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
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
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 250F 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
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
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
Fsimbol 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
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?
25.
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 N)
No= jumlah m.o. awal
N= jumlah m.o. akhir
F=12 D
Jika m.o. awal dalam 1 kaleng=1
(No=1), maka N=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
32. Kinetika kematian
mikroorganisme
Waktu pemanasan bergantung kepada
jumlah mikroba awal dan mikroba akhir yang
diinginkan
−dN/dt= kN => integrasi t=0 =>ln(N/N0)=-kt
Log(N/N0)= -kt/2,303 =>log(N0/N)=kt/2,303
D=2,303/k => t= D log(N0/N)
Dengan acuan suhu standar 121oC
F0= D0 Log (N0/N)
F0 = t.10(T-121)/z
Untuk suhu tidak konstan, F0=∫ t.10(T-121)/z
33. 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.
34. 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 S=F0/D0
D0 = 1,2/5 = 0,24 menit
35. 1. 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
2. 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
F0= D0 Log (N0/N)
2,88/1,5 = Log (N0/N)
N = N0 10 –(2,88/1,5)
N = 10 x 10 –1,92
N = 0,12
Ada 12 kaleng yang tidak steril dari 100 kaleng
36. 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 0,2 menit, apakah target F0 yang telah diperoleh telah
mencukupi untuk proses 12D, diasumsikan tiap kaleng spora awal
C. Botulinum sebanyak 1.
Untuk mikroba awal 100 spora maka
nilai S sebesar = log(100/10-5)= 7
F0 = S/D0 =7/1,5 = 10,5 menit
Untuk C. Botulinum jika spora awal 1 maka
nilai S= log (1/10-12) = 12
F0 = S/D0 = 12/0,2 = 2,4 menit
Dengan demikian proses tersebut telah memenuhi untuk proses
12D C. Botulinum karena 10,5 menit sudah lebih besar dari 2,4
menit
37. Silahkan dikerjakan
Pada 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 tersebut. Pada verifikasi, jika paket inokulum spora
dengan jumlah 5x105 dan nilai D0 2,7 menit diinokulasikan ke kaleng
yang memiliki berat 200 g, hitung jumlah spora per gram setelah
proses pemanasan tersebut.
38. Penentuan D dengan
teknik sterilisasi parsial
Nilai D dapat diperoleh dari sterilisasi parsial menggunakan
persamaan
Kaleng yang disterilisasi pada suhu 115,5oC dengan waktu
pemanasan 10 dan 15 menit mengandung mikroba sebesar
4600 dan 160 secara berurutan. Hitung nilai D
D = (15-10)/(log 4600-log 160)
D = 5/1,548 = 3,42 menit
39. 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
Inaktivasi 99,999% nilai S=5
D0 =F0/S => D0 = 1,1/5 = 0,22 menit
F0 utk 12D => F0 = D0*S = 0,22*12 = 2,64 menit
F pada suhu 275 => log(F/F0) = (T0-T)/z
Log(F/2,64)=(250-275)/18
F/2,64 = 10-(25/18)
F = 2,64*10-1,389 => F = 2,64*0,041 = 0,11 menit
Model Arrhenius dan
model Thermal death
time
40. Nilai D0 dari suatu mikroba 1.2 menit dan z value 10◦C. Hitung
waktu proses untuk inaktivasi 8D pada suhu 140.5◦C
menggunakan model “thermal death time” dan persamaan
Arrhenius. Nilai z untuk model Arrhenius ditentukan
menggunakan data D pada suhu 115.5 ke 121.1◦C.
Model TDT
(T − T0)/z = (140.5 − 121.1)/10 = −1.94
F0 = 8(1.2) = 9.6 menit; F140.5 = 9.6(10−1.94) = 9.6(0.01148) =
0.11 menit
model Arrhenius
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
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
(0,1465+0,0825
)/2 = 0,1145
1,603
Jumlah 2,499
48. Equipment
Raw whole milk at 7ºC is to be pasteurized at 72ºC in a plate heat
exchanger at a rate of 5000 L/h and then cooled to 4.5ºC. The hot
water is supplied at 7500 L/h at 85ºC and chilled water has a
temperature of 2ºC. Each heat exchanger plate has an available area
of 0.79m2. The overall heat transfer coefficients are calculated as 2890
W/m2K in the heating section, 2750W/m2K in the cooling section and
2700W/m2K in the regeneration section. 75% of the heat exchange is
required to take place in the regeneration section. Calculate the
number of plates required in each section. (Assume that the density of
milk is 1030 kg/m3, the density of water is 958 kg/m3 at 85ºC and 1000
kg/m3 at2ºC, the specific heat of water is constant at 4.2 kJ/kgK and the
specific heat of milk is constant at 3.9 kJ/kgK.)
49. To calculate the number of plates in each section, 1 litre
0.001m3; therefore the volumetric flow rate of milk is 5/3600
1.39x10-3m3/s and the volumetric flow rate of hot water is
7.5/3600= 2.08103m3/s.
heat required to heat milk to 72ºC= 1.39x10-3x1030x3900x(72-
7) = 3.63x105W
For the regeneration stage, heat supplied 75% of 3.63x105 =
2.72x105 W, and temperature change of the milk 75% of (72-
7)= 48.75ºC
Therefore the cold milk leaves the regeneration section at 48.75
+ 7 = 55.75ºC and the hot milk is cooled in the regeneration
section to 72- 48.75= 23.25ºC. The temperature difference
across the heat exchanger plates is 72 - 55.75= 16.25ºC.
52. Sterilisasi dalam kemasan
Sterilisasi produk pangan dalam kemasan,
seperti kaleng, gelas, atau retort pouch,
Tahapan:
Pengisian
Pengeluaran udara (exhausting),
Penutupan
Sterilisasi
Pendinginan.
53. 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.
54. 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
55. 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.
56. 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.
58. 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
59. 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
60. 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
61. 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
62. 5. DAYA CERNA
Terjadi karena
Koagulasi protein
Gelatinisasi pati
Destruksi antigizi
Pelepasan senyawa tertentu dari bentuk
kompleksnya seperti karoten dari
kompleks karoten-protein