MICROWAVE PAPER

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat dalam ruang hampa (Surya, 2010). Sifat-sifat gelombang elektromagnetik diantaranya yaitu:

a. Dapat merambat dalam ruang tanpa medium

b. Merupakan gelombang tranversal.

c. Tidak memiliki muatan listrik sehingga bergerak lurus dalam medan magnet maupun
medan listrik.

d. Dapat mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), perpaduan (interferensi),
pelenturan (difraksi), pengutuban (polarisasi).

e. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi secara bersama, sehingga medan
listrik dan medan magnet sefase dan berbanding lurus.

            Macam-macam gelombang elektromagnetik yaitu gelombang radio, gelombang mikro, sinar inframerah, cahaya tampak, sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma. Dalam makalah ini akan dibahas 3 jenis gelombang elektromagnetik diantaranya yaitu gelombang cahaya tampak, gelombang mikro dan energi tinggi.

1.    Cahaya Tampak

            Cahaya Tampak merupakan gelombang elektromagnetik yang dapat dilihat
oleh mata manusia. Panjang gelombang cahaya berkisar antara 400-700 nm (1 nm = 10-9 m) dan termasuk gelombang elektromagnetik.

2.    Gelombang Mikro

Gelombang mikro memiliki panjang gelombang 1 milimeter sampai 1 meter dan berfrekuensi antara 300 megahertz sampai 300 gigahertz. Jika gelombang mikro diserap oleh sebuah benda, maka akan muncul efek pemanasan pada benda itu. Panjang gelombang ialah jarak yang ditempuh sebuah gelombang untuk membentuk satu siklus yang sempurna (Yaghmaee and durance, 2005). Panjang gelombang terkait dengan jumlah energi yang dibawa oleh gelombang. Gelombang mikro merupakan sistem pelaksanaan hubungan komunikasi dengan pemancar radio dengan menggunakan gelombang-gelombang yang pendek (mikro). Gelombang mikro ini bergerak dalam satu arah garis lurus (one point line-of-sight) dan mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dibandingkan dengan sistem radio komunikasi biasa (Grant, et al., 2008).

Pemanfaatan Gelombang mikro diantaranya:

a.    Microwave oven

            Microwave oven memanfaatkan gelombang mikro (2.500 MHz/2,5 GHz) dimana gelombang elektromagnetiknya menembus makanan dan mengeksitasi molekul air, lemak, dan gula secara merata. Gelombang mikro dapat digunakan sebagai pemanas makanan karena gelombang mikro akan dipantulkan oleh bahan logam seperti baja atau besi yang menjadi bahan dasar dari oven microwave sehingga panas terkurung di dalam. Kedua, gelombang ini dapat menembus bahan non logam tanpa memanaskannya. Terakhir adalah gelombang ini akan diserap oleh air. Secara lebih datail gelombang mikro membuat molekulmolekul yang terdapat pada makanan yang dimasak bergoncang secara acak sehingga menghasilkan gesekan-gesekan antar molekul yang menghasilkan panas (Potter dan Christopher, 2010). Saat diserap, atom tereksitasi dan menghasilkan panas. Proses ini tidak memerlukan konduksi panas sehingga prosesnya lebih cepat dibanding oven biasa (Surya, 2010).

b.    Microwave untuk kesehatan

Di dunia kesehatan, microwave mampu menghasilkan energi panas untuk pemanasan suatu jaringan tubuh. Yang bertujuan untuk menghancurkan tumor yang bersarang dalam tubuh, gelombang mikro diarahkan pada lokasi tumor. Cairan tumor menyerap gelombang mikro sehingga terjadi eksitasi atom. Panas yang dihasilkannya bisa menghancurkan jaringan tumor tersebut secara tepat (tanpa melukai jaringan yang sehat). Proses ini tidak memerlukan pembedahan dan tidak sakit sama sekali (Cengel et al., 2002).

c.     Wave Pasteurization Control (WPC)

WPC adalah mesin pasteurisasi susu dengan menggunakan gelombang mikro dengan sistem otomatis. Radiasi gelombang mikro mampu diserap oleh kandungan air tanpa memepengaruhi nutrisi di dalam susu. Hal ini menyebabkan energi kinetik dalam komponen sehingga terjadi peningkatan temperatur susu secara tiba-tiba namun suhu susu tetap terjaga kurang dari 60oC sehingga mencegah adanya denaturasi protein. Metode ini dapat membunuh bakteri psikrotropik dan enzim lipase dan protease yang dihasilkan (Burdova et al., 2002), merusak spora serta mempertahankan nilai gizi di dalam susu sebelum diolah serta memiliki effisiensi waktu yang tinggi dalam operasionalnya (Celandori et al., 2004). Bacillus cereus, Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, E. coli, Enterococcus, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella enteridis, Salmonella sofia, Proteus mirabilis dan Pseudomonas aeruginosa dilaporkan merupakan bakteri yang mati dikarenakan pemaparan gelombang mikro (Chipley 1980; Knutson dkk. 1987; Rosenberg dan Bo ¨ gl 1987; Heddleson dan Doores 1994; Papadopoulou dkk. 1995; Datta dan Davidson 2000). Tidak ada patogen telah dilaporkan resisten microwave (Datta dan Davidson 2000). Woo dkk. (2000) mempelajari pengaruh radiasi gelombang mikro pada E. coli dan Bacillus subtilis melaporkan bahwa pancaran gelombang mikro menyebabkan kebocoran protein dan DNA, kerusakan pada permukaan sel dan dinding sel mikroorganisme serta penampilan bintik-bintik gelap dalam sel-sel bakteri merupakan mekanisme yang telah pasti membunuh mikroorganisme. Kakita et al. (1995) mempelajari efek dari radiasi gelombang mikro pada kelangsungan hidup bakteriofag PL-1 dan mengamati bahwa kebanyakan partikel berubah menjadi partikel mikroba yang kepalanya kosong.

3.  Gelombang tinggi

            Sinar gamma memiliki panjang gelombang 10¹⁰ m sampai 10¹³ m. Sinar gamma
merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekwensi terbesar dan bentuk
radioaktif yang dikeluarkan inti-inti atom tertentu. Gelombang ini memiliki energy yang
besar yang dapat menembus logam dan beton. Sinar gamma sangat berbahaya untuk
manusia karena dapat membunuh sel hidup terutama sinar gamma dengan tingkat energi yang tinggi yang dilepaskan oleh reaksi nuklir seperti ledakan bom nuklir.

Pemanfaatan Gelombang Tinggi:

a.       Ground Penetrating Radar (GPR)

GPR merupakan metode geofisika dengan teknik elektromagnetik untuk mendeteksi objek yang terkubur didalam tanah dan mengevaluasi kedalam objek tersebut.

b.      Pengawetan Pangan

Iradiasi adalah suatu teknik penggunaan energi radiasi untuk penyinaran bahan
secara sengaja dan terarah [Darussalam, 1996]. Iradiasi pangan menggunakan energi elektromagnetik tertentu, yaitu energi dari radiasi pengion. Radiasi pengion adalah radiasi dengan energi yang mampu membuat elektron suatu atom terpental dari tempatnya yang mengakibatkan atom netral berubah menjadi ion positif, yaitu atom yang kehilangan elektronnya. Contoh radiasi pengion ialah radiasi ultraviolet, radiasi alpha (α), sinar beta (β) dan sinar gamma (γ). Radiasi gamma inilah yang digunakan untuk pengawetan bahan pangan [Surindro, 2013]. Sinar gamma memiliki gelombang elegtromagnetik yang bergerak dengan kecepatan tinggi, hampir menyamai kecepatan cahaya, arahnya tidak dipengaruhi medan magnet, tidak memiliki muatan, jarak lintasan relatif panjang dan mempunyai daya ionisasi kecil serta daya tembus yang tinggi [Ikmalia, 2008].

Radiasi berkaitan dengan pengawetan dengan cara menonaktifkan organisme perusak pangan, termasuk bakteri, kapang, dan khamir [Dwiloka, 2002]. Radiasi akan memutuskan ikatan fosfodiester dan ikatan hidrogen pada untai DNA mikroba sehingga pertumbuhannya terhambat [Mollins, 2001]. Selain itu, juga efektif untuk memperpanjang masa simpan sayuran dan buah segar karena membatasi perubahan hayati lazim yang berkaitan dengan pematangan, peranuman, pertunasan dan penuaan. Misalnya, radiasi memperlambat pematangan pisang hijau, menghambat pertunasan kentang dan batang dan mencegah andewi dan kentang menjadi hijau. Radiasi juga membunuh organisme penyebab penyakit, termasuk cacing parasit dan hama serangga yang merusak pangan yang disimpan [Desrosier, 1988].  Seperti cara pengolahan pangan yang lain, radiasi menghasilkan perubahan kimia yang menguntungkan dalam pangan. Misalnya, radiasi melunakkan kacang-kacangan (biji kacang kering), sehingga waktu memasakkan lebih singkat. Juga meningkatkan jumlah sari buah anggur dan mempercepat pengeringan buah plum [Cahyani dkk, 2015].

Dosis radiasi yang biasa digunakan dalam pengolahan pangan berkisar antara 50Gy dan 10 kGy, tergantung pada jenis pangan dan tingkat sterilitas yang diinginkan [Dwiloka, 2002]. Dosis radiasi yang kecil yang diperlukan untuk membunuh Trichinella spiralis dalam daging babi misalnya, tidak mengubah aroma dan rasa [Irawati, 2007].

Parameter fisik meliputi laju dosis, distribusi dosis, dan kualitas radiasi. Sedangkan parameter fisiologis yaitu suhu, kadar air, dan konsentrasi oksigen [Hermana, 1991]. Efek tidak langsung terjadi apabila radiasi mengenai molekul air yang merupakan komponen utama dalam sel sehingga terjadi proses radiolisis pada molekul air dan terbentuk radikal bebas [Anang, 1986; Adams, M.R. and Moss, 2008]. Selain itu iradiasi dapat menimbulkan perubahan dan hilangnya basa nitrogen, pemutusan ikatan hidrogen, pemutusan rantai gula fosfat dari masing-masing polinukleotida dari DNA (single strand break), pemutusan rantai yang berdekatan pada kedua polinukleotida dari DNA (double strand break), dan terbentuknya ikatan silang intramolekuler (base damage) yang dapat berakibat pada kematian sel, mutasi atau transformasi [Tetriana dan Sugoro, 2001].

DAFTAR PUSTAKA

Molins, R.A. 2001. Food Irradiation: Principles And Applications. John Wiley & Sons, Inc.
New York.

Darussalam, M. 1996. Radiasi dan Radioisotop Prinsip Kegunaannya Dalam Biologi,
Kedokteran, dan Pertanian. Tarsito. Bandung.

Dwiloka, B. 2002. Bahan Kuliah Iradiasi Pangan. Universitas Semarang. Semarang.

Surindro, T.S. 2013. Seminar Produk Teknologi Nuklir Dalam Bidang Pertanian Dan
Pangan. Pusat Diseminasi IPTEK Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional. Jakarta.

Ikmalia. 2008. Analisa Profil Protein Isolat Escherichia coli S1 Hasil Iradiasi Sinar
Gamma. Skripsi. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta.

Irawati, Z. 2007. Pengembangan Teknologi Nuklir Untuk Meningkatkan Keamanan dan
Daya Simpan Bahan Pangan. Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi 3:2, 41-54.

Hermana. 1991. Iradiasi Pangan. Institut Teknologi Bandung. Bandung.

Cahyani, A.F.K., Wiguna, L.C., Putri, R.A., Masduki, V.V., Wardani A.K., dan Harsojo.
2015. Aplikasi Teknologi Hurdle Menggunakan Iradiasi Gamma Dan Penyimpanan Beku
Untuk Mereduksi Bakteri Patogen Pada Bahan Pangan : Kajian Pustaka. Jurnal Pangan
dan Agroindustri 3:1, 73-79.

Anang, H. 1986. Iradiasi Makanan-Prospek Penggunaannya di ASEAN. Risalah Seminar
Nasional Pusat Aplikasi Isotop Radiasi BATAN. Jakarta, 13-14 Maret 1986. Jakarta:
PATIR-BATAN. Hlm 41-49.

Adams, M.R. and Moss, M.O. 2008. Food Microbiology Third Edition. RSC Publishing.
Cambridge.

Tetriana, D dan Sugoro, I. 2007. Aplikasi Teknik Nuklir Dalam Bidang Vaksin. Jurnal Alara
Vol. I. PTKMR – BATAN, PATIR – BATAN Pasar Jum’at. Jakarta. 27) Desrosier, N.W. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan. Universitas Indonesia. Jakarta.

Cengel, Yunus A. & Boles, Michael A. 2002, Thermodynamics: An Engineering Approach 4th Edition In SI Units,Singapore,

Yaghmaee P. and T.D. durance. 2005. Destruction and Injury of Escherichia coli During
Microwave Heating Under Vacuum Food Nutrition and Health. Journal of Applied Microbiology, 98, 498-506. University of British Columbia, Vancouver, BC, Canada