Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Salah satu prosedur analitik paling mendasar dan penting yang dapat dilakukan pada produk makanan adalah pengujian kadar air. Metode pengujian kadar air yang paling sering digunakan yaitu metode pengeringan oven dimana sampel dipanaskan pada kondisi tertentu, dan selisih bobot yang hilang digunakan sebagai acuan untuk perhitungan kadar air. Umumnya pengujian kadar air dilakukan pada suhu 105 °C selama kurun waktu tertentu yang bergantung pada tipe sampel yang diuji. Namun, bagaimana jika produk makanan yag hendak diuji memiliki sensitifitas tinggi terhadap panas? Solusi dari masalah ini adalah dengan menggunakan alat oven vakum (vacuum oven). Hal ini telah disetujui dan tercantum dalam standar Internasional AOAC.

Kadar Air

Kadar air suatu bahan makanan ditentukan melalui persamaan berikut:

Keterangan:

m_w adalah massa air

m_sampel adalah massa sampel.

Massa air berhubungan dengan jumlah molekul air (n_W) dengan persamaan berikut:

di mana:

M_w adalah berat molekul air (18,0 g per mol) dan

NA adalah bilangan Avadagro (6,02 x 1023 molekul per mol).

Pada prinsipnya, kadar air makanan dapat ditentukan secara akurat dengan mengukur jumlah atau massa molekul air yang ada dalam sampel yang massanya diketahui. Tidak mungkin mengukur secara langsung jumlah molekul air yang ada dalam sampel karena banyaknya molekul yang terlibat. Sejumlah teknik analisis yang biasa digunakan untuk menentukan kadar air makanan didasarkan pada penentuan massa air yang ada dalam massa sampel yang diketahui.

Selain berkaitan dengan kualitas makanan dan stabilitas mikroba, kadar air seringkali diperlukan untuk memprediksi sifat makanan selama pemrosesan, misalnya untuk pencampuran, pengeringan, pengaliran produk melalui pipa atau untuk pengemasan. Selain itu, jumlah air yang dikandung dalam makanan akan mempengaruhi secara ekonomi bagi produsen dan kadar air merupakan syarat dari pelabelan serta persyaratan hukum. Oleh karena itu, penting bagi ilmuwan dan analisis pangan untuk dapat mengukur kadar air dengan andal. Sejumlah teknik analisis telah dikembangkan untuk tujuan tersebut, mulai dari segi akurasi, biaya, kecepatan, sensitivitas, spesifisitas, kemudahan pengoperasian, dll. Pilihan prosedur analitis untuk aplikasi tertentu pun dilakukan namun tergantung pada sifat makanan yang sedang dibuat dan dianalisis.

Kadar air dapat ditentukan dengan beberapa metode seperti distilasi, hidrometri, dielektrik, refraktometri, spektroskopi inframerah, kimia analisis (titrasi karl fisher), dan yang paling sering digunakan yaitu pemanasan oven. 

Dalam metode pengeringan oven, kadar air ditentukan dengan mengukur massa makanan sebelum dan sesudah air dihilangkan dengan pemanasan oven. Jumlah kadar air yang ditentukan sangat tergantung pada jenis oven yang digunakan, kondisi di dalam oven, dan waktu serta suhu pengeringan. Berbagai metode oven disetujui oleh AOAC International untuk menentukan jumlah kelembaban dalam banyak makanan produk seperti convection and forced draft ovens, dimana energi panas digunakan untuk menguapkan air yang diterapkan langsung ke sampel melalui rak dan udara yang mengelilinginya; oven microwave, bekerja dengan energi gelombang mikro untuk menguapkan molekul air dalam makanan sehingga tereksitasi secara termal; pemanasan infrared, menggunakan energi inframerah untuk mengeksitasi molekul air dalam makanan. Kemudian ada oven vakum (vacuum oven) yang digunakan untuk penentuan kadar air dimana bahannya mudah rusak, contohnya seperti sampel yang mengandung sejumlah besar karbohidrat yang mungkin mengalami perubahan kimia atau bahan yang mudah menguap selain air.

Vacuum Oven

Vacuum Oven adalah peralatan yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi industri/laboratorium. Industri dan laboratorium pangan banyak mengandalkan vacuum oven untuk menghilangkan zat dari sampel tanpa terlalu panas dengan cara mengurangi tekanan sehingga meminimalkan oksidasi selama pengeringan.

Gambar 1. Contoh Alat Vacuum Oven

Dengan pengeringan di bawah tekanan yang dikurangi (25-100 mm Hg), analis dapat memperoleh penghilangan air dengan sempurna tanpa dekomposisi dalam waktu pengeringan 3-6 jam. Berikut ini adalah poin penting dalam penggunaan oven pengering vakum:

1. Suhu yang digunakan tergantung pada produk, seperti 70^◦C untuk buah-buahan dan produk tinggi gula lainnya. Bahkan dengan penurunan suhu, dapat terjadi beberapa dekomposisi.
2. Jika produk yang akan diuji memiliki konsentrasi volatil yang tinggi, Analis harus mempertimbangkan penggunaan faktor koreksi untuk mengkompensasi sejumlah kehilangan.
3. Analis harus ingat bahwa dalam ruang hampa, panas tidak dihantarkan dengan baik, sehingga pan harus ditempatkan langsung di rak logam untuk menghantarkan panas.
4. Penguapan adalah proses endotermik, akan terjadi efek pendinginan dari penguapan ketika beberapa sampel ditempatkan dalam oven jenis ini. Oleh karena itu, Analis akan mencatat penurunan suhu. Jangan mencoba mengimbangi efek pendinginan dengan menaikkan suhu, jika tidak, sampel selama tahap terakhir pengeringan akan menjadi terlalu panas.
5. Interval pengeringan ditentukan secara eksperimental untuk memberikan hasil yang reproducible.

Tips memilih Vacuum Oven

1. Pilihlah volume dari vacuum oven yang sesuai dengan kebutuhan
2. Pilih interior yang tahan korosi, karena pada pengeringan biasanya menguapkan pelarut dari bahan yang dikeringkan sehingga bisa merusak interior dari unit vacuum oven.
3. Pilih yang bisa menghasilkan tekanan rendah dimana titik didih cairan bisa mendekati suhu kamar, sehingga bahan yang peka terhadap panas dapat dikeringkan pada suhu rendah dan waktu pengeringan bisa sangat berkurang. 
4. Gas inert dapat dimasukkan ke dalam chamber oven sehingga bisa menghindari proses oksidasi dari bahan.
5. Pilih pemanasan dengan sistem plate heating (direct heating) dimana rak dalam oven dapat dipanaskan secara langsung sehingga mempersingkat waktu pengeringan.
6. Pilih vacuum oven  dengan fitur kontrol suhu digital, kontrol tekanan digital yang memungkinan pemrograman siklus suhu / vakum yang ditentukan.
7. Pilih vacuum oven yang memiliki fitur keamanan (safety feature) yang tahan ledakan sehingga jika ada bahan yang mudah terbakar seperti gas, debu, kabut atau asap dilepaskan dalam ruang hampa selama proses pengeringan, oven pengering vakum tahan terhadap berbagai hal tersebut.

Pemilihan vacuum oven yang tepat dapat mengoptimalkan pengeringan untuk pengujian kadar air terutama untuk bahan-bahan yang peka terhadap panas, maupun menghilangkan bahan-bahan gas berbahaya yang terdapat pada produk bahan baku pangan.

Referensi:

McClements, Julian. Determination of Moisture and Total Solids: Analyis of Food Products. Chenoweth Lab.

Nielsen, S. Suzanne. 2010. Food Analysis. Department of Food Science, University of Wisconsin: USA.

quizizz.com (gambar)