Simulasi Tekanan Dan Temperatur Serta Pendugaan Perubahan Kadar Protein Dan Keempukan Daging Sapi Selama Pemasakan Dalam Pressure Cooker.

SIMULASI TEKANAN DAN TEMPERATUR SERTA PENDUGAAN
PERUBAHAN KADAR PROTEIN DAN KEEMPUKAN DAGING
SAPI SELAMA PEMASAKAN DALAM PRESSURE COOKER

SAPARUDIN

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul “Simulasi Tekanan
dan Temperatur serta Pendugaan Perubahan Kadar Protein dan Keempukan
Daging Sapi Selama Pemasakan dalam Pressure Cooker” adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi manapun. 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, Januari 2016

Saparudin
NRP F151130131

RINGKASAN
SAPARUDIN. Simulasi Tekanan dan Temperatur serta Pendugaan Perubahan
Kadar Protein dan Keempukan Daging Sapi Selama Pemasakan dalam Pressure
Cooker. Dibimbing oleh DYAH WULANDANI dan NANIK PURWANTI.
Daging adalah semua jaringan hewan yang sesuai untuk dikonsumsi serta
tidak menimbulkan gangguan kesehatan bagi yang mengkonsumsinya. Daging
yang dimasak dengan menggunakan pressure cooker dapat memberikan tekstur
yang lunak dalam waktu yang singkat. Hal ini dikarenakan tekanan di dalam
pressure cooker menghasilkan temperatur yang tinggi.
Penelitian ini bertujuan untuk memvalidasi model pindah panas yang
digunakan pada Polytetrafluoroethylene (PTFE) dengan daging sapi. Setelah itu,
menentukan model matematis hubungan antara kadar protein, keempukan, dan
waktu pemasakan. Model diselesaikan dengan metode numerik beda hingga Euler

dengan menggunakan program Microsoft Excel 2010. Penetapan orde kinetika dan
konstanta laju perubahan protein dan keempukan dilakukan dengan metode grafik.
Orde kinetika ditentukan berdasarkan nilai koefisien determinasi (R2) yang paling
mendekati 1 dan nilai konstanta laju perubahan dapat diperoleh dari kemiringan
kurva/slope. Daging yang digunakan adalah daging bagian knuckle pada paha
belakang sapi peranakan Ongole (10 jam setelah sapi dipotong). Umur sapi saat
pemotongan 2 sampai 3 tahun yang berasal dari Rumah Potong Hewan
Kotamadya Bogor. Waktu pemasakan 0, 20, 40, dan 60 menit sebanyak 3 kali
ulangan. Waktu pemasakan dihitung mulai dari gas (uap air dan udara) keluar
melalui katup sampai alat pemanas dimatikan. Alat yang digunakan adalah
pressure cooker volume 8 dan 10 l. Validasi tekanan gas, temperatur air, dan
temperatur titik tengah daging selama pemasakan dalam pressure cooker dihitung
dengan menggunakan metode MAPE (Mean Absolute Percentage Error).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa model yang dikembangkan dapat
menduga perubahan tekanan gas (uap air dan udara), temperatur air dan
temperatur titik tengah daging. Tingkat kesalahan (MAPE) model tekanan uap air
untuk volume 10 l dan 8 l adalah 7.1% dan 3.2%. Nilai MAPE untuk temperatur
air volume 10 l dan 8 l adalah 7.1% dan 3.2%. Dan nilai MAPE untuk temperatur
titik tengah daging dengan tebal 1, 1.5, dan 2 cm pada volume 10 l berturut-turut
adalah 2.3%, 3%, dan 2.7%. Sedangkan untuk volume 8 l berturut-turut adalah

4.3%, 2.7%, dan 4.5%. Kinetika perubahan kadar protein pada pressure cooker
volume 10 dan 8 l mengikuti orde nol dengan koefisien determinasi 0.96 dan
0.99. Persamaan untuk menduga perubahan kadar protein selama pemasakan
dalam pressure cooker volume 10 dan 8 l masing-masing adalah 34.87+0.0949t
dan 35.45+0.0932t. Keempukan daging diukur dengan mengunakan WarnerBratzler Shear Force (WBSF). Kinetika penurunan WBSF pada pressure cooker
volume 10 l mengikuti orde nol dengan koefisien determinasi 0.93. Untuk
pressure cooker volume 8 l dari 0 sampai 20 menit dan 20 sampai 40 menit
mengikuti orde 0 dengan koefisien determinasi 1 dan orde dua dengan koefisien
determinasi 0.99. Persamaan untuk menduga penurunan WBSF selama
pemasakan dalam pressure cooker volume 10 l dan orde nol untuk 8 l masingmasing adalah 7.2-0.055t dan 7.3-0.01t. Persamaan untuk menduga penurunan
WBSF orde dua pada volume 8 l adalah 1/(0.095+(0.0023t). Kinetika perubahan

susut masak pada pressure cooker 10 dan 8 l mengikuti orde nol dengan koefisien
determinasi 0.97 dan 0.99. Persamaan untuk menduga perubahan susut masak
untuk volume 10 dan 8 l masing-masing adalah 35.92+0.2683t dan
36.87+0.2435t. Hasil pengujian warna menunjukkan bahwa lama pemasakan tidak
berbeda nyata terhadap perubahan warna daging, begitu juga dengan perbedaan
volume pressure cooker. Warna daging hasil pengujian berwarna abu-abu.
Kesimpulan penelitian ini adalah model yang dikembangkan dapat
menduga perubahan tekanan gas, temperatur air, dan temperatur daging dengan

baik. Kadar protein dan keempukan tidak dipengaruhi oleh volume pressure
cooker. Daging yang empuk memerlukan waktu pemasakan 50 menit sejak gas
(uap air dan udara) keluar melalui katup pengatur tekanan.
Kata kunci: daging, keempukan, pressure cooker, protein, simulasi.

SUMMARY
SAPARUDIN. Simulation of Pressure and Temperature Change and Prediction of
Beef Protein Content and Tenderness for Cooking in A Pressure Cooker.
Supervised by DYAH WULANDANI and NANIK PURWANTI.

Beef is abundance food from animal tissue that is consumable without any
health problem for its consumers. Beef cooked with a pressure cooker can produce
soft texture in a relatively short time due high pressure and temperature inside the
cooking chamber. A mathematical model for heat transfer inside pressure cooker
previously developed using PTFE (Polytetrafluoroethylene).
The aim of present study was to validate previously developed PTFE
(Polytetrafluoroethylene) heat transfer model with actual beef and to determine
mathematical model relation between beef protein content, beef tenderness and
cooking time. A PTFE model was solved with numerical Euler finite difference
method using Microsoft Excel 2010. The order of kinetics of protein content and

beef tenderness during cooking was determined by graphical method. The order of
kinetics was determined base on coefficient of determination (R2) which is close
to 1, meanwhile the constants of protein content and tenderness changes were
obtained from graphical slopes. A knuckle of 2-3 years Ongole beef (10 h after
slaughtering) was obtained from a local slaughtering house. The beef used to
replace with PTFE in validating the model. 10 and 8 l in volume Commercial
pressure cookers were used and the cooking times were 0, 20, 40, and 60 min
starting from released steam. A MAPE (mean absolute percentage error) method
was used to validate steam pressure, water temperatur and the temperature of
center point of beef.
The results showed that the developed model could well predict changes of
steam pressure, water temperatur and the temperature of center point of beef.
The MAPE for steam pressures were 7.1% (10 l) and 3.2% (8 l); water
temperatures were 3.6% (10 l) and 1.4% (8 l). The MAPE of temperature of center
point of beef were 2.3%, 3% and 2.7% for 1, 1.5 and 2 cm beef thickness,
respectively (10 l). The MAPE were 4.3%, 2.7%, and 4.5% for 8 l volume. The
kinetics of beef protein content followed the zeroth order with 0.96 and 0.99 in
coefficient of determination for 10 and 8 l, respectively. The mathematical
relation beetwen protein content and cooking time inside 10 and 8 l pressure
cookers were 34.87+0.0949t and 35.45+0.0932t, respectively. The kinetics of beef

tenderness was stated as Warner-Bratzler Shear Force (WBSF) and it followed
zeroth order with 0.93 in coefficient of determination for 10 l. The kinetics 8 l in
volume followed zeroth order with 1 in coefficient of determination for 0-20 min,
and second order with 0.99 in coefficient of determination for 20-40 min. The
mathematical relation beetwen beef tenderness and cooking time inside 10 l, 8 l
(zeroth order) and 8 l (second order) of pressure cookers were 7.2-0.055t; 7.30.01t; and 1/(0.095+(0.0023t), respectively. The kinetics of cooking loss
followed zeroth order with 0.97 and 0.99 in coefficient of determination for 10
and 8 l, volume respectively. The mathematical relation between cooking loss and
cooking time inside 10 and 8 l pressure cookers were 35.92+0.2683t and
36.87+0.2435t, respectively. The results also indicated that the cooking time and

volume of the pressure cooker did not affect to the change of beef color
significantly. The beef color after cooking process was grey.
The results concluded that previously developed PTFE model could well
predict steam pressure, water temperature and the temperature of center point of
beef. The protein content and the tenderness was not significantly affected by
volume of the pressure cookers. In order to get proper beef tenderness cooked in a
pressure cooker, 50 min of cooking time is applied.
Key words: beef, tenderness, pressure cooker, protein, simulation.

© 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

SIMULASI TEKANAN DAN TEMPERATUR SERTA PENDUGAAN
PERUBAHAN KADAR PROTEIN DAN KEEMPUKAN DAGING
SAPI SELAMA PEMASAKAN DALAM PRESURRE COOKER

SAPARUDIN

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada

Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Leopold Oscar Nelwan, STP, MSi

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
penulis pilih dalam penelitian ini adalah Simulasi Tekanan dan Temperatur serta
Pendugaan Perubahan Kadar Protein dan Keempukan Daging Sapi Selama
Pemasakan dalam Presurre Cooker.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr Ir Dyah Wulandani, MSi dan
Ibu Nanik Purwanti, STP, MSc selaku pembimbing yang telah bersabar dan
memotivasi penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Penulis ucapkan terima
kasih kepada Bapak Dr Ir Y. Aris Purwanto, MSc selaku ketua program studi
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, Dr Ir Dewa Made Subrata, MAgr selaku

sekretaris program studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan, dan Dirjen DIKTI
atas bantuan biaya pendidikan (BPPDN). Penulis ucapkan terima kasih kepada
Bapak Dr Leopold Oscar Nelwan, STP, MSi selaku penguji sidang. Di samping
itu, ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada staf Program Studi dan temanteman Teknik Mesin Pertanian dan Pangan atas bantuanya selama ini.
Ungkapan terima kasih yang mendalam penulis sampaikan kepada ayah,
ibu, istri, anakku Uwais Alqorny serta seluruh saudara kandung penulis atas
segala do’a dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2016
Saparudin

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Pressure Cooker
Perpindahan Panas
Persamaan Tekanan Gas
Persamaan Temperatur Air
Persamaan Temperatur Titik Pusat Daging
Persamaan Temperatur plat Pemanas
Pendidihan dan Penguapan
Kondensasi pada Dinding Pressure Cooker
Daging

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Alat dan Bahan Penelitian
Rancangan Percobaan
Tahapan Penelitian
Pengukuran Tekanan Gas dan Temperatur Air serta Temperatur Daging
Persamaan Laju Gas yang Keluar Melalui Katup Pengatur Tekanan
Persamaan Temperatur Gas
Persamaan Temperatur Air
Persamaan Temperatur Dinding Pressure Cooker
Pengujian Kadar Protein
Pengujian Warner-Bratzler Shear Force
Pengujian Susut Masak
Pengujian Warna
Penentuan Model Persamaan Matematis
Validasi Model
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran dan Simulasi Tekanan Gas
Hasil Pengukuran dan Simulasi Temperatur Air
Hasil Pengukuran dan Simulasi Temperatur Titik Tengah (Pusat) Daging
Hasil Pengujian Kadar Protein
Hasil Pengujian Keempukan(Warner-Bratzler Shear Force)
Hasil Pengujian Susut Masak
Hasil Pengujian Warna
SIMPULAN
DAFTAR SIMBOL

1
1
2
2
2
3
3
4
5
6
6
7
7
7
8
9
9
9
10
11
11
12
13
13
14
14
15
15
15
16
16
16
16
17
18
20
21
23
23
25
25

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP

26
28
51

DAFTAR TABEL
1 Nilai koefisien pindah panas konveksi
2 Komponen-komponen kimia daging sapi
3 Nilai rata-rata kadar protein (%) daging sapi peranakan ongole yang
dimasak di dalam pressure cooker
4 Nilai rata-rata Warner-Bratzler Shear Force (WBSF) daging sapi
peranakan ongole yang dimasak di dalam pressure cooker
5 Nilai rata-rata susut masak daging sapi peranakan ongole yang dimasak
di dalam pressure cooker
6 Nilai rata-rata warna L, *a, *b daging sapi peranakan ongole yang
dimasak di dalam pressure cooker

5
9
20
22
23
24

DAFTAR GAMBAR
Skema cara kerja pressure cooker
Nama bagian-bagian pressure cooker
Skema pindah panas konveksi dalam pressure cooker
Diagram alir tahapan penelitian
Skema percobaan alat
Skema transfer arah panas pada daging
Perubahan hasil pengukuran dan simulasi tekanan gas terhadap waktu
Perubahan hasil pengukuran dan simulasi temperatur air terhadap waktu
Perubahan hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik tengah
daging terhadap waktu dengan tebal daging 1 cm
10 Perubahan hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik tengah
daging terhadap waktu dengan tebal daging 1,5 cm
11 Perubahan hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik tengah
daging terhadap waktu dengan tebal daging 2 cm
12 Grafik pencocokan/fitting kadar protein terhadap waktu
13 Grafik pencocokan/fitting WBSF terhadap waktu
14 Grafik pencocokan/fitting susut masak terhadap waktu
15 Grafik CIE Chromaticity
1
2
3
4
5
6
7
8
9

3
4
5
11
12
12
17
18
19
19
20
21
22
23
24

DAFTAR LAMPIRAN
1 Nilai parameter pada simulasi
2 Nilai pengukuran dan simulasi tekanan gas pada pressure
volume 8 l
3 Nilai pengukuran dan simulasi tekanan gas pada pressure
volume 10 l
4 Nilai pengukuran dan simulasi temperatur air pada pressure
volume 8 l
5 Nilai pengukuran dan simulasi temperatur air pada pressure
volume 10 l

28
cooker
30
cooker
32
cooker
34
cooker
36

6 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 1 cm) pada pressure cooker volume 8 l
7 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 1.5 cm) pada pressure cooker volume 8 l
8 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 2 cm) pada pressure cooker volume 8 l
9 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 1 cm) pada pressure cooker volume 10 l
10 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 1.5 cm) pada pressure cooker volume 10 l
11 Nilai hasil pengukuran dan simulasi temperatur titik
(tebal daging 2 cm) pada pressure cooker volume 10 l
12 Nilai hasil perhitungan pengujian warna

tengah daging
38
tengah daging
40
tengah daging
42
tengah daging
44
tengah daging
46
tengah daging
48
50

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Daging sapi merupakan salah satu sumber protein hewani yang disukai oleh
konsumen karena rasanya yang lezat. Secara umum, komposisi daging terdiri atas
air, lemak, protein, mineral, dan karbohidrat. Kandungan gizi yang lengkap dan
keanekaragaman produk olahannya menjadikan daging sapi sebagai bahan pangan
yang hampir tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia (Prasetyo et al.
2013). Biasanya daging selalu dimasak sebelum dimakan (Segovia et al. 2007).
Pemasakan merupakan proses termal dengan tujuan utama untuk meningkatkan
cita rasa produk pangan. Proses pemasakan yang umum dilakukan pada skala
rumah tangga antara lain perebusan, pemanggangan, penggorengan, penyangraian,
dan metode lain yang menggunakan panas. Pearson dan Tauber (1984)
menyatakan bahwa pemasakan merupakan faktor penting yang dapat
memperbaiki palatabilitas daging. Memasak daging sapi membutuhkan waktu
yang relatif lama untuk mendapatkan daging yang cukup lunak. Lamanya proses
pemasakan ini menyebabkan bertambahnya penggunaan energi dan hilangnya
nutrisi yang terkandung di dalamnya.
Penggunaan pressure cooker untuk memasak daging sudah meluas bukan
saja di kalangan pengusaha tetapi sudah merambah ke masyarakat menengah ke
bawah. Pemasakan dengan menggunakan pressure cooker dapat lebih cepat
melunakkan atau mengempukkan daging dengan waktu yang relatif singkat. Hal
ini dikarenakan tekanan di dalam pressure cooker menghasilkan temperatur yang
tinggi (Pearson dan Tauber 1984). Penggunaan pressure cooker dapat mengurangi
waktu memasak dan menghemat energi (Flick et al. 2007). Namun disisi lain,
pemasakan dengan menggunakan pressure cooker dapat menyebabkan rusaknya
tekstur daging. Untuk mencegah rusaknya tekstur daging yang dimasak, maka
waktu pemasakan yang diaplikasikan harus diperhatikan (Pearson dan Tauber
1984). Temperatur dan waktu memasak mempunyai pengaruh yang besar pada
sifat fisik daging dan kualitas daging (Segovia et al. 2007).
Polimeni et al. (2011) mengembangkan model pindah panas dan massa yang
terjadi di dalam pressure cooker. Model yang dikembangkan bertujuan untuk
mengoptimalkan penggunaan pressure cooker agar dapat mempertahankan nilai
gizi dalam produk dan meminimalkan energi yang digunakan. Namun demikian,
model ini menggunakan Polytetrafluoroethylene (PTFE) sebagai model produk
sehingga kurang merepresentasikan produk yang sebenarnya. Oleh karena itu,
penelitian ini bertujuan untuk memvalidasi model yang dikembangkan oleh
Polimeni et al. (2011) pada produk yang sebenarnya berupa daging sapi. Polimeni
et al. (2011) dalam percobaanya menggunakan pemasakan metode uap dimana
PTFE dipanaskan dengan uap (blanching). Sedangkan pada penelitian ini, daging
diletakkan di dalam air dan perlu dilakukan modifikasi pada persamaan (model)
yang dikembangkan oleh Polimeni et al. (2011) untuk menghasilkan simulasi
dengan tingkat kesalahan sekecil mungkin. Selain itu, dilakukan penyesuaian
asumsi yang sesuai dengan karakteristik daging sapi. Setelah itu, hubungan antara
kadar protein dan tingkat keempukan daging terhadap waktu pemasakan

2`
dimodelkan secara matematis. Hasil penelitian ini dapat dijadikan acuan dalam
menentukan waktu pemasakan daging dalam pressure cooker sesuai dengan
kebutuhan. Selain menjaga dari kerusakan yang berlebihan pada tekstur daging,
pemasakan dengan waktu yang tepat akan menghemat penggunaan energi.
Perumusan Masalah
Produk pangan pada model pindah panas yang dikembangkan oleh Polimeni
et al. (2011) dari bahan Polytetrafluoroethylene (PTFE) sehingga belum
merepresentasikan produk yang sebenarnya. Oleh karena itu, perlunya validasi
model pada produk yang sebenarnya yang dalam penelitian ini berupa daging sapi
sehingga model yang dikembangkan dapat diterapkan dalam menduga perubahan
tekanan gas, temperatur air dan temperatur titik tengah daging. Selain itu, selama
ini masyarakat dalam menggunakan pressure cooker belum memperhatikan
pengaruh waktu memasak dengan kadar protein dan keempukan daging yang
terjadi selama pemasakan. Hal ini dapat mengakibatkan produk akhir pemasakan
kurang terjamin kualitas akhirnya. Dengan demikian diperlukan model matematis
untuk menduga perubahan tersebut.

Tujuan Penelitian
Penelitian bertujuan memvalidasi model pindah panas yang dikembangkan
oleh Polimeni et al. (2011) dari bahan Polytetrafluoroethylene (PTFE) dengan
menggunakan daging sapi sebagai bahan uji. Penelitian ini juga bertujuan
menetapkan model matematis untuk menduga perubahan kadar protein dan
keempukan terhadap waktu pemasakan.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian simulasi tekanan dan temperatur serta pendugaan
perubahan protein dan keempukan daging sapi selama pemasakan dalam pressure
cooker adalah:
1. Memberikan Persamaan matematika perubahan kadar protein dan keempukan
terhadap waktu pemasakan kepada para pengguna pressure cooker
(masyarakat) yang dapat digunakan sebagai rujukan dalam menentukan
waktu memasak daging sapi dalam pressure cooker.
2. Untuk menduga waktu yang dibutuhkan selama pemasakan, sehingga dapat
diketahui energi yang dibutuhkan selama pemasakan.
3. Untuk memudahkan penelitian tentang daging yang diberi perlakuan
temperatur (karena ruang tertutup sehingga pemasangan thermocouple
/termometer akan merusak pressure cooker dan cenderung terjadi kebocoran
gas).

3

TINJAUAN PUSTAKA
Pressure Cooker
Polimeni et al. (2011) menyatakan peristiwa yang terjadi di dalam pressure
cooker terdapat tiga periode. Periode pertama, pressure cooker berisi air, produk
makanan, dan udara dingin (Gambar 1a). Kemudian pressure cooker dipanaskan
sehingga menyebabkan temperatur air dan tekanan gas (udara dan uap air) naik.
Selama periode pertama, tekanan di dalam pressure cooker lebih kecil dari
tekanan katup pengatur tekanan, sehingga massa dalam jumlah kecil mengalir
keluar melalui saluran udara (Gambar 1b).
Katup pengatur tekanan
Katup udara

(a)

(c)

(b)

(d)

Gambar 1 Skema cara kerja pressure cooker
Periode kedua terjadi ketika uap yang dihasilkan bertambah banyak,
sehingga tekanan gas (uap dan udara) naik melebihi tekanan katup pengatur
tekanan. Katup pengatur tekanan akan terbuka (terdorong ke atas) ketika tekanan
gas di dalam pressure cooker melebihi kekuatan tekanan katup pengatur tekanan
(Gambar 1c), sehingga gas mengalir keluar. Jika tekanan gas di dalam pressure
cooker turun di bawah tekanan katup pengatur tekanan, maka katup-katup

4`
pengatur tekanan akan menutup kembali dan jika tekanan gas naik kembali, maka
katup pengatur tekanan akan membuka kembali. Hal ini terus terjadi hingga alat
pemanas dimatikan. Sehingga pada periode kedua, tekanan gas dan temperatur air
dipertahankan konstan. Laju massa gas yang keluar pada periode kedua dapat
dituliskan pada Persamaan (22).
Periode ketiga terjadi pada saat sumber panas dimatikan dan katup pengatur
tekanan dibuka (Gambar 1d). Sehingga, gas mengalir keluar dan terjadi proses
pendinginan secara alami dari udara luar. Dengan demikian, tekanan di dalam
pressure cooker turun ke tingkat atmosfir dan turunnya tekanan gas diikuti dengan
turunnya temperatur air. Selama proses ini disebut decompression (pengurangan/
penghilangan tekanan gas di dalam ruangan). Laju massa yang keluar selama
proses decompression dapat dihitung dengan Persamaan (1) (Idel’cik, 1996).
Bagian-bagian pressure cooker ditunjukkan pada Gambar 2.
2   g   p  p atm 
2
(1)
m max 
   rvalve
K
Perubahan densitas gas selama pemasakan dapat dihitung dengan Persamaan
(2) (Potter dan Somerton 2008).
m
(2)
g  g
Vg

Tuas pembuka katup
pengatur tekanan

Tuas pembuka
tutup pressure cooker
Katup udara

Katup pengatur
tekanan

Gambar 2 Nama bagian-bagian pressure cooker
Perpindahan Panas
Perpindahan panas terjadi karena terjadinya perbedaan temperatur. Panas
akan mengalir dari tempat yang temperaturnya tinggi ke tempat yang
temperaturnya rendah. Perpindahan panas terjadi menurut tiga mekanisme, yaitu
1) konduksi; 2) konveksi; dan 3) radiasi.
Perpindahan panas konduksi adalah proses perpindahan panas jika panas
mengalir dari tempat yang temperaturnya tinggi ke tempat yang temperaturnya
rendah tetapi media untuk perpindahan panas tetap. Perpindahan panas secara
konduksi tidak hanya terjadi pada padatan saja tetapi bisa juga terjadi pada cairan
ataupun gas, hanya saja konduktivitas terbesar ada pada padatan. Perpindahan
panas konveksi adalah perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat

5
dengan fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan media
penghantar berupa fluida (cairan atau gas), dimana fluida yang temperaturnya
lebih tinggi mengalir ke tempat yang temperaturnya lebih rendah. Gambar 3
menunjukkan pindah panas konveksi yang terjadi pada pressure cooker.
Keterangan :
1. Pindah panas konveksi dari plat
pemanas ke dinding bawah
2. Pindah panas konveksi dari
dinding bawah ke air
3. Pindah panas konveksi dari air
ke gas
4. Pindah panas konveksi dari gas
ke dinding
5. Pindah panas konveksi dari
dinding ke udara lingkungan
6. Pindah panas konveksi dari plat
pemanas ke udara lingkungan
Gambar 3 Skema pindah panas konveksi dalam pressure cooker.
Nilai koefisien pindah panas konveksi yang terjadi pada pressure cooker
ditunjukkan dengan Tabel 1. Nilai koefisien pindah panas konveksi dari plat
pemanas ke udara luar diasumsikan nol atau diabaikan. Pindah panas konveksi
dari bagian A ke B dihitung dengan Persamaan umum q AB  S  h AB TB  TA  .
Tabel 1 Nilai koefisien pindah panas konveksi
Koefisien
Nilai (W m-2°C-1)
360
hhpb
1500
hbl
6
hlg
4
hgw
12
hwamb
Sumber: Polimeni et al. (2011).
Persamaan Tekanan Gas
Tekanan total adalah jumlah tekanan parsial dari semua unsur pokok
pembentuk udara, nitrogen, oksigen, dan uap air. Tekanan total di dalam pressure
cooker merupakan jumlah tekanan udara dan tekanan uap air yang dapat
dituliskan dalam Persamaan (3) (Polimeni et al. 2011).
p  pv  pa
(3)
Tekanan udara dan uap air di dalam pressure cooker selama pemasakan
dipengaruhi oleh temperatur gas dan massa gas (massa udara dan uap air).
Semakin tinggi temperatur gas maka semakin tinggi tekanan gas. Tekanan udara
dan uap air selama pemasakan berturut-turut dapat dituliskan dalam Persamaan
(4) dan (5) (Polimeni et al. 2011).

6`

pa 

pv 

ma  RTg  273
M a  Vg
mv  RTg  273

(4)

ma
ma  mv

(6)

(5)
M v  Vg
Selama pemasakan terjadi perubahan massa udara dan massa uap air. Hal
ini terjadi karena adanya gas yang keluar dari katup pengatur tekanan, proses
evaporasi, pendidihan, dan pengembunan. Perubahan fraksi massa udara dan uap
selama pemasakan dapat dihitung dengan Persamaan (6) dan (7).
xa 

xv  1  xa

(7)
Persamaan Temperatur Titik Pusat Daging

Proses transfer panas pada daging yang sedang direbus terjadi dalam dua
cara yaitu transfer panas dari air ke permukaan daging secara konveksi dan
transfer panas dalam daging secara konduksi. Kecepatan transfer panas dari air ke
daging dipengaruhi oleh temperatur air, konduktivitas termal (k), panas spesifik
(Cp), bentuk dimensi, dan ukuran bahan. Simulasi temperatur titik tengah (pusat)
daging menggunakan Persamaan umum Fourier satu dimensi (Polimeni et al.
2011) yang dapat dituliskan dalam Persamaan (8).
T
T 
1 
 f  Cp f  f  n   k  z n  f 
(8)
z z 
t
z 
n = Koefisien bentuk produk (lempeng tak hingga = 0)
Kondisi awal (Initial conditions/IC):
T f ( z,0)  T f
U ( z,0)  T f  Tl
Kondisi batas (Boundary conditions/BC):
U (0, t )  0
U ( X , t)  0

Dimana U = Tf - Tl
Solusi khusus Persamaan (8) dapat dituliskan dalam Persamaan (9).

T f 1 






2
T f Tl  e2nt  1 1  1n  sin n z  Tl
n
L
n 1

(9)

Selama proses pemasakan pada periode pertama, temperatur air dan daging
mengalami kenaikan dan pada periode kedua temperatur air dan daging menjadi
konstan. Sedangkan pada periode ketiga terjadi penurunan. Dengan demikian nilai
temperatur air (Tl) dan daging (Tf) pada Persamaan (9) berubah-berubah terhadap
waktu.

7
Persamaan Temperatur Plat Pemanas
Persamaan temperatur plat pemanas dan dinding pressure cooker
berdasarkan pada keseimbangan energi yang terjadi pada plat pemanas dan
dinding pressure cooker. Keseimbangan energi pada plat pemanas dapat
dituliskan dalam Persamaan (10) (Polimeni et al. 2011).
dThp qheating  qhp amb  qhpb

(10)
dt
mhp  Cphp
Pada saat periode ketiga (decompression), Energi pada plat pemanas dan
laju massa pendidihan diasumsikan nol.
Pendidihan dan Penguapan
Pendidihan atau mendidih dapat terjadi jika temperatur permukaan dinding
bawah/dasar pressure cooker lebih tinggi dari pada temperatur saturasi.
Penguapan adalah peristiwa yang terkait dengan perubahan wujud, biasanya zat
cair ke wujud gas. Sebelum air menjadi uap air seluruhnya, air harus melewati
peristiwa yang disebut mendidih (boiling). Persamaan laju massa pendidihan, laju
massa penguapan, densitas uap saturasi, densitas uap, dan koefisien pindah massa
secara berturut-turut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (11) sampai
dengan (15) (Polimeni et al. 2011).
m boil    Tw  Tvsat  p 
(11)
m evap  Sb  k  vsat  v 
(12)
2




Mv
3802
,
7
223426
  
 vsat  exp  23,3265 
 

Tl  273  Tl  273   R  Tl  273


m
v  v
Vg

k  hl  g 

Dm

(13)
(14)
(15)

a

Kondensasi pada Dinding Pressure Cooker
Kondensasi merupakan kebalikan dari pendidihan. Kondensasi terjadi ketika
uap jenuh bersentuhan dengan permukaan yang berada pada temperatur yang
lebih rendah. Nelwan et al. (2008) menyatakan bahwa kondensasi terjadi pada
saat udara dan uap mengalami kelembapan yang cukup tinggi. Minkowycz dan
Sparrow (1966) memprediksi koefisien kondensasi dengan Persamaan (16).
 k 3  l l   g   g  Hˆ v  4

(16)
hcond  Kudara  SC   l







T
T
l
l
vsat
surf


Persamaan koefisien koreksi udara, laju massa kondensasi, dan laju pindah
panas kondensasi dapat ditulis dalam Persamaan (17), (18), dan (19) (Polimeni et
al. 2011).
1

8`

m cond

 








1
 exp  47,7294  xa0,6246  exp  2,8235  xa0,3533
2
S  hcond Tdew  Tsurf

Hˆ

Kudara 





v

(17)
(18)



 cond Hˆ Tg   Hˆ l Tsurf 
qcond  m

(19)
Persamaan temperatur titik embun dan temperatur jenuh dapat dituliskan
dalam Persamaan (20) dan (21) (Nadeau dan Puiggali 1995).
1
(20)
Tdew 
7,242  105  4,476  106  23,3265  ln  pv   8,51  103  273
1
(21)
Tsat 
5
6
7,242  10  4,476  10  23,3265  ln  p   8,51  103  273

Daging
Daging adalah semua jaringan hewan yang sesuai untuk dikonsumsi serta
tidak menimbulkan gangguan kesehatan bagi yang mengkonsumsinya (Aberle et
al. 2001). Sifat fisik daging memegang peranan penting dalam proses pengolahan
dikarenakan sifat fisik menentukan kualitas serta jenis olahan yang akan dibuat.
Sifat fisik sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor sebelum pemotongan dan setelah
pemotongan. Faktor penting sebelum pemotongan adalah perlakuan istirahat yang
dapat menentukan tingkat stres pada ternak. Aberle et al. (2001) menyatakan
bahwa ternak yang tidak diistirahatkan akan menghasilkan daging yang berwarna
gelap, bertekstur keras dan kering. Faktor setelah pemotongan yang
mempengaruhi kualitas daging adalah metode pelayuan, metode pemasakan,
tingkat keasaman (pH) daging, dan bahan tambahan yang diberikan. Kualitas
kimia daging dipengaruhi oleh faktor sebelum dan setelah pemotongan. Faktor
sebelum pemotongan yang dapat mempengaruhi kualitas daging adalah genetik,
jenis kelamin, umur, dan pakan. Faktor setelah pemotongan meliputi kualitas
kadar air, kadar lemak, dan kadar protein (Prasetyo et al. 2013).
Kualitas daging merupakan karakteristik yang dinilai oleh konsumen dalam
memenuhi palatabilitasnya yang berkaitan dengan penilaian sensorik atau
organoleptik. Palatabilitas daging meliputi warna, keempukan, flavour dan aroma,
kebasahan (juiciness), dan kondisi pemasakan (Aberle et al. 2001). Warna
merupakan salah satu indikator kualitas daging meskipun warna tidak
mempengaruhi gizi. Umumnya daging yang normal berwarna kemerahan, daging
yang berwarna gelap dianggap kurang segar oleh konsumen (Aberle et al. 2001).
Keempukan daging merupakan faktor penting penentu kualitas daging (Vasanthi
et al. 2006). Faktor yang mempengaruhi keempukan daging digolongkan menjadi
faktor antemortem seperti genetik dan faktor postmortem yang diantaranya
meliputi metode refrigerasi, pembekuan, dan metode pemasakan. Flavour dan
aroma merupakan fenomena yang kompleks berkaitan dengan senyawa-senyawa
yang larut dan volatil. Flavour bervariasi berdasarkan atas potongan daging dan
tingkat infiltrasi lemak (Aberle et al. 2001). Kebasahan (juiciness) merupakan
kemampuan daging untuk melepaskan jus (cairan daging) selama pengunyahan.
Juiciness daging berfungsi dalam menentukan kelezatan daging karena

9
mengandung komponen cita rasa dan membantu proses fragmentasi serta
pelunakan daging selama pengunyahan (Lawrie dan Ledward 2006). Pemasakan
dapat melarutkan jaringan ikat dan mendenaturasi protein-protein miofibril yang
terdapat dalam daging. Pemasakan dapat menurunkan kemampuan protein
mengikat air sehingga terjadi peningkatan jumlah cairan daging yang keluar dari
daging. Temperatur dan lama pemasakan mempunyai pengaruh yang sangat
signifikan terhadap sifat-sifat fisik dan kualitas daging (Jamhariet el. 2007).
Komponen-komponen kimia daging sapi dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Komponen-komponen kimia daging sapi.
Komponen
1. Air
2. Protein
- Miofibriler
- Sarkoplasmik
- Jaringan ikat
3. Lipida
4. Karbohidrat
5. Senyawa bukan protein lainya
- Senyawa nitrogen
- Senyawa anorganik
6. Vitamin
Sumber : Lawrie dan Ledward (2006).

% (berat basah)
75
19
11.5
5.5
2.0
2.5
1.2
2.3
1.65
0.65
Sedikit

METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Waktu penelitian dimulai pada bulan Desember 2014 sampai dengan bulan
Mei 2015. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan
dan Hasil Pertanian, Laboratorium Bangunan Pertanian Fakultas Teknologi
Pertanian, Laboratorium Ruminansia Besar Fakultas Peternakan dan
Laboratorium Kimia Terpadu Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah daging bagian knuckle
pada paha belakang sapi peranakan Ongole (10 jam setelah sapi dipotong). Umur
sapi 2 sampai 3 tahun yang berasal dari Rumah Potong Hewan Kotamadya Bogor.
Pemasakan daging dalam pressure cooker menggunakan air mineral.
Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi:
1. Pressure cooker ukuran 8 dan 10 l dengan tekanan pembukaan katup
pengatur tekanan 1.7 bar. Bahan pressure cooker terbuat dari stainless steel.
2. Thermocouple tipe CC.

10`
Thermal recorder Chino Al 3000, Jepang.
Pressure Gauge Tekiro 2.5 Bar, Indonesia.
Kompor listrik Mitseda 1500 W, Jepang.
Stopwatch.
Timbangan Digital Metler PM 4800, Swiss.
Chromameter Minolta CR 400, Jepang.
Warner-Bratzler (WB) Chatillon 14606, USA.
Peralatan pengukur kadar protein (metode Kjeldhal).
Bahan kimia (selenium mixture, SeO2, K2SO4, CuSO4.5H2O, H2SO4, NaOH,
H3BO3, larutan bromocresol green, methyl red, dan HCl) Merck, Jerman.
12. Bor listrik.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

Rancangan Percobaan
Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri dari
2 perlakuan yaitu volume pressure cooker (10 dan 8 l) dan waktu pemasakan 0,
20, 40, dan 60 menit sebanyak 3 kali ulangan. Waktu pemasakan dihitung mulai
dari gas keluar melalui katup sampai alat pemanas dimatikan. Air yang digunakan
adalah air mineral yang tidak diberi tambahan bumbu dengan jumlah air 1.5 l
dengan berat sampel daging setiap satu kali masak 1 kg. Data dianalisis ragam
(ANOVA) menggunakan program SPSS 16, selanjutnya apabila ditemukan
perbedaan antar perlakuan maka dilanjutkan dengan uji Duncan. Validasi tekanan
gas, temperatur air, dan temperatur titik tengah daging selama pemasakan dalam
pressure cooker dihitung dengan menggunakan metode MAPE (Mean Absolute
Percentage Error).

11
Tahapan Penelitian
Pelaksanaan penelitian dilakukan dengan tahapan seperti pada Gambar 4.

Mulai
Simulasi tekanan gas dan temperatur air terhadap waktu
(menggunakan Persamaan (3)dan (26)), simulasi temperatur
tengah daging terhadap waktu dengan menggunakan
Persamaan (9)

Pemasakan daging sapi selama 60 menit
pada
Validasi model

Nilai validasi
baik > 0.8

Tidak

Ya
Pemasakan daging sapi dalam pressure cooker volume 8
dan 10 l dengan waktu 0, 20, 40, dan 60 menit
Pengujian kadar protein, WBSF, susut masak, dan warna daging
Penetapan orde kinetika perubahan kadar protein, susut
masak dengan metode Grafik
Persamaan matematika untuk menduga perubahan
kadar protein dan keempukan pada daging sapi
Selesai
Gambar 4 Diagram alir tahapan penelitian
Pengukuran Tekanan Gas, Temperatur Air dan Temperatur Daging
Tekanan gas diukur dengan menggunakan pressure gauge yang
dipasangkan pada tutup pressure cooker. Hasil ukur tekanan ditulis/dicatat setiap
dua menit. Thermocouple diletakkan pada gas, air, dan titik tengah daging
(Gambar 5). Hasil ukur dari thermocouple disimpan di thermal recorder setiap
detik. Daging sapi dibentuk slab dengan dimensi sebagaimana berikut:
1. Panjang = 5 cm, lebar = 3.5 cm, tebal = 1 cm

12`
2. Panjang = 5 cm, lebar = 3.5 cm, tebal = 1.5 cm
3. Panjang = 5 cm, lebar = 3.5 cm, tebal = 2 cm

Gambar 5 Skema percobaan alat.
Model transfer panas pada daging diturunkan berdasarkan asumsi-asumsi
sebagai berikut (Supriyanto et al. 2006):
1. Daging yang dimasak berbentuk slab, dengan tebal daging lebih kecil
dibandingkan dengan panjang dan lebar daging, sehingga transfer panas hanya
berlangsung satu arah mengikuti sumbu z yang dapat ditunjukkan pada
gambar 6.

Gambar 6 Skema transfer arah panas pada daging.
2. Transfer panas dalam daging terjadi secara konduksi dari permukaan ke dalam
daging, transfer panas konveksi dari media ke permukaan daging dianggap
konstan.
3. Temperatur air di dalam pressure cooker dianggap seragam.
4. Pemekaran daging diabaikan sehingga perubahan tebal/dimensi daging dapat
diabaikan.
5. Perpindahan lemak dan protein terlarut kedalam air diabaikan.
Persamaan Laju Gas yang Keluar Melalui Katup Pengatur Tekanan
Katup pengatur tekanan berfungsi untuk membatasi tekananan gas di dalam
pressure cooker. Tekanan gas dipengaruhi oleh massa uap air yang dihasilkan
selama proses pemanasan/pemasakan. Semakin banyak massa gas yang dihasilkan
maka semakin tinggi tekanan. Tujuan dibatasinya tekanan gas adalah untuk
menghindari kerusakan produk pangan akibat tekanan yang berlebihan. Tekanan

13
dibatasi dengan cara mengeluarkan gas apabila tekanan gas di dalam pressure
cooker melebihi tekanan yang dibutuhkan. Laju massa gas yang keluar melalui
katup pengatur tekanan dapat dihitung dengan Persamaan (22) (Polimeni et al.
2011) termodifikasi. Persamaan dimodifikasi dikarenakan adanya perbedaan
tekanan dan bentuk pressure cooker yang digunakan.







m valve  m max 1  exp 

p  pvalve
pvalve

10 10
2

(22)

Persamaan Temperatur Gas
Tekanan gas dipengaruhi oleh temperatur gas. Temperatur gas dapat
menurun dengan terbukanya katup pengatur tekanan, perpindahan panas dari
dinding pressure cooker ke udara luar, dan pengembunan yang terjadi pada
dinding pressure cooker. Penurunan temperatur gas menyebakan tekanan gas di
dalam pressure cooker menurun. Laju temperatur gas dapat dihitung dengan
Persamaan (23) (Polimeni et al. 2011) termodifikasi.
dTg
dt



1
 q  q
 m  Cp  T  m  Cp  T
mv  Cpv  ma  Cpa  l g g w evap v w boil v sat
 m condw  cp v  Tg  ( xa  Cpa  xv  Cpv )  m valve  Tg 

(23)

Massa udara dan uap air selama pemasakan mengalami perubahan. Hal ini
dikarenakan udara dan uap air mengalir keluar ketika katup pengatur tekanan
terbuka dan adanya proses pengembunan (uap air mengembun ketika bersentuhan
dengan dinding pressure cooker. Hal ini dapat terjadi ketika temperatur dinding
pressure cooker lebih rendah dari temperatur uap air). Namun disisi lain, uap air
terus bertambah dengan adanya evaporasi dan pendidihan. Persamaan untuk
menghitung laju massa udara dituliskan dalam Persamaan (24) (Polimeni et al.
2011) dan Persamaan (25) untuk uap air (Polimeni et al. 2011) termodifikasi.
dma
 m valve  xa
(24)
dt
dmv
 m valve  xa  m cond w  m boil  m evap
(25)
dt

Persamaan Temperatur Air
Waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur air dipengaruhi oleh
tebal dan jenis bahan dinding bagian bawah pressure cooker. Laju temperatur air
ditentukan seberapa besar panas yang ditransfer dari dinding bawah pressure
cooker ke air dan yang digunakan untuk menguapkan air. Laju temperatur air
dihitung berdasarkan keseimbangan energi pada air yang dapat dituliskan pada
Persamaan (26) (Polimeni et al. 2011) termodifikasi.
dTl
1

 qbl  ql  g  m evap  Cpv  Tl  m boil  Cpv  Tsat  m condw  (Cp w  Tw  Hˆ 0 )  (26)
dt

ml  Cpl

Pemanasan pada dinding bawah pressure cooker menyebabkan temperatur
naik. Jika panas terus ditambahkan, maka uap yang terbentuk akan semakin
banyak, namun temperatur air tidak berubah. Hal ini disebabkan energi kalor yang

14`
diberikan saat pemanasan digunakan untuk mengubah struktur molekul air atau
digunakan untuk merubah fase cair menjadi fase uap. Berubahnya air menjadi uap
menyebabkan massa air di dalam pressure cooker berubah. Laju massa air selama
pemasakan dapat dihitung dengan Persamaan keseimbangan massa yang dapat
dituliskan pada Persamaan 27 (Polimeni et al. 2011) termodifikasi.
dml
 cond w  m
 boil  m
 evap
m
dt

(27)

Polimeni et al. (2011) dalam percobaanya menggunakan pemasakan
metode uap dimana PTFE dipanaskan dengan uap (blanching). Model
keseimbangan temperatur gas, temperatur air, massa uap, dan massa air yang
dikembangkan terdapat parameter laju pengembunan pada PTFE. Sedangkan pada
penelitian ini, daging diletakkan di dalam air, sehingga parameter laju
pengembunan pada model keseimbangan temperatur gas, temperatur air, massa
uap, dan massa air dihilangkan.
Persamaan Temperatur Dinding Pressure Cooker
Dinding bawah pressure cooker bersentuhan langsung dengan plat pemanas.
Besarnya panas yang diterima dinding bawah pressure cooker ditentukan oleh
daya kompor listrik. Temperatur air, tebal, dan jenis bahan pressure cooker
mempengaruhi laju temperatur dinding bawah pressure cooker. Temperatur pada
dinding vertikal akan meningkat seiring dengan naiknya temperatur gas. Selain itu,
temperatur udara luar, tebal, dan jenis bahan dinding pressure cooker
mempengaruhi laju temperatur dinding vertikal pressure cooker. Polimeni et al.
(2011) mengembangkan model keseimbangan temperatur dinding pressure cooker
pada dinding bagian luar dan dalam, sedangkan pada penelitian ini temperatur
dinding bagian dalam dan luar diasumsikan sama. Penyederhanaan dilakukan
karena tidak adanya perbedaan hasil perhitungan yang signifikan (dikarenakan
tebal dinding pressure cooker relatif tipis). Persamaan temperatur dinding
pressure cooker bagian bawah (horizontal) dan dinding vertikal dapat dituliskan
pada Persamaan (28) dan (29) (Polimeni et al. 2011) termodifikasi.
qhpb  qbl
dTb

(28)
dt
Sb  thb  b  Cpb

dTw qg w  qwamb  qcondw

(29)
dt
S w  thw   w  Cpw
Persamaan (10) dan (23) sampai dengan (29) diselesaikan dengan metode
numerik beda hingga Euler, dengan menggunakan program microsoft Excel 2010.
Nilai parameter yang digunakan untuk simulasi disajikan pada Lampiran 1.

Pengujian Kadar Protein
Kadar protein kasar daging diukur dengan metode Kjeldahl di Laboratorium
Kimia Terpadu, Institut Pertanian Bogor. Sampel untuk pengujian protein diambil
dari bagian bawah tumpukan. Penentuan kadar protein dengan metode Kjeldahl
menurut SNI 01-2891-1992 (Standar Nasional Indonesia cara uji makanan dan
minuman). Sampel ditimbang seberat 0.51 g, kemudian dimasukkan kedalam labu

15
Kjeldahl 100 ml dan tambahkan 2 g campuran selenium dan 25 ml H2SO4 pekat.
Labu dipanaskan diatas pemanas listrik atau pembakar bunsen sampai mendidih
dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan (sekitar 2 jam). Labu didinginkan,
kemudian encerkan dan masukkan kedalam labu ukur sampai tanda tera. Larutan
sebanyak 5 ml dimasukkan kedalam alat penyuling, kemudian tambahkan 5 ml
NaOH 30% dan suling selama kurang lebih 10 menit. Sebagai penampung
gunakan 10 ml larutan asam borat 2% dan campuran BCG-MR (bromocresol
green dan methyl red). selama proses penyulingan ujung pipa kondensor harus
selalu tercelup dalam larutan asam borat dan campuran BCG-MR. Setelah itu,
ujung pipa tabung dibilas dengan air suling dan lakukan titrasi dengan larutan HCl
0.01N, kemudian lakukan penetapan blanko. Kadar protein (%) dihitung dengan
Persamaan (30).
V  V2   N  0.014  fk  fp  100%
Kadar protein  1
(30)
W
Pengujian Warner-Bratzler Shear Force
Keempukan daging diukur dengan Warner-Bratzler Shear Force (WBSF).
Sampel daging dibentuk silinder dengan diameter 1.27 cm dan panjang 3-5 cm
(Suryati et al. 2008). Sampel kemudian dikenai pisau pengiris pada alat secara
melintang sampai terbelah menjadi dua. Nilai Warner-Bratzler Shear Force
ditentukan berdasarkan skala yang ditunjukkan alat ukur dalam satuan kg.cm-2
(Suryati et al. 2008). Sampel diambil dari tumpukan paling atas.
Pengujian Susut Masak
Setelah daging diberi perlakuan waktu memasak dan volume pressure
cooker, daging ditiriskan pada temperatur ruang hingga beratnya konstan. Daging
ditimbang dengan menggunakan timbangan (Metler PM 4800-0,01, Swiss). Susut
masak adalah selisih antara berat sebelum dimasak dan setelah dimasak (Segovia
et al. 2007)
Pengujian Warna
Pengujian warna daging menggunakan chromameter, Prinsip dasarnya,
warna daging dapat diukur dengan notasi atau dimensi warna tristimulus. Ketiga
notasi warna didefinisikan sebagai hue atau warna (misalnya merah, biru, dan
hijau); nilai, yaitu terang atau gelap dan kroma yaitu jumlah atau intensitas warna.
Setiap warna dapat dibentuk dari campuran antara ketiga warna utama (merah,
biru, hijau) dan jumlah yang dibutuhkan untuk membentuk suatu warna disebut
nilai tristimulus. Warna daging (nilai L, *a, b*) yang sudah dimasak diukur
menggunakan chromameter (Minolta CR 400, Jepang). Pengukuran dilakukan
pada dua sisi permukaan sampel. Notasi L menunjukkan parameter kecerahan
(light). Nilai L merupakan parameter untuk menilai terang-gelap gambar.
Sedangkan nilai a* merupakan parameter untuk menilai warna dari merah ke
hijau. Kemudian, nilai b* untuk menilai warna dari kuning ke biru (De man
1999).

16`
Penentuan Model Persamaan Matematis
Model matematis hubungan antara kadar protein terhadap waktu,
keempukan terhadap waktu, dan susut masak terhadap waktu diduga mengikuti
kinetika orde nol, satu, dan dua. Penentuan orde kinetika dan konstanta laju
perubahan kandungan protein dan keempukan dilakukan dengan metode grafik
(Wright 2004). Orde kinetika ditentukan berdasarkan nilai koefisien determinasi
(R2) yang paling mendekati 1 dan nilai konstanta laju perubahan dapat diperoleh
dari kemiringan kurva/slope (Wright 2004).
Validasi Model
Validasi model untuk menghitung kesalahan antara simulasi dengan hasil
pengukuran menggunakan metode MAPE (Mean Absolute Percentage Error)
yang dapat ditulis dalam Persamaan (31).
N
Xt  Ft

Xt
MAPE  t 1
 100
(31)
Z

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Pengukuran dan Simulasi Tekanan Gas
Nilai hasil pengukuran dan simulasi tekanan gas (uap air dan udara)
disajikan pada Lampiran 2 dan 3. Data hasil pengukuran dan perhitungan simulasi
tekanan uap air diplotkan kedalam Grafik sehingga didapatkan kurva perubahan
tekanan uap air terhadap waktu ditunjukkan pada Gambar 7. Secara umum kurva
hasil simulasi gas dapat mengikuti kurva hasil pengukuran baik pressure cooker
volume 10 l (Gambar 7a) dan 8 l (Gambar 7b). Hasil pengukuran pada 8 menit
pertama untuk pressure cooker volume 10 l dan 5 menit pertama pada volume 8 l,
perubahan tekanan yang terjadi sangat kecil (horizontal). Hal ini dikarenakan
panas dari plat pemanas atau kompor listrik masih digunakan untuk memberi
panas pada dinding bawah pressure cooker dan pada air yang temperaturnya
masih rendah. Selain itu katup udara masih terbuka sehingga uap yang dihasilkan
dan udara yang ada dalam pressure cooker mengalir keluar. Ketika uap yang
dihasilkan terus bertambah, maka tekanan gas akan mendorong katup udara untuk
menutup. Dengan menutupnya saluran udara, maka tekanan naik dengan cepat.
Hal ini dikarenakan temperatur air yang terus meningkat, sehingga menghasilkan
uap yang lebih banyak. Pada saat tekanan gas di dalam pressure cooker melebihi
tekanan katup pengatur tekanan, maka katup pengatur tekanan akan terbuka dan
gas akan keluar (awal periode dua atau akhir periode pertama). Ketika gas keluar
dan tekanan gas di dalam pressure cooker turun di bawah tekanan katup pengatur
tekanan, maka katup pengatur tekanan menutup kembali. Proses ini terus
berlangsung sampai plat pemanas dimatikan, sehingga pada periode dua tekanan
gas di dalam pressure cooker menjadi konstan. Pada periode ketiga, tekanan gas

17
turun dengan cepat. Hal ini dikarenakan plat pemanas atau kompor listrik
dimatikan dan katup pengatur tekanan dibuka, sehingga gas keluar dengan cepat.
Untuk pressure cooker volume 10 l katup pengatur tekanan hasil simulasi
mulai terbuka pada waktu ke 7.5 menit dengan tekanan 1.7 bar atau lebih awal 5.5
menit dari hasil pengukuran. Sedangkan pressure cooker volume 8 l, katup
pengatur tekanan hasil simulasi mulai terbuka pada waktu ke 6.5 menit dengan
tekanan 1.75 bar atau lebih awal 4 menit dari hasil pengukuran. Perbedaan ini
disebabkan pada periode pertama diasumsikan tidak ada gas yang keluar. Setelah
katup pengatur tekanan terbuka, tekanan berfluktuasi dari 1.65-1.72 bar untuk
volume 10 l dan 1.7-1.76 bar untuk volume 8 l. Berfluktuasinya tekanan gas
dikarenakan kurang sesuainya nilai asumsi koefisien penurunan tekanan (K) dan

. Tingkat kesalahan (MAPE) model untuk pressure cooker volume 10 l
7.1% dan 2.9% untuk volume 8 l. Tekanan yang dihasilkan pressure cooker
volume 8 l pada hasil pengukuran lebih tinggi 0,05 bar dari pada pressure cooker
volume 10 l. Hal ini disebabkan ruang gas yang ditempati pada volume 8 l lebih
kecil sehingga menyebabkan densitas gas lebih tinggi dibandingkan pada pressure
cooker volume