Materi kuliah tentang sterilisasi.

1. STERILISASI

2. DEFINISI
 Proses mematikan mikroba
 Ada dua jenis
• Sterilisasi total
• Sterilisasi komersial

3. STERILISASI KOMERSIAL
Kondisi dimana sebagian besar mikroba telah
mati dan kemungkinan masih terdapat
beberapa mikroba yang tetap hidup setelah
pemanasan
Kondisi dalam kemasan (kaleng/ botol/ retort
pouch) selama penyimpanan tidak
memungkinkan mikroba tumbuh dan
berkembang biak
Mikroba yang membahayakan: inaktif

4. Mencegah dan menghambat
pertumbuhan m.o. pembusuk dan
patogen :
 Pengemasan hermetis
 pH
 Vakum

5. PEMANASAN PADA
STERILISASI KOMERSIAL
1. Pemanasan harus cukup. Jika tidak
cukup m.o. yang ada menjadi aktif:
- produk busuk
- timbul racun
- kaleng gembung
2. Dilakukan pada pengalengan dan
pembotolan
- harus tepat dan aman

6. 3. Pemanasan yang diperlukan tergantung
dari pH produk yang diukur pada coldest
point
Acid foods: pH<4,5: 200 F
High acid foods, pH <3,5: suhu lebih rendah
dari acid foods
Low acid foods, pH>4,5: pemanasan lebih
lama
Contoh: daging atau ikan. Waktu proses tergantung
dari kecepatan transfer panas

7. 4. Tujuan pemanasan: inaktivasi m.o.
sesuai dengan tujuan sterilisasi komersial
5. Proses dianggap aman jika C. botulinum
telah inaktif
6. Sterilisasi diikuti pengemasan kondisi
anaerob
Spora m.o. anaerob mempunyai ketahanan
panas lebih rendah dari spora m.o. aerob
sehingga suhu dan proses sterilisasi lebih
rendah

8. PERALATAN
STERILISASI
Sterilisasi komersial dilakukan dalam
alat yang disebut retort atau autoklaf
atau sterilizer
Retort dirancang harus tahan tekanan
uap

10. MEDIA PEMANAS
JENIS MEDIA
PEMANAS
KOEFISIEN PINDAH
PANAS (BTU/hr/F/ft2)
Uap jenuh (steam) 170,00
Air panas 105,00
Uap+udara (3:1) 87,5
Udara (100%) 2,96

11. Kematian Logaritmis
Kematian m.o. terjadi tidak sekaligus tetapi melalui tahap
logaritmis
Pada proses pemanasan Parameter D, Z, dan F
t (menit) Jumlah
hidup
Jumlah
mati
Total mati % mati
0 1.000.000 0 0 0
1 100.000 900.000 900.000 90
2 10.000 90.000 990.000 99
3 1.000 9.000 999.000 99.9
4 100 900 999.900 99.99
5 10 90 999.990 99.999
6 1 9 999.999 99.999

12. Contoh di atas:
Setiap menit jumlah m.o. berkurang 10X
Suatu perubahan 10X dari jumlah awal
disebut peubah satu log cycle
Dari tabel di atas: setelah 6 menit
pemanasan, spora yang hidup dari
1.000.000 menjadi 1  mengalami 6 log
cycle

13. Laju kerusakan spora bakteri disebut
dengan istilah harga D (desimal)
D= jumlah waktu yang diperlukan untuk
mengurangi jumlah spora secara desimal
D = waktu (dalam menit) ekspos yang
diperlukan pada suhu tertentu untuk
mengurangi populasi m.o. (spora)
sebanyak 90% dari jumlah awal (satu log
cycle). Dari tabel D=1

14. Harga D tergantung dari suhu yang
digunakan
Jika suhu yang digunakan 250F disebut
Dr (D retort)
Pada suhu lain disebut Dt
Harga D tergantung dari jenis m.o.

15. Hubungan antara D dengan suhu
Bersifat logaritmis
Hubungan D dengan suhu (°F) disebut
faktor Z
Faktor Z = jumlah suhu (°F) yang
diperlukan untuk mencapai perubahan
harga D secara logaritmis

16. PENGARUH SUHU PADA
KEMATIAN SPORA M.O.
SUHU (°F) F HARGA D 3D
232 10,0 30,0
18
250 1,0 3,0
18
268 0,1 0,3

17. Harga Z=18 F berarti kenaikan suhu 18 F
menyebabkan kematian spora m.o. 10X lebih
cepat
Pada coldest point
Kenaikan suhu retort 18 F: coldest point belum
tentu naik 18 F karena perambatan panas lambat
Perlu perhitungan dengan uji coba heat
penetration rate
Bila waktu yang diperlukan untuk proses
sterilisasi pada suhu tertentu telah diketahui
dengan menggunakan nilai Z, waktu yang
diperlukan untuk memperoleh efek sterilisasi
yang setara pada suhu lain dapat dihitung

18. KETAHANAN PANAS BAKTERI PEMBENTUK SPORA
YANG DIGUNAKAN DALAM STERILISASI
JENIS M.O. NILAI D250
(menit)
NILAI Z (°C)
B.stearothermophillus 4,0 7,0
B.substilis 0,48-0,76 7,4-13,0
B.cereus 0,0065 9,7
B.megaliticum 0,04 8,8
C.perfringens 10,0
C.sporogenes 0,15 13,0
C.sporogenes (PA 3679) 0,48-1,4 10,6
C.botulinum 0,21 9,9
C.thermosaccharolyticum 3,0-4,0 8,9-12,2

19. Harga F
Unit standar yang digunakan untuk
mengukur waktu pemanasan yang
setara F0
F0=waktu pemanasan setara pada
suhu 250oF atau 121oC bagi suatu m.o.
dengan harga Z=18oF atau 10oC
Jika suhu sterilisasi/retort bukan 250
Fsimbol Ft=setara suhu t dan nilai Z
yang berbeda

20. PENENTUAN WAKTU DAN
SUHU STERILISASI
Waktu singkat, suhu tinggi: resiko tinggi
Harus mengerti peraturan/pedoman
proses sterilisasi
 Terutama untuk Low Acid Food
 LACF GMPs
 Pedoman untuk produk kaleng: bisa diterapkan untuk
botol, plastik, retort pouch, aluminium foil, dll

21. dalam LACF GMPs ada istilah
Scheduled process: suatu proses yang
telah dipilih oleh prosesor sebagai
proses terbaik untuk produk tertentu
Minimum thermal process: penggunaan
panas untuk bahan pangan tertentu
pada suhu dan waktu yang telah
ditentukan

22. Parameter Penting
Nilai D
Nilai Z
Nilai F

23. Nilai D
Waktu yang diperlukan pada suhu
tertentu untuk membunuh 90% populasi
m.o. yang ada
Disebut juga:
 Laju kematian konstan
 Konstanta laju kematian
 Decimal reduction time

24. Nilai Z
Peningkatan suhu yang diperlukan
untuk mencapai perubahan 1 harga D
(1 log cycle perubahan jumlah m.o.)
Z=22oC dan Z= 12oC  Bandingkan
mana yang lebih cepat penurunan
m.o.nya?

26. Nilai F
Jumlah waktu (dalam menit) pada
suhu tertentu yang diperlukan untuk
menghancurkan sejumlah m.o.
Nilai tersebut tergantung dari suhu
proses dan nilai Z

27. Konsep 12D
Proses sterilisasi tergantung dari pH
makanan
 Low acid food: 10-12D
 Acid food: 5-7D
Sterilisasi komersial: 12 D

28. F = D (log No-log Nt)
 No= jumlah m.o. awal
 Nt= jumlah m.o. akhir
F=12 D
Jika m.o. awal dalam 1 kaleng=1
(No=1), maka Nt=10-12. Berarti 1 m.o.
dalam 1X1012 kaleng
Dianggap aman

29. Process lethality
The organism : Clostridium botulinum (a safe level of
survival probability 10–12, or one survivor in 1012 cans
processed/12 D concept for botulinum cook.
the highest D121 value known for this organism in foods is
0.21 min, the minimum lethality value for a botulinum cook
is F = 0.21×12 = 2.52 min
Most food companies accept a spoilage probability of 10–5
from mesophilic spore Clostridium sporogenes
Max D121 value 1 min; F = 1.00 × 5 = 5.00 min
thermophilic spoilage is a concern, the target value for the
final number of survivors is usually taken as 10–2,
S = number of decimal reduction = logN0/N

30. Lethality Values (Fo) for Commercial
Sterilization
of Selected Canned Food Products

32. Process lethality
S = number of decimal reduction = logN0/N
S = FT/DT
Nilai F pada 121.1◦C yang setara dengan pembunuhan
99.999% C. Botulinum adalah 1,2 menit. Hitung Do utk
organisme ini. Berapa nila F0 jika proses menggunakan 12D
dan kandungan spora awal pada produk rata-rata 100 spora.
Inaktivasi 99.999% adalah 5 decimal reductions sehingga S =
5.
D0 = F0/S
= 1.2/5
= 0.24 menit
S = log 100-log 10-12
S=2-(-12)= 14
F0= 0,24x14 = 3,3 menit

33. Kinetika kematian
mikroorganisme
Waktu pemanasan bergantung kepada
jumlah mikroba awal dan mikroba akhir yang
diinginkan
t= D log(N0/N)
Dengan acuan suhu standar 121oC
F0= D121 Log (N0/N)
F0 = t.10(T-121)/z
Untuk suhu tidak konstan, F0=∫ t.10(T-121)/z

34. A suspension containing 3 × 105 spores of organism A having a
D value of 1.5 min at 121.1◦C and 8 × 106 spores of organism B
having a D value of 0.8 min at 121.1◦C is heated at a uniform
constant temperature of 121.1◦C. Calculate the heating time for
this suspension at 121.1◦C needed to obtain a probability of
spoilage of 1/1000.
For organism A: t = 1.5 log(3 × 105/0.001) = 12.72 min
For organism B: t = 0.8 log(8 × 106/0.001) = 7.92 min
Thus, the required time is 12.72 minutes.

35. Sterilizing Value or Lethality of a Process
Contoh. Nilai F pada 121,1◦C selama 1,2 menit
menghasilkan inaktivasi C. botulinum sebanyak
99,999% . Hitung nilai D0 dari mikroba tsb.
Inaktivasi 99,999% merupakan decimal
reductions sebanyak 5 (satu hidup dari 100.000).
S = 5. dengan persamaan
D0 = 1,2/5 = 0,24 menit

36. Hitung F0 yang didasarkan pada konsep 12D menggunakan D0
C. botulinum sebesar 0,24 menit jika spora awal pada produk
sebanyak 100.
Diketahui mikroba awal 100
S = log 100- log(10-12) = 14
F0= 0,24 x 14 = 3,3 menit
F0 proses sterilisasi sebesar 2.88. Jika tiap kaleng
mengandung 10 spora dari mikroba yang memiliki nilai D0
1,5 menit, hitung kemungkinan kerusakan dari mikroba tsb.

37. Makanan kaleng diduga mengandung spora 100/kaleng. Hitung
F0 yang menghasilkan kemungkinan kerusakan 1 dalam
100.000 jika D0 1,5 menit. Pada kondisi yang sama, C.
botulinum type B memiliki D0 0,2menit, apakah target F0 tsb
cukup untuk proses 12D, diasumsikan tiap kalenge spora awal
C. Botulinum sebanyak 1.

39. Silahkan dikerjakan
Suatu proses pemanasan kemungkinan terjadi pembusukan adalah 1
dalam 100.000. Nilai D0 spora adalah 1 menit dan jumlah spora
mikroba awal 100. Untuk verifikasi proses pemanasan ini, inokulum
berupa spora diinokulasi. Hasil verifikasi terjadi kerusakan pada 5
kaleng dari 100 kaleng. Jika diketahui D0 inokulum 1,5 menit, hitung
jumlah inokulum yang harus diberikan.
Pada suatu kasus pembusukan, ditemukan D0 mikroba pembusuk
sebesar 1,35 menit. Pembusukan terjadi sebanyak 1 dalam 100.000
dan spora awal sebanyak 10 per kaleng. Hitung nilai F0 pada proses
pemanasan sehingga terjadi kasus pembusukan tersebut. Pada
verifikasi, jika paket inokulum spora dengan kadar 5x105 dan nilai D0
2,7 menit diinokulasikan ke kaleng yang memiliki berat 200 g, hitung
kadar spora setelah proses pemanasan tersebut.

40. Proses dgn suhu yang bebeda
Contoh : F0 untuk inaktivasi mikroba sebanyak 99,999%
C. botulinum sebesar 1,1 menit. Hitung F0 untuk inaktivasi
sebesar 12D dan F pada suhu pemanasan 275◦F (135◦C)
dan z = 18◦F

41. Contoh
Sterilisasi makanan kaleng pada retort untuk
membunuh Cl. Botulinum (Fo= 2,5 menit, Z= 10oC),
apakah data rata-rata proses pada tabel telah
memenuhi syarat?
Fo = t.10(T-121)/z + t.10(T-121)/z +....
Fo = 20x10(71,1-121)/10 + 20x10(98,9-121)/10 + 33x10(110-121)/10
Fo = 2,68 menit
waktu (Menit ke) suhu (oC)
0-20 71,1
20-40 98,9
40-73 110

42. Contoh
Suatu proses pemanasan makanan catatan suhu
di pusat panasnya (thermal center) adalah sbb:
Waktu (menit) Suhu oF(oC) Waktu (menit) Suhu oF(oC)
0 80 (26,7) 40 225 (107,2)
15 165 (73,9) 50 230,5 (110,3)
25 201 (93,9) 64 235 (112,8)
30 212,5 (100,3)
• Jika nila Fo untuk Cl. Botulinum 2,5 menit dan z:18oF, apakah
proses tersebut diatas telah memenuhi?

43. Hitung nilai 10(T-250)/z pada berbagai waktu
Menit ke 0; 10(T-250)/z = 10(80-250)/18 = 3,6x10-10
Penyelesaian dengan menggunakan grafik
Waktu Suhu 10(T-250)/z
0 80 3,6 x 10-10
15 165 1,9 x 10-5
25 201 0,00189
30 212,5 0,00825
40 225 0,0408
50 230,5 0,0825
64 235 0,1465

44. 0.0000036 0.000019 0.00189
0.00825
0.0408
0.0825
0.1465
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0 10 20 30 40 50 60 70
10(T-250)/z

45. Penyelesaian dengan perhitungan
Waktu Suhu 10(T-250)/z
selang waktu Rata 10(T-250)/z
Luas
0 80 3,6 x 10-10
15 165 1,9 x 10-5
25 201 0,00189
30 212,5 0,00825
40 225 0,0408
50 230,5 0,0825
64 235 0,1465

46. Penyelesaian dengan perhitungan
Waktu Suhu 10(T-250)/z
selang waktu Rata 10(T-250)/z
Luas
0 80 3,6 x 10-10
0 0 x 3,6 x 10-10
0
15 165 1,9 x 10-5
15 15 x 9,5 x 10-6
0,000019
25 201 0,00189 10 10 x 0,00095 0,0095
30 212,5 0,00825 5 5 x 0,00507 0,02535
40 225 0,0408 10 10 x 0,0245 0,245
50 230,5 0,0825 10 10 x 0,06165 0,6165
64 235 0,1465 14 14 x 0,1145 1,603
Jumlah 2,499

47. Proses Sterilisasi
Sterilisasi dalam kemasan
Sterilisasi suhu ultra tinggi (UHT,
ultrahigh temperature)

48. Sterilisasi dalam kemasan
Sterilisasi produk pangan dalam kemasan,
seperti kaleng, gelas, atau retort pouch,
Tahapan:
Pengisian
Pengeluaran udara (exhausting),
Penutupan
Sterilisasi
Pendinginan.

49. Tahap pengisian
Tahap pengisian dilakukan setelah produk
pangan diblansing untuk sayuran dan buah-
buahan atau diberi perlakuan pra-pemasakan
untuk produk hewani.
Pada proses pengisian, medium penghantar
panas sekaligus dimasukkan ke dalam
wadah kemasan.
Medium tersebut selain sebagai penghantar
panas juga berperan sebagai bumbu atau
pemberi rasa seperti larutan garam, larutan
gula, dan saus.

50. Proses pengeluaran udara atau exhausting
dilakukan sebelum penutupan atau sealing.
Tujuannya adalah mengeluarkan udara dalam
kemasan untuk mencegah pemuaian yang
berlebihan dan penciptaan kondisi vakum
1. Pengisian panas (hot filling).
2. Pengisian produk pangan dalam kondisi dingin
(cold filling) kemudian dilakukan pemanasan
kemasan dan isinya pada suhu 80-95◦C dengan
tutup kemasan sebagian terbuka.
3. Penghilangan udara secara mekanis
menggunakan pompa vakum.
4. Penghilangan udara menggunakan uap air
Pengeluaran Udara

51. Penutupan
Penutupan kemasan kaleng dilakukan
secara khusus dengan teknik
penutupan ganda atau dikenal dengan
double seamer.
Tujuannya adalah untuk menjamin
bahwa tutup tidak mengalami
kebocoran yang dapat berakibat
kehilangan kondisi vakum dan aseptis.

52. Sterilisasi suhu ultra tinggi
(UHT, ultra high temperature)
Masalah utama pada sterilisasi produk pangan yang
berwujud padat atau kental adalah laju penetrasi panas
yang rendah sehingga waktu proses lama.
Suhu yang lebih tinggi dengan waktu proses yang lebih
pendek dapat dilakukan jika produk pangan disterilisasi
sebelum dikemas dalam kemasan yang telah disterilisasi.
Metode ini merupakan dasar proses UHT yang juga
disebut pengolahan aseptis (aseptic processing).
Metode ini telah diterapkan untuk produk pangan
berwujud cair susu, jus dan konsentrat buah, krim; dan
produk pangan yang mengandung partikulat diskret
seperti makanan bayi, saus tomat, sayuran dan buah-
buahan, dan sup.

53. PENGARUH STERILISASI
TERHADAP MUTU PRODUK

54. 1. KERUSAKAN NUTRISI
Vitamin dan AA tertentu rusak oleh
panas
Vitamin: Vitamin A, B6, B2, B1, C, D, E,
asam folat, inositol, asam pantotenat
AA: lisin dan treonin

55. 2. KERUSAKAN PIGMEN
Daging: oksimioglobin menjadi metmioglobin
(merah menjadi coklat)
Pencegahan dengan penambahan nitrit
Reaksi Maillard dan karamelisasi
Klorofil menjadi pheophitin (hijau menjadi
hijau kusam)
Antosianan berinteraksi dengan ion logam:
kusam
Karoten: pengaruh kecil

56. 3. FLAVOR
Cooked flavor dalam susu: denaturasi whey
dan pembentukan lakton dan metil keton dari
lemak
Flavor dari reaksi Maillard, karamelisasi,
oksidasi lemak
Flavor dari pirolisis, deaminasi, dan
dekarboksilasi AA

57. 4. TEKSTUR
Terjadi perubahan karena sterilisasi
Daging: koagulasi dan penurunan WHC
protein  pengerutan dan keras
Buah dan sayuran: lebih lunak karena
pelarutan pektin dan penurunan tekanan
turgor
Induksi tekstur yang diinginkan pada surimi
dan sosis karena koagulasi

58. 5. DAYA CERNA
Terjadi karena
Koagulasi protein
Gelatinisasi pati
Destruksi antigizi
Pelepasan senyawa tertentu dari bentuk
kompleksnya seperti karoten dari
kompleks karoten-protein