Variabel Operasi Ekstrusi EKSTRUSI 1. Proses Ekstrusi

10 partike l bahan akan diproses dengan lebih konsisten sehingga diperoleh struktur dan tekstur yang lebih homogen. Ekstruder ulir ganda me miliki fle ksibilitas yang lebih baik dibandingkan dengan ekstruder ulir tunggal. Pada e kstruder ulir tunggal, rancangan ulir, sistem pe masukan bahan feeding, dan pola suhu di dala m e kstruder merupakan t iga fa ktor yang berkaitan erat. Pada ekstruder berulir ganda, ketiga faktor ini tida k berkaitan erat, sehingga operator dapat mengendalikan kondis i-kondisi tersebut untuk mengahasilkan te kstur produk akhir yang diinginkan Muchtadi et al. 1987.

3. Variabel Operasi Ekstrusi

Menurut Harper 1981, terdapat dua tipe variabel operasi pada proses ekstrusi, yaitu variabel dependen dan independen. Va riabe l independen adalah variabel-variabe l yang dapat dikontrol oleh operator dan tidak tergantung pada faktor lain yang ada di dalam sistem. Sebaliknya, variabel dependen me rupakan variabel-variabel yang dapat mencapai n ila i tertentu, tergantung dari nilai va riabel independen. Variabel independen yang me mpengaruhi suatu proses ekstrusi antara lain adalah ingredien bahan, ke le mbaban, desain ulir dan laras screw and barrel design, desain cetakan die, kecepatan putar ulir sc rew speed, te mperatur, p reconditioning, dan kecepatan masuk bahan. Sedangkan variabel dependen pada proses ekstrusi terdiri dari v iskositas, shear rate, flow rate, tekanan, tenaga power, la ma tinggal residence time, temperatur, dan karakteristik produk. Guy 2001 men jelaskan bahwa sifat paling penting dari proses ekstrusi adalah sifat keberlan jutan yang beroperasi pada keseimbangan antara masukan input dan keluaran output. Oleh ka rena itu, untuk mendapatkan kara kteristik e kstrudat yang diinginkan , masukan harus diatur pada tingkat yang tepat untuk mencapai kondisi fisik dan perubahan proses kimia yang baik. Kondisi fisik dan kimia in i me rupakan variabel dependen yang akan menentukan sifat produk, sedangkan masukan input me rupakan variabel independen. Hubungan antara variabel dependen dan independen yang baik harus dijaga pada tingkat optimu m dengan celah perubahan proses sekecil mungkin untuk men jaga keseraga man produk. a. Variabel Bahan Ingredien bahan dengan komposisi yang tepat serta kondisi proses optimu m me rupakan variabel independen yang menjadi perhatian utama pada penelitian ini. Ko mbinasi yang baik dari ingredien yang tepat serta kondisi proses optimu m d iperlukan untuk me mperoleh ka rakteristik produk yang renyah, mengembang, tidak mudah larut dala m med ia saji, masak, dan siap dikonsumsi. Guy 1994 meng klasifikasikan bahan-bahan yang me miliki peran fungsional dalam pemasakan ekstrusi ke da la m tujuh grup yang dikenal sebagai Sistem Klasifikasi Guy. 1 Bahan-bahan pembentuk struktur Grup pertama adalah bahan-bahan yang berperan me mbentuk struktur, yang berupa biopolimer. Biopolimer dapat berupa pati-patian ala mi ataupun polime r pati. Pati-patian a la mi me miliki ukuran part ike l yang lebih besar dibandingkan polimer pati, sehingga tidak me mberikan pengembangan optimu m. Oleh ka rena itu, ko mbinasi antara pati-patian alami dan polime r pati dengan komposisi yang tepat diperlukan untuk me mbentuk struktur dan pengembangan yang diinginkan. Pati terdiri dari dua komponen utama, yaitu amilopketin dan amilosa. Amilopekt in me rupakan ko mponen yang lebih besar ka rena me miliki struktur bercabang. Berat mole kul a milopekt in lebih besar dari 108 Da lton dan me mbe rikan pengembangan 1-2 mlg. Na mun demikian, pemotongan mekanik yang tinggi dapat 11 mengurangi berat mo lekulnya hingga 106 D dan me mberikan pengembangan hingga 25 mlg. A milosa me miliki ukuran yang leb ih kecil karena strukturnya yang lin ier. Berat mo leku lnya berkisar antara 2-10 5 D dan me mberikan pengembangan yang paling besar pada pati-patian ala mi. Muchtadi et al. 1987 juga menje laskan bahwa pati dengan kandungan amilosa tinggi akan menghas ilkan produk ekstrusi yang lebih pejal, padat, keras, tetapi kurang menge mbang. Pati dengan kandungan amilopektin tinggi akan menghasilkan produk ekstrusi yang mengembang puffing, ringan, porous, garing, dan renyah. Hal ini terjadi karena a milopekt in dengan struktur bercabang mengala mi kerusakan yang lebih besar dan tidak ma mpu saling menyusun secara efektif di dala m laras maupun cetakan, sehingga membantu pengembangan produk. Amilosa lebih tahan terhadap kerusakan me kanik sela ma proses daripada amilopekt in. Amilosa Amilopekt in Gambar 5. A milosa dan Amilopekt in Sebagian besar pati yang akan diekstrusi me miliki kadar air dibawah 50, sehingga apabila dipanaskan pada suhu tingi akan terjadi peleburan granula pati Wira kartakusumah 1981. Pe leburan granula pati ini dapat berupa terbentuknya ko mple ks pati dengan lema k, atau diduga sebagai akibat terjadinya perubahan ko mposisi ko mponen kimia pati karena perlakuan suhu yang terlalu tinggi. Muchtadi et al. 1987 menyatakan bahwa a milosa me mbentuk ko mple ks dengan lip ida-lip ida selama proses ekstrusi sehingga sangan me mbantu untuk me mpertahankan struktur alamiahnya. Eastman et al. 2001 menyebutkan bahwa pati juga me miliki ke ma mpuan untuk me mbentuk lapisan yang dapat me mperla mbat terserapnya susu ke dala m produk sereal. 2 Bahan-bahan pengisi fase terdispersi Grup kedua merupakan bahan-bahan pengisi yang terdispersi ke dala m lapisan pati, diantaranya adalah protein gluten, albumin dan materia l berserat selulosa, hemi - selulosa, lignin, bekatul. Protein gluten dalam ju mlah lebih kecil dari 30 akan terhidrasi dala m air dan mengala mi pengecilan ukuran oleh ulir e kstruder menjad i berukuran sekitar 5µm setelah proses. Protein larut air lainnya albumin terkoagulasi pada suhu tinggi dan ke mudian akan rusak dan terpecah men jadi part ikel dengan ukuran yang sama. Materia l berserat tidak berubah ukurannya selama e kstrusi . Keberadaan fase terdispersi me mpengaruhi proses ekstrusi dengan dua cara. Kehadiran material terdispersi secara fisik di d inding sel partike l mengurangi potensi pengembangan dari pati dengan cara penetrasi ke lapisan dinding sel. Kehadiran materia l terdispersi juga me mpengaruhi pengembangan pada lubang keluaran die dengan sifat balik e lastik elastic recoil. Sifat ini juga akan mengurangi pengembangan produk. 12 3 Bahan-bahan yang berperan sebagai pelu mas dan plastisizer Bahan-bahan yang berperan sebagai plastisizer dapat berupa air dan le ma k atau minyak. Pena mbahan air me rubah bahan-bahan kering menjad i plastis. Lema k dan minyak dapat mengurangi pe motongan dengan cara melu masi part ike l yang saling berinteraksi di dala m adonan dan partikel yang bergesekan dengan permukaan loga m dari ulir atau dinding laras. Penambahan satu atau dua persen lemak atau minyak dapat menghasilkan efek yang besar pada proses ekstrusi. Sela ma proses, lemak akan me mbentuk struktur baru dengan pati yaitu komple ks antara amilosa dan asam oleat Hanna dan Bhatnagar 1994. Struktur baru yang terbentuk ini dapat menghambat pengembangan produk ekstrusi dan me mbuatnya lebih pejal dan renyah. Sela in itu, le mak dapat melapisi bagian luar granula pati sehingga mengha mbat penetrasi air ke dala m granula. Hal in i akan menyababkan tingkat gelatinisasi yang lebih rendah Po lina 1995. 4 Padatan terlarut Padatan terlarut meliputi gula dan gara m yang berperan sebagai agen pemberi flavor dan hume ktan. Ko mponen-ko mponen ini akan terlarut dala m a ir bebas dala m adonan pada saat pengadukan awal. Efeknya terhadap proses ekstrusi tergantung pada konsentrasi dan interaksi kimia dengan polimer pati dan protein. Gu la juga akan berko mpetisi dengan pati untuk mendapatkan air yang tersedia. Hal ini dapat me mpengaruhi hidrasi dan ekspansi optimal dari pati. Kadar gula internal bahan sebaiknya tidak me lebih 16 East man et al. 2001. Gara m berperan untuk meningkat kan viskositas dalam laras ekstruder sehingga men ingkatkan konversi energi mekan is me mpercepat pemasakan dan meningkatkan pengembangan produk. Gara m juga me mpengaruhi ke larutan dan kekentalan protein, karena itu ketegaran tekstur dan ekspansi produk ekstrusi akan meningkat M ille r 1995. 5 Bahan pembentuk sel Kalsiu m ka rbonat dan magnesium silikat me rupakan contoh bahan pembentuk sel. Pena mbahan bahan tidak larut yang sangat halus dapat mengurangi energi yang diperlukan untuk me mbentuk ge le mbung dalam lap isan pati, dan men ingkatkan ju mlahnya dari ratusan hingga puluhan ribu per mililiter. 6 Bahan pemberi warna Penggunaan bahan-bahan pemberi warna diuta ma kan adalah yang tahan panas stabil ataupun yang berupa prekursor. 7 Bahan pemberi flavor Penambahan bahan pemberi flavor dapat dila kukan saat proses ekstrusi berlangsung maupun setelahnya. b. Variabel Proses dan Operasi Variabel proses yang dapat dikendalikan dengan mesin yang ada dan yang berperan dala m me mpengaruhi kara kteristik produk a khir an tara lain suhu, kecepatan putar ulir, kecepatan masuk bahan, desain cetakan. 13 1 Suhu Suhu terutama berfungsi untuk me masak bahan sehingga saat keluar dari ektruder, produk siap d ikonsumsi. Sela in itu, suhu juga me mpengaruhi perubahan mo leku ler bahan. Ekstrusi pemasak cook ing extruder pada umu mnya menggunakan suhu antara 150-200 o C. Dengan suhu ini, bahan yang masuk ke da la m e kstruder akan mengala mi proses pemasakan sehingga saat keluar produk sudah masak dan siap dikonsumsi. Ko mponen mikrobia l yang terdapat pada bahan dapat dihilangkan, dengan me min ima lkan kehilangan kandungan gizi p roduk mengingat bahwa proses yang digunakan adalah proses HTST. Se lain itu, ko mponen anti nutrisi seperti tripsin inhibitor, he maglutinin, dan gosipol juga dapat dihilangkan Muchtadi et al. 1987 Di dala m laras ekstruder, air akan menguap dan menjadi uap air, na mun tertahan di dala m bahan karena tekanan yang dihasilkan putaran ulir. Saat ke luar dari cetakan, akan terjadi proses flashing dimana uap air segera meninggalkan bahan karena perbedaan tekanan, dan menyebabkan produk mengembang. 2 Ulir dan Kecepatan Putar Ulir Pada sebuah ekstruder biasanya terdapat tiga bagian ulir utama yang dapat diatur suhunya lewat pemanas eksternal. Bagian pertama adalah bagian masukan feed section. Bahan mula -mula masuk ke dala m ulir le wat bagian ini. Fungsi utama bagian masukan adalah untuk me mastikan bahwa bahan yang masuk cukup sehingga ulir tida k dala m keadaan kosong starved. Bagian kedua adalah bagian ko mpresi compression section. Bagian ini bahan mu lai dipanaskan dan ditekan oleh ulir a kibat penurunan jara k antara ulir dengan dinding laras. Karakteristik bahan berubah dari bentuk granula ataupun partikulat menjadi bentuk amorf atau adonan plastis. Bagian terakhir adalah bagian pengendali metering section, dimana bahan akan mengala mi pe motongan dan pemanasan maksima l. Konversi energi mekanis menjadi besar yang menyebabkan peningkatkan suhu yang lebih cepat. Tingkat pe motongan yang tinggi akan men ingkatkan pengadukan internal sehingga suhu ekstrudat menjadi lebih seraga m Harper 1981. Kecepatan putar ulir akan menentukan tingkat pemotongan dan energi mekan is yang berpengaruh pada suhu bahan. Kecepatan ulir juga berpengaruh pada keseragaman pengadukan dan suhu, yang sangat penting untuk menjaga ―titik mati‖ tidak terbentuk. Titik mat i adalah daerah-daerahtitik-titik di da la m ekstruder dimana aliran dapat terhenti sehingga menyebabkan aliran bahan yang terla mpau panas dan bentuk fisik yang telah berubah Muchtadi et al. 1987. Tingkat pe motongan bahan akan sema kin meningkat dengan mena mbah kecepatan ulir bahan. Geo metri dan rancangan ulir juga me mpengaruhi tingkat pe motongan bahan, yaitu bentuk ulir, jara k u lir dengan dinding laras, serta bentuk dan susunan tonjolan ulir. Akan tetapi, variabel in i telah ditetapkan pada mesin ekstruder, sehingga tidak leluasa untuk diubah. 3 Kecepatan Masuk Bahan Kecepatan masuk bahan dapat diatur dengan mengendalikan kecepatan auger atau ulir pengumpan. Ulir pengumpan berfungsi untuk menyeragamkan bahan serta me la kukan pe motongan bahan sebelum masuk ke e kstruder. Ha l ini penting untuk mencegah penyebaran air atau kele mbaban yang tidak me rata yang dapat menyebabkan distribusi suhu yang tidak merata dan ―titik mati‖ di dalam ekstruder. Kecepatan masuk bahan juga mempengaruhi ju mlah aliran bahan di dalam laras. Ju mlah bahan yang 14 masuk sebaiknya cukup untuk mencegah terbentuknya kantong -kantong udara di dala m laras. Pe mbentukan kantong-kantong udara ini a kan me mpengaruhi ketida kseragaman produk yang dihasilkan Harper 1981: Muchtadi et al. 1987. 4 Desain Cetakan Desain cetakan akan mempengaruhi bentuk produk yang dihasilkan. Pada beberapa desain cetakan yang me miliki lubang ganda dengan bentuk lingkar yang tidak simetris terhadap sumbu alat, dapat terjadi perbedaan tekanan diantara lubang cetakan. Hal ini dapat menyababkan aliran bahan yang tidak seragam sehingga produk yang dihasilkan t idak konsisten.

C. Sarapan Sereal