Pengetahuan Bahan Agroindustri ~ Definisi Ektraksi

MAKALAH PENGETAHUAN BAHAN AGROINDUSTRI

NAMA KELOMPOK 

1.      CYNTHIA MEIDITA                (2041510001)

2.      TUTUT ADELIA                       (2041510020)

3.      ELSA PUSPITASARI               (2041510025)

UNIVERSITAS INTERNASIONAL SEMEN INDONESIA

2016

  1.      Ekstraksi

Prinsip dasar ekstraksi ialah pemisahan suatu zat berdasarkan perbandingan distribusi zat yang terlarut dalam dua pelarut yang tidak saling melarutkan. Ekstraksi merupakan proses pemisahan, penarikan atau pengeluaran suatu komponen cairan/campuran dari campurannya. Biasanya menggunakan pelarut yang sesuai dengan komponen yang diinginkan. Cairan dipisahkan dan kemudian diuapkan sampai pada kepekatan tertentu. Ekstraksi memanfaatkan pembagian suatu zat terlarut antar dua pelarut yang tidak saling tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut lain. Ekstraksi memegang peranan penting baik di laboratorium maupun industri. Di laboratorium, ekstraksi seringkali dilakukan untuk menghilangkan atau memisahkan zat terlarut dalam larutan dengan pelarut air yang diekstraksi dengan pelarut lain seperti eter, kloroform, karbondisulfida atau benzene (Sudjadi, 1986).

1.1  Ekstraksi dengan menggunakan Pelarut

1.1.1 Ekstraksi padat-cair

Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa komponen yang dapat larut dipisahkan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Pada ekstraksi, yaitu ketika bahan ekstraksi dicampur dengan pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Larutan ekstrak dengan konsentrasi yang tinggi terbentuk di bagian dalam bahan ekstraksi. Dengan cara difusi akan terjadi kesetimbangan konsentrasi antara larutan tersebut dengan larutan di luar bahan padat. Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk mencapai unjuk kerja ekstraksi atau kecepatan ekstraksi yang tinggi pada ekstraksi padat-cair, yaitu:

a. Karena perpindahan massa berlangsung pada bidang kontak antara fase padat dan fase cair,  maka bahan itu perlu sekali memiliki permukaan yang seluas mungkin.

b. Kecepatan alir pelarut sedapat mungkin besar dibandingkan dengan laju alir bahan ekstraksi.

c. Suhu yang lebih tinggi (viskositas pelarut lebih rendah, kelarutan ekstrak lebih

besar) pada umumnya menguntungkan unjuk kerja ekstraksi (Harvey, 2000).

1.1.2 Ekstraksi cair-cair

Pada  ekstraksi  cair-cair,  satu  komponen  bahan  atau  lebih  dari suatu  campuran dipisahkan  dengan  bantuan  pelarut.  Ekstraksi  cair-cair terutama  digunakan,  bila pemisahan  campuran  dengan  cara  destilasi tidak  mungkin  dilakukan (misalnya karena pembentukan azeotrop atau karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti ekstraksi  padat-cair, ekstraksi  cair-cair  selalu  terdiri  dari sedikitnya dua tahap,  yaitu  pencampuran  secara  intensif bahan ekstraksi dengan pelarut dan pemisahan kedua fase cair itu sesempurna mungkin.

Ekstraksi cair-cair (liquid extraction, solvent extraction): solute dipisahkan dari cairan pembawa (diluen)  menggunakan  solven  cair. Campuran   diluen dan solven ini adalah heterogen ( immiscible, tidak saling campur), jika dipisahkan terdapat 2 fase, yaitu fase diluen  (rafinat)  dan  fase  solven  (ekstrak). Perbedaan  konsentrasi solute di dalam suatu fasa dengan konsentrasi pada  keadaan  setimbang  merupakan  pendorong terjadinya pelarutan  (pelepasan)  solute  dari  larutanyang  ada.  Gaya dorong  (driving  force)  yang menyebabkan terjadinya proses ekstraksi dapat ditentukan dengan mengukur jarak sistem dari kondisi setimbang.

Pada ekstraksi cair-cair, satu komponen bahan atau lebih dari suatu campuran  dipisahkan dengan  bantuan  pelarut.  Proses  ini  digunakan secara  teknis  dalam  skala  besar misalnya untuk memperoleh vitamin, antibiotika, bahan-bahan penyedap, produk-produk minyak  bumi  dan garam-garam.  logam.  Proses ini  pun  digunakan untuk  membersihkan air limbah  dan  larutan  ekstrak  hasil  ekstraksi  padat  cair.  Ekstraksi  cair-cair  terutama digunakan, bila  pemisahan  campuran  dengan  cara destilasi  tidak  mungkin  dilakukan (misalnya  karena pembentukan aseotrop  atau  karena  kepekaannya  terhadap  panas)  atau tidak ekonomis.  (Harvey, 2006).

1. 2 Peralatan Yang Digunakan Dalam Ekstraksi

          1.      Single-stage extraction

Sebuah alat ekstraksi sederhana terdiri dari tangki dilengkapi dengan bagian bawah yang dilengkapi dengan wadah dari padatan yang akan diekstraksi. Tangki mungkin terbuka atau tertutup . Jika ekstraksi harus dilakukan di bawah tekanan, seperti dalam kasus dengan ekstraksi tanah kopi panggang, atau jika pelarut yang mudah menguap digunakan, seperti dalam kasus ekstraksi minyak nabati menggunakan tangki tertutup. Pelarut disemprotkan di atas permukaan atas tempat padatan , merembes ke bawah melalui selimut dan keluar melalui outlet di bawah bagian alas. Tangki dapat berselimut atau pemanas dimasukkan ke dalam feed line pelarut untuk mempertahankan suhu larutan pada tingkat optimal. Biasanya pompa disediakan untuk sirkulasi padatan. Padatan dihapus manual atau dibuang melalui sebuah lubang di bagian bawah tangki (Brennan, 2006).

           2.      Multistage Bed extractors Statis

        Salah satu metode untuk menerapkan ekstraksi tahap ganda adalah dengan menggunakan sejumlah sel tunggal diatur dalam sebuah rangkaian. Setiap sel mengandung muatan padatan. Padatan dari sel sebelumnya disemprotkan diatas permukaan tempat padatan dan merembes ke bawah melalui alas. Padatan dipindah dari sel bagian bawah menuju bagian atas (Brennan, 2006).

           3.      Multistage Bed extractors Pindah

          Ada banyak desain yang berbeda untuk extractors bergerak. Biasanya melibatkan pemindahan padatan halus dari satu tahap ke tahap berikutnya berlawanan dengan aliran dari larutan. Salah satu jenis ekstraktor kontinyu terdiri dari palung ditetapkan pada sudut kecil terhadap horizontal yang mengandung dua konveyor sekrup dengan aliran intermeshing. Padatan dimasukkan di ujung yang lain dan dilakukan oleh konveyor berlawanan dengan aliran dari solusi. Palung tertutup dan mampu menahan tekanan tinggi. Extractors jenis ini digunakan untuk gula bit dan kopi panggang (Brennan, 2006).

1.3  Efek Ekstraksi Terhadap Bahan Pangan

Dengan adanya ekstraksi maka akan didapatkan bahan pangan yang lebih murni tanpa campuran bahan lain. Ekstraksi bahan makanan biasa dilakukan untuk mengambil senyawa pembentuk rasa bahan tersebut. Misalnya senyawa yang menimbulkan bau dan atau rasa tertentu (Lucas, 1949).

1.4  Contoh Produk Hasil Ekstraksi

1.4.1 Ekstraksi Minyak Goreng

Ekstraksi pelarut dapat digunakan sebagai alternatif mendapatkan minyak dari biji-bijian dan kacang-kacangan. Yang paling umum digunakan sebagai pelarut adalah heksana. Heksana adalah hidrokarbon yang berasal dari minyak bumi yang dipanaskan pada 68,9 ° C. Heksana sangat mudah terbakar sehingga pabrik harus melakukan perawatan untuk menghindari munculnya bunga api pada pelarut. Setelah ekstraksi , larutan minyak dalam pelarut disaring , pelarut dihapus oleh penguapan vakum diikuti oleh distilasi dan pelarut digunakan kembali .Pelarut sisa dapat dihilangkan dari padatan dengan pemanasan langsung atau tidak langsung dengan uap. Extractors Batch dapat digunakan untuk operasi-operasi berskala kecil. Biji kapas, biji rami, wijen , bunga matahari , kacang tanah, kedelai dan jagung dapat menggunakan ekstraksi pelarut (Whitaker, 1915).

1.4.2 Ekstraksi Gula Bit

Gula diekstrak dari gula bit menggunakan air panas sebagai pelarut. Bit dicuci dan dipotong-potong. Hal ini meningkatkan luas permukaan kerusakan dinding sel ekstraksi. Suhu air berkisar antara 55 ^oC pada tahap awal sampai 85^o C. Suhu yang lebih tinggi dapat menyebabkan peptisasi sel bit dan melepaskan senyawa bukan gula ke ekstrak (Rita, 2011

1.4.3 Industri Kopi Instan

Campuran biji kopi dipanggang dengan suhu yang disesuaikan partikel diekstraksi menggunakan air panas. Ekstraksi dapat dilakukan dalam multistage(Rita, 2011).

1.4.4 Industri Teh Instan

Daun teh dikeringkan, kemudian daun teh dicampur dapat diekstraksi dengan air panas. Suhu air berkisar antara 70 ^oC pada tahap awal ekstraksi untuk 90 ^oC pada tahap selanjutnya . Sel-sel dapat dievakuasi setelah mengisi dengan daun kering dan tekanan dibawa kembali ke tingkat atmosfer dengan memperkenalkan gas karbon dioksida . Hal ini memudahkan aliran air melalui sel. Hal ini terkonsentrasi oleh penguapan vakum untuk 25 -50 % padatan . Senyawa-senyawa aroma yang mudah menguap dilepaskan dari ekstrak sebelumnya atau selama penguapan dan ditambahkan kembali sebelum dehidrasi dengan spray drying ,pengeringan vakum atau pengeringan beku (Harvey, 2000).

  2.1  Ekstraksi dengan menggunakan Transport Membran

2.1.1        Transpor Pasif

Transpor aktif merupakan gerakan ion dan molekul melawan suatu gradien  konsentrasi dengan menggunakan energi untuk masuk atau keluar sel melalui membran sel. Contoh dari transport pasif sebagai berikut,

a.       Difusi
Difusi adalah, gerakan molekul dari suatu daerah dengan konsentrasi yang tinggi ke ngan konsentrasi lebih rendah yang disebabkan oleh energi kinetik molekul-molekul tersebut. Kecepatan difusi melalui membran sel tergantung pada perbedaan konsentrasi, ukuran molekul, muatan, daya larut partikel-partikel dalam lipid dan suhu. Pada umumnya, zat-zat yang larut dalam lipid, yaitu molekul hidrofobik lebih mudah berdifusi melalui membran daripada molekul hidrofilik. (Biggs, 2002).

b.      Osmosis
Pada hakikatnya, osmosis merupakan suatu proses difusi. Osmosis adalah difusi dari tiap pelarut melalui suatu selaput yang permeabel secara diferensial. Pelarut universal adalah air. Jadi, dapat dikatakan bahwa osmosis adalah difusi air melalui selaput yang permeabel secara diferensial dari pelarut berkonsentrasi tinggi (banyak air) ke pelarut yang berkonsentrasi rendah (sedikit air). Proses osmosis akan berhenti jikakonsentrasi di dalam dan di luar sel telah seimbang.  (Jones, 2007).

2.1.2 Transpor Aktif

Transpor aktif merupakan gerakan ion dan molekul melawan suatu gradien konsentrasi dengan menggunakan energi untuk masuk atau keluar sel melalui membran sel. Selain memerlukan energi berupa ATP, transpor aktif juga memerlukan enzim untuk memindahkan molekul dan ion dari tempat konsentrasi rendah ke tempat konsentrasi tinggi. Agar enzim dapat berfungsi sebagai pompa, maka enzim tersebut harus dapat mengikat ion dan mengangkut ion dari satu sisi membran ke sisi yang lain. Molekul gula dan asam amino diangkut secara aktif ke dalam sel menggunakan energi. (Reece, 2008).

Di dalam transport aktif terdapat endositosis dan eksositosis,

a.       Endositosis dan Eksositosis

Endositosis adalah suatu mekanisme pengangkutan bahan, seperti makromolekul protein  luar sel ke dalam sel dengan membungkus makromolekul tersebut dengan cara melekukkan sebagian dari membran sel ke dalam. Kantung yang terbentuk kemudian melepaskan diri dari bagian luar membran dan membentuk vakuola di dalam sitoplasma. Kemudian, lisosom menyatu dengan vakuola endositik tersebutdan isi dari organel tersebut menjadi satu membentuk lisosom sekunder. Enzim-enzim lisosom akan mencerna makromolekul menjadi bahan yang dapat larut (asam amino, gula, dan nukleotida). Endositosis dibedakan menjadi 2 :

-                 Fagositosis : Proses dimana membran plasma membungkus partikel yang berukuran kurang dari 250 nm yang berada di luar sel dan menangkapnya dalam suatu vakuola makanan ( vakuola makanan yang terbentuk pada proses fagositosis disebut fagosom ). Contoh proses fagositosis adalah sel amoeba yang memakan bakteri.

  -         Pinositosis : Proses dimana suatu sel memakan zat cair yang berukuran kurang dari 150 nm. Caranya, sel akan mengelilingi cairan yang akan dimakan lalu membentuk sebuah gelembung dan disimpan dalam suatu vakuola yang disebut pinosom.

Eksositosis adalah kebalikan dari endositosis. Pada sel-sel yang mengeluarkan protein dalam jumlah yang besar, protein tersebut pertama-tama berkumpul di dalam sebuah kantung yang dilapisi membran di dalam aparat golgi, kemudian bergerak ke permukaan sel, lalu mendekat padamembran sel dan mengosongkan isinya ke luar (Reece, 2008).

2.2 Contoh Produk Yamg Menggunakan Prinsip Transport Membran

a.       Pengolahan ikan asin,

Di dalam pengolahan ikan asin biasanya garam diperuntukkan sebagai pengawet dan pemberi rasa. Sebagai bahan pengawet, garam mempunyai tekanan osmosis yang tinggi sehingga dapat mengakibatkan terjadinya peristiwa osmosis dengan daging ikan. Pada proses penggaraman, pengawetan dilakukan dengan cara mengurangi kadar air dalam badan ikan sampai titik tertentu sehingga bakteri tidak dapat hidup dan berkembang lagi. 

b.      Manisan kering

Manisan kering menggunakan prinsip kerja difusi membran dalam prosese penetrasi gula kedalam jaringan buah (Kimbal, 1993).

3.1  Expression

3.1.1        Pengepresan Mekanik (mechanical expression) 
Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak,terutama untuk bahan bahan yang berasal dari biji-bijian.Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi (30-70%).Pada pengepresan mekanis ini diperlukan perlakuan pendahuluan sebelum minyak atau lemak dipisahkan dari bijinya.Perlakuan pendahuluan tersebut mencakup pembuatan serpih,perajangan dan penggilingan serta tempering atau pemasakan. Dua cara umum dalam pengepresan mekanis,yaitu:

a.      Pengepresan Hidraulik (Hydraulic Pressing)
Pada cara hydraulic pressing,bahan di press dengan tekanan sekitar 2000pound/inch2 (140,6 kg/cm = 136 atm).Banyaknya minyak atau lemak yang dapat diekstraksi tergantung pada lamanya pengepresan,tekanan yang dipergunakan,serta kandungan minyak dalam bahan asal.Sedangkan banyaknya minyak yang tersisa pada bungkil bervariasi antara 4 sampai 6 persen,tergantung dari lamanya bungkil ditekan dibawah tekanan hidrolik.

b.      Pengepresan Berulir (Expeller Pressing)
Cara expeller pressing memerlukan perlakuan pendahuluan yang terdiri dari proses pemasakan atau tempering.Proses pemasakan berlangsung pada temperatur 240°F (115,5°C) dengan tekanan sekitar 15-20 ton/inch2.Kadar air minyak atau lemak yang dihasilkan berkisar sekitar 2,5-3,5 persen,sedangkan bungkil yang dihasilkan masih mengandung minyak antara 4-5 persen.

    Ø  FERMENTATION AND ENZYME TECHNOLOGY

A.    TIPE-TIPE FERMENTASI PANGAN

                      •         Fermentasi asam laktat

                      •         Fermentasi ikan dan daging

                      •         Fermentasi sayuran

                      •         Fermentasi serealia dan kacang-kacangan

                      •         Fermentasi susu

                      •         Fermentasi alkohol

                      •         Fermentasi asam

                      •         Fermentasi antibiotika

B.     PRODUKSI ENZIM DARI MIKROORGANISME

Dikenal enzim intraseluler dan ekstraseluler.Mikroorganisme harus tumbuh baik pada substrat yg tidak mahal.Substrat harus tersedia dalam jumlah yg cukup dan mudah di dapat.Metode untuk mendapatkan enzim harus mudah dan tidak mahal.

Enzim harus stabil

1.      Enzim dapat diproduksi pada substrat PADAT

(Sekam, kulit buah, tepung kedelai dsb)

2.      Enzim dapat diproduksi pada substrat CAIR

(limbah)

C.     APLIKASI ENZIM DALAM PENGOLAHAN PANGAN

Enzim dimanfaatkan untuk menghasilkan produk bioteknologi dalam bidang industri pangan, diantaramya: Pembuatan gula cair dari bahan berpati seperti singkong, sagu, jagung, ubi jalar atau jenis ubi-ubian lainnya memerlukan kerja berbagai enzim pemecah pati yaitu : (1) Alfa amilse, Glukoamilase, dan Glukosaisomerase. (2) Protease dalam pembuatan bir diperlukan, baik dalam tahaphidrolisis makanan protein untuk pertumbuhan ragi bir maupun dalam tahap penjernihan bir. (3) Penambahan alfa amilase dan protease dalam pembuatan rotidan kue, akan memperbaiki tekstur roti. Beberapa enzim yang berperan dalam bidang industri pangan diantaranya: (1) enzim xilanase, (2) enzim pektinase,(3)enzim lipase, (4) enzim selulase, (5) enzim phytase, (6) enzim glukosa oksidase,(7) enzim papain.

1.      Xilanase dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadigula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan.Selain itu xilanase juga dapat digunakan untuk menjernihkan juice, ekstraksi kopi,minyak nabati, dan pati.

2.      Enzim pektinase digunakan pada proses penjernihan sari buah. Pada proses produksi sari buah, metode pengambilan sari buah dari buah asalnya biasamenggunakan metode ekstraksi. Buah yang diekstrak akan menghasilkansaribuah. Sari buah yang diperoleh biasanya masih mengandung partikel padat.

3.      Enzim lipase digunakan pada produk bakery. Enzim lipase merupakansalah satu enzim yang memiliki sisi aktif sehingga dapat menghidrolisistriasilgliserol menjadi asam lemak dan gliserol.

4.      Enzim selulase dapat digunakan Untuk melembutkan sayur-sayuran denganmencernakan selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian sepertigandum, mengasingkan agar-agar daripada rumput laut dengan menguraikandinding sel daun ramput dan membebaskan agar-agar yang terkandung didalamnya

5.      Akhir-akhir ini, penelitian banyak diarahkan pada penggunaan enzim dalamrensum untuk memperbaiki produktivitas ternak dan keracunan pakan.

6.      Enzim glukosa oksidase dari A.nigertermasuk salah satu jenis enzim yang dijual secara komersial. Enzim ini banyakdigunakan dalam industri pangan dan analisis klinis untuk penentuan kadarglukosa darah.

7.      Manfaat pertama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain, daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadikegiatan hidrolisis protein. 

DAFTAR PUSTAKA

Biggs, A. 2002. Biology, the Dynamics of Life. New York: Glencoe McGraw-Hill.

Brennan, James. 2006. Food Processing Handbook. Jerman: WILEY-VCH Verlag GmbH &                    Co.KGaA Weinheim.

Day, R.1992. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga

Harvey,  David. 2000. Modern Analytical Chemistry. New York: McGraw-Hill Comp.

Jones, M.2007. Biology As-A Level. Cambridge: Cambridge University Press, pp. 53-63.

Lucas, Howard. 1949. Principles and Practice In Organic Chemistry. New York: John Wiley and Sons, Inc.

Martunus & Helwani, Z. 2005. Ekstraksi Senyawa Aromatis dari Heavy Gas Oil (HGO) dengan Pelarut Trietilen Glikol (TEG). J. Si. Tek. 4[2]: 34-37.

Reece, Campbell. 2008. Biologi Edisi ke-8 Jilid 1. Jakarta:  Erlangga

Rita, W. 2011. Jurnal Ekstraksi Asam Basa.http://id.shvoong.com/exact-sciences/chemistry . [9 April 2014]

Sudjadi. 1986. Metode Pemisahan. Yogyakarta : UGM Press.

Whitaker, M.C. 1915. The Journal of Industrial and Engineering Chemistry. Easton: Eschenbach Printing Company.

www.academia.edu/4856004/TEKNOLOGI_FERMENTASI

http://hernasianipar.blogspot.co.id/2015/03/pemanfaatan-mikrobiologi-pada-produksi.html