perancangan dan uji kinerja pasteurizer...
TRANSCRIPT
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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, [email protected]
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
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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 cm3.
Kapasitas 20 kg dapat menampung 50 kemasan (20 kg/400 g = 50 kemasan)
Volume 50 kemasan =
50 x 750 cm3 = 37500 cm
3
Untuk merancang diameter tabung tahu, diperhitungkan volume tabung tahu = 2 x 37500
cm3= 75000 cm
3sehingga 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
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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 58 cm
Tinggi 60 cm
Tinggi overflow 52 cm
Volume 145,314 liter
2. Tabung tahu
Diameter 48 cm
Tinggi 60 cm
Kapasitas 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
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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 SUHU MEDIUM
(AIR) Tahu 1 Tahu 2 Tahu 3 Tahu 4 RATA-RATA
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
Prosiding Seminar Agroindustri dan Lokakarya Nasional FKPT-TPI Program Studi TIP-UTM, 2-3 September 2015
ISBN: 978-602-7998-92-6
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