KARAKTERISTIK ISOTERMIS SORPSI AIR UBI KAYU INSTAN PADA BERBAGAI MODEL PENDEKATAN DAN PENDUGAAN MASA KADALUARSANYA MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN KEMASAN

TESIS KARAKTERISTIK ISOTERMIS SORPSI AIR UBI KAYU (Manihot esculenta Crantz) INSTAN PADA BERBAGAI MODEL PENDEKATAN DAN PENDUGAAN MASA KADALUARSANYA MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN KEMASAN PANDE P. ELZA FITRIANI PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015

TESIS KARAKTERISTIK ISOTERMIS SORPSI AIR UBI KAYU (Manihot esculenta Crantz) INSTAN PADA BERBAGAI MODEL PENDEKATAN DAN PENDUGAAN MASA KADALUARSANYA MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN KEMASAN PANDE P. ELZA FITRIANI NIM 1292561008 PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 i

KARAKTERISTIK ISOTERMIS SORPSI AIR UBI KAYU (Manihot esculenta Crantz) INSTAN PADA BERBAGAI MODEL PENDEKATAN DAN PENDUGAAN MASA KADALUARSANYA MENGGUNAKAN BEBERAPA BAHAN KEMASAN Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Program Pascasarjana Universitas Udayana PANDE P. ELZA FITRIANI NIM 1292561008 PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2015 ii

Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 2015 Pembimbing I, Pembimbing II, Prof. Ir. I Md Anom S. Wijaya M.App.Sc., Ph.D NIP: 19631113 199003 1 001 Ir. I. B. W. Gunam M.P., Ph.D NIP: 19630424 198903 1 003 Mengetahui, Ketua Program Studi Magister Ilmu dan Teknologi Pangan Program Pascasarjana Universitas Udayana, Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, Dr. Ir. I N. Kencana Putra M.S NIP: 19570424 198601 1 001 Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K) NIP: 19590215 198510 2 001 iii

Tesis Ini Telah Diuji Tanggal 29 September 2015 Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana, Nomor : 3021/UN14.4/HK/2015 Tanggal 16 September 2015 Ketua: Prof. Ir. I Md Anom S. Wijaya, M.App.Sc., Ph.D Anggota: 1. Ir. I. B. W. Gunam, M.P., Ph.D 2. Dr. Ir. I N. Kencana Putra, M.S 3. Dr. Ir. I. B. Putu Gunadnya, M.S 4. I Putu Suparthana, S.P., M.Agr., Ph.D iv

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT Saya yang bertanda tangan di bawah ini, Nama : Pande P. Elza Fitriani NIM : 1292561008 Program Studi : Magister Ilmu dan Teknologi Pangan, konsentrasi Rekayasa Pangan, Program Pascasarjana, Universitas Udayana Judul Tesis : Karakteristik Isotermis Sorpsi Air Ubi Kayu (Manihot esculenta Crantz) Instan pada Berbagai Model Pendekatan dan Pendugaan Masa Kadaluarsanya Menggunakan Beberapa Bahan Kemasan Dengan ini menyatakan bahwa tesis ini merupakan karya sendiri dan bebas dari plagiat. Apabila kelak dikemudian hari terbukti terdapat plagiasi dalam tesis ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang-undangan yang berlaku. Denpasar, Oktober 2015 Pande P. Elza Fitriani v

UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung penulis selama menjadi mahasiswi pada Program Magister, Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Program Pascasarjana, Universitas Udayana, angkatan tahun 2012, hingga tesis dengan judul Karakteristik Isotermis Sorpsi Air Ubi Kayu (Manihot esculenta Crantz) Instan pada Berbagai Model Pendekatan dan Pendugaan Masa Kadaluarsanya Menggunakan Beberapa Jenis Kemasan dapat terselesaikan dengan baik, antara lain kepada: 1. Prof. Ir. I Md Anom S. Wijaya M.App.Sc., Ph.D selaku pembimbing I yang selalu memberikan bantuan dan dukungan, baik material maupun non material dengan cara beliau yang menjadikan penulis semakin dewasa dan matang dalam berpikir dan bertindak selama penulis menjadi mahasiswi beliau. 2. Ir. I. B. W. Gunam M.P., Ph.D selaku pembimbing II yang selalu memberikan motivasi, masukan dan saran dengan penuh kesabaran demi tercapainya penyelesaian tesis ini. 3. Dr. Ir. Luh Putu Wrasiati, MP selaku dosen selama kuliah dan ketua tim peneliti untuk penelitian hibah bersaing dengan judul Aplikasi Teknik Pemasakan Bertekanan (Pressure Cooker) dan Pembekuan sebagai Upaya Meningkatkan Mutu dan Memperpanjang Umur Simpan Ledok Instan yang memberikan bantuan finansial pada penelitian ini dan dukungan sehingga tesis ini dapat terselesaikan dengan baik. 4. Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD.KEMD, selaku Rektor Universitas Udayana atas fasilitas yang disediakan selama menempuh pendidikan magister Ilmu dan Teknologi Pangan di Universitas Udayana. 5. Prof. Dr. dr. A. A. Raka Sudewi, Sp.S(K), selaku Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana atas fasilitas dan kemudahan yang diberikan untuk menyelesaikan pendidikan magister Ilmu dan Teknologi Pangan di Universitas Udayana. vi

6. Dr. Ir. I N. Kencana Putra, M.S selaku ketua program studi dan anggota penguji tesis yang memberikan saran, masukan, sanggahan dan koreksi dalam penyusunan tesis ini. 7. Dr. Ir. I. B. Putu Gunadnya, M.S selaku anggota penguji tesis yang memberikan saran, masukan, sanggahan dan koreksi dalam penyusunan tesis ini. 8. Ketua laboran dan segenap pranatanya atas izin menggunakan laboratorium selama penelitian. 9. Dr. Ir. Yohanes Setiyo, MP., Prof. Dr. Ir. I Ketut Suter, MS. dan Dr. Sumiyati, S.TP., MP. yang selalu memberikan motivasi dan semangat secara personal kepada penulis untuk menyelesaikan tesis ini dengan segera. 10. Kedua orang tua penulis, Pande Putu Pardana dan Sri Widyawati serta adik penulis Irvan Triananda Perdana Pande yang memberikan doa, kepercayaan, cinta, kasih sayang, kesabaran dan dukungan kepada penulis selama penyusunan tesis ini. 11. Teman-teman tersayang, Gustu Maron, Dewinta, Andri, Wahyu, Sumi, Elo, Ganesha, Anggie dan Uyin yang meluangkan waktu dan tenaganya membantu dan bersusah payah selama penelitian. Penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat bagi banyak orang dan dipergunakan sebagaimana mestinya. Penulis menyadari bahwa tesis ini jauh dari sempurna, sehingga diperlukan saran dan kritikan yang membangun. Semoga Hyang Widhi Wasa selalu memberikan kebahagiaan kepada semua makhluk. Denpasar, Oktober 2015 Penulis vii

DAFTAR WIRAYAT HIDUP Penulis lahir di Denpasar, 19 September 1989 yang merupakan anak pertama dari tiga bersaudara pasangan Pande Putu Pardana dan Sri Widyawati dengan nama lengkap Pande P. Elza Fitriani. Penulis memulai pendidikannya dari taman kanakkanak pada tahun 1994 di TK Wipara, Tuban, Badung Bali. Penulis melanjutnya pendidikan sekolah dasar selama 4,5 tahun pada tahun 1995 hingga tahun 1999 di SD N 6 Tuban, Badung, Bali. Penulis kemudian pindah ke Jakarta menyelesaikan kelas 5 di SDN Percontohan 01 Rawasari, Jakarta Pusat, Jakarta tahun 2000 dan melanjutkan pendidikan kelas 6 di SD N Kenari 10, Salemba, Jakarta Pusat, Jakarta. Lulus sekolah dasar, penulis diterima di SMP N 76 Percetakan Negara, Jakarta Pusat pada tahun 2001 hingga awal 2003, kemudian penulis kembali ke Bali dan menyelesaikan pendidikan menengah atasnya di SMP K Soverdi, Tuban, Badung, Bali hingga tahun 2004. Penulis diterima masuk sekolah menengah atas di SMA K Soverdi, Tuban, Badung, Bali dan menyelesaikan 3 tahun pendidikannya mulai tahun 2004 hingga 2007. Setelah menyelesaikan pendidikan sekolah menengah atas, penulis mengikuti tes SMPTN dan diterima di jurusan Teknik Pertanian, fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana, Badung, Bali pada tahun 2k007. Selama perkuliahan, penulis telah melaksanakan praktek kerja lapangan di kantor Balai Besar Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG) wilayah III, Denpasar, Bali pada tahun 2009. Penulis menyelesaikan pendidikan sarjananya tahun 2012 dengan judul skripsi viii

Pemodelan Matematis: Pengaruh Lama Penyinaran dan Intensitas Cahaya Terhadap Laju Pertumbuhan Sawi Hijau (Brassica rapa var. parachinensis L.) dengan gelas Sarjana Teknologi Pertanian (S.TP). Penulis masuk di program studi magister Ilmu dan Teknologi Pangan, Pascasarjana Universitas Udayana setelah lulus pendidikan sarjananya tahun 2012 dan menyelesaikan pendidikan magisternya tahun 2015 dengan judul tesis Karakteristik Isotermis Sorpsi Air Ubi Kayu (Manihot esculenta Crantz) Instan pada Berbagai Model Pendekatan dan Pendugaan Masa Kadaluarsanya dengan gelar Magister Sains (M.Si). ix

ABSTRAK Karakteristik Isotermis Sorpsi Air Ubi Kayu (Manihot esculenta Crantz) Instan pada Berbagai Model Pendekatan dan Pendugaan Masa Kadaluarsanya Menggunakan Beberapa Bahan Kemasan Ubi kayu instan berbentuk dadu dengan dimensi 0,5 cm x 0,5 cm x 0,5 cm digunakan sebagai sampel untuk menganalisis karakteristik isotermis sorpsi air (ISA) ubi kayu instan dan menentukan masa kadaluarsanya. Kadar air kesetimbangan ditentukan menggunakan metode gravimetrik statik pada suhu 28±2 C dengan rentang kelembaban relatif kesetimbangan/equilibrium relative humidity (ERH) dari 6.90%-97.90%. Data hasil percobaan dianalisis menggunakan tujuh buah model pendekatan yaitu model Brunauer-Emmet-Teller (BET), model Oswin, model Halsey, model Henderson, model Caurie, model Chen-Clayton dan model Guggenheim- Anderson-de Boer (GAB). Kurva ISA hasil percobaan menghasilkan kurva berbentuk sigmoid tipe II produk pangan kering pada umumnya. Model-model tersebut diuji ketepatan modelnya menggunakan Mean Relative Determination (MRD). Nilai koefisien terkecil diperoleh pada model Henderson sebesar 4.47. Analisis pendugaan masa kadaluarsa dihitung menggunakan persamaan Labuza berdasarkan tiga jenis kemasan yang berbeda yaitu kemasan low density polyethylene (LDPE) ketebelan 0.03 mm, polyprophylene (PP) ketebalan 0.03 mm dan retort pouch. Masa kadaluarsa ubi kayu instan berdasarkan tiga jenis kemasan tersebut adalah 103 hari, 88 hari dan 3502 hari secara berturut-turut. Kata kunci: ubi kayu instan, kadar air kesetimbangan, model isotermis sorpsi air, masa kadaluarsa x

ABSTRACT The Fitting of Various Models to Moisture Sorption Isotherm Characteristic (Manihot esculenta Crantz) of Instan Cassava and the Estimating of Its Shelf-life Using Several Packaging Materials Instant cassava was made into cube form with dimension of 0,5 cm x 0,5 cm x 0,5 cm and used as samples to analyzing the moisture sorption isotherm characteristic and estimating the shelf life of it. The moisture sorption isotherms were determined at 28±2 C using standard gravimetric static method over a range of equilibrium relative humidity (ERH) from 6.90%-97.90%. The experimental data were fitted by seven equations: Brunauer-Emmet-Teller (BET) model, Oswin model, Halsey model, Henderson model, Caurie model, Chen-Clayton model and Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) model. The moisture sorption isotherm curve of instant cassava followed type II behavior. The models were evaluated statistically by calculating Mean Relative Determination (MRD). The lowest coefficient of MRD was obtained from Henderson model with MRD value of 4.47. The shelf life of it were calculated using Labuza equation with three different packaging materials: low density polyethylene (LDPE) of 0.03 mm thickness, polypropylene (PP) of 0.03 mm thickness and retort pouch. The shelf life of instant cassava based on those three different packaging materials were obtained for 103, 88 and 3502 days, respectively. Key words: instant cassava, equilibrium moisture content, moisture sorption isotherm modeling, shelf life xi

RINGKASAN Ubi kayu bersifat higroskopis, yaitu bahan yang memiliki sifat mampu menyerap molekul air dari lingkungannya, baik sebelum diolah maupun setelah diolah (Oyedelade dkk. 2008). Sifat hidratasi ini digambarkan melalui sebuah kurva isotermis sorpsi air (ISA), kurva yang menggambarkan hubungan antara kadar air dengan aktivitas air suatu bahan pangan pada suatu kondisi dengan nilai kelembaban relatif/relative humidity (RH) dan suhu tertentu selama penyimpanan. Pada pangan kering, bentuk kurva ISA umumnya berbentuk huruf S atau sigmoid yang dihubungkan dengan aktivitas air yang berbeda pada suatu bahan pangan. Shimoni dkk. (2002) membagi kurva ISA menjadi tiga fraksi yang dinyatakan menjadi air terikat primer, air terikat sekunder dan air terikat tersier. Pengetahuan tentang ISA sangat penting dalam bidang ilmu dan teknologi pangan sebagai dasar penentuan sifat fisik-kimia suatu bahan pangan. Pembuatan kurva ISA bertujuan mendapatkan kemulusan kurva yang tinggi, sehingga model-model persamaan yang sederhana dan lebih sedikit jumlah parameternya akan lebih cocok digunakan (Labuza, 1982). Korelasi matematika memiliki peran penting dalam analisis pemodelan, desain kemasan sehingga mampu menjaga stabilitas suatu komoditas pangan. Model persamaan ISA menjelaskan hubungan antara kadar air produk pangan dan aktifitas air/water activity (aw) berdasarkan parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kondisi produk dan memiliki parameter kurang dari atau sama dengan tiga dan mampu digunakan dalam jangkauan RH yang luas agar mampu mewakili ketiga daerah pada sorpsi isotermis (Labuza, 1968). Hal ini harus diuji, karena model persamaan sorpsi isotermis suatu produk pangan satu dengan yang lainnya tidaklah sama. Model-model yang digunakan dalam penelitian ini adalah model Brunauer-Emmet-Teller (BET), Oswin, Hasley, Henderson, Caurie, Chen Clayton dan Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) dengan dasar pemilihan kecocokannya pada produk-produk yang mengandung karbohidrat yang tinggi, rentang aw yang yang luas, serta kemudahan penggunaannya (Ajisegiri dkk. 2007). Ubi kayu instan dianalisis karakteristik ISAnya pada berbagai model pendekatan dan diduga masa kadaluarsanya berdasarkan penggunaan kemasan plastik low density polyethylene (LDPE) ketebalan 0.03 mm, polypropylene (PP) ketebelan 0.03 mm dan retort pouch. Analisis karakteristik ISA dilakukan secara gravimetrik untuk mendapatkan data kadar air kesetimbangan pada berbagai aw. Pendugaan masa kadaluarsa dihitung menggunakan persamaan oleh Labuza 1982. Parameter-parameter yang diperlukan untuk menduga masa kadaluarsa (t) adalah kadar air kesetimbangan (me), kadar air awal (mi), kadar air kritisi (mc), konstanta permeabilitas uap air kemasan (k/x), luas penampang kemasan (A), berat kering produk dalam kemasan (Ws), tekanan uap jenuh (Po) dan kemiringan kurva ISA model terpilih (b). Ubi kayu instan merupakan produk olahan berbahan ubi kayu yang ditujukan sebagai pangan yang dapat sesegera dikonsumsi dengan menambahkan air panas selama tiga menit. Ubi kayu yang digunakan merupakan ubi kayu putih xii

segar yang dipotong dadu melalui proses pemasakan bertekanan menggunakan pressure cooker selama 12 menit, pembekuan menggunakan freezer suhu -15±4 C selama 72 jam dan pengeringan menggunakan oven bersuhu 60ºC hingga mencapai kadar air bahan akhir 3% (Wrasiati dkk. 2013). Ubi kayu instan sebagai sampel digunakan dalam penentuan kurva ISA yang dihasilkan dari menyimpan sampel pada suhu 28±2 C dengan kondisi kelembaban relative kesetimbangan/equilibrium Relative Humidiy (ERH) 6.90-97.90%. Kondisi ERH 6.90-97.90% didapatkan dari larutan garam jenuh jenis pro analyze (PA), yaitu NaOH, MgCl2, K2CO3, KI, NaCl, KCl, BaCl2, (NH4)H2PO4, K2SO4 dan K2Cr2O7. Sampel ubi kayu instan sebanyak 5 g dengan tiga kali ulangan diamati beratnya hingga mencapai berat konstan untuk mendapatkan data kadar air kesetimbangan (me) pada berbagai ERH yang dinyatakan dalam basis kering. Data hasil percobaan yang didapat kemudian diplot antara me sebagai ordinat dan aw sebagai absis sehingga terbentuk kurva ISA. Aktivitas air didapatkan dari membagi nilai ERH dengan 100 (Labuza, 1980). Hasil penelitian menunjukkan terjadinya penyerapan uap air dari larutan garam kimia kedalam ubi kayu instan hingga produk mengalami kondisi konstan. Pola penyerapan uap air sampel ubi kayu instan selama penyimpanan menggambarkan me yang didapat mengikuti besarnya aw pada kondisi penyimpanan, dimana semakin tinggi suatu aw pada suatu suhu maka semakin tinggi kadar air bahannya. Kurva ISA yang dihasilkan berbentuk sigmoid tipe II, mengikuti pola kurva ISA umum pangan kering. Berdasarkan penelitian ini, didapatkan data kadar air kesetimbangan yang semakin tinggi yakni 0.041 g H2O/g padatan pada aw terendah 0.069 dan 0.294 g H2O/g padatan pada aw tertinggi 0.979. Data kadar air kesetimbangan pada berbagai aw yang didapatkan kemudian dimasukkan ke dalam 7 buah model, yaitu model BET, Oswin, Halsey, Henderson, Caurie, Chen-Clayton dan GAB. Persamaan dari model-model matematis, kecuali model BET dan model GAB dirubah menjadi persamaan linier untuk menentukan koefisien-koefisien yang diperlukan agar memudahkan perhitungan. Diketahui nilai minimum kadar air ubi kayu instan menggunakan model BET dan model GAB untuk menjaga stabilitasnya sehingga mampu dijadikan dasar pertimbangan pemilihan kemasan. Kadar air ubi kayu instan menggunakan model BET adalah sebesar 0.073 g H2O/g padatan dan menggunakan model GAB sebesar 0.081 g H2O/g padatan. Model yang paling tepat menggambarkan pola penyerapan uap air ubi kayu instan berdasarkan uji ketepatan model menggunakan MRD adalah model Henderson dengan nilai MRD kurang dari 5, yaitu sebesar 4.47. Model yang agak tepat menggambarkan pola penyerapan uap air ubi kayu instan dengan nilai MRD kurang dari 10 adalah model Chen-Clayton, model GAB dan model Oswin. Sedangkan model yang tidak tepat menggambarkan pola penyerapan uap air ubi kayu instan dengan nilai MRD lebih dari 10 adalah model Halsey dan model Caurie. Model terpilih, yaitu model Henderson kemudian digunakan untuk menetukan masa kadaluarsa ubi kayu instan menggunakan persamaan Labuza (1982). Kadar air kesetimbangan (me) ubi kayu instan didapatkan dari kadar air model terpilih pada suhu 28 C dengan RH 75%. Kadar air awal (mi) ubi kayu xiii

instan didapatkan dari uji kadar air awal sampel sebelum digunakan yang dinyatakan dalam basis kering. Kadar air kritis (mc) ubi kayu instan ditentukan dengan menyimpan sampel tanpa kemasan sebanyak 20 g dengan tiga kali ulangan pada suhu 28 C dengan RH 75% yang dinyatakan dalam basis kering. Sampel dianalisis secara visual selama penyimpanan. Dilakukan penimbangan dan pengamatan setiap hari hingga produk mencapai keadaan kritis, dimana parameter kerusakan produk ubi kayu instan adalah kondisi visual produk seperti memiliki lapisan lilin yang berarti menyerap uap air dari lingkungannya yang ditandai dengan kenaikan berat produk. Permeabilitas uap air kemasan (k/x) didapatkan dari studi literatur. Luas penampang kemasan (A) ubi kayu instan didapatkan dengan mengalikan dimensi kemasan, dimana ukuran kemasan yang digunakan adalah 9 cm x 12 cm. Tekanan uap jenuh (Po) didapatkan dari studi literatur oleh Tabel Labuza (1982) di suhu 28 C. Berat ubi kayu instan dalam kemasan (Ws) yang digunakan adalah sebanyak 100 g per kemasan. Kemiringan kurva (b) didapatkan dari regresi linier daerah kadar air awal dan kadar air kritis. Kadar air kesetimbangan yang digunakan adalah kadar air kesetimbangan model Henderson pada RH 75%, yakni dengan nilai 0.174 g H2O/g padatan. Kadar air awal yang diperoleh menggunakan metode AOAC adalah sebesar 0.023 g H2O/g padatan. Kadar air kritis terjadi pada penyimpanan hari ke-15, dimana sampel mengalami lapisan lilin (menyerap air) dengan kadar air sebesar 0.161 g H2O/g padatan. Konstanta permeabilitas kemasan untuk LDPE dengan ketebalan 0.03 mm adalah 0.675 (gh2)/hari/m 2.mmHg, PP dengan ketebalan 0.03 mm adalah 0.795 (gh2)/hari/m 2.mmHg dan retort pouch adalah 0.02 (gh2)/hari/m 2.mmHg. Luas penampang kemasan yang digunakan adalah sebesar 0.022 m 2. Berat ubi kayu instan dalam kemasan adalah sebanyak 100 g. Tekanan uap jenuh berdasarkan Tabel Labuza (1982) di suhu 28 C adalah 28.349 mmhg. Kemiringan kurva ISA/slope didapatkan dari regresi linier daerah kadar air awal dan kadar air kritis dari model Henderson dan percobaan adalah sebesar 0.1806. Sehingga hasil perhitungan masa kadaluarsa ubi kayu instan menggunakan persamaan Labuza (1982) pada suhu 28 C dan RH 75% dalam kemasan dengan luas penampang sebesar 216 cm untuk LDPE adalah selama 103 hari, PP selama 88 hari dan retort pouch selama 3502 hari. xiv

DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DEPAN... PRASYARAT GELAR... LEMBAR PERSETUJUAN... PENETAPAN PANITIA PENGUJI... SURAT PENYATAAN BEBAS PLAGIAT... UCAPAN TERIMAKASIH... DAFTAR RIWAYAT HIDUP... ABSTRAK... ABSTRACT... RINGKASAN... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv v vi viii x xi xii xv xx xxi xxiii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 5 1.3 Tujuan Penelitian... 5 1.4 Manfaat Penelitian... 5 xv

BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Pangan Instan dan Penyimpangan Mutunya... 7 2.2 Aktivitas Air... 9 2.3 Kadar Air Kesetimbangan... 11 2.4 Isotermis Sorpsi Air untuk Produk Pangan... 12 2.5 Model Persamaan Isotermis Sorpsi Air... 15 2.5.1 Model Brunauer-Emmet-Teller... 17 2.5.2 Model Oswin... 18 2.5.3 Model Halsey... 18 2.5.4 Model Henderson... 18 2.5.5 Model Caurie... 19 2.5.6 Model Chen-Clayton... 19 2.5.7 Model Guggenheim-Anderson-de Boer... 19 2.6 Kemasan... 20 2.7 Pendugaan Masa Kadaluarsa... 23 BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN 26 3.1 Kerangka Berpikir... 26 3.2 Konsep... 30 3.3 Hipotesis... 31 xvi

BAB IV METODE PENELITIAN... 32 4.1 Lokasi dan Waktu Penelitian... 32 4.2 Ruang Lingkup Penelitian... 32 4.3 Penentuan Sumber Data... 33 4.4 Variabel Penelitian... 33 4.5 Bahan dan Instrumen Penelitian... 34 4.6 Prosedur Penelitian... 35 4.6.1 Tahapan pembuatan sampel... 36 4.6.2 Analisis karakteristik isotermis sorpsi air... 37 4.6.2.1 Persiapan larutan garam kimia... 37 4.6.2.2 Penyimpanan dan penimbangan sampel... 38 4.6.2.3 Pembuatan kurva isotermis sorpsi air... 39 4.6.3.4 Analisis karakteristik isotermis sorpsi air sampel pada berbagai model pendekatan... 40 4.6.2.5 Analisis ketepatan model... 41 4.6.3 Analisis pendugaan masa kadaluarsa... 43 4.6.3.1 Uji kadar air kesetimbangan produk... 43 4.6.3.2 Uji kadar air awal... 43 4.6.3.3 Uji kadar air kritis... 44 4.6.3.4 Permeabilitas uap air kemasan... 45 4.6.3.5 Luas penampang kemasan... 45 xvii

4.6.3.6 Tekanan uap jenuh... 46 4.6.3.7 Berat ubi kayu instan dalam kemasan... 46 4.6.3.8 Kemiringan kurva... 46 BAB V HASIL PENELITIAN... 47 5.1 Kurva Isotermis Sorpsi Air... 47 ` 5.2 Karakteristik Isotermis Sorpsi Air pada Berbagai Model... 48 5.2.1 Model Brunauer-Emmet-Teller... 48 5.2.2 Model Oswin... 51 5.2.3 Model Halsey... 52 5.2.4 Model Henderson... 53 5.2.5 Model Caurie... 54 5.2.6 Model Chen-Clayton... 55 5.2.7 Model Guggenheim-Anderson-de Boer... 56 5.2.8 Uji ketepatan model... 59 5.2.9 Kadar air kritis... 60 5.3 Pendugaan Masa Kadaluarsa... 60 BAB VI PEMBAHASAN... 65 6.1 Kurva Isotermis Sorpsi Air... 65 6.2 Karakteristik Isotermis Sorpsi Air pada Berbagai Model... 66 6.2.1 Model Brunauer-Emmet-Teller... 66 xviii

6.2.2 Model Oswin... 68 6.2.3 Model Halsey... 68 6.2.4 Model Henderson... 68 6.2.5 Model Caurie... 69 6.2.6 Model Chen-Clayton... 69 6.2.7 Model Guggenheim-Anderson-de Boer... 70 6.2.8 Uji Ketepatan Model... 71 6.3 Pendugaan Masa Kadaluarsa... 71 BAB VII SIMPULAN DAN SARAN... 72 7.1 Simpulan... 72 7.2 Saran... 72 DAFTAR PUSTAKA... 73 LAMPIRAN... 77 xix

DAFTAR TABEL Halaman 2.1 Kandungan gizi ubi kayu per 100 g bahan... 8 2.2 Hubungan antara aw dengan keadaan sifat fisik air dalam produk pangan 14 4.1 Equilibrium relative humidity yang dihasilkan oleh berbagai garam jenuh pada suhu 28±2 C... 38 4.2 Linierisasi model-model pendekatan isotermis sorpsi air... 40 5.1 Persamaan-persamaan model untuk ubi kayu instan... 58 5.2 Hasil uji ketepatan model isotermis sorpsi air ubi kayu instan... 59 5.3 Parameter-parameter pendugaan masa kadaluarsa metode Labuza... 62 xx

DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 Diagram stabilitas aw... 10 2.2 Kurva isotermis sorpsi air produk pangan secara umum... 13 2.3 Tipe-tipe kurva isotermis sorpsi air... 15 3.1 Konsep penelitian... 30 4.1 Prosedur penelitian... 35 4.2 Diagram alir tahapan pembuatan sampel... 36 4.3 Chamber yang diletakkan di dalam inkubator pada suhu 28±2 C... 37 4.4 Sampel diletakkan di dalam chamber dan disimpan di dalam inkubator pada suhu 28±2 C... 39 4.5 Prosedur analisis isotermis sorpsi air... 42 4.6 Sampel ubi kayu instan untuk uji kadar air kritis... 45 4.7 Diagram alir analisis pendugaan masa kadaluarsa ubi kayu instan... 46 5.1 Kurva isotermis sorpsi air ubi kayu instan... 47 5.2 Plotting data aw/(1-aw)me untuk model Brunauer-Emmet-Teller... 49 5.3 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Brunauer-Emmet-Teller... 50 5.4 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Oswin... 51 5.5 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Halsey... 52 5.6 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Henderson... 53 5.7 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Caurie... 54 5.8 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Chen-Clayton... 55 xxi

5.9 Regresi polinomial untuk persamaan Guggenheim-Anderson-de Boer... 56 5.10 Kurva isotermis sorpsi air untuk model Guggenheim-Anderson-de Boer 58 xxii

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1a Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Brunauer-Emmet-Teller... 77 1b Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Oswin... 78 1c Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan Halsey... 79 1d Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Henderson... 80 1e Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Caurie... 81 1f Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Chen-Clayton... 82 1g Contoh perhitungan karakteristik isotermis sorpsi air ubi kayu instan menggunakan model Guggenheim-Anderson-de Boer... 83 2a Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Brunauer-Emmet- Teller... 84 2b Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Oswin... 85 2c Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Halsey... 86 2d Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Henderson... 87 2e Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Caurie... 88 2f Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Chen-Clayton... 89 2g Tabel prediksi ubi kayu instan menggunakan model Guggenheim- Anderson-de Boer... 90 3 Tabel uap air jenuh pada berbagai suhu... 91 xxiii