PENGEMBANGAN LINI PROSES PENGOLAHAN MARGARIN KRIM SKALA PABRIK
HENNI RIZKI SEPTIANA F252124065
SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA* Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Lini Proses Pengolahan Margarin Krim Skala Pabrik adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Maret 2016
Henni Rizki Septiana F252124065
RINGKASAN HENNI RIZKI SEPTIANA. Pengembangan Lini Proses Pengolahan Margarin Krim Skala Pabrik. Dibimbing oleh DEDE R ADAWIYAH dan NURI ANDARWULAN. Margarin merupakan emulsi air di dalam minyak yang mengandung lemak sampai dengan 80%. Margarin dengan kandungan lemak yang lebih rendah dari 80% dikenal dengan istilah reduced-fat margarine atau dalam SNI disebut dengan margarin krim yaitu margarin dengan kandungan lemak 62-78%. Krim margarin diperkirakan akan populer di kalangan konsumen dikarenakan margarin tersebut menawarkan rasa yang sama dengan margarin biasa tetapi dengan asupan kalori yang lebih rendah. Berdasarkan komposisi formulasinya, margarin krim memiliki kadar air yang lebih tinggi dibandingkan margarin meja sehingga rentan terhadap pemisahan air jika tidak diolah dengan menggunakan parameter proses yang sesuai. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan optimasi proses parameter produksi margarin krim melalui pengaturan terhadap suhu pendinginan A unit A dan putaran C unit C pada mesin pengolah margarin (MPU), menentukan laju alir minimum (kg/jam) mesin pengolah margarin (MPU), melakukan karakterisasi margarin krim dengan melakukan analisa sifat fisik kimia dan melihat pengaruh transportasi langsung setelah produksi serta posisi di dalam truk terhadap stabilitas nilai kekerasan margarin krim selama penyimpanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa parameter proses SP 6 (AAACAC 33°C; 21°C; 17°C; 300 rpm; 18°C; 30 rpm) merupakan parameter proses yang paling optimum dengan nilai awal kekerasan margarin yang tertinggi. Parameter proses ini menghasilkan margarin krim dengan nilai kekerasan mencapai diatas 60 gr/cm2 pada hari kedua tempering. Nilai kekerasan 60 gr/cm2 adalah standar nilai kekerasan minimum yan harus dicapai margarin krim pada hari kedua. Laju alir minimum mesin pengolah margarin (MPU) yang dapat digunakan adalah 3000 kg/jam, dimana pada laju ini nilai kekerasan minimum dapat tercapai di hari kedua tempering sementara penggunaan laju alir 2000 kg/jam tidak dapat mencapai nilai kekerasan minimum pada hari kedua tempering. Hasil dari karakterisasi margarin krim menunjukkan bahwa produk memiliki titik leleh sebesar 36.8°C, kandungan air 28% , kandungan garam 2.2%, pH 4.8, ukuran droplet 3.4 – 4.1 µm dan nilai padatan lemak pada suhu 20°C, 30°C, 35°C dan 40°C berturut – turut adalah 20%, 11%, 7% dan 3%. Produk yang mengalami transportasi langsung memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah tetapi masih memenuhi batas minimum nilai kekerasan. Posisi produk di dalam truck memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan margarin krim selama penyimpanan terutama n. Produk yang ditempatkan pada posisi depan bawah dan tengah atas memberikan perbedaan nilai kekerasan paling signifikan menurut uji lanjutan Post Hoc. Kata Kunci : Margarim krim, margarin, reduced fat margarin, mesin pengolah margarin, MPU, unit A, unit C.
SUMMARY HENNI RIZKI SEPTIANA. Optimization of Processing Technology Reduced Fat MargarineCream Margarine in Factory Scale. Supervised by DEDE R ADAWIYAH dan NURI ANDARWULAN. Margarine is water in oil emulsions where fat is continuous throughout the matrix and may consist of up to 80% fat. Margarine with a fat content lower than 80% is called reduced fat margarine or cream margarine refer to SNI. Cream margarine is margarine that consists of 62-78% fat. This margarine is predicted will gain popularity because it will gives an opportunity to reduced calorie intake but still maintaining good taste. Based on formulation composition cream margarine (fat content < 80%) has higher water content and more vulnerable to water separation if not processed correctly. This research aim to optimize parameter process of cream margarin by controlling cooling temperature in A unit and C unit rotation in margarine processing unit (MPU), to determine minimum throughput of margarine processing unit (MPU), product characterization by conducted chemical and physical analysis and to study effect of direct transport and product’s position in the truck to cream margarine hardness value during storage. The result showed that the optimum process parameter is SP 6 (AAACAC 33°C; 21°C; 17°C; 300 rpm; 18°C; 30 rpm which gives expected hardness value. SP 6 gives hardness value more than 60 gr/cm2 in day 2 tempering. Minimum throughput of margarine processing unit that can achieve 60 g/cm2 in day 2 tempering is 3000 kg/hour. Product characterization showed that melting point of cream margarin 36.8°C, water content 28%, salt content 2.2%, pH is 4, droplet size 3.4 – 4.1µm and solid fat content in 20°C, 30°C, 35°C dan 40°C respectively are 20%, 11%, 7% and 3%. Product with that experienced direct transportation had give lower hardness value during storage and product’s position in the truck also gives significant impact to hardness value especially for between product that put in middle in top position and front in lower front position. (Post Hoc test) Key words: reduced-fat margarine, Cream margarine, margarine, margarine processing unit, MPU, A unit, C unitreduced-fat margarine
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
PENGEMBANGAN LINI PROSES PENGOLAHAN MARGARIN KRI SKALA PABRIK
HENNI RIZKI SEPTIANA
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknologi Pangan pada Program Studi Magister Profesional Teknologi Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Nur Wulandari, MSi
Judul Tesis Nama NIM
: Pengembangan Lini Proses Pengolahan Margarin Krim Skala Pabrik : Henni Rizki Septiana : F252124065
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
Dr.Ir.Dede R Adawiyah, MSi Ketua
Prof. Dr. Ir. Nuri Andarwulan, MSi Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Magister Teknologi Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr.Ir. Nurheni Sri Palupi, MSi
Dr. Ir. Dahrul Syah, MScAgr
Tanggal Ujian : 12 Maret 2016
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul pada penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Desember 2014 ini ialah Optimasi Proses Pengolahan Margarin Krim Skala Pabrik Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Ir. Dede R Adawiyah, MSi dan Ibu Prof. Dr. Ir. Nuri Andarwulan, M.Si selaku pembimbing yang telah membimbing penulis dengan sabar dan memberi banyak masukan dan motivasi pada penulis dalam menyusun karya ilmiah ini. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada bapak, ibu, adik, suami serta seluruh keluarga atas seluruh dukungan, doa dan kesabaran kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2016 Henni Rizki Septiana
i
DAFTAR ISI DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN Latar belakang Rumusan masalah Tujuan penelitian Manfaat penelitian Ruang Lingkup Penelitian TINJAUAN PUSTAKA Margarin Definisi dan Komposisi Margarin Jenis-jenis Margarin Parameter Mutu Margarin Total Padatan Lemak Konsistensi dan Tekstur Droplet Air dalam Lemak Terkristalisasi Spreadability Proses Produksi Margarin Persiapan Material dan Emulsifikasi Kristalisasi Emulsi Margarin Faktor yang Mempengaruhi Proses Produksi Margarin Laju Alir Temperatur METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Tahapan Penelitian Optimasi Parameter Proses Pengolahan Margarin Krim dan Menetukan Kecepatan Minimum Mesin Pengolah Margarin Karakterisasi Produk Margarin Krim Evaluasi Pengaruh Transportasi Langsung dan Posisi di dalam Truk Terhadap Stabilitas Nilai Kekerasan Margarin Krim Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN Optimasi Parameter Proses Pengolahan Margarin Krim Penentuan Parameter Proses Optimum Menentukan Kecepatan Minimum Mesin Pengolah Margarin Karakterisasi Produk Margarin Krim Evaluasi Pengaruh Transportasi Langsung Terhadap Nilai Kekerasan Evaluasi Pengaruh Posisi di dalam Truk Terhadap Nilai Kekerasan KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP
i ii ii ii 1 1 2 2 2 3 3 3 3 5 7 7 8 8 9 9 10 10 12 12 13 13 13 13 14 16 18 19 19 19 19 23 25 26 28 29 29 33 36
ii
DAFTAR TABEL 1. Rata-rata Komposisi Formula Margarin di Eropa 2. Referensi Komposisi Margarin dengan Total Lemak 80, 60 dan 40% 3. Syarat Mutu Margarin di Indonesia 4. Ukuran droplet air pada beberapa produk emulsi. 5. Kombinasi percobaan parameter proses produksi margarin krim 6. Kombinasi percobaan pada berbagai tingkat laju alir 7. Persamaan garis dan koefisien keragaman SP1-SP6 8. Kombinasi percobaan parameter proses SP 6 pada berbagai tingkat laju alir 9. Persamaan garis dan koefisien keragaman SP6-SP6C 10. Hasil analisa kimia margarin krim
4 4 5 9 14 15 22 23 24 25
DAFTAR GAMBAR 1. Droplet air terdispersi pada margarin 2. Kurva nilai total padatan lemak (SFC) pada beberapa margarin 3. Tahapan proses produksi margarin 4. Desain SSHE atau A-unit 5. Bagian dalam pin worker atau C-unit 6. Desain pin workers atau C-unit 7. Proses produksi margarin 8. Titik pengambilan sampel untuk pengukuran nilai kekerasan margarin krim 9. Posisi sample pengamatan di dalam truk 10. Margarin krim hasil percobaan pendahuluan 11. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP1-SP3 12. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP4-SP6 13. Laju perubahan harian nilai kekerasan SP1-SP6 14. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP6-SP6C 15. Kurva laju perubahan harian nilai kekerasan SP6-SP6C 16. Margarin krim hasil percobaan dengan SP6 dan laju alir 5000 kg/jam 17. Nilai SFC margarin krim dan margarin meja pada berbagai suhu 18. Kurva perubahan nilai kekerasan margarin krim selama 5 pada perlakuan transport dan tanpa transport 19. Kurva laju perubahan harian nilai kekerasan margarin krim tanpa transport dan transport 20. Histogram nilai kekerasan rata-rata posisi krim margarin di dalam truck, standar deviasi dan hasil uji lanjutan Post Hoc
3 7 10 11 11 12 15 16 19 19 20 21 22 23 24 24 25 27 27 28
DAFTAR LAMPIRAN 1 2 3 4 5 6
Informasi deskriptif data nilai kekerasan uji t-2 Independent samples test uji t-2 Informasi deskriptif data nilai kekerasan berbagai posisi di dalam truck uji ANOVA satu arah Uji kesamaan homogen salah satu hasil pengolahan data uji ANOVA satu arah Analysis of varians salah satu hasil pengolahan data dengan uji ANOVA satu arah Post Hoc Test salah satu hasil pengolahan data uji ANOVA satu arah
34 34 34 34 35 35
iii
PENDAHULUAN
Latar Belakang Margarin merupakan emulsi air di dalam minyak (w/o) dimana air terdispersi secara merata sebagai droplet di dalam fase minyak (SPX, 2012). Pada awal pembuatannya, margarin ditujukan sebagai produk yang memiliki karakteristik mirip butter tetapi diproduksi dengan bahan baku yang lebih sustainable dan ekonomis (Verstraete, 2011). Sehingga margarin diperkenalkan ke pasar sebagai imitasi butter (butter-like product). Margarin umumnya digunakan sebagai olesan pada roti tawar, bahan baku produk bakery dan sebagai pengganti minyak dalam membuat tumisan. Survey aplikasi margarin dibeberapa negara Eropa dan Asia yang dilakukan oleh SPX (2012), menunjukkan bahwa 64% penggunaan margarin adalah sebagai olesan dan 36% untuk memasak dan baking. Oleh karena itu tekstur dan spreadability menjadi salah satu karakteristik utama yang diperhatikan dalam pembuatan margarin. Salah satu jenis margarin yang memiliki spreadability yang baik adalah margarin meja. Margarin meja yang berada di pasaran memiliki kandungan lemak ≥ 80% dan saat ini juga berkembang margarin dengan kandungan lemak 60- 70% yang dikenal dengan sebutan reduced fat margarine. Menurut SNI Margarin (2002), reduced fat margarine tergolong sebagai margarin krim di Indonesia karena memiliki kandungan lemak 62-78%. Margarin meja dan margarin krim memiliki spreadability yang hampir sama dan stabil pada suhu ruang. Akan tetapi, saat ini margarin dengan kandungan lemak lebih rendah lebih disukai karena memiliki total kalori yang lebih rendah (Verstaete, 2011). Karakteristik margarin ditentukan oleh komponen utama material dalam formula dan parameter proses pembuatannya. Pada margarin krim, seperti yang telah dijelaskan di atas memiliki kandungan lemak yang lebih rendah dengan kadar air yang lebih tinggi dibandingkan dengan margarin meja pada umumnya. Jumlah air yang lebih banyak pada formulasi margarin krim menyebabkan paramater proses mesin pengolah margarin harus dirancang agar dapat menghasilkan struktur lemak terkristalisasi yang solid dan halus sehingga menjaga stabilitas air sebagai droplet di dalam kristal yang terbentuk. Stabilitas dan ukuran droplet air di dalam kristal lemak yang halus dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme sehingga mempertahankan umur simpan produk (Broklehurst & Wilson, 2000). Selain membuat ukuran droplet air di dalam kristal sehalus mungkin, pada produk margarin krim ditambahkan pengawet sebagai hurdle concept untuk membantu mempertahankan umur simpan produk (Verstaete, 2011). Percobaan pendahuluan produksi margarin krim dengan parameter proses margarin meja sudah dilakukan. Parameter proses mesin pengolah margarin yang digunakan adalah dengan urutan AACAC (39°C; 25°C; 90 rpm; 23°C; 35 rpm) dengan laju alir mesin pengolah margarin 5000 kg/jam. Margarin krim yang dihasilkan dari parameter proses tersebut tidak memberikan hasil yang baik. Pada penilaian appearance terlihat bahwa terjadi pemisahan air yang keluar dari emulsi produk dan produk sangat lunak. Hal ini terjadi selain karena penggunaan air yang lebih banyak, pada formulasi margarin krim terdapat penambahan penggunaan soft oil sehingga parameter proses harus dioptimasi kembali. Suhu pendinginan
2
pada unit A dapat dibuat lebih rendah dan putaran pada unit C dibuat lebih tinggi sehingga kristal lemak yang memerangkap air dapat terbentuk lebih banyak dengan ukuran yang halus dan homogen. Rumusan Masalah Menurut SNI Margarin (2002), reduced fat margarine tergolong sebagai margarin krim di Indonesia karena memiliki kandungan lemak 62-78%. Margarin meja dan margarin krim memiliki spreadability yang hampir sama dan stabil pada temperatur ruang. Akan tetapi, saat ini margarin dengan kandungan lemak lebih rendah lebih disukai karena memiliki total kalori yang lebih rendah (Verstaete, 2011). Pada margarin krim, seperti yang telah dijelaskan di atas memiliki kandungan lemak yang lebih rendah dengan kadar air yang lebih tinggi dibandingkan dengan margarin meja pada umumnya. Jumlah air yang lebih banyak pada formulasi margarin krim menyebabkan paramater proses mesin pengolah margarin harus di rancang agar dapat menghasilkan struktur lemak terkristalisasi yang solid dan halus sehingga menjaga stabilitas air sebagai droplet di dalam kristal yang terbentuk. Percobaan pendahuluan produksi margarin krim dengan parameter proses margarin meja sudah dilakukan. Margarin krim yang dihasilkan dari parameter proses tersebut tidak memberikan hasil yang baik. Pada penilaian appearance terlihat bahwa terjadi pemisahan air yang keluar dari emulsi produk dan produk sangat lunak. Berdasarkan hasil tersebut diperlukan optimasi parameter proses khususnya pada suhu pendingina unit A dan putaran unit C sehingga dapat membentuk kristal lemak yang memerangkap air dalam jumlah banyak dengan ukuran yang halus dan homogen. Selain itu diperlukan untuk melakukan pengamatan terhadap pengaruh transportasi langsung dan posisi selama trransportasi terhadap stabilitas nilai kekerasan margarin krim. Transportasi langsung setelah produksi menuju gudang penyimpanan terpusat diperlukan untuk mengurangi utilisasi area penyimpanan gudang pabrik dan mempercepat jalur distribusi produk ke konsumen. Tujuan Penelitian Penelitian ini memiliki tujuan untuk mengkaji pengembangan lini proses produksi margarin krim melalui pengaturan terhadap suhu pendinginan unit A dan putaran unit C pada mesin pengolah margarin (MPU) dan menetukan laju alir minimum (kg/jam) mesin pengolah margarin (MPU), melakukan karakterisasi fisik kimia margarin krim dan melihat pengaruh transportasi langsung setelah produksi menggunakan truk terhadap stabilitas nilai kekerasan margarin krim. Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi parameter proses pengolahan margarin dengan kandungan minyak yang lebih rendah dan parameter proses kritikal yang harus dikontrol untuk menghasilkan margarin yang baik secara sensori.
3
Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup dari penelitian ini adalah pada optimasi proses parameter mesin pengolah margarin serta menentukan laju alir minimum dengan melihat nilai kekerasan yang diperoleh pada hari kedua pengamatan, sifat karakteristik fisik kimia margarin krim yang dihasilkan dan pengaruh distribusi singkat ke gudang penyimpanan terpusat terhadap stabilitas nilai kekerasan margarin krim. TINJAUAN PUSTAKA
Margarin Definisi dan Komposisi Margarin Margarin pertama kali ditemukan oleh Mege Mouries di Perancis pada tahun 1870 dalam suatu sayembara yang diadakan Kaesar Napoleon III. Mege Mouries membuat dan mengembangkan margarin dengan menggunakan lemak sapi. Pada tahun 1872 margarin mulai dikenal luas di seluruh Eropa dan di sebagian benua America. Menurut SNI 01-3541-2002, margarin adalah produk makanan berbentuk emulsi padat atau semi padat yang dibuat dari lemak nabati dan air, dengan atau tanpa penambahan bahan lain yang diizinkan. Ditinjau dari segi mikrostruktur, margarin adalah emulsi air di dalam minyak yang mengandung droplet air terdispersi berdiameter 5-10 μm (Podmore, 1994) , 15-20 μm (Dewettinck, 2011) . Ukuran droplet air menjadi salah satu parameter penting pada margarin karena mempengaruhi aktivitas mikroba, penampakan dan sensori produk (Van Dalen, 2002).
Gambar 1. Droplet air terdispersi pada margarin Pada proses pembuatan margarin terjadi pencampuran antara fase larut lemak dan fase larut air yang disatukan dengan emulsifier. Fase lemak terdiri dari lemak atau minyak dan material-material lain yang larut lemak diantaranya
4
flavors, vitamin larut lemak, pewarna dan emulsifier sedangkan fase air terdiri dari air dan material larut air diantara nya garam, flavor larut air, pengawet, asam sitrat dan vitamin larut air (Bockisch, 1998; Young&Wassell, 2008 & Vereecken, 2010). Tabel 1 memberikan informasi jumlah rata-rata komposisi margarin di Eropa. Tabel 1. Rata-rata Komposisi Formula Margarin di Eropa Komponen Minyak/Lemak
%
Jumlah >80
Emulsifier
%
0.2-0.6
Susu
%
<6
Asam Garam Flavor Pengawet
% % % %
0.1-0.3 0.1-0.3 Traces <0.12
Air
%
maks 100 1500 100 100-300
Vitamin
IU IU ppm
Penstabil Pewarna (Bockisch, 1998)
Contoh minyak kedelai, minyak canola, minyak biji bunga matahari, minyak sawit, minyak kelapa, PKO lesitin, monoacylglycerols, monodiacylglycerols soured milk, butter milk, sour whey, sweet whey larutan asam sitrat, larutan asam laktat flavor larut air atau larut lemak asam sorbat, asam benzoat (pada margarin dengan 40% dan 60% minyak) Portable water Vitamin A Vitamin D Vitamin E pada margarin rendah lemak Karoten
Tabel 2. Referensi Komposisi Margarin dengan Total Lemak 80, 60 dan 40% Komposisi Lemak Vitamin A β-karoten TBHQ Skim milk Garam dapur (NaCl) Natrium benzoat (Na2CO3) Air Lesitin (Shahidi, 2005)
80 0.0005 0.0005 0.0015 0.01 maks 4
Nilai (%) 60 0.0005 0.0005 0.0015 0.01 maks 4
40 0.0005 0.0005 0.0015 0.01 maks 4
0.09 16.2 0.1-0.5
37.36 0.1-0.5
54.86 0.1-0.5
5
Fase lemak pada margarin terdiri dari minyak nabati, yang sebagian telah dipadatkan agar diperoleh sifat plastis yang diinginkan pada produk akhir. Ciriciri margarin yang menonjol adalah bersifat plastis, padat pada temperature ruang, agak keras pada temperature rendah, teksturnya mudah dioleskan, serta segera dapat mencair di dalam mulut (Astawan, 2004). Karakteristik fisik margarin sebagian besar dikendalikan oleh kandungan padatan lemak, misalnya karakteristik titik cair dan spreadability. Menurut Podmore (1994), beberapa fungsi dari lemak dalam aplikasi bakery antara lain sebagai pelicin dan pelembut, menciptakan sistem aerasi pada adonan dan lapisan yang tidak mudah ditembus, serta memberikan sifat emulsifier dan flavor. Tabel 3. Syarat Mutu Margarin di Indonesia Persyaratan No
Kriteria uji
1
Keadaan 1.1 Bau 1.2 Warna 1.3 Rasa Air Lemak Vitamin A Vitamin D Asam butirat Bilangan asam Bahan tambahan pangan
2 3 4 5 6 7 8
Satuan
% b/b %b/b IU/100 g IU/100 g %bb mg KOH/g
Margarin siap makan
Margarin industri
dapat diterima dapat diterima dapat diterima maks 18 maks 18 min 80 min 80 2500 - 3500 250 – 300 maks 0.2 maks 0.2 maks 4 maks 4 sesuai peraturan berlaku
Margarin krim atau spread
62-78 maks 0.2 maks 4
Jenis-Jenis Margarin Sebelum membuat margarin, sangat penting untuk mengetahui jenis dan aplikasi margarin sehingga margarin yang akan dibuat dapat di desain sesuai dengan karakteristik yang diinginkan. Pada proses pembuatannya, optimasi proses parameter dan campuran minyak harus dilakukan untuk menghasilkan margarin dengan kualitas yang diinginkan. Berikut adalah beberapa jenis margarin yang ada di pasaran yang mengacu pada beberapa literatur : Menurut SNI (2002), margarin yang ada di Indonesia dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Margarin siap makan Margarin meja dan margarin oles yang ditujukan untuk langsung dimakan, tanpa diolah terlebih dahulu , dan dikemas. Margarin ini harus ditambahkan vitamin yang dipersyaratkan, yang jumlah nya sesuai dengan peraturan yang diterapkan.
6
2. Margarin industri Margarin yang digunakan sebagai bahan baku untuk produksi makanan lainnya. Margarin jenis ini tidak perlu diambahkan vitamin. 3. Margarin krim atau spread Margarin dengan kandungan lemak total 62 – 78%. Jenis-jenis margarin menurut O’Brien (2009) : 1. Margarin meja Margarin meja terdiri dari soft tube margarine dan stick margarine. Pada soft tube margarine titik leleh emulsi berada di sekitar 35 – 40.6 ℃ , emulsi berbentuk lembut dan tetap dapat dioles pada temperature 5-10℃, produk umumnya dikemas di dalam plastic tube atau plastic cup yang dilengkapi dengan pelekat penutup. Pada stick margarine titik leleh emulsi berada di 37.8℃, dapat dioles pada temperature 20-25℃,dan mempunyai tekstur yang lebih kaku dibandingkan mentega putih (shortening). 2. Margarin industri Margarin insustri dirancang untuk industri roti dan kue. Margarin industri dibuat dari minyak nabati yang telah dimurnikan dengan tekstur yang lebih keras dibandingkan dengan margarin meja. Margarin industri ini harus disimpan ditempat yang kering dan dingin atau temperaturenya sekitar 30℃. 3. Puff pastry margarine Sangat berbeda dengan margarin meja maupun margarin industri. Fungsi puff pastry adalah sebagai pelindung antara lapisan-lapisan dari adonan kue. Klasifikasi margarin menurut Verstaete (2011) yang dicantumkan dalam jurnal penelitian nya adalah : 1. Margarin ritel Margarin ritel dapat dibedakan menjadi margarin meja dan margarin tumis. Keduanya bersifat spreadable pada temperature ruang dan umumnya dikemas di dalam tubs plastik polypropylene. Pada temperature tubuh (35 - 37℃), total padatan lemak akan langsung berkurang sehingga produk akan langsung mencair ketika berada di dalam mulut. Nilai total padatan lemak produk pada sekitaran temperature tubuh akan mempengaruhi karakteristik mouth feel dan flavor release (Miskandar et al., 2005; Nor Aini et al., 2007; Vereecken, 2010). Margarin ritel umumnya memiliki total kandungan lemak sekitar 80% , tetapi margarin dengan total kandungan lemak < 80% juga sudah tersedia di pasaran. Margarin yang memiliki total kandungan lemak sekitar 60% disebut margarin ¾ lemak (three-quarter-fat margarine) atau margarin dengan pengurangan lemak (reduced-fat margarine). Margarin yang memiliki total kandungan lemak sekitar 40% disebut margarin dengan ½ lemak (half-fat margarine) atau margarin rendah lemak (low-fat margarine). 2. Margarin cream Margarin ini digunakan untuk pengisi dan penghias kue. Margarin jenis ini memiliki titik leleh 30 - 34℃ ,total kandungan lemak yang tinggi dan dapat dengan cepat meleleh ketika berada di dalam mulut. Salah satu jenis minyak yang sesuai untuk produk ini adalah minyak kelapa (Dewettinck, 2011; Bockisch, 1998; Vereecken, 2010). 3. Margarin atau lemak roti
7
Margarin ini memiliki titik leleh yang lebih tinggi (34-45℃) dibandingkan margarin siap makan seperti margarin meja. Margarin roti memiliki tekstur yang lebih keras, tidak disimpan pada lemari pendingin dan tidak meleleh pada saat berada di dalam mulut. Margarin roti dapat digunakan untuk berbagai aplikasi dan proses karena memiliki sifat fungsional yang beragam. Margarin roti diantara nya dapat digunakan sebagai shortening, emulsifier, pengembang adonan, mempertahankan struktru dan flavor pada adonan. Jenis margarin roti yang banyak digunakan adalah short pastry margarine, cake margarine dan puff pasrty margarine (Dewettinck et al., 2011; Bockisch, 1998; Vereecken, 2010). Parameter Mutu Margarin Total Padatan Lemak (solid fat content/SFC) Total padatan lemak adalah jumlah fase solid yang ada pada margarin diukur pada temperature tertentu (Miskandar et al., 2005). Jumlah fase solid dibandingkan dengan total fase solid dan liquid yang terdapat pada produk di temperature tertentu. Total padatan lemak atau SFC adalah salah satu parameter mutu yang penting untuk margarin. SFC memberikan informasi terhadap konsistensi dan sifat plastis dari margarin. Fase solid membentuk jaringan yang akan memerangkap fase cair (minyak), hal inilah yang mempengaruhi sifat plastis dan konsistensi margarin. Nilai SFC juga berpengaruh terhadap mouth feel dari margarin. Margarin meja seharusnya memiliki nilai SFC < 3.5% pada temperature 33℃ dan sekitar 0% pada temperature 37℃, nilai tersebut akan menunjukkan bahwa margarin mempunyai mouth feel yang baik karena margarin akan langsung mencair ketika berada di dalam mulut (tidak “ngendal”) (Campos et al, 2002 & Miskandar et al., 2005). Gambar 2 menunjukkan kurva nilai SFC pada beberapa margarin. Perbedaan nilai SFC disebabkan oleh perbedaan karakteristik dari campuran minyak dan lemak yang digunakan.
Gambar 2. Kurva nilai total padatan lemak (SFC) pada beberapa margarin (deMan et al. 1995)
8
Penentuan nilai SFC dapat dilakukan menggunakan alat nuclear magnetic resonance (NMR) yang didasarkan pada rasio langsung antara komponen solid dan liquid dari sampel yang dianalisa. Pada prinsipnya , setelah eksitasi sample oleh 90° RF pulse maka FID (Free Induction Decay) akan terseteksi. FID merupakan signal yang timbul bersamaan dengan proses relaksasi proton hidrogen magnetis berputar yang kembali pada kondisi equilibrium setelah diganggu oleh RF pulse. FID menampung “peranan” baik dari bagian solid maupun liquid. Putaran proton pada bagian liquid dari sampel berelaksasi kembali ke kondisi equilibrium lebih lambat daripada komponen yang berfase solid. Sehingga, sinyal panjang dianalisa sebagai proton fase liquid dan signal cepat dianalisa sebagai komponen fase solid. Konsistensi dan Tekstur Konsistensi dari margarin dapat dilihat dari nilai kekerasan (hardness) margarin tersebut. Kekerasan margarin bervariasi mulai dari sangat lunak hingga sangat keras. Kekerasan margarin dapat diukur secara objektif menggunakan alat ukur texture analyzer. Pengukuran dilakukan dengan cara memberikan tekanan tertentu kepada margarin dengan menggunakan probe yang telah tersedia. Tekstur adalah pengukuran secara subjektif terhadap stuktur dari margarin. Deskripsi yang biasa digunakan untuk pengamatan tekstur margarin adalah floury (tekstur seperti tepung), sandy (tekstur seperti pasir), kasar dan lumpy (menggumpal). Menurut Greenwell (1981), konsistensi dan tekstur margarin ditentukan oleh campuran minyak atau lemak yang digunakan dan parameter proses produksi margarin tersebut. Pengamatan tekstur margarin dapat dilakukan dengan cara meraba margarin dengan jari-jari tangan. Droplet Air Dalam Lemak Terkristalisasi Ukuran droplet air yang berada di dalam kristal lemak adalah karakteristik margarin yang berpengaruh terhadap kestabilan produk terhadap aktivitas mikroba. Menurut Brocklehurst & Wilson (2000), droplet air mengandung sumber karbon yang dapat dimanfaatkan mikroba untuk aktivitas metabolit nya. Sehingga dengan ukuran droplet air yang kecil , akan membatasi sumber nutrisi dan area yang dibutuhkan mikroba untuk bermetabolisme. Struktur kristal lemak yang memerangkap droplet air membantu mempertahankan droplet air dari kontaminasi mikroba sehingga apabila terdapat droplet yang terkontaminasi, droplet air yang lain akan tetap sterile. Berdasarkan hal tersebut, maka emulsi margarin yang memiliki ukuran droplet air yang besar dengan kandungan garam dan pengawet yang rendah akan sangat mudah terkontaminasi mikroba. Menurut Van Dalen (2002) & Freeman (2000), pertumbuhan mikroba akan terhambat pada emulsi margarin yang memiliki ukuran droplet air kurang dari 5µm. Tabel 5 menunjukkan ukuran droplet air pada beberapa produk emulsi.
9
Tabel 4. Ukuran droplet air pada beberapa produk emulsi. Tipe Konsentrasi lipid Diameter Produk Emulsi (%v/v) droplet (µm) Oil in water Mayonnaise 28 – 85 1-8 Krim salad 25 1- 5 Susu 3-4 3 Cream liqueur 16 0.15 Water in Oil Butter 80-84 3 Margarin 80 1 - 30 Margarin rendah lemak 40 0.1 - 10 (Brocklehurst & Wilson , 2000)
Spreadability Pengujian kemampuan spreadability margarin umumnya dilakukan dengan mengoleskan margarin diatas roti. Margarin dengan kemampuan spreadability yang baik mampu membentuk lapisan tipis tanpa putus diatas roti. Parameter ini adalah parameter penting untuk margarin meja. Menurut deMan et al. (1989), untuk dapat membuat margarin dengan spreadability yang baik terdapat 3 kondisi yang harus dipenuhi : 1) fase minyak padat dan cair harus berdampingan secara proporsional, 2) kristal padat harus benar-benar tersebar merata pada seluruh bobot agar secara efektif mampu berikatan dalam matriks kristal oleh gaya kohesi internal, 3) pada temperature tertentu perbandingan jumlah solid dan liquid harus sesuai dan kristal harus meleleh pada temperature tubuh. Margarin yang memiliki spreadability yang baik umumnya memiliki nilai SFC 10-20% pada temperature penyajian. Proses Produksi Margarin Produksi margarin terdiri dari beberapa tahapan proses mulai dari persiapan material larut minyak, material larut air, emulsifikasi pada tanki mixing, pendinginan dan pemberian gaya mekanik hingga proses pengemasan. Gambar 4. memberikan penjelasan sederhana tahapan proses produksi margarin. Kekerasan dan sifat plastis margarin sangat dipengaruhi oleh jumlah dan ukuran kristal yang tebentuk, bentuk polimorf kristal dan gaya internal yang berada dan mengikat di dalam sistem. Pada proses produksi margarin, bentuk polimorf kristal yang pertama kali akan terbentuk adalah α (alfa) dan selama proses kristalisasi terjadi kristal α (alfa) akan berubah menjadi kristal β’ (beta prime). Seperti yang telah jelaskan sebelumnya, kristal β’ berkontribusi terhadap kemampuan spreadability dan sifat plastis margarin yang baik (Dewettinck et al., 2011 & Ediage, 2007). Tahapan proses produksi margarin secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut :
10
Gambar 3. Tahapan proses produksi margarin (Miskandar et al.. 2002) Persiapan Material dan Emulsifikasi Margarin terdiri dari material larut lemak dan material larut air. Pada tahap persiapan material , kedua jenis material tersebut dicampurkan terlebih dahulu pada dua tanki yang berbeda. Seperti yang terlihat pada gambar, pada tanki oil phase terjadi pencampuran antara beberapa jenis minyak, vitamin, flavor , pewarna yang larut pada lemak, emulsifier dan material lain pada formulasi yang larut pada lemak. Pada tanki aqueous phase terjadi pencampuran antara air, garam, asam, vitamin larut air, pengawet dan material lain pada formulasi yang larut pada air. Tahap selajutnya, fase larut air dan fase larut lemak dicampurkan secara bersamaan di dalam tanki pencampuran pada temperature sekitar 5℃ diatas titik leleh minyak yang digunakan. Setelah pencampuran dilakukan secara homogen, produk emulsi yang berada di tanki pencampuran akan dipindahkan menuju proses kristalisasi dengan menggunakan pompa bertekanan tinggi (high pressure pump/HPP). Pada beberapa formulasi fase larut air akan membutuhkan tahapan pasteurisasi sebelum dicampur dengan fase larut minyak dalam tanki pencampuran (Bockisch, 1998). Kristalisasi Emulsi Margarin Proses kristalisasi emulsi margarin secara umum terdiri dari proses pendinginan dan pemberian gaya mekanik pada emulsi. Pada proses pendinginan, emulsi akan melewati urutan langkah-langkah pendinginan secara bertahap sehingga akan terjadi kristalisasi pada tingkatan temperatur yang berbeda. Pendinginan juga bertujuan untuk menghilangkan panas yang terbentuk saat proses kristalisasi (Bockisch, 1998). Pemberian gaya mekanik pada emulsi bertujuan untuk memberikan waktu terjadinya kristalisasi lanjutan tanpa adanya pendinginan tetapi dengan adanya gaya mekanik untuk memecah ikatan sekunder. Menurut Bockisch (1998), terdapat dua teknologi proses kristalisasi margarin yaitu dengan teknologi chilled drum dan teknologi scraped surface heat exchangers. Teknologi scraped surface heat exchanger (SSHE) saat ini lebih umum digunakan dibandingkan dengan chileed drum.
11
SSHE adalah teknologi yang dirancang untuk produksi margarin (Alexandersen, 2005). Pada SSHE atau biasa disebut A-unit ini lah akan terjadi proses pendinginan dan kristalisasi emulsi. Proses pembuatan margarin dengan teknologi SSHE juga dilengkapi oleh pin workers yang akan memberikan gaya mekanik pada emulsi. Menurut Alexandersen (2005), urutan penggunaan SSHE dan pin workers ditentukan oleh komposisi minyak dan lemak yang digunakan, karakteristik produk yang diinginkan dan throughput.
Gambar 4. Desain SSHE atau A-unit (Bockisch, 1988) A-unit berbentuk sebuah tabung dengan jacket pendingin ber temperature 25°C yang didinginkan oleh ammonia (NH3). Pada tabung ini terdapat shaft yang dapat berputar pada kecepatan tinggi. Emulsi margarin dari tanki pencampuran akan didinginkan dan dikristalisasi dibagian dalam tabung. Proses pendinginan ini harus benar-benar dikontol untuk membentuk inti kristal β’ yang banyak tetapi secara perlahan. Shaft yang terdapat pada bagian dalam tabung memiliki 2 sampai 4 pisau yang terus berputar dan memberikan gaya mekanik kepada emulsi margarin yang mulai memadat serta mencegah tabung mampat dikarenakan emulsi yang mengeras. Pisau shaft juga berfungsi untuk mengikis produk emulsi yang menempel pada dinding tabung (Bockisch, 1998). Sama hal nya dengan SSHE, pin workers berfungsi untuk menjamin proses kristalisasi margarin terjadi dengan baik tetapi umumnya tanpa pendinginan. Pin workers atau biasa disebut C-unit adalah sebuah tabung yang bagian dalamnya terdapat shaft yang dapat berputar . Berbeda dengan A-unit yang agak menempel pada dinding tabung, shaft pada C-unit berbentuk menjorok ke luar dari dinding tabung dan terdistribusi di sepanjang tabung C-unit. Gaya mekanik yang diberikan oleh shaft saat berputar akan membuat emulsi lebih homogen dan meningkatkan sifat plastis nya. Selain terjadi proses kristalisasi lanjutan, panas mekanik yang ditimbulkan dari proses kristalisasi akan melelehkan kristal α (Verstraete, 2011)
Gambar 5. Bagian dalam pin worker atau C-unit (Verstraete, 2011)
12
Product inlet
Gambar 6. Desain pin workers atau C-unit (Bockisch, 1988) Faktor Yang Mempengaruhi Proses Produksi Margarin Laju alir Terdapat dua laju alir yang mempengaruhi proses produksi margarin yaitu laju alir pompa dan kecepatan pin worker. 1. Kecepatan pompa Kecepatan pompa yang dimaksud adalah kecepatan laju alir emulsi memasuki A-unit dari tanki pencampuran. Menurut Miskandar et al. (2002), Laju alir yang lambat akan memperpanjang residence time emulsi di A-unit sehingga mengakibatkan kristalasasi sudah selesai sebelum memasuki C-unit. Dikarenakan kristalisasi sudah selesai, pada C-unit tidak terjadi lagi kristalisasi melainkan hanya terjadi pemecahan kristal yang sudah terbentuk. Selain memiliki tekstur yang lunak, margarin tidak akan stabil selama penyimpanan. Menurut Miskandar et al. (2002), penurunan jumlah solid akan terjadi selama penyimpanan margarin. Hal ini dikarenakan terjadinya rekristalisasi struktur kristal yaitu perubahan kembali kristal β’ menjadi kristal β (Miskandar et al. 2004 & Miskandar et al. 2005). Ketika laju alir emulsi terlalu cepat, yang terjadi adalah emulsi tidak akan mengalami cukup pendinginan dikarenakan waktu kontak antara emulsi dengan pendingin terlalu singkat. Hal ini akan mengakibatkan produk yang dihasilkan memilki jumlah padatan yang rendah, struktur kristal yang lemah dan mendorong terjadinya post-crystallization Selama penyimpanan, beberapa inti kristal akan bersatu membentuk agregat yang lebih besar sehingga terjadi perubahan kristal β’ menjadi kristal β (Miskandar et al. 2004 & Miskandar et al. 2005). 2. Kecepatan pin worker Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, di dalam pin worker akan terjadi proses kristalisasi lanjutan dimana kristal akan terpecah akibat gerakan mekanik dari shaft C-unit. Hal ini akan mempengaruhi tekstur produk akhir margarin. Apabila kecepatan putaran terlalu tinggi, kristal akan terpecah menjadi ukuran yang sangat kecil sehingga akan membentuk struktur kristal yang sangat rapat dan kompak. Struktur tersebut akan mengakibatkan margarin menjadi keras dan memiliki mouthfeel yang tebal (Miskandar et al. 2005).
13
Temperatur Profil temperatur emulsi selama proses kristalisasi juga merupakan parameter yang akan mempengaruhi kualitas produk akhir. Temperatur emulsi akan bervariasi sepanjang proses akibat adanya pelepasan panas laten dari proses kristalisasi. Temperatur awal emulsi dan temperatur emulsi pada SSHE / A- unit adalah parameter temperatur yang paling penting dalam proses produksi margarin. Temperatur awal emulsi Temperatur awal emulsi memiliki pengaruh yang besar terhadap laju kristalisasi. Temperatur emulsi yang tinggi akan menyebabkan rendah nya laju kristalisasi dikarenakan rentang suhu yang terlalu jauh antara suhu emulsi dan suhu kristalisasi yang berakibat waktu induksi menjadi lebih lama. Hal ini akan menyebabkan hampir tidak ada proses kristalisasi yang terjadi dalam SSHE dan temperatur produk menjadi lebih rendah dikarenakan tidak adanya panas laten yang dilepaskan. Sementara perbedaan temperatur yang rendah akan menyebabkan proses kristalisasi sudah selesai di SSHE sehingga temperatur produk akan menjadi lebih tinggi karena terjadi pelepasan panas laten yang berlebihan dari proses kristalisasi (Miskandar et al. 2002). Temperatur emulsi pada SSHE atau A-unit Proses kristalisasi emulsi tidak terjadi secara bersamaan untuk setiap bobot emulsi. Kristalisasi terjadi secara bertahap saat temperatur turun hingga berada di bawah titik kristalisasi. Proses pendinginan yang cepat, proses kristalisasi akan berlangsung cepat dan akan menghasilkan kristal yang lebih kecil dan lebih seragam. Pada pendinginan lambat, proses kristalisasi terjadi secara lambat juga. Proses ini akan menyebabkan penurunan nilai total solid dan kristal-kristal kecil akan bersatu membentuk agregat sehingga menjadi lebih besar (Miskandar et al. 2002 & Miskandar et al. 2005). METODOLOGI PENELITIAN
Bahan dan Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah tanki pelarut komponen larut air, tanki pelarut komponen larut minyak, tanki pencampuran, mesin pengolah margarin SSHE yang dilengkapi oleh pin worker, alat pengukur kekerasan margarin stevens texture analyzer, alat pengukur total padatan lemak nuclear magnetic resonance, dan alat-alat gelas untuk keperluan analisa kimia lainnya. Bahan yang digunakan pada penelitian ini semua material dalam formulasi krim margarin, bahan untuk keperluan analisis meliputi larutan NaOH (Merck KgaA) 0,1 N, Na2S2O3 (Merck KgaA) 0,01 N, HCl 37% (Merck KgaA), etanol (Mallinckrodt Chemical) 95%, K2Cr2O7 (Merck KgaA), indikator larutan pati (Merck KgaA) dan phenolftalein (Merck KgaA), kloroform (Merck KgaA), air destilata, n-heksana (Merck KgaA), Wijs Solution (Merck KgaA), Acetonitril (Merck KgaA), Aceton (Merck KgaA) dan gas nitrogen. Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan tahapan sebagai berikut : (1) Optimasi parameter proses pengolahan margarin krim dan menentukan kecepatan minimum mesin pengolah margarin, (2) Karakterisasi produk margarin krim dan (3)
14
Evaluasi pengaruh transportasi langsung setelah produksi dan posisi di dalam truk terhadap stabilitas nilai kekerasan margarin selama penyimpanan. Optimasi Parameter Proses Pengolahan Margarin Krim dan Menentukan Kecepatan Minimum Mesin Pengolah Margarin Pada tahap ini dilakukan dua jenis percobaan pada skala 4 ton dengan satu ulangan untuk setiap parameter proses. Percobaan pertama bertujuan untuk melakukan optimasi parameter proses pengolahan margarin krim dengan melakukan kontrol terhadap suhu pendinginan A unit dan putaran C unit. Percobaan kedua bertujuan untuk menentukan kecepatan minimum mesin pengolah margarin dengan menggunakan parameter proses optimum yang didapat dari percobaan pertama. Tabel 5 menunjukkan kombinasi parameter proses yang akan digunakan untuk percobaan pertama. Pada parameter proses kode SP1 – SP 3, kombinasi perbedaan dilakukan pada A0, A1, C1 dan A3. Hal ini bertujuan untuk melihat besar pengaruh pendinginan dari setiap A unit terhadap nilai kekerasan produk. Perbedaan kombinasi pada C1 bertujuan untuk melihat pengaruh kecepatan rotasi terhadap nilai kekerasan margarin krim. Serta membandingkan besar pengaruh dari suhu pendinginan atau kecepatan putaran. Parameter proses SP4 – SP 6 perbedaan hanya terdapat pada C1 sementara nilai pada parameter yang lain dibuat sama. Nilai suhu pada A unit SP4 – SP6 adalah suhu pendinginan minimum yang dapat dicapai oleh A unit yang berarti dengan penggunaan suhu paling minimum maka akan semakin banyak kristal lemak yang dapat terbentuk. Perbedaan nilai putaran pada C1 bertujuan untuk mengetahui pengaruh putaran yang diberikan terhadap homogenisasi kristal lemak dengan asumsi memiliki jumlah yang setara yang dapat terlihat dari nilai kekerasan dan ukuran droplet yang dihasilkan. Tabel 6 menunjukkan kombinasi tingkat kecepatan laju alir yang akan digunakan pada percobaan kedua. Laju alir 2000 kg/jam adalah laju alir minimum yang dapat dijalankan pada mesin pengolah margarin dan 5000 kg/jam adalah laju alir maksimum nya. Penentuan laju alir minimum diperlukan sebagai panduan bagi tim produksi saat permintaan produk sedang rendah dan harus menurunkan tingkat kecepatan produksinya. Menurut Miskandar et al (2002), Laju alir yang lambat akan memperpanjang residence time emulsi di A-unit sehingga mengakibatkan kristalasasi sudah selesai sebelum memasuki C-unit. Dikarenakan kristalisasi sudah selesai, pada C-unit tidak terjadi lagi kristalisasi melainkan hanya terjadi pemecahan kristal yang sudah terbentuk. Tabel 5. Kombinasi percobaan parameter proses produksi margarin krim. Laju alir Premix A0 A1 A2 C1 A3 C2 Kode °C °C °C °C °C (kg/jam) Rpm Rpm SP 1 5000 55 41 31 22 300 20 30 SP 2 5000 55 41 31 26 150 22 30 SP 3 5000 55 39 31 24 300 16 30 SP 4 5000 55 33 21 17 150 18 30 SP 5 5000 55 33 21 17 275 18 30 SP 6 5000 55 33 21 17 300 18 30
15
Tabel 6. Kombinasi percobaan pada berbagai tingkat laju alir. Kode Laju alir (kg/jam) 1 2 3 4
5000 4000 3000 2000
Pembuatan margarin krim ditunjukkan pada Gambar 7, dimana komponen larut lemak yang berjumlah besar dilarutkan pada tanki OSI (oil soluble ingredient) dan dimasukkan ke dalam tanki pencampuran (premix tank) bersamaan dengan minyak yang digunakan. Setelah itu, komponen larut lemak yang berjumlah sedikit yang sudah dilarutkan sebelumnya dalam tabung kecil (cocktail) dimasukkan ke dalam tanki pencampuran. Tahap terakhir adalah memasukkan semua komponen larut air yang sudah dilarutkan dalam tabung WSI (water soluble ingredient) termasuk material air dan larutan garam. Setelah tercampur merata di dalam tanki pencampuran (temperature emulsi pada tahap ini berada pada sekitar 50℃- 55℃) emulsi kemudian akan dibawa menuju SSHE dan pin workers yang di sini disebut margarine processing unit (MPU). Urutan MPU yang digunakan untuk produksi margarin meja saat ini adalah A0A1A2C1A3C2.
Gambar 7. Proses produksi margarin Evaluasi produk margarin krim untuk menentukan proses parameter yang paling optimum adalah berdasarkan nilai kekerasan yang diperoleh pada hari ke-2 pengamatan. Hal ini dikarenakan, produk margarin krim diharapkan dapat keluar dari gudang untuk dijual ke konsumen pada hari ke-2 setelah produksi. Titik pengambilan sampel dilakukan setelah produk selesai dikemas mengikuti skema pengambilan sampel pada Gambar 8. Pengambilan sampel dilakukan pada awal,
16
tengah dan akhir batch untuk setiap parameter proses (SP1- SP6). Pada setiap awal, tengah dan akhir diambil sampel sebanyak 15 kardus secara berturut-turut dan dari setiap kardus diambil 6 sachet produk secara acak. Sehingga sampel yang diambil untuk setiap titik adalah 90 sachet dan total sampel secara keseluruhan adalah 270 sachet. Menurut Haighaton (1959) dan Goli (2009), nilai kekerasan margarin < 50 g/cm2 dikategorikan sebagai sangat lembut dan dapat dituang, nilai 50-100 g/cm2 tergolong sangat lembut dan dapat dioles, nilai 100-200 tergolong lembut dan mudah dioles, nilai 200-800 g/cm2 tegolong produk oles yang memuaskan dan plastis, nilai 800-1000 g/cm2 tergolong keras tetapi masih dapat dioles, nilai 1000-1500 g/cm2 tergolong sangat keras dan merupakan batas produk oles, nilai > 1500 g/cm2 tergolong produk margarin yang terlalu keras. Berdasarkan hal diatas maka ditentukan bahwa nilai minimum kekerasan yang dapat diterima adalah 60 g/cm2 pada hari ke-2 setelah produksi, yaitu 10 angka diatas batas minimum margarin mulai dapat dioles.
Gambar 8. Titik pengambilan sampel untuk pengukuran nilai kekerasan margarin krim Karakterisasi Produk Margarin Krim Sifat fisik kimia produk margarin krim yang akan diamati adalah melting point (SMP) (ISO 6321 Method A), nilai solid fat content (SFC) (ISO 8292 – 1991/12/01), kadar garam, kadar air, pH, dan droplet size kristal emulsi. a. Pengukuran melting point (ISO 6321 Method A) Pengukuran melting point menggunakan alat –alat seperti pipa kapiler, termometer, freezer, perangkat tabung titik cair, karet dan stopwatch. Pipa kapiler dicelupkan ke dalam contoh minyak (fase minyak dari margarin yang sudah dipanaskan setinggi ± 1 cm, kemudian pasang pada termometer dengan diikat karet sejajar dengan ujung termometer. Simpan termometer dan pipa kapiler dalam freezer selama 5 menit. Kemudian siapkan tabung titik cair yang diisi dengan air dingin dengan suhu maksimum 10°C setinggi batas garis.
17
Setelah 5 menit, termometer dan pipa kapiler dapat dikeluarkan dari dalam freezer dan celup ke dalam lubang titik cair lalu nyalakan alat. Air dalam tabung titik cair akan mengalami peningkatan suhu dan pada suhu tertentu minyak dalam kapiler akan mencair yang ditandai dengan terjadinya lekukan pada ujung bawah kapiler. Setelah terjadi lekukan baca suhu yang tertera pada termometer. b. Pengukuran nilai solid fat content (SFC) (ISO 8292 – 1991/12/01) Penentuan nilai SFC dilakukan menggunakan alat nuclear magnetic resonance (NMR) yang didasarkan pada rasio langsung antara komponen solid dan liquid dari sampel yang dianalisa. Alat yang dibutuhkan adalah NMR, tabung NMR, dan water bath. Tabung yang sudah diisi minyak setinggi 3 cm panaskan pada water bath 80°C selama 5 menit, kemudian pindahkan pada water bath 60°C selama 5 menit. Lalu pindahkan tabung NMR pada water bath 0°C dan diamkan selama 60 menit. Kemudian tabung NMR dapat dikeluarkan dari water bath 0°C agar dapat dikeringkan dan dimasukkan ke lubang dari metal block di water bath yang suhunya sudah diatur sesuai kebutuhan (20°, 25°, 30°, 35°, dan 40°) diamkan selama 30 menit. Setelah selesai keluarkan tabung dan periksa nilai SFC dengan alat NMR magnetic unit. c. Pengukuran kadar garam (UMA 0123) Pengukuran kadar NaCl produk dilakukan dengan menimbang ± 1.5 gram produk ke dalam erlenmeyer 100 ml. Kemudian menambahkan air ± 50 ml setelah itu panaskan di atas hotplate sampai semua produk larut dalam air. Setelah produk larut, dinginkan. Kemudian titrasi dengan AgNO3, gunakan K2CrO4 sebanyak 3 tetes sebagai indikator. %NaCl =
ml titrasi x N AgNO3 x BM AgNO3 x 100% berat sampel x 1000
N AgNO3 = Molaritas AgNO3 BM AgNO3 = Berat Molekul AgNO3 (58.5) d. Pengukuran kadar air (UMA 0139) Analisis kadar air produk dilakukan dengan menimbang cawan aluminium dan garam dapur yang dikeringkan sebanyak 3 gram. Kemudian sampel margarin disiapkan sebanyak 10 gram. Timbang kembali cawan + garam dapur + sampel margarine (A). Panaskan di atas hotplate sampai mendidih, setelah gelembung busa di dalam cawan hilang, angkat dan dinginkan. Setelah dingin, timbang kembali. % kadar air =
(A-B) x 100% berat sampel
A = Berat cawan + garam + sampel B = Berat cawan + garam + sampel setelah dipanaskan
18
e. Penetapan pH Alat atau instrumen yang digunakan untuk mengukur pH adalah ph meter metler tolledo. Alat pH-meter dinyalakan selama 15 menit, kemudian dikalibrasi dengan buffer pH 7,2. Sampel sebanyak 5 ml diencerkan menjadi 50 ml dengan air destilat, kemudian diukur pH-nya. f. Pengukuran droplet air dalam emulsi margarin krim Pengukuran ukuran droplet dilakukan dengan menggunakan mikroskop dengan perbesaran 125x. Sampel dioleskan pada gelas objek kemudian diletakkan dibawah mikroskop untuk dilakukan pengukuran diameter droplet. Evaluasi Pengaruh Transportasi Langsung Setelah Produksi dan Posisi di dalam Truk Terhadap Stabilitas Nilai Kekerasan Margarin Krim Evaluasi dilakukan dengan cara kuantitatif yaitu dengan mengukur kekerasan produk atau indeks penetrasi menggunakan texture analyzer steven dengan ditempatkan diatas permukaan margarin sebelum dilepaskan dengan waktu penetrasi 5 detik. Perhitungan penetration value (g/cm2) mengikuti persamaan Haighton : KW/P1.6 ,dimana K = konstanta (5840 untuk cone 40°, W=berat dari cone (79.03), P= rata-rata kedalaman penetrasi (mm) (Goli, 2009). Tahapan ini terdiri dari 2 percobaan dalam satu waktu dimana akan dilihat pengaruhnya terhadap nilai kekerasan yaitu transportasi langsung dan posisi produk di dalam truk. Produk margarin krim yang digunakan untuk percobaan ini berasal dari parameter proses yang paling optimum. Produk akan berasal dari batch yang sama. Setelah selesai diproduksi dan dikemas, produk margarin krim akan dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama adalah produk margarin krim yang akan ditransportasikan menuju gudang penyimpanan terpusat yang berjarak 20 km dari pabrik. Kelompok kedua adalah produk margarin krim yang tidak diberi perlakuan transportasi langsung tetapi langsung disimpan pada suhu ruang gudang penyimpanan dipabrik. Truk yang digunakan untuk sarana transportasi adalah truk double decker kapasitas 32 pallet tanpa pendingin. Total sampel yang diambil untuk setiap perlakuan adalah 25 sachet yang diambil secara acak dari bagian atas dan bawah susunan produk sehingga total sampel yang diambil untuk dua perlakuan tersebut diatas adalah 50 sachet. Pada kelompok pertama yaitu margarin krim yang ditransportasi langsung juga dilakukan pengamatan terhadap posisi produk di dalam truk. Gambar 9 warna merah menunjukkan posisi produk di dalam truk yang dijadikan sampel pengamatan. Terdapat 6 posisi produk pada truk yang diamati, yaitu depan-atas (1), depan-bawah (2), tengah-atas (25), tengah-bawah (26), belakang-atas (15) dan belakang bawah (16). Jumlah sampel yang diambil untuk setiap posisi adalah 6 sachet untuk kemudian disimpan dan diukur nilai kekerasan nya pada hari ke-2 pengamatan. Sehingga total sampel yang akan diambil adalah 36 sachet.
19
Gambar 9 . Posisi sampel margarin krim dalam kardus untuk pengambilan sampel dengan perlakuan transport di dalam truk (kotak warna merah adalah lokasi pengambilan sampel) Analisis Data Pengambilan keputusan terhadap ada atau tidaknya perbedaan signifikan nilai kekerasan terhadap produk yang ditransportasi langsung dan yang tidak dilakukan dengan mengolah data nilai kekerasan menggunakan uji t-2 dengan bantuan SPSS 16. Uji t-2 digunakan untuk melihat apakah terdapat perbedaan antara 2 sampel yang diberi perlakuan berbeda. Nilai kekerasan yang digunakan untuk diolah adalah data nilai kekerasan pada pengamatan hari ke-2. Produk margarin krim akan disimpan selama 5 hari untuk diamati laju kenaikan nilai kekerasannya dan dibandingkan antara dua kelompok tersebut di atas. Untuk melihat pengaruh posisi, data nilai kekerasan hari ke-2 pengamatan pada berbagai posisi diolah menggunakan uji ANOVA satu arah dengan bantuan SPSS 16. Apabila terdapat pengaruh yang signifikan maka akan dilakukan uji lanjutan Post Hoc. HASIL DAN PEMBAHASAN Optimasi Parameter Proses Pengolahan Margarin Krim a. Penentuan parameter proses optimum Margarin krim yang dihasilkan dari parameter proses margarin meja tidak homogen, terjadi pemisahan air dari emulsi dan kristal yang terbentuk masih berupa agregat besar sehingga tekstur yang dihasilkan sangat lunak. Pada formulasi margarin krim air yang digunakan lebih banyak dari margarin meja dengan penggunaan minyak yang lebih sedikit. Selain itu terdapat penambahan penggunaan soft oil pada formulasi sehingga optimasi parameter proses perlu dilakukan. Gambar 10 menunjukkan penampakan margarin krim yang diproduksi menggunakan parameter proses margarin meja.
Gambar 10. Margarin krim hasil percobaan pendahuluan
20
Berdasarkan hal tersebut maka proses parameter pertama yang harus dikontrol adalah suhu pendinginan pada A unit. Suhu pendingan pada A unit harus dibuat menjadi lebih rendah dibandingkan parameter proses margarin meja agar kristal yang terbentuk lebih banyak. Proses parameter kedua yang harus dikontrol adalah kecepatan putaran pada C unit. Menurut Miskandar et al. (2002), apabila kecepatan putaran C unit terlalu tinggi, kristal akan terpecah menjadi ukuran yang sangat kecil sehingga akan membentuk struktur kristal yang sangat rapat dan kompak. Struktur tersebut akan mengakibatkan margarin menjadi keras dan memiliki mouthfeel yang tebal. Sementara kecepatan putaran C unit yang terlalu rendah akan mengakibatkan produk emulsi tidak homogen dan terlalu kental sehingga sulit untuk di kemas oleh mesin. Percobaan ini dilakukan dengan melakukan kombinasi antara suhu pendinginan A unit dan kecepatan putaran C unit seperti yang dapat dilihat pada Tabel 5. Evaluasi yang dilakukan setelah produksi adalah mengukur nilai kekerasan margarin yang diukur mulai dari hari ke-1 hingga hari ke-5 penyimpanan dengan nilai penentu adalah kekerasan pada hari ke-2 pengamatan. Menurut Przybylski (2005), kristal lemak belum terbentuk sempurna pada margarin yang baru dikemas sehingga membutuhkan waktu tempering 2 – 4 hari pada suhu ruang agar kristal dapat membentuk struktur yang sempurna. Hal ini ditandai dengan perubahan penampakan margarin yang menjadi lebih padat. Nilai kekerasan minimum margarin yang dapat diterima pada percobaan ini adalah 60 g/cm2. Hasil evaluasi nilai kekerasan produk margarin krim yang dihasilkan dari 6 percobaan tersebut diatas dapat dilihat pada Gambar 11 dan 12. Percobaan SP1 – SP3 memiliki perbedaan parameter pada suhu pendinginan A0, A2, A3 dan putaran C1.
Nilai kekerasan (g/cm2)
120 90
(SP1) y = 5.36x + 41.15 R² = 0.84
(SP2) y = 5.63x + 33.81 R² = 0.96 60
(SP3) y = 5.57x + 39.7 R² = 0.93
30 0 0
1
2
3 Hari Pengamatan
4
5 SP 1
6 SP 2
SP 3
Gambar 11. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP1-SP3 berdasarkan kombinasi percobaan parameter proses sesuai Tabel 5.
21
nilai kekerasan (g/cm2)
120 90
(SP5) y = 8.19x + 41.07 R² = 0.89
(SP6) y = 5.96x + 61.52 R² = 0.86
60 (SP4) y = 6.95x + 41.05 R² = 0.82
30 0 0
1
2
3 Hari Pengamatan
4
5 SP 4
6 SP 5
SP6
Gambar 12. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP4-SP6 berdasarkan kombinasi percobaan parameter proses sesuai Tabel 5. Hasil pengukuran kekerasan menunjukkan bahwa nilai kekerasan menunjukkan bahwa SP1, SP2 dan SP3 dapat mencapai nilai kekerasan minimum pada hari ke-5 pengamatan yaitu berturut-turut adalah 71 g/cm2, 64 g/cm2 dan 68 g/cm2. Melihat trend nilai kekerasan yang dihasilkan, SP2 memiliki trend paling rendah sementara SP1 dan SP3 memiliki trend nilai kekerasan lebih tinggi. Jika dilihat dari proses parameter yang digunakan SP1 dan SP3 memiliki suhu pendinginan yang lebih rendah dengan putaran C unit yang sama tetapi lebih tinggi dibandingkan SP 2. Hal ini menunjukkan bahwa suhu pendinginan pada A unit dan putaran C unit memiliki pengaruh yang besar terhadap nilai kekerasan produk margarin krim. Suhu pendinginan yang memiliki pengaruh lebih besar adalah suhu pendinginan pada A2 yaitu sebelum memasuki C1. Jika dilihat pada Gambar 11, terlihat bahwa trend nilai kekerasan SP1 berada di atas nilai kekerasan SP 3. Jika melihat parameter proses nya, terlihat bahwa pada SP1 suhu pendinginan di A2 lebih rendah 2°C dibandingkan pada SP3. Emulsi yang mengalami pendinginan pada suhu terendah akan membentuk kristal lemak yang lebih banyak sehingga kristalisasi lanjutan ketika memasuki C unit akan berlangsung lebih cepat dan membentuk kristal-kristal kecil yang lebih homogen (Miskandar et al. 2005). Berdasarkan hasil nilai kekerasan hari kedua, diperoleh bahwa SP6 adalah proses parameter yang memberikan nilai kekerasan > 60 g/cm2 pada hari ke-2 pengamatan. Hasil evaluasi menunjukkan bahwa nilai kekerasan SP6 adalah yang tertinggi mulai dari pengamatan hari ke-1 dengan nilai 68 g/cm2 hingga hari ke-5 dengan nilai 93 g/cm2. Sementara SP4 dan SP5 baru dapat mencapai nilai ≥60 g/cm2 pada hari ke-3 pengamatan dengan nilai kekerasan berturut-turut adalah 61 g/cm2 dan 66 g/cm2. Berdasarkan nilai kekerasan nya, margarin krim yang diperoleh dari SP 6 tergolong sangat lembut dan mudah dioles (Goli, 2009). Sementara proses parameter SP1, SP2, SP3, SP4 dan SP5 memberikan nilai kekerasan < 60 gr/cm2 pada hari ke-2 pengamatan. Pada SP 4, 5 dan 6 memiliki proses pendinginan yang sama yaitu suhu pendinginan minimum yang dapat dicapai oleh masing-masing A unit dengan putaran C unit yang berbeda-beda. Terlihat bahwa kombinasi suhu pendinginan yang lebih rendah dibandingkan SP1-SP3 memberikan kristal lemak yang cukup banyak di A unit untuk kemudian
22
dikristalisasi pada C unit dengan besar putaran yang sesuai (SP 6). Berdasarkan percobaan, putaran C unit 300 rpm adalah paling optimum untuk melakukan kristalisasi lanjutan kristal lemak yang terbentuk di A unit. Tabel 7. Persamaan garis dan koefisien keragaman SP1-SP6 percobaan parameter proses produksi sesuai Tabel 5. Parameter Y R2 SP1 5.36x + 41.15 0.84 SP2 5.63x + 33.81 0.96 SP3 5.57x + 39.7 0.93 SP4 6.95x + 41.05 0.82 SP5 8.19x + 41.07 0.89 SP6 5.96x + 61.52 0.86
sebagai kombinasi R 0.92 0.97 0.96 0.90 0.94 0.93
Perubahan nilai kekerasan (g/cm2)
Tabel 7 menunjukkan nilai persamaan garis dan terlihat bahwa SP6 memiliki nilai intercept yang paling tinggi yaitu 61.5 yang berarti pada hari ke - 0 pengamatan produk diprediksi memiliki nilai kekerasan 61.5 g/cm2 . Hal ini menunjukkan bahwa parameter proses berperan dalam menentukan titik awal nilai kekerasan margarin krim. Gambar 13 menunjukkan laju perubahan nilai kekerasan harian margarin krim, terlihat bahwa SP6 walaupun memiliki nilai awal kekerasan yang tinggi tetapi laju perubahan nilai kekerasan harian nya masih berada di bawah SP3, SP4 dan SP5. Nilai kekerasan margarin yang diproses menggunakan SP6 kenaikan nilai kekerasan nya cenderung lebih stabil. Hal ini berarti SP6 mampu mencapai nilai awal yang tinggi tetapi dengan laju perubahan nilai kekerasan yang tidak terlalu cepat. Hal ini sesuai dengan kebutuhan pabrik, karena margarin krim dibutuhkan mencapai nilai kekerasan standard (60 g/cm2) pada hari kedua tetapi dengan laju perubahan nilai kekerasan harian yang tidak terlalu tinggi. 35 30 25 20 15 10 5 0 1
2
3
4
Hari Pengamatan SP 1 SP 4 Linear (SP 1 ) Linear (SP 4)
SP 2 SP 5 Linear (SP 2) Linear (SP 5)
SP 3 SP6 Linear (SP 3) Linear (SP6)
Gambar 13. Laju perubahan harian nilai kekerasan SP1-SP6 sebagai kombinasi percobaan parameter proses produksi sesuai Tabel 5.
5
23
b. Penentuan laju alir minimum mesin pengolah margarin Penentuan laju alir atau kecepatan minimum mesin pengolah margarin dilakukan dengan membuat margarin krim menggunakan proses parameter SP6. Sehingga kombinasi percobaan parameter proses optimum dengan berbagai tingkat laju alir dapat dilihat pada Tabel 8. Tabel 8. Kombinasi percobaan parameter proses alir. Laju alir Premix A0 A1 Kode °C °C °C (kg/jam) SP 6 5000 55 33 21 SP 6A 4000 55 33 21 SP 6B 3000 55 33 21 SP 6C 2000 55 33 21
SP 6 pada berbagai tingkat laju A2 °C 17 17 17 17
C1 Rpm 300 300 300 300
A3 °C
C2 rpm 30 30 30 30
18 18 18 18
Hasil evaluasi nilai kekerasan margarin dapat dilihat pada Gambar 14. Hasil ini menunjukkan bahwa pada tingkat kecepatan 3000 kg/jam hingga 5000 kg/jam nilai kekerasan pada hari ke-2 setelah produksi berturut –turut adalah 61,63 dan 68 gr/cm2. Berdasarkan hasil percobaan, diketahui bahwa kecepatan minimum mesin pengolah margarin yang dapat digunakan adalah 3000 kg/jam. Pada SP 6C dengan laju alir 2000 kg/jam dinilai terlalu lambat sehingga kristalisasi terjadi lebih dulu pada A unit dan sudah selesai ketika sampai pada C unit. Pada C unit produk yang sudah terkristalisasi diberikan gaya kembali sehingga mengalami overworked (Hartel & Metin, 2004). Menurut Miskandar et al (2002), laju alir yang lambat akan memperpanjang residence time emulsi di A-unit sehingga mengakibatkan kristalasasi sudah selesai sebelum memasuki C-unit. Dikarenakan kristalisasi sudah selesai, pada C-unit tidak terjadi lagi kristalisasi melainkan hanya terjadi pemecahan kristal yang sudah terbentuk.
Nilai kekerasan (g/cm2)
90
(SP6) y = 8.43x + 51.07 R² = 1 (SP6B) y = 5.17x + 53.56 R² = 0.79
60 (SP6A) y = 6.50x + 51.67 R² = 0.95
(SP6C) y = 3.07x + 45.16 R² = 0.88
30
SP 6C
0 0
1
2
SP 6
SP 6A
SP 6B
3
Hari pengamatan
Gambar 14. Kurva pengamatan nilai kekerasan margarin krim SP6-SP6C berdasarkan kombinasi percobaan parameter proses sesuai Tabel 8.
24
Perubahan nilai kekerasan (g/cm2)
35 30 25 20 15 10 5 0 1
2
3
Hari pengamatan
SP6
SP6A
SP6B
SP6C
Gambar 15. Kurva laju perubahan harian nilai kekerasan SP6-SP6C sesuai dengan parameter proses produksi pada Tabel 8. Tabel 9 menunjukkan persamaan garis regresi dari nilai kekerasan margarin percobaan SP6 pada berbagai tingkat kecepatan. Pada tabel tersebut, diketahui bahwa SP6, SP6A dan SP6B memiliki prediksi nilai awal kekerasan (intercept) yang hampir sama sementara SP6C memiliki prediksi nilai awal kekerasan paling rendah yaitu 45.16 g/cm2 (intercept)
Tabel 9. Persamaan garis dan koefisien keragaman SP6-SP6C Parameter SP 6 SP 6A SP 6B SP 6C
Y 8.43x + 51.07 6.52x + 51.67 5.17x + 53.55 3.07x + 45.16
R2 1 0.95 0.78 0.88
r 1.00 0.97 0.88 0.94
Gambar 16. Margarin krim hasil percobaan dengan SP6 dan laju alir 5000 kg/jam
25
Karakterisasi Produk Margarin Krim. Produk margarin krim yang digunakan untuk karakterisasi adalah produk yang diproduksi menggunakan parameter proses SP6 pada laju alir 5000 kg/jam. Hasil analisis kimia produk margarin krim dapat dilihat pada Tabel 10. Kadar air margarin krim adalah 28% , sisanya 72% adalah lemak. Komposisi ini sesuai dengan persyaratan kadar lemak krim margarin menurut SNI 01-3541-2002. Kadar garam krim margarin yang dihasilkan adalah 2.2%. Garam yang ditambahkan dalam pembuatan krim margarin ini berupa larutan garam jenuh 2728%. Tabel 10. Hasil analisa kimia margarin krim Spesifikasi Krim Margarin 36.8 ± 0.5 Titik leleh (℃) 28 ± 0.3 Kadar air (%) 2.2 ± 0.4 Kadar NaCl (%) 4.8 ± 0.2 pH Ukuran droplet (µm) 3.4 – 4.1
30% 25%
SFC
20% 15%
Margarin Krim
10%
Margarin Meja
5% 0% 15
20
25
30
35
40
Suhu (°C)
Gambar 17. Nilai SFC margarin krim dan margarin meja pada berbagai suhu Fraksi padatan dari margarin pada berbagai suhu dapat digambarkan oleh nilai SFC. Gambar 17 menunjukkan perbandingan antara nilai SFC margarin krim dan margarin meja. Margarin krim memiliki nilai SFC yang relatif lebih rendah dibandingkan margarin meja. Hal ini dikarenakan pada formulasi margarin krim penggunaan minyak lebih sedikit dan penggunaan air lebih banyak dibandingkan margarin meja. Nilai SFC margarin krim pada suhu 20°C, 30°C, 35°C dan 40°C berturut-turut adalah 20%, 11%, 7% dan 3%. Ukuran droplet air yang berada di dalam kristal lemak adalah karakteristik margarin yang berpengaruh terhadap kestabilan produk terhadap aktivitas mikroba. Menurut Brocklehurst & Wilson (2000), droplet air mengandung sumber karbon yang dapat dimanfaatkan mikroba untuk aktivitas metabolit nya. Berdasarkan hasil
26
pengukuran mikroskopi terhadap ukuran droplet air di dalam kristal lemak krim margarin adalah antara 3.4-4.1µm. Menurut Van Dalen (2002) & Freeman (2000), pertumbuhan mikroba akan terhambat pada emulsi margarin yang memiliki ukuran droplet air kurang dari 5µm. Evaluasi Pengaruh Transportasi Langsung Setelah Produksi Terhadap Nilai Kekerasan Margarin Krim Produk margarin krim yang digunakan untuk percobaan ini berasal dari parameter proses yang paling optimum yaitu SP6 dengan laju alir yang digunakan adalah 5000 kg/jam. Produk margarin krim berasal dari batch yang sama. Setelah selesai diproduksi dan dikemas, produk margarin krim akan dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama adalah produk margarin krim yang akan ditransportasikan menuju gudang penyimpanan terpusat yang berjarak 20 km dari pabrik. Kelompok kedua adalah produk margarin krim yang tidak diberi perlakuan transportasi langsung tetapi langsung disimpan pada suhu ruang gudang penyimpanan dipabrik. Perlakuan pada kelompok pertama adalah yang diharapkan karena akan membantu mengurangi utilisasi gudang penyimpanan pabrik dan mempercepat distribusi produk ke konsumen. Penetuan keputusan ada atau tidaknya perbedaan antara dua kelompok tersebut diatas menggunakan uji t-2 dengan data yang digunakan adalah nilai kekerasan hari ke-2 pengamatan. Uji t-2 digunakan untuk menguji apakah ada perbedaan nilai dari 2 sampel yang diberi perlakuan berbeda. Hasil pengolahan data dengan uji t-2 dapat menunjukkan bahwa nilai signifikansi pada kolom Levene’s Test for Equality of Variances-Sig adalah 0.652 dimana nilai ini lebih besar dari nilai signifikansi SPSS 0.05 (0.652 > 0.05). Hal ini menunjukkan bahwa data mempunyai varian yang sama. Berdasarkan hal tersebut maka interpretasi data lanjutan dapat menggunakan nilai pada baris Equal variances assumed. Berdasarkan nilai pada baris tersebut, diperoleh nilai df = 48 dan dengan menggunakan nilai signifikansi 0.05 diketahui nilai ttabel adalah 2.010. Nilai thitung yang diperoleh dari baris di atas adalah -10.03 dimana nilai ini terletak diluar batas -2.010 sampai 2.010 sehingga keputusan yang dapat diambil adalah nilai kekerasan antara kelompok perlakuan pertama dan kelompok perlakuan kedua adalah berbeda. Perbedaan ini terlihat dimana nilai kekerasan rata-rata dari produk perlakuan kedua yang tidak mengalami transportasi lebih tinggi dibandingkan nilai kekerasan rata-rata produk dari perlakuan pertama yang langsung ditransportasi menuju gudang terpusat. Hal ini menunjukkan bahwa transportasi langsung tanpa ageing memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai kekerasan produk. Ageing atau tempering akan memberikan kesempatan lebih kepada droplet kristal yang telah terbentuk untuk menjadi bentuk yang lebih stabil (Hartel & Metin, 2004). Akan tetapi rata-rata nilai kekerasan produk yang ditransportasi langsung masih berada di atas batas minimum nilai kekerasan margarin yang dapat diterima (60 g/cm2).
27
Nilai kekerasan (g/cm2)
90 y = 2.7x + 65.5 R² = 0.9443 y = 3.8x + 56.8 R² = 0.9704
60
Tanpa transport Transport
30 0
1
2
3
4
5
6
Hari Pengamatan
Perubahan nilai kekerasan (g/cm2)
Gambar 18. Kurva perubahan nilai kekerasan margarin krim selama 5 pada perlakuan transport dan tanpa transport 20 15
Y = 2.9273x
10 5
Y = 1.7455x
0 1
2
3
4
5
Hari Pengamatan
Gambar 19. Kurva laju perubahan harian nilai kekerasan margarin krim tanpa transport dan transport Kurva persamaan regresi pada Gambar 18 menunjukkan bahwa margarin krim yang diperlakukan dengan transport langsung memiliki nilai kekerasan awal yang lebih rendah yaitu 56.8 g/cm2 dibandingkan dengan nilai kekerasan awal margarin krim tanpa transport 65.5 g/cm2. Tetapi tidak terlalu signifikan berpengaruh terhadap laju kenaikan nilai kekerasan hariannya seperti terlihat pada Gambar 19.
Evaluasi Pengaruh Posisi di dalam Truk Terhadap Stabilitas Nilai Kekerasan Margarin Krim Pada kelompok pertama yaitu margarin krim yang ditransportasi langsung juga dilakukan pengamatan terhadap posisi produk di dalam truk. Posisi yang terpapar temperatur tinggi dan guncangan lebih banyak selama transportasi dapat mempengaruhi stabilitas krim margarin selama penyimpanan di gudang terpusat setelah transportasi. Terdapat 6 posisi produk pada truk yang diamati, yaitu
28
nilai rata-rata kekerasan (g/cm2)
depan-atas (1), depan-bawah (2), tengah-atas (25), tengah-bawah (26), belakangatas (15) dan belakang bawah (16). Uji statistik ANOVA satu arah digunakan untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan rata-rata dari setiap posisi tersebut. Menurut Yulius (2010), syarat untuk melakukan uji ANOVA satu arah apabila data mempunyai varians sama (homogen). Untuk pengujian varians apabila nilai signifikansi > 0.05 maka data mempunyai varians yang sama. Apabila nilai signifikansi < 0.05 maka data mempunyai varians yang berbeda. Hasil pengolahan data diketahui bahwa nilai signifikasi 0.255 (0.255 > 0.55) sehingga mempunyai varians yang sama dan memenuhi syarat untuk uji ANOVA. Pengambilan keputusan dilakukan dengan membandingkan nilai Fhitung dengan Ftabel. Apabila Ftabel > Fhitung maka nilai kekerasan antara 6 posisi di dalam truk sama jika terjadi sebaliknya maka nilai kekerasan antara 6 posisi di dalam truk berbeda. Berdasarkan data yang diperoleh melalu uji ANOVA diketahui bahwa Ftabel < Fhitung ( 2.533 < 3.243) yang berarti adalah rata-rata nilai kekerasan antara 6 posisi didalam truk memiliki perbedaan. Uji Post Hoc digunakan untuk mengetahui variabel mana yang memiliki perbedaan yang siginifikan. Hasil uji ini dapat dilihat pada Gambar 19, yang menunjukkan bahwa perbedaan nilai kekerasan paling siginifikan adalah produk margarin krim pada posisi depan-bawah dan tengah-atas. Gambar 19 menunjukkan bahwa nilai rata-rata margarin krim pada posisi tengah atas memiliki nilai kekerasan yang lebih rendah. Hal ini dikarenakan pada posisi atas kemungkinan terpapar panas matahari lebih tinggi dan guncangan yang dialami oleh produk pada posisi atas juga lebih banyak dibandingkan pada posisi bawah. 67.00 66.00 65.00 64.00 63.00 62.00 61.00 60.00 59.00 58.00
65.17
64.83
63.83 62.33
depan -atas
depanbawah
tengah atas
62.83
tengah bawah
62.83
belakang atas
belakang bawah
Posisi dalam truk
Gambar 20. Histogram nilai kekerasan rata-rata posisi margarin krim di dalam truk, standar deviasi dan hasil uji lanjutan Post Hoc. Berdasarkan histogram di atas secara umum terlihat bahwa produk margarin krim pada posisi bawah memiliki nilai kekerasan yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan margarin krim pada posisi atas. Hal ini dikarenakan pada posisi bawah produk mengalami guncangan yang lebih minim dan peningkatan suhu yang lebih minim dari paparan sinar matahari.
29
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil evaluasi yang dilakukan, diketahui bahwa parameter pengolahan dengan kode SP 6 (AAACAC - 33°C; 21°C; 17°C; 300 rpm; 18°C; 30 rpm) menghasilkan produk krim margarin yang dapat mencapai nilai batas minimum kekerasan yang dapat diterima yaitu 60 gr/cm2 pada hari kedua. Laju alir minimum yang dapat digunakan untuk produksi margarin krim adalah 3000 kg/jam. Hasil karakterisasi produk margarin krim menunjukkan bahwa produk memiliki titik leleh 36.8°C , kadar air 28%, kadar garam 2.2%, pH 4.8, ukuran droplet 3.4-4.1 µm dan nilai fraksi padatan margarin krim pada suhu 20°C, 30°C, 35°C dan 40°C berturut-turut adalah 20%, 11%, 7% dan 3%. Perlakuan transportasi langsung pasca produksi memberikan perbedaan signifikan terhadap nilai kekerasan margarin krim jika dibandingkan dengan margarin krim yang langsung disimpan di gudang pabrik pada tingkat signifikansi 5%. Nilai kekerasan margarin krim yang mengalami transportasi langsung lebih rendah dibandingkan dengan yang langsung disimpan di gudang penyimpanan pabrik. Posisi produk didalam truk selama pengiriman ke gudang terpusat juga memberikan pengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan margarin krim pada tingkat signifikasni 5%. Berdasarkan uji lanjutan Post Hoc diketahui perbedaan paling signifikan adalah pada posisi depan-bawah dan tengah-atas.
Saran Pengaruh posisi margarin krim selama transportasi dapat mempengaruhi nilai kekerasan margarin. Dimana secara umum posisi produk pada bagian bawah akan memberikan nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan produk pada posisi atas. Penelitian lanjutan akan hal ini masih perlu dilakukan dikarenakan masih ditemukan inkonsistensi data yang menunjukkan sebaliknya pada posisi tertentu. Penelitian lanjutan harus mencakup detail pengamatan suhu produk selama transportasi dan pasca transportasi selama penyimpanan di gudang terpusat seperti posisi produk saat penyimpanan dan suhu penyimpanan.
DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2002. Margarin. Artikel dari http://web.ipb.ac.id [16 Desember 2014]. Anonim. 2003. Komposisi Margarin. Artikel dari http://www.malaysiapalmoil.org [16 Desember 2014]. Astawan, M. 2004 Jangan Takut Mengkonsumsi Mentega dan Margarin.Artikel.http://www.depkes.go.id/index.php?option:articles&task=v iewarticle&artid=106&itermid3 [12 Desember 2013].
30
Alexandersen, K. 2005. Margarine Processing Plant & Equipment. Di dalam : Bailey’s Industrial Oil and Fat Products 6th Ed. John Willey & Sons, Denmark. Hal 459 – 533. Badan Standarisasi Nasional.2002.Standar Nasional Indonesia Untuk Margarin SNI-01-3541-2002. BSN. Jakarta. Bockisch, M. 1998. Fat and Oils Handbook. Champaign, AOCS Press, 838p. Brocklehurst , T F & Wilson, P. D.G. 2000. The Role of Lipids in Controlling Microbial Growth. Grasas y Aceites Vol.51 66-73. Campos, R., Narine, S.S & Marangoni, A.G. 2002. Effect of Cooling Rate on The Structure and Mechanical Properties of Milk Fat and Lard. Food Research International, 35, 971-981. De Graef, V., Goderis, B. Van Puyvelde, P., Foubert, I.& Dewettinck, K. 2008. Development of a Rheological Method to Characterize Palm Oil Crystallizing Under Shear. European Journal of Lipid Science and Technology, 110, 521-529. De Graef, V., Van Puyvelde, P., Goderis, B. & Dewettinck, K. 2009. Influence of Shear Flow on Polymorphic Behaviour and Microstructural Development During Palm Oil Crystallization. European Journal of Lipid Science and Technology, 111, 290 – 302. deMan L, deMan J.M, Blackman B. 1989. Physical and Textural Evaluation of Some Shortening and Margarines J Am Oil Chem Soc 1089; 66:128 – 131. deMan J.M, deMan L. 1995. Palm Oil as Component for High Quality Margarine and Shortening Formulations. Mal Oil Sci Tech (MOST) 4: 56-60. deMan, J.M 1998. Functional of palm oil in food products.Journal of Food Lipis, 5, 159-170. Dewettinck, K. & Fredrick , E. (2010-2011). Course : Technology of Vegetable Products. Ghent University. Belgium. Ediage, N. E. 2007. Crystallization and Melting Behaviour of Triacylglycerols and Their Mixtures Thesis. Ghent University. Belgium. Freeman, I.P. 2000. Margarine and Shortenings. Ullman’s Encylopedia of Industrial Chemistry. Greenwell B.A. 1981. Chilling and Crystallization of Shortenings and Margarine. World Conference on Soya Processing and Utilization, JAOCS : 206 – 207. Hui Y.H. 1996. Edible Oil and Fat Products : Products and Application Technology. Didalam: YH Hui, ed. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products Vol 3. New York : John Wiley and Sons, Fifth Edition, 65-107. Miskandar,M.S., Che Man, Y.B., Yusoff, M.S.A. & Rahmann, R.A. 2002. Effect of Emulsion Temperature on Physical Properties of Palm Oil-Based Margarine. Journal of American Oil Chemist’Society, 79, 1163-1168. Miskandar, M.S., Che Man, Y.B., Yusoff, M.S.A.& Rahmann, R.A. 2004. Effect of Flow Rates on the Storage Properties of Palm-Oil Based Margarine. Journal of Food Lipids, 11,1-13.
31
Miskandar, M.S., Che Man, Y.B., Yusoff, M.S.A. & Rahnann, R.A. 2005. Quality of Margarine: fat selection and processing parameters. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition, 14, 387 – 395. Nor Aini, I & Miskandar, M.S. 2007. Utilization of Palm Oil and Palm Products in Shortenings and Margarines. European Journal of Lipid Science Technology, 109, 422 – 432. O’Brien, R.D. 2009. Formulating and Processing for Applications 3rd Edition. Taylor and Francis Goup, New York. Padley, F. B., Gunstone, F. D. Harwood, J. L. 1994. Occurence and Characteristics of Oil and Fats. Di dalam : The Lipid Handbook 2nd. Edition. Chapman&hall, London. Hal 61-84. Podmore, J. 1994. Fat in Bakery and Kitchen Products. Di Dalam Moran, D. P. J. Rajah, K. K. (eds). Fats in Food Products Blackie Academic and Proffesional, Glasgow hal 216-220. Przybylski, T.Mag, N.A.M. Eskin, and B.E McDonald. 2005. Canola Oil. University of Manitoba, Winnipeg, Manitoba, Canada Shahidi, F. 2005. Bailey’s Industrial Oil and Fat Products 6th Edition. Wiley Interscience , A John Wiley & Sons, Inc. Publication. SPX, 2012. Margarine Production-Technology and Process. SPX.Germany. Timms, R.E. 2003. Confectionery Fats Handbook – Properties, Production and Application. Bridgewater, The Oily Press, 441p. Van Dalen, G. 2002. Determination of The Water Droplet Size Distribution of Fat Spreads Using Confocal Scanning Laser Microscopy. Journal of Microscopy, 208, 116-133. Vereecken, J. 2010. Effect of Acylglycerol Composition on Microstructural and Functional Properties of Bakery Fats and Margarines. Ghent University. Belgium. Verstaete, Elien. 2011. Methods for Monitoring Fat Crystallization under Shear for Margarine Applications. Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent. Belgium. . Young, F. V.K. Poot. C. Biernoth, e. Krog, N. Dawidson, N. G. J. Gunstone, F. D. 1994. Processing of Fats and Oils di dalam Gunstone. F. D. Harwood, J. L. Padley, F. B. The LipidHandbook, 2nd edition. Chapman&hall, London hal 288-325 Young, N. W.G. & Wassel, P. 2008. Food Emulsifiers and Their Applications. Springer. Yulius, Oscar. 2010. IT Kreatif SPSS 18 Smarter & Faster Mengerjakan Statistika. Yogyakarta : Panser Pustaka
32
33
LAMPIRAN
34
LAMPIRAN Lampiran 1 Informasi deskriptif data nilai kekerasan uji t-2
Lampiran 2 Independent samples test uji t-2
Lampiran 3 Informasi deskriptif data nilai kekerasan berbagai posisi di dalam truk uji ANOVA satu arah
Lampiran 4 Uji kesamaan homogen salah satu hasil pengolahan data uji ANOVA satu arah
35
Lampiran 5 Analysis of varians salah satu hasil pengolahan data dengan uji ANOVA satu arah
Lampiran 6 Post Hoc Test salah satu hasil pengolahan data uji ANOVA satu arah
36
RIWAYAT HIDUP Henni Rizki Septiana adalah putri pertama dari Bapak Abdul Hakim dan Ibu Sandra Meuthia Sari yang lahir pada tanggal 11 September 1988 di kota Jakarta. Tahun 2006, penulis lulus dari SMAN 1 Bogor dan kemudian melanjutkan pendidikan sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB dan berhasil menyelesaikan studi S1 nya pada tahun 2010. Selama menempuh pendidikan di IPB, penulis aktif di organisasi HIMITEPA (Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan) dan mengikuti berbagai kegiatan penulisan ilmiah. Tahun 2012, penulis kembali melanjutkan pendidikan pasca sarjana sebagai mahasiswa Magister Profesional Teknologi Pangan IPB. Pada saat yang sama penulis juga bekerja pada salah satu industri pangan yang berlokasi di Jawa Barat.
