29 III. METODELOGI Tempat dan Waktu Penelitian dilaksanakan di laboratorium PT KH Roberts Indonesia dan laboratorium program studi ilmu pangan di Bogor. Pelaksanan penelitian dilakukan selama 6 bulan dari bulan Januari sampai dengan bulan Juni 2009. Bahan dan Alat Bahan baku clove oil atau minyak cengkeh (kandungan eugenol 85%) diperoleh dari PT Djasula Wangi, pati tapioka dari National Starch dan gum arabika dari CpKelco, alumunium foil bag, plastik HDPE (High Density Polyethylene), gula, asam sitrat, garam MgCl 2, NaBr, KI, NaCl, KCl, KNO 3. Alat yang digunakan adalah oven untuk analisis kadar air, kertas saring whatman 42,desikator, neraca analitik, sealer, penangas listrik, pengaduk magnet, pinggan / cawan, desikator, spray dryer tipe Niro Atomizer, homogenizer dan alat alat gelas. Tahapan Penelitian Penelitian dilakukan dengan dua tahap, yaitu mempelajari karakteristik minyak cengkeh powder (hasil enkapsulasi) berdasarkan penentuan perbandingan konsentrasi antara bahan pengisi gum arabika dan tapioka pada enkapsulasi minyak berdasarkan pada parameter fisik, kimia dan organoleptik kemudian dilanjutkan dengan penentuan umur simpannya menggunakan berbagai kemasan dengan menggunakan metode akselerasi.
30 1. Karakterisasi Enkapsulasi Minyak Cengkeh. Pemilihan kombinasi dan jumlah bahan pengisi Menurut Etzel dan King dalam Bhandari et al. (1992) menyatakan jenis dan kombinasi bahan pengisi berkaitan erat dengan kemampuan memerangkap flavor. Kondisi proses experimental perbandingan komposisi bahan pengisi dan kombinasi suhu dijelaskan pada Tabel 4. Perbandingan tapioka dan gum arabika yang akan dikombinasikan adalah 100:0 ; 75:25; 50:50; 25 : 75 dan 0:100 dan jumlah bahan pengisi yang digunakan sebanyak 50 % (May 1996). Jumlah dan kombinasi bahan pengisi menentukan kekentalan adonan yang akan disemprotkan dan bertanggungjawab terhadap pembentukan kabut dalam ruang pengering (Bhandari et al., 1992). Tabel 4 Kondisi proses experimental perbandingan bahan pengisi dan kombinasi suhu. Proses Faktor Spesifikasi Konsentrasi (% w/w) Formulasi Bahan Tapioka : Gum Arabika enkapsulasi 100 : 0 50 % 75 : 25 50 : 50 25 : 75 0 : 100 Drying Suhu Udara Inlet 180 0 C Suhu Udara Outlet 100 0 C Suhu udara masuk pada alat pengering semprot diatur pada suhu 180 0 C, sedangkan suhu udara outlet adalah 100 0 C. Jumlah bahan pengisi yang ditambahkan pada minyak cengkeh adalah jumlah dan kombinasi bahan pengisi
31 optimum. Proses enkapsulasi minyak cengkeh dengan menggunakan kondisi bahan pengisi yang optimum dapat dilihat pada Gambar 4. Bahan Premix Cair ( Gum arabika ; tapioka ; minyak cengkeh) Homogenizer ( Gum arabika; tapioka; minyak cengkeh ; rpm 200) Atomizer ( T inlet 180 0 C ) Chamber ( T outlet 100 0 C) Heater Electric (Gaya sentrifugal) Cyclon Gambar 5 Skema proses pengeringan semprot minyak cengkeh
32 Analisa fisik, kimia dan organoleptik produk hasil akhir enkapsulasi. Pengamatan dilakukan dengan melakukan analisis terhadap produk untuk melihat pengaruh jenis bahan pengisi terhadap mutu minyak cengkeh flavor powder. Analisis yang dilakukan meliputi sifat fisik (rendemen, densitas kamba, kelarutan, daya mawur) sifat kimia (kadar air) dan organoleptik (kesukaan terhadap aroma dan warna). 2. Penentuan umur simpan Penelitian dilakukan untuk memperkirakan umur simpan dari cengkeh powder yang dienkaspulasi dengan tapioka dan gum arabika yang dikemas dengan menggunakan plastik HDPE dan Alumunium foil bag dengan menggunakan metode akselerasi pendekatan kurva sorpsi isotermis dan disimpan pada suhu 30 0 C dengan RH 30%, 50%, 60%, 70%, 80% dan 90%. Prinsip utama dari pendekatan ini adalah menentukan kadar air kesetimbangan (Me) tapioka yang disimpan pada berbagai nilai RH tempat penyimpanan cengkeh powder sehingga pada akhirnya dapat dibuat kurva sorpsi isotermisnya. Kurva ini akan digunakan untuk mengetahui pola penyerapan uap air sehingga umur simpan cengkeh powder dapat ditentukan. Nilai kadar air kesetimbangan diperkirakan sebagai waktu pada saat kadar air produk sama dengan kadar air kritis. Kadar air kritis merupakan kadar air produk pada saat penampakannya sudah menggumpal. Kondisi suhu dan kelembaban relatif yang cukup tinggi digunakan untuk mempercepat tercapainya kadar air kritis.
33 Pengamatan yang dilakukan berdasarkan tahapan kegiatan sebagai berikut : 1. Penentuan kadar air awal (Mi) minyak cengkeh powder. 2. Penentuan kadar air kesteimbangan (Me) cengkeh powder. 3. Penentuan kadar air kritis (Mc) cengkeh powder. 4. Penentuan variabel pendukung umur simpan seperti permeabilitas kemasan, luas kemasan dan berat solid perkemasan cengkeh powder. 5. Perhitungan dan penentuan umur simpan cengkeh powder. Metoda Analisa 1. Penentuan karakteristik awal cengkeh powder Uji Organoleptik, uji kesukaan (Rahayu 1994) Untuk mendapatkan panelis terlatih dalam uji organoleptik untuk aroma, maka dilakukan seleksi dengan menggunakan metode uji ambang bau. Penelis dilatih penciumannya dengan memberikan aroma kimia standar yang menjadi karakteristik minyak cengkeh yang baik sehingga panelis terbiasa dengan aroma standar dari flavor cengkeh. Uji ambang bau dilakukan dengan menambahkan sejumlah bahan kimia ke dalam larutan gula asam sederhana. Larutan gula asam dibuat dengan melarutkan larutan gula 65 0 Brix sebanyak 10% ke dalam air, kemudian timbang asam sitrat sebanyak 0.05 %. Larutan gula 65 0 Brix dapat dibuat dengan melarutkan 650 gram gula pasir ke dalam 380 gram air (Firmenich 1995). Contoh flavor yang ditambahkan ke dalam larutan adalah sebanyak 0% ; 0.05 % dan 0.1%. Penyajian
34 dilakukan mulai dari konsentrasi rendah ke tinggi dan panelis diminta mendeteksi ada tidaknya flavor pada setiap contoh. Uji organoleptik menggunakan 10 panelis yang terlatih dan atribut yang diuji adalah daya mawur, warna dan aroma. Skala uji kesukaam yang digunakan adalah 7 skala, yaitu : nilai untuk sangat tidak suka ; nilai 2 untuk tidak suka ; nilai 3 untuk agak tidak suka ; nilai 4 untuk biasa (netral) ; nilai 5 untuk agak suka ; nilai 6 untuk suka ; nilai 7 untuk sangat suka. Rendemen (Pomeranz 1978) Rendemen diukur berdasarkan perbandingan minyak cengkeh flavor powder yang dihasilkan terhadap berat minyak cengkeh ditambah berat bahan pengisi. Rendemen (%) = a b x 100 % Keterangan : a = berat flavor powder yang dihasilkan (gram) b = berat flavor powder minyak cengkeh + bahan pengisi (gram) Kelarutan Besarnya kelarutan flavor powder dapat dihitung dengan cara gravimetri biasa dan dinyatakan dalam persentase berat residu yang tidak dapat melalui kertas saring whatman 42. Sebanyak 5 gram tepung dilarutkan dalam 100 ml aquades dan disaring dalam pompa vakum (sebelum digunakan kertas saring dikeringkan dahulu dalam oven 105 0 C selama 30 menit, kemudian ditimbang). Setelah disaring, kertas saring beserta residu dikeringkan dalam oven 105 0 C selama 3 jam, lalu ditimbang.
35 Kelarutan (%) = 100 - (a b) (100 - %KA) 100 x c a = berat kertas dan residu b = berat kertas saring c = berat contoh yang digunakan KA = kadar air contoh (%bk) Densitas Kamba (Pomeranz 1978) Sampel ditimbang sekitar 10 gram, kemudian dimasukan dalam gelas ukur 15 ml. Selanjutnya, diratakan permukaannya dan dibaca volume yang terukur. Densitas Kamba = b V Keterangan : b = berat flavor powder (gram) V = volume yang terukur (ml) Daya Mawur / Free Flowing ( KH Roberts 2010) Sampel ditimbang sebanyak 50 gram, kemudian dimasukan kedalam tabung berbentuk seperti jam pasir, kemudian bagian atasnya ditutup. Tabung diputar 180 0, kemudian stop watch dalam posisi on, sehingga waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan sampel dari sisi tabung yang satu ke sisi tabung yang lain dapat dihitung. Waktu tercepat yang dihasilkan berkorelasi dengan karakteristik produk berpartikel halus, rata dan kering.
36 Analisis kadar air / penentuan kadar air awal (Mi) cengkeh powder (AOAC 1995). Prinsipnya adalah air dan zat-zat menguap dihilangkan melalui pemanasan pada suhu 95-100 0 C. Mengeringkan cawan logam dan tutupnya dalam oven pada suhu (98-100 0 C) selama 30 menit dan mendinginkannya dalam desikator sampai mencapai suhu ruang, kemudian menimbang cawan tersebut (A). Sampel sebanyak 2 gram dimasukkan kedalam wadah yang telah dikeringkan tersebut dan dilakukan penimbangan sampel bersama wadah (B). Masukkan ke dalam oven, wadah yang berisi sampel sampai mencapai berat konstan suhu 105 0 C. Setelah mencapai berat konstan, wadah berisi sampel diletakkan dalam desikator sampai mencapai suhu ruang (sekitar 10 menit). Dilakukan penimbangan kembali (C). (B - C) % Kadar Air = x 100% (B A) Penentuan kadar air kiritis ( Labuza 1982) Penentuan kadar air kritis dalam penelitian ini dilakukan dengan cara menyimpan cengkeh powder pada ruang terbuka dengan RH 80-90 % dan suhu ruangan 30 0 C. Kemudian dilakukan uji hedonik terhadap daya free flowing/ daya mawur flavor powder tersebut pada 0, 1, 2, 3, 4 hari dst. Jika sample tidak dapat diterima lagi oleh panelis, karena penampakannya yang sudah menggumpal dan tidak berbentuk bubuk, maka dikatakan bahwa flavor tersebut telah mencapai kadar air kritisnya. Hasil uji hedonik yang sudah dilakukan dapat dijadikan acuan untuk
37 menentukan lama waktu penyimpanan sampel berikutnya. Uji organoleptik yang digunakan adalah uji hedonik kepada 10 orang panelis terlatih, skor hedonik untuk cengkeh powder yaitu 1 (sangat tidak suka) sampai 7 (sangat suka). Penentuan kadar air kesetimbangan (Labuza 1982) Sebanyak 5 gram cengkeh powder diletakan pada cawan kosong yang telah diketahui beratnya. Kemudian cawan yang berisi flavor bubuk tersebut diletakan dalam desikator yang berisi larutan garam jenuh MgCl 2, NaBr, KI, NaCl, KCl dan KNO 3 dengan suhu yang konstan 30 0 C. Flavor powder dalam desikator ditimbang beratnya sampai diperoleh berat yang konstan. Setelah diperoleh berat yang konstan kemudian kadar air dari flavor bubuk tersebut diukur (%bk). Dalam pembuatan larutan garam jenuh, dilakukan penambahan air terdestilasi secara perlahan sambil diaduk, sehingga setengah dari garam tersebut tidak larut. Desikator yang digunakan merupakan desikator gelas dengan ketinggian cairan kira kira 5 cm diatas garam yang tidak larut. Penentuan permeabilitas kemasan Film dikondisikan terlebih dahulu selama 24 jam kemudian dipotong dalam bentuk lingkaran dengan diameter kurang lebih 6.5 cm dan diameter alumunium bagian dalam adalah 6 cm. Kemudian cawan alumunium dimana didalamnya terdapat cawan gelas yang berisi kalsium klorida kering yang hampir penuh. Posisi sampel film tepat diatas cawan gelas dan bagian pinggir sampel direkatkan dengan menggunakan lilin.
38 Cawan yang telah lengkap dimasukkan ke dalam desikator kedap udara dengan RH 90% dan disimpan pada suhu 40 0 C. Pengukuran berat cawan sebelum dan selam disimpan dalam oven dilakukan setiap 3 jam pada hari pertama dan 6 jam pada hari berikutnya hingga diperoleh selisih berat per jam yang relatif konstan. Ratarata selisih pertambahan berat cawan per jam merupakan laju transmisi uap air. Perhitungan WVTR atau MVTR dan permeabilitas : WVTR = gh 2 O/luas x Waktu Permeabilitas Kemasan = WVTR / beda tekanan Penentuan berat kering per kemasan dan luas kemasan Berat produk awal dalam satu kemasan ditimbang dan dikoreksi dengan kadar air awalnya dan selanjutnya dinyatakan sebagai berat kering produk per kemasan (Ws). Luas kemasan primer (A) dihitung dengan mengalikan panjang dan lebar kemasan dan dinyatakan dalam m 2. Luasan yang dihitung adalah bagian yang menyentuh produk saja. Kurva sorpsi isotermis (Syarief dan Halid 1993) Kurva isotermis dibuat dengan cara memplotkan kadar air kesetimbangan sebagai ordinat terhadap kelembaban relatif (RHs) atau aktivitas air (Aw) sebagai absis pada suhu konstan. Kemudian dari nilai nilai diatas umur simpan (θ) dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : θ gain = Ln Me Mi Me - Mc k A Po x W s b
39 Keterangan : θ gain : waktu perkiraan umur simpan (hari) m e : kadar air kesetimbangan (%bk) m i : kadar air awal (%bk) m c : kadar air kritis (%bk) W s : berat kering bahan (g) 2 A : luas permukaan kemasan (m ) 2 k/x : permeabilitas uap air kemasan (g/m. hari. mmhg) Po : tekanan uap jenuh (mmhg) b : slope kurva sorpsi isothermis