Dampak pH Tidak Terkontrol pada Produksi Makanan dan Pentingnya Pengukuran Rutin

PH yang tidak dipantau secara rutin dapat menyimpang dari rentang yang diinginkan, dan penyimpangan ini berpotensi memengaruhi arah fermentasi serta pertumbuhan mikroba. Dalam produksi makanan, pH yang tidak terkontrol dapat memengaruhi atribut mutu produk akhir seperti warna, rasa, konsistensi, dan umur simpan. ^[1] Ketika angka pH dibiarkan bergerak tanpa kendali, keputusan produksi diambil berdasarkan tebakan, dan biaya pemborosan pun meningkat diam-diam.

PH bukan sekadar soal rasa asam atau basa. Nilai ini memengaruhi warna, aroma, tekstur, konsistensi, hingga umur simpan produk pangan. ^[1] Karena itu, pengukuran pH menjadi salah satu pengukuran yang paling sering dan paling penting dilakukan di industri makanan. ^[2]

Masalahnya, pengukuran yang salah dapat mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan serta pengulangan pengukuran yang membutuhkan lebih banyak waktu, tenaga, dan biaya. ^[2] Kesalahan dalam pengukuran pH dapat mengakibatkan kesalahan dalam pengambilan keputusan serta pengulangan pengukuran yang membutuhkan lebih banyak waktu, tenaga, dan biaya. ^[2] Inilah mengapa dampak pH tidak terkontrol pada produksi makanan bukan hanya isu teknis, tetapi isu operasional dan finansial.

Mengapa Dampak pH Tidak Terkontrol pada Produksi Makanan Sering Diabaikan?

PH adalah ukuran tingkat keasaman atau kebasaan suatu larutan. Larutan dengan pH di bawah 7 bersifat asam, pH di atas 7 bersifat basa, dan pH 7 dianggap netral. ^[3] Rentang nilai pH umumnya berada di antara 0 hingga 14. ^[2]

Dalam konteks pangan, pH berperan jauh lebih besar daripada sekadar penentu rasa. pH dapat memengaruhi warna, rasa, konsistensi, dan umur simpan produk pangan. ^[1] Lingkungan asam membantu mengendalikan pertumbuhan bakteri dan mikroorganisme lain yang menyebabkan pembusukan atau penyakit. ^[3]

Selain itu, pH juga menjadi penentu utama apakah mikroorganisme patogen dapat tumbuh. Banyak patogen umum, termasuk Clostridium botulinum, Salmonella, dan E. coli, adalah neutrofil yang lebih menyukai kondisi mendekati netral, sekitar pH 7. ^[3]

Sayangnya, banyak pelaku usaha masih menganggap pengukuran pH sebagai formalitas. Padahal, hasil pengukuran pH dijadikan sebagai salah satu parameter dalam menilai kualitas produk atau air sesuai persyaratan yang telah ditetapkan. ^[2] Ketika alat ukur tidak akurat, seluruh rantai keputusan di hilirnya ikut salah.

Dampak pH Tidak Terkontrol pada Produksi Makanan: Kerugian Operasional dan Finansial

Dampak pH tidak terkontrol pada produksi makanan tidak muncul sebagai satu kejadian besar, melainkan sebagai rangkaian kerugian kecil yang saling menumpuk. Berikut uraiannya.

1. Kegagalan fermentasi dan produk yang tidak sesuai standar

Pada produk fermentasi, pH adalah indikator hidup-matinyanya proses. Sebagai contoh, SNI 3543:2013 (edisi historis) menetapkan rentang pH 3,5–6,0 untuk kecap kedelai manis. ^[4] SNI 3543:2013 (edisi historis) menetapkan rentang pH 3,5–6,0 untuk kecap kedelai manis. ^[4] Penyimpangan dari rentang pH yang ditetapkan merupakan indikasi ketidaksesuaian mutu yang perlu ditindaklanjuti. Batch yang gagal harus dibuang, dan biaya bahan baku, tenaga kerja, serta waktu produksi ikut hilang.

2. Pertumbuhan mikroba patogen dan pembusuk

PH di luar rentang aman mempercepat pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan. Spora Clostridium botulinum tidak akan tumbuh pada pH kurang dari 4,6. ^[1] Sebaliknya, produk dengan pH antara 4,2 dan 4,6 rentan terhadap pertumbuhan pembentuk spora toleran asam yang dapat menyebabkan pembusukan pangan yang tidak diinginkan. ^[1]

Perlu dicatat, ambang batas pH 4,6 untuk klasifikasi pangan asam dan non-asam didasarkan pada parameter pertumbuhan bakteri Clostridium botulinum. ^[1] Dalam konteks praktik pengalengan pangan di Amerika Serikat, pangan dengan pH lebih tinggi dari 4,6 diproses dengan pressure canning pada suhu di atas 240°F untuk menghancurkan spora Clostridium botulinum dan patogen lainnya. ^[3]

3. Produk reject dan penarikan produk

Ketidaksesuaian pH dapat membuat produk tidak memenuhi standar mutu internal maupun regulasi. Ketika produk sudah terlanjur dikirim ke pasar, penarikan produk menjadi konsekuensi yang jauh lebih mahal daripada menahan batch di gudang. Reputasi merek pun ikut tergores.

4. Pemborosan biaya tersembunyi

Selain bahan baku, biaya tersembunyi meliputi kerja ulang, waktu produksi yang terbuang, dan potensi kerusakan peralatan akibat korosi yang dipercepat oleh pH ekstrem. Kesalahan pengukuran pH sendiri sudah menimbulkan pemborosan karena memicu pengulangan pengukuran yang membutuhkan lebih banyak waktu, tenaga, dan biaya. ^[2]

5. Risiko regulasi dan kehilangan kepercayaan konsumen

Kegagalan keamanan pangan dapat memicu sanksi regulasi dan menurunkan kepercayaan konsumen. Dampaknya bersifat jangka panjang dan sulit dipulihkan hanya dengan diskon atau promosi.

Ringkasan diagnostik: gejala, ambang batas, dan konsekuensi

Studi Kasus: Bagaimana Kesalahan Pengukuran pH Dapat Menggagalkan Kontrol Kualitas

Panduan Pengukuran pH dengan Teknik Kalibrasi Dua Titik (SNSU PK.K-01:2022) yang diterbitkan Badan Standardisasi Nasional memberikan contoh konkret yang layak dicermati. Panduan ini disusun oleh Ayu Hindayani, Fanny Intan Permatasari, dan Amila Safira Putri pada tahun 2022. ^[2]

Dalam contoh tersebut, sebuah sampel dengan nilai pH sebenarnya 4,00 diukur tanpa didahului kalibrasi selama lima hari pada 21–27 Oktober 2022. Hasilnya: 4,31; 4,52; 4,55; 4,61; dan 4,68. ^[2] Perhatikan dua hal. Pertama, nilainya jauh dari nilai sebenarnya. Kedua, nilainya meningkat secara artifisial dari hari ke hari, seolah-olah ada tren yang padahal tidak nyata.

Pada percobaan berikutnya, sampel pH 4,00 yang sama diukur dengan kalibrasi dua titik selama lima hari pada 7–11 November 2022. Hasilnya: 4,00; 4,00; 3,99; 4,00; dan 4,01. ^[2] Nilai-nilai ini sangat dekat dengan nilai sebenarnya.

Panduan tersebut menyimpulkan secara eksplisit bahwa pengukuran pH sampel tanpa didahului dengan kalibrasi akan diperoleh hasil pengukuran yang tidak akurat. ^[2]

Implikasinya bagi lini produksi sangat nyata. Jika data pH yang salah digunakan untuk menentukan apakah fermentasi sudah selesai atau apakah produk sudah cukup asam, keputusan tersebut berpotensi keliru. Produk yang sebenarnya baik bisa dibuang karena dianggap gagal, atau sebaliknya. ^[2]

Penting untuk dicatat: percobaan ini menggunakan satu jenis pH meter dan satu larutan sampel yang tidak diidentifikasi sebagai produk pangan tertentu. Hasilnya tidak dapat digeneralisasi ke semua pH meter atau semua kondisi. ^[2] Namun, pelajaran dari panduan tersebut tetap relevan secara luas: kalibrasi dua titik sangat direkomendasikan agar data yang dipakai untuk mengambil keputusan lebih valid. ^[2]

Mengapa Pengukuran pH Rutin Wajib Dilakukan di Industri Makanan?

Pengukuran rutin memungkinkan deteksi dini penyimpangan pH sebelum menyebabkan kegagalan batch. Ini adalah tindakan preventif, bukan reaktif. Ada beberapa alasan teknis mengapa hal ini tidak bisa ditawar.

Kalibrasi rutin adalah kunci akurasi

Kalibrasi pH meter diperlukan untuk menjaga hasil pengukuran pH akurat dan tertelusur ke sistem Satuan Internasional (SI). ^[2] Kalibrasi elektroda pH meter dilakukan minimal dengan teknik kalibrasi dua titik menggunakan dua buah CRM larutan standar buffer, di mana salah satunya memiliki pH 7. ^[2]

Untuk penggunaan intensif, panduan BSN merekomendasikan kalibrasi setiap 2–3 jam jika pH meter digunakan terus-menerus selama satu hari, dan kalibrasi tersebut dilakukan pada suhu yang sama saat mengukur pH larutan sampel. ^[2]

pH meter terkalibrasi adalah standar fasilitas modern

Saat ini, pH meter terkalibrasi merupakan peralatan standar di laboratorium dan fasilitas pengolahan pangan. ^[3] Pengukuran pH juga merupakan analisis dasar yang dilakukan di berbagai laboratorium, baik laboratorium lingkungan, makanan, maupun kesehatan. ^[5]

Frekuensi harus tertulis dalam SOP internal

Frekuensi kalibrasi dan pengukuran sebaiknya ditetapkan dalam Prosedur Operasional Standar (SOP) internal sebagai bagian dari sistem manajemen mutu seperti HACCP atau GMP. Selain kalibrasi harian, pembacaan potensial dan suhu pH meter sebaiknya dikalibrasi minimal satu tahun sekali ke laboratorium kalibrasi yang kompeten. ^[2]

Perbandingan biaya: investasi vs kerugian

Investasi pada alat ukur pH yang andal dan kalibrasi rutin jauh lebih kecil dibandingkan biaya yang timbul akibat satu batch produk yang gagal atau ditarik dari pasar. Kesalahan pengukuran pH saja sudah memicu pengulangan pengukuran yang membutuhkan lebih banyak waktu, tenaga, dan biaya. ^[2] Belum lagi jika kesalahan tersebut lolos hingga ke konsumen.

Panduan Praktis: Cara Menerapkan Pengukuran pH Rutin yang Akurat di Lini Produksi

Berikut langkah-langkah yang dapat langsung diterapkan, disusun dari panduan resmi BSN dan praktik pengukuran pangan yang direkomendasikan.

Langkah 1: Tentukan titik kritis pengukuran

Identifikasi tahap produksi di mana pH paling memengaruhi mutu dan keamanan, misalnya setelah pencampuran, selama fermentasi, dan pada produk akhir. Titik-titik inilah yang harus masuk dalam jadwal pengukuran rutin.

Langkah 2: Pilih alat ukur yang tepat

PH meter benchtop umumnya digunakan untuk pengukuran yang membutuhkan akurasi lebih tinggi dibandingkan pH meter jenis pena. ^[2] Sebaliknya, pH meter jenis pena tidak direkomendasikan untuk pengukuran pH yang akurat karena akurasinya rendah. ^[2]

Untuk cairan kental atau sampel bervolume kecil, pilih pH meter dengan elektroda datar dan kompensasi suhu otomatis. Pembahasan lebih lanjut ada di bagian berikutnya.

Langkah 3: Tetapkan prosedur kalibrasi

Gunakan minimal teknik kalibrasi dua titik dengan larutan buffer standar pH 7 dan pH 4 atau 10. Berdasarkan USP 791, offset yang direkomendasikan untuk CRM larutan standar buffer pH 7 adalah 0 ± 30 mV dan slope 95–105%. ^[2] Jika offset dan slope tidak memenuhi rekomendasi tersebut, elektroda harus dibersihkan, diperbaiki, atau diganti. ^[2]

Sebagai referensi, slope teoritis pada suhu 25°C adalah 59 mV. ^[2] Target ketidakpastian pengukuran yang direkomendasikan IUPAC 2002 untuk teknik kalibrasi dua titik adalah 0,02–0,03. ^[2]

Langkah 4: Standarisasi prosedur pengukuran

Pastikan suhu sampel sesuai. Untuk pengukuran pH pangan, suhu pangan sebaiknya berada pada 25°C. ^[1] Jika pH diukur sebelum sampel mendingin ke 25°C, pembacaan pH akan lebih rendah daripada pH kesetimbangan sebenarnya dari pangan tersebut. ^[1]

Sampel yang mengandung padatan harus diblender menjadi pasta homogen, disesuaikan suhunya ke 25°C, lalu diukur pH-nya. ^[1] Jika tidak cukup air untuk membuat pasta, tambahkan 10–20 mL air suling per 100 gram produk lalu blender. ^[1]

Sebelum digunakan, nyalakan pH meter dan panaskan alat selama 30 menit sebelum digunakan untuk kalibrasi elektroda dan pengukuran pH larutan sampel. ^[2]

Langkah 5: Dokumentasikan dan tinjau

Catat semua hasil pengukuran dan kalibrasi. Tinjau data secara berkala untuk mengidentifikasi tren dan melakukan tindakan korektif. Tanpa verifikasi metode, hasil pengukuran bisa saja tidak valid, terutama jika sampel memiliki matriks yang kompleks atau jika alat tidak dikalibrasi dengan benar. ^[5]

Catatan perawatan elektroda

Elektroda yang disimpan pada suhu ruang memiliki masa pakai sekitar 1–3 tahun, dan masa pakai ini bergantung pada cara penanganan elektroda, sampel yang digunakan, serta frekuensi pemakaian. ^[2] Elektroda tidak boleh disimpan dalam air suling karena air suling tidak mengandung ion. ^[2]

Memilih Alat Ukur pH yang Tepat untuk Tantangan Produksi Makanan

Tantangan paling umum di lini produksi pangan bukanlah mengukur air bening, melainkan mengukur cairan kental seperti saus, pasta, puree, atau sampel dengan volume sangat kecil. Elektroda pH standar sering kali kesulitan mendapatkan kontak yang stabil pada sampel seperti ini.

Solusinya adalah pH meter dengan elektroda datar yang dirancang untuk kontak optimal dengan sampel kental tanpa risiko kontaminasi atau kerusakan sensor. Fitur penting yang perlu diperhatikan meliputi kompensasi suhu otomatis (ATC) untuk akurasi di berbagai kondisi, portabilitas untuk pengukuran di lini produksi, dan kemudahan kalibrasi.

Sebagai contoh konkret, Environmental Meter PCE-PH 28L adalah alat ukur pH digital yang dirancang khusus untuk mengukur cairan kental dengan akurasi tinggi. Alat ini dilengkapi dengan elektroda pH datar yang dipasang pada poros panjang, memungkinkan pengukuran sampel dalam tabung reaksi atau wadah kecil. Dengan desain ini, alat ini hanya membutuhkan volume cairan yang sangat sedikit untuk menentukan nilai pH, menjadikannya ideal untuk aplikasi laboratorium atau lapangan.

Prinsip kerjanya didasarkan pada pengukuran potensial elektrokimia antara elektroda pH dan larutan yang diuji. Elektroda datarnya memastikan kontak optimal dengan sampel kental, sementara kompensasi suhu otomatis menghilangkan pengaruh variasi suhu terhadap hasil pengukuran. Alat ini juga mencatat suhu medium secara otomatis dan melakukan kompensasi suhu untuk memastikan hasil yang presisi.

Kalibrasi standar dilakukan menggunakan larutan buffer pH 4, 7, atau 10, dan alat ini sudah dilengkapi dengan bubuk kalibrasi untuk memudahkan penyiapan awal. Dalam industri manufaktur, alat ini sering digunakan untuk memantau kualitas cairan proses, seperti larutan kimia, produk farmasi, atau bahan makanan. Kemampuannya mengukur sampel kecil sangat berguna di lingkungan dengan volume terbatas, seperti produksi batch kecil atau penelitian pengembangan produk.

Keterbatasan Bukti dan Area yang Memerlukan Perhatian Lebih Lanjut

Transparansi soal batas bukti penting agar keputusan investasi dan operasional tidak dibangun di atas asumsi yang terlalu jauh. Berikut beberapa hal yang perlu dicatat.

Pertama, hubungan kausal belum terbukti secara langsung. Bukti yang tersedia tidak secara langsung menghubungkan pH tidak terkontrol dengan kegagalan produksi pangan spesifik atau wabah penyakit bawaan pangan. Sumber-sumber yang ada menjelaskan mekanisme dan ambang batas, bukan studi kasus kegagalan yang terdokumentasi.

Kedua, ambang batas pH 4,6 dan 4,2 berasal dari konteks regulasi Amerika Serikat. Ambang batas pH 4,6 untuk pangan asam/non-asam didasarkan pada 21 C.F.R. § 114.3. ^[1] Konteks regulasi Indonesia bisa berbeda, sehingga angka ini sebaiknya diperlakukan sebagai panduan teknis, bukan persyaratan normatif lokal.

Ketiga, status standar SNI untuk produk pangan perlu diverifikasi. SNI 3543:2013 menetapkan rentang pH 3,5–6,0 untuk kecap kedelai manis. ^[4] Namun, katalog resmi BSN mencantumkan SNI 3543-1:2025 (Kecap kedelai – Bagian 1: Manis) dengan status “Berlaku”. ^[6] Artinya, SNI 3543:2013 adalah edisi historis, dan klaim normatif sebaiknya merujuk pada edisi terbaru.

Keempat, panduan BSN memiliki cakupan terbatas. Panduan ini tidak mengklaim sebagai panduan lengkap. ^[2] Cakupannya spesifik pada teknik kalibrasi dua titik, dan contoh estimasi ketidakpastian di dalamnya berlaku untuk pH meter benchtop tertentu dengan kondisi tertentu, bukan untuk semua alat.

Kelima, diperlukan lebih banyak penelitian lokal. Belum ada data yang mengkuantifikasi dampak finansial spesifik dari pH tidak terkontrol pada berbagai skala industri pangan di Indonesia. Angka kerugian yang disebutkan dalam artikel ini bersifat konseptual, bukan hasil pengukuran lapangan.

Selain itu, referensi “SNI 6989” tidak dapat digunakan sebagai standar tunggal karena merupakan rangkaian multi-bagian. Jika ingin merujuk pada metode pengukuran pH air, spesifikasikan ke bagian dan tahun tertentu, misalnya SNI 6989.11:2019, dan verifikasi statusnya langsung di katalog resmi BSN.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa yang terjadi jika pH dalam produksi makanan terlalu tinggi?

Jika pH pangan lebih tinggi dari 4,6 dan aktivitas airnya lebih dari 0,85, pangan tersebut diklasifikasikan sebagai pangan non-asam. ^[1] Pangan dengan pH lebih tinggi dari 4,6 harus diproses dengan pressure canning pada suhu di atas 240°F untuk menghancurkan spora Clostridium botulinum dan patogen lainnya. ^[3] Selain itu, produk dengan pH antara 4,2 dan 4,6 rentan terhadap pertumbuhan pembentuk spora toleran asam yang dapat menyebabkan pembusukan. ^[1]

Bagaimana pengaruh pH terhadap proses fermentasi makanan?

PH memengaruhi arah dan hasil fermentasi. Sebagai contoh, katalog resmi BSN mencantumkan SNI 3543-1:2025 (Kecap kedelai – Bagian 1: Manis) dengan status berlaku, sementara SNI 3543:2013 merupakan edisi historis. ^[6] Untuk penetapan rentang pH yang berlaku, bandingkan dengan ketentuan dalam edisi SNI terkini yang berlaku. Lingkungan asam membantu mengendalikan pertumbuhan bakteri dan mikroorganisme lain yang menyebabkan pembusukan atau penyakit. ^[3] Ketika pH bergeser di luar rentang yang diinginkan, hasil fermentasi dapat menyimpang dari standar mutu.

Mengapa kalibrasi pH meter begitu penting untuk akurasi pengukuran?

Kalibrasi pH meter diperlukan untuk menjaga hasil pengukuran pH akurat dan tertelusur ke sistem Satuan Internasional (SI). ^[2] Dalam contoh dari panduan BSN, sampel pH 4,00 yang diukur tanpa kalibrasi menghasilkan nilai 4,31 hingga 4,68, sedangkan dengan kalibrasi dua titik menghasilkan nilai 3,99 hingga 4,01. ^[2] Panduan tersebut menyatakan bahwa pengukuran pH sampel tanpa didahului dengan kalibrasi akan diperoleh hasil pengukuran yang tidak akurat. ^[2]

Rekomendasi Environmental Meter

Untuk membantu pemantauan pH secara rutin di lini produksi, tersedia berbagai instrumen pengukuran yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan operasional dan jenis bahan yang ditangani. Pemilihan alat sebaiknya mempertimbangkan rentang pengukuran, cara kalibrasi, serta kondisi lingkungan tempat alat digunakan, karena setiap instrumen memiliki karakteristik dan batasan masing-masing. Beberapa pilihan alat ukur pH dan instrumen lingkungan yang relevan dapat dilihat pada kategori berikut.