Fermentasi

PENGERTIAN

Fermentasi berasal dari kata Latin ”fervere” yang berarti mendidih, yang menunjukkan adanya aktivitas dari yeast pada ekstrak buah-buahan atau larutan malt biji-bijian (Adams, 2000). Kelihatan seperti mendidih disebabkan karena terbentuknya gelembung-gelembung gas CO2 yang diakibatkan proses katabolisme atau biodegradasi secara anaerobik dari gula yang ada dalam ekstrak.Fermentasi juga didefinisikan sebagai perombakan dari molekul besar ke kecil atau sebaliknya dengan menggunakan bantuan mo atau enzim. 

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PROSES FERMENTASI

• Suhu, Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh
• pH, Pertumbuhan sebagian besar organisme sangat peka terhadap perubahan pH karena setiap kelompok organisme mempunyai pH optimal sendiri yang tertentu.
• Kadar Nutrien, Medium fermentasi adalah medium tumbuh mikroba yang menyediakan nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba untuk memperoleh energi, untuk pertumbuhan, membentuk sel dan biosintesa produk-produk metabolit.
• Sumber Karbon, Karbon termasuk bahan cadangan didalam sel. Hasil oksidasi dari senyawa karbon digunakan sebagai sumber energy.
• Oksigen, ada atau tidaknya oksigen mempengaruhi fermentasi apakah fermentasi berlangsung secara aerob atau non aerob.
• Effisiensi, Efisiensi adalah perbandingan yang terbaik antara input dan output, untuk mendapatkan hasil maksimum yang dicapai dengan penggunaan yang terbatas. 

TAHAPAN FERMENTASI

1. Formulasi medium yang  akan digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme, baik pada  Enrichment (pengkayaan) maupun pada Proses Produksi
2. Sterilisasi Medium, Fermentor dan Perlengkapannya
3. Produksi kultur murni atau campuran yang cukup untuk menginokulasi pada tahap produksi
4. Optimasi produksi pada tahap Fermentasi produk dengan kondisi Optimum
5. Ekstraksi (Pemanenan hasil) dan Purifikasi atau pemurnian produk
6. Pembuangan effluen (limbah medium) yang  dihasilkan selama produksi

KEUNTUNGAN ATAU MANFAAT FERMENTASI

-        Hasil buangan tidak membahayakan lingkungan dan bisa dijadikan pupuk

-        Murah

-    Beberapa hasil fermentasi (asam dan alkohol) dapat mencegah pertumbuhan mikroorganisme beracun contoh Clostridium botulinum (pH 4,6 tidak dapat tumbuh dan tidak membentuk toksin).

-     Mempunyai nilai gizi yang lebih tinggi dari nilai gizi bahan asalnya (mikroorganisme bersifat katabolik, memecah senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana sehingga mudah dicerna dan mensintesis vitamin kompleks dan faktor-faktor pertumbuhan badan lainnya, sebagai contoh vitamin B12, riboflavin, provitamin A).

-        Dapat terjadi pemecahan bahan-bahan yang tidak dapat dicerna oleh enzim-enzim tertentu, contohnya selulosa dan hemiselulosa dipecah menjadi gula sederhana. Kerugian dari fermentasi di antaranya adalah dapat menyebabkan keracunan karena toksin yang terbentuk, sebagai contoh tempe bongkrek dapat menghasilkan racun, demikian juga dengan oncom.

FERMENTASI BERDASARKAN MEDIANYA

a. Fermentasi media padat merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam substrat tidak larut, namun mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir bebas. Solid State Fermentation mempunyai kandungan nutrisi per volum jauh lebih pekat sehingga hasil per volum dapat lebih besar. Fermentasi media padat seperti fermentasi tempe, oncom,kecap,tape dan silase.

Adapun keuntungan fermentasi media padat yakni :

   1.       Pada media padat dapat digunakan substrat tunggal alami

   2.       Dapat menghasilkan kepekatan produk yang lebih tinggi 

   3.       Pengontrolan terhadap kontaminasi lebih mudah

   4.       Produktivitas lebih tinggi, dan tidak membentuk buih.

   5.       Hasil yang sama dapat berulang dengan kondisi yang sama 

   6.       Tidak perlu pengontrolan pH dan suhu yang teliti.

Adapun kerugian Fermentasi media padat yakni :

1.     Terbatasnya jenis mikroba yang dapat digunakan

2.     Kebutuhan jumlah spora inokulum cukup besar,

3.     Sukar dilakukan penetapan bobot miselium sacara teliti,

4.     Menimbulkan panas bila menggunakan substrat lembab dalam jumlah besar

5.     Pengukuran kadar air serta pengaturan pH dan suhu sukar dilakukan

b. Submerged Fermentation adalah fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinyu dari sistem pertumbuhan sel bersangkutan atau substrat, baik sumber karbon maupun mineral terlarut atau tersuspensi sebagai partikel-partikel dalam fase cair. Fermentasi cair meliputi fermentasi minuman anggur, fermentasi asam cuka, yogurt, dan kefir.

Cara Kerja dan Mekanisme Antikempal, Antioksidan, Pengawet, Pewarna, Penambah Rasa dan Sekuestran

Ø   Antikempal

     Mula-mula zat antikempal ditambahkan ke makanan, karena zat antikempal ini merupakan senyawa anhidrat maka ia akan mengikat air tanpa menjadi basah dan sifatnya cepat terhidrasi. Zat antikempal biasanya ditambahkan pada bahan-bahan berbentuk tepung atau butiran yang bersifat higroskopik untuk mempertahankan sifat butirannya. Selanjutnya, zat antikempal ini akan melapisi partikel-partikel bahan dan menyerap air yang berlebihan atau membentuk campuran senyawa yang tak dapat larut. Yang umum digunakan adalah kalsium silikat

Ø     Antioksidan:

Mekanisme antioksidan memiliki dua fungsi:

1.       Pertama, antioksidan sebagai senyawa pemberi atom hidrogen, dan sering disebut antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) baik pada tahan inisiasi, propagasi maupun terminasi atau mengubahnya ke bentuk lebih stabil dibandingkan radikal lipida.

2.       Kedua, fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju antioksidan dengan berbagai mekanisme diluas mekanisme pemutusan rantai autooksidasi dengan pengubahan radikal lipida ke bentuk lebih stabil. 

   Ø     Pengawet

Pengawet bekerja dengan cara menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang ada dalam bahan pangan. Mekanisme pengaweet secara umum terbagi menjadi dua yaitu sebagai antimikroba dan antioksidan. Sebagai antimikroba artinya menghambat pertumbuhan mikroba perusak dalam makanan sehingga makanan tidak mudah rusak dan lebih tahan lama. Sedangkan sebagai antioksidan, pengawet dapat mencegah terjadinya oksidasi terhadap makanan sehingga tidak merubah sifat contohnya mencegah makanan berbau tengik. 

Ø  Pewarna

Pewarna bekerja dengan cara merubah atau mempertegas zat warna/pigmen warna yang berada dalam bahan makanan. Pewarna yang memiliki sifat dominan akan menutupi zat warna/pigmen warna lainnya sehingga warna yang muncul adalah warna dari pewarna yang dominan.

Ø  Penambah Rasa

Penambah rasa merupakan bahan tambahan yang dapat memperkuat rasa dan aroma. Salah satu contoh penambah rasa yaitu MSG. Cara kerja penambah rasa terutama asam gluamat adalah dengan cara merangsang dan menghantar sinyal-sinyal antar sel otak sehingga otak menghantarkan atau menciptakan rasa sedap. Pendapat lain mengenai mekanisme penyedap rasa adalah dengan adanya reaksi hidrolisis dalam mulut dan terjadi pemekaan reseptor rasa sehingga dapat menciptakan rasa sedap.

Ø  Sekuestran

Sekuestran bekerja dengan cara mengikat ion logam yang berada dalam makanan. Sekuestran dapat mengikat logam dalam bentuk kompleks sehingga dapat mengalahkan sifat dan pengaruh jelek logam tersebut dalam bahan. Dengan demikian, senyawa ini dapat membantu menstabilkan warna, cita rasa dan tekstur. 

Pengertian Bahan Tambahan Pangan (BTP)

Pengertian Bahan Tambahan Pangan (BTP)

Pengertian Bahan Tambahan Pangan (BTP) menurut FAO-WHO, Codex Almentarius Comission dan PerMenKes RI No. 722/Menkes/Per/IX/88, yaitu:

a.       FAO-WHO

BTP adalah bahan yang ditambahkan dengan sengaja kedalam makanan dalam jumlah tertentu, dengan tujuan memperbaiki penampakan, warna, bentuk, cita rasa, tekstur, flavour dan memperpanjang daya simpan.

b.      Codex Almentarius Comission

BTP adalah bahan yang tidak lazim dikonsumsi sebagai makanan dan biasanya bukan merupakan komponen/ingredien khas makanan, dapat bernilai gizi atau tidak bernilai gizi, ditambahkan kedalam makanan engan sengaja untuk membantu teknik pengolahan makanan baik dalam proses pembuatan, ppengolahan, penyiapan, perlakuan, pengepakan, pengemasan, pengangkutan, dan penyimpanan produk makanan olahan, agar menghasilkan atau diharapkan menghasilkan suatu pangan yang lebih baik atau secara nyata mempengaruhi sifat pangan tersebut.

c.       PerMenKes RI No. 722/Menkes/Per/IX/88

BTP adalah bahan yang biasanya tidak digunakan sebagai pangan dan biasanya bukan merupakan ingredien khas pangan, mempunyai atau tidak mempunyai nilai gizi, yang dengan sengaja ditambahkan kedalam pangan untuk maksud teknologi pada pembuatan, pengolahan, pengepakan, pengemasan, penyimpanan atau pengangkutan pangan untuk menghasilkan suatu komponen atau mempengaruhi sifat khas pangan tersebut.

Penggolongan BTP yang Diizinkan 

 Penggolongan BTP yang diizinkan digunakan pada pangan menurut Peraturan Menteri Kesehatan RI No. 722/Menkes/Per/IX/88 adalah sebagai berikut :

1.     Pewarna, yaitu BTP yang dapat memperbaiki atau memberi warna pada pangan.

2.   Pemanis buatan, yaitu BTP yang dapat menyebabkan rasa manis pada pangan, yang tidak atau hampir tidak mempunyai nilai gizi.

3.     Pengawet, yaitu BTP yang dapat mencegah atau menghambat fermentasi, pengasaman atau peruaian lain pada pangan yang disebabkan oleh pertumbuhan mikroba.

4.  Antioksida, yaitu BTP yang dapat mencegah atau menghambat proses oksidasi lemak sehingga mencegah terjadinya ketengikan.

5.  Antikempal, yaitu BTP yang dapat mencegah mengempalnya (menggumpalnya) pangan yang berupa serbuk seperti tepung atau bubuk.

6. Penyedapa rasa dan aroma, menguatkan rasa, yaitu BTP yang dapat memberikan, menambah atau mempertegas rasa aroma.

7.   Pengatur keasaman (pengasam, penetral dan pendapar) yaitu BTP yang dapat mengasamkan, menetralkan dan mempertahankan derajat keasaman pangan.

8.   Pemutih dan pematang tepung, yaitu BTP yang dapat mempercepat proses pemutihan dan atau pematang tepung sehingga dapat memperbaiki mutu pemanggangan.

9.   Pengemulsi, pemantap dan pengental yaitu BTP yang dapat membantu terbentuknya dan memantapkan sistem dipersi yang homogen pada pangan.

10.  Pengeras, yaitu BTP yang dapat memperkeras atau mencegah melunaknya pangan.

11.  Sekuestran, yaitu BTP yang dapat mengikat ion logam yang ada dalam pangan, sehingga memantapkan warna, aroma dan tekstrur. 

Pengertian dan Tujuan Dehidrasi, Chilling, Baking, Roasting, dan Frying

    A.    DEHIDRASI/PENGERINGAN

• Dehidrasi adalah penerapan panas dibawah kondisi yang dikendalikan untuk mengeluarkan sebagian besar air     yang normal ada dalam bahan makanan dengan evaporasi atau dengan pengeringan beku (dengan sublimasi).
• Pengeringan juga dapat dilakukan tanpa energi, yaitu dengan menambahkan senyawa2 higroskopis contohnya asam sulfat pekat, silika gel dan senyawa2 organik tertentu misalnya alkohol dan garam.
• Tujuan utama dari dehidrasi/pengeringan adalah untuk memperpanjang umur simpan dari makanan dengan mereduksi aktivitas airnya sehingga menghambat pertumbuhan mikroba dan aktivitas enzim.
• Contoh makanan kering yg komersial yaitu kopi, susu, kismis, sultana dan buah-buahan lainnya, pasta, tepung (termasuk campuran roti), kacang-kacangan, sereal sarapan, teh dan rempah-rempah. Contoh dari bahan kering penting yang digunakan oleh produsen termasuk bubuk telur, perasa dan pewarna, laktosa, sukrosa atau fruktosa bubuk, enzim dan ragi.

   B.    CHILLING 

     Ø  Chilling merupakan unit operasi dimana temperatur makanan diturunkan sampai ke suhu -1C dan 8C dan biasanya digunakan untuk menurunkan laju biokimia dan perubahan mikrobial dan juga untuk memperpanjang umur simpan makanan segar atau yang telah diproses.

     Ø  Perbedaan chilling, cooling, freezing dan cold storage

-          Chilling, merupakan pendinginan dari kondisi normal/suhu normal sampao -1C dan 8C.

-          Cooling, merupakan pendinginan dari suhu tinggi ke suhu normal. Misalkan pengeringan makanan bersuhu 80C ke suhu kamar

-          Cold storage: pendinginan/penyimpanan makanan untuk mempertahankan suhunya pada suhu tertentu.

-          Freezing: proses penurunan suhu sampai dibawah titik beku dan terbentuk kristal es

   C.    BAKING AND ROASTING

• Ø    Baking adalah proses pengembangan dengan menggunakan udara panas untuk mengubah kualitas makanan. Baking biasanya digunakan untuk makanan yang berbahan dasar tepung seperti roti, pastry, cookies, dan buah.
  Ø  Roasting merupakan proses pemanggangan menggunakan udara panas dan biasanya digunakan untuk memanggang makanan seperti daging, kacang-kacangan ataupun sayuran
  Ø      Tujuan utama dari baking dan roasting adalah:
  1.       Untuk memperoleh nilai-nilai sensorik yaitu rasa, aroma, tekstur dan penampilan
  2.       Untuk mengawetkan dengan menghancurkan enzim dan mikroorganisme dan menurunkan aktivitas air dari makanan sampai batas tertentu

    D.    FRYING

    Ø  Merupakan unit operasi dimana produk dari satu proses makanan (minyak goreng) digunakan sebagai media perpindahan panas untuk makanan lainnya.

     Ø  Tujuan:

1.       Untuk mengubah kualitas makanan

2.       Untuk mengawetkan/ efek pengawet yang dihasilkan dari suhu destruksi mikroorganisme dan enzim, dan reduksi aktivitas air pada permukaan makanan. 

Pengertian Ekstrusi, Klasifikasi, Prinsip, dan Manfaatnya

      Ekstrusi adalah salah satu proses gabungan satuan operasi meliputi pencampuran, pemasakan,  pengadonan, pembagian, pembetukan dan pencetakan.

    Ø  Berdasarkan metode operasinya, ekstruder diklasifikasikan sebagai berikut

1.       Ekstruder dingin, digunakan untuk mencampurkan dan membentuk makanan seperti pasta atau produk daging. Dalam prosesnya, produk diekstruksi tanpa pemasakan dan distorsi makanan. Ekstruder ini memilki screw aliran dalam yang beroperasi dengan kecepatan yang lambat dalam barek, untuk memeras dan mengektruksi bahan dengan sedikit friksi. Menggunakan suhu dibawah 100C, digunakan utk memproduksi contohnya liquorice, pasta ikan, surimi dan makanan hewan peliharaan.

2.       Ekstruder pemasakan, digunakan untuk membentuk produk yang meluas. Ekstruder pemasakan adalah proses HTST dimana meminimalisir kehilangan nutrisi dan mengurangi jumlah mikroba juga menginaktivasi enzim. Misalnya, untuk membuat snack, roti krispi, dan sereal sarapan. 

    Ø  Berdasarkan metode konstruksi

1.       Ekstruder tunggal/ single-screw

Terdiri dari sekrup silinder yang berputar dalam sebuah barel sinder yang beralur, terbuat dari logam campuran atau stainless steel yang dikeraskan untuk menahan pemakaian gesekan. Panjang diameter rasio barel adalah antara 2: 1 dan 25: 1. Pitch dan diameter sekrup, jumlah aliran dan clearance antara aliran dan barel masing-masing dapat disesuaikan untuk mengubah kinerja extruder. Sekrup digerakkan oleh motor listrik berkecepatan variabel yang cukup kuat untuk memompa makanan terhadap tekanan yang dihasilkan dalam barel. Kecepatan sekrup adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi kinerja extruder: itu mempengaruhi waktu tinggal produk, jumlah panas yang dihasilkan gesekan, kecepatan transfer panas dan kekuatan geser pada produk. Kecepatan sekrup khas yang 150-600 rpm, tergantung pada aplikasi.

Pengekstrusi single-screw punya modal dan biaya operasi yang lebih rendah dan membutuhkan lebih sedikit keterampilan untuk mengoperasikan dan pemeliharaannya daripada mesin twin-screw. Mereka digunakan untuk memasak langsung dan aplikasinya untuk pembentukan, ketika fleksibilitas mesin twin-screw tidak dibutuhkan

2.       Ekstruder kembar (twin)/ Twin screw extruder

Ekstruder twin screw berputar dalam ‘bentuk 8’ berbentuk lubang dalam barel. Panjang screw untuk rasio diameter antara 10: 1 dan 25: 1. Pengekstrusi  diklasifikasikan menurut arah rotasi dan cara di mana sekrup intermesh.  Jarak antara aliran dapat disesuaikan sehingga besar ruang awalnya menyampaikan materi ke bagian pemasak dan ruang yang lebih kecil kemudian dikompres sebelum ekstrusi melalui  antar-die yang berubah.

Satu dari keuntungan utama dari Pengekstrusi twin-screw adalah fleksibilitas yang lebih besar dari operasi yang mungkin dengan mengubah tingkat intermeshing dari screw, jumlah aliran atau sudut lapangan srew. 'Pengocok cakram' juga dapat dipasang ke screw sehingga produk lewat di antara dan melalui cakram untuk meningkatkan peremasan adonan.

Keuntungan twin screw extruder:

1.       Produk akhir tidak tergantung pada laju umpan, dan fluktuasi tingkat produksi dapat diakomodasi oleh Throughput adalah independen dari tingkat pakan, dan fluktuasi tingkat produksi dapat diakomodasi oleh aksi perpindahan positif dari screw. Sebaliknya, satu sekrup harus penuh bahan untuk beroperasi secara efektif. Perpindahan positif juga menghasilkan tingkat lebih tinggi dari perpindahan panas dan kontrol yang lebih baik dari perpindahan panas daripada single-screw.

2.       Dapat menangani bahan berminyak, lengket atau sangat basah, atau produk lain yang licin pada single-screw. Keterbatasan untuk mesin single dan twin-screw yang masing-masing 4% dan 20% lemak, 10% dan 40% gula, dan 30% dan 65% kelembaban. Fleksibilitasnya lebih besar dalam operasi menggunakan bahan baku yang berbeda.

3.       Pergerakan maju atau mundur digunakan untuk mengontrol tekanan di barel. Misalnya, dalam produksi liquaorice dan buah gum, makanan dipanaskan dan dikompresi dengan pergerakan maju, tekanan dilepaskan oleh pergerakan sebaliknya, untuk melampiaskan kelebihan kelembaban atau menambahkan bahan tambahan rasa, dan makanan kemudian dikompresi ulang untuk ekstrusi.

4.       Bagian pengeluaran pendek mengembangkan tekanan yang dibutuhkan untuk ekstrusi

5.       Campuran ukuran partikel, dari bubuk halus ke biji-bijian, dapat digunakan, sedangkan single screw terbatas pada kisaran tertentu dari ukuran partikel granular.

Keterbatasan utama Pengekstrusi twin-screw adalah modal yang relatif tinggi dan biaya pemeliharaan (hingga dua kali biaya peralatan tunggal-sekrup) dan lebih besar kendala pada rentang operasi (Harper, 1987).

  Ø  Prinsipnya adalah bahan mentah masuk kedalam barel extruder dan screw kemudian membawa makanan yang diekstruksi bersamanya. Semakin ke bawah barel, aliran yang lebih kecil membatasi volume dan meningkatkan ketahanan dari pergerakan makanan. Hasilnya, barel terpenuhi dan jarak antara aliran screw menjadi terkompresi. Ketika bergerak lebih lanjut sepanjang barel, screw memeras bahan menjadi semi-padat.

   Ø  Manfaat Ekstrusi:

1.       Mudah menyesuaikan/Multifungsi. Berbagai produk yang sangat luas yang mungkin dengan mengubah bahan, kondisi operasi extruder dan bentuk dies. Kebanyakan makanan yang diekstrusi tidak dapat dengan mudah diproduksi dengan metode lain.

2.       Mengurangi biaya. Ekstrusi memiliki biaya pengolahan yang lebih rendah dan produktivitas yang lebih tinggi daripada proses memasak atau proses pembentukan lainnya. Beberapa proses tradisional, termasuk pembuatan cornflake dan sosis, lebih efisien dan lebih murah bila diganti oleh ekstrusi.

3.       Tingkat produksi tinggi dan produksi otomatis. Pengekstrusi beroperasi secara terus menerus dan memiliki throughput yang tinggi.

4.       Kualitas produk. Ekstrusi pemasakan melibatkan suhu tinggi diterapkan untuk waktu yang singkat dan perlakuan panas terbatas karena itu mempertahankan banyak komponen sensitif panas.

5.       Tidak ada limbah proses. Ekstrusi adalah proses rendah kelembaban yang tidak menghasilkan limbah proses. Ini menghilangkan biaya pengolahan air dan tidak menciptakan masalah pencemaran lingkungan.