PENGARUH UKURAN GRANULA BOBOT TEPUNG JAGUNG TERHADAP PROFIL GELATINISASI DAN MI JAGUNG

Transkripsi

1 PEMBAHASAN UMUM PENGARUH UKURAN GRANULA BOBOT TEPUNG JAGUNG TERHADAP PROFIL GELATINISASI DAN MI JAGUNG Pada penelitian tahap pertama diperoleh hasil ahwa ukuran partikel tepung sangat erpengaruh terhadap profil gelatinisasi tepung jagung. Semakin esar ukuran tepung, semakin tinggi suhu yang diperlukan untuk gelatinisasi awal serta gelatinisasi maksimum namun semakin rendah viskositas puncak suspensi. Semakin esar ukuran tepung, diperlukan penetrasi panas dan penetrasi air yang leih lama sehingga leih sulit untuk terjadinya gelatinisasi. Semakin kecil dan semakin seragam ukuran tepung, proses gelatinisasi terjadi dalam waktu yang hampir ersamaan sehingga viskositas maksimum tepung dengan ukuran leih kecil akan leih tinggi diandingkan tepung kasar. Hal ini sesuai dengan pernyataan Waniska et al., (1999) ahwa partikel tepung yang leih esar akan memutuhkan waktu yang leih lama untuk pengemangan dan gelatinisasi. Ukuran tepung jagung yang esar (tidak lolos ayakan 100 mesh) menghasilkan viskositas puncak yang rendah pada suhu tertinggi amilograf Braender yaitu 97 o C. Kurangnya mekanisme kompresi dan shear stress pada amilograf Braender menyeakan proses pemecahan (rupture) granula terhamat. Pengemangan granula pati dan pelepasan amilosa dari granula pati terjadi secara ertahap dimulai dari pati yang erada di sisi luar granula tepung, dan erlanjut ketika penetrasi air dan panas sudah mencapai agian dalam granula. Menurut Srichuwong (2006), viskositas puncak ketika pengemangan pati mencapai titik maksimum dan viskositas akan menurun ketika pati mengalami rupture. Pada ganula erkuran esar ketika seagian granula pati sudah mengalami rupture, seagian yang lain aru mengemang. Hal ini yang menyeakan viskositas tepung dengan ukuran esar leih rendah diandingkan dengan tepung erukuran kecil. Pada analisis profil gelatinisasi menggunakan amilograf Braender, proses pengukuran dilakukan pada kondisi air yang erleih (1000% erat tepung) dengan waktu proses dan peningkatan suhu yang terprogram secara gradual untuk tujuan

2 mendapatkan gelatinisasi yang sempurna agi seluruh sampel yang dianalisa (termasuk tepung yang erukuran 60 mesh). Pada aplikasi pemuatan produk mi jagung digunakan ekstruder pemasakpencetak, kadar air adonan teratas (70-80%) dengan waktu yang relatif singkat (50±1 detik). Kondisi seperti itu tidak memungkinkan terjadinya proses penetrasi air dan panas yang mencukupi untuk terjadinya gelatinisasi, sehingga tepung yang digunakan adalah tepung jagung yang erukuran leih kecil (100 mesh). Profil gelatinisasi hasil penelitian tahap pertama disertasi ini menunjukkan ahwa semakin tinggi oot tepung, viskositas puncak adonan semakin tinggi. Gamaran profil gelatinisasi semacam itu ternyata sejalan dengan kekerasan mi yang dihasilkan, dimana semakin tinggi oot tepung (semakin rendah kadar air) kekerasan mi semakin meningkat. Jumlah air yang leih sedikit menyeakan penetrasi air ketika pemasakan mi asah jagung, menjadi teratas yang mengakiatkan mi leih keras diandingkan dengan mi yang dihasilkan dari adonan yang jumlah airnya leih anyak. PENGARUH GARAM (SODIUM KARBONAT DAN SODIUM KLORIDA) PADA OPTIMASI PROSES MI JAGUNG Pada pengukuran profil gelatinisasi, retrogradasi ditunjukkan oleh viskositas dingin dari suspensi. Penamahan sodium klorida pada suspensi tepung jagung dapat meningkatkan reetrogradasi tepung jagung yang ditunjukkan dengan peningkatan viskositas dingin. Penamahan sodium karonat mencegah terjadinya proses retrogradasi tepung, sehingga viskositas tidak mengalami kenaikan ketika suhu amilograf Braender diturunkan sampai 50 o C. Pengaruh penamahan sodium klorida terhadap viskositas dingin pada analisis profil gelatinisasi tepung jagung sejalan dengan kemampuan mi jagung untuk mementuk struktur yang kokoh yang ditandai dengan menurunnya cooking loss. Pada proses ekstrusi mi jagung penamahan sodium klorida menurunkan tingkat kekerasan. Hal ini terjadi karena sodium klorida ersifat mengikat air, sehingga ketika mi asah jagung dimasak, penetrasi air leih mudah masuk ke dalam jaringan mi dan mi menjadi leih lunak. 101

3 Penamahan sodium karonat pada analisis profil gelatinisasi menurunkan viskositas dingin (kemampuan tepung untuk retrogradasi). Hal ini sejalan dengan karakteristik cooking loss mi ketika ditamahkan sodium karonat pada adonan. Ion karonat menghalangi terentuknya ikatan hidrogen antar amilosa pada saat retrogradasi sehingga mudah lepas ketika pemasakan mi. Penamahan sodium karonat pada analisis profil gelatinisasi dapat meningkatkan viskositas puncak suspensi, namun pada pemuatan mi justru menurunkan kekerasan mi. Hal ini terjadi karena penamahan sodium karonat dapat menyeakan terjadinya karonasi sehingga terentuk rongga pada jaringan mi. Penetrasi air leih mudah sehingga mi menjadi leih lunak. OPTIMASI PROSES PEMBUATAN MI JAGUNG Optimasi proses pemuatan mi jagung dapat dilakukan melalui proses teksturisasi yang dihasilkan dari gelatinisasi pati, dikominasikan dengan mengatur tekanan, serta intensitas proses pencampuran dan pengadonan di dalam laras ekstruder pemasak-pencetak. Pengaturan kominasi faktor-faktor terseut dapat menghasilkan struktur mikro matriks ekstuudat yang optimal. Kominasi optimal yang ingin dicapai pada dasarnya adalah proses gelatinisasi dan teksturisasi yang memungkinkan terentuknya struktur matriks yang kompak, dan memnetuk dinding-dinding sel struktur mikro yang kontinyu. Proses pementukan struktur matriks yang kompak dan kontinyu dapat ditunjukkan dari hasil-hasil fotomikrografi mi jagung. Penelitian ini menunjukkan ahwa pada kondisi yang optimum, struktur mikro mi jagung terlihat mirip dengan struktur mikro mi terigu (Gamar 7.1). Jika kondisi proses yang diterapkan tidak optimal, maka proses gelatinisasi yang terjadi tidak memungkinkan terentuknya struktur mikro yang aik. Struktur mikro yang terentuk pada umumnya menjadi tidak kompak dan memperlihatkan anyaknya partikel atau granula tepung yang tidak mementuk struktur matriks yang kontinyu (Gamar 7.2.a). Pada Gamar 7.2 ditunjukkan perlunya proses teksturisasi yang optimal, yang dihasilkan dari kecepatan ulir minimal, untuk memungkinkan gelatinisasi dan pementukan matriks ekstrudat yang aik. Pada kecepatan ulir yang terlalu rendah, yang mengakiatkan tekanan dan proses 102

4 teksturisasi kurang memadai, maka struktur mikro matriks mi jagung yang dihasilkan tidak kompak (Gamar 7.2.). a Gamar 7.1. Struktur mikro mi jagung yang dihasilkan dari proses yang optimal (a) mirip dengan struktur mikro mi terigu (). a Gamar 7.2. Struktur mikro mi jagung jika kondisi proses ekstrusi optimal (a) dan jika kondisi proses kurang mencukupi keutuhan teksturisasi selama ekstrusi (). Hasil penelitian struktur mikro di atas, dapat menerangkan alasan dan mekanisme tingginya cooking loss jika mi jagung dihasilkan pada kondisi proses yang tidak optimal. Data hasil penelitian tentang cooking loss menunjukkan jika kecepatan ulir terlalu rendah, maka cooking loss tinggi. Pada penelitian ini, mi jagung yang dihasilkan dari proses ekstrusi dengan kecepatan adonan melewati laras ekstruder (throughput) 105 gram/menit memiliki cooking loss seesar 7,15± 0,11% dan dengan menaikkan kecepatan throughput adonan 120 gram/menit, cooking loss dapat diturunkan menjadi 5,56 ± 0,04%. Hasil penelitian ini juga menjawa 103

5 uruknya kinerja mi jagung hasil penelitian Waniska et al. (1999) dan Charutigon et al. (2007). Kondisi pematas proses ekstrusi dalam penelitian ini adalah konfigurasi struktur ulir, dari ulir pengangkut sampai ulir penghamat memiliki jarak (pitch) yang tetap namun dengan diameter poros ulir yang meningkat, konfigurasi ulir penghamat dan agian metering, yang tidak dapat diuah-uah. Rancangan ulir pada agian metering, sudah didisain sedemikian rupa selain erfungsi seagai pengaduk untuk menghomogenkan adonan, meningkatkan tekanan sekaligus juga mengarahkan aliran adonan menjadi laminer seelum mencapai pencetak (die) (Gamar 7.3). Proses peningkatan tekanan dan kondisi teksturisasi di dalam ekstruder pemasak dan pencetak yang digunakan pada penelitian ini dihasilkan dari rancangan poros ulir yang meningkat diameternya dari sisi ulir pengangkut menuju ulir penghamat (Gamar 7.3) dan kecepatan putaran ulir, serta adanya ulir penghamat, dan ulir pengaduk/pengarah pada sisi metering. Ulir penghamat erfungsi memuat laju adonan relatif leih lamat, sehingga jika kecepatan ulir meningkat, maka tekanan yang dialami adonan pada sisi ulir penghamat akan leih tinggi. Hal ini terjadi karena peningkatan kecepatan ulir akan meningkatkan laju transfer masa adonan persatuan waktu dalam ruang laras ekstruder (yang tetap), sehingga mengakiatkan proses kompresi adonan leih tinggi diandingkan dengan laju putaran ulir yang rendah. Manipulasi peuah yang dapat dilakukan untuk meningkatkan tekanan dan optimisasi proses teksturisasi didalam ekstruder yang digunakan hanya dapat dilakukan dengan mengatur kecepatan ulir. Proses peningkatan kecepatan ulir, secara simultan juga meningkatkan laju friksi, esarnya tekanan shear, dan meningkatnya intensitas proses pengadonan di dalam laras ekstruder. Hal ini erakiat pada meningkatnya pementukan massa mi jagung yang leih kompak dan mampu mementuk matriks dengan struktur kontinyu. Pada pemuatan mi jagung dengan ekstruder pemasak-pencetak, adonan tidak mengalami hamatan untuk masuk ke dalam ekstruder, dan mengalami kompresi yang cukup esar. Efek tekanan dan tekanan shear pada adonan terjadi karena konfigurasi pada ekstruder yang digunakan (Gamar 7.3), dimana diameter ulir yang meningkat dari sisi ulir pengangkut sampai ke ulir penghamat 104

6 menyeakan adonan mengalami tekanan (kompresi) yang cukup esar pada sisi kompresi. Metering Section Zona Penghamatan Compression Section Feed Section Gamar 7.3. Konfigurasi ulir pada ekstruder pemasak-pencetak yang digunakan dalam penelitian MEKANISME PEMBENTUKAN ADONAN PEMBUATAN MI JAGUNG Proses pemuatan mi dari tepung jagung dengan teknik ekstrusi pemasakpencetak memiliki keleihan mampu menghasilkan mi jagung dengan tekstur yang kokoh yang dicirikan dengan cooking loss yang rendah dan elongasi yang tinggi. Mekanisme teksturisasi melalui kominasi gelatinisasi, kompresi dan shear stress pada ekstruder pemasak-pencetak, tidak terpenuhi dengan teknik kalendering (rolling) dan esktruder pencetak seperti yang digunakan pada penelitian pemuatan mi jagung seelumnya, termasuk dengan teknik pemuatan mi dari pati (ekstruder piston) seperti yang dilakukan Chen (2003). Keleihan lain dari penggunaan ekstruder pemasak-pencetak adalah efisiensi energi dimana proses pemanasan untuk gelatinisasi tepung jagung terjadi di dalam ekstruder. Mekanisme ini erdampak pada proses gelatinisasi yang leih sempurna karena penetrasi panas dan air terjadi secara simultan dengan pengadukan, pengadonan, kompresi dan shear stress. Ketika proses pencetakan mi jagung dengan tekanan dan shear stress yang tidak optimal, model peruahan adonan yang diusulkan seperti yang disajikan pada Gamar 7.4. Hanya seagian saja pati yang terlepas dari granula tepung jagung dan mengalami gelatinisasi (Gamar 7.4.a), sedangkan seagian pati yang lain masih terjeak dalam granula tepung jagung. Ikatan hidrogen yang terentuk pada saat retrogradasi, seagian terjadi antar amilosa yang keluar dari granula tepung, seagian lagi terjadi secara lokal dalam granula (Gamar 7.4.). Karena itu struktur mi jagung yang diproses dengan tekanan dan shear stress yang tidak cukup, ersifat lemah dan mi akan mudah patah atau luruh ketika dimasak. Model ini 105

7 sejalan dengan mikro struktur mi jagung (Gamar 7.2.) dimana granula tepung teridentifikasi seagai individu yang elum menyatu dan tidak mementuk struktur mi yang homogen. a Gamar 7.4. Peruahan granula pada pemuatan mi jagung dengan tekanan dan shear stress yang tidak optimal ketika proses gelatinisasi (a) dan ketika retrogradasi () Pada kondisi dengan tekanan dan shear stress yang cukup (Gamar 7.5), seagian esar pati telah terlepas dari granula tepung dan mengalami gelatinisasi. Amilosa keluar dari granula pati menyear ke semua agian adonan sehingga pementukan ikatan hidrogen ketika retrogradasi terjadi secara sempurna pada seluruh agian adonan. Jaringan mi jagung menjadi kokoh dan tidak mudah luruh ketika dimasak. Kondisi ini sejalan dengan mikrostruktur mi (Gamar 7.2.a) dimana terlihat ahwa tekstur jaringan mi jagung kompak dan tidak terlihat individu granula tepung yang terpisah satu dengan lainnya. 106

8 a a Gamar 7.5. Peruahan granula pada pemuatan mi jagung dengan tekanan dan shear stress yang cukup ketika proses gelatinisasi (a) dan ketika retrogradasi () Model peruahan adonan yang diusulkan ereda dengan model yang diusulkan Chen (2003) pada pemuatan mi dari pati dengan teknik ekstruder piston, seperti yang disajikan pada Gamar 7.6. Pada model ini nampak ahwa amilosa keluar dari seagian granula pati yang telah digelatinisasi. Bagian yang telah tergelatinisasi erfungsi seperti gluten pada mi terigu. Amylopectin Amylose Ghost Native starch Gamar 7.4. Model adonan pati yang diusulkan pada pemuatan mi (Chen, 2003) Pada saat adonan dicetak dan mi masuk ke dalam air panas, seagian esar pati akan mengalami gelatinisasi (Gamar 7.5.a). Ikatan hidrogen yang terjadi dapat menyeluruh pada seluruh agian adonan (Gamar 7.5.). Struktur mi pati menjadi kokoh ketika dingin. 107

9 a Gamar 7.5. Peruahan granula pada pemuatan mi pati ketika mi dicetak masuk ke dalam air panas (a) dan ketika retrogradasi () 108