Purwiyatno Hariyadi hariyadi@seafast - foodreview.co.idfoodreview.co.id/materi_seminar/download/Optimasi Mutu dan Umur... · Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Definisi : Umur Simpan

Purwiyatno Hariyadi [email protected]


Optimasi Mutu dan Umur Simpan Produk Susu Cair

Purwiyatno Hariyadi

Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian: Southeast Asian Food & Agricultural Science & Technology (SEAFAST) Center, LPPM,

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Optimizing Quality and Shelf Life of Liquid Dairy Products


Pustaka : Anbarci, Ahmet. 2009. Shelf-Life of Pre-packaged Food Products: An Industry Perspective. Presented at Dubai International Food Safety Conference (24-26 February, 2009).

Hariyadi, P. 2006. Handout dan Modul Pendugaan dan Penentuan Umur Simpan Produk Pangan. SEAFAST Center/Departemen ITP, Fateta, IPB.

Kilcast, D and Subramaniam, P. (Eds). 2000. The Stability and Shelf-life of Foods. Woodhead Publishing Limited, Abington Hall, Abington, Cambridge CB1 6AH, England.

Labuza,T. 2007. Lecture Note (http://www.ardilla.umn.edu/tplabuza.html)

Malmgren, B. 2013. Dairy Processing: Dairy raw materials. UHT Technology Seminar Jakarta June 2013

Datta, N and Deeth, H.C. 2001. Age gelation of uht milk—a review. Trans IChemE, Vol 79, Part C, December 2001. pp 197-210.

Huemer, I.A., Klijn, N., Vogelsang, H. W. J. and Langeveld, L P. M. 1998. Thermal Death Kinetics of Spores of Bacillus sporothermodurans Isolated from UHT Milk. Int. Dairy Journal 8, p 851-855

Maroulis and Saravacos, 2003. Food Process Design. Thermal Resistance Data of Microorganisms and Food Comopnent in Milk; p315


Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Semuanya mempunyai umur






Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Semuanya mempunyai umur ...... kecuali ...


Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Pemahaman :

Pabrik Pengolahan

Bahan Baku/ Ingredien

Bahan Pengemas

Proses



Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas

Proses Produk



Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas

Proses Produk distribusi


Kons

1


Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas



Kons

1


Konsumen 1 mendapatkan jaminan “Produk memenuhi “daya guna seperti

yang dijanjikan” à Keamanan, Gzi, Mutu

Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas



Kons

2


Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas


Konsumen 1 mendapatkan jaminan “Produk memenuhi “daya guna seperti

yang dijanjikan” à Keamanan, Gzi, Mutu


Kons

Terakhir


Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas


Konsumen terakhir yang mendapatkan jaminan “Produk memenuhi “daya guna

seperti yang dijanjikan” à Keamanan, Gzi, Mutu


Kons ???

Kadalu-arsa


Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas


Konsumen tidak lagi mendapatkan jaminan “Produk

memenuhi “daya guna seperti yang dijanjikan”

à Keamanan, Gzi, Mutu


Kons ???

Kadalu-arsa


Umur Simpan

Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas




Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas

Proses Produk

Umur Simpan

distribusi


Pabrik Pengolahan


Bahan Pengemas

Proses Produk

Umur Simpan

distribusi

Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Definisi :

The period between manufacture and retail purchase of a food product during which the product is of satisfactory quality (IFT; 1974).


Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Definisi : Umur Simpan adalah waktu antara proses produksi dan kemungkinan paling akhir produk tsb dikonsumsi, dimana karakteristik produk tersebut masih tetap sesuai dengan beberapa aspek berikut :



§  Produk sesuai dgn standar keamanan ü  Tidak bisa dikompromikan , dan

§  Mutu diterima (sesuai harapan) konsumen) ü  Penting utk bisnis à gain & maintain consumers loyalty



§  Produk sesuai dgn standar keamanan ü  Tidak bisa dikompromikan , dan

§  Mutu diterima (sesuai harapan) konsumen) ü  Penting utk bisnis à gain & maintain consumers loyalty

§  Mutu? •   Nilai gizi, fungsionalitas, nilai klaim gizi? •   Kenampakan fisik? Package integrity, look à (key for customers and at point of sale)

•   Kesesuaian thd standard


UMUR SIMPAN : Empat mata rantai utama penentu umur simpan produk pangan

MUTU

UMUR SIMPAN

1.  Karakteristik produk 2.  Teknologi processing 3.  Pengemas & tek pengemasan 4.  Kondisi penyimpanan, distribusi

& handling


UMUR SIMPAN : = ditentukan oleh mata rantai yang paling lemah = ditentukan oleh faktor kritis yang paling cepat rusak

MUTU

UMUR SIMPAN


1.  Karakteristik produk (bahan baku, ingredien) §  Kualitas bahan baku dan

ingridien §  Kandungan zat gizi, air (aw),

asam (pH), kandungan mikroba awal, dll


1

MUTU

UMUR SIMPAN


2.  Teknologi Pengolahan?? §  Suhu (T) & Waktu (t) §  Cleaning (4T) §  Hygienic practices. dll


2

MUTU

UMUR SIMPAN


3.  Pengemas & Tek Pengemasan ??

§  Perpindahan uap air (WVTR)? §  Perpindahan oksigen (OTR)? §  Perlindungan cahaya? §  Perlindungan fisik?


3

MUTU

UMUR SIMPAN


4.  Kondisi penyimpanan, distribusi & handling ???

§  Kondisi distribusi, penyimpanan dan penjajaan? §  Suhu (T), Kelembaban

(RH), cahaya? §  Handling, transportasi? §  Penumpukan di gudang?


4

MUTU

UMUR SIMPAN


Memastikan bahwa

konsumen terakhir akan

tetap mendapatkan

gaya guna produk yang

telah dijanjikan

Mengelola faktor2 kristis tsb; untuk :

= Optimasi Mutu & Umur Simpan

MANAGING SHELF LIFE?

MUTU

UMUR SIMPAN

1.  Karakteristik produk 2.  Teknologi processing 3.  Pengemas dan tek

pengemasan 4.  Kondisi penyimpanan


• Penelitian & pengujian

• pengalaman empiris

UMUR SIMPAN

Informasi yang diperlukan: •  Kondisi mutu awal •  Identifikasi faktor kritis •  Batasan mutu dan batas mutu minimum yang diharapkan/dijanjikan

(masih layak dijual?) •  Parameter kinetika penurunan mutu (Ea, Q10, dll)

1.  Karakteristik produk à kenali!


Mudah rusak krn pertumbuhan

mikroba 87

4.8 4.1 3.4 0.7

Air Laktosa Lemak Protein Mineral

Susu segar

•   Sumber gizi •   pH > 4,6 •   aw > 0.85

•   berasal dari ternak

1.  Karakteristik produk à Kondisi mutu awal



mikroba

Susu segar

•   Sumber gizi •   pH > 4,6 •   aw > 0.85


SNI 3141 1 2011 Susu Segar


Bozena Malmgren (2013). Dairy Processing: Dairy raw materials, Tetra Pak



mikroba

Susu segar

•   Sumber gizi •   pH > 4,6 •   aw > 0.85







TPC < 1 x 106


Susu segar Indonesia




Kriteria Mutu bahan baku susu segar (untuk sterilisasi UHT)


The product must be processed to achieve commercial sterility and the container in which the product is enclosed must be hermetically sealed so as to be airtight and to protect the contents of the container against the entry of microorganisms during and after processing.



Berkaitan dengan: Standard Performansi (USFDA/USDA) STERIL KOMERSIAL:


For a low-acid Produk that receives thermal or other sporicidal lethality processing, that processing must be validated to achieve :

•   a probability of 10-9 that there are spores of C. botulinum in a container of the Produk that are capable of growing, or,

•   a 12-log10 reduction of C. botulinum, assuming an initial load of ≤ 1000 spores per container.





•   C. botulinum •  DBot,250F = 0.21 menit •  12-log10 reduction C. botulinum à Fo = 2.52 menit









Kriteria Mutu bahan ingredien lainnya (untuk sterilisasi UHT)



1.  Karakteristik produk à faktor kritis ?

§   Mikrobiologis? Keamanan? §   bakteri, kapang, khamir?

§   Kimiawi? §   klorofil, vit C., thiamin, karoten,

riboflavin?

§   Gizi? §   protein, lemak, mutu/daya cerna?

§   Biokimia/fungsionalitas? §   aktivitas enzim, probiotik, aktivitas

antioksidan?



§   Fisik/Fisiko-kimia? §   kekentalan, warna, stabilitas

emulsi?

§   Organoleptik? §   tekstur, penampakan/

tampilan, bau, rasa?



Faktor kritis untuk Umur Simpan susu Steril UHT

•  Colour •  Smell •  Taste •  Texture •  Stability


Q = kualitas (mutu) t = waktu k = konstanta laju penurunan mutu n = ordo reaksi penurunan mutu

-dQ/dt = kQn

Kenali Kinetika Penurunan Mutu Produk Anda (1)

1.  Karakteristik produk


Orde Nol •  Mutu (overall quality) pangan beku •  Pencoklatan Non-enzimatis

Orde Pertama •  Kehilangan/kerusakan vitamin •  Inaktivasi/pertumbuhan mikroba •  Kerusakan warna oksidatif •  Kerusakan tekstur karena panas




100

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 10

Waktu penyimpanan (bulan)

Kua

litas

(m

utu)

rel

atif

Penurunan Mutu Ordo Nol (n=0) :

-dQ/dt = k atau Qt = Q0 - kt




Jika Q0 adalah mutu awal (mutu ketika produk keluar pabrik) dan Qs adalah mutu akhir (mutu produk saat harus ditarik dari pasaran), Maka

Qs= Q0 - kts atau ts = (Q0-Qs)/k

dimana ts adalah umur simpan (waktu kadaluwarsa)

Penurunan Mutu Ordo Nol (n=0) :

-dQ/dt = k atau Qt = Q0 - kt




100

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 10

Waktu penyimpanan (bulan)

Kua

litas

(m

utu)

rel

atif

Penurunan Mutu Ordo Satu (n=1) :



-dQ/dt = kQ atau ln (Qt/Q0) = - kt




Penurunan Mutu Ordo Satu (n=1) : -dQ/dt = kQ atau ln (Qt/Q0) = - kt

Jika Q0 adalah mutu awal dan Qs adalah mutu akhir, maka ln (Qs/Q0) = - kts atau ts = [ln(Q0/Qs)]/k atau t1/2 = 0,693/k

dimana ts adalah Umur Simpan (waktu kadaluwarsa)


Disukai oleh mikroba à mudah rusak

•   Bahan pangan yang “bergizi” •   pH > 4.5 dan aw>0.85 •   Potensi Bahaya : Tinggi

SUSU

2. Teknologi Pengolahan Susu



•   Pendinginan, •   Pemanasan, •   Pengeringan, •   Penambahan gula, •   Penambahan asam, •   Penambahan pengawet, •   Pengendalian atmosfir, •   Iradiasi •   Dll



•   Pendinginan, •   Pemanasan, •   Pengeringan, •   Penambahan gula, •   Penambahan asam, •   Penambahan pengawet, •   Pengendalian atmosfir, •   Iradiasi •   Dll

•  Pendinginan, •  Pemanasan •  Pengeringan, •  Penambahan gu •  Penambahan a •   .........


•   Pemasakan (cooking) •   Penghangatan kembali (rewarming) •   Pelelehan (thawing) •   Blansir (blanching) •   Hot filling •   Pasteurisasi •   Sterilisasi

•  Pemanasan



•  Pemanasan


Hari ini

•   Pemasakan (cooking) •   Penghangatan kembali (rewarming) •   Pelelehan (thawing) •   Blansir (blanching) •   Hot filling •   Pasteurisasi •   Sterilisasi


Wadah Pengisian & Penutupan

Sterilisasi (pemanasan)

Retort/ pemasak

SUSU steril dalam wadah

SUSU

2. Teknologi Pengolahan Susu Dengan panas (proses termal)


Wadah Pengisian & Penutupan

Sterilisasi (pemanasan)

Retort/ pemasak

SUSU steril dalam wadah

SUSU


1840an: Susu steril mulai dijual komersial dalam kaleng/botol. Tantangan à kerusakan zat gizi dan perubahan cita-rasa


1850s: Pasteur; pemanasan susu pada T=63°C; t=30’

è  Pasteurization: membunuh pathogen è  Tantangan:

Tidak membunuh spora bacteri (tahan panas) Memerlukan penyimpanan dingin à lemari es

1840an: Susu steril mulai dijual komersial dalam kaleng/botol. Tantangan à kerusakan zat gizi dan perubahan cita-rasa



Op=masi Proses Pemanasan

Membunuh mikroba: Memperpanjang masa

kesegaran ~ aman, awet

Juga menyebabkan perubahan : •   Rasa •   Warna, Tekstur •   Flavor •   Gizi, •   Nilai Tambah •   Fungsionalitas, •   dll

vs



(2) Definisi Nilai D

2. Teknologi Pengolahan Susu Dengan panas (proses termal) – Kinetika Inaktivasi Mikroba


(2) Definisi Nilai z



Jenis Mikroba 1. C. Botulinum 2. C. Sporogenes 3. B. Stearotherm. 4. C. Thermosacch. 5. B. Subtilis 6. B. Coagulan 7. C. pasteurianum

TR (oC)

121 121 121 121 121 121 100

D (min)

0,30 1,50 5,00 4,00 0,40 0,07 0,50

Z (oC)

11 11 10 11 7

10 8

D-Red

12 5 5 5 6 5 5

Produk LAFs (pH >4,5) Daging Sayuran & susu Sayuran Susu & produk susu 4,2 <pH<4,5, tomat 4,2 <pH<4,5, pir


Referensi ; (Maroulis and Saravacos, 2003. Food Process Design. Thermal Destruction Data of Spoilage Microorganisms; p 312)


Aspek Mutu (Nilai Tambah) 1. Vitamin C 2. Tiamin 3. Vitamin A 4. KLorofil 5. Dll

TR (oC)

121 121 121 121

?

D (min)

931 254 43,5 15,4

?

Z (oC)

17,8 25,4 20,0 45,0

?




Aspek Mutu (Nilai Tambah) Mikroba 1. Pathogenik 2. Mesofilik 3. Thermofilik

Aspek Mutu (nilai Tambah 1. Tiamin 2. Lisin 3. Asam Askorbat

TR (oC)

75 120 120

120 120 120

D (min)

0,01 0,15 0,50

120 960 960

Z (oC)

9,5 10,0 10,5

30 20 18

D-Red

12 9 9




Suhu Pemanasan

Wak

tu (l

ama)

Pem

anas

an



Suhu Pemanasan

Wak

tu (l

ama)

Pem

anas

an

115-121oC



Suhu Pemanasan

Wak

tu (l

ama)

Pem

anas

an

135-140oC



135-140oC 115-121oC Suhu Pemanasan

Wak

tu (l

ama)

Pem

anas

an

Pemanasan pada suhu lebih tinggi à •   Lebih efektif

membunuh mikroba •   Minimal merusak

mutu dan gizi.

Pemanasan pada suhu lebih

rendah à •  Kurang efektif

membunuh mikroba;

•  Signifikan merusak mutu

dan gizi



135-140oC 115-121oC Suhu Pemanasan

Wak

tu (l

ama)

Pem

anas

an

Pemanasan pada suhu lebih tinggi à •   Lebih efektif

membunuh mikroba •   Minimal merusak

mutu dan gizi.

Pemanasan pada suhu lebih

rendah à •  Kurang efektif

membunuh mikroba;

•  Signifikan merusak mutu

dan gizi


Perlu OPTIMASI Kombinasi T (suhu) & t (waktu)


Jaminan Keamanan, Kestabilan (keawetan)

Jaminan

Mutu (fungsionalitas)

Membunuh mikroba: Memperpanjang masa kesegaran ~ aman,

awet

Menyebabkan perubahan : Rasa, Warna,

Tekstur, Flavor, Gizi, dll

Perlu OPTIMASI Kombinasi T (suhu) & t (waktu)



Jaminan Keamanan, Kestabilan (keawetan)

Jaminan

Mutu (fungsionalitas)

Membunuh mikroba: Memperpanjang masa kesegaran ~ aman,

awet

Menyebabkan perubahan : Rasa, Warna,

Tekstur, Flavor, Gizi, dll

UHT

Ultra High Temperature



Sterilisasi dalam Kaleng (Retort); •   Suhu 239-250°F

(115-121°C) for 30-120 menit

KONVESIONAL 2. Teknologi Pengolahan Susu

Dengan panas (proses termal)

Sterilisasi UHT; •  Suhu minimum 289°F (142.9°C) for 2-4 det

Teknologi UHT vs


SUSU


Teknologi UHT


1890s:

è   Alat penukar panas tipe Pelat, pertama kali dipatenkan di Jerman

è   Proses pemanasan (pasteurusasi dan sterilisasi) bisa dilakukan dengan suhu yang lebih tinggi


Teknologi UHT



Teknologi UHT



Teknologi UHT


Malmgren, B, 2011. Aseptic process. External Partners Workshop, Singapore, 10-11 May 2011

1. Definisi Nilai F0


Teknologi UHT


2. Definisi Nilai Pemasakan (C-value)



Teknologi UHT



3. Definisi Nilai B*


Teknologi UHT



4. Definisi Nilai C*


Teknologi UHT



Teknologi UHT

Faktor kritis untuk Umur Simpan susu Steril UHT •  Colour •   Smell •   Taste •   Texture •   Stability


Cleaning "4T" law: the success of CIP depends on:

1.  the correct cleaning Time

2.  the right Temperature

3.  the Turbulence

4.  the Titration of cleaning solution


Teknologi UHT



Teknologi UHT

http://foodreview.biz/index1.php?seminar

Lebih detail (2009)



Teknologi UHT

1985 di Itlay 1990 di Jerman

•   Problems rof non-sterility of UHT-milk products have been reported .

•   This non-sterility appeared to be caused by the presence of ultra heat resistant bacterial spores belonging to the genus Bacillus.

•   Non-sterility problems with UHT milk are usually caused by recontamination after the heat treatment à small quantity.

•   Massive non-sterility à mesophilic/thermofilik spores present in the initial milk might have survived the UHT-treatment.

à germinate, multiply


•   Molecular investigations of these sporeformers showed that a new Bacillus species is involved (Klijn et al., 1994), which has been recently described by Petterson et al. (1996) as Bacillus sporothermodurans.

•   HHRS : Highly Heat-Resistant Spore-former


Teknologi UHT



Teknologi UHT



Teknologi UHT



Teknologi UHT

B. Stearothermophilus: D140-value ~ 0.9 s)

B. Sporothermodurans: D140-value ~ 3.4 - 7.9 s)

Zvalue: B. Sporothermodurans: 13.1-14.2oC and B. Stearothermophilus: 9.1oC


Age gelation of UHT Milk (Kocak, H. R. and Zadow, J. G., 1985, Age gelation of UHT whole milk as in� uenced by storage temperature, Aust J Dairy Technol, 40(1): 14–21)


Teknologi UHT



Teknologi UHT



Teknologi UHT

Gelasi (penggumpalan) pada susu UHT selama penyimpanan: à   Disebabkan kerana reaksi proteolisis kasein .

(i) protease alami pada susu (plasmin) (ii) proteinase yg diproduksi oleh bakteri psikrotrop (kontaminant) à protease ekstraseluler.



Teknologi UHT

Unproteolysed Proteolysed, bacterial proteinase

Proteolysed, with plasmin

Datta and Deeth, 2001



Teknologi UHT

Law, B. A., Andrews, A. T. And Sharpe,M. E., 1977, Gelation of ultrahigh temperature-sterilized milk by proteinases from a strain of Pseudomonas � uorescens isolated from raw milk, J Dairy Res, 44(1): 145–148.



Teknologi UHT


Tingkat/intensitas pemanasan yang diterima oleh susu dan produk-produk susu; à laktulosa sebagai indikator. Laktulosa secara alami tidak terdapat pada susu segar; dan akan terbtuk selama proses pemanasan; sebagai hasil isomerisasi dari laktosa. Pembentukan laktulosa dari laktosa selama proses pemanasan ini khas dan penting hanya untuk produk susu, dan karenanya oleh the European Union (EU) ditetapkan sebagai indikator untuk menentukan intensitas pemanasan susu, untuk membedakan antara susu pasteurisasi, susu steril dalam wadah, atau pu susu steril-UHT(EU Milk Hygiene Directive, 1992).


Teknologi UHT



Teknologi UHT



Teknologi UHT

Lactulose contents in milks of different heat-processes: •   PAST=fresh pasteurized milk; •   HT PAST=high temperature •   pasteurized milk; •   IND UHT=indirect UHT-treated •   milk; •   INJ UHT=direct UHT-treated milk

using an injection system; •   INF UHT=direct UHT-treated milk

using an infusion system; •   STER=In-container sterilized milk. () Number of samples per class.


Zona Aseptis

Produk steril dalam kemasan

Pengisian produk steril kedalam kemasan

steril, dilakukan pada kondisi lingkungan

steril

3. Pengemas dan Tek Pengemasan

Teknologi UHT

Kombinasi

Pengemasan Aseptis


USA, 1989 (http://www.ift.org)

“…The most significant food science innovation of the last 50 years.”

Teknologi UHT

Kombinasi

Pengemasan Aseptis



Parameter kemasan thd Umur Simpan :

•   Karakteristik bahan pengemas •   WVTR •   OTR •   Light barrier •   Kekuatan kemasan ?

•   Kerusakan kemasan?

•   Perubahan warna kemasan?



Ref: Ahmet Anbarci (2009); DIFSC, Dubai



TIPS (http://www.dairyglobalnutrition.org/) •   Store product in constant, controlled temperatures at or below

25˚C when possible.

•   Avoid temperature fluctuation at higher temperatures.

•   Use product according to the date of manufacture, always using the oldest product first.

•   Store product in dry areas; avoid storage at high or extreme humidity levels, i.e. above 65%.

•   Store product away from strong odors and contaminates.

•   Prevent damage during handling to avoid product contamination. Discard damaged bags and product.

4. Penyimpanan, distribusi, handling


•   Penangangan produk di gudang?

•   Kondisi penyimpanan (gudang)?

•   Kondisi display di super-market?

•   Kondisi penanganan dan penyimpanan di rumah tangga konsumen?


Salin itu:

Purwiyatno Hariyadi [email protected] 102 102


Purwiyatno Hariyadi [email protected] 103 103





100

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 10 Waktu penyimpanan/distribusi (bulan)

Optimasi umur simpan?

Qo


Kual

itas

(mut

u) r

elat

if

Proses pengolahan

QFormula?

100

80

60

40

20

0



Qo

Penurunan Mutu selama pengolahan? à penentuan “overage”. ?


Kual

itas

(mut

u) r

elat

if

Proses pengolahan

QFormula?

100

80

60

40

20

0



Qo

Penurunan Mutu selama pengolahan? à penentuan “overage” à tergantung pada Qs.

?

Qs?

Qs?

Jumlah yang dinyatakan pada label: Jumlah pada saat kapan??? à Qs ?


Ref: Ahmet Anbarci (2009); DIFSC, Dubai

Optimasi umur simpan? à mulai dari disain


TERIMAKASIH

Documents

Purwiyatno Hariyadi hariyadi@seafast - foodreview.co.idfoodreview.co.id/materi_seminar/download/Optimasi Mutu dan Umur... · Apa itu Umur Simpan/Shelf Life? Definisi : Umur Simpan