21 kadar minyak dan kadar protein terhadap air terikat akan mempengaruhi
aktivitas air. Aktivitas air tersebut kemudian akan mempengaruhi perilaku isotermi sorpsi air biji jarak pagar.
Kadar asam lemak bebas biji basah lebih tinggi daripada biji kering. Hal ini diduga karena pada biji basah, jumlah air yang terkandung lebih banyak
daripada jumlah air pada biji kering. Air pada biji basah akan berisomer dengan peroksida dan hidroperoksida yang kemudian memecah lemak
menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Peroksida dan hidroperoksida terbentuk karena adanya oksidasi pada ikatan rangkap asam lemak tidak
jenuh. Oleh karena itu, penyimpanan biji jarak pagar sebaiknya dilakukan
setelah biji dikeringkan. Pengeringan sebaiknya dilakukan dengan menggunakan alat pengering pada suhu 70°C Mellyana, 2010.
B. KADAR AIR KESETIMBANGAN
Kadar air kesetimbangan atau equilibrium moisture content EMC biji jarak pagar diperoleh dengan menggunakan metode statis pada dua tingkat
suhu yaitu 30 dan 40°C dengan sepuluh tingkat kelembaban relatif RH yaitu 13,7; 14,6; 26,8; 36,6; 42,9; 53,7; 68,4; 70,5; 78,9 dan
82,5. Penentuan kedua suhu tersebut didasarkan pada suhu kondisi penyimpanan biji jarak pagar di lapangan. Penelitian ini dilakukan secara
duplo pada masing-masing kondisi suhu dan RH. Penelitian ini dilakukan pada dua tingkat suhu agar memenuhi syarat minimal untuk melakukan
estimasi isotermi sorpsi air pada suhu lainnya. Estimasi tersebut dilakukan baik dengan cara interpolasi maupun ekstrapolasi. Hasil rata-rata kadar air
kesetimbangan biji jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 3. Hubungan antara kadar air kesetimbangan dengan aktivitas air pada
suhu tetap dinyatakan sebagai isotermi sorpsi air. Kurva isotermi sorpsi air biji jarak pagar yang dihasilkan penelitian ini menampilkan bentuk kurva
sigmoid atau berbentuk seperti huruf S Gambar 5. Proses kesetimbangan pada penelitian ini dilakukan melalui dua proses
yaitu secara adsorpsi dan desorpsi. Proses adsorpsi dilakukan dengan
22 menggunakan biji jarak pagar kering dengan kadar air awal 4,25-4,53.
Proses desorpsi dilakukan dengan menggunakan biji jarak pagar basah dengan kadar air awal 40,88-43,14.
Tabel 3. Kadar air kesetimbangan biji jarak pagar bk
pertumbuhan kapang sedikit ,pertumbuhan kapang banyak
Gambar 5. Kurva isotermi sorpsi air pada suhu 30 dan 40°C
10 20
30 40
50
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 1
E M
C
a
w
30°C
adsorpsi desorpsi
10 20
30 40
50
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
0,7 0,8
0,9 1
E M
C
a
w
40°C
adsorpsi desorpsi
Garam a
w
Biji kering adsorpsi Biji basah desorpsi
30°C 40°C
30°C 40°C
ZnCl
2
0,137 2,77
1,74 2,66
2,76 NaOH
0,146 2,93
2,48 3,01
2,72 CH
3
COOK 0,268
4,46 3,74
4,89 4,09
MgCl
2
0,366 5,07
4,73 5,42
5,00 K
2
CO
3
0,429 6,43
5,68 6,34
6,07 NaBr
0,537 6,76
6,72 6,71
6,46 NaCl
0,684 10,36
9,33 10,31
10,14 NH
4 2
SO
4
0,705 11,17
10,04 11,81
10,85 KNO
3
0,789 15,08
15,57 18,30
18,25 K
2
SO
4
0,825 34,93
42,66 37,64
48,78
23 Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat bahwa proses adsorpsi biji kering
maupun desorpsi biji basah pada masing-masing kondisi suhu menunjukkan perilaku yang sama yaitu semakin tinggi kadar air kesetimbangan maka a
w
semakin tinggi dan sebaliknya semakin rendah kadar air kesetimbangan maka a
w
juga semakin rendah. Berkurangnya kadar air pada proses desorpsi menunjukkan terjadinya
difusi air dari biji jarak pagar ke lingkungan, sedangkan bertambahnya kadar air pada proses adsorpsi menunjukkan terjadinya difusi air dari lingkungan ke
dalam biji jarak pagar. Difusi ini terjadi akibat perbedaan tekanan uap air antara biji jarak pagar dengan lingkungan. Difusi air ke dalam biji jarak pagar
terjadi karena tekanan uap air lingkungan lebih tinggi daripada tekanan uap air biji jarak pagar, sedangkan lepasnya air dari biji jarak pagar terjadi karena
tekanan uap air lingkungan lebih rendah daripada tekanan uap air biji jarak pagar.
Laju difusi air semakin lama akan semakin menurun karena perbedaan tekanan uap air antara biji jarak pagar dengan lingkungan akan semakin kecil.
Kondisi kesetimbangan terjadi ketika tekanan uap air biji jarak pagar sama dengan tekanan uap air lingkungan. Pada kondisi ini kadar air tidak akan
berubah atau laju difusi air ke dalam biji jarak pagar sama dengan laju difusi air keluar biji jarak pagar. Secara teknis kondisi kesetimbangan ditandai
dengan hasil pengukuran bobot biji jarak pagar yang konstan selama tiga kali penimbangan secara berturut-turut. Penimbangan dilakukan dengan
menggunakan timbangan digital dua desimal. Tercapainya kondisi kesetimbangan membutuhkan waktu 2 sampai 5
pekan. Pencapaian kondisi kesetimbangan terlama dialami oleh biji pada dua RH tertinggi yang ditumbuhi kapang. Pertumbuhan tersebut berarti
pertambahan massa pada misselium kapang yang menyelimuti biji sehingga peningkatan bobot biji yang berlangsung lebih lama akibatnya kesetimbangan
juga tercapai lebih lama. Berdasarkan Gambar 5 terjadi perbedaan kadar air kesetimbangan
antara proses adsorpsi dengan proses desorpsi pada kondisi suhu dan a
w
yang sama dan terjadi pada semua selang a
w
. Hal ini berarti telah terjadi fenomena
24 histeresis. Namun demikian, histeresis yang terjadi sangat kecil yang ditandai
dengan berimpitnya kurva adsorpsi dan desorpsi. Togrul dan Arslan 2007 juga menemukan histeresis yang tidak signifikan pada biji walnut.
Tabel 3 memperlihatkan bahwa kondisi suhu dapat mempengaruhi kadar air kesetimbangan. Suhu yang lebih tinggi mengakibatkan kadar air
kesetimbangan yang lebih rendah. Perubahan kadar air kesetimbangan karena pengaruh suhu terjadi, baik pada proses adsorpsi maupun desorpsi. Pada
Tabel 3, kadar air kesetimbangan pada suhu 30°C lebih besar daripada kadar air kesetimbangan pada suhu 40°C. Pengaruh suhu yang berbanding terbalik
terhadap kadar air kesetimbangan ini juga terjadi pada kacang lokus Afrika Sopade et al., 1996, kemiri Tarigan et al., 2006, biji walnut Togrul dan
Arslan, 2007 dan tepung kacang tanah Bambara Alakali dan Satimehin, 2007.
Penurunan kadar air kesetimbangan terjadi karena peningkatan suhu mengakibatkan peningkatan tekanan uap air biji jarak pagar sehingga
kecenderungan air untuk menguap semakin besar. Air yang menguap semakin banyak, maka kadar air kesetimbangan mengalami penurunan. Dengan kata
lain, menurut Reed 2006 udara yang lebih panas mampu menampung air lebih banyak, sehingga air yang keluar dari biji jarak pagar semakin banyak.
Selain itu, menurut Togrul dan Arslan 2007 kecenderungan tersebut diduga terjadi karena adanya pengurangan sisi aktif yang berperan dalam pengikatan
air. Sisi aktif tersebut diduga merupakan sisi aktif enzim yang dapat mengalami inaktivasi akibat kenaikan suhu.
Gambar 5 memperlihatkan bahwa kadar air kesetimbangan pada kedua a
w
tertinggi yaitu a
w
0,78 dan 0,82 mengalami kenaikan yang sangat tinggi.
Kenaikan yang tinggi ini diduga dipicu oleh pertumbuhan kapang yang menyebabkan penambahan air pada biji jarak pagar. Kapang memanfaatkan
nutrisi pada biji dan mengeluarkan air sebagai hasil metabolisme Worang, 2008. Biji jarak pagar yang ditumbuhi kapang dapat dilihat pada Gambar 6.
25 Gambar 6. Biji jarak pagar yang ditumbuhi kapang
C. MODEL ISOTERMI SORPSI AIR
