III. METODE PENELITIAN
A. Tempat Dan Waktu Penelitian ini dilakukan di Desa Ciherangpondok, Caringin-Bogor, Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian; Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, IPB, serta Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik (BALITRO), Cimanggu, Bogor. Penelitian dilakukan selama 6 bulan mulai bulan Februari hingga Juli 2011.
B.
Bahan Dan Alat
B.1. Bahan Bahan baku yang digunakan adalah buah pala banda (Myristica fragrans HOUTT) dengan ciri-ciri buahnya bulat, bijinya besar, dan fulinya tebal. Buah pala diperoleh dari petani pala di Desa Ciherangpondok, Caringin-Bogor. Buah pala yang digunakan sebagai sample memiliki tingkat kematangan dengan umur panen 3-6 bulan (lihat pada Gambar 7), berdiameter 4 – 4.7 cm, dengan bobot buah 51 – 73 gram. Bahan-bahan penunjang yang digunakan, antara lain: air tawar (pH 6.4), dan garam dapur (NaCl), kantung plastik (PVC), gas elpiji 12 kg, etanol, dietil eter, air suling, aquades, larutan sukrosa anhidrat murni konsentrasi 26.00 g sukrosa per 100 ml air, etanol 90 %, dan larutan pembanding (0.5 ml larutan perak nitrat 0.1 N ke dalam 50 ml larutan natrium khlorida 0.0002 N dan dikocok. Tambahkan satu tetes asam nitrat encer 25 %).
Gambar 7. Buah pala dengan tingkat kematangan 3-6 bulan
B. 2. Alat-Alat Alat-alat yang digunakan antara lain, yaitu drum plastik, pisau, ember penampung biji pala, alat penyaring, penyosoh salut biji pala, tampah anyaman bambu, unit destilasi, mesin penggiling biji (50 Watt), labu florentine, kompor, botol penampung minyak atsiri, piknometer, penangas air, refraktometer, cahaya natrium/lampu/alat lain yang menghasilkan sinar monokhromatik dengan panjang gelombang 589.3 ± 0.3 nm, polarimeter, tabung polarimeter yang berukuran 100 mm ± 0.05 nm.
14
Adapun alat ukur (instrumen) yang digunakan, antara lain: jangka sorong, timbangan digital, oven, cawan, gelas ukur, gelas ukur tertutup 10 ml atau 25 ml, neraca analitik, termometer
C. Metode Pengujian
1. Penelitian Pengaruh Perlakuan Perendaman Dalam penanganan pascapanen buah dan biji pala diberikan tiga tingkat perlakuan, yaitu tanpa perendaman, direndam dalam air tawar, dan direndam dalam air garam dan masing-masing sebanyak tiga kali ulangan dengan tiap ulangannya menggunakan biji pala dengan berat 5 kg. Perlakuan tersebut dilakukan karena adanya perbedaan teknologi dalam proses penanganan pascapanen buah pala ditingkat industri rempah dan manisan. Selain itu juga fungsi dari perendaman air tawar yang dapat mencegah terjadinya pembusukan dan air garan untuk mencegah proses browning pada buah pala.
2. Penelitian Pengaruh Lama Penyimpanan Setelah biji pala dikeringkan sesuai dengan kadar air yang diharapkan, biji pala disimpan dalam kantung plastik (PVC) yang telah diberi kode pada ruangan berventilasi, dengan suhu ruang 26-30 oC dan RH 55-70 %. Terdapat tiga tingkat perlakuan untuk lama penyimpanan, yaitu: 1) Lama penyimpanan selama 1 minggu, 2) Lama penyimpanan selama 2 minggu, dan 3) Lama penyimpanan selama 3 minggu. Hal tersebut didasarkan pada jumlah pasokan yang didapat para tengkulak dengan tingkat persaingan yang tinggi sehingga dalam memenuhi kebutuhan kapasitas penyulingan yang besar diperlukan proses penyimpanan terlebih dahulu. Pada ketiga perlakuan penyimpanan tersebut dilakukan juga pada kondisi dari ketiga jenis perlakuan perendaman dengan ulangan sebanyak 3 kali, sehingga jumlah sample dari total perlakuan ini adalah 27 sample, di mana terdapat 9 buah sample dari tiap perlakuan perendaman yang diberikan.
3. Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan perlakuan yaitu perendaman dan lama penyimpanan. Terdapat tiga taraf dari masing-masing perlakuan, untuk perendaman, antara lain: tanpa perendaman, perendaman dalam air tawar, dan perendaman dalam air garam, sedangkan untuk lama penyimpanan, yaitu 1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu. Model umum rancangan percobaan adalah sebagai berikut : Yijk = µ + Ai + Bj + ABij + Cijk
(1)
15
Dalam hal ini : Yijk = nilai pengamatan pada perlakuan perendaman taraf ke- i dan lama penyimpanan taraf ke-j pada ulangan ke- k µ = nilai rataan umum Ai = pengaruh perlakuan perendaman pada taraf ke- i Bi = pengaruh perlakuan lama penyimpanan pada taraf ke- j ABij = interaksi pengaruh perendaman dengan air taraf ke- i dan perlakuan lama penyimpanan taraf ke- j Cijk = galat percobaan i = perendaman j = lama penyimpanan k = ulangan Analisis data statistik dari rancangan percobaan tersebut pada taraf alpha 5 % dilakukan dengan menggunakan software SPSS 17.0.
D. Prosedur Penelitian Prosedur penelitian meliputi tahapan-tahapan: 1) penanganan pascapanen buah dan biji pala, 2) penyulingan biji pala, dan 3) pengujian mutu minyak pala. 1. Penanganan pascapanen buah dan biji pala Dalam penanganan pascapanen buah dan biji pala dilakukan 3 jenis perlakuan, yaitu: 1) Tanpa perendaman 2) Perendaman biji pala dalam air tawar 3) Perendaman buah pala dalam air garam Adapun proses penanganan dari 3 perlakuan tersebut dijelaskan pada diagram alir proses seperti pada Gambar 9. Berdasarkan dari ketiga perlakuan yang diberikan yang membedakan adalah proses pemisahan daging dan biji pala serta penempatan proses perendaman yang terjadi. Pada perlakuan 1 dan 2, proses pemisahan daging dan biji pala dilakukan sebelum proses perendaman terjadi, sedangkan untuk perlakuan 3, proses pemisahan terjadi setelah proses perendaman dilakukan. Pemisahan daging dan biji pala dilakukan dengan cara membelah buah pala dengan menggunakan pisau sampai batas antara daging dengan buah. Pembelahan biasanya dilakukan pada tanda bergaris yang terdapat pada buah pala sehingga memudahkan proses pembelahan. Daging dan biji pala yang telah dipisahkan kemudian ditempatkan pada suatu wadah terpisah. Untuk perlakuan 1, biji pala dapat langsung memasuki tahap proses pemisahan biji dengan salutnya, sedangkan perlakuan 2, biji pala dimasukkan dalam drum plastik dan direndam dalam air tawar selama 24 jam. Untuk ketiga perlakuan tersebut membutuhkan sample dengan berat masing-masing 5 kg, dengan jumlah ulangan sebanyak 3 kali. Pada perlakuan 3, sebelum daging dan biji pala dipisahkan dilakukan proses perendaman terlebih dahulu selama 24 jam dalam larutan garam dengan konsentrasi garam sebesar 0.25 % (bobot/volume). Untuk merendam 100 kg buah pala dibutuhkan air sebanyak 100 liter dan garam 250 gram. Dalam industri manisan pala, perendaman buah pala dalam 16
larutan garam bertujuan untuk mencegah terjadinya proses pencoklatan sehingga daging buahnya berwarna putih ketika dibelah. Setelah proses perendaman selesai maka dilakukan proses penirisan terlebih dahulu sebelum memasuki tahapan selanjutnya. Proses penirisan dibantu dengan menggunakan saringan. Proses pemisahan salut dengan bijinya untuk perlakuan 1 dan 2 biasanya dilakukan secara manual, yaitu dengan menggunakan pisau, sedangkan untuk perlakuan 3, pemisahan dapat dilakukan dengan bantuan alat penyosoh (lihat Gambar 8). Hal ini dikarenakan biji pala hasil perendaman dengan air tawar, kondisi salut pada biji pala dalam keadaan mengembang sehingga lebih mudah dipisahkan dibandingkan biji pala dari perlakuan 1 dan 3.
Gambar 8. Alat penyosoh salut biji pala Setelah biji dan salutnya terpisah, biji pala dikeringkan dengan menggunakan panas matahari dengan suhu 30- 35 oC. Biji pala dikeringkan pada tampah yang terbuat dari anyaman bambu, di mana untuk satu tampah digunakan untuk menampung satu sample dengan berat 5 kg dari setiap perlakuan. Sehingga untuk ketiga perlakuan tersebut membutuhkan 9 buah tampah degan berat total 45 kg. Proses pengeringan dilakukan selama 7 hari untuk cuaca baik, sedangkan untuk cuaca buruk dapat mencapai 14 hari. Pengeringan dilakukan sampai kadar air maksimal 10 % basis basah.
17
Perlakuan I
Perlakuan II
Perlakuan III
Buah Pala
Perendaman buah pala dalam air garam Penirisan Pemisahan daging dan biji pala
Pemisahan daging dan biji pala Cangkang
Pemisahan daging dan biji pala
Perendaman biji pala dalam air tawar
Cangkang
Penirisan Pemisahan biji dan salut Salut
Pengeringan Penyimpanan (1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu) Penyulingan Uji Mutu Minyak Atsiri Biji Pala
Pemisahan biji dan salut Salut
Pengeringan Penyimpanan
Pemisahan biji dan salut Salut
Pengeringan Penyimpanan
(1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu)
(1 minggu, 2 minggu, dan 3 minggu)
Penyulingan
Penyulingan
Uji Mutu Minyak Atsiri Biji Pala
Uji Mutu Minyak Atsiri Biji Pala
Gambar 9. Prosedur proses penanganan dari 3 perlakuan yang diberikan 18
2. Penyulingan Menurut Purseglove et al. (1981), penyulingan biji pala terbaik ialah dengan penyulingan pada tekanan rendah atau dikukus selama 10 jam. Penyulingan pada suhu dan tekanan tinggi akan menurunkan mutu minyak karena akan terkontaminasi asam miristic yang berasal dari lemak pala. Oleh karena itu, metode penyulingan yang digunakan untuk penelitian ini adalah metode kukus. Sebelum disuling, biji pala kering digiling terlebih dahulu dengan menggunakan mesin penggiling biji. Biji pala yang telah digiling kemudian dimasukkan ke dalam tangki penyulingan yang sebelumnya telah dipasang penyaring. Air dan minyak yang dihasilkan ditampung dalam labu florentine setelah proses pendinginan pada kondensor. Untuk menjaga agar minyak tidak terkontaminasi dari bahan kimia lainnya, maka minyak tersebut disimpan dalam botol dan diberi kode sample untuk memudahkan dalam proses selanjutnya. Penyulingan dilakukan selama 10 jam untuk setiap sample. Peralatan penyulingan disajikan pada Lampiran 21.
3. Pengujian mutu minyak pala Proses yang terakhir dari penelitian ini, yaitu pengujian mutu minyak dari biji pala. Parameter yang diujikan dalam pengujian ini, antara lain: bobot jenis 20 oC/20 oC (berat minyak/berat air pada suhu 20 oC), indeks bias 20 oC, putaran optik, dan kelarutan dalam alkohol 90 %. Prosedur pengujian berdasarkan pada SNI 06-2385-2006.
E.
Parameter Yang Diukur/Diamati
1. Kadar air sebelum proses pengeringan dan kadar air setelah pengeringan a.
Kadar air sebelum proses pengeringan Proses pengukuran kadar air sebelum proses pengeringan dilakukan untuk mengetahui kadar air biji pala sehingga dapat memperkirakan massa biji pala dengan kadar air maksimal 10 % basis basah. Kadar air diukur dengan menggunakan metode gravimetrik (penimbangan bahan sebelum dan setelah pengeringan dengan oven), untuk lebih jelas dapat lihat Lampiran 19. Pengukuran ini dilakukan setelah proses pemisahan biji dengan salutnya. Cawan dikeringkan terlebih dahulu selama 1 jam dalam oven pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam eksikator dan kemudian massanya ditimbang (Wx). Sampel ditimbang sebanyak 5 gram (Wy), dimasukkan ke dalam botol timbang, kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 48 jam pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam eksikator dan ditimbang kembali. Pekerjaan ini diulang sampai 3 kali, hingga dicapai massa konstan (Wz). Adapun rumus penentuan kadar air sebagai berikut (Shakti 2008):
Ka
Wx Wy Wz 100% Wy
(2)
19
Dalam hal ini: Ka : kadar air basis basah (%) Wx : massa cawan kosong (g) Wy : massa bahan (g) Wz : massa cawan dan bahan setelah kering oven (g)
b.
Kadar air setelah pengeringan Untuk mengetahui kadar air biji pala setelah pengeringan sesuai dengan standar, yaitu 8-10 % (basis basah), maka dilakukan penentuan massa biji pala yang telah dikeringkan pada kadar air tersebut. Dengan menggunakan data kadar air sebelum pengeringan, massa biji pala sebelum pengeringan, dan massa biji pala yang telah dikeringkan, maka kadar air (basis basah) biji pala setelah pengeringan dapat dihitung. Kadar air dan massa biji pala sebelum pengeringan dapat digunakan untuk menentukan massa air biji pala sebelum dikeringkan sehingga kita dapat mengetahui massa bahan kering. Kemudian massa air biji pala yang telah dikeringkan dapat ditentukan dari massa bahan kering sehingga massa biji pala setelah pengeringan dengan kadar air 8 dan 10 % dapat dihitung pula. Adapun rumus yang digunakan untuk menentukan massa biji pala setelah pengeringan dengan kadar air 8 dan 10 %, adalah sebagai berikut:
K a K ap
ma m mbk 100% k 100% ma mbk mk
(3)
Dalam hal ini: Ka : kadar air biji pala basis basah sebelum pengeringan (%) Kap : kadar air biji pala basis basah setelah pengeringan (%), yaitu 8 dan 10 % ma : massa air dalam biji pala (kg) mb : massa biji pala sebelum pengeringan (kg) mbk : massa bahan kering (kg) mk : massa biji pala setelah pengeringan (kg) Adanya interval massa biji pala kering dengan kadar air 8 dan 10 %, maka dapat menggunakan metode interpolasi, dimana data yang digunakan adalah massa pala kering pada kadar 8 dan 10 % serta massa biji pala kering yang akan ditentukan kadar airnya. Untuk menentukkan kadar air biji pala yang telah dikeringkan dapat menggunakan rumus sebagai berikut:
K bp
(mbp m8% )(10% 8%) m10% m8%
(4)
di mana: Kbp : kadar air biji pala basis basah setelah pengeringan (%) mbp : massa biji pala setelah pengeringan (kg) m8% : massa biji pala pada kadar air 8 % (kg) m10% : massa biji pala pada kadar air 10 % (kg)
20
2. Susut bobot Susut bobot diukur berdasarkan persentase penurunan massa biji pala kering sejak awal penyimpanan sampai akhir penyimpanan. Persamaan yang digunakan untuk menghitung susut bobot adalah sebagai berikut:
Sb
W0 W1 100% W0
(5)
di mana : Sb : susut bobot (%) W0 : bobot bahan awal penyimpanan (kg) W1 : bobot bahan akhir setelah penyimpanan (kg)
3. Rendemen minyak Biji pala kering yang siap disuling, ditimbang kembali untuk mengetahui massa bahan yang akan disuling. Lalu, minyak yang dihasilkan dari penyulingan juga ditimbang. Rendemen yang dihasilkan dihitung dengan menggunakan rumus:
Rm
mm 100% mbp
(6)
di mana: Rm : rendemen minyak biji pala (%) mm : massa minyak hasil penyulingan (g) mbp : massa biji pala yang disuling (g)
4. Mutu Minyak Pala a. Bobot jenis Prinsip: Metode ini didasarkan pada perbandingan antara berat minyak pada suhu yang ditentukan dengan berat air pada volume air yang sama dengan volume minyak pada suhu tersebut. Prosedur: Piknometer dicuci dan dibersihkan terlebih dahulu yang kemudian dibasuh dengan menggunakan etanol dan dietil eter secara berturut-turut. Setelah itu piknometer dikeringkan dengan arus udara kering lalu sisipkan tutupnya. Biarkan di dalam lemari timbangan selama 30 menit dan timbang. Piknometer di isi dengan air suling yang telah dididihkan dan biarkan pada suhu o 20 C sambil menghindari adanya gelembung-gelembung udara. Celupkan piknometer ke dalam penangas air pada suhu 20 oC ± 0.2 oC selama 30 menit lalu sisipkan penutupnya dan pikonometer dikeringkan. Setelah itu biarkan di dalam lemari timbangan selama 30 menit dan timbang dengan isinya. 21
Sebelum piknometer diisi dengan sample minyak, piknometer yang telah digunakan untuk menimbang volume air suling terlebih dahulu dicuci dengan etanol dan dietil eter. Proses pengisian sama seperti pengisian piknometer dengan air suling, yaitu dihindarkan dari adanya gelembung-gelembung udara. Kemudian celupkan piknometer ke dalam penangas air pada suhu 20 oC ± 0.2 oC selama 30 menit lalu sisipkan penutupnya dan pikonometer dikeringkan. Setelah itu biarkan di dalam lemari timbangan selama 30 menit dan timbang dengan isinya. Untuk menghitung bobot jenis dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
Beratjenisd 20 20
m2 m m1 m
(7)
di mana: m : massa piknometer (gram) m1 : massa piknometer berisi air suling pada 20 oC m2 : massa piknometer berisi sample minyak pada 20 oC
b. Indeks bias Prinsip: Metode ini didasarkan pada pengukuran langsung sudut bias minyak yang dipertahankan pada kondisi suhu yang tetap. Prosedur: Air dialirkan melalui refraktometer agar alat ini berada pada suhu dimana pembacaan akan dilakukan. Suhu harus dipertahankan dengan toleransi ± 0.2 oC. Sebelum minyak ditaruh didalam alat, minyak harus berada pada suhu yang sama dengan suhu dimana pengukuran akan dilakukan. Pembacaan dilakukan bila suhu sudah stabil. Untuk menghitung indeks bias dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
IndeksbiasnD nD1 0.0004(t1 t ) t
t
(8) di mana: t1
n
D
: pembacaan yang dilakukan pada suhu pengerjaan t1
t : suhu referensi 20 oC 0.0004 : faktor koreksi
c. Putaran optik Prinsip: Metode ini didasarkan pada pengukuran sudut bidang dari sinar terpolarisasi yang diputar oleh lapisan minyak yang tebalnya 10 cm pada suhu tertentu.
22
Prosedur: Lampu dinyalakan sampai diperoleh kilauan penuh. Kemudian tabung polarimeter di isi dengan sample minyak yang sebelumnya telah ditentukan. Usahakan agar tidak terdapat gelembung-gelembung udara dalam tabung. Kemudian tabung ditaruh didalam polarimeter lalu baca putaran optik dekstro (+) atau levo (-) dari minyak pada skala yang terdapat pada alat. Dengan menggunakan termometer yang disisipkan pada lubang di tengah-tengah, suhu minyak dalam tabung dapat diperiksa. Suhu minyak dalam tabung harus 20 oC ± 1 oC. Catatlah rata-rata dari sedikitnya tiga kali pembacaan, masing-masing pembacaan tidak boleh lebih dari 0.08 o. Putaran optik harus dinyatakan dalam derajat lingkar sampai mendekati 0.01 o. Putaran optik dekstro harus diberi tanda positif (+) dan putaran optik levo harus diberi tanda negatif (-).
d. Kelarutan dalam alkohol 90 % Prinsip: Metode ini didasarkan ada kelarutan dalam etanol. Prosedur: Sample minyak sebanyak 1 ml ditempatkan dalam gelas ukur berukuran 10 ml atau 25 ml. Kemudian tambahkan setetes demi setetes etanol 90 %dari kekuatan yang sesuai untuk minyak yang sedang diuji dan dikocok sampai diperoleh suatu larutan bening pada suhu 20 oC. Apabila larutan tersebut tidak bening, bandingkanlah kekeruhan yang terjadi dengan kekeruhan larutan pembanding melalui cairan yang sama tebalnya. Setelah minyak tersebut larut tambahkan etanol berlebih, karena beberapa minyak tertentu mengendap pada penambahan etanol lebih lanjut.
23
