by

Aplikasi Teknologi Karbon Dioksida Superkritis pada Proses Pengolahan Pangan Non Termal

Oleh : Zachra Resha Shantika

(Mahasiswa Pascasarjana Teknologi Pangan IPB)

Proses termal dalam pengolahan pangan merupakan proses efisien yang digunakan secara luas oleh industri pangan untuk mendapatkan keamanan dan memperpanjang umur simpan pangan. Nilai kesehatan dan kontribusi ekonomi dalam pengolahan pangan merupakan hal yang wajib dipertimbangkan dalam rantai pangan berkelanjutan. Namun proses pemanasan konvensional sebagai metode untuk menginaktivasi mikroorganisme ini berhubungan dengan penurunan mutu pangan yang banyak mengandung nutrien yang sangat sensitif terhadap perlakuan panas seperti vitamin, mineral dan senyawa bioaktif mempunyai fungsi khusus seperti antioksidan dan senyawa pigmen hingga mungkin terjadi kerusakan yang menyebabkan kehilangan kegunaan dan fungsinya. Oleh karena itu pengembangan terhadap metode alternatif pada proses termal dalam pengolahan pangan mendapatkan perhatian lebih,  terlebih juga meningkatnya pengetahuan konsumen yang tidak hanya mempertimbangkan jaminan terhadap aspek keamanan pangan namun juga terhadap kualitas produk pangan tersebut. Proses non termal merupakan salah satu metode modern yang menjanjikan dalam pengolahan pangan yang dapat diaplikasikan dalam proses  perservation/pengawetan, packaging/pengemasan maupun  dalam manufacturing/industri pengolahan pangan yang mempunyai banyak kelebihan dibandingkan proses konvensional. Belakangan ini berkembang penggunaan teknologi karbon dioksida superkritis sebagai metode alternatif sterlilisasi/pasteurisasi non termal dalam proses pengawetan pangan.

Teknologi fluida superkritis (Supercritical fluid technology) merupakan suatu metode yang memanfaatkan kekuatan pelarut dan sifat fisik yang melekat dari senyawa murni atau campuran pada temperatur dan tekanan di dekat atau pada  titik kritis pada fase keseimbangan termodinamika (Palmer dan Ting 1995). Kemampuan pelarut ini sangat unik yaitu mampu berdifusi seperti gas melalui benda padat dan dapat melarutkan benda seperti cairan. Fluida superkritis dikarakterisasi dengan densitas yang tinggi, kekentalan yang rendah dan dapat berdifusi antar gas dan cairan (Rizvi et al, 1986). Sifat yang tidak lazim ini membuat fluida superkritis berpotensi sebagai pelarut yang sangat baik. Kelarutan senyawa dalam pelarut superkritis bergantung dari densitas pelarut dan juga sifat afinitas psikokimia dari zat terlarut di dalam pelarut. Aplikasi penggunaan teknologi fluida superkritis pertama kali digunakan secara komersial dalam pengolahan dekafeinasi biji kopi hijau (decaffeination of green bean coffee) yang dilakukan oleh Hag A.G. di Bremen, German tahun 1978 (Lack dan Seidlitz 1993).

Hampir seluruh aplikasi teknologi fluida superkritis menggunakan karbon dioksida sebagai pelarut. Penggunaan karbon dioksida padat sebagai pelarut memiliki beberapa kelebihan yaitu karbon dioksida tidak hanya mempunyai kemampuan yang dapat digunakan meluas terhadap  proses pengolahan pangan, namun sifat karbon dioksida yang relatif inert, murah, tidak beracun, tidak mudah terbakar, dapat didaur ulang, tersedia dalam kemurnian yang tinggi dan hampir tidak meninggalkan residu dalam setiap proses pengolahan pangan. Karbon dioksida memiliki titik kritis yang relatif aman, mudah untuk digunakan dan sangat tepat khususnya ekstraksi senyawa yang mudah menguap atau tidak tahan panas yaitu dengan temperatur  31.1 0C dan tekanan sebesar  7.38 MPa.

Teknologi karbon dioksida superkritis sudah dikembangkan dan digunakan secara luas pada industri pangan dalam proses pemisahan senyawa bioaktif yang sensitif terhadap panas, beberapa senyawa nutrien, flavour, dan pigmen makanan. Belakangan ini, hasil dari penelitian yang dilakukan menemukan bukti baru bahwa perlakuan dengan menggunakan Supercritical Carbon dioxide (SCCO2) mempunyai efek inaktivasi yang tinggi terhadap berbagai mikroorganisme seperti bakteri, virus, khamir karena sifat difusivitas dari SCCO2 yang tinggi serta sifatnya yang merupakan pelarut kuat (Huang et al. 2017). Oleh  karena itu Teknologi SCCO2 merupakan proses non termal yang sangat dipertimbangkan sebagai teknologi alternatif yang tersedia dan menjanjikan untuk menggantikan proses termal tradisional seperti pasteurisasi/ proses sterilisasi dalam pengolahan makanan.

Penelitian yang dilakukan oleh Di Giacomo et al, (2016) adalah menggunakan teknologi karbon dioksida sebagai proses non termal dalam proses pasteurisasi pada Carrot Juice. Pada negara maju, konsumsi terhadap buah dan sayuran yang telah melalui pengolahan menjadi makanan siap santap menjadi tren dan populer. Salah satu bentuk pangan ready to eat adalah jus buah dan sayuran. Dalam skala industri, produk  jus tersebut bersifat mudah rusak (perishable) dan hanya mempunyai umur simpan 2-4 hari saja pada kondisi suhu refrigerasi. Jus tersebut juga melalui pengolahan pangan untuk mendapatkan jus dengan konsentrasi tinggi dan dilakukan proses pasteurisasi untuk menjamin keamanan pangan serta memperpanjang umur simpan. Namun dengan metode tradisional pasteurisasi (proses termal), produk yang didapatkan tidak sesuai dengan seperti produk jus peras segar dari sisi organoleptik, nutrisi dan sifat fungsionalnya. Untuk memperpanjang umur simpan dan memperpanjang umur simpan digunakan metode pasteurisasi non termal dengan teknik high hydrostatic pressure (HHP). Dengan menggunakan metode HHP,  jus buah dan sayuran yang dihasilkan dapat disimpan selama 3-4 minggu dalam kondisi suhu refrigerasi. Namun penggunaan metode HHP yang hanya dapat dilakukan dengan mode batch yang memerlukan biaya operasional yang besar, sehingga penggunaan teknologi karbon dioksida superkritis yang dapat digunakan mode continue mulai dipertimbangkan. Dengan menggunakan range tekanan antara 10-40 MPa pada proses pasteurisasi dengan mode continue umur simpan yang dihasilkan secara signifikan bertambah dengan nilai gizi, sensorik dan sifat fungsional dari Carrot Juice tetap dipertahankan.  Fraksi labil dari isoform enzim peroksidase hampir seluruhnya inaktif dimana senyawa pectin methylesterase tereduksi sebesar 70%. Kedua enzim endogen merupakan   senyawa yang bertanggung jawab pada hilangnya kestabilan kekeruhan, aroma, reaksi pencoklatan , serta reaksi enzimatis yang menyebabkan perubahan yan tidak diinginkan pada fresh like Carrot Juice selama penyimpanan dalam kondisi refrigerasi.

Efisiensi dari teknologi ini dalam menginaktivasi beberapa mikroorganisme dalam berbagai macam produk pangan terutama pada minuman/ jus berbasis sayur dan buah-buahan telah di evaluasi dalam beberapa dekade ini dan menunjukkan nilai yang positif. Selain kemampuan dalam menginaktivasi mikroorganisme baik yang patogen maupun bakteri pembusuk, kemampuan teknologi SCCO2 dalam menginaktivasi enzim endogen yang dalam produk jus buah dan sayuran masih dalam bentuk aktif pun merupakan nilai yang sangat penting karena berhubungan dengan aspek kualitas jus selama penyimpanan, pembentukan rekasi pencoklatan maupun adanya aroma yang tidak diinginkan (off-flavours) serta tujuannya untuk menjamin atribut sensori dan nilai nutrisi yang mirip dengan fresh Juice.  Dalam pengembangan teknologi pengolahan non termal SCCO2 variabel utama dalam proses yang mempengaruhi kinerja inaktivasi mikroorganisme serta enzim bergantung pada tekanan, temperatur, lamanya proses dan rasio CO2 dengan produk. Selain itu kelarutan CO2 dalam produk menjadi kunci penting dari kesuksesan dari proses tersebut. oleh karena itu metode SCCO2 masih terus dikembangkan agar mendapatkan proses yang optimal serta dapat diaplikasikan di industri.

 

 

 

 

 

Comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *