KARAKTERISTIK PENYERAPAN UAP AIR 1.

14

B. KARAKTERISTIK PENYERAPAN UAP AIR 1.

Karakteristik Produk Menurut Dogan 2006, biskuit merupakan produk bakeri yang lebih sering dikonsumsi dibandingkan dengan produk bakeri lainnya. Kelebihan biskuit adalah mempunyai umur simpan yang relatif lama dan disukai karena enak, manis dan renyah. Menurut SII tahun 1990, biskuit dapat diklasifikasikan menjadi biskuit keras, kraker, kukis dan wafer. Biskuit keras dibentuk dari adonan keras dan memiliki tekstur padat. Kraker adalah biskuit yang dibuat dari adonan keras melalui fermentasi dan memiliki struktur yang berlapis-lapis. Kukis merupakan jenis biskuit yang dibuat dari adonan lunak dengan sifat lebih renyah karena tekstur yang kurang padat. Wafer adalah jenis biskuit dari adonan cair yang sangat renyah dan memiliki tekstur yang berongga. Wafer merupakan jenis biskuit yang sangat tipis dengan ketebalan kurang dari 1 mm sampai dengan 4 mm yang mempunyai tekstur lembut. Menurut Dogan 2006, wafer dihasilkan dari penumpukan wafer setelah diisi dengan krim flavor dan kemudian ditutupi dengan saus coklat. Bahan adonan wafer terdiri dari gula, tepung, air, garam, lemak, dan bahan lainnya. Terdapat dua tipe wafer yaitu wafer yang kandungan gulanya tinggi lebih dari 10 dan kandungan gulanya rendah. Wafer stick termasuk ke dalam jenis wafer dengan kandungan gula tinggi, yang berbentuk seperti tongkat yang berisi krim berulir didalamnya. Menurut Manley 1998, kandungan gula dalam adonan wafer stick sekitar 40-70 gula terhadap tepung. Wafer stick terdiri dari dua bagian yaitu kulit sebagai base-nya dan krim. Untuk ukuran panjang dan rasanya disesuaikan dengan spesifikasi dari setiap produk wafer stick. Mutu utama produk biskuit seperti wafer stick adalah kerenyahannya Manley, 1998. Menurut Piazza dan Masi 1997, kerenyahan merupakan kombinasi dari faktor fisik, mekanik, tactile , suara dan getaran. Menurut Labuza dan Katz seperti yang dikutip oleh Piazza dan Masi 1997, kerenyahan dipengaruhi oleh sejumlah air terikat pada matriks karbohidrat yang mempengaruhi pergerakan relatif 15 dari daerah kristalin dan amorf. Contoh wafer stick dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. wafer stick Produk pangan kering seperti wafer stick sangat sensitif terhadap perubahan kadar air karena makanan kering akan mengalami kerusakan apabila menyerap uap air berlebih yang akan menyebabkan kerusakan tekstur. Menurut Navarrete et al.2004, hal ini disebabkan uap air akan menyebabkan efek plasticizing dan pelunakan terhadap pati atau protein yang mengakibatkan penurunan mutu tekstur wafer.

2. Laju Serap Uap Air

Salah satu hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan umur simpan adalah transfer uap air dari pertukaran uap air diantara makanan dan lingkungan. Produk pangan dapat bersifat higroskopis, yaitu dapat menyerap uap air dari udara sekelilingnya adsoprsi dan juga sebaliknya dapat melepaskan sebagian air yang dikandungnya ke udara desorpsi. Transfer uap air dapat menyebabkan perubahannya yang tidak dinginkan tergantung pada karakteristik produk. Perubahan ini meliputi : proses fisik seperti penggumpalan dari makanan bubuk dan kehilangan kerenyahan sebagai akibat dari penyerapan uap air, pertumbuhan mikroba sebagai akibat peningkatan jumlah air tersedia dari penyerapan uap air, dan proses kimia seperti reaksi pencoklatan enzimatik dan non enzimatik Eskin dan Robinson, 2001. 16 Produk biskuit yang mempunyai kadar air rendah bersifat higroskopis yang dapat menyerap uap air sangat cepat seperti terlihat pada Gambar 2. Gambar 2. Kurva pertambahan kadar air produk biskuit terkemas Robertson, 1993 Berdasarkan Gambar 2, dapat diketahui bahwa pada produk biskuit terkemas yang disimpan pada kelembaban udara 75 dan suhu 20 °C akan mengalami penyerapan uap air sangat tinggi seiring dengan bertambahnya waktu sampai pada kondisi setimbang. Dengan demikian, faktor lingkungan harus diperhatikan dalam penyimpanan produk makanan kering seperti yang terlihat pada Gambar 2 karena kelembaban udara mempunyai pengaruh yang besar terhadap laju serap air Eskin dan Robinson, 2001.

C. SORPSI ISOTHERMIS

1. Aktivitas Air

Istilah aktivitas air a w dikenalkan pada tahun 1950an yang menggambarkan keadaan air dalam produk. Aktivitas air merupakan faktor kunci dalam pertumbuhan mikroba, produksi racun, reaksi enzimatis dan sebagainya Mercado dan Canovas, 1996. 17 Bentuk murni air dalam makanan adalah kristal es dan uap air. Penurunan tekanan uap air oleh zat terlarut merupakan faktor penting yang mempengaruhi sifat air dalam makanan. Hal ini diistilahkan menjadi a w sebagai perbandingan tekanan uap air dalam larutan atau dalam makanan p w dan tekanan uap air murni pada suhu yang sama p o w seperti yang terlihat pada persamaan 4. Selanjutnya, dalam keadaan setimbang a w sering dihubungkan dengan kelembaban udara setimbang ERH dari lingkungan yaitu kelembaban udara saat terjadinya kadar air kesetimbangan sehingga dapat dirumuskan hubungannya seperti yang terlihat pada persamaan 5 Eskin dan Robinson, 2001. w w w p p a = ............... 4 ERH = a w x 100 . ............... 5 Nilai aktivitas air untuk setiap produk pangan besarnya tertentu, namun demikian produk pangan dapat dikelompokkan berdasarkan hubungan a w dan kadar air, seperti terlihat pada Gambar 3. Gambar 3. Kurva aktivitas air produk panganMujumdar dan Devahasti, 2000 Aktivitas air a w merupakan faktor penting yang mempengaruhi kestabilan dari makanan kering selama penyimpanan. Aktivitas air dapat 18 mempengaruhi sifat tekstur dari makanan kering yang dapat mengalami penurunan mutu terksturnya dengan semakin meningkatnya kadar air. Menurut Katz dan Labuza seperti dikutip oleh Navarrete 2004, yang melakukan pengamatan terhadap kerenyahan makanan kudapan snack food dengan uji organoleptik melaporkan bahwa kerenyahan makanan kudapan menurun dengan meningkatnya a w produk. Apabila a w produk mencapai 0.35-0.55 maka kerenyahan yang merupakan mutu utama produk pangan kering akan menjadi turun Eskin dan Robinson, 2001. Kurva hubungan antara a w dengan tingkat kerenyahan pada makanan kering dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 4. Pengaruh a w terhadap kerenyahan makanan kering Arpah, 2001

2. Kadar Air Setimbang

Menurut Brooker et al. Seperti yang dikutip oleh Jia, Yang, dan Wu 2002, kadar air setimbang merupakan kadar air dari suatu produk pangan yang berkesetimbangan pada suhu dan kelembaban tertentu dalam periode waktu tertentu. Sedangkan menurut Fellows 1990, kadar air kesetimbangan suatu bahan pangan adalah kadar air bahan pangan ketika tekanan uap air dari bahan tersebut dalam kondisi setimbang dengan 19 lingkungannya dimana produk sudah tidak mengalami penambahan atau pengurangan bobot produk. Kadar air kesetimbangan pada produk pangan penting sekali dalam menggambarkan kurva isothermis produk tersebut yang bergantung pada suhu dan kelembaban udara lingkungan. Menurut Duckworth 1975, ada dua cara untuk menentukan kadar air kesetimbangan yaitu dengan metode statis dan metode dinamis. Metode statis dilakukan dengan cara meletakan contoh dalam bahan pada tempat RH dan suhu terkontrol sedangkan pada metode dinamis, kadar air kesetimbangannya diperoleh ketika bahan diletakan pada kondisi udara bergerak. Menurut Bisquet dan Labuza seperti yang dikutip oleh Krotcha, Baldwin, dan Carriedo 1994, pada metode statis penentuan kadar air setimbang ditentukan ketika perbedaan bobot bahan kurang dari 0.001 gram.

3. Sorpsi Isothermis

Menurut Troller dan Christian 1978, perilaku produk makanan terhadap kelembaban udara lingkungannya digambarkan oleh kurva yang menunjukkan hubungan antara kadar air bahan pangan dengan kelembaban udara relatif setimbang ruang tempat penyimpanan ERH atau aktivitas air a w pada suhu tertentu. Istilah sorpsi air dipakai untuk menunjukkan penggabungan air ke dalam bahan pangan sedangkan hubungan antara kadar air produk pangan dengan kelembaban relatif kesetimbangan pada ruang tempat penyimpanan bahan ERH atau aktivitas air a w dapat digambarkan dengan kurva isothermis Syarief dan Halid, 1991. Sorpsi isothermis banyak dipakai dalam penelitian pada bahan pangan seperti umur simpan, penyimpanan, pengemasan dan pengeringan. Menurut Carthy 1986, faktor-faktor yang mempengaruhi sorpsi isothermis suatu produk pangan adalah komposisi kima dan struktur fisik bahan pangan amorf atau kristal, suhu penyimpanan, kesegaran sampel serta perlakuan yang diberikan terhadap sampel. Menurut Buckle et al. 1987, kurva isothermis dari makanan biasanya diperoleh pada suhu yang 20 konstan menggunakan salah satu dari dua metode dasar. Pada metode yang pertama, suatu makanan dengan kadar air yang telah diketahui dibiarkan mencapai kesetimbangan dalam suatu wadah dengan ruang bebas kecil serta tertutup rapat dan tekanan uap air parsial diukur secara manometris atau RH diukur dengan higrometer listrik, sel titik embun, psikrometer rambut, atau kertas penunjuk. Sedangkan metode dasar yang kedua melibatkan penempatan sejumlah kecil contoh makanan pada berbagai tingkat kelembaban yang konstan. Setelah kesetimbangan tecapai, maka dapat diperoleh kadar air yang dihitung dengan metode penimbangan atau metode lainnya sedangkan nilai aktivitas airnya diperoleh dari nilai kelembaban udara setimbang ERH dari larutan garam Buckle et al., 1987. Kurva isothermis suatu produk pangan dapat didekati dengan menggunakan persamaan matematika. Model matematika yang pertama kali menggambarkan sorpsi isothermis adalah model Brunauer, Emmet dan Teller yang didasarkan pada adsorpsi multilayer. Lima tipe kurva isothermis yang digambarkan oleh Brunauer, Deming dan Teller dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5. Tipe kurva isothermis Mathlouthi dan Roge, 2003 Berdasarkan Gambar 5, menurut Mathlouthi dan Roge 2003, tipe 1 merupakan isothermis Langmuir yang menunjukkan adsorpsi 21 monomolekuler dari gas oleh padatan berongga solid porous dalam jumlah terbatas. Pada tipe 2 merupakan kurva isothermis berbentuk sigmoid yang bersifat asimtot dengan mendekatnya nilai a w ke 1. Kemudian tipe 3 merupakan isothermis Flory-Huggins, yaitu adsorpsi dari pelarut atau plasticizer seperti gliserol yang terjadi di atas suhu transisi glass . Sementara itu, tipe 4 merupakan kurva isothermis yang menggambarkan proses adsorpsi oleh padatan hidropilik sampai hidratasi maksimal. Selanjutnya, pada tipe 5 merupakan isothermis adsorpsi multilayer BET, yang menunjukkan adsorpsi uap air terhadap arang charcoal. Menurut Arslan dan Togrul 2005, kurva sorpsi isothermis terbagi ke dalam tiga daerah menurut keadaan air dalam bahan pangan. Daerah pertama merupakan daerah yang mempunyai aktivitas air sampai 0,3 yang disebut dengan monolayer dimana air diikat pada posisi polar yang memiliki energi yang relatif tinggi. Daerah kedua merupakan daerah yang mempunyai kisara a w dari 0,3-0,7 yang disebut dengan air multi-layer. Daerah kedua terdiri dari beberapa lapis air yang terikat pada lapis pertama dengan ikatan hidrogen. Selanjutnya daerah ketiga, merupakan daerah a w yang mempunyai nilai di atas 0,7 dan air relatif bebas. Kadar air monolayer penting untuk stabilitas kimia dan fisik produk pangan kering.

4. Model Sorpsi Isothermis

Menurut Sun 2000, lebih dari 200 model isothermis produk tersedia, tetapi tidak ada satu pun model isothermis yang mampu menggambarkan dengan baik untuk seluruh produk pangan dengan kisaran RH dan suhu yang luas. Ketepatan setiap model isothermis terhadap isothermis produk pangan bergantung kepada kisaran a w dan jenis bahan penyusun produk pangan tersebut. Menurut Khalloufi, Giasson dan Ratti 2000, model-model sorpsi isothermis dapat diklasifikasikan ke dalam dua kelompok yaitu model teoritis dan model empiris. Nilai dari suatu model sorpsi isothermis tergantung pada dua hal yaitu :1 kemampuannya secara matematis untuk menguraikan sorpsi isothermis dan 2 kemampuan 22 tetapan-tetapan dalam model tersebut untuk menjelaskan fenomena secara teoritis. Menurut Labuza seperti yang dikutip oleh Kumendong 1996, menyatakan bahwa kegunaan suatu model sorpsi isothermis tergantung pada tujuan pemakai. Pemakai yang menginginkan kemulusan kurva yang tinggi tidak begitu menganggap penting terhadap penggunaan model teoritis. Model yang lebih sederhana dan lebih sedikit jumlah tetapan yang dievaluasi akan lebih mudah penggunaannya. Banyak model matematika yang mengambarkan sorpsi isothermis produk pangan, salah satunya yang diakui secara internasional adalah model isothermis GAB Guggenheim, Andersen dan de Boer yang direkomendasikan oleh European Project Group COST 90 untuk menggambarkan sorpsi isothermis produk pangan yang bisa digunakan pada kisaran aw yang luas yaitu 0.05 a w 0.9 Spiess dan Wolf, 1987; Timmermann, 2003. Menurut Kapsalis 1987, persaman isothermis GAB merupakan persamaan yang tepat untuk menggambarkan sorpsi isothermis pada sebagian besar produk makanan. Adapun model sorpsi isothermis GAB dapat dilihat pada persamaan 6. w w w w m CKa Ka Ka CKa X M + − − = 1 . 1 ............... 6 Keterangan : M = kadar air basis kering, a w = aktivitas air Xm = kadar air monolayer K = konstanta C = konstanta Energi Model sorpsi isothermis lain yang digunakan untuk menggambarkan sorpsi isothermis adalah produk pangan kering seperi kraker adalah model Hasley Robertson, 1993. Menurut Chrife dan Iglesias seperti yang dikutip oleh Fasina 2005, Hasley mengembangkan suatu persamaan yang dapat menggambarkan proses kondensasi pada lapisan multilayer. 23 Persamaan Hasley dapat digunakan untuk produk makanan dengan kelembaban realtif antara 10–81. Adapun model sorpsi isothermis Hasley dapat dilihat pada persamaan 7 : ] 1 exp[ 2 P w Me P a − = ............... 7 Keterangan: Me = kadar air setimbang basis kering, a w = aktivitas air P1,P2 = konstanta

D. UMUR SIMPAN 1.