OlehDr.Kiman Siregar,S.TP,M.Si

HP : +628111-954822; e-mail : ksiregar.unsyiah@gmail.com

M.KTeknik Pengolahan Pangan

KINETIKA REAKSI DALAMPENGOLAHAN PANGAN

OlehDr.Kiman Siregar,S.TP,M.Si

HP : +628111-954822; e-mail : ksiregar.unsyiah@gmail.com

M.KTeknik Pengolahan Pangan

TEORI KINETIKA REAKSIKinetika mempelajari tentang mekanisme dan lajuperubahan suatu bahan kimia menjadi bahan kimia lain.Laju reaksi kimia ditentukan oleh jumlah produk yangdihasilkan atau reaktan yang terpakai tiap satu satuanwaktu.Teori yang berkembang untuk menjelaskan reaksikinetika adalah :1.Teori tumbukan2.Teori aktivasi

Kinetika mempelajari tentang mekanisme dan lajuperubahan suatu bahan kimia menjadi bahan kimia lain.Laju reaksi kimia ditentukan oleh jumlah produk yangdihasilkan atau reaktan yang terpakai tiap satu satuanwaktu.Teori yang berkembang untuk menjelaskan reaksikinetika adalah :1.Teori tumbukan2.Teori aktivasi

TEORI KECEPATAN REAKSI

Kinetika Penurunan Mutu Laju Reaksidinyatakan dengan konstanta laju reaksi (k)

KINETIKA REAKSI

Kinetika Reaksi (Lanjutan) Ada beberapa ordo yang menjelaskan tentang reaksi yang terjadi padabahan kimia.

Akan tetapi, hanya ordo nol dan ordo satu yang cocok digunakanuntuk menjelaskan penurunan mutu secara umum yang terjadi padaberbagai produk pangan

Reaksi ordo nol Penurunan mutu suatu karakteristik produk pangandiasumsikan terjadi secara konstan selama penyimpanan

Reaksi ordo satu penurunan mutu suatu karakteristik produk panganselama penyimpanan dianggap memiliki kecenderungan kurvaeksponensial

Umur simpan dapat diperoleh dari persamaan :ts = ( ln Qo/ln Qe )/k , dimana ts = umur simpan; Qo = jmlbahan kimia sebelum penyimpanan; k = konstanta; Qt = jml bahankimia setelah penyimpanan

Ada beberapa ordo yang menjelaskan tentang reaksi yang terjadi padabahan kimia.

Akan tetapi, hanya ordo nol dan ordo satu yang cocok digunakanuntuk menjelaskan penurunan mutu secara umum yang terjadi padaberbagai produk pangan

Reaksi ordo nol Penurunan mutu suatu karakteristik produk pangandiasumsikan terjadi secara konstan selama penyimpanan

Reaksi ordo satu penurunan mutu suatu karakteristik produk panganselama penyimpanan dianggap memiliki kecenderungan kurvaeksponensial

Umur simpan dapat diperoleh dari persamaan :ts = ( ln Qo/ln Qe )/k , dimana ts = umur simpan; Qo = jmlbahan kimia sebelum penyimpanan; k = konstanta; Qt = jml bahankimia setelah penyimpanan

Reaksi Kinetika (Lanjutan) PersamaanArrhenius cocok digunakan untuk menjelaskan perubahan kimia,perubahan fisika dan kerusakan produk pangan.k = ko exp[-EA/RT]k : konstanta laju reaksi; ko : faktor pre eksponensial; EA : energi aktivasi; R: konstanta gas ideal (8.314 J/g mole K); T : temperatur (Kelvin)

Nilai Q 10 Van Hoff, seorang ahli kimia dari Belanda, menjelaskan bahwalaju reaksi akan meningkat sebesar dua kali lipat jika temperaturdinaikkan sebesar 10 C. Nilai Q 10 cocok digunakan untuk menjelaskanperubahan kimia dan perubahan biologi, misal : laju respirasi, browning nonenzimatis, pertumbuhan mikroba, penurunan pigmen alami dan pematangan

Nilai Q 10 tidak bersifat konstan, tetapi hanya merupakan fungsi daritemperatur. Nilai Q 10 relatif tinggi (sekitar 7) pada temperaturpenyimpanan sebesar 1 x 10 C dan relatif rendah pada temperatur tinggi.

Nilai Q 10 tidak cocok digunakan untuk menjelaskan laju reaksi padatemperatur tinggi

PersamaanArrhenius cocok digunakan untuk menjelaskan perubahan kimia,perubahan fisika dan kerusakan produk pangan.k = ko exp[-EA/RT]k : konstanta laju reaksi; ko : faktor pre eksponensial; EA : energi aktivasi; R: konstanta gas ideal (8.314 J/g mole K); T : temperatur (Kelvin)

Nilai Q 10 Van Hoff, seorang ahli kimia dari Belanda, menjelaskan bahwalaju reaksi akan meningkat sebesar dua kali lipat jika temperaturdinaikkan sebesar 10 C. Nilai Q 10 cocok digunakan untuk menjelaskanperubahan kimia dan perubahan biologi, misal : laju respirasi, browning nonenzimatis, pertumbuhan mikroba, penurunan pigmen alami dan pematangan

Nilai Q 10 tidak bersifat konstan, tetapi hanya merupakan fungsi daritemperatur. Nilai Q 10 relatif tinggi (sekitar 7) pada temperaturpenyimpanan sebesar 1 x 10 C dan relatif rendah pada temperatur tinggi.

Nilai Q 10 tidak cocok digunakan untuk menjelaskan laju reaksi padatemperatur tinggi

Peramalan umur simpan biasa dilakukan sebelum launching produk baru atau padasaat reformulasi. Umur simpan dapat diramalkan menggunakan 5 pendekatan, yaitu :1. Literature value : Umur simpan suatu produk mengacu pada umur simpan

produk sejenis yang telah diketahui sebelumnya.Tetapi, pendekatan ini belumtentu akurat.Walaupun produknya sejenis, bisa jadi kemasan atau prosespengolahannya berbeda.

2. Distribution Turn Over : Umur simpan produk mengacu pada waktu distribusisebagai perkiraan. Data yang dibutuhkan adalah data umur simpan produk sejenis,jalur distribusi, lama distribusi, lama penyimpanan di tingkat konsumen.

3. Distribution Abuse Test :Pendekatan ini digunakan jika produk sudah beredar dipasaran. Produk di pasaran dikumpulkan, kemudian disimpan di laboratorium padakondisi yang mirip dengan kondisi penyimpanan di konsumen hingga diketahuiumur simpannya.

4. Consumer complaints :Keluhan dari konsumen digunakan sebagai pertimbanganuntuk menentukan umur simpan produk.

Teknik Peramalan Umur SimpanPeramalan umur simpan biasa dilakukan sebelum launching produk baru atau padasaat reformulasi. Umur simpan dapat diramalkan menggunakan 5 pendekatan, yaitu :1. Literature value : Umur simpan suatu produk mengacu pada umur simpan

produk sejenis yang telah diketahui sebelumnya.Tetapi, pendekatan ini belumtentu akurat.Walaupun produknya sejenis, bisa jadi kemasan atau prosespengolahannya berbeda.

2. Distribution Turn Over : Umur simpan produk mengacu pada waktu distribusisebagai perkiraan. Data yang dibutuhkan adalah data umur simpan produk sejenis,jalur distribusi, lama distribusi, lama penyimpanan di tingkat konsumen.

3. Distribution Abuse Test :Pendekatan ini digunakan jika produk sudah beredar dipasaran. Produk di pasaran dikumpulkan, kemudian disimpan di laboratorium padakondisi yang mirip dengan kondisi penyimpanan di konsumen hingga diketahuiumur simpannya.

4. Consumer complaints :Keluhan dari konsumen digunakan sebagai pertimbanganuntuk menentukan umur simpan produk.

5.Accelerated Shelf Life Test (ASLT) :Pendekatan ini paling banyakdigunakan oleh industri pangan karena dapat memberikan gambarantentang kerusakan produk secara cepat. ASLT menggunakan suhuakselerasi untuk mempercepat kerusakan produk. Suhu akselerasiyang digunakan dalamASLT disajikan dalamTable 1.

Tabel 1. Suhu penyimpanan ASLT (Labuza dan Schmild, 1985)

Teknik Peramalan Umur Simpan5.Accelerated Shelf Life Test (ASLT) :Pendekatan ini paling banyakdigunakan oleh industri pangan karena dapat memberikan gambarantentang kerusakan produk secara cepat. ASLT menggunakan suhuakselerasi untuk mempercepat kerusakan produk. Suhu akselerasiyang digunakan dalamASLT disajikan dalamTable 1.

Tabel 1. Suhu penyimpanan ASLT (Labuza dan Schmild, 1985)Jenis Produk Suhu Penyimpanan (C) Suhu Control (C)

Makanan dalam kaleng 25, 30, 35, 40 4Produk kering 25, 30, 35, 40, 45 -18Produk dingin 5, 10, 15, 20 0Produk beku -5, -10, -15 < -40

Karakteristik Mutu Pangan Mutu pangan adalah merupakan karakteristik mutu pangan yang dapatditerima oleh konsumen, sehingga pangan bermutu merupakan produkpangan yang memiliki karakteristik tertentu sehingga dapat sesuai dengankeinginan pelanggan.

Mutu pangan dipengaruhi :a. Faktor luar yang dapat dilihat warna, flavor, penampakan, bentuk atau

ukuranb. Faktor dalam yang tidak dapat dilihat rasa, kemanisan, pahit, kesan di

mulut atau kandungan gizi Mutu pangan dapat dihubungkan dengan beberapa hal di bawah ini :Kualitas sensori yang meliputi penampakan, rasa, bau, tekstur, warnaNilai Gizi produkCara mempertahankan produkKesegaran produkKeamanan produk

Mutu pangan adalah merupakan karakteristik mutu pangan yang dapatditerima oleh konsumen, sehingga pangan bermutu merupakan produkpangan yang memiliki karakteristik tertentu sehingga dapat sesuai dengankeinginan pelanggan.

Mutu pangan dipengaruhi :a. Faktor luar yang dapat dilihat warna, flavor, penampakan, bentuk atau

ukuranb. Faktor dalam yang tidak dapat dilihat rasa, kemanisan, pahit, kesan di

mulut atau kandungan gizi Mutu pangan dapat dihubungkan dengan beberapa hal di bawah ini :Kualitas sensori yang meliputi penampakan, rasa, bau, tekstur, warnaNilai Gizi produkCara mempertahankan produkKesegaran produkKeamanan produk

PENENTUAN UMUR SIMPAN BAHAN PANGAN

Kinetika Reaksi Transesterifikasi CPO terhadap Produk MetilPalmitat dalam Reaktor Tumpak

Tania Surya Utami, Rita Arbianti, Doddy NurhasmanDepartemen Teknik Kimia,Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Palm Oil Methyl Esters (POME) dihasilkan dari reaksi transesterifikasiantara CPO dengan metanol dengan NaOH sebagai katalisnya

Sebelum dilakukan reaksi transesterifikasi maka CPO perlu dinetralkan dandihilangkan kandungan airnya terlebih dahulu

Laju reaksi transesterifikasi naik seiring dengan kenaikan suhu. Kinetika reaksi disusun berdasarkan asumsi pseudo-first order dengan reaksi

overall irreversible. Konstanta laju reaksi untuk suhu 55-70 0C adalah 0,0002785-

0,000304/menit Energi aktivasi yang diperoleh adalah 6,195 x 103 J/mol.

Palm Oil Methyl Esters (POME) dihasilkan dari reaksi transesterifikasiantara CPO dengan metanol dengan NaOH sebagai katalisnya

Sebelum dilakukan reaksi transesterifikasi maka CPO perlu dinetralkan dandihilangkan kandungan airnya terlebih dahulu

Laju reaksi transesterifikasi naik seiring dengan kenaikan suhu. Kinetika reaksi disusun berdasarkan asumsi pseudo-first order dengan reaksi

overall irreversible. Konstanta laju reaksi untuk suhu 55-70 0C adalah 0,0002785-

0,000304/menit Energi aktivasi yang diperoleh adalah 6,195 x 103 J/mol.

Minyak nabati CPO tidak dapat digunakan langsung pada mesin karena viskositasnya yangtinggi.Reaksi transesterifikasi pada CPO dapat memecah rantai trigliserida menjadi lebih pendekdengan menggunakan katalis asam atau basaAda 3 tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu pembentukan produk antara digliserida (DG) danmonogliserida (MG) yang akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME) dan 1 mol gliserol(GL).

katalisTG + 3ROH 3POME + GL (1)

Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:k1

TG + ROH DG + POME (2)k4k2

DG + ROH MG + POME (3)k5k3

MG + ROH GL + POME (4)k6

Minyak nabati CPO tidak dapat digunakan langsung pada mesin karena viskositasnya yangtinggi.Reaksi transesterifikasi pada CPO dapat memecah rantai trigliserida menjadi lebih pendekdengan menggunakan katalis asam atau basaAda 3 tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu pembentukan produk antara digliserida (DG) danmonogliserida (MG) yang akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME) dan 1 mol gliserol(GL).

katalisTG + 3ROH 3POME + GL (1)

Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:k1

TG + ROH DG + POME (2)k4k2

DG + ROH MG + POME (3)k5k3

MG + ROH GL + POME (4)k6

Katalis yang umum digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalahkatalis asam dan basa.Untuk katalis asam biasanya digunakan asam sulfonat dan asam sulfatsedangkan katalis basa digunakan NaOH, KOH dan NaOCH3. Reaksitransesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat 4000 kali dibandingkankatalis asam, dan juga katalis alkali tidak sekorosif katalis asam(Srivastava,1999).Logam alkali alkoksida (seperti CH3ONa untuk metanolisis) adalahkatalis yang paling aktif dengan memberikan hasil yang sangat tinggi(>98%) pada waktu reaksi yang singkat yaitu selama 30 menit dankonsentrasi katalis yang rendah (0,5 %mol) (Srivastava,1999).

Katalis yang umum digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalahkatalis asam dan basa.Untuk katalis asam biasanya digunakan asam sulfonat dan asam sulfatsedangkan katalis basa digunakan NaOH, KOH dan NaOCH3. Reaksitransesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat 4000 kali dibandingkankatalis asam, dan juga katalis alkali tidak sekorosif katalis asam(Srivastava,1999).Logam alkali alkoksida (seperti CH3ONa untuk metanolisis) adalahkatalis yang paling aktif dengan memberikan hasil yang sangat tinggi(>98%) pada waktu reaksi yang singkat yaitu selama 30 menit dankonsentrasi katalis yang rendah (0,5 %mol) (Srivastava,1999).

Laju reaksi transesterifikasi juga sangat dipengaruhi oleh suhu reaksi. Reaksi transesterifikasi dapat berlangsung sempurna pada suhu kamardengan waktu reaksi yang cukup lama.

Umumnya suhu reaksi yang terjadi mengikuti suhu didih metanol (60-70 0C)pada tekanan atmosferik (Srivastava,1999).

Hasil reaksi yang maksimum didapatkan pada kisaran suhu reaksi antara 60-80 0C dengan perbandingan mol alkohol dengan minyak (6:1)(Srivastava,1999).

Apabila terjadi kenaikan suhu maka hal ini dapat mengurangi hasil reaksi. Kondisi reaksi diatas berlaku apabila menggunakan CPO sebagai bahan baku.Apabila menggunakan bahan minyak yang berbeda maka suhu reaksinya jugaakan berbeda.

Kinetika reaksi transesterifikasi untuk minyak nabati sudah dilaporkan olehbeberapa peneliti. Freedman dkk. mempelajari kinetika reaksitransesterifikasi minyak kedelai dengan metanol dan butanol, yang dikatalisisoleh asam dan basa (Diasakou,1998). Kusdiana dan Saka mempelajarikinetika reaksi transesterifikasi dari rapeseed oil dalam metanol superkritis,reaksi transesterifikasi tanpa katalis (Kusdiana,2000).

Laju reaksi transesterifikasi juga sangat dipengaruhi oleh suhu reaksi. Reaksi transesterifikasi dapat berlangsung sempurna pada suhu kamardengan waktu reaksi yang cukup lama.

Umumnya suhu reaksi yang terjadi mengikuti suhu didih metanol (60-70 0C)pada tekanan atmosferik (Srivastava,1999).

Hasil reaksi yang maksimum didapatkan pada kisaran suhu reaksi antara 60-80 0C dengan perbandingan mol alkohol dengan minyak (6:1)(Srivastava,1999).

Apabila terjadi kenaikan suhu maka hal ini dapat mengurangi hasil reaksi. Kondisi reaksi diatas berlaku apabila menggunakan CPO sebagai bahan baku.Apabila menggunakan bahan minyak yang berbeda maka suhu reaksinya jugaakan berbeda.

Kinetika reaksi transesterifikasi untuk minyak nabati sudah dilaporkan olehbeberapa peneliti. Freedman dkk. mempelajari kinetika reaksitransesterifikasi minyak kedelai dengan metanol dan butanol, yang dikatalisisoleh asam dan basa (Diasakou,1998). Kusdiana dan Saka mempelajarikinetika reaksi transesterifikasi dari rapeseed oil dalam metanol superkritis,reaksi transesterifikasi tanpa katalis (Kusdiana,2000).

Reaksi Transesterifikasi dalam Reaktor TumpakReaksi transesterifikasi dilakukan dalam reaktor tumpak yangdilengkapi dengan pemanas, agitator, kondenser, dan termometer.

Gambar 2. ReaktorTumpak

Reaksi transesterifikasi dilakukan dalam reaktor tumpak yangdilengkapi dengan pemanas, agitator, kondenser, dan termometer.

Gambar 2. ReaktorTumpak

Persamaan laju reaksinya :

r = k[TG][ROH ]3 Alkohol yang digunakan sangat berlebih sehingga konsentrasi dari alkoholselama reaksi dapat dianggap tetap. Pada kondisi ini perubahan jumlahalkohol pada reaksi tidak akan mempengaruhi laju reaksi (Cang,1994). MakaPersamaan (5) dapat ditulis:

r = d[TG] = k[TG]dt

Persamaan (6) merupakan persamaan kinetika orde satu. Persamaan inidiintegralkan dengan limit antara t = 0 sampai t = t dan konsentrasi dari[TG]0 pada saat t = 0 dan [TG] pada waktu tertentu. Sehingga persamaan diatas menjadi:

ln [TG]0 = kt[TG]

Persamaan laju reaksinya :

r = k[TG][ROH ]3 Alkohol yang digunakan sangat berlebih sehingga konsentrasi dari alkoholselama reaksi dapat dianggap tetap. Pada kondisi ini perubahan jumlahalkohol pada reaksi tidak akan mempengaruhi laju reaksi (Cang,1994). MakaPersamaan (5) dapat ditulis:

r = d[TG] = k[TG]dt

Persamaan (6) merupakan persamaan kinetika orde satu. Persamaan inidiintegralkan dengan limit antara t = 0 sampai t = t dan konsentrasi dari[TG]0 pada saat t = 0 dan [TG] pada waktu tertentu. Sehingga persamaan diatas menjadi:

ln [TG]0 = kt[TG]

Tugas Kelompok Cari satu jurnal nasional dan satu lagi jurnal internasionalyang membahas tentang Kinetika Reaksi.

Buat analisa dan pembahasan tentang jurnal tersebut Dikumpulkan dan kita bahas pada tanggal 30 April 2015.