III. METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.1 WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilaksanakan dari bulan April 2012 hingga September 2012 di Laboratorium Energi dan Elektrifikasi Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 3.2 BAHAN DAN ALAT Bahan Bahan utama yang digunakan sebagai sampel dalam penelitian adalah buah mangga varietas cengkir (indramayu) yang telah dipotong dengan 3 macam ukuran yaitu 4.5 cm x 4 cm x 1.5 cm, 4.5 cm x 4 cm x 1 cm, dan 4.5 cm x 4 cm x 0.5 cm. Bahan lain yang digunakan adalah larutan osmotik berupa campuran antara gula dan aquades dengan konsentrasi larutan 30 Bx, 45 Bx dan 60 Bx Alat Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Osmotic Dehydrator berupa panci terbuat dari baja tahan karat (stainless steel) yang dirangkai dengan elemen pemanas (heater), termostat, pengaduk (stirer), dan saringan sampel. Pemanas air ini dilengkapi dengan pengaduk/stirer yang digerakkan oleh motor DC. Rangkaian osmotic dehydrator dapat dilihat pada Gambar 3. Pengaduk digunakan untuk mengaduk larutan osmotik agar panas yang diterima dapat merata ke semua sisi. Termostat digunakan untuk mengontrol suhu larutan osmotik agar konstan selama pengukuran. a f b c d e g h i Gambar 3. Rangkaian osmotic dehydrator Keterangan gambar : a. Motor DC b. Panci c. Pengaduk (stirer) d. Elemen pemanas (heater) e. Penyangga panci f. Pengatur suhu pada termostat 9

2 g. Tombol on-off elemen pemanas h. Penyangga stirer i. Adaptor AC-DC b. Wadah sampel terbuat dari stainless steel. Wadah untuk potongan buah mangga agar mudah dalam pengambilan potongan buah mangga yang akan ditimbang. Setiap saringan berisi 3 buah potongan mangga yang terdiri dari ulangan 1, ulangan 2, dan ulangan 3 yang memiliki ukuran hampir sama. Gambar wadah sampel dapat dilihat pada Lampiran 1. c. Drying oven SS-204D digunakan untuk mengukur kadar air awal dan kadar air akhir sampel secara tidak langsung. d. Cawan, tray, dan penjepit cawan. e. Desikator f. Hand Refractometer K Fuji digunakan untuk mengukur kadar brix dari larutan osmotik sebesar 45ºBx dan 60ºBx, dan Hand Refractometer Atago N1 untuk mengukur kadar brix dari larutan osmotik sebesar 30ºBx. g. Timbangan digital Excellent DJ-series. h. Termometer alkohol. i. Pipet tetes j. Pisau k. Stopwatch l. Kertas saring/tissue m. Mistar 3.3 PROSEDUR PENELITIAN Pembuatan Larutan Osmotik Larutan osmotik yang digunakan adalah campuran dari larutan gula dan aquades. Konsentrasi larutan osmotik yang digunakan pada penelitian terdiri dari larutan gula 30 o Bx, 45 o Bx, dan 60 o Bx. Dalam pembuatan larutan gula 30 o Bx, gula dilarutkan dalam sejumlah aquades. Kemudian diukur kadar Total Padatan Terlarut (TPT) dengan menggunakan refraktometer. Jika angka menunjukkan <30 o Bx maka ditambahkan gula ke dalam larutan, dan sebaliknya ditambahkan air jika angka menunjukkan >30 o Bx. Begitu pula dalam pembuatan larutan gula 45 o Bx, dan 60 o Bx Prosedur Penelitian Dehidrasi Osmotik Langkah kerja dalam pengeringan osmotik adalah sebagai berikut: a. Mangga dicuci, dibersihkan, dikupas kulitnya, dan dipotong dengan 3 macam ukuran 4.5 cm x 4 cm x 1.5 cm, 4.5 cm x 4 cm x 1 cm, dan 4.5 cm x 4 cm x 0.5 cm. b. Potongan mangga sebagai sampel ditimbang untuk mengetahui massa awal dan pengukuran volume awal sampel, serta pengukuran kadar air awal sampel sebelum dehidrasi osmotik. c. Sampel yang telah dimasukkan ke dalam wadah kemudian dimasukkan ke dalam osmotic dehydrator. d. Larutan osmotik dimasukkan ke dalam osmotic dehydrator yang telah berisi sampel. Konsentrasi larutan osmotik diukur dengan menggunakan refraktometer dan disesuaikan dengan masingmasing perlakuan yaitu 30 o Bx, 45 o Bx, dan 60 o Bx. 10

3 e. Larutan osmotik yang dimasukkan ke dalam osmotic dehydrator memiliki perbandingan massa 1:15 (sampel : larutan). Heater dinyalakan dan termostat diatur sesuai suhu yang digunakan yaitu 30 C. Selain itu, stirer juga dinyalakan dengan kecepatan sedang yaitu ±250 rpm. Namun pada dehidrasi osmotik suhu ruang, sampel dan larutan osmotik yang telah siap dimasukkan ke dalam wadah tanpa heater dan tanpa pengaduk. f. Pengamatan dilakukan selama 6 jam untuk perlakuan pada suhu 30 C, sedangkan pengamatan dilakukan selama 48 jam pada suhu ruang. Selang waktu yang digunakan untu perlakuan suhu 30 C adalah menit ke 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150,180, 240, 300, dan 360. Selang waktu yang digunakan untuk perlakuan suhu ruang adalah menit ke 0, 45, 90, 180, 360, 1080, 1440, dan g. Pada dehidrasi osmotik suhu 30ºC, setiap waktu pengukuran diambil tiga sampel percobaan yaitu ulangan 1, ulangan 2 dan ulangan 3. Masing-masing sampel dilakukan pengukuran kadar air, massa, dan volume setelah osmotik. Namun pada dehidrasi osmotik suhu ruang, kadar air diukur pada menit ke-0 dan ke

4 Mulai Penentuan sampel : 1. Buah Mangga 2. Memiliki kadar air yang hampir sama Persiapan alat dan bahan penentuan dimensi sampel penelitian Pembuatan gula larutan Pengukuran awal sampel: 1. Berat awal 2. Volume awal 3. Kadar air awal Penentuan konsentrasi larutan 30ºC dan suhu ruang 30ºBx 30ºC dan suhu ruang 45ºBx 30ºC dan suhu ruang 60ºBx Pada suhu 30ºC pengukuran berat, volume dan kadar air dilakukan pada menit ke 0, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 150,180, 240, 300, dan 360 Pada suhu ruang pengukuran berat dan volume sampel dilakukan pada menit ke 0, 45, 90, 180, 360, 1080, 1440, dan Kadar air diukur pada menit ke-0 dan Analisis data selesai Gambar 4. Diagram alir penelitian 12

5 3.4 RANCANGAN PENELITIAN Perlakuan yang digunakan dalam penelitian terdiri dari : Perlakuan 1 : M0 = irisan buah mangga dengan ketebalan 0.5 cm (berat ± 8 g) M1 = irisan buah mangga dengan ketebalan 1 cm (berat ± 16 g) M2 = irisan buah mangga dengan ketebalan 1.5 cm (berat ± 24 g) Perlakuan 2 : C0 = konsentrasi larutan osmotik 30ºBx C1 = konsentrasi larutan osmotik 45ºBx C2 = konsentrasi larutan osmotik 60ºBx Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan faktorial dengan 2 perlakuan yang masing-masing memiliki 3 taraf perlakuan. Dari ketiga perlakuan tersebut akan diperoleh 9 kombinasi perlakuan yang dapat dilihat pada tabel 3. Rancangan percobaan yang sama juga digunakan pada suhu ruang yang diperoleh 9 kombinasi perlakuan seperti pada suhu 30 C. Tabel 3. Kombinasi perlakuan dehidrasi osmotik Perlakuan Notasi perlakuan Suhu larutan Konsentrasi Ukuran larutan 30 C/suhu ruang 30 Bx 0.5 cm M0C0 1.0 cm M1C0 1.5 cm M2C0 30 C/suhu ruang 45 Bx 0.5 cm M0C1 1.0 cm M1C1 1.5 cm M2C1 30 C/suhu ruang 60 Bx 0.5 cm M0C2 1.0 cm M1C2 1.5 cm M2C2 3.5 PENGAMATAN Pengamatan yang dilakukan terhadap massa bahan dan kadar air bahan selama dehidrasi osmotik berlangsung. Pengamatan terhadap massa bahan dan kadar air bahan dijelaskan berikut ini : Massa Bahan Massa sampel diukur menggunakan timbangan digital. Sampel awal dan sampel yang telah melalui proses dehidrasi osmotik dicuci bersih menggunakan air untuk menghilangkan larutan gula yang masih menempel pada permukaan bahan. Sampel yang telah dicuci kemudian dilap menggunakan kertas tissue atau kertas saring dan sampel ditimbang untuk mengetahui massa sampel yang diperoleh. Massa sampel yang diperoleh dinyatakan dalam satuan gram. 13

6 3.5.2 Kadar Air dengan Metode Oven Kadar air suatu bahan menunjukkan banyaknya kandungan air persatuan bobot bahan yang dapat dinyatakan dalam persen berat basah (wet basis) atau dalam persen berat kering (dry basis). Kadar air diukur secara tidak langsung dengan menggunakan metode oven. Sebelumnya cawan yang akan digunakan untuk sampel dikeringkan terlebih dahulu dalam oven bersuhu 105 C selama ±15 menit. Kemudian cawan didinginkan di dalam desikator dan timbang. Sejumlah sampel yang telah disiapkan untuk pengukuran kadar air awal dimasukkan ke dalam cawan dan dikeringkan dalam oven bersuhu 105 C sampai perubahan massa tidak terjadi lagi. Kemudian sampel yang telah dikeringkan didinginkan dalam desikator dan ditimbang, sedangkan untuk kadar air akhir digunakan sampel yang telah diberi perlakuan dehidrasi osmotik. Sampel dimasukkan ke dalam cawan dan dikeringkan dalam oven bersuhu 105 C sampai perubahan massa tidak terjadi lagi. Kadar air berat basah dapat ditentukan dengan persamaan 1. x 100% (1) Dimana : m = kadar air berat basah (% b.b) a = massa sampel awal (g) b = massa sampel setelah dioven (g) Air yang terkandung dalam bahan tidak dapat seluruhnya diuapkan, meskipun demikian hasil yang diperoleh disebut juga sebagai berat bahan kering. Kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100 %. 3.6 ANALISIS DATA Analisis data dilakukan untuk menentukan volume, densitas, penyusutan volume, penyusutan berat, water loss, solid gain, dan porositas, sedangkan permodelan Azuara digunakan untuk validasi data water loss Volume Volume merupakan salah satu sifat fisik bahan pangan yang digunakan dalam perhitungan awal dan akhir untuk menduga sifat fisik yang lain seperti densitas. Volume sampel diukur menggunakan prinsip Archimedes. Volume sampel ditentukan menggunakan persamaan 2. ( ) (2) Dimana : = berat sampel (gf) = berat sampel di air (gf) = berat jenis air ( gf/ml) Mula-mula sampel ditimbang di atas timbangan digital untuk memperoleh berat sampel kemudian pada timbangan digital tersebut dipasangkan alat untuk mengukur massa sampel di air. Sampel diletakkan di dalam sebuah bandul yang terletak di dalam air. Bandul tersebut dikaitkan menggunakan benang ke papan yang diletakkan di atas timbangan. Dari timbangan tersebut akan 14

7 terbaca massa sampel saat berada di dalam air. Gambar pengukuran volume dapat dilihat pada Lampiran 1. Volume sampel dinyatakan dalam satuan mililiter (ml). Skema pengukuran volume sampel dapat dilihat pada Gambar 5. papan benang Timbangan Penyangga pemberat Sampel Wadah berisi air Gambar 5. Skema pengukuran volume sampel Densitas Densitas atau massa jenis merupakan sifat fisika dari sebuah bahan, setiap unsur dan senyawa memiliki nilai densitas yang khas. Massa jenis didefinisikan sebagai perbandingan antara massa sampel dan volume sampel yang dinyatakan dengan persamaan 3. ρ r (3) Dimana : ρ r = massa jenis/kerapatan (g/ml) m = massa sampel (g) = volume sampel (ml) Penyusutan Volume (Shrinkage) Penyusutan terjadi pada volume bahan akibat kehilangan kandungan air dalam bahan. Penyusutan dinyatakan dalam persen sehingga jika dirumuskan: Penyusutan volume (%v/v) = ( ) x 100% (4) Dimana : Vt = volume sampel pada waktu t (ml) Vo = volume sampel pada waktu ke-0 menit (ml) Penyusutan Berat (Weight Reduction/WR) Penyusutan terjadi pada berat bahan akibat kehilangan kandungan air dalam bahan. Penyusutan dinyatakan dalam persen sehingga jika dirumuskan: Penyusutan berat (%w/w) = ( ) x 100% (5) 15

8 Dimana : Wt = massa sampel pada waktu t (g) Wo= massa sampel pada waktu ke-0 menit (g) Tingkat Kehilangan Air (Water Loss/WL) Water loss menunjukan banyaknya air yang keluar dari sampel selama proses dehidrasi osmotik. Water loss dinyatakan dalam gram sampel per gram sampel awal. Untuk mengetahui besarnya WL dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Souza et al. 2007): WL t ( ) (6) Dimana : w 0 = massa sampel pada waktu ke-0 menit (g) w t = massa sampel pada waktu t (g) m 0 = kadar air sampel pada waktu ke-0 menit (%b.b) w t = kadar air sampel pada waktu t (%b.b) WL t = water loss pada waktu t (%) Solid Gain (SG) Solid gain menunjukan banyaknya padatan terlarut yang masuk ke dalam sampel. Solid gain dinyatakan dalam gram sampel per gram sampel awal. Untuk mengetahui besarnya SG dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 7 (Souza et al 2007) : SG t ( ( ) ( ) ) (7) Dimana : w 0 = massa sampel pada waktu ke-0 menit (g) w t = massa sampel pada waktu t (g) m 0 = kadar air sampel pada waktu ke-0 menit (%b.b) w t = kadar air sampel pada waktu t (%b.b) SG t = solid gain pada waktu t (%) Porositas Porositas merupakan fraksi udara dalam suatu bahan. Porositas berperan penting dalam proses pengeringan atau dehidrasi osmotik karena mempengaruhi pergerakan air dan udara dalam bahan. Porositas dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan 8 (Giraldo et al. 2003): ε = ( ) (8) Dimana :ɛ = porositas sampel (-) ρ r = densitas riil sampel (kg/m 3 ) 16

9 Densitas riil sampel (ρ r ) diperoleh dari perbandingan massa dan volume sampel yang diperoleh. Sedangkan densitas apparent (ρ) sampel dari padatan karbohidrat dapat didekati oleh persamaan 9 (Lewis 1996 diacu dalam Giraldo 2003 ) : ( ) ( ) (9) Dimana : x w = kadar air sampel (%b.b) 1000 = kerapatan air (kg/m 3 ) 1590 = kerapatan karbohidrat rata-rata (kg/m 3 ) Mangga mengandung karbohidrat berupa gula yang membuat mangga memiliki rasa manis. Gula dalam mangga didominasi oleh sukrosa 7-12%, sedangkan jenis mangga manis kandungan gulanya mencapai 16-18% (Ide 2010) Permodelan dalam Dehidrasi Osmotik Azuara et al. (1992) diacu dalam Jannah (2011) menghitung water loss selama dehidrasi osmotik melalui persamaan 10 dengan dua parameter yang diperoleh dari kesetimbangan berat : ( ) ( ) (10) Dimana : S 1 = konstanta yang berkaitan dengan water loss (-) WL = water loss pada saat kesetimbangan (%) 17