Aplikasi Prinsip Kinetika untuk Penentua

I TP530

Aplikasi Prinsip Kinetika
untuk
t k
Penentuan Masa Simpan
Produk Pangan

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

1

I TP530

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

2

I TP530

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

3

I TP530

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

4

I TP530

PENENTUAN UMUR SI MPAN

• Penelitian &

pengujian
• pengalaman
empiris

UMUR SI MPAN

I nformasi y
yang
g diperlukan:

p
• I dentifikasi faktor kritis
• batasan mutu dan batas mutu minimum yang
diharapkan/ dijanjikan (masih layak dijual?)
• parameter kinetika penurunan mutu (Ea, Q10, dll)
• kondisi mutu awal
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

KI NETI KA PENURUNAN MUTU
- dQ/ dt = kQn
Q = kualitas (mutu)
t = waktu
k = konstanta laju penurunan mutu
n = ordo reaksi penurunan mutu

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,

Fateta, I PB

I TP530-2011

5

I TP530

Penurunan Mutu Ordo Nol ( n= 0)
atau

Kua
alitas ( mutu) relatif

- dQ/ dt = k

Qt = Q0 - kt

100
80

60
40
20
0
0

2

4

6

8

10

Waktu penyimpanan ( bulan)

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Penurunan Mutu Ordo Nol ( n= 0)
atau

- dQ/ dt = k

Qt = Q0 - kt

Jika ditentukan bahwa Qs adalah mutu akhir (mutu
produk saat harus ditarik dari pasaran), maka
Qs= Q0 - kt s
atau
t s = (Q0- Qs)/ k
dimana t s adalah waktu kadaluwarsa
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

6

I TP530

Penurunan Mutu Ordo Satu ( n= 1)

Kua
alitas ( mutu) relatif

- dQ/ dt = kQ

atau

ln ( Qt / Q0 ) = - kt

100
80
60

40
20
0
0

2

4

6

8

10

Waktu penyimpanan ( bulan)
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Penurunan Mutu Ordo Satu ( n= 1)
- dQ/ dt = kQ

atau

ln ( Qt / Q0 ) = - kt

Jika Qs adalah mutu akhir, maka
ln (Qs/ Q0) = - kt s
atau
t s = [ ln(Q0/ Qs)] / k
atau
t 1/ 2 = 0,693/ k
dimana t s adalah waktu kadaluwarsa
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

7

I TP530

BEBERAPA PENURUNAN MUTU PRODUK
PANGAN SELAMA PENYI MPANAN
Orde Nol
• Mutu (overall quality) pangan beku
• Pencoklatan Non-enzimatis

Orde Pertama
• Kehilangan/ kerusakan vitamin
• I naktivasi/ pertumbuhan mikroba
• Kerusakan warna oksidatif
• Kerusakan tekstur karena panas
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

8

I TP530

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

9

I TP530

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

10

I TP530

Orde Nol
Atau
Orde
Pertama??

Daerah yang
Memungkinkan
p
pembedaan antara

ordo 0 dan ordo 1

Penurunan mutu selama
penyimpanan : Perbedaan
antara model kinetika orde
nol dan orde pertama.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

x

x

I TP530-2011

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

11

I TP530

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)
MODEL ARRHENI US : mempercepat umur simpan dengan
meningkatkan
i k tk suhu
h secara tterukur
k
Rumus umum penurunan mutu:

-dQ/ dt = kQn

Nilai k dipengaruhi oleh suhu :
k = k0.exp-Ea/ RT
dimana: k = konsntanta laju penurunan mutu
k0 = konstanta (faktor frekuensi, tidak tgt suhu)
Ea = energi aktivasi
T = suhu mutlak (K)
R = konstanta gas; 1,986 kal/ mol (8.314 J/ mol.K)
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)

k = ko e

k

-

Ea
RT

(1/ T)

Perubahan nilai k terhadap perubahan suhu (T) yang
dinyatakan sebagai hubungan Arrhenius
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

12

I TP530

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)
Ln ko

Ln k
Kemiringan

- Ea/ R

Lnk = Ln ko - (Ea/ R)(1/ T)

(1/ T)
Hubungan Arrhenius
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)
Kenali produk Anda!
Karbohidrat pd kondisi amorphous dapat mengalami
kristalisasi pada suhu rendah .

Retrogradasi
• tekstur keras
• membebaskan air
• pada roti Æ staling

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

13

I TP530

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)
Kenali produk Anda!
Karbohidrat pd kondisi amorphous dapat mengalami
kristalisasi pada suhu rendah

Laju “staling”
meningkat dengan
menurunnya suhu
(4°C - 40°C)
Laju “staling”
maksimum : 4°C.
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

Uji Umur Simpan Yang Dipercepat
( Accelerated Shelf Life Test )
Berdasarkan Suhu ( Metode Arrhenius)

Anomali Arrhenius
Arrhenius.
Pengaruh suhu pada laju
“bread staling” : typical
negative

Ln ( staling rate)

Kenali produk Anda!

3.2

Ea" = - 9 kcal/ mol..

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

3.3

3.4

3.5

3.6

1/ T x 10 3

I TP530-2011

14

I TP530

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius

Kualitas (mutu) re
K
elatif

100

T1 > T2 > T3
80
60

Jumlah &
frekuensi
sampling

T1

40

!

20
T3

0
0

T2

2

4

6

8

10

Waktu penyimpanan (bulan)

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 1
Dengan melakukan pengujian laju kerusakan mutu pada
-paling tidak- 3 suhu yang berbeda; yaitu :
• Suhu yg lbh tinggi daripada suhu penyimpanan normal
• Suhu yg tidak menyebabkan perubahan mekanisme
kerusakan/ penurunan mutu produk
• Kenali produk Anda Æ hub Arrhenius:
Kisaran
Suhu
ASLT

ln k

Maksimum
suhu
untuk
ASLT

Kisaran
suhu
penyimp
normal

A
B

1/ T
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

15

I TP530

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 2
Tiga ( 3) suhu berbeda yang mana?

Jenis/ Tipe
Produk

Suhu Pengujian
( °C)

Suhu Kontrol
( °C)

Makanan dalam
Kaleng

30, 35, 40, 45

4

Pangan kering

30, 35, 40, 45

- 18

Chilled Products

5, 10, 15, 20

0

- 5, - 10, - 15

< - 40

Pangan beku

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 3a
Penentuan frekuensi pengambilan contoh :

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

16

I TP530

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 3b
Penentuan frekuensi pengambilan contoh :
Masa simpan pada suhu 5oC= 12 bulan
Jika Q10= 2

Æ

ASLT (pada suhu 25oC) : 3 bulan

Jika Q10= 3

Æ

ASLT (pada suhu 25oC) : 1.3 bulan

Jika Q10= 4

Æ

ASLT (pada suhu 25oC) : 23 hari

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 4
Nilai k pada suhu penyimpanan yang normal :
dapat diduga dengan mengunakan persamaan Arrhenius
k = ko.exp
p- Ea/ RT
ln k = ln ko – Ea/ R (1/ T)

Dan, lakukan
esktrapolasi untuk
menentukan
nilai k pada suhu
penyimpanan normal :

Ln k
Ta

T1

T2 T3

Daerah experiment accelerated
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

(suhu peryimpanan
normal)

1/ T
I TP530-2011

17

I TP530

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 5
Tentukan Qs.
• Standard of identity, SNI , dll
• Sensory
• Rule 80/ 80
Waktu kadaluw arsa dapat diduga dengan :
j reaksi ordo nol
t s = ( Q0 - Qs) / k,, untuk laju
t s = [ ln( Q0 / Qs) ] / k : untuk laju reaksi ordo I

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 6

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

18

I TP530

I lustrasi Penggunaan Model Arrhenius .. 7

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi
Penggunaan
Model
Arrhenius
8

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

19

I TP530

I lustrasi
Penggunaan
Model
Arrhenius
9

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi
Penggunaan
Model
Arrhenius
10

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

20

I TP530

I lustrasi
Penggunaan
Model
Arrhenius
11

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

I lustrasi
Penggunaan
Model
Arrhenius
12

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

21

I TP530

Jumlah kehilangan beberapa vitamin diduga dengan
menggunakan model Arrhenius dan jumlah aktualnya

Jenis
Vitamin

Jumlah kehilangan ( % ) setelah
6 bulan, pd 20 oC, RH 75%
Diduga dengan
model Arrhenius

Hasil
Analisis

Vitamin C
( asam askorbat)

24,0

23,0

Vitamin A

15,0

10,0

Asam Folat

8,1

7,4

Vitamin B12

9,2

7,7

Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

I TP530-2011

terimakasih
Purwiyatno Hariyadi/ I TP/ Fateta/ I PB/ 19 April 2012

Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi,
Fateta, I PB

I TP530-2011

22