Irawati

/SSN /4/1-/349

pangan dan mempertahankan kualitas serta Illence­gah kerusakan berlanjut selama penyilllpananl1J1.Iradiasi menggunakan elektron dipercepat (L1NAC)dengan energi sebesar 10 MeV, dan kekuatan (po­wer) sebesar 10 kW telah diaplikasikan dalam skalakomersial di Perancis sejak tahun 1990 untuk tujuandekontaminasi bakteri Salmonella dan Staphylo­

coccus pada daging unggas. Odessa di Ukrania,memanfaatkan MBE 1,2-1,5 MeV, 40 kW dcngandisain curah digunakan untuk disinfestasi biji-bijianpasca panen. Daging segar dan produk olahannyadalam bentuk beku diiradiasi di Amerika mengguna­kan MBE berenergi tinggi (10 MeV, 4 kW)1141.

Berdasarkan tingkat energi yang dimiliki,MBE atau elektron dipercepat dapat digolongkan kedalam 3 kategori yaitu : elektron energi rendah (lowenergy accelerators Isoft electrons : 150 keV - 2MeV), elektron energi sedang (medium energyaccelerators: 2,5 - 8 MeV) dan energi tinggi (highenergy accelerators: > 9 MeV).

Persia pan Iradiasi Bahan Pangan Dengan MBE

Sistim yang akan diterapkan di dalam prosesiradiasi bahan pangan dengan MBE harus memper­hatikan beberapa faktor yaitu : berat, volume danjenis produk dan kemasan, ketebalan, ukuran/lebar.dosis yang diinginkan, bagaimana teknik penanga­nannya dan kondisi iradiasi (dosimetri, suhu bahanpangan, oksigen). Parameter lain yang perludiperhatikan pada alat MBE adalah teganganpemercepat, arus berkas (beam current) dan Iebarberkas paparan iradiasi (irradiation width).

a. MBE energi rendah (/50 keV - 2 MeV)

Kemampuan penetrasi MBE ditcntukan olehenergi, oleh sebab itu MBE berenergi rendahmemiliki daya tembus yang rendah pula. Berbedahalnya dengan sinar gamma dan MBE denganenergi tinggi, MBE energi rendah hanya memilikikemampuan yang rendah untuk menembuspermukaan bahan pangan, sedangkan sinar UVsarna sekali tidak memiliki kemampuan menembusmeskipun hanya permukaannya. Meskipundemikian, MBEenergi rcndah dapat dimanfaatkanuntuk tujuan sanitasi permukaan dan mengontrolserangga pad a bahan pangan dengan kadar airrendah seperti biji-bijian[l5] dan rempah-rempahI161.bibit, sayuran dan daun teh. Perkiraan beaya radiasiuntuk tujuan menghambat pertunasan sebesar US$10.-/ton sedangkan untuk tujuan dekontaminasimikroba berkisar antara lJS$ 50-200/tonI171.

Pada umumnya MBE tegangan rendahmenghamburkan berkas sinar yang terus menerusseperti gerimis (curtain type processor)1181.

89

Page 4: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khusus, Juli 2006

HA YASHI dan TODORlKl[l9.20] telah me­

lakukan pereobaan iradiasi bahan pangan kering(biji-bijian dan rempah-rempah) yang ditebarkandiatas nampan dan digerakkan dengan mesin rotatoryang dilengkapi dengan alat vibrator dan pengoeok,kemudian diiradiasi dengan MBE energi rendah(300 keY) untuk tujuan dekontaminasi mikroba dandisinfestasi serangga. Hasil yang diperoleh me­nunjukkan bahwa MBE dengan energi rendah dapatmembasmi mikroba yang terdapat pada permukaanproduk tersebut seperti biji-bijian, sayuran kering,rempah-rempah dan kaeang-kaeangan, serta poli­sakarida yang dihasilkan oleh produk perikanan[21]meskipun kualitasnya tidak mengalami penurunanyang berarti. Daya penetrasi MBE tersebut sangatdangkal sehingga dapat menyebabkan kerusakanpada bahan apabila ukuran bahan sebagai salah satupersyaratan yang harus dipenuhi. Meskipundemikian, MBE energi rendah merupakan salahsatu teknik dekontaminasi yang efektif yang hanyadapat diterapkan pada produk pangan berbentukbutiran dan teknologi tersebut dapat diaplikasikandalam skala yang lebih besar'22.23J.

Ditinjau dari aspek keamanan pangan,pembentukan komponen kimia selama iradiasi biji­bijian berlangsung dapat dihilangkan denganmenghilangkan kulit luar atau dengan penggilingan,sehingga komponen terpisah dari bagian biji yangdapat dimakan (edible part). MBE energi rendahdapat pula meneegah infestasi serangga yangmerusak benih tanpa berpengaruh pad a kualitas dandaya keeambah serta pertumbuhannya. FasilitasMBE energi rendah tidak memerlukan alatpelindung yang tebal karena kapasitas penetrasinyarendah, sehingga dapat diletakkan bersamaandengan fasilitas proses lain dan murah. Pada tahun2000, industri rempah rempah telah meminta ijinlegalisasi kepada pemerintah Jepang untukmendirikan iradiator MBE[24J.

h. MBE energ; sedang (2,5 - 8 MeV) dan energ;

lingg; (~10 MeV).

Elektron dipereepat diklasifikasikan kedalam 2 metode yaitu metode menggunakan arusDC tegangan tinggi, dan metode yang menggunakantegangan dengan frekuensi tinggi. Aplikasi di dalamindustri, tipe mesin DC dipereepat lebih umumdigunakan karena memiliki efisiensi konversi energiyang bagus, akan tetapi jenis elektron dipereepat(Linear Accelerator) dan Rhodotron 10 MeV(elektron panas seeara berulang ulang dipereepatpada bidang elektrik frekuensi tegangan tinggi)Icbih banyak digunakan untuk tujuan sterilisasi atauproduk yang memerlukan penyinaran denganpenetrasi tinggi.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

Edisi khl/sl/s. JI/Ii 2006: 87 - 94

/SSN /4//-/349

KRITERIA PEMILIHAN SISTIM PRO­SES MBE

Efektifitas penetrasi penyinaran bcrkaselektron bergantung pada tingkat energi yang

dimiliki. MBE dengan energi rendah (:5 300 keY)dan sedang (300 keV-] MeV) hanya dapatdigunakan untuk bahan yang tipis, karena elektronhanya mampu menembus ketebalan sekitar I mm.Pada umumnyajenis MBE tersebut digunakan lintukkeperluan sterilis.asi lapisan permukaan dan bahanpengemas saja. MBE dengan energi tinggi mempro­duksi elektron pada tingkat energi diatas I MeV.Sesuai dengan peraturan yang berlaku, kedalamanpenetrasi pada bahan pangan yang disinari adalah 5mm/MeV. Oleh karena itu, MBE dengan tingkatenergi 2-10 MeV dapat digunakan untuk meng­iradiasi bahan pangan dengan ketebalan maksimum5 em untuk satu sisi, atau 10 em untuk dua sisi[4J.

Sebelum proses iradiasi bahan panganmenggunakan MBE, perlu diperhatikan beberapahal yaitu jenis bahan, keteba!an dan !ebamya, dosisyang dikehendaki, eara pengerjaan, dan kondisiiradiasi (udara dan lingkungannya). Kriteria lainuntuk aplikasi MBE yang perlu juga diperhatikanadalah peningkatan tegangan (acceleration voltage),arus berkas (beam current), lebar berkas paparaniradiasi (irradiation width). Tegangan pemcrecpatberkaitan erat dengan kedalaman penetrasi yangdiinginkan. Pada umumnya, kedalaman 60%penyinaran pada dosis relatif, merupakan ketebalanyang efektif, dengan specific gravity I.

Dosis iradiasi (kGy) sangat bergantung padaarus berkas (mA), lebar berkas paparan iradiasi(em), keeepatan perlakuan, konveyor dan proses(em/detik), efisiensi iradiasi (umumnya sebesar 0,9)dan perbandingan energi terabsorpsi (MeV/g/em2)111].

Menurut T AKEHlSApol, operasiona! fasilitasMBE meneakup parameter peningkatan tegangan,arus berkas elektron, lebar scan, keeepatan konve­yor, !aju alir dan distribusi serta densitas produkyang diproses. Berdasarkan parameter tersehut.iradiasi bahan pangan lebih etisien terutama dcnganukuran kemasan yang berbcda.

MBE bercncrgi tinggi (4-10 MeV)dapatdigunakan pula untuk tujuan dckontaminasi mikrohapada rempah bubuk atau sayuran kcring,mengeliminasi patogen yang terbawa oleh dagingbeku atau prod uk perikanan[lO.13J. Pcrmasalahanyang timbul di dalam aplikasi MBE bertcnagatinggi untuk satuan dosis yang dikehendaki yaitumengiradiasi bahan pangan sampai ]0 kGymemerlukan 2 eara penanganan khusus yaitu sistimpenanganan bahan yang eanggih seperti konveyor

90

Page 5: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khuSlls, Juli 2006

bcrkecepatan tinggi dengan mekanisme bongkar(ililloading) dan muat '(loading) dan keseragaman.dosis di dalam bahan pangan yang diproses olehMBE. Kelemahan dalam aplikasi MBE untukiradiasi pangan dengan ketebalan kemasan diatas 10cm dapat diatasi dengan mengkonversikanBremsstrahlung sinar X (maks, 5 MeV) denganMBEf251

MESIN BERKAS ELEKTRON vsRADIONUKLIDA SEBAGAI SUMBERRADIASI PENGION

Baik pada elektron dipercepat maupunfasilitas iradiator gamma merupakan proses radiasiyang saling melengkapi. Elektron dipercepat lebihbaik diterapkan untuk mengiradiasi bahan yangtipis, pelapisan permukaan, laminasi, rata, ramping,tepung curah, cairan yang mengalir, atau produk

cair yanf: memerlukan laju dosis tinggi secara terusmenerus 26,27J,Iradiasi gamma lebih tepat diterapkanimtuk mengiradiasi produk dalam bentuk besar,densitas tinggi. dan di dalam wadah yang teba!.Pada kondisi tertentu, suatu produk dapat diiradiasibaik menggunakan MBE maupun iradiator gamma .Akan tetapi, ada beberapa hal yang perludipcrtimbangkan sebelum membangun instalasikcdua jenis sumber radiasi pengion diantaranyaialah total beaya investasi, kontrol selama proses,

·dan hasil akhir yang diperoleh berkaitan denganclisiensi dari kedua jenis sumber tersebut(28J sertaberbagai keunggulan di dalam mengaplikasikanteknologi radiasi untuk meningkatkan kualitasbahan pangan itu sendiri[291.

Beberapa kelebihan yang dimiliki olehsumber radiasi pengion yang berasal dari MBEdiantaranya adalah bahwa MBE memilikikemampuan mengiradiasi yang tinggi, ekonomisdalam hal proses, dapat dengan mudah dinyalakandan dimatikan, tidak mcluruh dan sumbernya tidakmcninggalkan sampah. lebih mudah diterima olehmasyarakat scbagai fasilitas iradiator. Akan tctapiMBE memiliki beberapa kelemahan diantaranyaadalah memiliki parameter proses yang rumit yaitutcgangan pemercepat (acceleration voltage), arusbcrkas clcktron (electron beam current), lebar scan(scan width), kecepatan konveyor (conveyor speed),hulk flow rate, distribusi produk (product dis­tribution) dan densitas produk (bulk density).Etisicnsi proses dan distribusi dosis sangatbcrgantung pada seleksi parameter tersebut dankombinasinya serta disesuaikan dengan konfigurasiproduk atau bahan pangan di dalam kemasan yangumum digunakan adalah karton. MBE energi tinggi(5 MeV), hanya memiliki kemampuan penetrasi kedalam produk yang diiradiasi sebesar 4g1em2( I0).

APLIKAS/ MES/N BERKAS ELEKTRON PADA /NDUSTR/PANGAN

Zubaidah Irawati

/SSN /4/1-/349

Konvcrsi berkas clcktron ke dalam sinar X mclalui

Bremsstrahlung sesuai dengan batasan yangdiperbolehkan, dapat meningkatkan kcmampuandaya tembus sehingga kelak dapat digunakan untukmcngiradiasi bahan pangan dalam kapasitas danskala kemasan yang lebih besar'2SI.

Pada disain iradiator yang baik, maka MBE,Cobalt-60 dan Cesium-l37 masing-masing daratmcneapai nilai cfisicnsi scbcsar 50%, 30% dan 20%•.Apabila bahan pangan diiradiasi dengan dosis 10kGy, maka MBE dengan tenaga I kW mampumeng-iradiasi bahan pangan sebanyak 180kg.Cobalt-60 dengan kapasitas 67 kCi mampumengiradiasi 108 kg dan Cesium-137 dengankapasitas sumber 308 kCi mampu memproses 72kg.

Parameter yang umumnya digunakan untukmengiradiasi bahan pangan meliputi tujuan iradiasi,densitas pengemas, penanganan dan distribusi, sertakeseragaman dosis. Pada iradiator yang khususnyamenggunakan Cobalt-60 sebagai sumber radiasipengion sinar gamma, ada 5 jenis disain dasar yaitutipe kotak tote yang didisain bersama-sama dengankonligurasi sumber product overlapping agarpemanfaatan sumber Cobalt-60 lebih elisien; tipekarier agar diperoleh hasH maksimum; karier palet

. lebih ditekankan untuk mengurangi jumlah pekerja;konveyor palet memiliki sistim operasi yang lebihpraktis dan elisien; dan sumber horisontal yangbanyak diaplikasikan untuk mengiradiasi produkdaging dan ternak unggas[3ol.

Selanjutnya, aspek ekonomi iradiasi bahanpangan\26. 30,31]dan penerimaan masyarakat tentangmakanan iradiasi[32J baik menggunakan sumberradiasi pengion dari MBE dan radionuklida telahpula dibahas seeara rinci.

APLIKASI MBE DI INDONESIA SAATINI

Fasilitas Mesin Berkas Elcktron (MBE)untuk mengiradiasi bahan pangan di Indonesiakhususnya untuk tujuan komersial sampai saat inibelum dibangun, sedangkan kcgiatan pcnelitiankearah aplikasi juga masih sangat tcrbatas.Meskipun penelitian yang dilakukan oleh anggotakelompok pengawetan makanan bcke~iasamadengan PTAPB-BATAN Yogyakarta masih dalamtaraf pengkajian namun dilakukan secara intensit:sehingga diharapkan MBE yang diproduksi 'olchPusat tersebut kelak dapat dikembangkan dan

dimanfaatkan untuk iradiasi bahan pangan.

PENUTUP

Proses radiasi pengion baik mcnggunakansumber listrik maupun radionuklida masing-masing

91

Page 6: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Ed~ikhusus,Juli 2006

memiliki keunggulan berbeda pada pnnslpnyaditujukan untuk meningkatkan keamanan, .memper­tahankan kualitas bahan pangan selama penyim­panan. Kedua sumber terse but memiliki pulabeberapa keunggulan teknologi antara lain ialahsumber yang digunakan bersifat ramah lingkungan,tidak menimbulkan radioaktif dan tidak meninggal­kan residu apapun serta tidak meningkatkan suhubahan yang disinari, kesegaran bahan tetap ter:iaga,dapat diaplikasikan untuk bahan pangan di dalamwadah yang menggunakan kemasan sensitifterhadap panas, efektif, praktis dan eitien serta amanuntuk dikonsumsi. Oleh karena itu, iradiasi bahan

pangan merupakan teknologi yang tepat dan akanlebih diperlukan khususnya dimasa depan atau padasaat konsumen semakin kritis dan lebih memper­timbangkan kualitas bahan pangan yang akandikonsumsinya.

INFORMASI

Pad a tanggal 26 Februari sid 3 Maret 2006akan berlangsung pertemuan internasional (Inter­

national Meeting on Radiation Processing/lMRP2006), di Kuala Lumpur, Malaysia antara lainmembahas teknologi dan aplikasi mesin berkaselektron untuk industri.

DAFT AR PUST AKA

[I] BELlTZ,H.D. and GROSCH,W., FOODCHEMISTRY, 2nd edition. Translation from the

Fourth German Edition by M. Burghagenet.al., Springer-Verlag Berlin Heidelberg,Germany, 1999.

[2] BRYNJOLFSSON, A., Identification of Irra­diated Foods: Linear Electron Accelerators

Are Becoming Increasingly Competitive withIsotope Sources, J. of Food Technology, July(1989) p. 84-89 and p. 97.'1'AKEHISA, M.,Process and Product Control of Electron Beam

(EB) Processing, Presented at IAEA/F AORegional (RCA) Workshop on Electron BeamProcessing for Food Irradiation 22 October - 2November 1990, Japan (1990).

[3] HARIY ADI, P., Peran Dan Potensi Mesin

Berkas Electron (Electron Beam) DalamMeningkatkan Keamanan Pangan, Dis~ikanPada Seminar Pendayagunaan Hasil Litbang­yasa IPTEK Nuklir V dan Bursa Teknologi, 12Oktober 2004, Pusat Pendayagunaan IPTEKNuklir (PPDlN), Badan Tenaga NuklirNasional (BAT AN) Jakarta, 2004.

Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah TeknologiAkselerator dan Aplikasinya

Edisi khums, Juli 2006: 87 - 94

ISSN 1411-1349

[4] DIEHL, J.F., Safety of Irradiated Foods,Marcel Dekker,lnc., New York, 1990.

[5] BRYNJOLFSSON, A., Interaction of Gamma­Rays, X-Rays, and Fast Electrons With Food

and Food Components. International Facilityfor Food Irradiation Technology, PO Box230, 6700 AE Wageningen. The Netherlands,1980.

[6] ANOMYNOUS, Dosimetry For Food

Irradiation, IAEA Technical Reports SeriesNo. 409, International Atomic Energy Agency,Vienna, 2002.

[7] ANONYMOUS, Fact About Food Irradiation,A Series of Fact Sheets From the InternationalConsultative Group on Food Irradiation.International Atomic Energy Agency, Vienna.Austria, 1999.

[8] ANONYMOUS, Codex General Standard forIrradiated Foods (Codex Stan 106-1983 -Rev.

1-2003) Codex Alimentarius Commission,Geneva, 2003.

[9] ANONYMOUS, Codex Recommended Inter­

national Code of Practice for the Operation ofRadiation Facilities Used for the Treatment ofFoods (CAC/RCP 10-1979, Rev.I), CodexAlimentarius Commission, Vol. XV, Geneva,1984.

[10] TAKEHISA, M., Process and Product Control

of Electron Beam (EB) Processing, Presentedat IAEA/FAO Regional (RCA) Workshop onElectron Beam Processing for FoodIrradiation, 22 October-2 November 1990,Japan, 1990.

[II] KASHIWAGl,M., Medium and High EnergyElectron Beam Processing System, in Procee­dings of the FNCA Workshop on Applicationof Electron Accelerator (Y oshii F and Kume

T. eds.), January 28-February I. 2002, JapanAtomic Energy Research Institute (JAERI).Takasaki, Japan, 2003 p. 72-85.

[12] GREGORY,S.R., Technology for GlobalTrends in Food, Dis~iikan Pada SeminarNasional Teknologi Inovatif Pasca PanenUntuk Pengembangan Industri BerbasisPertanian, 7-8 September 2005, DepartemenPertanian Bekerjasama Dengan FakultasTeknologi Pertanian, IPB, Bogor, 2005.

[13] 1'1'0,H., Application of EB Processing ForFood Irradiation, Takasaki Radiation Chemis­

try Research Establishment, Japan AtomicEnergy Research Institute, Japan (tidakdipublikasikan).

92

Page 7: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khusus. Ju/i 2006

[14J MACHI, S., Application of ElectronAccelerator Worldwide, in Proceedings of therNCA Workshop on Application of ElectronAccelerator (Yoshii F. and Kume T. eds.),January 28-February I, 2002, Japan AtomicEnergy Research Institute (JAERI), Takasaki,Japan, 2003, p.9-14.

[15] HAYASHI,T., IMAMURA,T., MIYANO­SHITA, A. and TODORIKI, S., Control Insect

Pests With Electrons, in Proceedings of theFNCA 2002 Workshop on Application ofElectron Accelerator - Radiation System forLiquid Samples- 16-20 December 2002 (YoshiiF. alld Kume T. eds.), Japan Atomic EnergyResearch Institute (JAERI), Takasaki, Japan,October, 2003, p. 98-107.

[16] JAY,J..M., Modern Food Microbiology, 5-thedition, Chapman & Hall, InternationalThomson Publishing, New York, USA, 1996.

[17] IRA WATI,Z., Iradiasi Pangan Dengan MesinBer/ws Electron, Risalah Seminar nasionalVIII "Kimia dalam Pembangunan",JASAKIAI, Hotel Grand Mercure Yogyakarta,26-27 April 2005 (2005) hal. 72-77.

[18] OCHI, M., Low Voltage Electron BeamAccelerators, in Proceedings of the FNCAWorkshop on Application of ElectronAccelerator (Yoshii F. and Kume T. eds.),January 28-February I, 2002, Japan AtomicEnergy Research Institute (JAERI), Takasaki,Japan, 2003, p.61-71.

[19] HAYASHI, T. and TODORIKI, S., Treatmentof Foods With Soft Electrons (Low Energy

Electrons), in Proceedings of the FNCAWorkshop on Application of ElectronAccelerator (Yoshii F. and Kume T. eds.),January 28-February I, 2002, Japan AtomicEnergy Research Institute (JAERI), Takasaki,Japan, 2003, p.100-1 07.

[20] HAY ASHI,T. and SUZUKI,S.T., Low EnergyElectron Irradiation of Food For MicrobialControl, in : Irradiation for Food Safety andQuality (P. Loaharanu and P.Thomas eds.)Proceedings of FAO/IAEA/WHO InternationalConference on Ensuring the Safety and Qualityof Food through Radiation Processing,Technomic Publishing Co., Inc., Lancaster,Pennsylvania. USA, 2001, p. 118-128.

[21] YOSHII, r., NAGASAWA, N., KUME,T.,YAGI, T., ISHII, K., RELLEVE, L.S., PUSPI­TASARI, T., QUYNH, T..M., LUAN,L.Q.HIEN,N.Q., Radiation Degradation of Marine

Polysaccharides by Low Energy ElectronBeam, Country Report : Japan -Part 2, in

APLIKASI MESIN BERKAS ELEKTRON PADA INDUSTRIPANGAN

Zubaidah Irawati

ISSN 14/1-1349

Proceedings of the FNCA 2002 Workshop onApplication of Electron AcceleratorRadiation System for Liquid Samples- 16-20December 2002 (Yoshii F. and Kume T. cds.).Japan Atomic Energy Research Institute(JAERI), Takasaki, Japan, October, 2003 pA2­47.

[22] KUME, 1'., Outline of FNCA Project on

Application of Electron Accelerator. in

Proceedings of the FNCA Workshop onApplication of Electron Accelerator (Y oshii F.and Kume T. eds.), January 28-February I,2002, Japan Atomic Energy Rcsearch Institute(JAERI), Takasaki, Japan, 2003, p.3-8.

[23] KUME, T., Outline of FNCA Project onApplication of Electron Accelerator" in

Proceedings of the FNCA 2002 Workshop onApplication of Electron AcceleratorRadiation System for Liquid Samples-(YoshiiF. and Kume T. eds.), 16-20 December 2002,Japan Atomic Energy Research Institute(JAERI), Takasaki, Japan, 2003, pA-5.

[24] SUNAGA, H., Application of EB in Japan, , inProceedings of the FNCA Workshop onApplication of Electron Accelerator (Y oshii r.and Kume T. eds.), January 28-February \,2002, Japan Atomic Energy Research Institute(JAERI), Takasaki, Japan, 2003, p.17-20.

[25] ANONYMOUS, The Development of X-RayMachines For Food Irradiation, Proceedingsof a consultants' meeting, 16-18 October 1995,Vienna, Austria, 1995.

[26] MORRISON, R.M., An Economic Analysis ofElectron Accelerators and Cobalt-60 For

Irradiating Food, Economic Research Service, United States Department of Agriculture,Technical Bulletin No. 1762, 1989, p.I-38.

[27] DANU,S., The Use of Low Energy ElectronAccelerator For Processing of Liquid Matterin Indonesia, Indonesia Country Report, inProceedings of the FNCA 2002 Workshop onApplication of Electron Accelerator-RadiationSystem for Liquid Samples- 16-20 December2002 (Yoshii F. and Kume T. eds.), JapanAtomic Energy Research Institute (JAERI),Takasaki, Japan, October, 2003, p.51-56.

[28] UPATHUM, C. S., Current and Future Indus­

trial Application of Electron Accelerators inThailand, in Proceedings of the rNCAWorkshop on Application of ElectronAccelerator (Yoshii F. and Kume T. cds.),January 28-February I, 2002, Japan AtomicEnergy Research Institute (JAERI). Takasaki,Japan, 2003, pA9-53.

93

Page 8: Iradiasi - digilib.batan.go.iddigilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Lingkungan/PTAPB Juli... · menghasilkan sinar gamma, mesin berkas elektron dan mesin generator sinar

Edisi khll.ms. JlIli 2006

(29) DIEHL, IF., Achievements in Food Irradia­tion During the 2(jh Century, in : Irradiationfor Food Safety and Quality (P. Loaharanu andP.Thomas eds.) Proceedings of FAO/IAEAIWHO International Conference on Ensuringthe Safety and Quality of Food throughRadiation Processing, Technomic PublishingCo., Inc., Lancaster, Pennsylvania, USA, 200 I,P 1-8.

[30] KUNSTADT, P., Economics of Food Irra­diation. in : Irradiation for Food Safety andQuality (P. Loaharanu and P.Thomas eds.)Proceedings of FAO/IAEA/WHO InternationalConference on Ensuring the Safety and Qualityof Food through Radiation Processing,Tcchnomic Publishing Co., Inc., Lancaster,Pennsylvania, USA, 2001, p. 129-157.

I'rosiding I'ertemuan dan Presentasi IImiah Tekn%giAkse/erator dan AplikasinyaEdisi khusus. Juli 2006: 87 - 94

/SSN /./11-/349

[31] CLELAND,M.R., HERER,A.S. and COKRA­GAN, A., Economics of Machine Sources forIrradiation of Food, in : Irradiation for FoodSafety and Quality (P. Loaharanu andP.Thomas eds.) Proceedings of FAO/IAEA/WHO International Conference on Ensuringthe Safety and Quality of Food throughRadiation Processing, Technomic PublishingCo., Inc., Lancaster, Pennsylvania, USA. 200 I,p.158-168.

[32] NA YGA Jr., R.M ..POGHOSY AN. A. andNICHOLS, J., Will Consumers Accept Irra­diated Food Products? International Journal of

Consumer Studies, 28.2, March, 2004. p. 178­185.

94