CLICK HERE FOR FREE BLOGGER TEMPLATES, LINK BUTTONS AND MORE! »

Kamis, 11 Juli 2013

Menganalisis Kadar Air



Air dalam Pangan
Air mempunyai peran kristis dalam ilmu pangan sehingga sangat penting bagi seorang ahli pangan untuk mengerti seluk beluk tentang air dalam proses pangan yang dapat menjamin keberhasilan suatu produk.
Zat terlarut seperti garam dan gula yang ditemukan dalam air dapat mempengaruhi struktur fisik air. Titik didih dan titik beku air dipengaruhi zat terlarut. Satu mol sukrosa (gula) dapat menaikan titik didih air sekitar 0,52°C dan satu mol garam dapat menaikan titik didih air 1,04°C.
Zat terlarut dalam air juga mempengaruhi aktivitas air yang mempengaruhi banyak reaksi kimia dan pertumbuhan mikrobiologi dalam pangan. Aktivitas air dapat digambarkan sebagai perbandingan tekanan uap air dalam larutan dengan tekanan uap air murni. Zat terlarut dalam air lebih rendah dari air itu sendiri. Hal ini sangat penting untuk diketahui karena kebanyakan bakteri berhenti tumbuh dalam aktivitas air pada level rendah. Tidak hanya pertumbuhan bakteri saja yang dapat mempengaruhi keamanan pangan tetapi juga pengawetan yang seringkali dilakukan.
Kesadahan air juga menjadi faktor kritis dalam pengolahan pangan. Secara dramatisasi kesadahan air dapat mempengaruhi kualitas produk seperti halnya peranan sanitasi. Kesadahan air diklasifikasikan berdasarkan jumlah perpindahan kandungan garam kalsium karbonat  per galon. Kesadahan air dihitung dalam grain. Kalsium karbonat sebanyak 0,064 gram ekivalen dengan 1 gram kesadahan. Air dikatakan lunak bila mengandung 1 hingga 4 gram, kesadahan lunak bila mengandung 5 hingga 10 gram, kesadahan sedang bila mengandung 5 hingga 10 gram dan kesadahan tinggi 11 hingga 20 gram.
Kesadahan air dapat diubah atau diberi perlakuan dengan menggunakan sistem pertukaran
ion. Kesadahan juga dapat mempengaruhi kesetimbangan ph yang memegang peranan penting dalam pengolahan pangan. Sebagai contoh, kesadahan air dapat mencegah produksi minuman bersih. Air sadah juga mempengaruhi sanitasi.
Air merupakan kandungan penting banyak makanan. Air dapat berupa komponen intrasel dan/atau ekstrasel dalam sayuran dan produk hewani, sebagai medium pendispersi atau pelarut dalam berbagai produk, sebagai fase terdispersi dalam berbagai  produk yang diemulsi seperti mentega dan margarin dan sebagai komponen tambahan dalam makanan lain.
Semua bahan makanan mengandung air dalam jumlah yang berbeda-beda. Buah mentah yang menjadi matang selalu bertambah kandungan airnya, misalnya calon buah apel hanya mengandung 10% air dapat menghasilkan buah apel yang kadar airnya 80%. Nenas mempunyai kadar air 87% dan tomat 95%. Buah yang paling banyak mengandung air adalah semangka dengan kadar air 97%. Banyaknya air dalam suatu bahan tidak dapat ditentukan dari keadaan fisik bahan tersebut. Bahkan dalam bahan pangan kering sekalipun seperti buah kering, tepung dan biji-bijian terkandung air dalam jumlah tertentu.
Tabel di bawah ini menunjukan kandungan air dalam beberapa pangan :
Produk
Kandungan Air (%)
Tomat
95
Selada (Lactusa sativa)
95
Kubis
92
Jeruk
87
Sari buah apel
87
Susu
87
Kentang
78
Pisang
75
Ayam
70
Daging
65
Keju
37
Roti, putih
35
Madu
20
Mentega dan margarin
16
Tepung tepung
14
Tepung gandum
12
Beras
12
Serbuk susu
4
Shortening
0
John M deMan, Kimia Makanan

Air mempengaruhi mutu makanan secara kimia dan mikrobiologi. Pengeringan atau pembekuan air sangat penting dalam beberapa metode pengawetan makanan.
   Kandungan air dalam bahan makanan ikut menentukan accettability, kesegaran dan daya tahan bahan itu. Selain merupakan bagian dari suatu bahan makanan, air merupakan pencuci yang baik bagi bahan makanan tersebut atau alat-alat yang akan digunakan dalam pengolahannya. Sebagian besar dari perubahan-perubahan bahan makanan terjadi dalam media air yang ditambahkan atau yang berasal dari bahan itu sendiri.
Hingga saat ini belum ada istilah yang tepat untuk air dalam bahan makanan. Istilah yang umum digunakan adalah air terikat (bound water). Meski istilah tersebut kurang tepat karena keterikatan air dalam bahan berbeda-beda bahkan ada yang tidak terikat.
Menurut derajat keterikatan air, air terikat dibagi atas :
1.      Tipe I
Molekul air yang terikat pada molekul-molekul lain melalui suatu ikatan hidrogen yang berenergi besar. Molekul air membentuk hidrat dengan molekul-molekul lain yang mengandung atom-atom O dan N seperti karbohidrat, protein atau garam. Air tipe I tidak dapat membeku pada proses pembekuan tetapi sebagian air ini dapat dihilangkan dnegan pengeringan biasa. Air tipe I terikat kuat sehingga sering disebut air terikat dalam arti sebenarnya.
2.      Tipe II
Molekul-molekul air membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lain., terdapat dalam mikrokapiler dan sifatnya agak berbeda dari air murni. Air jenis ini sukar dihilangkan dan penghilangan air tipe II akan mengakibatkan penurunan aktivitas air (aw). bila sebagian air tipe II dihilangkan, pertumbuhan mikroba dan reaksi-reaksi kimia yang bersifat merusak bahan pangan seperti browning, hidrolisis atau oksidasi kurang akan dikurangi. Apabila air tipe II dihilangkan seluruhnya maka kadar air bahan akan berkisar 3 – 7 % dan kestabilan optimum bahan makanan akan tercapai kecuali pada produk-produk yang dapat mengalami oksidasi akibat adanya kandungan lemak tidak jenuh.
3.      Tipe III
Air tipe II merupakan air yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, kapiler, serat dan lain-lain. Air tipe III inilah yang disebut air bebas. Sifatnya mudah menguap dan dapat dimanfaatkan pertumbuhan mikroba dan media bagi reaksi-reaksi kimia. Apabila air tipe III diuapkan sleuruhnya maka kandungan air bahan berkisar 12 – 25% dengan aktivitas air (aw) kira-kira 0,8 tergantung jenis bahan dan suhu.
4.      Tipe IV
Air tipe IV tidak terikat jaringan suatu bahan atau air murni dengan sifat air biasa dan keaktifan penuh.

Jenis air dalam pangan :
1.     Air bebas yaitu air pada ruang-ruang antar sel dan inter granular dan pori-pori yang terdapat pada bahan
2.      Air terikat lemah yaitu air yang terserap (teradsorpsi) pada permukaan koloid makromolekuler seperti protein, pektin, pati, selulosa dan air yang terdispersi diantara koloid dan merupakan pelarut zat-zat dalam sel. Air ini mempunyai sifat air bebas dan dapat dikristalkan dalam pembekuan. Ikatan antar air dan koloid adalah ikatan hidrogen
3.     Air terikat kuat yaitu air yang membentuk hidrat. Ikatan bersifat ionik sehingga relatif sukar dihilangkan atau diuapkan. Air ini tidak membeku pada suhu 0°C
Air dalam bentuk bebas dapat membantu terjadinya proses kerusakan bahan makanan misalnya proses mikrobiologis, kimiawi, enzimatik atau aktivitas serangga perusak. Sedangkan air dalam bentuk lainnya tidak turut dlam proses tersebut.
Dalam pangan dapat dibedakan pula air imbibisi dan air kristal. Air imbibisi merupakan air yang masuk ke dalam bahan pangan dan akan menyebabkan pengembangan volume tetapi air tersebut bukan merupakan komponen penyususn bahan tersebut. Contohnya air dengan beras saat dipanaskan membentuk nasi atau pembentukan gel dari bahan pati. Air kristal adalah air terikat dalam semua bahan baik pangan maupun non pangan yang berbentuk kristal seperti gula, garam CuSO4 dan lain-lain.
Fungsi air dalam pangan:
1.      Air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur serta cita rasa makanan
2.   Air dalam bahan makanan menentukan kesegaran dan daya tahan pangan. Kerusakan bahan makanan seperti pembusukan oleh mikroba ditentukan oleh air yang ada dalam makanan. Reaksi kimia seperti oksidasi lemak dipengaruhi oleh jumlah air dalam  bahan
3.   Air dalam bahan makanan menentukan komposisi yang menentukan kualitas bahan makanan tersebut
   Setiap bahan yang diletakan dalam udara terbuka kadar airnya akan mencapai kesetimbangan dengan kelembaban udara di sekitarnya. Kadar air bahan ini disebut kadar air seimbang.
Kandungan air dalam bahan makanan mempengaruhi daya tahan bahan makanan terhadap serangan mikroba yang dinyatakan dengan aktivitas air (aw) yaitu jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya. Berbagai mikroorganisme mempunyai aw minimum agar tumbuh dengan baik, misalnya bakteri aw : 0,90; khamir aw : 0,80 – 0,90; kapang aw : 0,60 –  0,70.
Untuk memperpanjang daya tahan suatu bahan, sebagian air dalam bahan harus dihilangkan dengan beberapa cara tergantung dari jenis bahan. Umumnya dilakukan pengeringan, baik dengan penjemuran atau dengan alat pengering buatan seperti penjemuran ikan asin, padi, pembuatan dendeng dan sebagainya. Pada bahan yang berkadar air tinggi misalnya susu dilakukan evaporasi atau penguapan.
Bahan yang dianalisa sering mengandung air dalam jumlah tidak  menentu. Jumlah air yang terkandung sering tergantung dari perlakukan yang dialami bahan, kelembaban udara yang disimpannya dan lain sebagainya. Kemungkinan kesalah pada penentuan kadar air adalah adanya bahan lain yang mudah menguap dan ikut menguap bersama-sama dengan air sewaktu dipanaskan. Selain itu adanya bahan yang mudah terurai sewaktu dilakukan pemanasan misalnya bahan yang mengandung karbonat atau bahan organik. Bahan-bahan yang mengalami reaksi dengan bahan-bahan yang berada di udara seperti oksidasi minyak atau lemak tak jenuh.

Analisis Kadar Air
Penentuan kadar air tergantung dari sifat bahan. Pada umumnya mengeringkan pada suhu 105 – 110 oC selama 3 jam atau sampai didapat berat konstan dalam oven. Selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan.
Untuk bahan tidak tahan panas seperti yang berkadar gula tinggi, minyak, daging, kecap, dilakukan pada kondisi vakum dengan suhu lebih rendah. Kadang-kadang pengeringan dilakukan tanpa pemanasan, bahan dimasukan ke dalam eksikator dengan H2SO4 pekat sebagai pengering hingga didapat berat konstan.
Bahan dengan kadar air tinggi dan mengandung senyawa yang mudah menguap (seperti susu, sayuran) penentuannya dengan cara destilasi dengan pelarut tertentu misalnya toluen, xilol dan heptana yang berat jenisnya rendah. Contoh dimasukan ke dalam tabung bola kemudian dipanaskan. Air dan pelarut menguap, diembunkan dan jatuh pada tabung Aufhauser yang berskala. Air yang mempunyai berat jenis tinggi berada di bawah sehingga dapat dibaca pada skala tabung Aufhauser tersebut.
Untuk bahan dengan kadar gula tinggi, kadar airnya dapat diukur dengan menggunakan refraktometer disamping menentukan padatan terlarutnya pula. Dalam hal ini air dan gula dianggap sebagai komponen-komponennya yang mempengaruhi indeks refraksi.
Penentuan kadar air cara pengeringan, prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan cara pemanasan. Bahan ditimbang hingga berat konstan yang dapat diartikan semua air sudah teruapkan. Cara ini relatif mudah dan murah.
Penguapan dapat dipercepat dan reaksi yang menyebabkan terbentuknya air atau reaksi lain dapat dicegah dengan melakukan pemanasan pada suhu rendah dan tekanan vakum. Bahan-bahan yang mempunyai kadar gula tinggi akan mengalami pengerakan pada permukaan bahan bila dipanaskan pada suhu ± 100 °C. 
Beberapa hal penting dari metode penguapan ini adalah lamanya pemanasan. Jika bahan harus dipanaskan pada 105 °C selama 3 jam, maka harus kita perhatikan agar oven benar-benar sudah mencapai suhu 105 °C sebelum bahan dimasukkan ke dalamnya, disamping itu sedapat mungkin oven jangan dibuka lagi sebelum berlangsung 3 jam
Dapat pula terjadi, sekelompok orang harus mengeringkan bahan masing-masing, tetapi tidak siap untuk memasukkan bahannya dalam oven pada saat yang sama, lalu setiap orang memasukkannya sendiri-sendiri manakala siap. Hal ini mungkin menyebabkan kesalahan besar dalam nilai kadar air, karena setiap kali oven dibuka suhu didalmnya turun, makin lama terbuka makin banyak turunnya suhu. Berarti bahwa bahan yang dimasukkan sebelumnya, tidak benar-benar dipanaskan pada suhu 105 °C selama 3 jam. Jadi harus diusahakan agar hanya sekali membuka oven, sekali itu memasukkan bahan yang harus dikeringkan, itupun harus secepat mungin, supaya suhunya yang semula sudah menjadi 105 °C  tidak turun terlalu banyak. Hal ini dapat diatur misalnya dengan mengeluarkan papan oven sebelumnya, lalu mengatur semua botol timbang diatasnya, baru oven dibuka lagi dan seluruhnya sekaligus dimasukkan.
Suatu bahan yang telah mengalami pengeringan akan bersifat lebih higroskopis daripada bahan asalnya. Selama pendinginan sebelum penimbangan, bahan harus selalu ditempatkan dalam ruang tertutup kering misalnya eksikator atau desikator yang telah diberi zat penyerap air. Penyerap air/uap air yang dapat digunakan antara lain kapur aktif, silika gel, asam sulfat, aluminium oksida, kalium klorida, kalium hidroksida, kalium sulfat atau barium sulfat. Silika gel lebih sering digunakan karena memberikan perubahan warna saat jenuh dengan air/uap air.
Hal lain yang juga perlu diperhatikan adalah:
§  Padatan yang akan dikeringkan hendaknya dihaluskan hingga sehalus mungkin
§  Padatan itu disebar merata dalam botol timbang sehingga tingginya sama
§  Bila botol timbang bertutup, maka selama pemanasan botol dalam keadaan terbuka, tetapi setelah selesai pemanasan hendaknya selalu tertutup sampai selesai ditimbang.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar