ULTRASONIK

TUGAS MATA KULIAH

TEKNOLOGI PENGOLAHAN HORTIKULTURA TROPIS

ULTRASONIK

Dosen Pengasuh : Ir. Anny Yanuriati, M.Appl.Sc.

Oleh :

MISNANI                  (05071007020)

LIA NOVITASARI (05071007034)

ANGGA JILLY S     (05061007034)

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDRALAYA

2010

1.      Pengertian Ultrasonik

Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia, yaitu kira-kira di atas 20 kiloHertz. Hanya beberapa hewan, seperti lumba-lumba menggunakannya untuk komunikasi, sedangkan kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk navigasi. Dalam hal ini, gelombang ultrasonik merupakan gelombang ultra (di atas) frekuensi gelombang suara (sonik). Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Reflektivitas dari gelombang ultrasonik ini di permukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tapi pada tekstil dan busa, maka jenis gelombang ini akan diserap.

Frekuensi yang diasosiasikan dengan gelombang ultrasonik pada aplikasi elektronik dihasilkan oleh getaran elastis dari sebuah kristal kuarsa yang diinduksikan oleh resonans dengan suatu medan listrik bolak-balik yang dipakaikan (efek piezoelektrik). Kadang gelombang ultrasonik menjadi tidak periodik yang disebut derau (noise), dimana dapat dinyatakan sebagai superposisi gelombang-gelombang periodik, tetapi banyaknya komponen adalah sangat besar. Kelebihan gelombang ultrasonik yang tidak dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang datang seperti pada sistem radar dan deteksi gerakan oleh sensor pada robot atau hewan.

Ultrasonik merupakan suatu cabang akustik di mana ia melibatkan getaran gelombang. Ultrasonik juga merupakan suatu gelombang tekanan di mana ia hanya boleh bergerak atau pun berpindah dengan kehadiran media berjisim seperti cecair. Oleh sebab itu, Ultrasonik hanya boleh dihantar daripada suatu media ke media yang lain apabila ia bersentuhan secara terus antara satu sama lain. Ini menunjukkan pergerakan gelombang Ultrasonik amat berbeda dengan pergerakan gelombang cahaya mahu pun sebarang radiasi elektromagnet yang mampu bergerak menembusi vakum.

Gelombang Ultrasonik juga boleh dianggap sebagai suatu gelombang elastik kerana ia mempunyai sifat elastik bagi sesuatu media. Ia berfungsi sebagai penyerap getaran yang diperlukan untuk sesuatu gelombang Ultrasonik  itu tersebar. Penggunaan Ultrasonik terbahagi kepada dua kategori iaitu Ultrasonik berintensiti tinggi dan Ultrasonik berintensiti rendah. Penggunaan Ultrasonik berintensiti tinggi lebih tertumpu kepada penghantaran tenaga yang terjana sekadar menembusi media. Kebiasaannya objektif teknik ini adalah untuk mempelajari dan memahami media tersebut atau pun menghantar maklumat dari luar ke media tersebut. Apabila sesuatu bahan terdedah kepada gelombang Ultrasonik  tinggi, ia mungkin akan berubah dari keadaan asalnya (Hasrinah, 2001). Ultrasonik jenis ini biasanya diaplikasikan untuk rawatan perubatan, pengatoman cecair, pengimpalan plastik dan logam, mengubah keadaan sel biologikal dan juga untuk pembersihan sesuatu bahan mahu pun peralatan. Ultrasonik  berintensiti rendah pula biasanya tidak akan merubah keadaan media yang diuji.

Dalam mikrobiologi, USG terutama terkait dengan gangguan sel (lisis) atau disintegras. Ketika cairan sonicating intensitas tinggi, gelombang suara yang menyebarkan ke media cairan mengakibatkan tekanan bolak-tinggi (kompresi) dan tekanan rendah (penghalusan) siklus, dengan harga tergantung pada frekuensi. Selama siklus tekanan rendah, tinggi gelombang ultrasonik intensitas menciptakan gelembung vakum kecil atau void dalam cairan. Ketika gelembung mencapai volume di mana mereka tidak bisa lagi menyerap energi, mereka keruntuhan hebat selama siklus tekanan tinggi. Fenomena ini disebut kavitasi.

2. Fungsi Ultrasonik

Fungsi dari gelombang ultrasonik dibidang pangan khususnya Buah dan sayur adalah sebagai berikut :

a. Memudahkan ekstraksi pada buah

Mekanismenya adalah enzim atau protein dapat dilepaskan dari sel atau organel subselular sebagai akibat dari disintegrasi sel. Dalam kasus ini, senyawa dibubarkan menjadi pelarut tertutup dalam sebuah struktur tak terpecahkan. Untuk mengekstrak itu, membran sel harus dirusak. Ultrasonication berfungsi sebagai sarana terkontrol baik untuk sel disintegrasi..

b. Ekstraksi protein dan enzim

Secara khusus ekstraksi enzim dan protein yang tersimpan dalam sel dan partikel subselular adalah unik dan penerapan efektif intensitas tinggi USG (Kim 1989), Sebagai ekstraksi senyawa organik yang terkandung dalam tubuh tanaman dan biji-bijian dengan pelarut secara signifikan dapat ditingkatkan. Oleh karena itu USG memiliki potensi manfaat dalam ekstraksi dan isolasi komponen bioaktif berpotensi novel, misalnya dari non-dimanfaatkan oleh produk-sungai terbentuk dalam proses saat ini. USG juga dapat membantu untuk meningkatkan efek pengobatan enzim, dan dengan ini mengurangi jumlah enzim yang dibutuhkan atau meningkatkan hasil extractable senyawa yang relevan.

c. Meningkatkan ekstraksi lipid dan protein

Ultrasonication sering digunakan untuk meningkatkan ekstraksi lipid dan protein dari biji tanaman, seperti kedelai (misalnya tepung kedelai atau yg dihilangkan lemak) atau bibit minyak lainnya. Dalam kasus ini, perusakan dinding sel memfasilitasi menekan (dingin atau panas) dan dengan demikian mengurangi residu minyak atau lemak dalam menekan kue.

Enzim, seperti pectinases, cellulases dan hemicellulases secara luas digunakan dalam pengolahan jus untuk mendegradasi dinding sel dan meningkatkan jus extractability. Gangguan dari matriks dinding sel juga mengeluarkan komponen, seperti senyawa fenolik ke dalam jus. USG meningkatkan proses ekstraksi dan karena itu dapat menyebabkan peningkatan dalam senyawa fenolik, alkaloid dan menghasilkan jus, biasanya yang tersisa di tekan kue.

d. Inaktivasi mikroba dan enzim

Inaktivasi mikroba dan enzim (pengawetan), misalnya pada jus buah dan saus adalah aplikasi lain dari USG dalam pengolahan makanan. Hari ini, pelestarian oleh peningkatan temperatur untuk jangka waktu yang singkat (Pasteurisasi) masih merupakan metode pengolahan yang paling umum untuk inaktivasi mikroba atau enzim yang mengarah ke rak-hidup lagi (pelestarian). Karena terkena suhu tinggi, metode termal ini sering kekurangan untuk banyak produk makanan. Produksi zat baru dari panas-dikatalisasi reaksi dan modifikasi makromolekul serta deformasi struktur tumbuhan dan hewan dapat mengurangi hilangnya kualitas. Oleh karena itu, perawatan panas dapat menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan indra atribut, yaitu tekstur, rasa, warna, bau, dan kualitas gizi, yaitu vitamin dan protein. USG adalah non-termal efisien (minimal) pengolahan alternatif. Pemanfaatan ultrasonik kavitasi untuk ekstraksi dan pengawetan makanan adalah suatu proses yang kuat baru teknologi yang tidak hanya dapat diterapkan dengan aman dan ramah lingkungan, tetapi juga efisien dan ekonomis. The homogenisasi dan efek pengawetan dapat dengan mudah digunakan untuk jus buah dan purees (misalnya jeruk, apel, jeruk, mangga, anggur, plum) dan juga untuk saus dan sup sayuran, seperti saus tomat atau sup asparagus.

USG telah menunjukkan potensinya dalam penghancuran patogen yang bertalian dengan makanan, seperti E.coli, Salmonellae, Ascaris, Giargia, Cryptosporidium kista, Dan virus polio. Berlaku untuk: pelestarian selai, selai atau lapisan, misalnya untuk es krim, jus buah dan saus, produk daging, susu

e. Sinergi dari USG dengan Suhu dan Tekanan

Ultrasonication sering lebih efektif bila dikombinasikan dengan metode anti-mikroba, seperti:

1. thermo-sonication, yaitu panas dan USG
2. mano-sonication, yaitu tekanan dan USG
3. mano-termo-sonication, yaitu tekanan, panas dan USG

4. Manfaat Ultrasonik

Ultrasonik  humidifier menghasilkan beberapa manfaat seperti:

Ø  Tidak ada lagi  masalah terhadap produk segar yang berkepanjangan,

Ø  Penyusutan berkurang seperti daya tahan  produk yang tinggi, rsiko penyusutan berat produk berkurang.

Ø  Loyalitas pelanggan yang lebih baik karena tampilan barang-barang yang menarik di supermarket

Ø  Prinsip adiabatik humidification pada pengambilan energi panas dan pendinginan sehingga produk yang ditampilkan segar (penguapan pendinginan dengan pendinginan simultan pengurangan waktu operasi agregat).

5.      Aplikasi ultrasonik

Aplikasi ultrasonik yang kami angkat adalah penyarian zeaxanthin dari sayuran. Metode  yang lain untuk penyarian ini adalah metode perendaman dan metode soxhlet. Cara kerja dari masing-masing metode ini berbeda. Hasil  yang diperoleh juga berbeda.

Cara kerja ultrasonik merupakan cara kerja dengan prinsip yang agak baru dalam proses penyarian pepejal cecair di mana masa penyarian yang agak singkat diambil untuk memperolehi hasil sarian berbanding dengan kaedah-kaedah yang lain. Secara umum, bahan yang hendak disari akan dimasukkan ke dalam sejumlah isi padu pelarut yang diperlukan di dalam kelalang Erlenmeyer. Campuran tersebut dibiarkan di dalam takung rendaman (ultrasonic bath) selama 20 minit. Hasil yang diperolehi akan melalui proses penurasan yang mana sisa pepejal dan hasil cecair dipisahkan.

6. Kesimpulan

Kesimpulan dari makalah ini adalah:

a.       Ultrasonik berfungsi untuk mempermudah ekstraksi buah dan menginaktivasi mikrobia dan enzim

b.      Pemanfaatan ultrasonik kavitasi untuk ekstraksi dan pengawetan makanan adalah suatu proses yang kuat baru teknologi yang tidak hanya dapat diterapkan dengan aman dan ramah lingkungan, tetapi juga efisien dan ekonomis.

c.       Sayuran yang mengandungi zeaxanthin yang paling tinggi telah dikenal pasti hasil daripada proses pemilihan 16 jenis sayuran tempatan yang dikaji berdasarkan kajian literatur dan ujikaji menggunakan ketiga-tiga kaedah iaitu rendaman, soxhlet dan ultrasonik. Ujikaji awal ini dapat menentukan kandungan zeaxanthin bagi setiap sayur-sayuran melalui analisis kualitatif (Kromatografi Lapisan Nipis) dan analisis kuantitatif (Spektrofotometer).

DAFTAR PUSTAKA

BOGA GMBH. 2005.Ultrasound Vegetable Fruit Air Humidifier. (Online). (Http://www.airwin.de, diakses 1 maret 2010).

Ganjloo, A., Rahman, R.A., Bakar, J., Osman, A., dan Bimakr, M. 2009. Feasibility of high-intensity ultrasonic blanching combined with heating for peroxidase  inactivation of seedless guava (Psidium guajava L.). Universitas Teknologi Malaysia. Malaysia.

Mokkila, M., Mustranta, A., Buchert, J., Poutanen, K (2004): Kekuasaan Menggabungkan USG dengan enzim dalam pengolahan jus berry, Di: 2nd Int. Conf. Biocatalysis Makanan dan Minuman, 19-22.9.2004, Stuttgart, Jerman. (dikutip dari artikel Ultrasonic Ekstraksi dan Pelestarian oleh Hielscher - USG Teknologi)

Moulton, KJ, Wang, LC (1982): Pilot-Plant Continuous Ultrasonic Studi Ekstraksi Protein Kedelai, di: Journal of Food Science, Volume 47, 1982. (dikutip dari artikel Ultrasonic Ekstraksi dan Pelestarian oleh Hielscher - USG Teknologi)

Rosaidah, M. 2005. Penyarian Zeaxanthin dari Sayur-sayuran Tempatan : Perbandingan kaedah penyarian dan Kesan Parameter Proses Terhadap Hasil Sarian Zeaxanthin. Universitas Teknologi Malaysia. Malaysia.

Ulusoy, B.H., Colak, H., dan Hampikyan, H. 2007. The Use of Ultrasonic Waves in Food Technology. Research Journal of Biological Sciences 2(4): 491-497

Jus Buah