II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENGERTIAN PUFFING Menurut Sulaeman (1995), teknik puffing merupakan teknik pengolahan bahan pangan dimana bahan pangan tersebut mengalami pengembangan sebagai akibat pengaruh perlakuan suhu atau tekanan sehingga mengakibatkan terjadinya proses perubahan pada struktur bahan tersebut. Kondisi yang tepat dari tahap-tahap puffing mempunyai pengaruh penting pada rasa dan stabilitas produk. Waktu pembakaran harus dikontrol dalam selang beberapa detik untuk menghindari kurangnya ekspansi maupun terjadinya kegosongan produk (Maxwell dan Holahan, 1974). Teknik puffing selain dipengaruhi kandungan air, juga dipengaruhi oleh kandungan pati dari bahan dasar yang digunakan dalam proses. Salah satu faktor yang mempengaruhi penerimaan konsumen terhadap produk puffing adalah kerenyahan/tekstur produk puffing. Kerenyahan/tekstur produk puffing berkorelasi terhadap volume pengembangan (volume ekspansi) produk puffing (Muliawan, 1991; Jugenheimer, 1976). Struktur granula pati terdiri dari kristal dan bukan kristal. Kristal merupakan perubahan sejumlah besar rantai glukosa yang mengalami pengikatan hidrogen untuk membentuk area yang sulit bagi air dan enzim untuk menembus. Granula pati asli tidak dapat larut dalam air dingin. Ketika pati murni dipanaskan dalam air, granula akan mengembang dan strukturnya hancur (gelatinisasi). Proses penghilangan kristal oleh panas dan air tersebut disebut proses gelatinisasi. Hilangnya kristal tersebut dapat membantu terjadinya proses puffing agar lebih optimal, sehingga produk akhir yang dihasilkan dapt lebih renyah/krispi. Ketika pengembangan tidak terjadi secara optimal, akan dihasilkan produk akhir yang keras atau bantet. Granula pati yang mengalami gelatinisasi dapat dibuat membengkak luar biasa dan bersifat tidak dapat kembali pada kondisi semula. Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi (Winarno, 1992). Pengembangan pada granula pati bersifat dapat balik dan tidak dapat balik. Peningkatan volume granula pati yang terjadi di dalam air pada suhu 55 65 o C merupakan pembengkakan granula pati yang dapat kembali ke kondisi semula. Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa dan bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula ketika pati dipanaskan di atas suhu gelatinisasi. Tabel 1. Karakteristik gelatinisasi berbagai pati Pati Suhu Gelatinisasi ( o C) Viskositas Maksimum Swelling Power (%) (BU) a pada 95 o C Ubi kayu 65-70 1 200 71 Sagu 65-70 100 97 Gandum 80-85 200 21 Jagung 75-80 700 24 Sorghum 75-80 700 22 Beras 70-75 500 19 Kentang 60-65 3 000 1 153 Sumber: Swinkels (1985); a konsentrasi pati 8 % 2
Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai karbonnya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granula yang berbeda-beda. Dengan mikroskop, jenis pati dapat dibedakan karena mempunyai bentuk, ukuran, dan letak hilum yang unik. 2.2 TAPIOKA (CASAVA STARCH) Tapioka merupakan hasil ekstraksi ubi kayu, dengan komposisi kimia tapioka yang dapat dilihat pada Tabel 2. Karakteristik tapioka akan mempengaruhi produk yang dihasilkan. Pati tapioka tersusun atas granula-granula pati berukuran 5-35 mikron, memiliki sifat birefringent yang kuat serta tersusun atas 20% amilosa dan 80% amilopektin sehingga mempunyai sifat mudah mengembang (swelling) dalam air panas. Pati ini dengan cepat akan tergelatinisasi oleh pemanasan dengan air dan larutanya setelah pendinginan tetap cair, relatif lebih stabil tidak cepat memisah kembali ke bentuk yang tidak larut (Sostrosoedirdjo, 1987). Sifat birefringent dari granula pati adalah sifat merefleksikan cahaya terpolarisasi sehingga di bawah mikroskop terlihat hitam-putih. Pada waktu granula mulai pecah sifat birefringent ini akan hilang. Kisaran suhu yang menyebabkan 90% butir pati dalam air panas membengkak sedemikian rupa sehingga tidak kembali ke bentuk normalnya disebut Birefringence End Point Temperature atau disingkat BEPT (Winarno, 1984). Tabel 2. Komposisi kimia tapioka Komposisi Jumlah a Jumlah b Jumlah c Serat (%) 0.5 - - Air (%) 15 9.1 12 Karbohidrat (%) 85 88.2 86.9 Protein (%) 0.5-0.7 1.1 0.5 Lemak (%) 0.2 0.5 0.3 Energi (kalori/100g) 307 307 362 Kalsium (mg/100g) - 84 0 Fosfor (mg/100g) - 125 0 Zat besi (mg/100g) - 1 0 Vit. A (S.I) - - 0 Vit. B1 (mg/100g) - 0.04 0 Vit. C (mg/100g) - 0 0 Sumber: a Grace (1977); b Makfoeld (1982); c Depkes (1990) Ketika pati murni dipanaskan dalam air, granula akan mengembang yang biasa disebut pasting, dan strukturnya hancur (gelatinisasi), kemudian amilosa dan amilopektin lepas dan larut dalam suspensi. Proses penghilangan kristal oleh panas (energi) dan air tersebut disebut proses gelatinisasi. 3
Ketika sebagian besar dari granula mengalami gelatinisasi. Fungsi dari pati sebagai bahan makanan menghasilkan kemampuan perekat. Secara mikroskopik, granula pati dibentuk oleh molekul-molekul yang membentuk lapisan tipis yang tersusun terpusat. Granula pati bervariasi dalam bentuk dan ukuran, ada yang berbentuk bulat, oval, atau bentuk tak beraturan demikian juga ukurannya, mulai kurang dari 1 mikron sampai 150 mikron ini tergantung sumber patinya (Tabel 3). Tabel 3. Karakteristik Granula Pati Diameter Sumber Kisaran (µm) Rata-rata (µm) Jagung 21-96 15 Kentang 15 100 33 Ubi jalar 15 55 25 50 Tapioka 6 36 20 Gandum 2 38 20 22 Beras 3 9 5 Juliana (2007) menyatakan bahwa rendemen pati singkong (tapioka) adalah 11.79% dengan kadar air 6.15% dari berat kering. Nilai rendemen pati singkong dipengaruhi oleh usia atau kematangan dari tanaman singkong. Menurut Grosch dan Belitz (1987), pati dari akar dan umbi lebih mudah dan cepat mengembang dibandingkan dengan pati serealia, karena pati serealia strukturnya lebih kompak. Suhu gelatinisasi tapioka berada pada kisaran 52-64 o C. Sedangkang Wurzburg (1989) menyatakan bahwa suhu gelatinisasi tapioka berkisar antara 58.5-70 o C. 2.3 STAINLESS STEEL Stainless steel adalah kelompok baja paduan tinggi yang dirancang untuk memiliki daya tahan korosi tinggi. Paduan utamanya adalah chromium (Cr), biasanya diatas 15%. Paduan chromium membentuk lapisan (film) oksida tipis yang kedap air, yang melindungi permukaan dari korosi. Nikel (Ni) ditambahkan sebagai paduan untuk meningkatkan daya tahan korosi. Karbon digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan, tetapi penggunaan karbon dapat menurunkan daya tahan korosi karena berikatan dengan krom membentuk karbida krom (chromium carbide). Beberapa sifat yang dimiliki oleh stainless steel antara lain memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan; tahan pada temperatur rendah maupun tinggi; memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil; keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus; tahan terhadap oksidasi; kuat dan dapat ditempa; mudah dibersihkan, mengkilat dan tampak menarik. Stainless steel (baja tahan karat) dapat bertahan dari serangan karat berkat interaksi bahanbahan campurannya dengan alam. Bahan campuran tersebut terdiri dari besi, krom, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel and molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak. Elemen-elemen ini bereaksi dengan oksigen yang ada di air dan udara membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis dan stabil yang mengandung produk dari proses karat/korosi yaitu metal oksida dan hidroksida. Krom, bereaksi dengan oksigen, memegang peranan penting dalam pembentukan lapisan korosi ini. 4
Keberadaan lapisan korosi yang tipis tersebut mencegah proses korosi dengan berlaku sebagai tembok yang menghalangi oksigen dan air bersentuhan dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Lapisan korosi ini lebih tipis dari panjang gelombang cahaya sehingga tidak mungkin untuk melihatnya tanpa bantuan instrumen moderen. Peralatan rumah tangga atau lebih luas lagi disebut ketogori barang keperluan rumah tangga menyerap 26% dari produksi baja tahan karat di dunia seperti yang terlihat pada Tabel 4. Sebagain besar produksi yaitu, 74 % digunakan dalam dunia industri. Sektor yang paling banyak menyerap baja tahan karat pada kategori ini adalah industri makanan dan minuman sebanyak 25% dari total produksi, dan 20% pada industri minyak dan gas. Tabel 4. Aplikasi stainless steel di dunia Kategori Aplikasi Persentase Peralatan Rumah Tangga 26% Mesin cuci dan mesin cuci piring 8% panci, pisau, dan lain sebaganya 9% bak cuci dan peralatan dapur 4% Lainnya 5% Peralatan Industri 74% Industri makanan dan pembuatan bir 25% industri kimia, minyak, dan gas 20% Transportasi 8% Produksi energi 7% Industri kertas dan tekstil 6% Konstruksi bangunan 5% Lainnya 5% Sumber: Anonim, 13 Juli 2009 2.4 ALUMINIUM Aluminium adalah salah satu logam anti karat yang paling banyak terdapat di kerak bumi, dan unsur ketiga terbanyak setelah oksigen dan silikon. Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak 8.07% hingga 8.23% dari seluruh massa padat kerak bumi, dengan produksi tahunan dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain (corrundum, gibbsite, boehmite, diaspore, dan lain-lain). Sulit menemukan aluminium murni di alam karena aluminium merupakan logam yang 5
cukup reaktif. Aluminium tahan terhadap korosi akibat fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida ketika aluminium terpapar dengan udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah terjadinya oksidasi lebih jauh. Selama 50 tahun terakhir, aluminium telah menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja. Perkembangan ini didasarkan pada sifat-sifatnya yang ringan, tahan korosi, kekuatan dan ductility yang cukup baik (aluminium paduan), mudah diproduksi dan cukup ekonomis (aluminium daur ulang). Yang paling terkenal adalah penggunaan aluminium sebagai bahan pembuat pesawat terbang, yang memanfaatkan sifat ringan dan kuatnya. Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan, dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu. Aluminium memiliki berat sekitar satu pertiga baja, mudah ditekuk, diperlakukan dengan mesin, dicor, ditarik, dan diekstrusi. Aluminium juga merupakan konduktor panas dan elektrik yang baik. Jika dibandingkan dengan massanya, aluminium memiliki keunggulan dibandingkan dengan tembaga, yang saat ini merupakan logam konduktor panas dan listrik yang cukup baik, namun cukup berat. Aluminium murni 100% tidak memiliki kandungan unsur apapun selain aluminium itu sendiri, namun aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium, melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang mungkin berada di dalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna, material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium). Umumnya, aluminium murni yang dijual di pasaran adalah aluminium murni 99%, misalnya aluminium foil. 2.5 DESAIN (PERANCANGAN) Menurut Ullman (1992), alasan penerapan perancangan adalah karena adanya kebutuhan produk baru,efektifitas biaya, dan kebutuhan akan produk yang berkualitas tinggi. Masalah yang sering muncul pada produk baru adalah produk tersebut tidak berfungsi sebagaimana mestinya, membutuhkan waktu yang lama dalam merealisasikannya di masyarakat, biaya terlalu mahal, dan hasil produk yang kurang memuaskan. Dari permasalahan-permasalahan tersebut maka perlu dilakukan analisis permasalahan untuk mendapatkan solusi melalui tahapan perencanaan yang tepat. Perencanaan merupakan tahapan bagaimana untuk memperoleh suatu produk tertentu yang sesuai dengan kebutuhan yang ada. Tahapan-tahapan dalam melakukan perancangan meliputi identifikasi masalah, analisis masalah, konsep desain, pembuatan prototipe, dan pengujian kerja prototipe. Menurut Harsokoesoemo (1999), perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Perancangan dianggap dimulai identifikasi kebutuhan produk yang diperlukan masyarakat. Berawal dari diidentifikasikannya kebutuhan produk tersebut maka proses perancangan berlansung. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 1. 6
Kebutuhan Analisis masalah, spesifikasi produk, dan perancangan proyek Perancangan konsep produk Perancangan Produk Evaluasi produk hasil rancangan Dokumen untuk pembuatan produk Gambar 1. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999) 7