SKRIPSI
KAJIAN METODE PENENTUAN UMUR SIMPAN PRODUK FLAT WAFER DENGAN METODE AKSELERASI BERDASARKAN PENDEKATAN MODEL KADAR AIR KRITIS
Oleh: AJI NUGROHO F24103039
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
KAJIAN METODE PENENTUAN UMUR SIMPAN PRODUK FLAT WAFER DENGAN METODE AKSELERASI BERDASARKAN PENDEKATAN MODEL KADAR AIR KRITIS
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh: AJI NUGROHO F24103039
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN KAJIAN METODE PENENTUAN UMUR SIMPAN PRODUK FLAT WAFER DENGAN METODE AKSELERASI BERDASARKAN PENDEKATAN MODEL KADAR AIR KRITIS SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: AJI NUGROHO F24103039 Dilahirkan pada tanggal 30 Januari 1985 di Pati, Jawa Tengah Tanggal lulus : 30 Agustus 2007 Menyetujui, Bogor,
September 2007
Ir. Elvira Syamsir, MSi.
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc.
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II Mengetahui,
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc. Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
Aji Nugroho. F24103039. Kajian Metode Penentuan Umur Simpan Produk Flat Wafer Dengan Metode Akselerasi Berdasarkan Pendekatan Model Kadar Air Kritis. Di bawah bimbingan Ir. Elvira Syamsir, MSi. dan Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc. 2007. RINGKASAN Wafer merupakan salah satu jenis biskuit yang sudah dikenal luas oleh masyarakat. Banyak tipe wafer yang berada di pasaran tapi dalam penelitian ini digunakan flat wafer tanpa lapisan coating. Menurut survei konsumen, rasa dan tekstur wafer merupakan mutu utama produk wafer. Mutu produk wafer tersebut akan mengalami reaksi penurunan selama penyimpanan. Sebanyak 82.5% dari 40 orang konsumen menyatakan bahwa penurunan mutu wafer yang mudah teridentifikasi secara organoleptik adalah tekstur wafer yang mulai lembek (kerenyahan wafer menurun) yang disebabkan penyerapan uap air oleh wafer sehingga kadar air wafer meningkat. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan umur simpan wafer dengan model kurva sorpsi isotermis dan modek kadar air kritis termodifikasi. Selain itu, penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan model dalam pendekatan kadar air kritis yang sesuai dan efisien untuk menentukan umur simpan wafer. Kandungan gizi wafer ditentukan dengan menggunakan analisis proksimat. Kandungan gizi wafer A dan wafer B tidak berbeda nyata dengan uji statistik pada taraf 5%. Kadar air wafer A dan wafer B dalam basis basah adalah 1.63% dan 1.21%, kadar abu wafer A dan wafer B adalah 1.24% dan 1.04%, kadar protein wafer A dan wafer B adalah 5.80% dan 6.70%, kadar lemak wafer A dan wafer B adalah 20.15% dan 19.75%, dan kadar karbohidrat wafer A dan wafer B adalah 71.18% dan 71.30%. Kandungan gizi wafer A dan wafer B sudah sesuai dengan syarat mutu SNI 01-2973-1992 tentang syarat mutu biskuit kecuali kadar proteinnya. Perbedaan kerenyahan/tekstur awal wafer A (343.40 gf) dan wafer B (503.04 gf) disebabkan perbedaan porositas wafer dimana wafer A lebih porus daripada wafer B. Semakin porus maka wafer akan lebih banyak dan cepat menyerap uap air sehingga proses penurunan tekstur wafer lebih cepat. Tekstur kritis wafer berdasarkan uji organoleptik (hedonik,rating) terjadi pada saat kerenyahan wafer A (249.94, 252.13 gf) dan wafer B (331.05, 333.34 gf). Langkah pertama dalam menentukan umur simpan wafer berdasarkan kedua model yang digunakan adalah menentukan kadar air awal dan kadar air kritis wafer serta variabel pendukung umur simpan wafer (permeabilitas kemasan (k/x), luas kemasan (A), dan berat solid per kemasan (Ws). Kadar air awal wafer A dan wafer B adalah 0.0166 dan 0.0123 g H2O/g solid. Kadar air kritis wafer A dan wafer B ditentukan berdasarkan uji hedonik adalah 0.0466 dan 0.0412 g H2O/g solid sedangkan berdasarkan uji rating adalah 0.0457 dan 0.0409 g H2O/g solid. Kadar air kritis berdasarkan dua uji organoleptik yang digunakan relatif sama namun akan tetap mempengaruhi umur simpan wafer yang akan dihasilkan. Luas kemasan yang diuji adalah sebesar 0.0117 m2 untuk wafer A dan 0.0161 m2 untuk wafer B. Berat solid per kemasan wafer A dan wafer B adalah wafer A dan B adalah 18.37 gram dan 31.35 gram. Selain menggunakan kemasan asli juga digunakan kemasan plastik PP tebal dengan luas 0.0150 m2 dan berat
solid 25 gram. Nilai k/x kemasan asli wafer A, wafer B, dan PP tebal secara berturut-turut adalah 0.0078, 0.0061, dan 0.0739 gH2O/hari/m2.mmHg. Umur simpan wafer akan ditentukan pada tempat penyimpanan dengan RH 70%, 75%, 80%, dan 90%. Variabel lain yang harus ditentukan untuk menentukan umur simpan wafer dengan model kurva sorpsi isotermis adalah kadar air kesetimbangan wafer, kurva sorpsi isotermis wafer, model sorpsi yang tepat, dan nilai slope kurva sorpsi isotermis. Kadar air kesetimbangan (dalam g H2O/100g solid) pada kelembaban relatif kesetimbangan 38.3%, 47.4%, 54.4%, 75.3%, 82.3%, dan 94.7% adalah berturut-turut (wafer A, wafer B): (2.75 dan 2.77), (3.80 dan 3.48), (4.69 dan 4.48), (11.68 dan 11.48), (21.83 dan 23.13). Setelah itu dibuat kurva sorpsi isotermis wafer A dan wafer B yang menghubungkan kadar air kesetimbangan (diubah dalam g H2O/g solid) dengan aktivitas airnya. Berdasarkan perhitungan Mean Relative Determination (MRD), model matematis menggambarkan kurva sorpsi isotermis dangan tepat adalah model Hasley. Nilai slope (b) kurva sorpsi isotermis (b) ditentukan pada daerah linear yaitu diantara daerah kadar air awal dan kadar air kritis. Terdapat tiga nilai slope (b) yang diperoleh (b1, b2, b3) untuk wafer A dan wafer B. Perbedaan nilai slope akan mempengaruhi umur simpan yang akan dihasilkan. Variabel lain yang harus ditentukan untuk menentukan umur simpan wafer dengan model kadar air kritis termodifikasi adalah nilai perbedaan tekanan ( P). Nilai P ini sangat dipengaruhi oleh aspek produk (aw) dan kondisi penyimpana (RH). Nilai aw yang digunaka adalah nilai aw yang telah dikoreksi dengan persamaan model Hasley yaitu 0.253 untuk wafer A dan 0.196 untuk wafer B. Koreksi ini dilakukan karena alat awmeter kurang sensitif untuk produk pangan kering. Nilai P pada kelembaban relatif 70%, 75%, 80%, dan 90% adalah berturut-turut (wafer A, wafer B): (14.225 dan 16.039 mmHg), (15.817 dan 17.630 mmHg), (17.408 dan 19.222 mmHg), dan (20.590 dan 22.404 mmHg). Umur simpan wafer akan semakin menurun dengan peningkatan kelembaban relatif (RH) ruang penyimpanan. Perbedaan umur simpan wafer A dan wafer B dipengaruhi oleh faktor di luar produk yaitu permeabilitas kemasan, luas kemasan, dan berat solid per kemasan. Perbedan porositas wafer tidak mempengaruhi umur simpan wafer. Berdasarkan penelitian, umur simpan wafer yang dihasilkan antara dua model yang digunakan cenderung sama pada kisaran RH 70-80%. Pada RH 90%, umur simpan wafer berdasarkan model kurva sorpsi isotermis berbeda jauh dengan umur simpan dengan model kadar air kritis termodifikasi. Hal ini disebabkan model kurva sorpsi yang digunakan adalah model Hasley yang sangat cocok untuk produk pangan dengan range RH 10-81%. Selain itu, umur simpan wafer berdasarkan uji hedonik relatif sama dengan umur simpan wafer berdasarkan uji rating. Oleh karena itu, model kadar air kritis termodifikasi dapat digunakan untuk menentukan umur simpan wafer pada range RH 70-80% dengan metode penentuan kadar air kritis berdasarkan uji rating.
RIWAYAT PENULIS Penulis dilahirkan di Pati, 30 Januari 1985 dan merupakan anak pertama dari pasangan Sudjiman dan Muryaningsih. Pendidikan formal ditempuh penulis di SDN 01 Kauman Juwana, SLTPN 1 Juwana, SMUN 1 Pati, dan berhasil masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI (Ujian Seleksi Masuk IPB) di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Petanian. Selama masa kuliah, penulis aktif di berbagai kegiatan intra dan ekstra kampus. Penulis adalah anggota Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Persekutuan Mahasiswa Kristen IPB (PMK) (2003-2007), anggota Komisi Pelayanan Anak (KPA) PMK IPB (2003-2007), staf Divisi Profesi di Himpunan Mahasiswa Teknologi Pangan IPB (HIMITEPA) (2005), anggota dari tim basket Departemen dan Fakultas (2003-2007), dan staf Departemen Musik Gereja Bethel Indonesia Ciomas Bogor (2004-2007). Beberapa prestasi yang telah diraih penulis adalah juara III Olimpiade FATETA (2003), peraih beasiswa PPA IPB (2004-2006), peraih best winner dalam kompetisi menulis Write n Win yang diselenggarakan oleh FILA (2007), juara II Olimpiade FATETA (2007), dan peraih proyek penelitian yang dibiayai oleh Laboratorium Jasa Analisis (LJA) Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB (2007). Penulis mengakhiri masa studi di IPB dengan menyelesaikan skripsi yang berjudul “Kajian Metode Penentuan Umur Simpan Produk Flat Wafer Berdasarkan Metode Akselerasi Dengan Pendekatan Model Kadar Air Kritis” di bawah bimbingan Ir. Elvira Syamsir, MSi. dan Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc. Penelitian yang dilakukan didanai oleh Laboratorium Jasa Analisis (LJA) Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB.
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus karena penyelesaian skripsi terjadi bukan atas kekuatan penulis sendiri, melainkan juga atas anugerah kekuatan-Nya. Terima kasih untuk setiap kegagalan dan keberhasilan yang terus menempa keuletan penulis. Selain itu, banyak pihak yang juga telah membantu penulis selama perjalanan hidup dan pelaksanaan tugas akhir. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang mendalam kepada: 1. Ir. Elvira Syamsir, MSi sebagai dosen pembimbing akademik, atas bimbingan, dorongan, dan saran-saran yang telah memberi semangat kepada penulis selama belajar di IPB. 2. Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc sebagai dosen pembimbing skripsi, atas saransaran dan pengetahuan yang mendorong penulis menyelesaikan tugas akhir. 3. Dr. Ir. Dede R. Adawiyah, MSi atas kesediaannya sebagai dosen penguji dan masukan-masukan yang membangun selama sidang. 4. Bapak Daniel Komesakh dan keluarga, atas dukungan, bimbingan, penghibuaran kepada penulis selama tinggal di Bogor. 5. Keluargaku; Ibu, Koko, Rina, dan Eyang putri, atas perhatian, dukungan, semangat, penghiburan, saran, dan doa sehingga penulis menjadi kuat dalam segala hal. 6. Sahabat kecilku; Lian, Manna, Westri, Ciwit, Andrik, Nanda, Eye, Anus dan Timur, atas persahabatan dan kenangan pelayanan di gereja dan di sekolah. 7. Anas, Rika, Tya, Agnes, Titin, Fena, Greth, Andreas, Agus, Eko, Lele, dan Bebe, atas persahabatan yang terjalin. Thanks for all 8. Kakak rohaniku; K’Linda, K’Pretty, K’Lena, K’Mel, K’Martin, dan K’Hana, atas dukungan doanya dan bimbingannya. I Miss You all. 9. Perwira 45; Pa De, Uwing, Valent, Lisa, Ci Ine, Yoana, Hendy, dll, atas kekeluargaan dan kebersamaan selama penulis tinggal di Bogor. 10. Temen-temen TPG 40; Tilo, Ola, Nana, Dey, dll, atas kenangan selama kuliah dan dukungan kepada penulis selama penelitian. 11. Kak Ana, atas pinjaman bahan-bahan kimianya sehingga penulis bisa menyelesaikan penelitian.
ii
12. Temen seperjuangan; Mona dan Mardi, atas kesempatan bekerjasama dan diskusi dalam menyelesaikan penelitian ini. 13. Pengerja GBI Ciomas; Maria, Lia, Glory, David, Pa’Fredy, dll, atas kerjasama pelayanan musik. 14. Staf dan Teknisi Laboratorium ITP dan LJA; Mba Darsi, Bu Rub, Pa Sobirin, Mba Yuli, Mba Yane, dan Pa Wahid, atas bantuan dan saran-sarannya selama penulis melakukan penelitian. 15. Setiap individu dan institusi yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas kesediaannya membantu penulis. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan. Penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi berbagai pihak dengan berbagai cara.
Bogor, September 2007
Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR .......................................................................................... i DAFTAR ISI ......................................................................................................iii DAFTAR TABEL .............................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR......................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................... ix I. PENDAHULUAN ......................................................................................... 1 A. LATAR BELAKANG.............................................................................. 1 B. TUJUAN.................................................................................................. 3 C. MANFAAT.............................................................................................. 3 II. TINJAUAN PUSTAKA................................................................................. 4 A. WAFER ................................................................................................... 4 B. PENURUNAN MUTU WAFER .............................................................. 6 C. AKTIVITAS AIR..................................................................................... 8 D. KADAR AIR KESETIMBANGAN ....................................................... 10 E. KURVA SORPSI ISOTERMIS.............................................................. 11 F. MODEL PERSAMAAN SORPSI ISOTERMIS ..................................... 12 G. KEMASAN............................................................................................ 15 H. UMUR SIMPAN.................................................................................... 16 III. METODOLOGI........................................................................................... 19 A. BAHAN DAN ALAT ............................................................................ 19 1. BAHAN ........................................................................................... 19 2. ALAT .............................................................................................. 20 B. TAHAPAN PENELITIAN..................................................................... 20 1. PENELITIAN PENDAHULUAN .................................................... 20 a. Penentuan Atribut Utama dan Kerusakan Wafer ........................... 20 b. Penentuan Karakteristik Awal Wafer ............................................ 20 2. PENELITIAN UTAMA ................................................................... 21 a. Pendekatan Kurva Sorpsi Isotermis............................................... 21
iv
Halaman b. Pendekatan Kadar Air Kritis Termodifikasi .................................. 22 C. METODE ANALISIS ............................................................................ 22 1. PENENTUAN KARAKTERISTIK AWAL WAFER ....................... 22 a. Penentuan Kadar Air..................................................................... 22 b. Penentuan Kadar Abu ................................................................... 23 c. Penentuan Kadar Protein............................................................... 23 d. Penentuan Kadar Lemak............................................................... 24 e. Penentuan Kadar Karbohidrat ....................................................... 24 f. Pengukuran Aktivitas Air (aw)....................................................... 25 g. Penentuan Tekstur (Kerenyahan) Dengan Texture Analyzer.......... 25 2. PENENTUAN KADAR AIR KRITIS WAFER................................ 26 3. ANALISIS KOMPERATIF ANTARA PENGUKURAN TEKSTUR (OBYEKTIF) DENGAN SENSORIK .............................................. 27 a. Penentuan Tekstur Kritis Wafer Dengan Uji Hedonik ................... 27 b. Penentuan Tekstur Kritis Wafer Dengan Uji Rating...................... 27 4. PENENTUAN VARIABEL PENDUKUNG UMUR SIMPAN ........ 27 a. Penentuan Permeabilitas Kemasan................................................ 27 b. Penentuan Berat Kering per Kemasan dan Luas Kemasan............. 29 5. PENENTUAN UMUR SIMPAN WAFER DENGAN MODEL KURVA SORPSI ISOTERMIS ........................................................ 29 a. Penentuan Kadar Air Kesetimbangan dan Kurva Sorpsi Isotermis. 29 b. Penentuan Model Sorpsi Isotermis................................................ 30 c. Uji Ketepatan Model..................................................................... 30 d. Penentuan Nilai Slope Kurva Sorpsi Isotermis .............................. 31 e. Perhitungan Umur Simpan Wafer (Labuza, 1968)......................... 31 6. PENENTUAN UMUR SIMPAN WAFER DENGAN MODEL KADAR AIR KRITIS TERMODIFIKASI ....................................... 32 a. Penentuan Perbedaan Tekanan Di Luar dan Di Dalam Kemasan....... 32 b. Perhitungan Umur Simpan Wafer ..................................................... 33 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 34 A. KARAKTERISTIK AWAL WAFER ..................................................... 34
