Sifat Fisik dan Kimia Beras
produk pangan dapat ditentukan. Tipe-tipe kurva sorpsi isothermis bahan pangan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Tipe-tipe kurva sorpsi isotermis Sumber: Hui et al. 2008
Menurut Labuza dan Bilge 2007, secara umum ada tiga tipe bentuk kurva isotermis. Tipe I adalah bentuk kurva sorpsi isotermis yang khas untuk bahan
pangan antikempal. Tipe II adalah kurva sorpsi isotermis yang berbentuk sigmoid dan paling banyak ditemukan pada produk pangan. Produk pangan kering
umumnya memiliki kurva sorpsi isotermis yang berbentuk sigmoid. Tipe III mewakili kurva sorpsi isotermis untuk bahan kristal, misalnya sukrosa. Namun
menurut Arpah 2007, beberapa literatur membagi bentuk kurva sorpsi isotermis menjadi lima tipe. Tipe IV dan tipe V merupakan variasi dari tipe II. Tipe IV
memiliki kurva yang mirip gabungan antara kurva tipe II dengan tipe III, sedangkan tipe V memiliki kurva yang mirip gabungan antara kurva tipe II dan
tipe I. Berdasarkan keadaan air dalam bahan pangan, kurva sorpsi isotermis terbagi
kedalam tiga daerah. Daerah pertama mempunyai nilai a
w
sampai 0.3, Pada daerah ini air terdapat dalam bentuk monolayer satu lapis dengan air yang terikat sangat
kuat. Daerah kedua mempunyai kisaran a
w
dari 0.3-0.7. Pada daerah kedua, air terikat kurang kuat dan merupakan lapisan-lapisan yang disebut dengan air
multilayer . Air yang terdapat pada daerah ini berperan sebagai pelarut sehingga
aktivitas enzim dan pencoklatan non enzimatik dapat terjadi. Daerah ketiga
Kadar air kesetimb
angan Kadar air
kesetimb angan
Kadar air kesetimb
angan Kadar air
kesetimb angan
Kadar air kesetimb
angan
Aktivitas air Aktivitas air
Aktivitas air
Aktivitas air Aktivitas air
merupakan daerah yang mempunyai nilai a
w
di atas 0,7. Daerah ini merupakan daerah air bebas, dimana pada daerah ini terjadi kondensasi air pada pori-pori
bahan. Keadaan air dalam kondisi bebas ini dapat mempercepat proses kerusakan produk pangan Arpah, 2007. Secara umum kurva sorpsi isotermis pada bahan
pangan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Kurva sorpsi isotermis pada bahan pangan secara umum Sumber: Chaplin 2009
Pada umumnya kurva sorpsi isotermis berbentuk sigmoid yaitu menyerupai huruf S Buckle et al., 2007. Kurva sorpsi isotermis adsorpsi dimulai dari kondisi
kering hingga kondisi basah, misalnya proses rehidrasipenyerapan air. Sedangkan, kurva sorpsi isotermis desorpsi dimulai dari kondisi basah ke kondisi
kering, misalnya proses dehidrasiproses pengeringan. Pada jenis bahan pangan yang sama grafik penyerapan uap air dari udara oleh bahan pangan kurva
adsorpsi dan grafik pelepasan uap air oleh bahan pangan ke udara kurva desorpsi tidak pernah berhimpit. Kadar air isotermis desorpsi lebih tinggi
nilainya dibandingkan dengan isotermis adsorpsi pada nilai aktivitas air a
w
yang sama. Keadaan tersebut disebut sebagai fenomena histeria. Fenomena histeria
diperlihatkan oleh perbedaan nilai-nilai kadar air kesetimbangan yang diperoleh dari proses adsorpsi dan desorpsi. Bentuk kurva dan besarnya tingkat histeria
Kadar air k e
setimbangan bk
Aktivitas air a
w
Air terikat sangat kuat
Monolayer Air terikat kurang kuat
multilayer Air bebas
Pelepasan uap air
Penyerapan uap air
suatu produk pangan sangat beragam tergantung pada komposisi bahan penyusunnya, suhu, dan waktu penyimpanan Rahman, 2009.
2. Model Persamaan Sorpsi Isotermis
Model matematika mengenai kadar air kesetimbangan atau sorpsi isotermis telah banyak dikemukakan oleh para ahli. Namun model-model matematika yang
dikembangkan pada umumnya tidak dapat mencakup keseluruhan kurva sorpsi isotermis dan hanya dapat memprediksi kurva sorpsi isotermis pada salah satu
dari ketiga daerah sorpsi isotermis. Kesesuaian setiap model isotermis terhadap isotermis produk pangan tergantung pada kisaran a
w
dan jenis bahan penyusun produk pangan tersebut Arpah, 2007.
Ada beberapa model matematika yang umumnya digunakan untuk menentukan kurva sorpsi isotermis bahan pangan, yaitu model Henderson, Caurie,
Oswin, Clayton, dan Hasley. Secara empiris, Henderson mengemukakan persamaan yang menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan bahan
pangan dengan kelembaban relatif ruang simpan. Persamaan ini berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air dan merupakan salah satu persamaan yang
paling banyak digunakan pada bahan pangan kering. Model Caurie berlaku untuk kebanyakan bahan pangan pada selang a
w
0.0-0.85 dan model Oswin berlaku untuk bahan pangan pada RH 0-85. Model Oswin juga sesuai bagi kurva sorpsi
isotermis yang berbentuk sigmoid. Sedangkan model Chen-Clayton berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air. Pada percobaanya Hasley mengemukakan
suatu persamaan yang dapat menggambarkan proses kondensasi pada lapisan multilayer
. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk bahan makanan dengan kelembaban relatif 10-81 Chirife dan Iglesias, 1978 diacu dalam Arpah, 2007.
Adapun persamaan dari model-model tersebut dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6 Model-model persamaan sorpsi isotermis bahan pangan
Model Persamaan Keterangan
Henderson 1-a
w
= exp-KMen • Me: kadar air kesetimbangan
Caurie ln Me = ln P1-P2a
w
• a
w
: aktivitas air Oswin
Me = P1[a
w
1- a
w
] P2 • K dan n: konstanta
Chen Clayton a
w
= exp[-P1expP2Me] • P1 dan P2 : konstanta
Hasley a
w
= exp[-P1MeP2]
Sumber: Chirife dan Iglesias 1978 diacu dalam Arpah 2007