27
1. Model Arrhenius
Model Arrhenius umumnya digunakan untuk menduga umur simpan produk pangan yang sensitif terhadap perubahan suhu, diantaranya produk
pangan yang mudah mengalami ketengikan oksidasi lemak, perubahan warna oleh reaksi pencoklatan, atau kerusakan vitamin C. Prinsip model Arrhenius
adalah menyimpan produk pangan pada suhu ekstrim, dimana produk pangan akan lebih cepat rusak, kemudian umur simpan produk ditentukan berdasarkan
ekstrapolasi ke suhu penyimpanan. Oleh karena itu, umur simpan yang diperoleh merupakan nilai perkiraan yang validitasnya sangat ditentukan oleh
model matematika yang diperoleh dari hasil percobaan. Contoh produk yang dapat ditentukan umur simpannya dengan model Arrhenius adalah makanan
kaleng steril komersial, susu UHT, susu bubuk, produk snack, meat product, produk pasta, jus buah, mie instant, tepung-tepungan, kacang-kacangan, dan
produk lain yang mengandung lemak tinggi atau mengandung gula pereduksi dan protein yang memungkinkan terjadinya oksidasi lemak atau reaksi
pencoklatan Kusnandar, 2006. Pendugaan umur simpan dengan metode ASLT pada prinsipnya
sangat bertumpu pada model Arrhenius, yaitu upaya mempercepat penurunan umur simpan dengan meningkatkan suhu secara terukur. Secara umum, rumus
umum penurunan mutu adalah: -dQdt = kQ
n
Pengujian laju kerusakan mutu biasanya dilakukan pada minimal tiga suhu yang berbeda. Nilai konstanta laju penurunan mutu k dapat ditentukan
berdasarkan persamaan Arrhenius, dimana nilai k merupakan fungsi suhu. Selanjutnya masa kadaluarsa t
s
produk ditentukan dengan persamaan t
s
= Qo-Qsk untuk laju reaksi ordo nol dan t
s
= [lnQoQs]k untuk reaksi ordo 1, dimana Qo adalah nilai mutu awal dan Qs adalah nilai mutu akhir. Berikut
ini adalah persamaan Arrhenius: k = k
0.
exp –EaRT dimana:
k = konstanta laju penurunan mutu
k = konstanta faktor frekuensi yang tidak tergantung suhu
Ea =
energi aktivasi
28 T
= suhu
mutlak R
= konstanta gas 8.314 Jmol.K = 1.986kalmol.K
2. Model Kadar Air Kritis
Model kadar air kritis biasanya digunakan untuk produk pangan yang relatif mudah rusak akibat penyerapan uap air dari lingkungan. Dalam metode
kadar air kritis ini kerusakan produk semata-mata disebabkan oleh penyerapan air dari lingkungan hingga mencapai batas yang tidak dapat diterima secara
organoleptik. Kadar air pada kondisi dimana produk pangan mulai tidak diterima oleh konsumen secara organoleptik disebut kadar air kritis. Batas
penerimaan tersebut didasarkan pada standar mutu organoleptik yang spesifik untuk setiap jenis produk. Waktu yang diperlukan oleh produk untuk mencapai
kadar air kritis menyatakan umur simpan produk. Pada metode pendekatan kadar air kritis ini, produk pangan kering disimpan pada kondisi lingkungan
penyimpanan yang memiliki kelembaban relatif tinggi, sehingga akan mengalami penurunan mutu akibat menyerap air Labuza, 1982.
Labuza 1982 menyatakan bahwa penambahan atau kehilangan kandungan air dari suatu bahan pangan pada suhu dan kelembaban RH yang
konstan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
A P
P x
k dt
dw
in out
− =
dimana: dwdt
= jumlah air yang bertambah atau berkurang per hari gram kx
= permeabilitas kemasan g H
2
Ohari.m
2
.mmHg A
= luas permukaan kemasan m
2
P
out
= tekanan uap air di luar kemasan mmHg P
in
= tekanan uap air di dalam kemasan mmHg Model kadar air kritis dapat dilakukan dengan beberapa pendekatan,
yaitu pendekatan kurva sorpsi isotermis dan metode kadar air kritis termodifikasi. Pendekatan kurva sorpsi isotermis digunakan untuk produk yang
mempunyai kurva isotermis yang biasanya berbentuk sigmoid bentuk S. Penentuan umur simpan produk pangan dengan menggunakan pendekatan
29 kurva sorpsi isotermis memperhitungkan pengaruh perbedaan kadar air awal
dibandingkan dengan kadar air kritis, perbedaan tekanan udara di luar dan di dalam kemasan, permeabilitas uap air kemasan, dan luas kemasan.
Keseluruhan faktor yang mempengaruhi umur simpan ini diformulasikan oleh Labuza menjadi persamaan kadar air kritis Labuza, 1982. Persamaan Labuza
ini dapat digunakan untuk menentukan umur simpan produk pada suhu dan kondisi RH tertentu. Persamaan tersebut adalah :
θ = ln m
e
– m
o
m
e
– m
c
k A Po x Ws b
dimana: θ
= Waktu yang diperlukan produk dalam kemasan untuk bergerak dari kadar air awal menuju kadar air kritis atau waktu perkiraan umur
simpan hari = 24 jam m
e
= Kadar air keseimbangan produk g H
2
Og padatan m
o
= Kadar air awal produk g H
2
Og padatan m
c
= Kadar air kritis g H
2
Og padatan b
= Slope kurva sorpsi isotermis kx
= Konstanta permeabilitas uap air kemasan gm
2
.hari.mmHg A
= Luas permukaan kemasan m
2
Ws = Berat kering produk dalam kemasan g padatan
Po = Tekanan uap jenuh mmHg
Pendekatan kadar air kritis termodifikasi digunakan untuk produk yang memiliki kelarutan tinggi, seperti produk dengan kadar sukrosa tinggi
Labuza, 1982. Produk ini akan sulit mencapai kadar air kesetimbangan dan kurva sorpsi isotermis tidak dapat diasumsikan linear, karena pada RH tertentu
kadar airnya akan terus meningkat. Dengan demikian, persamaan kadar air kritis di atas tidak dapat digunakan dan Labuza telah memodifikasi persamaan
tersebut menjadi:
30 θ = m
c
– m
o
Ws k A
ΔP x
dimana: θ
= Waktu yang diperlukan produk dalam kemasan untuk bergerak dari kadar air awal menuju kadar air kritis atau waktu perkiraan umur
simpan hari = 24 jam m
o
= Kadar air awal produk g H
2
Og padatan m
c
= Kadar air kritis g H
2
Og padatan kx
= Konstanta permeabilitas uap air kemasan gm
2
.hari.mmHg A
= Luas permukaan kemasan m
2
Ws = Berat kering produk dalam kemasan g padatan
ΔP = Perbedaan tekanan luar dan dalam kemasan mmHg
III. METODOLOGI PENELITIAN A.
Kategori