pengeringan osmosis

            Bidang teknologi pemprosesan makanan ialah satu bidang yang makin berkembang dengan pesat pada ketika ini. Pelbagai kaedah dan cara baru ditemui bagi membolehkan makanan lebih kekal lama. Salah satu kaedahnya ialah melalui pengeringan osmosis.

           

            Secara asasnya, pengeringan osmosis ialah proses pengeluaran air dengan cara menempatkan ketulan bahan makanan seperti buah-buahan dan sayur-sayuran segar ataupun hasil daging seperti bebola daging dalam larutan yang hipertonik iaitu larutan yang lebih pekat atau lebih rendah aktiviti airnya.

           

            Makanan-makanan yang melalui pengeringan osmosis ini akan kurang mengalami kerosakan warna dan perisa kerana ia tidak terdedah kepada suhu tinggi. Selain daripada itu, pengeringan osmosis akan mengeluarkan hasil bermutu tinggi kerana gula menyalut permukaan luar buah-buahan dan gul menghalang kehilangan juzuk perisa.

            Hasil dan kebaikan osmosis inilah yang menyebabkan kaedah pengeringan osmosis ini makin mendapat tempat dalam pemprosesan makanan khususnya kepada pihak-pihak pengusaha makanan. Pengusaha-pengusaha makanan ini sedar tentang kualiti makanan adalah baik hasil daripada  pengeringan osmosis ini. Justeru itu, proses pengeringan osmosis ini makin mendapat tempat dalam proses pengeringan makanan dalam mengekalkan tempoh hayat makanan ini di samping warna dan rasanya dapat dipelihara.

1.0 PRINSIP PENGERINGAN OSMOSIS

jeruk mangga yang menggunakan kaedah osmosis

Pengeringan osmosis ialah proses pengeluaran air dengan cara menempatkan ketulan bahan makanan seperti buah-buahan dan sayur-sayuran segar ataupun hasil daging seperti bebola daging dalam larutan yang hipertonik iaitu larutan yang lebih pekat atau lebih rendah aktiviti airnya. (aw). Oleh sebab larutan di luar lebih pekat dan tekanan osmosisnya lebih tinggi, maka timbul satu daya penggerak untuk air keluar dari sel dan dinding sel hidup bertindak sebagai makanan membran separa telap. Oleh sebab membran ini hanya memilih separa telap, maka berlaku juga resapan dan kebocoran masuk bahan pelarut dari larutan rendaman yang pekat ke dalam tisu dan sebaliknya. Walau bagaimanapun, kadar resapan ini jauh lebih lambat daripada pemindahan molekul air dari makanan ke dalam larutan rendaman. Oleh itu, pengeringan osmosis sebenarnya ialah satu proses dinamik, iaitu proses resapan serentak air dan bahan larut. Oleh sebab air berpindah dengan kadar yang lebih cepat, maka cepat pula tercapai keseimbangan (apabila kepekatan osmosis sel dan larutan menjadi sama). Kadar resapan masuk bahan larut pula sangat lambat dan masa yang lama diperlukan untuk mencapai keseimbangan, sebagai contohnya resapan gula ke dalam ketulan buah-buahan (Rajah 6.1). Dalam pengeringan osmosis, kadar pemindahan keluar air biasanya adalah cepat pada jam pertama dan kedua, selepas itu proses ini menjadi semakin lambat. Kaedah pengeringan osmosis lebih banyak dilakukan pada buah-buahan berbanding dengan sayur-sayuran, daging atau makanan laut. 

 

Pengeringan osmosis tidak dijalankan sebagai satu kitar pengeringan yang lengkap untuk mengeringkan makanan. Sebaliknya proses ini merupakan langkah pra-pengeringan dalam satu sistem pengeringan yang terdiri daripada dua peringkat.

                                i.            Peringkat pertama – melibatkan penyingkiran sebahagian daripada air yang biasanya sehingga 30-50% berat asal ketulan makanan tersebut dalam larutan hipertonik. Tempoh rendaman bergantung pada keadaan semula jadi membran dan juga tekanan osmosis yang dikehendaki (Camirand et al..1968). Larutan rendaman yang biasa digunakan ialah larutan sirap gula seperti sukrosa, laktosa, dekstrosa, gula songsang atau campuran beberapa jenis gula dan sirap komersial seperti sirap kanji dan sirap jagung fruktosa tinggi untuk buah-buahan, sementara larutan garam digunakan untuk merendam sayur-sayuran, daging dan makanan laut. Apabila proses pengeringan osmosis diberhentikan, makanan dikeluarkan dan sisa larutan rendaman yang terlekat pada makanan boleh dibilas jika perlu ( Ponting et al., 1966). Dalam kes-kes tertentu seperti peringkat-peringkat kandungan gula dalam buah-buahan atau penambahan kandungan garam dalam ikan masin, makanan itu menjadi lebih disukai dan demikian tidak perlu dibilas selepas diangkat keluar dari larutan rendaman.

                              ii.            Peringkat Kedua – makanan separa kering yang terhasil selepas pengeringan osmosis dikeringkan lagi dengan kaedah pengeringan konvensional yang lain untuk mendapatkan beberapa varieti hasil makanan kering yang ciri istimewanya bergantung pada langkah pengeringan osmosis.

2.0    FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KADAR PENGERINGAN

Parameter dan keadaan pemprosesan yang dipilih semasa pengeringan osmosis boleh mempengaruhi kadar penyingkiran air daripada makanan dan kadar kemasukan bahan larut ke dalam makanan tersebut dengan cara resapan. Antara faktor-faktor yang boleh mempengaruhi kadar ini adalah :

2.1    Jenis, Kepekatan Bahan Larut dan Masa Rendaman

Resapan pepejal larut semasa pengeringan osmosis sangat bergantung pada jenis bahan larut kerana faktor saiz molekul, keadaan ion dan kelarutan bahan larut tersebut dalam air memainkan peranan yang penting. Contohnya larutan sukrosa dan garam yang digunakan untuk merendam kentang menunjukkan corak osmosis yang berbeza ( Islam & Flink, 1982). Penambahan kepekatan sukrosa di antara 10-60% meningkatkan kehilangan berat manakala pertambahan pepejal ialah lebih kurang sama. Sebaliknya penambahan garam daripada 5-25% meningkatkan kedua-dua kehilangan berat dan juga pertambahan pepejal. Perbezaan dalam corak pengeringan osmosis ini disebabkan oleh perbezaan saiz molekul kerana garam mudah terion dan mempunyai saiz yang lebih kecil daripada gula tidak terion. Kepekatan molar garam juga lebih tinggi daripada gula.

Kadar resapan dan pengeringan osmosis juga sangat bergantung pada kepekatan bahan larut. Kadar pengeluaran air meningkat dengan peningkatan kepekatan bahan larut. Menurut Rahman & Lamb (1990), kadar kemasukan pepejal ke dalam gegelang nanas meningkat dengan pertambahan kepekatan gula rendaman. Kepekatan gula yang selalu digunakan untuk pengeringan osmosis ialah di antara 50-70°Briks. Walau bagaimanapun, kepekatan gula melebihi 60% paling sesuai terutama dalam sela 65-75% (Torrey, 1975).

Penggunaan sukrosa dalam pengeringan osmosis buah-buahan akan menghasilkan hasil jenis halwa (kandi) disebabkan oleh kemasukan dan penambahan kuantiti gula yang tinggi. Memandangkan masalah tersebut, Hawkes & Flink (1978) telah menggunakan laktosa, maltodekstrin dan campuran sukrosa-maltodekstrin sebagai agen osmosis. Hasil kajian mereka menunjukkan bahawa penggunaan campuran binari bahan larut dengan sukrosa dapat mengurangkan kos bahan larut dan memperbaiki kecekapan osmosis.

Faktor masa rendaman juga memainkan peranan yang tidak kurang pentingnya dalam pengeringan osmosis. Semakin lama masa rendaman, maka jumlah kehilangan air meningkat diikuti dengan pengurangan berat dan peningkatan kemasukan bahan larut. Lerici et al. (985) menunjukkan bahawa pertambahan kehilangan air dan kemasukan pepejal disertai dengan penurunan kadar kandungan air apabila kepingan epal direndam hingga 12 jam dalam larutan glukosa (51°Briks).

2.2    Kesan Penambahan Garam

Penambahan garam ke dalam larutan gulla rendaman boleh mempengaruhi kadar resapan air dan bahan larut semasa pengeringan osmosis. Menurut Lrici et al., (1985), penambahan garam biasa (0.5-2.0%) kepada larutan osmosis seperti glukosa, fruktosa, sukrosa, campuran glukosa-fruktosa dan sirap komersil kanji jagung terhidrolisis boleh menurunkan aktiviti air larutan dan seterusnya meningkatkan daya tolakan dalam proses pengeringan osmosis. Ini disebabkan tenaga pengaktifan resapan pada sampel yang mengandungi garam lebih rendah daripada sampel yang mengandungi sukrosa sahaja iaitu 3.0 kcall/mol sis.

2.3    Keasidan Larutan Rendaman

Larutan rendaman yang sesuai keasidannya perlu digunakan untuk memaksimumkan pengeluaran air secara osmosis. Ini disebabkan asid boleh bertindak sebagai mangkin dalam menghidrolisis gula disakarida kepada monosakarida. Oleh yang demikian, bahan pengasid yang ditambah ke dalam larutan rendaman dan asid buah yang meresap keluar dari buah-buahan dapat meningkatkan hidrolisis sukrosa (Bolin et al., 1983). Contreras & Smyrl (1981) mendapati bahawa berat gegelang epal turun dengan maksimum jika digunakan larutan pepejal sirap jagung (42%) yang mempunyai pH 3. Pada larutan rendaman yang lebih berasid pH 2, epal menjadi sangat lembut manakala keteguhan dapat dikekalkan pada sela pH 3-6. Ini disebabkan pH yang terlalu rendah menyebabkan penyahpolimeran dan hidrolisis pektin (Aurand & Woods, 1973). Moey et al (1978) mendapati bahawa kehilangan berat buah mangga dan betik dapat ditingkatkan dengan pH larutan gula dan menambahkan asid asetik (1.0%), asid laktik (1.5%), atau asid sitrik (3.5%).

2.4    Suhu Larutan Rendaman

Suhu larutan rendaman merupakan faktor yang penting dalam mempengaruhi kadar pengeringan osmosis kerana kadar resapan kehilangan air dari makanan meningkat dengan kenaikan suhu larutanrendaman air dari makanan meningkat dengan kenaikan suhu larutan rendaman. Ini disebabkan apabila suhu meningkat berlaku penurunan kelikatan larutan rendaman, pertambahan kadar osmosis dan peningkatan tenaga untuk pergerakan molekul dengan cara resapan.

     Menurut Bongirwar Srenivasav (1977), kadar osmosis meningkat dengan lebih cepat pada suhu lebih daripada 40°C. Julat suhu di antara 40-60°C tidak sahaja mengurangkan masa pengeringan osmosis tetapi juga meningkatkan kemasukan bahan larut ke dalam makanan. Walaubagaimanapun, suhu larutan rendaman yang lebih daripada 50°C terutamanya suhu di antara 70-90°C selama 1-2 minit akan menyebabkan kesan penceluran serta menghentikan proses osmosis dan mempunyai kesan buruk ke atas perisa dan tekstur buah-buahan yang direndam. Sebalinya pula, Conteras & Smyrl (1981) menyatakan bahawa gegelang epal yang direndam dalam larutan osmosis bersuhu 50°C tidak menyebabkan kelembutan tisu epal ataupun pemerangan berenzim yang ketara. Bagi mengekalkan warna asal epal, asid askorbik perlu ditambah ke dalam pepejal sirap jagung jika suhu pengeringan osmosis dilakukan pada suu larutan rendaman yang lebih kering daripada 45°C.

3.0    KEBAIKAN PENGERINGAN OSMOSIS

Ada beberapa kebaikan pengeringan dengan cara osmoss berbanding dengan pengeringan cara konvensional. Antaranya ialah :

v  Makanan yang dikeringkan dengan cara osmosis terutama buah-buahan kurang mengalami kerosakan warna dan perisa oleh haba kerana tidak terdedah kepada suhu tinggi untuk masa yang panjang. Kemasukan gula ke dalam makanan semasa pengeringan osmosis meninggikan kemampuan penahanan bahan perisa meruap sewaktu pengeringan selanjutnya.

v  Penggunaan gula atau larutan gula sebagai larutan rendaman buah-buahan mempunyai dua kesan utama dalam mengeluarkan hasil yang bermutu tinggi iaitu :

-          gula yang menyalut permukaan luar buah-buahan ialah perencat yang berkesan terhadap enzim poliferol oksidase, iaitu enzim yang memangkinkan pemerangan oksidatif dalam buah-buahan yang dipotong. Oleh yang demikian, masalah pemerangan dapat diatasi untuk jangka pendek dan penambahan bahan kimia seperti sulfur dioksida adalah tidak perlu. Walaubagaimanapun, gula ini hanyan merencat enzim sahaja tetapi tidak menyahaktifkannya dan dengan demikian penceluran dan penambahan bahan pengawet adalah perlu jika makanan tersebut hendak disimpan lama.

-          Gula menghalang kehilangan juzuk perisa meruap semasa pengeringan peringkat kedua selepas pengeringan osmosis. Oleh yang demikian, kehilangan perisa buah kurang berlaku dan juga dalam kes-kes tertentu nutrien buah juga boleh dipertahankan. Ini menghasilkan hasil yang bukan sahaja berwarna cerah seperti semulajadi tetapi juga mempunyai perisa yang menyerupai buah segar.

-           

4.0    KELEMAHAN PENGERINGAN OSMOSIS

v  Asid makanan seperti asid organik keluar bersama-sama molekul air semasa pengeringan osmosis dan ini ada kalanya mengurangkan keasidan, rasa kemasaman dan menimbulkan rase terlalu manis sehingga mengurangkan penerimaan. Oleh yang demikian, keasidan hasil biasanya dipertahankan dengan menambahkan asid buah kepada larutan gula rendaman.

v  Buah-buahan osmo-udara kering (dikeringkan dengan udara panas selepas pengeringan osmosis) mempunyai mutu yang tinggi  selepas  sahaja selesai pengeringan tetapi agak kurang stabil semasa penyimpanan jika tidak diberi perlakuan selanjutnya. Sekiranya makanan kelembapan pertengahan yang dihasilkan, maka kandungan airnya adalah dalam sela pertengahan (10-20%). Ini bermakna enzim masih lagi aktif dan boleh menyebabkan kerosakan warna dan perisa secara perlahan-lahan. Contohnya beberapa buah-buahan osmo-udara kering didapati mengalami ketiengikan selepas disimpan beberapa minggu. Namun masalah kerosakan ini tidak berlaku kepada buah-buahan osmovak-kering (dikeringkan dalam keadaan vakum selepas pengeringan osmosis). Ini disebabkan hasil osmovak kering mempunyai kandungan air yang rendah iaitu sekitar 1-3% sahaja. Pada kandungan air pertengahan, tindakbalas pemerangan tak berenzim juga berlaku dengan cepat. Oleh itu, buah-buahan osmo-udara kering mesti diberi perlakuan sulfur dioksida atau disimpan pada suhu rendah untuk mengelakkan kerosakan semasa penyimpanan.

5.0    KESIMPULAN

Proses pengeringan menggunakan alat pengering konvensional biasanya memakan masa yang lama terutama dalam mengeringkan makanan basah yang mempunyai kandungan air yang tinggi. Ini akan menyebabkan kos yang banyak diperlukan untuk menyingkirkan sebahagian besar air dari makanan tersebut. Salah satu cara untuk memendekkan masa pengeringan ini adalah dengan kaedah pengeringan osmosis. Dalam kaedah ini, sebahagian besar air dikeluarkan dengan cara osmosis dalam larutan rendaman sebelum pengeringan lanjut diteruskan dengan menggunakan alat.

Walaupun pengeringan osmosis boleh memberikan hasil yang bermutu tinggi dan boleh disimpan lama terutama pada buah-buahan namun kaedah ini tidak digunakan secara meluas pada tahap komersil selain dalam penghasilan halwa (Kandi) buah-buahan. Kebanyakan laporan dalam jurnal dan buku menyatakan kebaikan dan keuntungan menjalankan pengeringan osmosis pada skala kecil, loji pandu dan percubaab di makmal sahaja. Maklumat tentang kos dan ekonomi proses ini tidak banyak dilaporkan.

6.0    RUJUKAN

1.      Aurand, L. W. & Woods, A. E. 1973 Food Chemistry. Wesport, Conn: AVI Publishing Co. Inc., hlm. 85-86

2.      Bolin, H. R., Huxsoll, C. C., Jackson, R., & Ng, K. C. 1983. Effect of Osmotic Agents and Concentration On Fruit Quality. J. Food Sci. 48: 202-205.

3.      Contreras, J. E. & Smyrl, T. C. 1972. An evalution og osmotic concentration of apple ring using corn syrup solid solution. Can. Inst. Food Sci. Technol. J. 16: 25-29.

click ads for tour tq