KAJIAN FORMULASI DAN ISOTERMIK SORPSI AIR BUBUR JAGUNG INSTAN FENNY AGUSTINA

Transkripsi

1 KAJIAN FORMULASI DAN ISOTERMIK SORPSI AIR BUBUR JAGUNG INSTAN FENNY AGUSTINA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan penulis lain telah disebutkan dalam teks dan tercantum dalam Daftar Pustaka di bagian akhir dari tesis ini. Bogor, Juli 2008 Fenny Agustina NRP F

3 ABSTRACT FENNY AGUSTINA. Study of Formulation and Water Sorption Isothermic of Instant Corn Porrigde. Supervised by Dr. Ir. SUGIYONO, M.App.Sc and Dr. Ir. BAMBANG HARYANTO, M.Si. The objectives of the research were to find the best formulation of instant corn porrigde and to study the water sorption isothermic of the product to predict its shelf life. The material used was corn (Zea mays L.) var Pioneer 11. This research consisted of dry instant corn grits production, instant corn flour production and instant corn porridge formulation. Product analyses were physical analyses (yield, bulk density, porosity, rehydration, sorption and volume swelling, viscosity, wettability and colours), chemical analyses (moisture content, ash content, protein content, carbohydrate content, fat content, and calorie value), sensory evaluation (hedonic), and water sorption isothermic. Pre-gelatinization process using a drum dryer significantly affected the chemical and physical characteristis of the instant corn flour produced. The best instant corn grit was produced through slow freezing process followed by oven drying. The best instant corn flour was produced by pre-gelatinization process using a drum dryer at 4 rpm speed. The most accepted instant corn porridge formulation had the composition of : 35 g of dry instant corn grits, 10 g of instant corn flour, 25 g of maltodextrin and 30 g of milk powder. The instant corn porridge had a sigmoic isothermic sorption curve. The isothermic sorption curve implied three fractions of bound water, the first fraction (Mp) was 3.43% (db) to be equivalent to Aw = 0.13, the second fraction (Ms) was 20.78% (db) to be equivalent to Aw = 0.86 and the third fraction (Mt) was 37.83%(db) to be equivalent to Aw = 1. The product packaged in alufo had a longer shelf life than those package in PP and PE. Instant corn porridge product was predicted to have a 4.5 years shelf life in 85% storage RH. Key words : Instant corn porrigde, water sorption isothermic, shelf life

4 RINGKASAN FENNY AGUSTINA. Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan. Dibimbing oleh Dr. Ir. SUGIYONO, M.App.Sc dan Dr.Ir. BAMBANG HARYANTO, M.Si. Produksi jagung menempati urutan kedua setelah beras. Sebagai bahan pangan alternatif seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini, proses pengolahan jagung dituntut untuk mengikuti trend dan selera konsumen yang cenderung menginginkan kepraktisan atau kemudahan dalam penyajian. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan formula bubur jagung instan yang paling disukai dan mengkaji isotermik sorpsi air guna pendugaan umur simpan produk. Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah jagung (Zea mays L) varietas Pioner 11. Penelitian ini terdiri dari proses pembuatan grits jagung instan kering, pembuatan tepung jagung instan dan formulasi bubur jagung instan. Analisis produk diantaranya analisis fisik (rendemen, densitas kamba, porositas, rasio rehidrasi, penyerapan dan pengembangan volume, viskositas, wetabillity dan warna), analisis kimia (kadar air, abu, protein, lemak, karbohidrat, dan nilai kalori), uji organoleptik (hedonik) serta kajian isotermik sorpsi air guna menduga umur simpan produk bubur jagung instan yang terbaik. Proses pregelatinisasi pada pembuatan tepung jagung instan dengan menggunakan pengering drum (drum dryer) memberikan pengaruh yang nyata terhadap karakteristik fisik dan kimia dari tepung jagung instan yang dihasilkan. Penelitian ini menghasilkan komponen penyusun bubur jagung yang terpilih diantaranya grits jagung instan yang dihasilkan melalui proses pembekuan lambat dan dikeringkan dengan alat pengering oven. Tepung jagung instan terbaik dihasilkan melalui proses pregelatinisasi menggunakan alat pengering drum dengan kecepatan putaran 4 rpm. Formulasi bubur jagung instan yang paling disukai memiliki komposisi sebagai berikut : grits jagung instan kering 35 gr, tepung jagung instan 10 gr, maltodekstrin 25 gr dan susu bubuk 30 gr. Pemilihan produk berdasarkan nilai rata-rata tertinggi tingkat kesukaan panelis dari semua atribut dari uji organoleptik. Kajian isotermik sorpsi air dari produk bubur jagung instan menghasilkan kurva isotermik sorpsi yang berbentuk sigmoid. Berdasarkan analisis dari kurva isotermik sorpsi tersebut dihasilkan susunan tiga daerah fraksi air terikat yang dibatasi oleh M p, M s dan M t yang tiap-tiap fraksi tersebut berkesetimbangan dengan a w sebagai berikut : ATP yang dibatasi oleh M p =3.43% (bk), yang berkesetimbangan dengan a w = 0.13 ; ATS yang dibatasi oleh M s =22.78% (bk) berkesetimbangan dengan a w =0.86 ; ATT yang dibatasi oleh M t = Produk bubur jagung instan yang dikemas dengan kemasan alufo memiliki umur simpan lebih lama dibandingkan dengan kemasan PP dan PE. Pada RH penyimpanan 85% produk yang dikemas dengan kemasan alufo mempunyai umur simpan selama 4.5 tahun, dengan kemasan PP selama 0.5 tahun dan dengan kemasan PE selama 0.5 tahun.

5 @ Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan narasumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah, b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

6 KAJIAN FORMULASI DAN ISOTERMIK SORPSI AIR BUBUR JAGUNG INSTAN FENNY AGUSTINA Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pangan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

7 Judul Tesis : Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan Nama : Fenny Agustina NRP : F Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc Ketua Dr. Ir. Bambang Haryanto, M.S Anggota Mengetahui Ketua Program Studi Ilmu Pangan Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc Prof. Dr. Khairil A. Notodiputro, M.S Tanggal Lulus :... Tanggal Ujian : 07 Juli 2008

8 PRAKATA Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia serta hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini yang merupakan salah satu syarat dalam penyelesaian studi dalam sebagai tugas akhir pada Program Studi Ilmu Pangan di Institut Pertanian Bogor dengan judul Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc dan Dr. Ir. Bambang Haryanto, M.Si selaku ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tulisan ini. Kepada ayahanda, ibunda dan suami tercinta, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas do a, kasih sayang dan dukungan yang luar biasa selama penulis menyelesaikan studi di Program Studi Ilmu Pangan IPB. Kepada kerabat keluarga yang telah memberikan dukungan dan semangat serta do a, penulis juga mengucapkan terima kasih. Terima kasih yang mendalam penulis haturkan kepada ketua Program Studi Ilmu Pangan Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc dan Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS yang telah memberikan bantuan dan perhatian selama penulis menempuh studi di Program Studi Ilmu Pangan (IPN). Selain itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh teknisi laboratorioum : Bu Rub & Pak Gatot, Pak Sobirin, Pak Wahid, Mas Edi & Teh Ida, Pak Yahya, Pak Koko, Pak Sidik, Pak Nur & Bu Sri, Pak Iyas, Mbak Ari, Bu Antin dan Pak Rozak atas segala bantuan dan kerjasama yang telah terjalin selama penulis melaksanakan penelitian. Kepada Mbak Mar, terima kasih banyak untuk perhatian dan bantuan dalam urusan administrasi selama penulis melaksanakan studi di Ilmu Pangan. Buat teman-teman IPN angkatan 2005, khususnya Hana terima kasih untuk perhatian dan keluarga baru yang penulis dapatkan selama menetap di Kota Bogor. Untuk Kak Cynthia, Uda Akhyar terima kasih untuk perhatian dan suka dukanya selama penelitian. Ucapan terima kasih penulis sampai pada rekan-rekan IPN 2005 Mpok Nori, Yonathan, Kak erni, Mbak ema, Fitri, Henny, Dek Dian, Mas Haris (Yogya), Yoga dan Ayusta untuk setiap keceriaan, perhatian dan

9 pengertiannya selama penulis menjalankan studi di IPN. Penulis juga mengucapkan terima kasih buat adik-adik kost-ku yang baik Sunda karya dan Exs Andhika House (Vinny, Tiche, Uuk, Wawa, Aghe, Irma, Ella, Deva, mbak Firda & dek Faras, mbak Eka, Ike, Isil, Nunu, Mike, Nokie, Zahro) untuk perhatian dan persaudaraan yang telah terjalin. Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Prima Photocopy (Mas Wiwid, Mas Sandy, Mas Pardi, Mas Tri, Mas Hary dll) buat bantuan, canda tawa dan dukungan yang diberikan. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya kepada para pembaca, karena penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini. Penulis juga mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan penulisan ini dan semoga bermanfaat bagi kita semua. Amin Bogor, Juli 2008 Fenny Agustina

10 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Pekanbaru, Riau pada tanggal 17 Agustus Suatu anugerah terbesar dari AllaH SWT karena penulis memiliki sepasang orang tua yang sangat menyayangi penulis. Ayah H. Razali Kidam Akhmad, SE dan ibu Hj. Nurlaili Razali, S.Pd adalah kedua orangtua yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk melihat dunia dan suami tercinta Hidayat Zain, ST yang telah membuat hidup ini lebih berwarna. Penulis merupakan putri tunggal. Pada tahun 2000, penulis lulus dari SMU Negeri 1 Batam dan pada tahun yang bersamaan lulus UMPTN dan diterima sebagai mahasiswi di Program Studi Teknologi Hasil Ternak, Fakultas Peternakan, Universitas Andalas Padang. Pada tahun 2005, penulis memperoleh gelar Sarjana Peternakan. Pada tahun yang sama, Allah SWT memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan strata dua. Penulis diterima sebagai mahasiswi Pascasarjana Program Studi Ilmu Pangan, Institut Pertanian Bogor. Selama mengikuti perkuliahan, penulis merupakan anggota Forum Mahasiswa Pascasarjana Ilmu Pangan (FORMASIP) dan aktif mengikuti berbagai kegiatan ilmiah yang dilakukan di dalam maupun di luar lingkungan kampus.

11 DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN JUDUL PRAKATA DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN i ii iii vi vii x 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Penelitian Hipotesis 2 2. TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Jagung Jenis Jagung Secara Umum Jenis Jagung di Indonesia Karakterisasi Biji Jagung Sifat Morfologi Jagung dan Anatomi Biji Jagung Komposisi Kimiawi Biji Jagung Pangan Instan Pengeringan Pengering Silinder (drum dryer) Pengering fluidized bed Kesetimbangan Air Isotermik Sorpsi Air (ISA) Umur Simpan (Shelf life) BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Tahapan Penelitian Pembuatan Grits Jagung Bersih Pembuatan Grits Jagung Instan Kering Pembuatan Tepung Jagung Instan Pembuatan Bubur Jagung Instan Metode Analisis Analisis Sifat Fisik Uji Organoleptik Analisis Kimia Kajian Isotermik Sorpsi Air dan Pendugaan Umur Simpan HASIL DAN PEMBAHASAN Pembuatan Grits Jagung Bersih Pembuatan dan Karakteristik Grits Jagung Instan kering 35

12 4.2.1 Pembuatan Grits Jagung Instan Kering Pengaruh Jenis Pengeringan Terhadap Grits Jagung Instan Kering Karakteristik Fisik Grits Jagung Instan Kering Rendemen Porositas Rasio Rehidrasi Penyerapan dan Pengembangan Volume Nasi Jagung Sifat Birefringence Karakteristik Kimia Grits Jagung Instan Kering Kadar Air Kadar Abu Protein Lemak Karbohidrat Kalori/ Energi Pembuatan dan Karakteristik Tepung Jagung Instan Karakteristik Fisik Tepung Jagung Instan Viskositas Daya serap air (wettability) Densitas Kamba Warna Karakteristik Kimia Tepung Jagung Instan Kadar Air Kadar Abu Protein Lemak Karbohidrat Kalori/ Energi Produk Bubur Jagung Instan Uji Organoleptik Tekstur Kekentalan Warna Rasa Aroma Penerimaan umum (overall) Komposisi Kimia Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan Analisis Fraksi Air Terikat Penentuan Kapasitas Air Terikat Primer (M p ) Penentuan Kapasitas Air Terikat Sekunder (M s ) Penentuan Kapasitas Air Terikat Tersier (M t ) Susunan Tiga Daerah Fraksi Air Terikat Pendugaan Umur Simpan Bubur Jagung Instan Analisa Biaya Bubur Jagung Instan 86

13 5. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran 92 DAFTAR PUSTAKA 93 LAMPIRAN 101

14 DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi kimia dan zat gizi berbagai jenis jagung per 100 gram baha 7 2 Kelembaban relatif larutan garam jenuh 14 3 Formulasi yang digunakan dalam pembuatan bubur jagung instan 26 4 Faktor pengali untuk setiap spindel dan rpm yang digunakan 27 5 Garam jenuh pada berbagai a w yang dipergunakan dalam percobaan pengukuran kesetimbangan air 32 6 Rendemen hasil penggilingan jagung pipilan (biji jagung) 34 7 Hasil analisis proksimat grits jagung instan 52 8 Hasil rata-rata analisis warna tepung jagung instan 60 9 Hasil analisis proksimat tepung jagung instan Hasil analisis proksimat bubur jagung instan Hasil pengukuran kadar air kesetimbangan bubur jagung instan Konstanta persamaan BET pada bubur jagung instan Konstanta persamaan Logaritma pada bubur jagung instan Hasil perhitungan kapasitas air terikat tersier bubur jagung instan Susunan tiga daerah fraksi air terikat bubur jagung instan Parameter-parameter pengukuran umur simpan bubur jagung instan Investasi peralatan dalam pembuatan bubur jagung instan Biaya tetap dalam pembuatan bubur jagung instan Biaya variabel dalam pembuatan bubur jagung instan Studi sensitivitas dari produk bubur jagung instan 88

15 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Tanaman jagung (Zea mays L.) 4 2 Struktur biji jagung 6 3 Lima tipe kurva isotermi sorpsi air 15 4 Bentuk umum kurva isotermi sorpsi air bahan pangan dan pembagian tiga daerah ikatan 16 5 Peta stabilitas bahan makanan 17 6 Prosedur tahapan penelitian secara lengkap 21 7 Prosedur pembuatan grits jagung bersih 22 8 Diagram alir pembuatan grits jagung matang atau instan 23 9 Diagram alir pembuatan tepung jagung instan Diagram alir pembuatan bubur jagung instan Jagung pipilan, alat penggiling multimill, ayakan dan fludized bed dryer Grits jagung bersih Visualisasi nasi jagung instan sebelum dikeringkan Grits jagung instan kering yang didinginkan pada suhu ruang dikeringkan dengan fluidized bed dryer Grits jagung instan kering yang dibekukan di freezer dikeringkan dengan fluidized bed dryer Grits jagung instan kering yang didinginkan pada suhu ruang dikeringkan dengan oven Grits jagung instan kering yang dibekukan di freezer dikeringkan dengan oven Rendemen grits jagung instan kering Porositas grits jagung instan kering Perubahan grits jagung instan kering selama prose rehidrasi Grits jagung instan yang telah mengalami rehidrasi Rasio rehidrasi grits jagung instan kering Penyerapan air nasi jagung instan Pengembangan volume nasi jagung instan Bentuk granula pada grits jagung instan kering yang telah mengalami proses pengeringan dibawah mikroskop polarisasi perbesaran 400x Viskositas tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm 56

16 27 Wetabilitty tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm Densitas kamba tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm Lingkaran warna Tepung jagung instan dengan kecepatan 4 rpm (a), tepung jagung instan dengan kecepatan 6 rpm (b) Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan tekstur bubur jagung instan Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan kekentalan bubur jagung instan Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan warna bubur jagung instan Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan rasa bubur jagung instan Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan aroma bubur jagung instan Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan overall bubur jagung instan Kurva isotermik sorpsi air bubur jagung instan Plot data kapasitas air terikat primer bubur jagung instan dengan metode BET Plot data kapasitas air terikat sekunder bubur jagung instan dengan metode Logaritma Plot data kapasitas air terikat tersier bubur jagung instan dengan metode polinomial ordo Data kemiringan kurva isotermik sorpsi air bubur jagung instan 84

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Alat pengering silinder (drum dryer) Alat pengering fluidized bed (fludized bed dryer) Alat tanak laboratorium Formulir uji hedonik bubur jagung instan Data uji organoleptik 105