SELEKSI DAN URAIAN PROSES PEMBUATAN GELATIN (ALEX PEPSEGA INDRA PUTRA)

 

BAB II SELEKSI DAN URAIAN PROSES

alex pepsega indra putra

 

II.1  Macam – macam Proses Pembuatan Gelatin

Pada prinsipnya proses pembuatan gelatin dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu proses asam dan basa. Perbedaan keduanya terletak pada proses perendamannya. Dimana pada proses asam, bahan baku diberi perlakuan perendaman dalam larutan asam (Gelatin tipe A). sedangkan pada proses basa, bahan baku diberi perlakuan perendaman dalam larutan basa (Gelatin tipe B).

 

II.1.1  Perendaman Asam

Perendaman asam dilakukan dalam pembuatan gelatin tipe A (acid). Tipe A ini umumnya dibuat dari kulit hewan muda (terutama kulit babi), sehingga proses pelunakannya dapat dilakukan dengan cepat yaitu dengan sistem perendaman dalam larutan asam. Kulit dari babi muda tidak memerlukan penanganan alkalis yang intensif karena jaringan ikatnya belum kuat terikat. Untuk itu cukup direndam dalam asam lemah (encer) dalam waktu yang tidak terlalu lama. Selain bahan baku berupa kulit hewan muda, gelatin tipe A dapat diperoleh dari ossein (Tulang lunak) dengan perendaman asam. Konsentrasi larutan asam dan waktu perendaman harus disesuaikan (Schrieber, 2007).

Pada perendaman asam, bahan baku (raw material) terlebih dahulu dilakukan perendaman dengan larutan asam sebelum melalui proses hidrolisis menjadi gelatin. Proses perendaman dalam larutan asam yang bertujuan untuk mengkonversi kolagen menjadi bentuk yang sesuai untuk ekstraksi, yaitu dengan adanya interaksi ion H⁺ dari larutan asam dengan kolagen. Sebagian ikatan hidrogen dalam tropokolagen serta ikatan-ikatan silang yang menghubungkan tropokolagen satu dengan tropokolagen yang lainnya dihidrolisis menghasilkan rantai-rantai tropokolagen yang mulai kehilangan struktur triple heliknya. Pada tahapan ini dilakukan perendaman dengan larutan HCl dengan konsentrasi 4-6% selama 1-2 hari dan suhu operasi adalah 40-90^oC. Proses ini akan menghasilkan tulang yang sudah lunak yang disebut ossein yang terdapat kolagen didalamnya (Schrieber, 2007).

 

 

Tulang Ikan

 

 

 

HCl

 

(Gambar II.1 Blok Diagram Proses Perendaman Asam)

 

 

II.1.2    Perendaman Basa

Perendaman basa biasa digunakan untuk bahan baku yang keras seperti dari kulit hewan tua atau tulang sapi maupun tulang babi. Dalam proses ini, kolagen direaksikan dengan NaOH serta melalui tahapan liming yang panjang sebelum diekstraksi.

Setelah melalui perendaman basa, kolagen dicuci hingga bebas dari basa  dan direaksikan dengan asam dengan tujuan untuk menghilangkan garam-garam yang terdapat pada bahan baku serta mencapai harga pH ekstraksi yang diinginkan. Hal ini dikarenakan untuk memenuhi rasio kekuatan gel terhadap viskositas pada produk akhir. Kualitas gelatin yang dihasilkan, meliputi bloom  dan viskositas, merupakan hasil dari hubungan antara konsentrasi NaOH, suhu, dan durasi pengkondisian. Pada pengkondisian yang lebih sesuai akan menghasilkan viskositas yang lebih besar. Kemudian kolagen didenaturisasi dan dikonversi menjadi gelatin melalui pemanasan,sama seperti pada proses asam.

Karena pada proses basa menggunakan kapur (liming processes), maka terdapat garam yang tinggi. Hal ini harus diatasi dengan menggunakan mekanisme pertukaran ion untuk menghilangkan jumlah garam yang berlebih tersebut. Selebihnya, proses berlangsung sebagaimana pada proses secara asam.

Jika direaksikan dengan basa berlebih, maka kolagen menjadi larut dalam air dingin. Hal ini mengakibatkan selama bahan baku dicuci dengan basa, kolagen akan larut dalam fase larutan dan berdampak pada yield yang lebih rendah.

 

Tulang ikan tuna

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HCl

 

 

 

(Gambar II.2 Blok Diagram Proses Perendaman Basa)

 

 

II.2  Seleksi Proses

Berdasarkan penjelasan macam-macam proses diatas, maka dapat dilihat perbandingan masing-masing proses pada tabel dibawah ini:

Tabel 2.1 Perbandingan Proses Perendaman Asam dan Basa

 

Karakteristik	Perendaman asam	Perendaman Basa
Bahan Baku	Kulit hewan muda : (kuliat babi), Kulit ikan, Tulang Lunak (ossein)	Bahan baku yang keras (kulit hewan tua, Tulang sapi, Tulang babi)
Waktu Perendaman	1-2 hari	2-3 bulan
Yield	lebih besar dari proses basa	Lebih kecil dari proses asam
Kekuatan Gel	150-300 bloom	50-200 bloom

Berdasarkan tabel 2.1, maka dipilih proses perendaman asam, pemilihan ini didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan berikut ini :

·         Waktu perendaman yang tidak terlalu lama untuk proses asam yaitu selama 1-2 hari.

·         Yield yang dihasilkan untuk proses asam lebih banyak daripada proses basa. Asam mampu mengubah serat kolagen triple heliks menjadi rantai tunggal, sedangkan larutan perendam basa hanya mampu menghasilkan rantai ganda. Hal ini menyebabkan pada waktu yang sama jumlah kolagen yang dihidrolisis oleh larutan asam lebih banyak daripada larutan basa.

·         Kekuatan gel yang dihasilkan dari perendaman asam lebih sesuai untuk penggunaan gelatin secara komersial yaitu sekitar 150-300 bloom. Selain itu juga semakin tinggi nilai bloom-nya (gaya yang digunakan untuk menekan per gram gelatin dalam suatu analisa tekstur 4 mm dari permukaan dengan kandungan 6.67% gelatin sampel pada 10ºC) maka semakin mudah gelatin membentuk gel dan semakin kuat kestabilan yang diberikan oleh gelatin pada campuran terhadap zat lain

 

II.3  Uraian Proses

Proses pembuatan gelatin dari tulang ikan kakap dibagi dalam 5 unit.

Adapun unit tersebut adalah sebagai berikut:

1.       Unit persiapan bahan baku (raw material pre treatment unit)

Pada unit ini terdapat 5 tahapan proses yaitu pengeringan bahan baku, pengecilan ukuran (size reduction process), penghilangan lemak (degreasing process), Pengendapan dan pemisahan, dan proses demineralisasi (perendaman asam).

2.       Unit reaksi (reaction unit)

Pada unit ini terjadi konversi kolagen menjadi gelatin melalui proses ekstraksi dan hidrolisis.

3.       Unit pemurnian (purification unit)

Unit purifikasi terdiri atas 3 tahapan proses yaitu penyaringan (filtration), pertukaran ion (ion exchange) dan penguapan (evaporation).

4.       Unit finishing

Pada unit ini terdiri atas proses ekstrusi, proses pengeringan (drying), dan proses penggerusan.

5.       Unit Packaging

Unit ini merupakan proses pengepakan (packaging).

 

Tulang Ikan Tuna

 

 

 

 

 

Gelatin

 

 

 

(Gambar II.3 Blok Diagram Proses Produksi Gelatin dari Tulang Ikan Kakap)

 

II.3.1 Unit Persiapan Bahan Baku (Raw Material Pre Treatment Unit)

II.3.1.1   Tahap Pengeringan

Pada tahapan ini dilakukan proses pengeringan bahan baku dengan metode alami, yaitu dengan cara dijemur. Pengeringan ini bertujuan untuk memastikan bahwa bahan baku yang akan disimpan didalam fish bone storage (F-111) memiliki kadar air rendah, sehingga dapat disimpan lebih lama. Proses pengeringan ini berlangsung selama 1 hari. Pada proses ini bahan baku yang dikeringkan dapat memenuhi kebutuhan perhari yang digunakan pada tahapan proses selanjutnya. Dengan memperhitungkan faktor keamanan maka jumlah bahan baku ditambahkan sebanyak 50% dari total kebutuhan perhari, sehingga total bahan baku yang dikeringkan berkisar 33 ton.

 

 

II.3.1.2   Tahap Pengecilan Ukuran (Size Reduction Process)

Pada tahapan persiapan bahan baku ini, tulang ikan kakap dari hasil limbah industri pengolahan ikan diangkut dengan menggunakan truk menuju storage tulang ikan kakap kemudian ditrasnport menggunakan belt conveyor (J-112) menuju ke alat pengecilan ukuran (size reduction). Alat pengecilan ukuran yang digunakan adalah roll crushers (C-110) yang dilengkapi dengan screener (X- 113). Tulang ikan yang keluar dari proses size reduction diharapkan dapat memperkecil ukuran bahan baku dair ukuran masukan sebesar 5-30 cm menjadi berukuran sekitar 0,5 cm, sehingga memperluas luas permukaan dari bahan baku dan mempermudah proses treatment pada tahap selanjutnya. Untuk tulang ikan kakap yang berukuran lebih besar dari 0,5 cm diumpankan kembali ke roll crushers melalui belt conveyor (J-114) dan bucket elevator (J-115) yang diharapkan ukuran tulang ikan kakap sebesar 0,5 cm. Tulang ikan kakap yang berukuran 0,5cm lolos screener di tampung di hopper (F-116) dan selanjutnya diumpankan ke dalam degreasing tank (M-120) dengan menggunakan belt conveyor (J-117) dan bucket elevator (J-122).

II.3.1.3   Penghilangan Lemak (Degreasing)

Tulang ikan kakap yang setelah melalui proses pengecilan ukuran (size reduction) ditransport menggunakan belt conveyor (J-117) dan bucket elevator (J- 122). menuju ke Degreasing Tank (M-120). Pada proses ini diharapkan deposit lemak yang tinggi dan campuran kotoran yang melekat pada tulang ikan kakap dihilangkan dengan menggunakan air panas dengan perbandingan antara tulang ikan dan air panas sebesar (1:2). Air panas akan berkontak langsung dengan tulang ikan yang sudah mengalami proses pengecilan ukuran. Kondisi temperatur yang diberlakukan adalah pada suhu antara titik cair lemak dan suhu koagulasi albumin tulang yaitu antara 32^oC-80^oC sehingga dihasilkan kelarutan lemak yang optimum. Oleh karena itu, diharapkan air panas masuk dalam proses yaitu sebesar (85-90^oC) untuk berkontak dengan tulang ikan. Adanya agitator atau pengaduk diperlukan agar proses penghilangan lemak terjadi secara merata dan lemak-lemak yang masih terdeposit dalam campuran dapat dihilangkan secara sempurna.

Kemudian lemak-lemak dan kotoran pada tulang ikan kakap dipisahkan di alat

settler (H-121).

II.3.1.4   Pengendapan dan Pemisahan

Tahapan ini merupakan tahapan penghilangan sisa minyak dari bahan baku. Tahapan ini terjadi pada alat settler (H-121). Proses settler akan memisahkan minyak yang terdapat dalam bahan baku. Minyak yang masih terkandung pada bahan baku akan mengapung pada bagian atas air. Minyak yang sudah terkumpul pada bahan baku akan dibuang sebagai waste water. Sedangkan bahan baku yang sudah bersih dari minyak akan dialirkan menuju ke tahap demineralisasi (perendaman asam) untuk dihilangkan kandungan mineralnya melalui screw conveyor (J-131).

II.3.1.5   Demineralisasi

Demineralisasi yaitu proses perendaman dalam larutan asam yang bertujuan untuk menghilangkan garam kalsium dan garam mineral lainnya dalam tulang ikan kakap. Proses ini akan menghasilkan tulang yang sudah lunak yang disebut ossein yang terdapat kolagen didalamnya dengan pH 4. Fungsi lain dari proses ini adalah menginisiasi terjadinya hidrolisis kolagen dan menghilangkan impurities non-kolagen.

Tulang ikan kakap dari Tangki pengendapan kemudian ditransport menggunakan screw conveyor (J-131) menuju ke Demineralitation Tank (R-130) dengan perbandingan laju alir antara tulang ikan kakap dan HCl sebesar (6:1). Pada tahapan ini dilakukan perendaman dengan larutan HCl dengan konsentrasi 4% v/v selama 1 hari dan suhu operasi adalah 90^oC. Reaksi yang terjadi pada tahapan ini adalah :

Ca₃(PO₄)_{2 (s)} + 4HCl_(l) àCaCl_2(l) + Ca(H₂PO₄)_{2 (g)}

Proses perendaman dalam larutan asam yang bertujuan untuk mengkonversi kolagen menjadi bentuk yang sesuai untuk ekstraksi, yaitu dengan adanya interaksi ion H⁺ dari larutan asam dengan kolagen. Sebagian ikatan hidrogen dalam tropokolagen serta ikatan-ikatan silang yang menghubungkan tropokolagen satu dengan tropokolagen yang lainnya dihidrolisis menghasilkan rantai-rantai tropokolagen yang mulai kehilangan struktur triple heliknya. Hasil proses ini kemudian dialirkan menuju ke tangki penampung dengan tujuan untuk

menampung sementara ossein yang diatur laju alirnya menuju ke hidrolisis tank (R-210) . Setelah melewati tahapan perendaman diharapkan pH nya mencapai 2 dengan tujuan untuk didapatkan kondisi bahan baku yang sesuai untuk proses ekstraksi, dimana pada pH 2 merupakan pH yang optimal untuk mendapatkan rendemen yang maksimal.

 

II.3.2 Unit Reaksi

II.3.2.1   Hidrolisis dan Ekstraksi

·       Hidrolisis

Pada unit reaksi terjadi di hidrolisis tank (R-210), umpan dialirkan menuju ke tangki hidrolisis dengan menggunakan screw conveyor (J-131). Di dalam tangki hidrolisa terjadi proses hidrolisis yang mana proses reaksi kimia yang memecah molekul air (H₂O) menjadi kation hidrogen (H⁺) dan anion hidroksida (OH^-). Proses ini biasanya digunakan untuk memecah polimer tertentu, terutama yang dibuat dari proses polimerisasi tumbuh bertahap (step-growth polymerization) dimana terdapat rantai-rantai penyusunnya terikat dalam satu ikatan. Pada proses ini kolagen yang merupakan ikatan tropokolagen dipecah menghasilkan rantai-rantai tropokolagen yang mulai kehilangan struktur tripel heliknya menjadi gelatin melalui hidrolisis. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

C102H149N31O38 + H2O à C102H151N31O39

Kolagen              Air                Gelatin

Suhu operasi berada diatas suhu susut kolagen yaitu 60-90 ^oC sedangkan waktu yang paling optimal yaitu 6 jam dalam kondisi asam dengan pH 2 karena jika dilanjutkan ossein akan akan hancur dan larut dalam air. Hidrolisis dengan pemanasan (T > 40 ^oC) akan melanjutkan perusakan ikatan-ikatan silang serta untuk merusak ikatan ikatan hidrogen. Ikatan-ikatan hidrogen yang telah dirusak dan ikatan-ikatan kovalen yang dipecah akan menghasilkan konversi yang larut air. Tropokolagen pada saat proses hidrolisis akan mengalami reaksi dengan reaksi hidrolisis tropokolagen pada saat perendaman dalam larutan asam. Ikatan- ikatan hidrogen dan ikatan silang kovalen tropokolagen diputus sehingga struktur triple helix akan terpecah dan membentuk gelatin yang larut dalam air. Ukuran

partikel yang masuk ke dalam proses akan mempengaruhi pula pada kecepatan proses hidrolisis ini. Semakin kecil ukuran partikel yang masuk maka proses berlangsung semakin cepat. Selain itu yield yang dihasilkan juga semakin besar. (Schrieber, 2007)

·       Ekstraksi

Ekstraksi bertujuan untuk mengambil gelatin dalam larutan campuran hasil hidrolisa air. Ekstraksi kolagen tulang dilakukan dalam suasana asam pada pH 2 karena untuk mendapatkan rendemen yang maksimal. Dimana faktor yang mempengaruhi hasil rendemen diantaranya pH, suhu operasi dan ukuran bahan baku. Pada proses ini perlu diketahui bahwa air mengambil kembali / mengekstrak kembali gelatin yang masih terkandung dalam kolagen yang tidak bereaksi. Hasil dari proses ini sekitar 5 % larutan gelatin. Tangki yang digunakan adalah tangki ekstraksi-hidrolisis dengan jacket pemanas dan pengaduk. Produk dari hidrolisa tank (R-210) kemudian ditampung dalam tangki netralisasi (M-212) untuk menetralkan Ph produk dengan penambahan NaOH

 

II.3.3 Unit Purifikasi

II.3.3.1   Penyaringan (Filtration)

Filtrasi atau penyaringan bertujuan untuk menyaring antara larutan gelatin dengan impurities yang masih terbawa setelah melalui proses sebelumnya. Adapun pengotor tersebut berupa koloid, bakteri dan abu yang masih terdapat dalam larutan gelatin. Produk dari tangki netralisasi (M-212) kemudian ditransfer menggunakan pompa (L-312) menuju filter press (H-310) dimana gelatin dilewatkan pada saringan yang berukuran 1 mikron. Filtrat yang berupa larutan gelatin kemudian dipompa menuju Ion Exchanger (D-320) (Schrieber, 2007).

II.3.3.2   Deionisasi (Ion Exchange)

Deionisasi bertujuan untuk menghilangkan ion-ion pada larutan gelatin yang masih encer. Digunakan resin kation (R-SO₃H) untuk menghilangkan kation berupa Na⁺ dan resin anion 2R-NH₃OH untuk menghilangkan anion berupa Cl^- yang terdapat dalam larutan gelatin. Resin yang digunakan berfungsi untuk mempertukarkan H⁺ dengan kation yang terdapat dalam larutan gelatin. Adapun reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

 

R-SO3H + NaCl	à Na (R-SO3)	+ HCl
2R-NH3OH + HCl	à (R-NH3)2Cl	+ H2O

Hal ini dilakukan untuk menghilangkan efek-efek yang tidak dinginkan dan menghasilkan gelatin sesuai dengan standar yang ditetapkan (Schrieber, 2007).

II.3.3.3   Pemekatan / Evaporasi

Dalam proses ini gelatin yang telah dipurifikasi dan didemineralisasi terdiri lebih dari 90% air. Air ini harus dihilangkan karena hanya gelatin yang telah dipekatkan hingga kandungan airnya 10-12% yang diperbolehkan dalam spesifikasi produk. Oleh sebab itu, digunakan double effect evaporator (V-340) untuk melakukan proses pemekatan hingga kadar air larutan gelatin menjadi 50%. Dalam proses pemekatan ini digunakan barometric condenser (E-351) dan steam jet ejector (G-352) untuk memvakumkan proses. Kemudian setelah melalui proses evaporasi, selanjutnya di transport menggunakan centrifuge pump (L-411) menuju proses chilling extruder (M-410) (Schrieber,2007).

 

II.3.4 Unit Finishing

II.3.4.1   Chilling Ekstrusi

Ekstrusi adalah suatu proses dimana bahan dipaksakan oleh sistem ulir untuk mengalir dalam suatu ruangan yang sempit sehingga akan mengalami pencampuran dan pemasakan sekaligus dan dirancang untuk menghasilkan produk ekstrusi yang menggelembung-kering (puff dry). Produk yang terbentuk seperti mie yang panjangnya 1-2 feet panjang tebal 1.8 inch. Dengan chilling ekstrusi (M-

410) ini luas permukaan yang dihasilkan meningkat. Kemudian setelah melewati proses chilling ekstrusi, selanjutnya produk menuju Tunnel Dryer (B-420) (Schrieber,2007).

II.3.4.2   Pengeringan (Drying)

Proses pengeringan ini menggunakan Tunnel dryer (B-420). Digunakan tipe tunnel dryer agar proses dapat berlangsung secara kontinyu. Gelatin dengan kadar air berkisar antara 40-50% kemudian dikeringkan hingga kadar airnya sekitar 10%. Tujuan pengeringan ini sendiri adalah mendapatkan produk gelatin kering yang memiliki kadar air relatif kecil. Udara yang digunakan untuk

pengeringan ini bersuhu 110^oC. Setelah melalui proses pengeringan, selanjutnya akan di transport menuju ball mill (C-430). (Schrieber,2007)

 

 

II.3.4.3   Penggilingan

Gelatin dengan kadar air sekitar 10% kemudian dihancurkan sampai didapatkan bentuk ukuran yang diinginkan. Penggilingan dilakukan oleh ball mill (C-430) sehingga didapatkan ukuran gelatin sekitar 140 mesh yang siap untuk dikemas. Setelah melewati tahap penggilingan, selanjutnya akan melalui tahap screener (X-431), setelah melewati tahap screener produk yang belum sesuai dengan ukuran yang diinginkan akan di transport menggunakan belt conveyor (J-

432) menuju bucket elevator ( J-433) kemudian di kembalikan pada proses penggilingan agar didapatkan ukuran yang sesuai. Produk yang lolos di transport menggunakan belt conveyor menuju Gelatine bin (F-440).

 

II.3.5. Unit Packaging

Gelatin dikemas dalam wadah yang dapat menampung 25 kg dan 50 kg. Tujuan pengepakan ini adalah untuk memudahkan dalam pengangkutan bahan ke konsumen dan melindungi gelatin dari kondisi luar baik berupa kelembapan, panas, kotoran, dan hal lain yang dapat merusak isi dari gelatin.