1

MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING

Tujuan Instruksional Khusus

Mahasiswa mampu merancang kemasan modifikasi atmosfir untuk produk hortikultura.

DEFENISI :

Pengemasan produk dengan menggunakan bahan

kemasan yang dapat menahan keluar masuknya gas

sehingga konsentrasi gas di dalam kemasan berubah dan

ini menyebabkan laju respirasi menurun, mengurangi

pertumbuhan mikroba, mengurangi kerusakan oleh enzim

serta memperpanjang masa simpan.

Alasan Perkembangan MAP

Perubahan pola makan

Perubahan gaya hidup

Kebutuhan akan produk yang aman

Memperpanjang umur simpan

Perluasan pasar

Perkembangan teknologi kemasan

Penggunaan fasilitas produksi dan distribusi yang

terpusat

Penerapan MAP :Penerapan MAP :

Shipping containerShipping container

Retail packages for sliced commodityRetail packages for sliced commodity

Retail packages for individual units of commodityRetail packages for individual units of commodity

Keuntungan & kerugian sama seperti pada CAKeuntungan & kerugian sama seperti pada CA

2

Keuntungan :Keuntungan :

Menunda proses kematanganMenunda proses kematangan

Menurunkan laju respirasiMenurunkan laju respirasi

Mengurangi produksi etilenMengurangi produksi etilen

Mengurangi sensitivitas produk terhadap kerja etilenMengurangi sensitivitas produk terhadap kerja etilen

Mengurangi perubahan komposisi akibat pematanganMengurangi perubahan komposisi akibat pematangan

Kerugian :Kerugian :

[ ] CO[ ] CO22 > batas toleransi > batas toleransi kerusakan fisiologiskerusakan fisiologis

[ ] O[ ] O22 < batas toleransi < batas toleransi respirasi anaerobrespirasi anaerob

Keuntungan MAPKeuntungan MAP

Berpotensi meningkatkan umur simpan Berpotensi meningkatkan umur simpan 5050--400%400%

Mengurangi kehilanganMengurangi kehilangan

Produk dapat didistribusikan pada area Produk dapat didistribusikan pada area pemasaran yang lebih luaspemasaran yang lebih luas

Menyediakan produk bermutu tinggiMenyediakan produk bermutu tinggi

Memudahkan penangananMemudahkan penanganan

Memperbaiki penampilanMemperbaiki penampilan

Sedikit atau bahkan tidak memerlukan pengawetSedikit atau bahkan tidak memerlukan pengawet

Kelemahan MAPKelemahan MAP

Biaya tambahanBiaya tambahan

Memerlukan kontrol suhuMemerlukan kontrol suhu

Diperlukan formulasi gas yang berbedaDiperlukan formulasi gas yang berbeda

Peralatan dan training khususPeralatan dan training khusus

Perhatian terhadap kemananan panganPerhatian terhadap kemananan pangan

Meningkatkan volume kemasanMeningkatkan volume kemasan

Keuntungan akan hilang jika kemasan Keuntungan akan hilang jika kemasan terbuka atau bocorterbuka atau bocor

Masa simpan relatif produk yang dikemas dengan MAP 2 x > dari Masa simpan relatif produk yang dikemas dengan MAP 2 x > dari produk yang disimpan pada kondisi udara biasa, dan pada suhu produk yang disimpan pada kondisi udara biasa, dan pada suhu optimal masa simpannya 4 x > panjang.optimal masa simpannya 4 x > panjang.

20-25oC

Suhu Opt.

Udara

MA

Udara

MA

1 2 3 4

Masa Simpan Relatif

Suhu opt = 0oC untuk produk yang tidak

sensitif terhadap

chilling injury dan 5-14oC untuk produk

yang sensitif terhadap chilling injury

3

Gambar 1. Pertukaran gas dalam kemasan MAP dari produk segar

Pengaruh kemasan terhadap produk segar :Pengaruh kemasan terhadap produk segar :

­­ Barrier bagi pergerakan uap airBarrier bagi pergerakan uap air

­­ Membantu mempertahankan RH yang tinggi Membantu mempertahankan RH yang tinggi menyebabkan menyebabkan kondensasi air di permukaan kondensasi air di permukaan kondisi yang sesuai untuk kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamurpertumbuhan jamur

­­ Mempertahankan turgor buah dan sayuranMempertahankan turgor buah dan sayuran

­­ Melindungi produk dari kontaminasiMelindungi produk dari kontaminasi

­­ Melindungi produk dari cahayaMelindungi produk dari cahaya

­­ Melindungi produk dari benturanMelindungi produk dari benturan

FaktorFaktor--faktor yang mempengaruhi permeabilitas film faktor yang mempengaruhi permeabilitas film kemasan :kemasan :

Nature of gasNature of gas

Structure and thickness of materialStructure and thickness of material

TemperatureTemperature

Relative humidity for some materialsRelative humidity for some materials

Partial pressuresPartial pressures

4

TAHAPANTAHAPAN--TAHAPAN DALAM MERANCANG MAP TAHAPAN DALAM MERANCANG MAP UNTUK SATU KOMODITI :UNTUK SATU KOMODITI :

Penentuan laju respirasi dari produkPenentuan laju respirasi dari produk

Penentuan konsentrasi OPenentuan konsentrasi O22 dan COdan CO22 optimumoptimum

Penentuan jenis film kemasanPenentuan jenis film kemasan

Desain Kemasan atmosfir termodifikasiDesain Kemasan atmosfir termodifikasi

1. PENENTUAN LAJU RESPIRASI1. PENENTUAN LAJU RESPIRASI

DapatDapat dilakukandilakukan dengandengan sistemsistem tertutuptertutup ((closed systemclosed system))

Data yang Data yang diperolehdiperoleh (% O(% O22 dandan COCO22) ) ditransferditransfer keke dalamdalam satuansatuan ml/kgml/kg--jamjam

RRrr = laju produksi CO= laju produksi CO22 atau laju konsumsi Oatau laju konsumsi O22

MMww = berat molekul (CO= berat molekul (CO22 = 44, dan O= 44, dan O22 = 32)= 32)

CC = perbedaan konsentrasi O= perbedaan konsentrasi O22 atau COatau CO22 (%) antara dua pengukuran(%) antara dua pengukuran

VV = volume kemasan (l)= volume kemasan (l)

RR = konstanta gas (0.0821 dm= konstanta gas (0.0821 dm33.atm/K/mol).atm/K/mol)

WW = berat contoh (kg)= berat contoh (kg)

= kerapatan jenis contoh (kg/l)= kerapatan jenis contoh (kg/l)

toto = suhu penyimpanan (= suhu penyimpanan (ooC)C)

TT = interval pengamatan (jam)= interval pengamatan (jam)

)273(

)(100

103

o

w

rtTxRxWx

WVx

CxxM

R

2. PENENTUAN KONSENTRASI O2. PENENTUAN KONSENTRASI O22 DAN CODAN CO22 OPTIMUMOPTIMUM

Dilakukan dengan menyimpan produk pada komposisi udara Dilakukan dengan menyimpan produk pada komposisi udara (konsentrasi O(konsentrasi O22 dan COdan CO22 yang berbedayang berbeda--beda)beda)

Kombinasi gas OKombinasi gas O22 dan COdan CO22 yang dapat memberikan umur simpan yang dapat memberikan umur simpan yang panjang merupakan daerah MA yang optimum untuk produk yang panjang merupakan daerah MA yang optimum untuk produk tersebut.tersebut.

Contoh :Contoh : Campuran gas Campuran gas : 1: 1--3% O3% O22 dan 5dan 5--7% CO7% CO22 11--3% O3% O22 dan 8dan 8--10% CO10% CO22 33--5% O5% O22 dan 5dan 5--7% CO7% CO22 33--5% O5% O22 dan 8dan 8--10% CO10% CO22 Udara biasa sebagai kontrolUdara biasa sebagai kontrol SuhuSuhu : 0,5 dan 10: 0,5 dan 10ooCC

Lama Penyimpanan : 5,10,15 and 20 hariLama Penyimpanan : 5,10,15 and 20 hari

5

3. PENENTUAN JENIS FILM KEMASAN3. PENENTUAN JENIS FILM KEMASAN

Faktor yang harus diperhatikan dalam memilih jenis kemasan Faktor yang harus diperhatikan dalam memilih jenis kemasan untuk MAP adalah koefisien permeabilitas dari film kemasan.untuk MAP adalah koefisien permeabilitas dari film kemasan.

Yang paling banyak digunakan adalah LDPE dan PVCYang paling banyak digunakan adalah LDPE dan PVC

Jenis FilmJenis Film Permeabilitas*Permeabilitas* Perbandingan COPerbandingan CO22 : O: O22

COCO22 OO22

LDPELDPE 7,7007,700--77,00077,000 3,9003,900--13,00013,000 2.02.0--5.95.9

PVCPVC 4,2634,263--8,1388,138 620,2,248620,2,248 3.63.6--6.96.9

PolipropilenPolipropilen 7,7007,700--21,00021,000 1,3001,300--6,4006,400 3.33.3--5.95.9

PolistirenPolistiren 10,00010,000--26,00026,000 2,6002,600--7,7007,700 3.43.4--3.83.8

SaranSaran 5252--150150 88--2626 5.85.8--6.56.5

PoliesterPoliester 180180--390390 5252--130130 3.03.0--3.53.5

Tabel 1. Jenis dan permeabilitas film yang tersedia sebagai bahan Tabel 1. Jenis dan permeabilitas film yang tersedia sebagai bahan pengemas produk segarpengemas produk segar

*) dalam ml/m2/mil/hari-1 atm

PEMILIHAN FILM KEMASAN BERDASARKAN MANNAPERUMA PEMILIHAN FILM KEMASAN BERDASARKAN MANNAPERUMA et al.,et al.,

Mannaperuma Mannaperuma et al.,et al., (1989) memilih film kemasan (1989) memilih film kemasan berdasarkan metode grafik dengan persamaan :berdasarkan metode grafik dengan persamaan :

xx22 = c= c22 + + // (c(c11 –– xx11)) xx = konsentrasi gas di dalam kemasan= konsentrasi gas di dalam kemasan cc = konsentrasi gas di luar kemasan= konsentrasi gas di luar kemasan = perbandingan laju produksi CO= perbandingan laju produksi CO22 dengan laju dengan laju konsumsi Okonsumsi O22 = perbandingan koef.permeabilitas film kemasan = perbandingan koef.permeabilitas film kemasan

terhadap COterhadap CO22 dedengan Ongan O22 Angka subskrip 1 menyatakan OAngka subskrip 1 menyatakan O22 dan 2 unuk COdan 2 unuk CO22

Grafik Pemilihan Jenis Film Kemasan (Gunadnya, 1993)

Tabel 2. Koefisien permeabilitas film kemasan hasil perhitungan dan

penetapan (ml-mil/m2-jam-atm)

Jenis Tebal (mil)

10oC* 15oC* 25oC** ***

O2 CO2 O2 CO2 O2 CO2

LDPE 0.99 - - - - 1002 3600 3.59

PP 0.61 265 364 294 430 229 656 2.86

SF 0.57 342 888 473 748 4143 6226 1.56

WSF 0.58 226 422 291 412 1464 1470 1.00

*) Hasil Perhitungan

**) Hasil penetapan metode ASTM 1413

***) pada suhu 25oC

LDPE = Low Density Polyethylen

SF = Stretch Film

PP = Polipropilen

WSF = White Stretch Film

6

Tabel 3. Jenis film kemasan dan keadaan MA optimal untuk buah-buahan

Komoditas

Keadaan MA opt

Jenis Film Masa Simpan (Hari) Suhu (oC)

MA Tanpa MA

Salak Pondoh

2-6% O2, 10-28% CO2

SF 30 28 10

Belimbing 3-10% O2, 3-7% CO2

PP,0.04 mm 44 8 10

Sawo 3-5% O2, 8-10% CO2

SF 0.057 mm 15 5 15

Rambutan Binjai

3-5% O2, 12-15% CO2

SF 0.057 mm 16 4 15

Arben Chandler

2-5% O2, 13-17% CO2

SF 0.057 mm 10 5 10

Arben Oso

2-5% O2, 13-17% CO2

SF 0.057 mm 10 5 10

Jamur Merang

4-8% O2, 13-17% CO2

WSF 6 2 10

4. DESAIN KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

Berat buah yang dikemas dan luas permukaan kemasan diperoleh dengan

menggunakan persamaan keseimbangan sebagai berikut :

b

xcPAWR

)( 222

W = berat buah (kg)

R = laju respirasi (ml/kg.jam)

P = permeabilitas kemasan (ml.mil/m2.jam.atm)

A = luas kemasan (m2)

b = ketebalan kemasan (m)

c = komposisi udara normal

x = komposisi udara dalam kemasan

Sub skrip 1 = konsentrasi O2 dan 2 = [ ] CO2

Contoh :

Dari hasil penentuan laju respirasi dan komposisi atmosfir optimum untuk penyimpanan buah jambu mete pada suhu 10o C diperoleh hasil sebagai berikut :

− Laju respirasi (konsumsi O2) = 10.15 ml/kg-jam

− Laju respirasi (produksi CO2) = 27.47 ml/kg-jam

− Daerah MA optimum = 4-6% O2, 5-9% CO2

− Film kemasan terpilih = Polipropilen, dengan permeabilitas terhadap O2 = 265 ml.mil/m2.jam atm, dan terhadap CO2 = 364 ml.mil/m2.jam.atm

− Jika luas permukaan kemasan dibuat tetap yaitu 0.0187 m2 dan tebal kemasan = 0.58 mil

Maka dengan menggunakan rumus di atas, jambu mete yang dapat dikemas adalah :

b

xcPAWR

)( 222

W. 10,15 = 265.0,0187 (0,21-0,04)/0,58

W. 10,15 = 4.9555 (0,293)

W. 10,15 = 1,4525

W = 0,14 kg

W. 27,47 = 364.0,0187 (0,21-0,05)/0,58

W. 27,47 = 6.8068 (0,276)

W. 27,47 = 1,8787

W = 0,06 kg

Jadi berat jambu mete yang dapat dikemas dengan luas permukaan 187 cm2 = 60-140 gr

7

Daerah MA

jambu mete

Cara pengemasan :

• Buah/sayur yang segar dengan tingkat kematangan relatif seragam

dibersihkan, ditimbang dan dimasukkan ke dalam trayfoam

• Kemasan kontrol tidak ditutup dengan film kemasan, sedang yang

lainnya ditutup

• Caranya : pinggirian trayfoam diberi double tape dan pada badan trayfoam digunakan cellophan tape untuk melekatkan film kemasan

• Film kemasan tidak menutupi bagian bawah trayfoam

PERKEMBANGAN MAP

Intelligent packaging/Active packaging :

Kemasan yang mempunyai kemampuan untuk menghilangkan atau

mengabsorbsi gas dan uap sesuai dengan kebutuhan

Kategori active packaging :

Oxygen scavenging

Carbon dioxida formation

Aroma removal

Off-flavor removal

Ethylene removal

Ethanol removal

Water removal

Edible films

Oxygen Scavenger System

• Pengertian : penyerap oksigen di dalam kemasan • Contoh jenis bahan : besi (dalam bentuk bubuk),

asam askorbat, sulfit, enzim. • Bahan penyerap dan penambah oksigen (absorber

dan emitters CO2 : Asam askorbat dan besi karbonat

8

Mekanisme Oksidasi dari Bubuk Besi Contoh Oxygen Adsorber Komersial

Jenis penyerap etilen

KMnO4, karbon aktif dan mineral lain yang dimasukkan ke sachet dan diserapkan pada silika gel.

Permanganat mengoksidasi etilen membetuk etanol dan asetat

penyerap berbentuk katalis logam seperti pallaidum

karbon aktif yang mengandung bromin, tetapi penggunaannya harus hati-hati gas Bromin

mineral –mineral yang mempunyai kemampuan menyerap etilen seperti zeolit, tanah liat dan batu Oya dari Jepang

Kombinasi diena dan triena yang defisien elektron pada bahan kemasan

9

Mekanisme oksidasi etilen oleh KMnO4 ABSORBER AIR DAN UAP AIR

• Karbon aktif, zeolit, silika gel

• granula-granula polimer superabsorbent

• film dilaminasi dengan propilen glikol dan

polivinil alkohol (PVA)

• penambahan bahan anti kabut (anti fog) yang

dicampur dengan resin polimer

• garam poliakrilat dan kopolimer graft dari pati

ETHANOL EMITTERS

• Etanol merupakan bahan pengawet

• Dalam konsentrasi tinggi dapat mendenaturasi protein dari kapang dan ragi antimikroba

• Memperpanjang umur simpan

10

Antimicrobial Packaging