iradiasi pangan dan pemanasan dengan “microwave” - Blogs Unpad

IRADIASI PANGAN DAN
PEMANASAN DENGAN
“MICROWAVE”

9.1 Pendahuluan
• Iradiasi dan pemanasan dengan
microwave berbeda dalam mekanisme
kerja dan tujuan penggunaan
• Persamaannya : memanfaatkan energi
radiasi menghasilkan efek tertentu ketika
diabsorbsi oleh makanan

Irradiasi

Microwave

9.2 Iradiasi Pangan
9.2.1 Sejarah dan Jenis-Jenis Energi Radiasi

• Penelitan iradiasi pangan ditujukan untuk
keamanan dan kesehatan dari produk pangan
yang diiradisiasi
• Iradiasi pangan dapat digunakan sebagai
pengganti bahan-bahan kimia dan pestisida
berbahaya yang digunakan dalam pengawetan
pangan

9.1.2 Jenis-Jenis
Energi Jenis energi radiasi berbeda dalam hal panjang gelombang, frekuensi,
daya tembus dan dampaknya pada sistem biologis
Tabel 9.1 Efek Bakterisidal Energi Radiasi dari Berbagai Panjang Gelombang
Klasifikasi Radiasi
Elektro-Magnetik
• Tidak Tampak (Gelombang Panjang)
- Radio
- Infra-merah (panas)
• Tampak
Merah, jingga, kuning, hijau, biru, violet
• Tidak Tampak (Gelombang Pendek)
Ultraviolet
Panjang
Gelombang (nm)
Sangat panjang ≥
800
400 – 800
•13.6 – 400
•320 – 400
•280 – 320
•200 – 280
•150 – 200
•100
Efek Bakterisidal
- Negatif
- Menaikkan suhu
Sedikit atau Negatif
• Fotografi dan Flouresensi
• Pencoklatan kulit manusia,
anti-rachitis (vitamin D)
• Daya antibakteri maksimal
• Zona Shuman
• Pembentukan ozon,
Antibakteri pada
konsentrasi tepat

Gambar 9.1
Spektrum Gelombang Elektromagnetik
(Fennema Vol 2, tahun 1996)

Jenis-jenis radiasi:
• Bohlam : menghasilkan sinar tampak
• Lampu infra-merah : menghasilkan energi inframerah,
bersifat memanaskan bahan yang disinari
• Sumber-sumber lain, menghasilkan:
• 1. Gelombang radio - Tidak tampak
• 2. Sinar UV - Tidak panas
• 3. Sinar kosmik

9.2.3 Radiasi Ion dan Sumber-
Sumbernya
• Bahan radioaktif dijumpai di alam maupun yang diproduksi
dalam reaktor nuklir (=isotop radioaktif) : mengeluarkan
berbagai jenis radiasi dan partikel energi
• Radiasi yang dihasilkan :
- Partikel α (alfa)
- Partikel/radiasi β (beta)
- Sinar γ (gamma) atau foton (packets of energy)
- Neutron
• Jenis-jenis emisi untuk pengolahan pangan : radiasi γ dan β,
karena daya tembus untuk merusak mikroorganisme dan
enzim, tanpa membuat makanan itu radioaktif

9.3 Unit Radiasi
Intensitas dan dosis radiasi dapat diukur dengan
:
• Satuan roentgen
• 1 Elektron-Volt
• Satuan rad
• Kelipatan-kelipatan dari rad antara lain:
- Krad, Mrad, yaitu unit-unit untuk mengukur
dosis radiasi yang terserap
- Gray (Gy) = 10 2 rad

9.4 Efek Radiasi
Ionizing Radiation
Radiasi Ion Berbeda dalam Hal :
-Tingkat energi ion
-Daya tembus berbeda-beda
-Kemampuan ionisasi
Bahan Pangan : Reaksi-reaksi dengan Bahan Pangan :
- padatan, cairan dan gas
- air
Pembentukan :
- pasangan ion
- radikal bebas
- produk reaksi radikal bebas dan molekul lain
- perubahan fisik
- perubahan kimia

• Efek Radiasi dalam Pangan : Perubahan pada
mikroorganisme, enzim, komponen pangan
• Efek Radiasi ion dipengaruhi oleh:
a) Daya tembus radiasi ion: radiasi γ > radiasi partikel β
b) Kemampuan radiasi untuk mengubah molekul bahan
pangan
c) Kemampuan untuk mengionisasi atom-atom bahan pangan
yaitu melepaskan elektron-elektron dari atom-atom bahan
pangan. Kemampuan radiasi β > radiasi γ
d) Tingkat energi radiasi

Radikal bebas:
• Bagian dari molekul, grup atom atau atom-atom
tunggal yang memiliki elektron yang tidak
berpasangan
• Bersifat sangat labil, mudah bereaksi dengan
molekul-molekul lain agar memperoleh
pasangan elektron sehingga berubah jadi stabil
lagi (= tidak reaktif)

9.4.1 Efek Langsung Radiasi
Merusak dan mutasi pada sel dan jaringan hidup
karena kontak langsung radiasi berenergi tinggi
atau radiasi partikel dengan inti sel
9.4.2 Efek Tidak Langsung Radiasi
Benturan antara radiasi dengan sel hidup atau
molekul bahan (mati) akan menghasilkan pasangan
ion dan radikal bebas

• Reaksi antara 2 radikal hidroksil:
•
• .OH + .OH H 2 O 2
• radikal Hidroksil Hidrogen Peroksida
•
• Reaksi antara 2 radikal hidrogen
•
• .H + .H H 2
• Radikal hidrogen
•
• Reaksi antara radikal hidrogen dan O 2 terlarut
• .H + O 2 .HO 2
• Radikal O 2 radikal peroksida
• Hidrogen Terlarut
•
• Reaksi antara 2 radikal hidrogen peroksida
• . H + O 2 H 2 O 2 + O 2
• Radikal Peroksida Hidrogen Peroksida
•
• Gambar 9.2 Reaksi antar Radikal Hidrogen, Hidroksil dan Peroksida serta Oksigen Terlarut

• Mekanisme kerja produk-produk radiasi itu
adalah sebagai berikut :
- Hidrogen Peroksida : Bahan oksidator
kuat dan racun
- Radikal Hidroksil : Oksidator kuat
- Radikal Hidrogen : Reduktor kuat
• Pada pengawetan pangan dengan cara radiasi
tujuan utamanya adalah menonaktifkan
mikroorganisme dan enzim, dengan
meminimalkan perubahan-perubahan pada
komponen-komponen bahan pangan

Cara- cara untuk menekan efek tidak langsung
dari radiasi yaitu dengan metode:
a. Radiasi pada keadaan beku
b. Radiasi dalam vakum atau dalam atmosfir
inert
c. Penggunaan “Free Radical Scavengers”

9.5 Kepekaan Berbagai Makhluk
Hidup terhadap Radiasi Ion
• Radiasi ion yang terlalu tinggi menyebabkan :
a) Perubahan struktur senyawa-senyawa organik
dan biokimia
b) Rusaknya komponen protein, karbohidrat, lemak,
vitamin, pigmen, enzim dan zat-zat cita-rasa
c) Rusaknya bahan kemasan dari plastik dan lapisan
enamel pada permukaan bagian dalam kaleng
• Dosis radiasi menunjukkan efek yang berbeda
bergantung pada bahan pangannya
• Dosis radiasi dan dampaknya pada berbagai
makhluk hidup dapat dilihat pada Gambar 9.3 dan
Gambar 9.4

• Gambar 9.3 Dosis Radiasi dan Dampaknya
(Fennema, 1976)
• Gambar 9.4 Dosis Radiasi dan Dampaknya
(Potter, 1986)

9.6 Faktor-Faktor yang Perlu
Diperhatikan dalam Penetapan Dosis
Radiasi
• Tujuan radiasi/iradiasi pangan : pengawetan
• Faktor penting dalam menetapkan dosis
tersebut ada berbagai yaitu :
1. Keamanan dan kesehatan pangan yang telah
diradiasi
2. Kerusakan kualitas inderawi pangan akibat
perlakuan radiasi
3. Resistensi mikroorganise terhadap iradiasi
4. Resistensi enzim pangan terhadap iradiasi
5. Biaya pengawetan

9.7 Keamanan dan Kesehatan
Pangan Iradiasi
Penilaian keamanan dan kesehatan pangan
iradiasi didasarkan atas :
1. Kemampuan untuk membebaskan makanan
dari mikroorganisme
2. Nilai gizi makanan radiasi
3. Terbentuknya zat-zat racun akibat radiasi
4. Terbentuk/tidaknya zat karsinogenik
5. Radio-aktivitas pangan iradiasi

9.8 Pemanfaatan Radiasi dalam
Penanganan Pangan
Saat ini aplikasi radiasi pada pangan adalah untuk :
1. Sterilisasi makanan dalam kemasan tertutup hermitis tanpa
memakai proses termal dengan perkataan lain sterilisasi
dingin
2. Mengurangi populasi mikroorganisme pada makanan
perishable
3. Eliminasi mikroorganisme patogen
4. Pengendalian hama gudang pada serealia
5. Mencegah pertunasan pada kentang, bawang, wortel, dsb
6. Menghambat senesensi pada sayur dan buah antara lain
terbukanya kuncup jamur
7. Mencegahnya flavor menyimpang pada makanan beku dan
makanan yang disimpan dingin (Cold Storage)

PENGOLAHAN PANGAN DENGAN MICROWAVE
Microwave : gelombang elektromagnetik dari radiasi energi,
dengan panjang gelombang dan frekuensi
antara gelombang radio dan inframerah.
• λ
• Frekuensi
: 0,025 – 0,75 nm
: 20.000 – 400 mega hertz
( 1 Hz = 1 cycle/sec)
• Dapat mengganggu gelombang radio dan radar sehingga
mengganggu komunikasi udara
• Microwave untuk pangan memakai frekuensi 2450 MHz dan
915 MHz
• Pemanfaatan : sifat pemanasan microwave

9. 9. Sifat-sifat Microwave
• Dipantulkan oleh logam, bergerak menurut garis lurus
• Dapat melalui udara dan beberapa jenis kertas, kaca/gelas dan bahan plastik
• Dapat diserap oleh komponen bahan pangan termasuk air
• Bila dipantulkan dari permukaan bahan maka bahan tersebut tidak menjadi
panas
• Bila diserap oleh bahan maka bahan itu menjadi panas tergantung dari tingkat
absorpsi.
Tabel 9.2 Loss Tangents untuk Berbagai Bahan
Bahan 900 MHz 2450 MHz
Air, 15 o C 700 1700
Air, 55 o C 300 700
Air, 95 o C 200 450
0,1 Molal larutan NaCl 6700 3400
Steak 7000 4000
Suet (Lemak) 1100 700
Polietilen 2 2
Teflon 2 2
Kertas 660 660
Malam parafin 2 2

9.10. Mekanisme Pemanasan oleh Microwave
• Microwave mengalirkan arus listrik bolak balik arah 60 kali tiap detik
dengan frekuensi 915 MHz atau 2450 MHz.
• Pada saat microwave menembus bahan pangan, molekul polar itu
menimbulkan friksi intermolekuler dengan hasil terjadi pemanasan
bahan.
• Laju pemanasan berbagai komponen dalam bahan pangan tidak sama
karena masing-masing memiliki “loss factor” yang berbeda sehingga
pemanasan dalam bahan pangan tersebut tidak merata.
• Ekuilibrasi panas dalam bahan pangan itu terjadi dengan cara konduksi
untuk bagian-bagian yang padat dan konveksi untuk bagian-bagian yang
cair.

Pemanasan Konvensional
‣ Digunakan api, udara panas, stim, elemen inframerah,
kontak dengan lempeng yang panas, dan
sebagainya sebagai sumber panas.
‣ Panas/kalor bergerak dari permukaan luar ke
lapisan dalam makanan, sehingga ada suatu
gradien suhu dalam makanan tersebut.
Contoh : steak bisa “garing” pada permukaan
dan basah pada bagian dalam.

Pemanasan Microwave
• Digunakan arus listrik dengan frekuensi 915 MHz atau
2450 MHz
‣ Pemanasan berlangsung serentak pada lapisan makanan
sedalam microwave menembus ke dalam makanan
tersebut, dengan cara friksi intermolekuler.
‣ Pemanasan microwave tidak mengakibatkan
pencokelatan Non-Enzimatis ataupun pembentukan
kerak.
• Apabila microwave dimaksudkan untuk menghasilkan
makanan dengan ciri-ciri pemanasan konvensional, maka
harus dikombinasikan dengan cara pemanasan
konvensional yaitu Air Convection Microwave Oven

9.12 Mesin-mesin Generator Microwave
• Generator yang paling banyak dipakai dikenal sebagai
Magnetron
• Magnetron menghasilkan energi radiasi frekuensi tinggi,
dengan output energinya diukur dalam kilowatt
• Panas yang dihasilkan tergantung dari ukuran magnetron,
jumlah bahan pangan yang dipanaskan dan lama
pemanasan.
• Keamanan oven microwave umumnya sangat baik, begitu
pintu oven dibuka, suplai arus terhenti.
• Microwave dapat merusak mata dan jaringan lain bila
terkena
• Microwave umum dipakai untuk “baking” blansing,
memasak, pasteurisasi, sterilisasi dan peleburan makanan
beku