Kamis, 04 November 2010

TEKNOLOGI EKSTRUKSI

Sejarah Ekstrusi
Teknologi ekstrusi merupakan teknologi yang cukup tua. Pada tahun 1797
di Inggris, Joseph Bramah menciptakan mesin untuk membuat pipa tanpa
sambungan yang diperkirakan sebagai mesin ekstrusi pertama. Tidak lama
kemudian produk-produk lain seperti sabun, macaroni, dan bahan-bahan
bangunan diproses menggunakan mesin yang sama. Pada mesin ini untuk
menggiling dan mencampur bahan digunakan piston yang dioperasikan oleh
tangan. Karena keterbatasan proses yang dilakukan ekstruder terdahulu maka
ekstruder yang menggunakan ulir (screw) diciptakan untuk kebutuhan industri
kabel. Konsep awal yang diketahui mengenai ekstruder ulir tunggal ditemukan di
tahun 1873 pada suatu gambar rancangan milik Phoenix Gummiwerke A.G.
Sementara ekstruder ulir ganda yang pertama dikembangkan pada tahun 1869
oleh Follows dan Bates di Inggris untuk keperluan industri sosis. Sejak saat itu
penggunaan ekstruder bagi pengolahan semakin meningkat (Janssen, 1978).
Ekstruder memiliki banyak jenis ukuran,bentuk dan metode pengoperasian. Ada ekstruder yang dioperasikan secara hidraulik dimana pada ekstruder ini piston berperan untuk mendorong adonan melalui lubang pencetak(die) yang terletak pada ujung ekstruder. Terdapat pula ekstruder tipe roda,dimana bahan didorong keluar atas hasil kerja dua roda yang saling berputar.Kemudian yang telah banyak dikenal saat ini ialah ekstruder tipe ulir (screw)dimana putaran ulir akan memompa bahan keluar melalui die. Ekstruder digunakan padapengolahan bahan makanan karena ekstruder mampu menghasilkan energi mekanis yang digunakan untuk proses pemasakan bahan. Ekstruder mendorong bahan/adonan dengan cara memompanya melalui sebuah
lubang dengan bentuk tertentu. Ekstruder mampu melakukan proses pencampuran
dengan baik yang bertujuan agar bahan homogen dan terdispersi dengan baik(Frame, 1994).
Mesin ekstrusi atau biasa disebut ekstruder merupakan alat yang cukup
sederhana namun memiliki keunikan tersendiri. Prinsip dasar kerja alat ini ialah
memasukkan bahan-bahan mentah yang akan diolah kemudian didorong keluar
melalui suatu lubang cetakan (die2) dalam bentuk yang diinginkan


Prinsip ekstrusi dalam pengolahan makanan yang menggabungkan proses pendorongan bahan, pencampuran dan pembentukan bukanlah hal yang baru.

Prinsip ekstrusi telah diterapkan dalam industri makanan sejak tahun 1930an
untuk pembuatan pasta. Pada tahun-tahun berikutnya diterapkan pada industri
kembang gula, industri roti dan kue, terutama pada proses frosting kue. Pada
tahun 1950, kemudian digunakan juga untuk produksi sereal, campuran minyak
biji-bijian untuk industri pakan. Proses-proses pengolahan tersebut merupakan
teknologi ekstrusi pada generasi pertama. Pada tahun 1960an teknologi ini
digunakan untuk mengubah ikatan silang dan mengikat biopolimer untuk
membuat protein nabati bertekstur. Terobosan ini menyediakan pengetahuan
dasar bagi ekstrusi HTST (High Temperature Short Time) modern yang
memungkinkan diciptakannya produk-produk baru pada industri makanan. Prinsip
penerapannya pada industri makanan umumnya berdasarkan pada gelatinisasi pati,
pembentukan kompleks lemak-pati, denaturasi dan teksturisasi protein,
pengikatan, reaksi kimia dan biokimia, pengaruh tekanan/penggilingan dan
pengembangan (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982). Dewasa ini ekstrusi telah berkembang penerapannya untuk beragam produk yang perlu dimasak/dimatangkan. Salah satu kunci dalam beranekaragamnya hasil produk ekstrusi terletak pada bagian die-nya, dimana dari sinilah bahan akan didorong keluar. Fungsi die dalam pembuatan produksi pasta telah meningkatkan keragaman penggunaannya dalam menghasilkan produk dengan berbagai macam bentuk, kandungan air dan konsistensi (Holmes, 2007).

Formulasi bahan yang digunakan dapat menjadikan produk akhir berbeda
hasilnya. Beragam jenis biji-bijian dan umbi-umbian seperti jagung dan kentang,
dapat digunakan sebagai bahan baku pada proses ekstrusi. Bahan-bahan tersebut
dapat menghasilkan produk akhir yang ringan dan renyah. Dengan tersedianya
beranekaragam bahan, maka lahirlah produk
ekstrusi generasi kedua yang
memiliki kemampuan untuk mengembang dengan beragam bentuk. Produk
generasi ketiga dari proses ekstrusi dihasilkan dari campuran berbagai macam
formulasi bahan, yang pada umumnya berbahan dasar pati. Untuk mendapatkan
kandungan air yang dikehendaki, maka produk dilewatkan pada suatu alat
pengering. Setelah itu tersedia teknologi untuk melakukan proses ko-ekstrusi (co-
extrusion). Proses ini memungkinkan pembentukan produk yang memiliki
selubung luar dari suatu bahan dan mengisinya dengan bahan lain yang dilakukan
hanya dalam satu proses saja. Sebagai hasilnya dapat diperoleh makanan ringan
dengan lapisan luar yang renyah dan lapisan dalam yang lembut.
Teknik ekstrusi dengan menggunakan ulir (screw) merupakan teknik yang
paling sering digunakan secara luas. Tujuannya ialah untuk merubah polimer
bahan mentah dalam bentuk tepung atau pelet melalui serangkaian kombinasi
proses seperti pencampuran, penggilingan, pembentukan dan proses pencetakan
menjadi bahan jadi atau bahan setengah jadi. Bentuk dan tekstur produk yang
dihasilkan hanya dapat diperoleh melalui proses ekstrusi. Bentuk, ukuran, jenis
dan jumlah bahan mentah yang ditambahkan ke dalam ekstruder tergantung dari spesifikasi mesin ekstruder yang digunakan (Nowjee,2004). Dewasa ini telah
tersedia banyak jenis ekstruder yang mampu mengolah bahan mentah dengan
bentuk yang masih kasar, berukuran cukup besar (flake, irisan, potongan,
cincangan, dll.)dan mengandung kadar air yang tinggi dalam jumlah yang besar.


Unsur-unsur Pengolahan Makanan dengan Ekstrusi

Pengawasan yang baik terhadap kualitas dan spesifikasi bahan mentah
sesuai standar tertentu, merupakan hal yang sangat penting untuk dilakukan. Hal
ini bertujuan untuk menjamin kualitas produk yang dihasilkan tetap seragam.
Suatu sistem pengawasan yang tepat perlu dilaksanakan untuk menghasilkan
kontrol kualitas produk yang sesuai dengan harapan (Schaaf Technologie GmbH,
2007).
Ekstrusi dapat digunakan untuk proses pemasakan tepung mentah menjadi
tepung masak ataupun produk setengah jadi yang siap menjadi bahan dasar untuk
industri pengolahan selanjutnya. Ekstruder yang telah lama dikenal untuk
melakukan proses ini ialah ekstruder tipe Brady Cooker. Bahan yang digunakan
pada alat ekstrusi ini biasanya memiliki kandungan air yang rendah dan produk
akhir yang dihasilkan dengan alat ini tidak selalu matang sempurna dan seringkali
harus digiling lebih lanjut untuk mencapai keseragaman ukuran partikel yang
diinginkan. Ekstruder ini banyak digunakan untuk pembuatan konsentrat dan
banyak membantu program perbaikan gizi masyarakat.
Bila produk akhir yang diinginkan berbentuk produk yang mengembang
maka digunakan ekstruder yang dapat mengolah bahan pada kadar air sedang.
Produk akhir yang dihasilkan hampir selalu mencapai tingkat matang sempurna.
Produk ekstrusi menjadi renyah karena terbentuknya rongga-rongga berupa
gelembung gas di dalamya sehingga menghasilkan dinding-dinding gelembung
yang tipis dan rapuh. Kerenyahan akan hilang jika produk menyerap air dan
tekstur melembek. Dengan menyerap air maka dinding gelembung tidak lagi kaku
tetapi lentur dan lembek serta mudah hancur (Hudaya, 1999).
Bahan-bahan yang digunakan pada proses ekstrusi untuk pengolahan
makanan pada umumnya sama saja dengan bahan-bahan yang digunakan pada

2.2.1 Bahan Makanan Yang Akan Diolah

proses pengolahan makanan lainnya, dalam arti bahan-bahan tersebut memiliki
kualitas yang baik sebagai bahan makanan dan bila akan ditambahkan bahan-
bahan tambahan lainnya maka harus digunakan bahan-bahan yang diizinkan dan
memenuhi kemurnian yang dibutuhkan. Tetapi perlu diperhatikan juga, bahwa
semua jenis bahan yang akan ditambahkan dalam proses pengolahan akan
memiliki kecenderungan untuk ikut memodifikasi proses dan mempengaruhi
produk akhir yang diolah.

Proses ekstrusi menggunakan energi mekanis dan energi panas yang besar
dengan tekanan yang tinggi, hal ini akan mengakibatkan bahan-bahan yang
berbentuk bubuk, butir dll., berubah menjadi lebih cair. Oleh karena itu
karakteristik-karakteristik bahan seperti friksi permukaan, kekerasan, kepadatan
partikel menjadi penting untuk diperhatikan.
Struktur dasar dari produk-produk yang diekstrusi diperoleh dengan cara
mengubah dan mengatur sifat-sifat biopolimer-biopolimer alami, seperti pati dan
protein dari jenis tertentu. Biopolimer alami memainkan peran yang penting
dalam pembentukan struktur produk. Pada umumnya biopolimer ini berubah
menjadi polimer-polimer yang meleleh pada temperatur yang tinggi. Lelehan ini
membentuk fase kontinyu yang akan mengikat semua partikel-partikel bahan lain
yang terdapat dalam fase terdispersi dan membantu
dalam menahan proses pelepasan gas ketika tahap pengembangan terjadi, oleh karena itu struktur gelembung yang mengembang dapat terbentuk (Frame, 1994).
Kunci dari keberhasilan pemilihan bahan untuk ekstrusi ialah dengan
mengetahui bagaimana tiap bahan-bahan tersebut bereaksi di bawah parameter-
parameter pengolahan yang terjadi dalam proses ekstrusi. Salah satu faktor yang
menentukan pada produk ekstrusi yang mengembang (puffed) ialah kandungan
amilosa dari bahan dasar yang digunakan, semakin tinggi kandungan amilosa
maka akan menghasilkan proses pengembangan produk yang lebih buruk.
Perubahan struktur pati pada proses ektrusi akan mempengaruhi tekstur,
flavor dan mouthfeel dari produk akhir yang dihasilkan. Agar pati dapat
tergelatinisasi dengan baik maka ada baiknya sebelum bahan diekstrusi dilakukan
perlakuan pendahuluan dulu pada pati yang akan digunakan. Pemberian air dan
pra kondisi merupakan dua metode yang akan membuat pati menyerap air yang
dibutuhkan untuk melakukan gelatinisasi yang baik. Berbagai macam bahan
seperti agar-agar dan garam dapat mempengaruhi proses gelatinisasi.
Perkembangan terkini di bidang pra gelatinisasi ini ialah dengan cara
memancarkan sinar infra merah pada tepung sebelum dilakukan ekstrusi. Proses
ini akan memulai proses gelatinisasi dari bagian tengah bahan, hal ini akan
mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk terjadinya gelatinisasi selama
proses ekstrusi berlangsung. Keuntungan dengan melakukan proses ini ialah
semakin kuatnya flavor produk.
Faktor lain yang berpengaruh dalam penentuan formulasi produk
ekstrusi ialah flavor dan bahan aditif yang dapat membantu memodifikasi
formula. Para pengusaha saat ini telah mengembangkan flavor baru yang tahan
panas sehingga dapat ditambahkan pada bahan-bahan yang akan diekstrusi. Tanpa
takut akan berkurang intensitasnya. Sementara itu untuk menghasilkan produk
ekstrusi yang baik dapat pula ditambahkan pati yang telah dimodifikasi yang
berfungsi untuk membantu proses pengembangan produk pada produk ekstrusi
yang mengembang. Emulsifier sering digunakan untuk memperbaiki karakteristik
produk. Emulsifier akan berikatan dengan molekul pati dan mempengaruhi
gelatinisasi, mengurangi viskositas dari adonan. Selain itu, beberapa jenis enzim
juga dapat digunakan pada saat pra kondisi pati untuk memperbaiki flavor dan
warna dari produk (Prepared Foods, 1993).


Mesin Ekstrusi (Ekstruder)
Ekstruder yang biasanya tersedia di pasaran adalah dari jenis ekstruder
ulir tunggal (single screw extruder/SSE) dan ekstruder ulir ganda (twin screw
extruder/TSE) yang dapat digunakan secara luas pada produksi bahan-bahan
makanan komersial. Model twin screw extruder (TSE) lebih sering dipilih oleh
perusahaan-perusahaan pengolah makanan. Model ini merupakan pilihan yang tepat
untuk melakukan diversifikasi jenis-jenis makanan, dikarenakan kemampuannya yang baik dalam mengatur daya tekan mekanis dan daya giling efektif pada adonan di dalam selubung mesin ekstruder (barrel) (Baianu, 1992).Ekstruder tipe ulir biasanya dikelompokkan berdasarkan seberapa banyak energi mekanis yang dapat dihasilkan. Sebagai contoh, ekstruder dengan energi mekanis yang rendah dirancang untuk mencegah proses pemasakan pada adonan bahan.
Ekstruder tipe ini biasanya digunakan pada pembuatan pretzel, pasta dan
beberapa jenis makanan ringan dan sereal. Ekstruder dengan energi mekanis
tinggir dirancang untuk memberikan energi yang besar agar dapat diubah menjadi
panas untuk mematangkan adonan bahan dan biasa digunakan dalam produksi
makanan hewan, makanan ringan dengan bentuk mengembang dan sereal (Frame,
1994).
Dalam hal mekanisme penggerakkan bahan dalam ekstruder, terdapat
perbedaan yang nyata antara ekstruder ulir tunggal dan ganda. Pada ekstruder ulir
tunggal daya untuk menggerakkan bahan berasal dari pengaruh dua gesekan, yang
pertama adalah gesekan yang diperoleh dari ulir dan bahan sedangkan yang kedua
adalah gesekan antara dinding barrel ekstruder dan bahan. Ekstruder ulir tunggal
membutuhkan dinding barrel ekstruder untuk menghasilkan kemampuan
menggerakkan yang baik, maka dari itulah dinding selubung ekstruder pada
ekstruder ulir tunggal memainkan peran penting dalam menentukan rancangan
ekstruder (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).
SSE memiliki ulir yang berputar di dalam sebuah barrel. Jika bahan yang
diolah menempel pada ulir dan tergelincir dari permukaan barrel, maka tidak akan
ada produk yang dihasilkan dari ekstruder karena bahan ikut berputar bersama ulir
tanpa terdorong ke depan. Untuk menghasilkan output produksi yang maksimal
maka bahan harus dapat bergerak dengan bebas pada permukaan ulir dan
menempel sebanyak mungkin pada dinding.
Pada umumnya zona operasi pada SSE (tergantung spesifikasi mesin)
terbagi menjadi tiga bagian yaitu :
Solid transport zone yang terletak di bawah hopper/feeder. Pada zona ini
bahan digerakkan dalam bentuk bubuk atau granula. Berhubung output
produk yang dihasilkan harus sama dengan input bahan yang dimasukkan
maka perencanaan yang buruk pada zona ini akan membatasi output yang
dihasilkan.
Melting zone. Pada zona ini bahan padat akan dipanaskan
Pump zone. Pada bagian pertama zona ini, tinggi saluran berkurang
disebabkan oleh peningkatan diameter dari ulir. Pada zona ini bahan
mengalami tekanan untuk mengurangi jumlah ruang-ruang kosong pada
bahan. Pada bagian kedua zona ini yang disebut juga sebagai metering
zone, bahan digerakkan dan dihomogenisasi lebih lanjut. Pada beberapa
ekstruder peningkatan tekanan terjadi di zona ini.
Kadang-kadang diperlukan beberapa zona tambahan selain tiga zona di atas,
tetapi hal ini dilakukan sesuai dengan kebutuhan. Zona tambahan diperlukan
untuk menyediakan daya tekan tambahan untuk pengadonan, homogenisasi bahan
dan daerah dengan tekanan rendah untuk mengeluarkan udara dari bahan-bahan
yang dipanaskan.
Pada Pump zone dimana saluran ulir dipenuhi oleh adonan bahan terdapat
tiga jenis aliran yang dapat dibedakan :
Drag flow disebabkan oleh pengaruh bersinggungannya bahan dengan
barrel dan permukaan ulir.
Pressure flow yang disebabkan oleh tekanan yang meningkat pada ujung
ekstruder (die). Arah dari aliran ini berlawanan dengan arah drag flow.
Leakage flow. Aliran melalui celah antara barrel dan gerigi ulir. (Janssen,
1978)


SSE mengandalkan pada drag flow untuk menggerakkan bahan dalam
barrel dan menghasilkan tekanan pada die. Agar bahan terdorong maju maka
bahan tidak boleh ikut berputar dengan ulir. Sama saja seperti cara kerja sebuah
sekrup dan mur, agar sekrup bergerak maju maka mur harus dalam keadaan diam
bukannya ikut bergerak dengan sekrup (Levine dan Miller dalam Heldman dan
Lund, 2007).
Hingga saat ini ekstruder ulir tunggal masih digunakan secara luas pada
banyak jenis produksi pangan dan pakan. Alasan kenapa hingga sekarang orang-
orang masih menggunakan ekstruder ulir tunggal ialah karena pada kala itu alat
ini merupakan satu-satunya alternatif untuk menggantikan metode pengolahan
konvensional. Secara keseluruhan memang proses ekstruder tipe ini jauh lebih
unggul dibanding metode pengolahan konvensional tetapi sekarang TSE yang
jauh lebih maju dari segi teknologi mampu menawarkan banyak keuntungan bagi
para pengolah. Bersamaan dengan semakin banyaknya perusahaan-perusahaan
yang menyadari keuntungan-keuntungan yang ditawarkan maka mereka akan
lebih cenderung untuk menggunakan TSE (Clextral, 2007).
Pada ekstruder ulir ganda, dua ulir yang paralel ditempatkan dalam barrel
berbentuk angka 8. Jarak ulir yang diatur dengan rapat akan mengakibatkan bahan
bergerak di antara ulir dan barrel dalam sebuah ruang yang berbentuk C.
Tujuannya ialah untuk mengatasi keterbatasan pada hasil kerja SSE seperti
tergelincirnya bahan dari dinding barrel. Sebagai hasilnya bahan akan terhindar
dari aliran balik (negarif) ke arah bahan masuk tetapi digerakkan pada arah positif
yaitu menuju die tempat bahan keluar. Pada ekstruder tipe ini gesekan pada
dinding barrel tidak terlalu penting untuk diperhatikan walaupun sebenarnya hal
ini tergantung dari proses pengolahan apa yang dilakukan. Tetapi bentuk
geometris ulir sangatlah penting untuk diperhatikan karena bentuk ulir ini dapat
menyebabkan peningkatan tekanan pada ruang ekstruder yang akan menyebabkan
aliran bahan dari satu ruang ke ruang yang lain baik ke arah negatif maupun
positif (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).


Secara umum, ulir pada ekstruder ulir ganda dapat dibagi menjadi dua
kategori utama yaitu ulir intermeshing dan non-intermeshing. Pada ulir ekstruder
tipe non-intermeshing, jarak antara poros ulir setidaknya sama dengan diameter
luar ulir. Sedangkan pada ulir tipe intermeshing, jarak antar poros ulir lebih kecil
daripada diameter luar ulir, atau permukaan ulir dimungkinkan dalam keadaan
saling bersentuhan. Pada ulir tipe ini bahan yang tergelincir dari dinding barrel
menjadi tidak mungkin karena ulir intermeshing yang satu akan mencegah bahan
pada ulir lain untuk berputar dengan bebas (Linko, et. al. dalam Jowitt, 1982).
Selain dua kategori utama tersebut, terdapat juga beberapa jenis
konfigurasi ulir pada ekstruder ulir ganda berdasarkan arah putarannya. Yang
pertama ialah intermeshing/non-intermeshing counter rotating, dimana pada tipe
ini arah putaran ulir saling berlawanan. Kedua ialah tipe intermeshing/non-
intermeshing co-rotating, dimana arah putaran ulir sama. Selain itu ada juga
konfigurasi ulir self wiping dimana bentuk kedua ulirnya berbeda dengan ulir tipe
intermeshing. Semua perbedaan jenis ulir dan arah putarannya tersebut akan
menghasilkan karakteristik aliran, mekanisme gerak bahan dan pencampuran
dengan pengaruh yang berbeda-beda pada bahan karena tipe-tipe ulir tersebut
memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Gambar 2.5 Tipe-tipe Ulir
a. counter rotating, intermeshing
b. co-rotating, intermeshing
c. counter rotating, non-intermeshing
d. co-rotating, non-intermeshing
Sumber : Janssen, 1978


Ekstruder ulir ganda memiliki kapasitas yang lebih besar dalam
menghasilkan produk walaupun ekstruder ulir ganda biasanya beroperasi dengan
kecepatan putaran yang rendah (20 – 60 rpm) daripada ekstruder ulir tunggal (100
– 400 rpm). Hal ini menunjukkan sangat efektifnya ekstruder ulir ganda dalam
menggerakkan bahan (van Zuilichem, et. al. dalam Jowitt 1982)
Ekstruder ulir ganda dikembangkan untuk mengatasi beberapa
keterbatasan kemampuan kerja dari ekstruder ulir tunggal (Single Screw
Extruder). Bila dibandingkan dengan ekstruder ulir tunggal, ada beberapa
keuntungan yang dapat diperoleh dengan penggunaan ekstruder ulir ganda,
diantaranya ialah :

Aliran produk dari awal hingga akhir dapat dikendalikan atau diawasi
dengan lebih baik. Pada ekstruder ulir ganda, hasil kerja dua ulir
menggerakkan produk melalui barrel ekstruder. Pada ekstruder ulir
tunggal produk bergerak sebagai akibat dari gesekan antara ulir dan
dinding barrel.

Ekstruder ulir tunggal sering mengalami selip (slippage) dan tersumbat
(surging). Slippage terjadi ketika tekanan tinggi di dalam barrel
menyebabkan produk menjadi tergelincir antara ulir dan dinding barrel.
Hal ini akan menyebabkan tahap pemasakan dan pengolahan yang dijalani
produk tidak sempurna. Surging terjadi ketika produk tertahan dari aliran
bahan yang seharusnya terus bergerak ke arah ujung ekstruder (die). Bila
proses produksi terus berjalan maka tekanan akan meningkat dan akhirnya
produk pecah tidak beraturan ketika melalui die. Hal ini akan
mengakibatkan produk yang masih belum matang dan bentuk yang
dihasilkan tidak sesuai dengan keinginan.
Semua faktor yang berpengaruh pada pengolahan dengan proses ekstrusi
dapat diatur lebih baik dengan menggunakan ekstruder ulir ganda. Semua
parameter pengolahan seperti suhu, tekanan, kecepatan ulir, kandungan air
dan kecepatan aliran bahan dapat diubah dengan leluasa. Hal ini akan
memberikan pengendalian yang maksimal pada proses ekstrusi. Pada
ekstruder ulir tunggal faktor-faktor pengolahan seperti di atas dapat
disesuaikan juga, tetapi pada tingkat yang jauh lebih rendah.
Proses pencampuran pada TSE menyebabkan tahap pencampuran bahan
yang lebih baik dibandingkan dengan proses pencampuran yang dihasilkan
oleh ekstruder ulir tunggal. Di samping itu, TSE mampu melakukan tahap-
tahap pencampuran yang lebih beragam sebagai hasil kerja dari
komponen-komponen seperti cakram pencampur yang rumit bentuknya,
ulir-ulir dengan arah putaran yang dapat diatur, kepadatan gerigi, daya
giling dan jarak antar ulir yang dapat diatur. Kesemuanya itu akan
menghasilkan proses pencampuran bahan yang dilaksanakan dengan
sangat baik. TSE dapat mengolah partikel dengan beragam ukuran dan
dalam waktu yang sama menjamin tahap pencampuran bahan dan
keseluruhan pengolahan berjalan dengan baik.

Bagian dalam TSE dapat dibersihkan secara otomatis (pada ulir tipe self
whiping), karena dua ulir yang terdapat dalam barrel TSE dapat saling
membersihkan. Hal ini disebabkan karena putaran yang dihasilkan salah
satu ulir dapat membersihkan ulir yang lain dari sisa-sisa bahan. Ekstruder
dengan ulir tunggal tidak memiliki kemampuan ini dan sangat rentan
terhadap “titik mati” yang sukar dibersihkan. Pada titik ini produk sisa
yang tidak terbawa aliran bahan akan melekat pada ulir. Produk sisa ini
akan terbakar lalu lepas dan menyumbat die, hal ini akan mengakibatkan
barrel menjadi rusak.
TSE memiliki fleksibilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan
ekstruder ulir tunggal. Sebagian besar produk olahan bahan makanan yang
dapat dihasilkan oleh ekstruder ulir tunggal dapat pula dihasilkan oleh
TSE, tetapi tidak sebaliknya. TSE dapat mengolah produk pada
kelembaban yang lebih tinggi, mengolah bahan kering pada berbagai
macam ukuran partikel. Sementara pada ekstruder ulir tunggal agar
pengolahan berjalan optimal maka bahan-bahan yang dibutuhkan harus
memiliki ukuran partikel yang seragam. TSE juga dapat mengolah bahan-
bahan dengan kandungan lemak dan gula yang lebih tinggi dari bahan-
bahan yang dapat diolah dengan menggunakan ekstruder ulir tunggal.
Tahap scale-up dengan TSE dapat lebih diprediksi. Proses peralihan dari
pengembangan laboratorium ke produksi secara menyeluruh merupakan
masalah utama dari ekstruder ulit tunggal. Sementara pada TSE bukan
merupakan masalah selama data yang diperoleh itu benar dan terus
direkam selama riset dan pengembangan produk baru. TSE memberikan
pengendalian yang sangat akurat atas parameter produksi, yang mana hal
ini sangat penting dalam tahap scale-up.


Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan menggunakan
ekstruder ulir ganda/Twin Screw Extruder (TSE) bila dibandingkan dengan
metode pengolahan konvensional diantaranya ialah:
TSE mampu menghasilkan produk baru. Hanya dengan menggunakan satu
ekstruder saja kita dapat menghasilkan produk dengan pilihan bentuk dan
jenis yang beragam. Metode konvensional membatasi kita pada hanya satu
proses pengolahan sajakarena memang alat yang digunakan kemampuannya memang terbatas. Sebagai contoh mixer hanya dapat digunakan untuk mencampur bahan saja tidak bisa digunakan untuk tahap pengolahan yang lain seperti memasak adonan dan mencetak. Ekstruder memberikan kita fleksibilitas yang luar biasa dalam mengolah bahan dan kontrol proses pengolahan yang belum tentu tersedia dalam metode konvensional.

TSE berperan sebagai suatu sistem pengolahan yang lengkap, oleh karena
itu menghasilkan produktivitas yang tinggi. Bahan-bahan dicampur,
dimasak, dibentuk dan diadoni dalam satu proses yang berkesinambungan.


Beberapa ekstruder yang telah tersedia saat ini sudah bisa menghasilkan
lebih dari 16 ton produk jadi per jamnya.

TSE menghasilkan produk yang berkualitas tinggi. Kemampuan kerja
ekstruder memberikan kendali yang hampir tak terbatas terhadap proses-
proses pengolahan yang dialami bahan dan perubahan-perubahan yang
dikehendaki pada produk dapat dilakukan dengan mudah selama proses
pemasakan berlangsung. Hal ini memberikan kontrol yang penuh terhadap
proses pemasakan dan pengolahan produk. Di samping itu metode
pemasakan HTST dalam TSE mampu menghasilkan produk yang
berkualitas.
Temperatur tinggi
yang digunakan akan membunuh
mikroorganisme berbahaya, di saat yang bersamaan dapat meminimalisasi
hilangnya zat gizi dan flavor pada makanan yang sedang diolah.

Ekstruder membutuhkan biaya yang rendah bila dibandingkan dengan
biaya yang dikeluarkan untuk peralatan memasak konvensional. Harga beli
satu TSE akan lebih rendah daripada kita membeli peralatan memasak
tradisional seperti mixer, oven, pengering dan aksesoris pelengkap lainnya
untuk meghasilkan produk yang sama. Selain itu, TSE efektif dalam biaya
pengoperasian karena mampu melaksanakan fungsi-fungsi pengolahan
seperti pencampuran, pengadonan, pemasakan dan pencetakan dalam satu
proses pengolahan saja.

TSE sangat serbaguna, dapat menghasilkan produk makanan dengan
pilihan jenis dan bentuk yang beragam. Dapat dilakukan dengan cara
melakukan penganekaragaman bahan-bahan dan modifikasi kondisi
pengolahan.

TSE sangat efisien pada penggunaan energi. Pada beberapa proses, TSE
dapat mengurangi kebutuhan energi yang digunakan untuk pengolahan.
Dengan TSE produk dapat dimasak lebih cepat dan efisien. Hal ini
disebabkan oleh proses pengaturan temperatur dan kelembaban yang
dilakukan secara tepat dan juga membutuhkan waktu reaksi yang lebih
singkat (Clextral, 2007).
Untuk melakukan proses pemasakan produk makanan, ekstruder ulir ganda
(Twin Screw Ekstruder) merupakan alat pengolahan yang semakin umum

19
digunakan di industri pengolahan pangan. Alat ini merupakan suatu reaktor
biologis yang berkecepatan tinggi dengan melakukan serangkaian proses
pemanasan, pendinginan, pengadonan, pencampuran, penguapan, pemotongan
dan penurunan suhu menggunakan udara (aerating). Ekstruder jenis ini sekarang
semakin banyak digunakan karena mudah sekali bagi kita untuk mengatur
serangkaian parameter-parameter tahap pengolahan ekstrusi (Schlosburg, 2005).
2.2.3
Tahap-Tahap dalam Proses Ekstrusi
Pembagian tahap-tahap pengolahan ekstrusi dapat dilihat dari berbagai
segi. Ada yang menggolongkannya berdasarkan pada kebutuhan pengolah,
spesifikasi mesin, jenis proses yang terjadi, dll. Disini akan dijelaskan beberapa
tahap dengan berbagai dasar yang digunakan. Beberapa pengolah membagi proses
pengolahan ekstrusi menjadi tiga tahap yaitu pra ekstrusi, ekstrusi dan tahap
setelah ekstrusi (post-extrusion), tetapi hal ini sangat bergantung pada kebutuhan
pengolah, jenis produk yang akan dihasilkan dan proses pengolahan apa saja yang
akan dilakukan.1
Tahap pra ekstrusi biasanya melibatkan dua langkah utama yaitu :
-
Pencampuran (Blending)
Pencampuran dari berbagai komponen bahan yang akan diekstrusi sesuai
dengan formulasi yang telah ditentukan merupakan salah satu syarat penting
dakam proses ekstrusi. Selain harus memperhatikan ukuran bahan yang akan
dicampur, cara mencampur komponen yang benar juga penting untuk diketahui.
-
Penambahan air (Moisturizing)
Jumlah penambahan kandungan air pada tahap pencampuran bahan
ekstrusi ini biasanya berkisar diantara 4% hingga 8%. Hal ini tentu saja
bergantung pada banyak faktor, seperti tingkat kelembaban bahan saat
pencampuran awal, tekstur produk akhir yang diinginkan, dsb. Cara penambahan
kandungan air ini harus dapat menjamin penyebaran kelembaban yang merata
pada campuran adonan bahan mentah. Ketidakseragaman penyebaran air pada
1
Untuk ketiga tahap ini dipergunakan mesin yang berbeda jenis tergantung dari spesifikasi dan kecanggihan
ekstruder yang digunakan. Artinya, ketiga tahap proses ekstrusi di atas dapat dilakukan oleh hanya satu mesin
saja yang terbagi ke dalam beberapa zona proses pengolahan dan mesin-mesin atau aksesoris-aksesoris
tambahan yang dapat dipasang untuk melakukan tahap-tahap pengolahan setelah ekstrusi.

20
bahan akan mengakibatkan kondisi ekstrusi yang sukar diprediksi, akibatnya
produk ekstrusi yang dihasilkan juga menjadi tidak konsisten. Mesin yang umum
digunakan pada tahap pra ekstrusi terdiri dari mixer dan moisturiser. Mixer disini
berfungsi untuk proses pencampuran bahan awal sebelum dimasukkan ke
ekstruder. Pada umumnya ekstruder yang diproduksi sekarang, terutama ekstruder
ulir ganda, telah dapat melakukan pengaturan proses pencampuran dan
penambahan kadar air ini di dalam alat itu sendiri. Bahan mentah hanya tinggal
dimasukkan kedalam feeder (tempat bahan masuk yang terletak pada bagian atas
ekstruder), lalu kandungan air dapat ditambahkan melalui suatu lubang inject pada
ekstruder sesuai dengan kebutuhan kelembaban produk akhir yang dihasilkan
(Schaaf Technologie GmbH, 2007).
Tahap kedua yaitu proses ekstrusi, mesin yang digunakan ialah berbagai
jenis ekstruder dan beragam aksesorisnya sesuai kebutuhan pengolah. Produk
yang keluar dari tahap ini disebut ekstrudat dan tergantung dari kebutuhan kita
atau jenis ekstruder yang digunakan, ekstrudat ini dapat merupakan produk akhir
ekstrusi ataupun juga produk yang harus diolah lagi lebih lanjut.
Tahap terakhir adalah proses setelah sektrusi (post extrusion). Mesin yang
tersedia untuk proses ini ialah mesin pengering, flavouring, pemanggang, pelapis
dan pendingin yang semuanya disesuaikan dengan kebutuhan pengolah. Sebagai
akibat dari perkembangan teknologi di bidang ekstrusi yang pesat akhir-akhir ini,
maka selain dapat berfungsi sendiri terpisah dari ekstruder, mesin-mesin tersebut
juga dapat dipasangkan pada ekstruder.2
Rancangan dari peralatan yang digunakan selama pengolahan setelah
ekstrusi (post-extrusion) tergantung pada banyak faktor. Salah satu faktor yang
utama ialah karakteristik fisik dari produk dasar (ukuran dan bentuk) dan
karakteristik dari produk akhir yang diinginkan. Prosedur pengolahan setelah
ekstrusi (post-extrusion) yang benar merupakan hal yang perlu diperhatikan dalam
menghasilkan produk yang menarik, baik dari segi rasa maupun daya tarik visual.
Karakteristik produk akhir ini akan berpengaruh pada daya terima oleh konsumen
saat produk ini dipasarkan. Contoh alat-alat yang tersedia dan sering digunakan
2
Sifatnya lebih cenderung seperti aksesoris tambahan yang dapat dipasang atau dibongkar kemudian
dirangkaikan pada ekstruder sehingga membentuk satu rangkaian proses pengolahan untuk menghasilkan
produk bahan pangan olahan akhir ekstrusi

21
pada tahap post extrusion diantaranya ialah mesin untuk menarik dan memotong
ekstrudat, mesin pemberi warna pada produk akhir, mesin untuk filling produk
akhir dengan berbagai macam teknik pengisian, mesin pemberi flavor, pelapis dan
pemercik bumbu. Bila dibutuhkan, produk ekstrusi dapat dikeringkan lebih lanjut
untuk mendapatkan kadar air yang dikehendaki. Terdapat beberapa faktor yang
berpengaruh pada suatu sistem pengeringan ekstrusi yaitu produk, unit
penanganan produk dan sumber panas yang digunakan.
Faktor jenis produk yang diolah akan menentukan desain dari sistem
pengeringan. Terdapat dua kategori produk, yang pertama produk bulk(banyak
jumlah produknya), seperti snack, sereal; dan produk oriented (hanya satu
produk), seperti roti (flat bread) dan produk-produk ekstrusi lain yang memiliki
bentuk memanjang. Kategori-kategori produk tadi akan menentukan unit
penanganan produk apa yang akan dipakai. Produk yang bersifat bulk pada
umumnya ditangani menggunakan pengering tipe drum atau bisa juga dengan
sistem sabuk/ban berjalan. Sementara produk oriented ditangani dengan
sabuk/ban berjalan saja (conveyor). Sumber panas yang digunakan pada
pengeringan produk ekstrusi bisa diperoleh dari sinar infra merah dan udara yang
dipanaskan atau keduanya (Schaaf Technologie GmbH, 2007).
Secara khusus terdapat proses ekstrusi dengan menggunakan suhu dan
tekanan cukup tinggi yang dinamakan ekstrusi HTST (High Temperature Short
Time) dilakukan pada suhu dan tekanan yang tinggi. Terdapat tiga zona proses
yang diketahui dari tipe ekstrusi ini. Pertama, ialah zona pemasukan bahan (feed
zone), dimana bahan disesuaikan kandungan airnya atau dapat juga diberi
perlakuan pemanasan awal untuk mempersiapkan bahan memasuki tahap
pencampuran dan penggilingan tetapi masih tanpa proses pemasakan. Kedua,
ialah pemasakan (cooking zone), dimana produk diaduk, dicampur, dimasak, dan
digiling menjadi produk yang sesuai dengan produk yang kita kehendaki. Produk
yang dihasilkan dari zona ini pada umumnya bersifat plastis/kenyal. Ketiga, ialah
zona die, pada zona ini suhu di dalam bahan kian bertambah tinggi kemudian
pada saat inilah kandungan air menguap dan membentuk gelembung udara yang
akan menyebabkan mengembangnya produk hasil ekstrusi (Holmes, 2007).

22
Jika ditinjau dari mesin ekstrudernya maka, terdapat tahapan proses yang
terjadi pada bagian-bagian tertentu pada mesin tersebut. Pertama, feed section,
suatu bagian dimana bahan-bahan yang akan diekstrusi dimasukkan ke dalam
ekstruder melalui suatu lubang masukan (inlet). Kedua, bagian compression
section atau transition section, dimana terdapat ulir (screw) terletak dalam dinding
selubung (barrel) mesin ekstruder dan pada umumnya memiliki ukuran yang
semakin mengecil ke arah bahan keluar (tergantung spesifikasi ekstruder). Ulir
akan berputar menggerakkan adonan makanan yang masih mengandung air dan
menggilingnya, dalam waktu yang sama gerakan tersebut akan menyebabkan
bahan adonan menjadi panas. Pada bagian ini tekanan dihasilkan dari menurunnya
luas ukuran jalur selubung ekstruder yang dilalui bahan adonan tersebut. Biasanya
panjang bagian ini menempati sekitar setengah dari panjang keseluruhan
ekstruder.
Bagian ketiga ialah metering section yang merupakan bagian yang paling
dekat dengan lubang tempat bahan keluar (die) dari ekstruder. Seringkali bagian
ini memiliki luas jalur yang sempit/kecil yang akan menyebabkan daya tekan
mekanis pada bahan berlangsung efektif dan meningkat kemampuannya hingga
batas tertentu sesuai dengan tingkat kecepatan putaran dari ulir ekstruder tersebut.
Dikarenakan kemampuan penggilingan yang meningkat pada bagian ini, maka
pencampuran bahan adonan akan berlangsung dengan baik, selain itu terjadi pula
peningkatan suhu yang tajam pada suhu adonan. Hal ini diakibatkan oleh
perubahan energi mekanik menjadi energi panas. Suhu menunjukkan peningkatan
yang hampir linier dibandingkan dengan tahap pencampuran adonan. Peningkatan
suhu yang tajam sesaat sebelum bahan keluar dari bagian die yang diikuti oleh
penurunan suhu yang cepat setelah bahan keluar dari die akan menyebabkan
terjadinya pengembangan adonan makanan yang diekstrusi (Baianu, 1992).
Ekstruder yang modern, terutama ektruder ulir ganda memiliki
kemampuan yang sangat baik dalam pengaturan proses pengolahannya sehingga
batasan karakteristik produk yang dihasilkan hanya bisa ditentukan oleh
kreativitas dari ilmuwan-ilmuwan dan ahli-ahli teknis yang membuat produk
tersebut. Ekstruder memiliki fleksibilitas yang tinggi sebagai alat pengolah bahan
makanan dan ketersediaan bahan mentah yang potensial untuk dimanfaatkan

23
sangat banyak (books). Pada prinsip kerja twin screw extruder juga terdapat tiga
zona pengolahan.
Pertama, zona pemasukan bahan (Feed Zone), dimulai dengan memasukan
bahan mentah ke dalam ekstruder secara terus menerus. Ketika ulir mulai
berputar, ekstruder akan menggiling bahan dan mencampur bahan secara
menyeluruh. Bahan cair, biasanya lemak/minyak, air atau bahan lainnya,
ditambahkan melalui sebuah lubang masukan pada barrel untuk menambah
kelembaban atau membasahi partikel-partikel granula sebelum dimasak (bila
diperlukan). Pada zona ini bahan-bahan dibentuk menjadi suatu adonan yang
merata oleh proses penggilingan ulir ganda (twin screw).
Kedua, zona pemasakan (Cooking Zone), pada tahap ini adonan diberi
perlakuan panas yang diperoleh dari berbagai sumber, tergantung dari hasil
produk yang diinginkan dan spesifikasi mesin. Panas mekanis dalam barrel
dihasilkan dengan cara mengatur konfigurasi ulir. Kepadatan gerigi-gerigi dan
jarak ulir, pengaturan arah putaran dan tekanan dapat menghasilkan panas
mekanis. Panas konveksi dihantarkan langsung dari dinding barrel pada adonan.
Penghantaran panas secara konveksi merupakan metode penghantaran panas yang
sangat efektif. Panas uap, bila dibutuhkan dapat diberikan pada adonan melalui
suatu lubang masukan pada barrel.
Ketiga, zona pembentukan (Forming Zone), dimana produk akan dibentuk
sesuai dengan keinginan pengolah. Kita dapat memperoleh produk yang
bentuknya mengembang atau padat tergantung pada tingkat kelembaban, suhu,
tekanan dan bentuk geometris dari die (piringan pencetak bahan). Untuk membuat
produk yang mengembang (expanded product), suhu dan tekanan ditingkatkan
sementara tingkat kelembaban harus dikendalikan dengan akurat. Ketika produk
keluar dari ekstruder melalui die, perubahan dari tekanan atmosfir akan
menyebabkan kelembaban di dalam bahan berubah menjadi uap. Hal ini
mengakibatkan mengembangnya adonan yang dimasak menjadi produk yang
teksturnya berongga. Untuk membuat produk yang padat, digunakan adonan
dengan kelembaban tinggi dan diolah pada suhu yang rendah. Ketika ekstrudat
didorong keluar melalui die, produk tidak akan mengembang tetapi akan

24
memperoleh bentuk sesuai bentuk die. Hasilnya berupa pellet padat dengan
bentuk yang beragam3 (Clextral, 2007).
.
Gambar 2.7 Bagian-bagian Proses Pengolahan pada Ekstruder Secara
Umum
Sumber : Schlosburg, 2005.
Untuk memenuhi kebutuhan konsumen akan makanan yang mudah
dikonsumsi kapanpun, bergizi dan menjankau selera semua usia, para pengolah
menjelajahi teknologi ekstrusi yang semakin canggih, salah satunya dengan
dikembangkan juga proses ekstrusi hibrid yang disebut supercritical fluid
extrusion (SCFX). Bila pada proses ekstrusi biasa digunakan uap air dari bahan
sebagai pembentuk kantung udara yang membuat produk mengembang, pada
proses SCFX ini digunakan gas karbondioksida pada tekanan tinggi untuk
mengembangkan produk akhir. Kemampuan lain dari ekstrusi ini ialah suhunya
yang rendah dan tekanan mekanisnya yang juga rendah sehingga memungkinkan
untuk mengolah bahan-bahan yang tidak tahan terhadap panas seperti protein
susu,
vitamin, flavor, dsb.
memungkinkan
Penggunaan
terjadinya
karbondioksida
pengembangan
sebagai bahan
yang
serempak,
pengembang
3
Pelet memiliki dua arti, dalam dunia makanan, pelet diartikan sebagai produk yang memiliki kelembaban
yang tinggi, sangat padat, seringkali bentuknya sangat beragam. Dikenal juga sebagai produk setengah jadi
yang dapat diolah lebih lanjut, baik itu dengan cara pengeringan, penggorengan, pengembangan oleh udara,
pemanggangan ataupun dimasak dengan microwave. Pada industri pakan, makanan untuk hewan ternak dan
ikan yang diolah melalui proses ekstrusi disebut dengan pelet. Pelet-pelet ini diproduksi secara tradisional
oleh mesin penggiling pelet.

25
mempertahankan flavor dan pembentukan produk pada lubang keluar ekstruder
(die).
Proses pada suhu yang lebih rendah memberikan pengendalian yang lebih
baik terhadap ukuran pori bahan, densitas dan tekstur permukaan. Dengan
mengatur parameter pengolahan seperti tekanan dan tingkat penambahan
karbondioksida akan menghasilkan busa padat dengan sifat-sifat tekstur yang
berbeda. Proses ini menghasilkan produk dengan permukaan luar yang lembut dan
pori-pori bahan yang seragam sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Proses
SCFX akan membuka kemungkinan baru pada terciptanya generasi baru dari
makanan ringan dan breakfast cereal (Berry, 2000).
Selain proses ekstrusi yang umumnya dilakukan pada tingkat kelembaban
yang rendah hingga sedang, untuk mengolah produk-produk ekstrusi terdapat pula
satu jenis pengolahan ekstrusi yang dilakukan pada kelembaban yang tinggi yang
dikenal dengan ekstrusi basah atau wet extrusion. Ekstrusi ini dilakukan pada
kelembaban yang tinggi atau dan masih sangat minim diteliti dibandingkan
dengan ekstrusi dengan kelembaban rendah hingga sedang.
Ekstrusi basah sebaiknya menggunakan ekstruder ulir ganda karena
kemampuannya untuk menggerakkan bahan cukup efisien. Ekstruder dapat
digunakan sebagai bioreaktor untuk hidrolisis pati dan panas yang dihasilkan oleh
pengolahan pada ekstruder dapat menstabilkan enzim-enzim yang merugikan
proses pengolahan bahan pangan. Ekstrusi dengan kadar air tinggi membutuhkan
torsi mesin dan energi yang berbeda dengan ekstrusi biasa dan menghasilkan sifat-
sifat reologis produk akhir yang berbeda pula. Ekstrusi basah ini digunakan pada
pengolahan protein nabati dan hewani berbiaya rendah dengan tujuan untuk
menghasilkan produk makanan bergizi dengan rasa, flavor dan tekstur yang
menyerupai daging (Hulya, 1999). Proses pengolahan dengan ekstrusi basah telah
menghasilkan dua produk yang sangat inovatif dan bermanfaat bagi dunia
pengolahan bahan pangan yaitu Texturized Vegetable Protein (TVP) dan
Texturized Whey Protein (TWP).
TVP merupakan ekstrusi pada kelembaban yang tinggi dapat mengubah
protein nabati dan hewani menjadi makanan dengan serat yang mirip dengan
daging. Proses ekstrusi ini berlangsung pada tingkat kelembaban 70 – 80% dan

26
memanfaatkan energi panas lebih banyak dari energi mekanis untuk mengubah
protein menjadi berbentuk serat. Para penghasil produk makanan dapat
menggunakan ekstrusi basah ini untuk membuat produk yang mirip dengan
daging dalam pembuatan sandwich, cordon bleu, nuget ayam, topping pizza, deli
salad dan cemilan daging dengan bentuk panjang (jerkies). Di Eropa, pengolah
makanan memanfaatkan ekstrusi basah untuk menghasilkan “daging” burger bagi
para vegetarian dengan jumlah produksi 455 kg “daging” per jam nya.
Proses ekstrusi basah memungkinkan untuk menggabungkan protein
nabati dan hewani untuk menciptakan produk yang serupa dengan daging dengan
kandungan lemak yang lebih rendah dan kandungan protein yang lebih tinggi dari
daging biasa. Disini konsumen memperoleh keuntungan dari produk yang
memiliki kandungan gizi serupa komoditi nabati dengan karakteristik sensoris
yang serupa dengan komoditi hewani.
Tahap pembentukan tekstur berserat pada produk ini terjadi pada die.
Proses pembentukan tekstur didorong oleh pertukaran panas antara die dan produk
tersebut. Tekstur dan serat yang dihasilkan merupakan akibat dari meningkatnya
suhu bahan dan suhu dari die, oleh karena itu pengaturan proses pendinginan
sangat penting untuk dilakukan.
Meskipun dengan produk TVP mutu gizi protein nabati dapat ditingkatkan
namun sifat fungsional, cita rasa dan selera konsumen serta daya tarik bagi
industri masih jauh di bawah bahan pangan protein hewani. Proses teksturisasi
protein bertujuan mengubah protein nabati sehingga memiliki sifat-sifat
menyerupai produk daging baik dalam nilai gizi, rupa, rasa, warna dan teksturnya.
Pada dasarnya prinsip teksturisasi protein mencakup proses mengubah protein
nabati yang berbentuk globuler (amorph) menjadi masa plastis yang dapat
mengalir dan dapat dibentuk. Caranya yaitu dengan melewatkan masa plastis
tersebut pada lubang-lubang kecil sehingga mengalami reorientasi dan kemudian
mengeras karena koagulasi sehingga terbentuk serabut dengan tekstur, keempukan
dan kekenyalan meyerupai daging sapi. Teksturisasi protein terjadi dengan
pembentukan reaksi ikatan silang yang saling mengikat antar rantai-rantai protein
selama proses ekstrusi dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi. TVP telah berhasil

27
mensubtitusi daging dalam pembuatan sosis, daging giling, hamburger, daging
ayam cincang, daging iris, dll. (Hudaya, 1999).
Pada awalnya protein yang berasal dari susu tidak dapat diolah
menggunakan proses ekstrusi karena protein tersebut tidak tahan pada suhu dan
tekanan yang tinggi. Saat ini telah dikembangkan proses ekstrusi yang
dimodifikasi sehingga memungkinkan untuk memanfaatkan protein whey pada
produk daging yang diekstrusi dan makanan ringan. Dengan menggunakan proses
ekstrusi yang dimodifikasi beberapa peneliti di Amerika menciptakan protein
whey susu yang mengalami proses teksturisasi atau TWP. TWP merupakan bahan
yang dapat mengubah daging yang kandungan lemaknya tinggi menjadi daging
yang rendah dan kaya akan protein. Dengan diciptakannya TWP maka tersedia
pilihan alternatif bagi sebagian konsumen dan para pengolah yang kurang
menyukai produk TVP
Untuk membuat TWP, para peneliti mengurangi suhu pemasakan pada
ekstruder dan memodifikasi konfigurasi ulir dan daya putarnya, juga memasang
die pendingin khusus untuk membatasi proses pengembangan dari bahan setelah
bahan tersebut keluar dari ekstruder. Ekstrusi campuran yang terdiri 80%
konsentrat protein whey dan 20% pati jagung yang dilanjutkan dengan proses
pengeringan mampu mengubah protein whey menjadi partikel-partikel yang
menyerupai sebongkah kecil daging. Biasanya pada pabrik pengolahan bongkahan
ini direhidrasi dan dicampur ke dalam daging.
Keuntungan yang diperoleh dengan menggunakan TWP sebagai campuran
daging diantaranya ialah dapat mempertahankan tekstur, tidak mengandung lemak
dan meminimalkan terjadinya cooking loss (berkurangnya komponen atau zat-zat
gizi selama pemasakan). TWP dapat juga digunakan secara tunggal untuk
membuat produk-produk tanpa daging (Berry, 2000).
2.2.4
Produk hasil Ekstrusi
Menurut Badan Standardisasi Nasional (2000) yang dimaksud dengan
makanan ringan ekstrudat ialah makanan ringan yang dibuat melalui proses
ekstrusi dari bahan baku tepung dan atau pati untuk pangan dengan penambahan
bahan makanan lain serta bahan tambahan makanan lain yang diizinkan dengan

28
atau tanpa melalui proses penggorengan. Untuk menghasilkan produk ini dan
memasarkannya secara luas, maka terdapat beberapa syarat mutu yang harus
sesuai dengan SNI 01-2886-2000. Tetapi perlu diperhatikan bahwa definisi
menurut Badan Standardisasi Nasional ini hanya mencakup hasil ekstrusi untuk
makanan ringan saja, sedangkan masih banyak sekali produk olahan makanan lain
yang dihasilkan oleh teknologi ekstrusi dan memiliki standar industri masing-
masing.
Produk-produk yang dihasilkan oleh teknologi ekstrusi, termasuk serbuk
minuman, biskuit, kraker, produk crispy serupa roti, breadcrumb, crouton, bahan
makanan kaya serat dan untuk keperluan diet, pasta siap saji, sup yang
dikeringkan dan produk siap saji lainnya, produk-produk makanan dengan
kandungan air sedang, liquorice dan produk kembang gula lainnya, makanan
hewan, snack, TVP, makanan bayi dan berbagai produk lainnya (Linko et. al.,
1982).
Pada dasarnya proses ekstrusi terdiri dari pendorongan formula melalui
ulir ekstruder dan keluar melalui lubang pencetak dengan berbagai ukuran.
(extrusionoregon)Teknologi ulir ganda (twin screw) pada ekstruder merupakan
teknologi yang relatif baru bila dibandingkan dengan metode pemasakan dan
pencampuran konvensional. Banyak produk-produk baru yang dihasilkan oleh
ekstruder ulir ganda, tetapi kebanyakan para penggunanya enggan untuk
mengungkapkan formulasi dan metode pemasakan yang mereka gunakan. Kita
mungkin akan terkejut dengan banyaknya jenis produk yang dihasilkan dengan
ekstruder ulir ganda.
Contoh produk-produk yang dihasilkan oleh ekstruder ulir ganda
diantaranya ialah pasta almond, makanan bayi (makanan-makanan yang berbahan
dasar beras, gandum, dan oat), produk kembang gula (licorice, permen karet,
permen batangan, permen soft centers dan coklat), kaseinat, sereal (flake jagung,
bran, gandum, rice crispy, oat, produk sereal yang mengembang dan kaya akan
serat, siap untuk dimakan), kue-kue (produk ko-ekstrusi dengan berbagai macam
filling), pakan ikan (pakan untuk ikan di akuarium dan pakan komersial untuk
salmon, trout dan catfish) roti flatbread dalam berbagai macam rasa (isi buah-
buahan, kaya serat dan whole wheat), berbagai macam flavor, makanan kaya serat,

29
makanan siap saji dancampuran minuman siap saji, pati yang dimodifikasi sebagai
bahan fungsional, makanan hewan peliharaan, snack untuk hewan peliharaan, keju
olahan, produk-produk snack (snack yang jenisnya mengembang dengan berbagai
macam bentuk seperti keriting, bola, snack ko-ekstrusi dan pelet), pakan udang
dan TVP (Texturized Vegetable Protein). Teknologi ekstrusi ulir ganda
sebenarnya telah digunakan selama bertahun-tahun untuk pengolahan komponen
plastik dan baru-baru ini untuk kosmetik (Clextral, 2007).
Untuk menghasilkan produk akhir yang berbeda jenisnya diperlukan tipe
mesin ekstrusi yang berbeda pula. Tentu saja hal ini tergantung dari kapabilitas
mesin yang dihasilkan perusahaan pembuat ekstruder. Misalnya, ekstruder untuk
menghasilkan produk akhir makanan yang dapat mengembang berbeda jenisnya
dengan ekstruder yang dapat menghasilkan produk pasta. Sebagai contoh,
Coperion merupakan salah satu perusahaan terkemuka di bidang produksi
ekstruder dan perusahaan ini menggolongkan ekstrudernya berdasarkan jenis
produk akhir yang dihasilkan ke dalam tiga kategori, yaitu :
Pertama, ekstruder mampu mengolah bahan mentah tertentu menjadi
tepung dan pati yang dimodifikasi. Bahan mentah yang dapat diolah dalam mesin
ini diantaranya tepung terigu, pati gandum, tepung jagung, pati jagung, tepung
beras, pati beras, tepung rye, pati kentang, tapioka, dll. Bahan mentah dapat
dimodifikasi secara fisik maupun kimia di dalam ekstruder. Perubahan fisik yang
dapat dilakukan untuk menghasilkan produk tertentu yang kita inginkan salah
satunya ialah dengan cara mengatur dan mengendalikan sifat-sifat produk
tersebut (viskositas, daya larut dll.). Proses-proses ekstrusi dan seluruh parameter-
parameter yang berpengaruh dalam pengolahan, seperti kandungan air, intensitas
tekanan penggilingan, konfigurasi ulir, kecepatan putaran ulir dan tekanan yang
dialami produk perlu diperhatikan dengan cermat.
Perubahan kimia dapat dilakukan dengan melakukan proses-proses seperti
hidrolisis asam atau basa, reaksi katalisis menjadi karboksimetil atau pati yang
bersifat kation. Untuk perubahan kimia ini Proses ekstrusi disesuaikan sedemikian
rupa sehingga kondisi reaksi yang optimal dapat tercapai dan dapat menghasilkan
produk sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan. Pada umumnya, produk antara
yang dihasilkan harus melalui pengeringan lebih lanjut. Hal ini dapat dilakukan

30
dengan menggunakan pengering khusus. Contoh produk akhir yang dihasilkan
diantaranya ialah pengembang roti, thickening agent, makanan bayi, minuman
cepat saji dan pati fungsional (Coperion, 2007)
Kedua, ekstruder yang mampu menghasilkan produk akhir berupa
breakfast cereal dan makanan ringan (snack). Contoh bahan baku mentah yang
dapat digunakan ialah gandum, rye, barley, oat, jagung, beras serta bahan
tambahan seperti pati, garam, gula, susu bubuk, bubuk coklat, protein
nabati/hewani, flavor tambahan, vitamin, lemak/minyak, emulsifier dan bumbu-
bumbu lainnya. Bahan-bahan cereal/snacks dimasak dalam ekstruder dengan
proses HTST. Air ditambahkan seminimal mungkin, lalu dicetak melalui lubang
keluaran (die) kemudian dipotong. Bahan mentah yang digunakan dapat berupa
tepung halus maupun bubuk yang ukurannya lebih besar. Untuk memperkuat rasa
dan memperpanjang umur simpan sereal dan snack, produk yang telah
mengembang lalu dikeringkan. Kemudian bila diperlukan produk akhir dapat
diberi perasa tambahan, difortifikasi dengan vitamin, diberi bubuk-bubuk bumbu
atau dilapisi dengan minyak, coklat dan gula. Selain itu jika alat untuk proses ko-
ekstrusi tersedia, dapat pula dihasilkan sereal ko-ekstrusi dengan berbagai jenis
teknik pengisian. Produk akhir dari ekstruder ini diantaranya ialah sereal, crispies,
flatbread, flake, beraneka ragam snack berbentuk bola, cincin, roda, serpihan,
keriting, pelet dan produk-produk ko-ekstrusi.
Ketiga, ekstruder yang mampu menghasilkan produk-produk khusus
seperti kembang gula, bubuk coklat, permen karet, protein bertekstur, bumbu
nabati, flavor Maillard (panggang, bakar dan karamel), keju olahan, dsb. Proses-
proses yang terlibat selama ekstrusi produk-produk khusus ini ialah reaksi-reaksi
yang melibatkan panas, reaksi-reaksi kimia, homogenisasi, pengadonan,
pengeluaran gas, pencampuran, gelatinisasi, pengikatan, pengkristalan, pelelehan,
mengurangi kontaminasi mikroorganisme, teksturisasi, pelapisan, pencetakan, dan
pengembangan. (Coperion, 2007).
2.3
Pengaruh Pengolahan dengan Ekstrusi pada Produk
Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengetahui apa dan
bagaimana faktor-faktor yang mempengaruhi hasil produk akhir ekstrusi.

31
Beberapa faktor tersebut diantaranya ialah formulasi bahan yang digunakan, suhu
proses ekstrusi, kecepatan ulir (screw), desain ulir, dan kandungan air dari bahan
(Nowjee,2004). Peningkatan jumlah bahan yang dimasukkan ke dalam ekstruder
akan menurunkan daya serap air dan daya larut pati dalam air, tetapi akan
meningkatkan nilai viskositasnya. Suhu dan kecepatan ulir sangat berpengaruh
dalam menentukan daya larut pati dalam air. Untuk mendegradasi pati ada hal
penting yang perlu diperhatikan yaitu kecepatan putaran ulir, dengan
meningkatnya kecepatan ulir maka struktur pati akan berubah seluruhnya. (Chang,
et. al., 1998).
Ekstrusi termoplastis adalah suatu proses yang bertujuan untuk merubah
struktur bahan mentah yang pada dasarnya mengandung pati dan protein. Selama
bahan mentah tersebut bergerak melalui ekstruder, bahan yang mengandung
protein akan terdenaturasi dan bahan yang mengandung pati akan tergelatinisasi
sehingga kehilangan sifat struktur aslinya, membentuk suatu gumpalan plastis dan
tebal. Selama ekstrusi perlakuan energi panas dan mekanis tertentu dapat
mengakibatkan berbagai macam perubahan pada struktur pati, sehingga struktur
granulanya pecah.
Pengetahuan akan sifat-sifat bahan mentah dan sifat alami alirannya (flow)
pada serangkaian proses yang terjadi di dalam ekstruder, terutama pada daerah
pengadonan dan pencetakan, sangat penting untuk dipelajari sehingga ekstruder
akan menghasilkan hasil akhir yang berkualitas baik. Ilmu mengenai reologi
menyediakan metode yang efektif dalam mempelajari perubahan-perubahan
karakteristik yang terjadi pada bahan selama proses ekstrusi (Chang, et. al., 1998).
Kombinasi dari semua pengaruh yang dihasilkan oleh proses pemotongan,
suhu dan perubahannya yang diakibatkan oleh penggilingan di sepanjang jalur ulir
ekstruder akan membuat proses termomekanik selama proses ekstrusi ini menjadi
unik. Proses ini akan membuat bahan yang relatif kering membentuk suatu
gumpalan makanan yang kenyal. Proses ini juga akan mengurangi kandungan
mikroba
pada
bahan,
mendenaturasi
enzim,
menggelatinisasi
pati,
mempolimerisasi protein dan yang terpenting ialah membentuk tekstur hasil akhir
ke dalam bentuk yang dikehendaki.

32
Tahap pengembangan (puffing) dalam proses ekstrusi merupakan
fenomena yang kompleks yang terjadi pada pemasakan dengan suhu tinggi,
kelembaban yang rendah dan merupakan suatu hasil dari serangkaian proses
seperti
perubahan
struktur
pada
pati,
perubahan
fase/wujud,
nukleasi,
pembengkakan ekstrudat (produk yang dihasilkan oleh proses ekstrusi),
pertumbuhan gelembung udara dan hancurnya gelembung. Aktivitas gelembung
sangat berperan pada fenomena pengembangan ini (Nowjee,2004).
Gambar 2.8 Proses Pembentukan Gelembung Pada Produk Ekstrusi Puffed
(Mengembang)
Sumber : Nowjee,2004.
Ada perbedaan pada terbentuknya fase kontinyu produk ekstrusi
dibandingkan dengan produk yang dihasilkan dengan cara pemasakan
konvensional. Pada produk ekstrusi fase kontinyunya ialah granula pati,
sedangkan pada produk konvensional fase kontinyunya ialah protein yang
dikelilingi oleh pati. Pada pemasakan dengan cara ekstrusi, gelembung-
gelembung udara di dalam produk terbentuk oleh nukleasi uap secara spontan.
Sementara pada produk konvensional gelembung terbentuk oleh aktivitas
gelembung udara itu sendiri. Perbedaan ini mengakibatkan produk ekstrusi pada
umumnya keras, renyah dan rapuh. Roti, kue, biskuit pada umumnya lembut dan
merupakan gel viskoelastis (Holmes, 2007).

33
Waktu pengolahan bahan di dalam ekstruder umumnya sangat singkat
tetapi hal ini tergantung dari jenis produk apa yang dikehendaki dan spesifikasi
mesin yang digunakan. Pada pembuatan makanan ringan mengembang yang
berbahan dasar pati dengan menggunakan ekstruder tipe Dyason Grain Expander,
waktu yang dihabiskan bahan sejak pertama kali dimasukkan hingga bahan itu
keluar dalam bentuk mengembang hanya 3 – 5 detik. Pada saat bahan dimasukkan
ke dalam ekstruder, gerakan maju yang dihasilkan oleh putaran gerigi ulir akan
menggiling dan menekan bahan tersebut hingga menjadi adonan yang homogen.
Kemudian bahan mulai tergelatinisasi oleh panas yang dihasilkan oleh dinding-
dinding barrel dan panas yang dihasilkan dari gerakan mekanis ulir. Pada kondisi
tekanan tinggi dan panas, adonan yang padat dan tergelatinisasi ini menjalani
perubahan termoplastis dan mulai bergerak mengalir. Celah yang kecil di ujung
ekstruder memungkinkan adonan yang kenyal tersebut untuk terdorong keluar
melalui lubang die. Ketika bahan keluar dan terkena tekanan atmosfir maka
tekanan yang dilepaskan oleh uap air
(Ang et.al., 1984)
Menurut Matz (1970) dalam Ang et.al. (1984), fenomena pengembangan
produk ini merupakan hasil dari pengembangan uap air yang tiba-tiba pada celah-
celah granula. Partikel mengalami pengembangan karena dehidrasi yang
disebabkan oleh uap air yang berdifusi keluar secara cepat. Produk pada tahap ini,
yang seringkali disebut sebagai produk setengah jadi, masih dalam keadaan panas
dan kandungan air terus keluar dari produk. Produk ini masih mengandung kadar
air sekitar 7 – 8% dan membutuhkan pengeringan lebih lanjut hingga kandungan
airnya sekitar 3% (tergantung produk) agar produk yang dihasilkan meraih
kerenyahan yang diinginkan. Pengolahan lebih lanjut dari produk setengah jadi ini
melibatkan proses pengeringan dan penambahan rasa atau dapat juga proses
pengolahan post extrusion lainnya.
Pada umumnya formulasi bahan untuk makanan ringan yang mengembang
(puffed) mengandung pati tinggi, hal ini dimaksudkan agar tahap pengembangan
yang terjadi pada produk akhir berlangsung maksimal. Pada formulasi bahan
dengan kandungan pati di bawah 60%, produk akhir biasanya kemampuan untuk
yang mengembang dengan tiba-tiba
menyebabkan meningkatnya volume produk yang diekstrusi berkali-kali lipat

34
mengembangnya berkurang. Formulasi ini akan menghasilkan makanan ringan
dengan kerenyahan yang meningkat dan tekstur yang lebih padat dan kaku.
Sementara jika kandungan pati dalam formulasi di atas 60%, maka produk akhir
akan memiliki kemampuan mengembang yang lebih baik, menghasilkan produk
yang ringan dan teksturnya lebih lembut (Berry, 2000).
2.4
Keuntungan Pengolahan Makanan dengan Ekstrusi
Melakukan proses pemasakan bahan-bahan pangan dengan menggunakan
teknologi ekstrusi memungkinkan kita untuk melakukan berbagai cara dalam
mengolah makanan. Proses pengolahan dengan ekstrusi akan mempengaruhi
kualitas dari kandungan gizi pada makanan tersebut. Pengaruh
yang
menguntungkan dengan menggunakan proses ekstrusi diantaranya ialah rusaknya
zat-zat anti gizi, gelatinisasi pada pati, meningkatnya serat kasar dan mengurangi
oksidasi lemak pada produk makanan. Sementara pengaruh yang merugikannya
antara lain ialah reaksi Maillard antara gula dan protein yang akan mengurangi
nilai gizi protein, tetapi hal ini sangat dipengaruhi oleh jenis bahan baku yang
diolah, kandungan dan kondisi pengolahannya. Selain itu vitamin-vitamin yang
rentan terhadap panas mungkin akan hilang dalam jumlah yang besar. Untuk
memperoleh keseimbangan kandungan gizi produk-produk yang diekstrusi perlu
dilakukan
pengawasan
yang
ketat terhadap
parameter-parameter proses
pengolahan ekstrusi (Sing, et. al., 2007).
Keuntungan yang diperoleh dari mengolah makanan dengan menggunakan
ekstruder diantaranya ialah : Serbaguna (mampu melakukan berbagai macam
proses pengolahan dalam satu alat saja dan mampu menghasilkan jenis produk
yang sangat beragam); Produktivitas produk yang dihasilkan tinggi (mampu
melakukan pengolahan berkesinambungan); Biaya operasional relatif murah;
Proses pengolahan dalam ekstruder memungkinkan resiko mesin untuk overheat
rendah; Kualitas produk makanan yang dihasilkan tinggi (proses pengolahan
HTST menyebabkan terjadinya degradasi yang minimal pada kebanyakan bahan
makanan); Efisien dalam penggunaan energi; Tidak menghasilkan limbah atau
polutan (Baianu, 1992).

35
Smith (1974) dalam Ang et. al.,(1984) menyatakan bahwa ekstrusi adalah
proses yang memiliki potensi yang besar dalam memproduksi makanan suplemen
yang cocok dalam program-program untuk memperkaya gizi melalui produk
makanan. Keuntungan menggunakan proses ini diantaranya ialah :


Bagian pati dari bahan yang diolah tergelatinisasi penuh yang
menyebabkan produk makanan menjadi mudah untuk dicerna.
Menjamin penyebaran yang merata bahan-bahan seperti protein, vitamin,
mineral dan bahan tambahan lainnya bersama karbohidrat di seluruh
campuran bahan.


Mengurangi jumlah kehilangan kandungan gizi bahan dan meminimalkan
kerusakan pada kualitas protein.
Tekstur dan bentuk bahan mentah yang tadinya keras, tidak berbentuk,
berpasir, tidak menarik, dsb., berubah menjadi produk akhir dengan
tekstur dan bentuk sesuai dengan yang kita inginkan.



Bahan baku utama yang mengandung pati tersedia dengan luas.
Produk ekstrusi yang dikemas dengan benar mempunyai daya simpan
yang baik tanpa harus disimpan pada suhu rendah.
Proses ekstrusi merupakan proses termodinamika yang efisien, energi
yang dibutuhkan untuk menghasilkan per ton bahan lebih rendah
dibandingkan dengan bahan yang sama dan diolah dengan proses
pemasakan dalam bentuk lainnya.


Biaya operasionalnya rendah, membutuhkan lebih sedikit tenaga kerja dan
memerlukan luas lahan yang kecil.
Jalur-jalur proses pada ekstruder mudah sekali untuk dibongkar-pasang.
Hal ini penting untuk keperluan pembersihan dan mobilitas alat. Bila
pengolahan yang dilakukan memenuhi persyaratan sanitasi yang benar
maka produk yang dihasilkan relatif bebas dari bakteri, serangga, larva dan
patogen lainnya.

Proses ekstrusi bebas polusi dan bahan mentah dimanfaatkan seluruhnya
tanpa adanya limbah yang tidak diinginkan atau zat-zat yang berbahaya
bagi lingkungan.

36
2.5
Ekstrusi Pada Hasil Perikanan
Banyak sekali jenis ikan, baik itu ikan air tawar ataupun air laut, yang
dapat dikonsumsi oleh manusia dan masing-masing jenis ikan ini memiliki
karakteristik yang unik setelah ikan tersebut ditangkap, disimpan dan diolah.
Banyak sekali reaksi-reaksi biokimia yang terlibat setelah ikan ditangkap.
Berkaitan dengan beragamnya faktor bahan baku yang dapat mempengaruhi
produk akhir proses ekstrusi. Tidak hanya jenis ikan saja yang penting untuk
diketahui tapi masih banyak lagi variabel yang menentukan seperti ukuran bahan,
kadar air optimal, cara menghambat reaksi-reaksi yang merugikan, jenis produk
apa yang cocok bagi produk ekstrusi hasil perikanan, jenis ekstruder apa saja yang
cocok, jenis reaksi yang terlibat pada saat ikan tersebut diolah, perlakuan
pendahuluan apa saja yang perlu dilakukan, sifat-sifat reologis produk akhir
ekstrusi hasil perikanan, bagaimana pengaruh proses ekstrusi pada penurunan
nutrisi produk, pengaruh apa yang akan terjadi bila komoditas hasil perikanan
ditambahkan, dsb.
Sebenarnya bahan baku dari semua jenis ikan yang memenuhi syarat
sebagai bahan makanan, mungkin saja untuk ditambahkan pada beragam jenis
produk ekstrusi. Tetapi jenis ikan apa yg cocok, produk ekstrusi apa yang cocok
dibuat dari ikan, proses apa saja yang berpengaruh selama ekstrusi menggunakan
bahan baku ikan, kandungan nutrisi apa yg hilang atau berubah selama ekstrusi,
karakteristik produk terakhir seperti apa bila jenis ikan tertentu dipakai dan
banyak lagi faktor lainnya, perlu untuk dipelajari. Contohnya, daging ikan cucut
segar yang berkadar air tinggi 76,7% tidak dapat diekstrusi pada suhu rendah
50oC, karena mengakibatkan tersumbatnya cetakan ekstruder. Penambahan suhu
hingga 180oC tidak begitu berpengaruh. Daging giling tersebut harus dikeringkan
terlebih dahulu hingga kadar airnya mencapai 13% (Muchtadi, dkk., 1993).
Bahan pencampur dari daging ikan juga perlu diperhatikan, jenis tepung
apa saja yang akan menghasilkan produk ekstrusi daging ikan yang terbaik. Selain
itu suhu ekstrusi (tekstur), jenis ikan(warna) juga akan mempengaruhi produk
akhir. Kesemuanya itu akan mempengaruhi kadar protein, daya serap minyak dan
daya serap air produk. Hasil analisis asam amino diketahui bahwa tepung ikan
hasil pemasakan ekstrusi rata-rata kekurangan asam amino metionin, leusin,

37
fenilalanin dan tirosin tetapi mengandung glutamat dan lisin dalam jumlah yang
cukup tinggi. Menurut hasil perhitungan statistik, jenis ikan berpengaruh nyata
terhadap kandungan protein, kekerasan produk burger yang dicobakan. Sedangkan
jenis bahan campuran berpengaruh terhadap kadar protein tepung hasil ekstrusi,
daya serap air, aktivitas emulsi, indeks dispersibilitas, daya cerna protein, rasa
produk dan kandungan protein produk (Muchtadi, dkk., 1993)
Selain penelitian mengenai hal tersebut di atas, terdapat beberapa
penelitian yang menginformasikan tentang sejumlah proses inaktifasi enzim alfa
amilase, lipase, lipoksidase, peroksidase dan urease selama pemasakan ekstrusi
dalam kondisi proses tertentu. Oleh karena itu ekstrusi yang dikendalikan dengan
baik harus dilakukan agar inaktifasi enzim yang terkandung dalam berbagai
macam bahan makanan berlangsung dengan efektif. Hal ini akan sangat
berpengaruh dalam memperpanjang umur simpan bahan dan menghambat
terjadinya flavor yang menyimpang (Linko et. al., 1982). Proses ekstrusi pada
hasil perikanan juga dapat digunakan untuk menginaktifkan enzim-enzim yang
merugikan dalam pengolahan produk hasil perikanan.
Enzim hanya aktif di sekitar suhu kamar yaitu antara 10o – 40oC dan
kehadirannya dalam bahan pangan seringkali tidak diinginkan karena dapat
merusak bahan pangan tersebut. Inaktifasi enzim dapat dilakukan dengan proses
ekstrusi karena proses ini mampu menghasilkan suhu tinggi dan bebas dari
oksidasi akibat bahan yang terkena udara bebas.
Menurut Choudhury (1996), terdapat beberapa jenis ikan di Amerika Utara
yang tidak bisa dipasarkan disebabkan tingginya kandungan enzim protease yang
akan mendegradasi miosin pada daging. Penguraian enzimatik pada miosin pada
proses pemasakan akan mengarah pada pelunakan otot ikan yang berlebihan. Hal
ini akan mengakibatkan tekstur lunak pada produk akhir dan akhirnya tidak dapat
diterima konsumen. Kurangnya pengetahuan tentang teknologi yang cocok untuk
menghambat atau menghilangkan enzim protease pada daging ikan akan
menyebabkan ikan tersebut tidak dapat dimanfaatkan lebih jauh.
Salah satu cara yang digunakan untuk menghambat kerja enzim protease
diantaranya ialah dengan mengolah ikan menjadi surimi atau filet terlebih dahulu.
Beberapa cara telah diusahakan untuk menghasilkan surimi atau filet yang telah

38
disuntik oleh bahan tambahan yang berfungsi menghambat kerja enzim tetapi
muncul masalah dalam penyebaran dan kemampuan difusi bahan tambahan
tersebut pada tempat-tempat tertentu yang mengandung enzim protease pada
surimi. Teknologi ini jika dilakukan hanya dapat memanfaatkan ikan-ikan yang
ditangkap sebanyak 20% sisanya sebanyak 80% akan dibuang sebagai limbah.
Saat ini telah terdapat suatu metode yang efektif untuk menghilangkan kandungan
enzim protease tinggi pada jenis-jenis ikan tertentu yaitu dengan menggunakan
proses ekstrusi.
Prosedur pelaksanaan metode ini sebenarnya sangat sederhana karena
memanfaatkan prinsip-prinsip dasar proses ekstrusi pada bahan pangan yang telah
dikenal luas. Ikan yang telah berbentuk adonan bersama dengan campuran lainnya
dimasukkan ke dalam ekstruder. Ekstruder yang digunakan sekurang-kurangnya
harus memiliki dua bagian. Bagian yang pertama suhunya dijaga agar tetap di
bawah suhu aktifasi enzim lalu bagian berikutnya suhu dijaga agar cukup untuk
menginaktifkan enzim dalam campuran adonan tersebut. Ekstruder yang
digunakan sebaiknya ialah tipe twin screw, suhu yang digunakan pada bagian
inaktifasi enzim berkisar antara 100o -1100 C tergantung pada jenis ikan dan jenis
produk akhir yang dihasilkan. Secara singkat keterangan mengenai prosedur
pelaksanaan inaktivasi enzim protease dengan menggunakan ekstruder ialah
sebagai berikut :


Ikan disiangi, dipisahkan kepala, jeroan dan tulang nya atau dapat juga
difilet
Ikan dipotong, dicincang atau digiling tergantung pada kebutuhan
pengolah lalu dicampur dengan bahan yang mengandung pati atau protein
pada suhu yang dingin 4o -10o C. Bahan-bahan yang berpati atau protein
tersebut akan menyerap kelembaban dari daging ikan. Mereka berperan
sebagai pengikat adonan, meningkatkan viskositas yang akan membentuk
adonan pasta yang kental (tergantung dari jenis bahan-bahan yang
digunakan). Pengurangan kandungan air pada adonan dapat dilakukan
sebelum proses ekstrusi, selama ekstrusi dan setelah ekstrusi dengan alat
pengering (tergantung jenis ekstruder)

39

Adonan dimasukkan ke dalam ekstruder. Bahan mentah dimasukkan ke
dalam suatu barrel (silinder tempat bahan diolah dalam ekstruder) yang
memanjang dimana didalamnya bahan digerakkan atau dialirkan oleh satu
atau lebih ulir untuk dilakukan proses pencampuran, pemanasan dan
pemotongan. Dengan cara mengatur komposisi bahan, jumlah bahan yang
dimasukkan, kecepatan ulir, penggilingan dan kebutuhan energi panas dan
kintetik bahan, maka akan dimungkinkan untuk menghasilkan produk
dengan kualitas tekstur dan kandungan gizi sesuai dengan yang
dikehendaki. Ulir-ulir pada ekstruder menyebabkan proses pengolahan
HTST yang unik pada campuran bahan yang berfungsi untuk
menginaktifkan enzim protease dengan denaturasi.
Makanan yang diolah dengan proses HTST menghasilkan produk
dengan nutrisi dan karakteristik seperti warna, flavor dan tekstur yang
lebih baik dibandingkan dengan pengolahan menggunakan proses
pemanasan yang konvensional seperti pengalengan. Dua istilah penting
yang digunakan dalam pengolahan pemanasan yang menggambarkan
reaksi dari energi kinetik sistem terhadap perubahan suhu yaitu nilai D dan
z. Keduanya merupakan dasar dari perhitungan proses pemanasan. Nilai D
(decimal reduction time) didefinisikan sebagai waktu dalam menit untuk
mengurangi 90% dari konsentrasi enzim asal atau populasi mikroba.
Istilah nilai z menunjukkan batasan suhu dalam F untuk sebuah perubahan
10:1 dalam nilai D. Pengolahan HTST didasarkan pada fakta bahwa enzim
yang rentan terhadap panas dan mikroorganisme memiliki nilai D dan z
yang lebih rendah dibandingkan dengan nilai yang dimiliki oleh nutrisi
dan faktor-faktor kualitas. Tingkat kerusakan yang memiliki nilai z yang
kecil sangat tergantung pada suhu sedangkan tingkatan dengan nilai z yang
besar tidak terlalu dipengaruhi oleh suhu. Perubahan suhu yang
ditingkatkan akan menyebabkan peningkatan kerusakan yang lebih besar
pada perusakan enzim dan mikroorganisme dibandingkan dengan tingkat
kerusakan yang dialami oleh nutrisi dan faktor-faktor kualitas. Hal ini
memungkinkan pengolahan makanan dengan menggunakan proses HTST
akan menghasilkan produk dengan kandungan nutrisi yang lebih baik.

40
Aktifitas air yang meningkat akan meningkatkan juga proses denaturasi
protein enzim. Dengan adanya kelebihan kandungan air, pada umumnya
enzim akan lebih sensitif pada perubahan suhu dibandingkan dengan
mikroorganisme dan akan dengan mudah diinaktivasikan. Dengan
mempertimbangkan kandungan air daging ikan yang tinggi 66-81%, maka
protease dalam ikan akan dengan mudah diinaktifasi oleh proses HTST
dengan Twin Screw Ekstruder.

Adonan yang terdiri dari ikan dan bahan yang mengandung pati atau
protein dapat dipanaskan dalam ekstruder hingga mencapai suhu barrel
yang sangat tinggi (200o -300oC) pada waktu yang sangat singkat (1
hingga sekitar 2 menit).
Ekstruder yang digunakan boleh terdiri dari beberapa bagian proses
tapi minimal salah satu dari bagian itu ialah zona reaksi utama dimana
proses HTST berlangsung. Sebenarnya zona-zona reaksi ini pada
prinsipnya sama dengan zona-zona yang telah dibahas pada sub-bab
terdahulu, tetapi untuk lebih jelasnya maka akan diuraikan secara singkat
saja.
Suhu adonan daging ikan pada bagian sebelum zona reaksi utama
diatur agar kenaikannya terjadi secara bertahap, dijaga agar jangan
terlebih dahulu mencapai suhu optimum untuk aktivasi enzim protease
(pada ikan arrowtooth flounder sekitar 40o -55oC). Aktifnya enzim
protease pada adonan sebelum memasuki zona reaksi utama akan
mengakibatkan pecahnya/rusaknya struktur otot ikan pada bagian yang
terkecil sekalipun. Hal ini akan menyebabkan produk makanan yang tidak
diinginkan dan tidak dapat dimanfaatkan lebih lanjut.
Pada zona reaksi utama, suhu adonan ikan ditingkatkan dengan
cepat sehingga aktivasi enzim protease pada daging ikan tidak terjadi dan
menghasilkan inaktivasi secara menyeluruh yang disebabkan oleh proses
HTST. Bergantung pada susunan bagian barrel ekstruder yang digunakan,
pada umumnya bagian pertama ialah bagian dimana campuran ikan, pati
atau protein dimasukkan ke dalam ekstruder melalui sebuah feeder/inlet
yang terletak di atas barrel pertama. Bagian barrel berikutnya yang

41
terletak sebelum zona reaksi utama mempunyai fungsi utama sebagai
pengantar campuran bahan ke zona reaksi utama dan membantu
pencampuran adonan lebih lanjut yang disebabkan oleh putaran susunan
ulir dalam ekstruder. Suhu di bagian ini diatur agar lebih rendah dari suhu
aktivasi enzim protease pada daging ikan dan pada bagian selanjutnya
bertahap lebih tinggi hingga mendekati suhu aktivasi enzim. Dengan
pengaturan seperti ini proses HTST akan berlangsung lebih efektif karena
semakin berkurangnya waktu untuk mencapai dan melebihi suhu aktivasi
enzim (5-20 detik). Banyak cara yang dapat dilakukan untuk
menginaktivasi enzim dengan menggunakan ekstruder, diantaranya ialah
dengan cara mengubah variabel-variabel seperti konfigurasi ulir,
kecepatan ulir dan tingkat gerakan aliran adonannya.
Setelah bagian
barrel zona reaksi utama biasanya terdapat bagian selanjutnya yaitu zona
pembentukan tekstur (texturization). Pada zona ini adonan yang telah
diinaktifasi diberi perlakuan panas yang dapat mencapai 200o -300o C. Di
bagian ini campuran adonan ikan dirubah menjadi tekstur yang berserat
dan kenyal sehingga menjadikannya mudah untuk dicetak menjadi bentuk
produk yang sesuai dengan yang diinginkan. Zona ini digunakan untuk
membentuk adonan ikan yang bertujuan untuk memenuhi kebutuhan
mengolah produk makanan. Pada akhir dari zona teksturisasi, adonan akan
keluar melalui cetakan yang disebut die yang akan mencetaknya menjadi
berbagai macam jenis dan bentuk.

Produk makanan dengan beragam tekstur dapat diperoleh dengan
memasang die ko-ekstrusi pada ekstruder. Cara ini akan memungkinkan
produk makanan yang berasal dari ikan menjadi dilapisi oleh berbagai
macam bahan seperti kentang, tepung dan sebagainya. Bila tidak akan
digunakan bagian teksturisasi ini maka bagian barrel setelah zona reaksi
utama dapat diganti dengan bagian untuk mendinginkan adonan.

Setelah produk keluar dari die sesuai dengan bentuk yang diinginkan, lalu
adonan tersebut dipotong sesuai panjang yang diinginkan menggunakan
pemotong konvensional. Kemudian sesuai kebutuhan produk dapat
diasapi, didinginkan, dibekukan atau dikemas. Bahan-bahan tambahan

42
seperti bumbu, pewarna, nutrisi dan anti oksidan untuk memperbaiki
flavor, warna, gizi dan umur simpan dapat ditambahkan selama proses
baik sebelum memasuki ekstruder, selama di dalam atau setelah bahan
keluar dari ekstruder.
Ekstruder yang digunakan memiliki perlengkapan pengatur dan baian-
bagian reaksi yang terdiri dari pengatur tenaga utama dan pengatur kecepatan
putaran (54), lubang bahan masuk/feeder/hopper (55), selubung pendingin
(56), indikator dan pengendali suhu (57), selubung uap (58), pengatur tekanan
(59), lubang pencerak/die (60), pengendali suhu pada lubang keluaran (61),
piringan (62), barrel (63), metering section (64), compression section (65),
feed section (66), ulir dengan diameter yang meningkat (67).
Gambar 2.9 Bagian-Bagian dari Ekstruder yang Digunakan untuk Inaktifasi
Enzim Protease
Sumber : Choudhury, 1996
Dapat disimpulkan bahwa inaktivasi enzim dengan menggunakan proses
HTST pada zona reaksi utama dapat diperoleh dengan cara mengatur kofigurasi
ulir, temperatur, desain die dan waktu yang dihabiskan dalam zona reaksi utama
pada ekstruder.
Selain penelitian tentang enzim terdapat jenis penelitian lain pada proses
ekstrusi di bidang hasil perikanan yang telah dilakukan ialah mempelajari tentang

43
pengaruh unsur-unsur pencampuran dan komposisi bahan pada ekstrusi daging
ikan salmon. Disini peneliti lebih menitikberatkan pada faktor-faktor pengolahan
yang berhubungan dengan kemampuan kerja ekstruder daripada melihat dari segi
bahan baku ikan yang digunakan. Secara rinci, penelitian ini mempelajari
pengaruh-pengaruh dari jenis unsur pencampuran pada beragam konfigurasi ulir,
komposisi bahan dengan pemberian energi mekanis tertentu dan karakteristik
produk selama diekstrusi. Unsur-unsur pencampuran yang dipelajari ialah daya
tekan, arah putaran ulir dan kombinasi keduanya. Komposisi bahan diubah dengan
menyesuaikan perbandingan tepung beras dan daging ikan salmon. Unsur
pencampuran akan berpengaruh pada energi mekanis, tingkat pengembangan,
meningkatkan daya larut dalam air dan menurunkan kepadatan bahan. Arah
putaran
ulir
yang
saling
berlawanan
akan
berpengaruh
pada
tingkat
pengembangan. Peningkatan padatan ikan dalam bahan akan menurunkan tingkat
pengembangan, daya larut dalam air tetapi meningkatkan kepadatan bahan
(Gautam, et. al., 1997).

III
KESIMPULAN
Berkembangnya teknologi ekstrusi pada industri pengolahan bahan pangan
merupakan suatu hal yang tidak bisa dielakkan lagi. Hal ini disebabkan
meningkatnya
tuntutan
dari
masyarakat
luas
sebagai
konsumen
yang
membutuhkan produk-produk makanan yang mudah disajikan, sehat, menarik dan
harganya terjangkau. Produk makanan yang sehat dapat diperoleh dari bahan baku
makanan yang memenuhi kriteria sebagai bahan pangan yang edible atau layak
untuk dimakan, serta tidak kalah pentingnya bahwa bahan makanan itu hendaknya
mengandung kuantitas dan kualitas gizi yang baik.
Komoditi-komoditi hasil perikanan merupakan bahan baku yang potensial
untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pada pengolahan dengan ekstrusi ini,
baik dilihat dari segi gizi maupun ketersediaan bahan bakunya. Tetapi sayangnya,
sebagai produk olahan makanan, komoditi hasil perikanan masih minimal sekali
pemanfaatannya. Ikan lebih disukai dikonsumsi dalam bentuk utuh atau diolah
secara tradisonal, diproduksi dalam skala rumah tangga dan dipasarkan secara
lokal saja. Dengan segala keuntungan yang dapat diperoleh dengan teknologi
ekstrusi, maka komoditi perikanan sebenarnya memiliki kesempatan untuk
dimanfaatkan lebih jauh lagi dalam industri pengolahan makanan, salah satunya
dalam bentuk diversifikasi menjadi berbagai produk olahan makanan ekstrusi.
Ekstrusi dengan menggunakan ekstruder tipe ulir (screw) telah terbukti
menjadi suatu proses yang sangat menarik dalam industri makanan, dengan
keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh seperti serba guna, produktivitas
yang dihasilkan tinggi, berbiaya rendah, efisien dalam penggunaan energi, dan
tidak ada limbah yang menyebabkan pencemaran lingkungan. Prinsip ekstrusi
dalam pengolahan makanan menggabungkan proses pendorongan bahan,
pencampuran dan pembentukan menjadi produk akhir.
Proses ekstrusi bahan makanan tidak bisa lepas dari reaksi-reaksi fisika
dan kimia, karena proses ekstrusi menggunakan energi mekanis dan panas dalam
mengolah bahan mentah menjadi produk akhir yang dikehendaki. Terdapat tiga
langkah umum pengolahan yang biasa dilakukan para pengolah untuk
menghasilkan produk akhir, yaitu tahap pengolahan pra ekstrusi, ekstrusi dan
44

45
setelah ekstrusi. Untuk melakukan proses ekstrusi diperlukan suatu mesin yang
disebut ekstruder. Dalam mengolah bahan, ekstruder dapat dibagi ke dalam zona-
zona reaksi dimana bahan mengalami perlakuan-perlakuan dan perubahan-
perubahan dalam masing-masing zona. Zona-zona secara umum dalam pemasakan
ekstrusi diantaranya ialah feed section, transition section dan metering section.
Kecenderungan para pengolah untuk menghasilkan produk ekstrusi saat ini
ialah dengan menggunakan ekstruder tipe ulir ganda (twin screw). Teknologi
ekstruder ini hadir untuk mengatasi kekurangan-kekurangan yang dimiliki oleh
pendahulunya yaitu ekstruder ulir tunggal. Semua parameter pengolahan ekstrusi
seperti suhu, tekanan, kecepatan ulir, kandungan air dan kecepatan aliran bahan
dapat dikendalikan dengan lebih baik bila menggunakan ekstruder ulir ganda ini.
Hal ini akan memberikan pengendalian yang maksimal pada proses ekstrusi.
Bahan-bahan dasar yang digunakan untuk ekstrusi pada umumnya sama
saja dengan bahan yang digunakan pada pengolahan lain, tetapi yang perlu
diperhatikan ialah pengaruh-pengaruh yang diberikan bahan tersebut terhadap
proses dan kualitas produk akhir yang dihasilkan. Berbagai komoditi hasil
perikanan dapat pula ditambahkan sebagai bahan baku produk-produk ekstrusi.
Produk-produk ekstrusi yang cukup dikenal antara lain ialah breakfast cereal,
beberapa produk kembang gula, makanan hewan, beragam jenis snack, Texturized
Vegetable Protein, makanan bayi, makanan kaya serat dan berbagai produk
olahan lainnya.

1 komentar:

  1. klo yg ttg coextrusi polimernya ada ga?

    BalasHapus