kenaikan atau penurunan bobot sampel yang konstan. Selisih bobot sampel harus kurang dari 2 mgg selama 3 kali penimbangan berturut-turut pada RH di bawah
90 dan kurang dari 10 mgg selama 3 kali penimbangan berturut-turut pada RH di atas 90 Adawiyah, 2006. Kenaikan bobot sampel selama penyimpanan
menunjukkan bahwa pada beras pratanak terjadi proses adsorpsi berupa penyerapan uap air karena aktivitas beras pratanak yang lebih rendah daripada
kelembaban relatif lingkungannya. Peningkatan atau penurunan bobot sampel selama penyimpanan menunjukkan fenomena hidratasi deMan, 1989.
Penambahan dan penurunan berat sampel menunjukkan fenomena karakteristik hidratasi. Menurut Syarief dan Halid 1993, karakteristik hidratasi
bahan pangan dapat diartikan sebagai karakteristik fisik yang meliputi interaksi antara bahan pangan dengan molekul air yang terkandung di dalamnya dan
melekul air di udara lingkungan sekitarnya. Hasil perhitungan kadar air kesetimbangan pada berbagai larutan garam jenuh dan waktu tercapainya pada
beberapa RH penyimpanan dapat dilihat pada Tabel 14. Tabel 14 Kadar air kesetimbangan Me beras pratanak dan waktu tercapainya
pada beberapa RH penyimpanan RH
a
w
Me bk Waktu hari
7 0.07 6.52
26 27 0.27
9.03 22
43 0.43 11.29
17 58 0.58
13.31 17
69 0.69 16.06
22 75 0.75
19.64 23
84 0.84 22.76
27 97 0.97
- Berkapang
Tabel 14 menunjukkan bahwa kadar air kesetimbangan untuk beras pratanak tercapai pada selang penyimpanan 17 - 27 hari. Semakin tinggi RH penyimpanan
maka semakin tinggi nilai kadar air kesetimbangan Me. Berdasarkan penelitian, pada kondisi penyimpanan tersebut mulai terjadi peningkatan bobot sampel
melalui proses adsorpsi. Semakin kecil selisih nilai kadar air awal dengan kadar air kesetimbangan beras pratanak maka waktu untuk mencapai kesetimbangan
akan berlangsung secara cepat, sehingga proses difusi uap air untuk mencapai keadaan setimbang berlangsung cepat.
Selama penyimpanan, seluruh sampel beras pratanak menunjukan kecenderungan pertambahan berat kecuali sampel yang disimpan pada RH 7, RH
27, RH 43 dan RH 58. Sampel yang disimpan pada RH 7, RH 27, RH 43 dan RH 58 mengalami proses desorpsi yaitu pelepasan uap air dari bahan ke
lingkungan. Hal ini terjadi karena sampel pada kondisi tersebut memiliki aktivitas air yang lebih tinggi dari kelembaban relatif lingkungannya sehingga untuk
mencapai kondisi setimbang dengan lingkungannya sampel akan melepas uap air. Selisih nilai kadar air beras pratanak yang kecil dibandingkan dengan RH
penyimpanan menyebabkan waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan semakin singkat akibat proses difusi uap air yang semakin cepat.
Begitu pula sebaliknya pada RH penyimpanan yang tinggi, proses difusi air akan berlangsung lambat dan sulit mencapai kesetimbangan. Pada RH penyimpanan
97 tidak terjadi kadar air kesetimbangan karena disebabkan adanya pertumbuhan kapang pada saat penyimpanan yang ditandai dengan munculnya
bintik-bintik putih pada permukaan beras pratanak yang jika dibiarkan lebih lanjut akan berkembang membentuk serabut-serabut putih serupa kapas yang merupakan
hipa kapang. Tumbuhnya kapang ini disebabkan oleh penyerapan uap air dari lingkungan yang sangat tinggi sehingga dapat meningkatkan aktivitas air dalam
beras pratanak tersebut. Menurut Purnomo 1995, Pertumbuhan mikrooganisme seperti jamur, khamir, dan bakteri pada RH di atas 75 juga menjadi salah satu
faktor yang menghambat sampel mencapai kondisi setimbang. Beras pratanak yang telah ditumbuhi kapang pada saat penyimpanan sebelum terjadi kadar air
kesetimbangan dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10 Pertumbuhan kapang pada RH 97
3. Pola kurva sorpsi isotermis
Kurva sorpsi isotermis merupakan kurva yang menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan dengan kelembaban relatif pada ruang
penyimpanan atau aktivitas air Winarno, 1994. Kadar air kesetimbangan yang diperoleh dari percobaan diplotkan dengan nilai aktifitas air atau RH
lingkungannya untuk mendapatkan sebuah kurva yang disebut sebagai kurva sorpsi isotermis. Kurva yang terbentuk hampir menyerupai huruf S sigmoid,
yang berbeda dan khas untuk masing-masing bahan pangan. Bentuk sigmoid ini disebabkan oleh adanya efek-efek tambahan, yaitu efek dari hukum Raoult, efek
kapilaritas dan interaksi molekul air dengan permukaan padatan bahan pangan
Labuza, 1984. Kurva sorpsi isotermis dapat menggambarkan kandungan air yang dimiliki bahan tersebut sebagai keadaan relatif tempat penyimpanan
Winarno, 2004. Kurva kadar air kesetimbangan beras pratanak dapat dilihat pada Gambar 11.
4. Model persamaan sorpsi isotermis dan uji ketepatan model
Kemulusan kurva yang tinggi dihasilkan melalui pemodelan persamaan kurva isotermis dari kadar air yang didapatkan. Banyak model-model matematis
yang telah dikembangkan untuk menjelaskan fenomena sorpsi isotermis secara teoritis Chirife dan Iglesias, 1978, namun dalam penelitian ini hanya dipilih 5
model persamaan matematis yaitu Hasley, Chen-Clayton, Henderson, Caurie, dan Gambar 11 Grafik hubungan kelembaban relatif RH dengan
kadar air kesetimbangan beras pratanak 5
10 15
20 25
20 40
60 80
100 Kadar air kesetim
bangan bk
Kelembaban Relatif RH
Oswin. Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu, kelima model persamaan tersebut mampu menggambarkan kurva sorpsi isothermis pada jangkauan nilai
aktivitas air yang luas. Selain itu, model-model persamaan ini mempunyai parameter kurang atau sama dengan tiga sehingga sesuai dengan pernyataan
labuza 1984 bahwa jika tujuan penggunaan kurva sorpsi isotermis tersebut adalah untuk mendapatkan kemulusan kurva curve fitting yang tinggi maka
model-model persamaan yang sederhana dan lebih sedikit jumlah parameternya akan lebih cocok digunakan.
Untuk mempermudah perhitungan maka model-model persamaan matematis yang digunakan dimodifikasi bentuknya dari persamaan non linier menjadi
persamaan linier sehingga dapat ditentukan nilai-nilai tetapanya dengan menggunakan metode kuadrat terkecil. Metode kuadrat terkecil ini menurut
Walpole 1990 dapat memilih suatu garis regresi terbaik diantara semua kemungkinan garis lurus yang dapat dibuat pada suatu diagram pancar. Persamaan
kurva sorpsi isotermis yang dihasilkan dari model-model sorpsi isotermis dapat dilihat dalam Tabel 15.
Tabel 15 Persamaan kurva sorpsi isotermis beras pratanak
Model Persamaan Hasley log
[ln1a
w
] = 2.1457 - 2.1195 log Me Chen-Clayton ln
[ln1a
w
] = 4.9406 - 4.8803 log Me Henderson log
[ln11-a
w
] = -2.9334 + 2.4410 log Me Caurie
ln Me = 1.7490 + 1.5779a
w
Oswin ln Me = 2.5671 + 0.3005 ln[a
w
1-a
w
] Persamaan kurva sorpsi isotermis yang telah diperoleh digunakan untuk
menghitung kadar air kesetimbangan beras pratanak. Hasil perhitungan kadar air kesetimbangan beras pratanak dengan menggunakan persamaan tersebut dapat
dilihat pada Tabel 16, sedangkan perhitungan kadar air kesetimbangan dari setiap model persamaan dapat dilihat pada Lampiran 15. Data kadar air kesetimbangan
dari setiap model diplotkan dengan nilai aktivitas air a
w
sehingga diperoleh kurva sorpsi isotermis. Kurva sorpsi isotermis yang diperoleh dari setiap model
dibandingkan dengan kurva sorpsi isotermis hasil penelitian. Kurva sorpsi
isotermis dari masing-masing model persamaan yang dibandingkan dengan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dapat dilihat pada Gambar 12 sampai 16.
Tabel 16 Kadar air kesetimbangan beras pratanak dari model-model persamaan a
w
Kadar air kesetimbangan beras pratanak bk Percobaan Hasley Chen-Clayton
Henderson Caurie
Oswin 0.07 6.52 6.47
6.47 5.40
6.41 5.96
0.27 9.03 9.09 9.09
9.96 8.84
9.70 0.43 11.29 11.14
11.14 12.57
11.33 11.97 0.58 13.31 13.60
13.60 14.93
14.24 14.27 0.69 16.06 16.42
16.42 16.97
17.08 16.57 0.76 19.64 18.72
18.72 18.30
18.92 18.27 0.84 22.76 23.16
23.16 20.28
21.50 21.25
Gambar 13 Kurva sorpsi isotermis model Chen-Clayton 5
10 15
20 25
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
Kadar air kesetim bangan
bk
Aktivitas air a
w
Model Chen-Clayton Data Percobaan
Gambar 12 Kurva sorpsi isotermis model Hasley 5
10 15
20 25
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
Kadar air kesetim bangan
bk
Aktivitas air a
w
Model Hasley Data percobaan
Gambar 16 Kurva sorpsi isotermis model Oswin 5
10 15
20 25
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
Kadar air kesetim bangan
bk
Aktivitas air a
w
Model Oswin Data Percobaan
Gambar 15 Kurva sorpsi isotermis model Caurie 5
10 15
20 25
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
Kadar air kesetim bangan
bk
Aktivitas air a
w
Model Caurie Data Percobaan
Gambar 14 Kurva sorpsi isotermis model Henderson 5
10 15
20 25
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
Kadar air kesetim bangan
bk
Aktivitas air a
w
Model Henderson Data Percobaan
Gambar 12 sampai 16 menunjukan kurva sorpsi isotermis beras pratanak dengan menggunakan lima model persamaan kurva sorpsi isotermis. Semakin
berhimpit antara kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan kurva sorpsi isotermis model-model persamaan, maka model tersebut semakin tepat
menggambarkan fenomena sorpsi isotermis. Kurva sorpsi isotermis yang paling baik atau dengan kata lain berhimpit adalah kurva sorpsi isotermis dengan
menggunakan model persamaan Hasley dan Chen-Clayton. Ketepatan model dilanjutkan dengan perhitungan menggunakan MRD Mean Relative
Determination . Perhitungan nilai MRD dari masing-masing model persamaan
dapat dilihat pada Lampiran 15. Perbandingan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan model-model
sorpsi isotermis memperlihatkan bahwa beberapa model sorpsi isotermis dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan tepat,
agak tepat dan tidak tepat. Hal ini perlu diperkuat dengan perhitungan nilai MRD yang merupakan ukuran ketepatan antara kadar air kesetimbangan hasil
percobaan. Menurut Cassini et al. 2006, evaluasi model dilakukan dengan cara menghitung nilai MRD pada masing-masing model. Menurut Tarigan et al. 2006
model sorpsi isotermis yang dapat menggambarkan keadaan sebenarnya dengan sangat tepat adalah model yang memiliki nilai MRD dibawah 5. Nilai MRD
masing-masing model untuk beras pratanak dapat dilihat dalam Tabel 17. Tabel 17 Nilai MRD model-model persamaan
Model Nilai MRD
Hasley 1.94 Chen-Clayton 1.94
Henderson 10.61 Caurie 3.81
Oswin 6.57
Model persamaan yang dipilih adalah model yang memberikan nilai MRD terkecil, dimana model tersebut dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi
isotermis dengan tepat. Hasil perhitungan MRD pada Tabel 17 menunjukan
bahwa pada model Hasley, Chen-Clayton dan Caurie adalah model yang paling tepat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis untuk beras pratanak
dengan nilai MRD terkecil, yaitu 1.94 untuk Hasley dan Chen-Clayton serta 3.81 untuk Caurie. Model Oswin menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis
beras pratanak dengan agak tepat 5MRD10, sedangkan model Henderson menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis beras pratanak dengan tidak
tepat MRD10. Jadi, model yang dipilih untuk menggambarkan keadaan sebenarnya dari fenomena sorpsi isotermis beras pratanak adalah model Hasley
dan Chen-Clayton dengan persamaan: log [ln1a
w
] = 2.15 - 2.12 log Me dan ln [ln1a
w
] = 4.94 - 4.88 log Me. Model-model ini perlu diketahui untuk mendapatkan nilai slope b kurva sorpsi isotermis. Karena kedua model
persamaan ini mempunyai nilai MRD yang sama maka untuk menentukan slope kurva sorpsi isotermis digunakan salah satunya.
Ketepatan model sorpsi isotermis terhadap isotermis percobaan tergantung pada kisaran a
w
dan jenis bahan pangan yang di uji Khalloufi et al., 2000. Persamaan model Hasley dapat berlaku pada kebanyakan bahan pangan terutama
pada biji-bijian pada seluruh nilai a
w
Chirife dan Iglesias, 1978. Model persamaan Hasley adalah model yang memiliki kurva sorpsi
isotermis paling berhimpit dengan model sorpsi isotermis hasil penelitian dibandingkan model-model persamaan lainnya. Menurut Chirife dan Iglesias
1978 diacu dalam Arpah 2007, model persamaan Hasley adalah salah satu model persamaan yang paling banyak digunakan pada bahan pangan kering untuk
menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan bahan pangan dengan kelembaban relatif ruang simpan.
5. Nilai slope b kurva sorpsi isotermis
Menurut Rahayu dan Arpah 2003, kemiringan b kurva sorpsi isotermis ditentukan dari garis lurus yang terbentuk pada kurva model persamaan sorpsi
isotermis terpilih. Dalam penelitian ini, nilai b kurva sorpsi isotermis yang terpilih adalah model Hasley. Nilai b kurva sorpsi isotermis berdasarkan
persamaan model Hasley dapat dilihat pada Gambar 17.
