III. METODE PENELITIAN 3.1 WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dengan topik Desain Cetakan Tapioca Based Puffed Snack Panggang Dengan Bahan Dasar Stainless Steel dan Aluminium dilakukan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian selama 6 bulan terhitung mulai Juli hingga Desember 2010. Jadwal kegiatan dapat dilihat pada Lampiran 1. 3.2 ALAT DAN BAHAN Peralatan dan perlengkapan utama yang diperlukan untuk kegiatan penelitian ini meliputi peralatan perancangan, peralatan pembuatan alat cetak, dan peralatan dalam pengujian alat. Peralatan yang dipergunakan antara lain: a. Peralatan yang digunakan dalam perancangan terdiri dari komputer dan software Computer Aided Design (CAD). b. Peralatan pembuatan alat cetak merupakan peralatan perbengkelan yang diperlukan selama proses pembuatan cetakan. c. Peralatan yang digunakan dalam pengujian alat cetak adalah termokopel, recorder, rheometer kompor gas, dan oven. Bahan-bahan yang diperlukan untuk penelitian ini mencakup bahan yang digunakan dalam pembuatan cetakan dan bahan yang digunakan dalam pengujian alat cetak yang dihasilkan, yaitu: a. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat cetak terdiri dari plat stainless steel dan plat aluminium. b. Bahan yang diperlukan dalam pengujian alat cetak adalah tapioka dan air. 3.3 PROSEDUR PERANCANGAN ALAT CETAK TAPIOCA BASED PUFFED SNACK PANGGANG Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum, yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Desain alat cetak yang akan digunakan dalam penelitian ini dibuat dengan bantuan software CAD (Computer Aided Design) agar lebih memudahkan dalam melakukan perubahan desain jika diperlukan. Setelah desain tersebut selesai dibuat, tahap selanjutnya adalah pembuatan alat cetak di bengkel bubut. Sesuai dengan judul penelitian ini, bahan dasar yang digunakan adalah stainless steel dan aluminium. Dalam perhitungan desain alat cetak difokuskan pada penentuan dimensi lubang cetakan dan jumlah lubang cetakan dalam satu cetakan. Adapun tahapan dalam menentukan desain alat cetak disajikan dalam Gambar 2. 8
Gambar 2. Tahapan dalam merancang alat cetak 1. Identifikasi Masalah Identifikasi masalah merupakan langkah awal dalam perancangan alat. Pada tahap ini dilakukan identifikasi masalah-masalah yang muncul pada penggunaan alat cetak puffed snack yang biasa digunakan. Masalah-masalah yang biasanya muncul pada pembuatan puffed produk adalah produk akhir yang dihasilkan tidak beraturan dibagian tepinya (misalnya: simping) dan bergelombang (misalnya: kerupuk beras dan opak), sehingga ukuran puffed produk yang dihasilkan tidak seragam. Bentuk yang tidak seragam dan bergelombang tersebut menyulitkan produsen dalam proses pengemasan karena akan menghasilkan volume pengemasan yang lebih besar dari seharusnya jika produk dalam keadaan flat. Dari kekurangan dalam menghasilkan produk akhir tersebut, maka diperlukan modifikasi dari alat cetak yang sudah ada sehingga mampu menghasilkan puffed produk yang memiliki bentuk akhir teratur, tidak bergelombang, dan flat. 2. Analisis Masalah Setelah diketahui permasalahan pada alat cetak yang sudah ada, maka dilakukan analisis permasalahan. Dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan. Solusi inilah yang selanjutnya akan diterapkan dalam pembuatan konsep desain alat cetak puffed snack. 9
Salah satu ciri puffed produk adalah ketika pada suhu tertentu bahan mengalami gelatinisasi dan terus diberi panas, maka bahan akan mengembang dan mengeluarkan uap air. Pengembangan akan terjadi ke segala arah jika bahan tidak dibatasi ruang pengembangannya. Pengembangan yang tidak beraturan tadi menyebabkan produk akhir juga memiliki bentuk tidak beraturan atau bergelombang. Pada pembuatan simping misalnya, produk akhir yang dihasilkan memiliki bentuk bulat tidak beraturan dibagian tepinya disebabkan karena pada saat proses pembuatannya, ketika proses puffing terjadi bahan hanya mendapat pengekangan dari dua arah (atas dan bawah) sehingga pengembangan yang tidak beraturan akan terjadi ke arah samping. Penggembangan dua arah terjadi karena pada proses pembuatan simping, produsen menggunakan alat cetak yang terbuat dari dua plat logam yang dihubungkan dengan engsel. Bentuk akhir yang bergelombang pada pembuatan kerupuk beras dan opak terjadi karena ketika proses puffing terjadi bahan bebas mengembang ke segala arah. Hal itu disebabkan karena pada saat proses pembuatan produk tidak menggunakan alat cetak. Ukuran dari puffed produk yang tidak seragam disebabkan karena alat cetak yang digunakan tidak memiliki ruang cetakan yang seharusnya diisi oleh bahan ketika proses puffing berlangsung. Solusi yang diberikan agar puffed produk memiliki bentuk dan ukuran yang sama serta tidak bergelombang adalah dengan mendesain alat cetak yang mampu mengekang pengembangan bahan dari semua arah (atas, bawah, dan samping). 3. Konsep Desain Setelah dilakukan analisis permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah yang mempertimbangkan beberapa aspek yang terkait, dilakukan perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun struktural yang dilengkapi dengan gambar sketsa dan analisis teknik. Modifikasi dalam desain struktural yang dilakukan adalah alat cetak dibuat dari dua plat logam anti karat dimana puffed produk yang dihasilkan didesain agar konsumen mampu menghabiskan produk tersebut maksimal dalam dua kali suapan, sehingga puffed produk didesain memiliki diameter 40 mm dan tebal 3 mm. Agar dalam sekali produksi tidak hanya menghasilkan satu buah puffed produk, maka cetakan didesain dengan diameter 160 mm yang memiliki ruang cetakan dengan diameter ruang cetakan 40 mm dan dalam ruang cetakan 3 mm, sehingga dalam satu cetakan terdapat 7 ruang cetakan. Modifikasi selanjutnya adalah memberi tutup cetakan dengan diameter 160 mm yang memiliki lubang pengeluaran uap air dengan diameter 2 mm agar pada saat proses puffing ekspansi volume puffed produk dapat dikekang sehingga pengembangannya akan mengikuti bentuk lubang cetakan yang ada. Dengan demikian, hasil akhir dari puffed produk akan lebih beraturan bentuknya sehingga lebih memudahkan dalam proses pengemasan. Puffed produk yang diinginkan tidak memiliki ukuran yang terlalu besar dan tebal dengan bentuk akhir bulat teratur dan flat. Sehingga bentuk dari lubang cetakan dibuat bulat dengan diameter dan kedalaman tertentu. 4. Pembuatan Gambar Kerja Analisis teknik yang dilakukan dalam penelitian ini mengacu pada perhitungan dimensi lubang cetakan yang akan dibuat sehingga menghasilkan produk akhir (puffed snack) yang bulat teratur dan flat. Hasil analisis digunakan sebagai acuan pembuatan gambar kerja. Perhitungan yang dilakukan untuk mendapatkan dimensi ruang cetakan dapat dilihat selengkapnya pada Bab IV tentang Analisis Rancangan Alat Cetak Tapioca Based Snack Panggang pada halaman 16. 10
Untuk bahan dasar yang digunakan dalam pembuatan alat cetak adalah aluminium dan stainless steel. Bahan tersebut dipilih karena termasuk logam anti karat yang biasa digunakan untuk membuat peralatan rumah tangga maupun industri yang berkaitan dengan pengolahan pangan. Logam anti karat digunakan agar pada saat proses pengolahan pangan tidak terjadi reaksi antara bahan dasar yang digunakan untuk mengolah dengan bahan pangan yang diolah, sehingga produk yang dihasilkan aman untuk dikonsumsi. 5. Pembuatan Alat Cetak Puffed Setelah desain alat cetak selesai, kemudian dilakukan pembuatan alat cetak sesuai dengan hasil dari analisis desain rancangan alat cetak dalam pembuatan puffed snack. Pembuatan alat cetak ini dilakukan di Bengkel Bubut Sahabat Teknik Jakarta Utara. 6. Uji Fungsional Uji fungsional dilakukan untuk mengetahui apakah alat cetak yang dibuat sesuai dengan desain yang ada dapat menghasilkan flat puffed snack. Uji fungsional yang dilakukan meliputi: a. Suhu puffing Pengukuran suhu menggunakan bantuan termokopel dan recorder. Termokopel dipasang pada tujuh titik di tiap lubang pengeluaran uap pada tutup alat cetak. Suhu yang dicatat adalah suhu saat adonan dasar mengalami proses puffing. b. Kadar air adonan dasar dan puffed produk Dalam pengukuran kadar air adonan dasar dan puffed produk menggunakan metode oven. Pengukuran diawali dengan pemberian label pada cawan agar sample tidak tertukar satu dengan yang lain. Setelah itu cawan ditimbang menggunakan timbangan analitik seberat A gram. Masukkan adonan yang akan diukur kadar airnya kedalam cawan yang sudah diberi label dan ditimbang sebagai berat B gram. Setelah itu, cawan yang sudah terisi dimasukkan ke dalam oven bersuhu 103 o C selama 48 jam atau sampai berat bahan konstan. Kemudian bahan dikeluarkan dan cawan beserta isinya ditimbang sebagai berat C gram. Kadar air bahan dinyatakan dengan berat basah (bb) dalam satuan persen (%). Perubahan kadar air dapat dihitung dengan persamaan: %bb = x 100% c. Kehilangan air selama proses puffing Untuk pengukuran kehilangan air selama proses puffing, nilai kadar air adonan dasar dimisalkan sebagai kadar air awal dan selanjutnya nilai kadar air puffed produk dimisalkan sebagai kadar air akhir. Gambar 3. Penurunan berat air setelah proses puffing 11
Keterangan: KA awal = kadar air awal (%) a = berat air awal (gram) KA akhir = kadar air akhir (%) a 1 = berat air akhir (gram) c = berat total awal (gram) b = berat padatan (gram) c 1 = berat total akhir (gram) Sehingga, rumus KA basis basah: KA bb = d. Kekerasan puffed produk yang dihasilkan Tingkat kekerasan puffed produk yang dihasilkan diukur menggunakan alat rheometer. Pengukuran dilakukan untuk tiap kadar air dengan 3 titik penekanan yang berbeda sebanyak 6 sampel puffed produk. Rheometer di set dengan mode 20, beban maksimal 10 kg, dengan kedalaman penekanan 2 mm, dan kecepatan penurunan beban 60 mm/menit. Uji kekerasan diukur berdasarkan kemampuan puffed produk menahan jarum penusuk rheometer berdiameter 2.5 mm. e. Uji organoleptik tingkat kerenyahan puffed produk yang dihasilkan Uji organoleptik dilakukan untuk mengetahui sejauh mana panelis (5 orang mahasiswa) menyukai kerenyahan puffed produk yang dihasilkan dari berbagai perlakuan bahan dasar dan cara pemanggangan. Uji yang dilakukan adalah uji hedonik dengan skala penilaian 1 sampai 5. Skor 5 untuk sangat renyah, skor 4 untuk penilaian renyah, skor 3 untuk agak renyah, skor 2 untuk tidak renyah, dan skor 1 untuk penilaian sangat tidak renyah. Gambar 4. Diagram alir pengujian alat cetak 12
3.4 PROSEDUR PENGAMBILAN DATA SUHU ALAT CETAK PADA SAAT KEADAAN KOSONG Prosedur dalam pengambilan data suhu kosong pada alat cetak dilakukan pertama kali dengan memasang termokopel pada recorder, kemudian dilanjutkan pemasangan termokopel pada alat cetak yang akan diukur suhu kosongnya. Dalam pengambilan data suhu ini, digunakan 7 buah termokopel untuk dipasang pada tiap lubang pengeluaran uap yang ada pada tutup alat cetak. Setelah pemasangan termokopel selesai, dilakukan setting dan pengecekan pada recorder apakah suhu pada alat cetak dalam keadaan kosong (sebelum dipanaskan) untuk termokopel satu hingga tujuh terdapat perbedaan atau tidak. Jika tidak terdapat perbedaan suhu yang signifikan, pengambilan data suhu dapat dilaksanakan dngan mulai menyalakan api kompor dan menekan tombol record pada recorder untuk mulai mengambil data. Diagram alir pengambilan data suhu alat cetak dalam keadaan kosong (tanpa beban) seperti terlihat pada Gambar 5 dan untuk data suhu alat cetak pada saat keadaan kosong dapat dilihat pada Lampiran 3. Gambar 5. Diagram alir pengambilan data suhu pada alat cetak dalam keadaan kosong 13
3.5 PROSEDUR PEMBUATAN TAPIOCA BASED PUFFED SNACK a. Adonan Dasar Dalam membuat adonan dasar diberikan empat perlakuan pemberian air yaitu Perlakuan 1 (75 ml), Perlakuan 2 (100 ml), Perlakuan 3 (125 ml), dan Perlakuan 4 (150 ml). Dalam setiap perlakuan untuk mendapatkan adonan dasar, yang pertama kali dilakukan adalah mendidihkan air tersebut dalam perlakuan dan kemudian dimasukkan tapioka seberat 75 gr sambil diaduk hingga rata. Setelah rata, adonan dimasukkan ke dalam tupperware dan ditutup rapat dengan aluminium foil untuk kemudian dilakukan pengukusan. Pengukusan dilakukan agar adonan tadi mengalami gelatinisasi sehingga memudahkan terjadinya proses puffing pada saat pemanggangan dilakukan. Lama pengukusan untuk mendapatkan adonan dasar adalah 20 menit. Urutan dalam pembuatan adonan dasar dapat dilihat pada Gambar 6. (a) (b) (d) (c) Gambar 6. Pembuatan adonan dasar: (a) mendidihkan air, (b) penambahan tapioka, (c) pencampuran hingga rata, dan (d) pengukusan 14
b. Proses Pemanggangan Adonan dasar yang telah dikukus, setelah dingin dibentuk bulat kecil dengan diameter sekitar 8 mm. Sebelum adonan dasar dipanggang, alat cetak dipanaskan terlebih dahulu, setelah cetakan cukup panas, segera masukkan tujuh butir bulatan adonan dan segera ditutup rapat. Pemanggangan dilakukan dengan menggunakan kompor gas dan dipanggang pada api kecil. Ketika sudah terdengar ledakan pada saat memanggang, hal tersebut menandakan bahwa adonan dasar telah mengalami proses puffing. Proses pemanggangan adonan dasar dapat dilihat pada Gambar 7. (a) (b) (d) (c) Gambar 7. Proses pemanggangan: (a) adonan dasar, (b) dibuat bulatan kecil ± 8 mm, (c) pemanggangan, dan (d) puffed produk yang dihasilkan 15