M02078
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
ISOTERM SORPSI AIR DARI KERUPUK KEDELAI
Maulina Putri Nor Azizah1, Sri Hartini2, Margareta Novian Cahyanti2
1
Mahasiswa Program Studi Kimia, 2Dosen Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jalan Diponegoro No. 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah – Indonesia
*Correspondence author‟s emailμ 652013035@student.uksw.edu
Abstrak
Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk menentukan kurva isoterm sorpsi air dan
pemodelan yang tepat dari kerupuk kedelai. Penelitian dilakukan dengan 3 kali ulangan. Pemodelan
isoterm sorpsi yang diuji yaitu GAB (Guggenheim Anderson deBoer), BET (Brunauer Emmett Teller)
dan Caurie menggunakan uji ketepatan model Mean Relative Determination (MRD). Hasil penelitian
yang telah dilakukan yaitu kurva isoterm sorpsi air berbentuk sigmoid (tipe 2) dan model isoterm
sorpsi air dari kerupuk kedelai yang paling tepat adalah GAB dengan nilai MRD pada suhu 30oC,
35oC, dan 40oC secara berurut-turut sebesar 0,63%, 1,86% dan 4,81%.
Kata kunci : Pemodelan matematika, isoterm sorpsi air, kerupuk kedelai.
ABSTRACT
The research was aimed to obtain moisture sorption curve soy crackers and determine best fit
moisture sorption isotherm model. The curved of moisture sorption isotherm was resulted by plotting
water activity value (aw) and equilibrium moisture content (Me) using seven salt with RH value at
range of 10-94%. There were three models of sorption isotherm tested, namely, GAB (Guggenheim
Anderson deBoer), BET (Brunauer Emmett Teller) and Caurie model.The result shown that moisture
sorption isotherm curve is sigmoid shape (type 2) and best fit models is GAB with MRD value at
30oC, 35oC, and 40oC themperature sequentially 0.63%, 1.86% and 4.81%.
Keywords: mathematic model, moisture isotherm sorption, soy crackers
PENDAHULUAN
Kerupuk merupakan salah satu produk pangan yang diproduksi oleh industri pangan skala
usaha kecil menengah yang digemari di Indonesia. Kerupuk sangat beragam dalam bentuk ukuran,
warna, rasa, bau, kerenyahan, ketebalan dan nilai gizinya. Perbedaan ini bisa disebabkan pengaruh
budaya daerah penghasil kerupuk, bahan baku dan bahan tambahan yang digunakan serta cara
pengolahannya (Soemarmo, 2005). Dusun Gading, Desa Tuntang merupakan salah satu sentra
kerupuk di Kabupaten Semarang. Jenis kerupuk yang diproduksi adalah kerupuk kedelai (Desa
Tuntang, 2014).
Kerupuk kedelai termasuk ke dalam makanan kering dan menurut Herawati (2008) makanan
kering akan mengalami penurunan mutu melalui penyerapan uap air. Selama penyimpanan akan
terjadi proses penyerapan uap air dari lingkungan yang menyebabkan produk kering mengalami
penurunan mutu menjadi lembab/tidak renyah (Robertson, 2000). Semakin tinggi uap air yang diserap
akan mengakibatkan kadar air dan aktivitas air (aw) pada bahan pangan tersebut tinggi. Kadar air dan
aktivitas air sangat berpengaruh dalam menentukan masa simpan dari makanan, karena faktor-faktor
ini akan mempengaruhi sifat-sifat fisik (kekerasan dan kekeringan) dan sifat-sifat fisiko-kimia,
571 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
perubahan-perubahan kimia, kerusakan mikrobiologis dan perubahan enzimatis terutama pada
makanan yang tidak diolah (Winarno, 1992).
Isoterm sorpsi air adalah kurva yang menghubungkan data kadar air dengan aktivitas air suatu
bahan pada suhu yang sama (Adawiyah dan Soekarto, 2010). Selain mengindikasikan nilai aktivitas
air pada komposisinya, kurva ini juga memiliki hubungan yang erat dengan stabilitas bahan pangan
pada berbagai kondisi penyimpanan dan kebutuhan proses pengemasan produk pangan untuk menjaga
kestabilan masa simpan (Budijanto dkk., 2010). Isoterm sorpsi juga dapat digunakan untuk
meramalkan perubahan-perubahan yang mungkin terjadi terhadap bahan makanan selama bahan
tersebut disimpan (Purnomosari, 2008).
Di luar Indonesia, penelitian tentang isoterm sorpsi air sudah banyak dikembangkan tetapi
untuk produk kerupuk tidak dijumpai karena kerupuk merupakan makanan asli Indonesia. Penelitian
tentang isoterm sorpsi air yang serupa dengan kerupuk yaitu tentang keripik atau chips yang
dilakukan oleh Kanopacka et al. (2002) tentang keripik apel bebas lemak, Tungsangprateep and Jindal
(2004) tentang, keripik singkong-udang, Ping et al. (2005) tentang keripik wortel, dan Sirpatrawan
(2009) tentang crackers beras. Di Indonesia, penelitian tentang isoterm sorpsi air masih sangat sedikit
terlebih dengan topik kerupuk. Banoet (2006) telah melakukan penelitian tentang isoterm sorpsi air
dan pendugaan umur simpan kerupuk udang dan penelitian yang serupa juga pernah dilakukan oleh
Budijanto dkk. (2010) tentang keripik tortila dan Rosalina dan Silvia (2015) tentang keripik ikan
beledang. Penelitian tentang isoterm sorpsi air dari kerupuk kedelai merupakan suatu kebaruan di
bidang penelitian karena hanya sedikit orang yang pernah mengkajinya.
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka tujuan dari penelitian adalah untuk menentukan
kurva isoterm sorpsi air dari kerupuk kedelai dan menentukan model isoterm sorpsi air yang tepat
pada kerupuk kedelai.
METODE PENELITIAN
Bahan
Bahan yang digunakan sebagai sampel dalam penelitian ini adalah kerupuk kedelai produksi
masyarakat dusun Gading, Desa Tuntang, Kabupaten Semarang. Bahan kimia yang digunakan
meliputi akuades, NaOH, MgCl2, K2CO3, Mg(NO3)2, KI, NaCl, KCl.
Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi peralatan gelas, cawan porselin,
hygrometer, moisture analyzer (Ohaus MB 25, Ohaus Corp, USA), glass container inkubator, neraca
analitik dengan ketelitian 0,01 g (Ohaus TAJ602, Ohaus Corp, USA), neraca analitik dengan
ketelitian 0,1 mg (Ohaus Pioneer Balance, Ohaus Corp, USA) dan sorption container.
Prosedur
Pengukuran Kadar Air Awal (Kumalasari, 2012)
Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan dalam cawan moisture analyzer. Moisture analyzer
diatur pada suhu 105oC kemudian ditutup dan ditunggu sampai berbunyi. Hasil kadar air yang
diperoleh dicatat.
Preparasi Larutan Garam Jenuh (Hayati, 2004)
Preparasi larutan garam jenuh dilakukan menggunakan 7 macam garam. Garam ditimbang
dengan berat tertentu kemudian dimasukkan ke dalam beaker glass yang berisi air hangat suhu ± 50oC
dan diaduk sampai larut. Jika garam yang dilarutkan dapat larut sempurna, maka garam ditambahkan
sedikit demi sedikit sampai garam tidak larut lagi. Larutan garam jenuh dibuat sebanyak 50 ml
kemudian dimasukkan dalam sebuah glass container yang cukup untuk menampung larutan garam.
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 572
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Pengukuran Kadar Air Kesetimbangan (Sirpatrawan, 2009)
Masing-masing 2-3 gram sampel kemudian disimpan dalam sorption container yang sudah
diatur RH-nya menggunakan larutan-larutan garam jenuh tersebut. Larutan garam tersebut kemudian
disimpan dalam inkubator pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC. Setiap hari sampel tersebut ditimbang
sampai tercapai steady state (massa konstan ± 0.001 g). Setelah konstan, sampel tersebut kemudian
diukur kadar airnnya menggunakan moisture analyzer.
Uji Ketepatan Model (Budijanto dkk., 2010)
Model yang diuji dalam penelitian ada 3 macam yaitu BET, GAB dan Caurie. Model isoterm
sorpsi air diuji menggunakan Mean Relative Determination (MRD) dengan persamaan sebagai berikut
:
∑
Keterangan :
mi = kadar air hasil percobaan
mpi = Kadar air hasil perhitungan
n = jumlah data
MRD < 5 : model tepat
5 < MRD < 10 : model agak tepat
MRD > 10 : model tidak tepat.
Analisa Data (Motulsky and Christopoulos, 2004)
Pengulangan dilakukan sebanyak 3 kali untuk sampel pada setiap jenis larutan garam dan data
dianalisa menggunakan regresi linier dan regresi non linier dengan berbagai pemodelan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 menunjukkan data kelembapan relatif (RH), aktivitas air (aw) dan kadar air
kesetimbangan (Me) pada kerupuk kedelai. Penentuan kurva isoterm sorpsi dilakukan dengan
menghubungkan data kadar air kesetimbangan dengan aktifitas air. Kurva isoterm sorpsi air pada
kerupuk kedelai (Gambar 1) berbentuk sigmoid atau menyerupai bentuk S, sehingga kurva isoterm
sorpsi air kerupuk kedelai mendekati tipe II. Menurut Winarno (1992), kurva berbentuk sigmoid
paling umum dijumpai pada bahan pangan dan khas untuk masing-masing bahan pangan. Kerupuk
kedelai dibuat dari terigu, tapioka, kedelai dan bahan penyusun lainnya. Bahan pangan yang
mempunyai penyusun utama berupa tapioka dan kasein memperlihatkan pola sorpsi isotermis
berbentuk sigmoid yaitu pola yang umum ditemui pada sistem pangan amorf (Adawiyah dan
Soekarto, 2010). Bentuk kurva isoterm sorpsi air yang sigmoid sebagai akibat dari hukum Raoult,
efek kapilaritas, dan interaksi antara air dan permukaan bahan pangan (Sahin and Sumnu, 2006).
Selain itu, pola sistem sorpsi tipe II disebabkan adanya pengaruh akumulatif dari kombinasi efek
koligatif, efek kapiler dan interaksi permukaan solid dengan air (Bell and Labuza, 2000).
Tabel 1. Kelembapan Relatif (RH), Aktivitas Air (aw) dan Kadar Air Kesetimbangan (Me) pada Suhu
30oC, 35oC dan 40oC.
573 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
MgCl2
K2CO3
Mg(NO3)2
KI
NaCl
KCl
Kadar air kesetimbangan (%bk)
NaOH
30oC
RH(%) aw
Me(%bk)
0,96 ±
11
0,11
0,41
4,57 ±
44
0,44
0,76
4,64 ±
45
0,45
0,72
8,04 ±
64
0,64
1,33
10,05 ±
73
0,73
1,31
12,43 ±
80
0,80
1,19
17,71 ±
91
0,91
1,89
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0.00
0.20
35oC
RH(%) aw Me(%bk)
1,16 ±
10
0,10
0,41
4,66 ±
41
0,41
0,63
4,97 ±
46
0,46
0,80
8,44 ±
65
0,65
1,51
9,94 ±
72
0,72
1,30
12,89 ±
80
0,80
1,31
19,17 ±
94
0,94
1,67
0.40
0.60
40oC
RH(%)
aw
Me(%bk)
10
0,10
0,74 ± 0,41
41
0,41
4,20 ± 0,71
45
0,45
4,70 ± 0,84
66
0,66
7,86 ± 1,51
73
0,73
9,32 ± 1,32
81
0,81
12,56 ± 1,41
92
0,92
19,49 ± 1,54
0.80
1.00
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(A)
25.00
Kadar air kesetimbangan (%bk)
Suhu
Garam
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
Aktivitas air (aw)
(B)
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 574
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Kadar air kesetimbangan (%bk)
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 1. Kurva Isoterm Sorpsi Air Pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C)
Data hubungan kadar air kesetimbangan dan aktivitas air kemudian diubah dalam
berbagai model matematika untuk diprediksikan. Model yang diprediksikan yaitu (Guggenheim
dan x = aw, BET (Brunauer Emmett Teller) dengan y =
Anderson deBoer) dengan y =
dan x = ln(
dan x = aw dan Caurie y =
. Gambar 1 menunjukkan kurva pemodelan isoterm
sorpsi air model GAB pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C). Gambar 2
menunjukkan kurva pemodelan isoterm sorpsi air model BET pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC
(A), 35oC (B), 40oC (C) dan Gambar 3 menunjukkan kurva pemodelan isoterm sorpsi air model GAB
pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C).
0.120
y = -0.0657x2 - 0.0075x + 0.1123
R² = 0.9988
aw/m
0.080
0.040
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
Aktivitas air (aw)
0.80
(A)
575 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
1.00
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
aw/m
0.120
0.080
0.040
0.000
0.00
y = -0.0989x2 + 0.0533x + 0.0849
R² = 0.9793
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(B)
0.160
y = -0.0043x2 - 0.0922x + 0.1416
R² = 0.9654
aw/m
0.120
0.080
0.040
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 2. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air GAB pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC
(C)
aw/(1-aw)me
0.600
y = 0.4544x - 0.0006
R² = 0.679
0.400
0.200
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(A)
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 576
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
1.200
y = 0.6308x - 0.0839
R² = 0.61
aw/(1-aw)me
0.800
0.400
0.000
0.00
0.20
-0.400
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(B)
aw/(1-aw)me
0.800
0.600
y = 0.4739x + 0.0077
R² = 0.6654
0.400
0.200
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 3. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air BET pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC
(C)
-3.000
-2.000
0.000
-1.000
0.000
1.000
2.000
3.000
ln(1/Me)
-1.000
-2.000
y = 0.6666x - 1.575
R² = 0.9746
-3.000
ln((1-aw)/aw)
(A)
577 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
-3.000
-2.000
-1.000
0.000
0.000
1.000
2.000
3.000
ln(1/Me)
-1.000
y = 0.5877x - 1.6403
R² = 0.9651
-2.000
-3.000
ln((1-aw)/aw)
(B)
0.00
-3
-2
-1
0
1
2
3
ln(1/Me)
-1.00
y = 0.6922x - 1.5013
R² = 0.9662
-2.00
-3.00
ln((1-aw)/aw)
(C)
Gambar 4. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air Caurie pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B),
40oC (C)
Penentuan kadar air kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) dihitung berdasarkan masingmasing persamaan regersi linier maupun non linier pada masing-masing pemodelan. Tabel 2
menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air kesetimbangan hasil
perhitungan (Mhit) dengan pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer).
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 578
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Tabel 2. Nilai Me dan Mhit pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
Pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
Garam
Suhu 30oC
Suhu 35oC
Suhu 40oC
Me
Mhit
Me
Mhit
Me
Mhit
NaOH
0,96
0,96
1,16
1,16
0,74
0,76
MgCl2
4,57
4,52
4,66
4,51
4,20
3,93
K2CO3
4,64
4,71
4,97
5,20
4,70
4,53
Mg(NO3)2
8,04
8,01
8,44
8,29
7,86
8,37
KI
10,05
10,07
9,94
10,09
9,12
10,12
NaCl
12,43
12,33
12,89
12,57
12,56
12,76
KCl
17,71
17,82
19,17
19,49
19,49
17,49
Tabel 3 menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air
kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) denggan pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller).
Tabel 3. Nilai Me dan Mhit pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller)
Pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller)
Garam
Suhu 30oC
Suhu 35oC
Suhu 40oC
Me
Mhit
Me
Mhit
Me
Mhit
NaOH
0,96
2,49
1,16
-6,16
0,74
0,05
MgCl2
4,57
3,93
4,66
3,97
4,20
0,12
K2CO3
4,64
4,01
4,97
4,13
4,70
0,12
Mg(NO3)2
8,04
6,18
8,44
5,65
7,86
0,11
KI
10,05
8,07
9,94
7,02
9,12
0,09
NaCl
12,43
10,84
12,89
9,66
12,56
0,073
KCl
17,71
24,45
19,17
29,17
19,49
0,034
Tabel 4 menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air
kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) denggan pemodelan Caurie.
Tabel 4. Nilai Me dan Mhit pemodelan Caurie
Garam
NaOH
MgCl2
K2CO3
Mg(NO3)2
KI
NaCl
KCl
o
Suhu 30 C
Me
Mhit
0,96
1,17
4,57
4,08
4,64
4,23
8,04
7,16
10,05
9,27
12,43
12,00
17,71
22,59
Pemodelan Caurie
Suhu 35oC
Me
Mhit
1,16
1,45
4,66
4,13
4,97
4,69
8,44
7,36
9,94
9,07
12,89
11,79
19,17
25,12
579 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Suhu 40oC
Me
Mhit
0,74
0,98
4,20
3,54
4,70
3,91
7,86
7,10
9,12
8,93
12,56
12,43
19,49
25,12
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Penentuan nilai MRD dilakukan dengan cara membandingkan kadar air kesetimbangan hasil
perhitungungan (Mhit) dengan kadar air kesetimbangan percobaan (Me). Tabel 5 menunjukkan nilai
MRD untuk masing-masing pemodelan pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC.
Tabel 5. Nilai MRD Pemodelan pada Suhu 30oC, 35oC dan 40oC
Pemodelan
GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
BET (Brunauer Emmett Teller)
Caurie
30oC
0,63
40,08
13,00
Nilai MRD (%)
35 oC
1,86
114,80
14,74
40 oC
4,81
43,41
15,86
Berdasarkan Tabel 2 dapat dilihat bahwa model GAB merupakan pemodelan yang paling
tepat untuk menggambarkan fenomena isoterm soprsi air pada kerupuk kedelai untuk masing-masing
suhu karena memilki nilai MRD < 5. Pendapat lain mengatakan bahwa pemodelan mempunyai
ketepatan yang baik jika nilai MRD lebih kecil dari 10% (McLaughlin and Magee, 1998). Kerupuk
kedelai dibuat dengan bahan penyusun terigu, tapioka, dan kedelai. Menurut Adawiyah dan Soekarto
(2010), pemodelan GAB cocok untuk mendeskripsikan data-data sorpsi isotermis baik untuk model
bahan pangan maupun bahan penyusunnya yaitu tapioka, kasein dan gula. Selain itu, hal ini juga
didukung oleh penelitian Al-Muhtaseb et al. (2002) yang melaporkan bahwa pemodelan GAB sangat
tepat untuk kelembapan diatas 75% dan cocok untuk makanan dengan tipe pati-patian. Pemodelan
GAB paling tepat untuk menggambarkan isoterm sorpsi kerupuk kedelai diperkuat dengan penelitian
yang telah dilakukan oleh Banoet (2006) tentang isoterm sorpsi kerupuk udang bahwa pemodelan
yang paling tepat dan memilki akurasi yang paling tinggi adalah model GAB dengan nilai MRD
sebesar 11,7928 %. Nilai MRD yang dihasilkan lebih kecil sehingga penelitian yang dilakukan lebih
baik dibandingkan nilai MRD yang dihasilkan pada penilitian yang dilakukan oleh Banoet (2006).
Semakin rendah nilai % MRD, maka model isoterm sorpsi air tersebut dapat menggambarkan keadaan
yang sebenarnya dengan tepat (Kusnandar dkk., 2010).
KESIMPULAN
Kurva isoterm sorpsi air pada kerupuk kedelai mempunyai bentuk sigmoid yang mendekati
tipe II. Pemodelan yang tepat untuk memprediksikan fenomena isoterm sorpsi air pada kerupuk
kedelai adalah GAB dengan nilai MRD pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC secara berturut-turut
sebesar 0,63%, 1,86% dan 4,81%.
DAFTAR PUSTAKA
Adawiyah, D.R. dan Soekarto, S.T., 2010, Pemodelan Isotermis Sorpsi Air Pada Model Pangan
[Modelling of Moisture Sorption Isotherm in Food Model]. Jurnal Teknologi Dan Industri
Pangan, Vol, 21, No, 1, Hal, 33-39.
Al-Muhtaseb, A.H., McMinn, W.A.M. and Magee, T.R.A., 2002. Moisture sorption isotherm
characteristics of food products: a review. Food and Bioproducts Processing, Vol, 80, No, 2,
Page,118-128.
Banoet, S. E. P., 2006, Isotermi Sorpsi Air dan Analisa Umur Simpan Kerupuk Udang Goreng.
Skripsi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga, Salatiga.
Bell, L.N. and Labuza, T.P., 2000, Determination of moisture sorption isotherms. Moisture Sorption:
Practical Aspects of Isotherm Measurement and Use. The American Association of Cereal
Chemists, Inc., St. Paul, MN, USA, pp.33-56.
Budijanto, S., Sitanggang, A.B. dan Kartika, Y.D., 2010, Penentuan umur simpan tortilla dengan
metode akselerasi berdasrkan kadar ar kritis serta pemodelan ketepatan sorpsi isoterminya
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 580
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
[Shelf Life Study of Tortilla Using Accelerated Shelf Life Testing (ASLT) Method and its
Mathematical Modeling of Moisture S. Jurnal Teknologi Dan Industri Pangan, Vol, 21, No,
2, Hal, 165-170.
Desa Tuntang, 2014. Potensi ekonomi (Krupuk Kedelai). http://desatuntang.desa.id/potensi-ekonomikrupuk-kedelai/. Diakses pada 10 Mei 2016.
Hayati, R., Abdullah, A., Ayob, M.K. dan Soekarto, S.T., 2004, Isotermi sorpsi air dan analisis umur
simpan ikan kayu tongkol dari Aceh [Moisture Sorption Isotherm and Shelf Life Analysis of
Dried Tongkol (Euthynnus affinis) from Aceh]. Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, Vol,
15, No, 3, Hal, 207-213.
Herawati, H., 2008, Penentuan umur simpan pada produk pangan. Jurnal Litbang Pertanian, Vol, 27,
No, 4, Hal, 124-130.
Konopacka, D., Plocharski, W. and Beveridge, T., 2002, Water Sorption and Crispness of Fat-Free
Apple Chips. Journal of food science, Vol, 67, No, 1, Page, 87-92.
Kumalasari, H., 2012, Validasi Metoda Pengukuran Kadar Air Bubuk Perisa Menggunakan Moisture
Analyzer Halogen HB43-S, sebagai Alternatif Metoda Oven dan Karl Fischer. Skripsi, Institut
Pertanian Bogor, Bogor.
Kusnandar, F., Adawiyah, D.R. dan Fitria, M., 2010. Pendugaan Umur Simpan Produk Biskuit
dengan Metode Akselerasi Berdasarkan Pendekatan Kadar Air Kritis [Accelerated Shelf-life
Testing of Biscuits Using a Critical Moisture Content Approach]. Jurnal Teknologi Dan
Industri Pangan, Vol, 21, No, 2, Hal,117.
Liu-Ping, F., Min, Z., Qian, T. and Gong-Nian, X., 2005, Sorption isotherms of vaccum-fried carrot
chips. Drying technology, Vol, 23, No, 7, Page, 1569-1579.
Mclaughlin, C.P. and Magee, T.R.A., 1998, The effect of shrinkage during drying of potato spheres
and the effect of drying temperature on vitamin C retention. Food and Bioproducts
Processing, Vol, 76, No, 3, Page,138-142.
Motulsky, H. and Christopoulos, A., 2004, Fitting models to biological data using linear and
nonlinear regression: a practical guide to curve fitting. OUP USA.
Purnomosari, D, 2008, Studi Isoterm Sorpsi Lembab dan Fraksi Air Terikat Pada Tepung Gaplek.
Skripsi. Surakarta : Universitas Sebelas Maret.
Robertson, G.L., 2000, Shelf life of packaged foods, its measurements and prediction. Developing new
food products for a changing marketplace, pp.329-353. New York : Marcel Bekker. Inc.
Rosalina, Y. and Silvia, E., 2015, Kajian Perubahan Mutu Selama Penyimpanan Dan Pendugaan
Umur Simpan Keripik Ikan Beledang Dalam Kemasan Polypropylene Rigid. Jurnal Teknologi
dan Industri Pertanian Indonesia, Vol, 7, No, 1, Hal, 1-6.
Sahin, S. and Sumnu, S.G., 2006., Water activity and sorption properties of foods. In Physical
properties of foods (pp. 193-228). Springer New York.
Sirpatrawan, U., 2009, Shelf-life simulation of packaged rice crackers. Journal of Food Quality, Vol,
32, No, 2, Page, 224-239.
Soemarmo., 2005, Kerupuk Udang. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Bogor.
Tungsangprateep, S. and Jindal, V.K., 2004, Sorption isotherms and moisture diffusivity in fried
cassava-shrimp chips. International Journal of Food Properties, Vol, 7, No, 2, Page, 215227.
Winarno, F.G., 1992, Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : Gramedia.
581 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
ISOTERM SORPSI AIR DARI KERUPUK KEDELAI
Maulina Putri Nor Azizah1, Sri Hartini2, Margareta Novian Cahyanti2
1
Mahasiswa Program Studi Kimia, 2Dosen Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Jalan Diponegoro No. 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah – Indonesia
*Correspondence author‟s emailμ 652013035@student.uksw.edu
Abstrak
Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk menentukan kurva isoterm sorpsi air dan
pemodelan yang tepat dari kerupuk kedelai. Penelitian dilakukan dengan 3 kali ulangan. Pemodelan
isoterm sorpsi yang diuji yaitu GAB (Guggenheim Anderson deBoer), BET (Brunauer Emmett Teller)
dan Caurie menggunakan uji ketepatan model Mean Relative Determination (MRD). Hasil penelitian
yang telah dilakukan yaitu kurva isoterm sorpsi air berbentuk sigmoid (tipe 2) dan model isoterm
sorpsi air dari kerupuk kedelai yang paling tepat adalah GAB dengan nilai MRD pada suhu 30oC,
35oC, dan 40oC secara berurut-turut sebesar 0,63%, 1,86% dan 4,81%.
Kata kunci : Pemodelan matematika, isoterm sorpsi air, kerupuk kedelai.
ABSTRACT
The research was aimed to obtain moisture sorption curve soy crackers and determine best fit
moisture sorption isotherm model. The curved of moisture sorption isotherm was resulted by plotting
water activity value (aw) and equilibrium moisture content (Me) using seven salt with RH value at
range of 10-94%. There were three models of sorption isotherm tested, namely, GAB (Guggenheim
Anderson deBoer), BET (Brunauer Emmett Teller) and Caurie model.The result shown that moisture
sorption isotherm curve is sigmoid shape (type 2) and best fit models is GAB with MRD value at
30oC, 35oC, and 40oC themperature sequentially 0.63%, 1.86% and 4.81%.
Keywords: mathematic model, moisture isotherm sorption, soy crackers
PENDAHULUAN
Kerupuk merupakan salah satu produk pangan yang diproduksi oleh industri pangan skala
usaha kecil menengah yang digemari di Indonesia. Kerupuk sangat beragam dalam bentuk ukuran,
warna, rasa, bau, kerenyahan, ketebalan dan nilai gizinya. Perbedaan ini bisa disebabkan pengaruh
budaya daerah penghasil kerupuk, bahan baku dan bahan tambahan yang digunakan serta cara
pengolahannya (Soemarmo, 2005). Dusun Gading, Desa Tuntang merupakan salah satu sentra
kerupuk di Kabupaten Semarang. Jenis kerupuk yang diproduksi adalah kerupuk kedelai (Desa
Tuntang, 2014).
Kerupuk kedelai termasuk ke dalam makanan kering dan menurut Herawati (2008) makanan
kering akan mengalami penurunan mutu melalui penyerapan uap air. Selama penyimpanan akan
terjadi proses penyerapan uap air dari lingkungan yang menyebabkan produk kering mengalami
penurunan mutu menjadi lembab/tidak renyah (Robertson, 2000). Semakin tinggi uap air yang diserap
akan mengakibatkan kadar air dan aktivitas air (aw) pada bahan pangan tersebut tinggi. Kadar air dan
aktivitas air sangat berpengaruh dalam menentukan masa simpan dari makanan, karena faktor-faktor
ini akan mempengaruhi sifat-sifat fisik (kekerasan dan kekeringan) dan sifat-sifat fisiko-kimia,
571 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
perubahan-perubahan kimia, kerusakan mikrobiologis dan perubahan enzimatis terutama pada
makanan yang tidak diolah (Winarno, 1992).
Isoterm sorpsi air adalah kurva yang menghubungkan data kadar air dengan aktivitas air suatu
bahan pada suhu yang sama (Adawiyah dan Soekarto, 2010). Selain mengindikasikan nilai aktivitas
air pada komposisinya, kurva ini juga memiliki hubungan yang erat dengan stabilitas bahan pangan
pada berbagai kondisi penyimpanan dan kebutuhan proses pengemasan produk pangan untuk menjaga
kestabilan masa simpan (Budijanto dkk., 2010). Isoterm sorpsi juga dapat digunakan untuk
meramalkan perubahan-perubahan yang mungkin terjadi terhadap bahan makanan selama bahan
tersebut disimpan (Purnomosari, 2008).
Di luar Indonesia, penelitian tentang isoterm sorpsi air sudah banyak dikembangkan tetapi
untuk produk kerupuk tidak dijumpai karena kerupuk merupakan makanan asli Indonesia. Penelitian
tentang isoterm sorpsi air yang serupa dengan kerupuk yaitu tentang keripik atau chips yang
dilakukan oleh Kanopacka et al. (2002) tentang keripik apel bebas lemak, Tungsangprateep and Jindal
(2004) tentang, keripik singkong-udang, Ping et al. (2005) tentang keripik wortel, dan Sirpatrawan
(2009) tentang crackers beras. Di Indonesia, penelitian tentang isoterm sorpsi air masih sangat sedikit
terlebih dengan topik kerupuk. Banoet (2006) telah melakukan penelitian tentang isoterm sorpsi air
dan pendugaan umur simpan kerupuk udang dan penelitian yang serupa juga pernah dilakukan oleh
Budijanto dkk. (2010) tentang keripik tortila dan Rosalina dan Silvia (2015) tentang keripik ikan
beledang. Penelitian tentang isoterm sorpsi air dari kerupuk kedelai merupakan suatu kebaruan di
bidang penelitian karena hanya sedikit orang yang pernah mengkajinya.
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka tujuan dari penelitian adalah untuk menentukan
kurva isoterm sorpsi air dari kerupuk kedelai dan menentukan model isoterm sorpsi air yang tepat
pada kerupuk kedelai.
METODE PENELITIAN
Bahan
Bahan yang digunakan sebagai sampel dalam penelitian ini adalah kerupuk kedelai produksi
masyarakat dusun Gading, Desa Tuntang, Kabupaten Semarang. Bahan kimia yang digunakan
meliputi akuades, NaOH, MgCl2, K2CO3, Mg(NO3)2, KI, NaCl, KCl.
Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi peralatan gelas, cawan porselin,
hygrometer, moisture analyzer (Ohaus MB 25, Ohaus Corp, USA), glass container inkubator, neraca
analitik dengan ketelitian 0,01 g (Ohaus TAJ602, Ohaus Corp, USA), neraca analitik dengan
ketelitian 0,1 mg (Ohaus Pioneer Balance, Ohaus Corp, USA) dan sorption container.
Prosedur
Pengukuran Kadar Air Awal (Kumalasari, 2012)
Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan dalam cawan moisture analyzer. Moisture analyzer
diatur pada suhu 105oC kemudian ditutup dan ditunggu sampai berbunyi. Hasil kadar air yang
diperoleh dicatat.
Preparasi Larutan Garam Jenuh (Hayati, 2004)
Preparasi larutan garam jenuh dilakukan menggunakan 7 macam garam. Garam ditimbang
dengan berat tertentu kemudian dimasukkan ke dalam beaker glass yang berisi air hangat suhu ± 50oC
dan diaduk sampai larut. Jika garam yang dilarutkan dapat larut sempurna, maka garam ditambahkan
sedikit demi sedikit sampai garam tidak larut lagi. Larutan garam jenuh dibuat sebanyak 50 ml
kemudian dimasukkan dalam sebuah glass container yang cukup untuk menampung larutan garam.
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 572
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Pengukuran Kadar Air Kesetimbangan (Sirpatrawan, 2009)
Masing-masing 2-3 gram sampel kemudian disimpan dalam sorption container yang sudah
diatur RH-nya menggunakan larutan-larutan garam jenuh tersebut. Larutan garam tersebut kemudian
disimpan dalam inkubator pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC. Setiap hari sampel tersebut ditimbang
sampai tercapai steady state (massa konstan ± 0.001 g). Setelah konstan, sampel tersebut kemudian
diukur kadar airnnya menggunakan moisture analyzer.
Uji Ketepatan Model (Budijanto dkk., 2010)
Model yang diuji dalam penelitian ada 3 macam yaitu BET, GAB dan Caurie. Model isoterm
sorpsi air diuji menggunakan Mean Relative Determination (MRD) dengan persamaan sebagai berikut
:
∑
Keterangan :
mi = kadar air hasil percobaan
mpi = Kadar air hasil perhitungan
n = jumlah data
MRD < 5 : model tepat
5 < MRD < 10 : model agak tepat
MRD > 10 : model tidak tepat.
Analisa Data (Motulsky and Christopoulos, 2004)
Pengulangan dilakukan sebanyak 3 kali untuk sampel pada setiap jenis larutan garam dan data
dianalisa menggunakan regresi linier dan regresi non linier dengan berbagai pemodelan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 menunjukkan data kelembapan relatif (RH), aktivitas air (aw) dan kadar air
kesetimbangan (Me) pada kerupuk kedelai. Penentuan kurva isoterm sorpsi dilakukan dengan
menghubungkan data kadar air kesetimbangan dengan aktifitas air. Kurva isoterm sorpsi air pada
kerupuk kedelai (Gambar 1) berbentuk sigmoid atau menyerupai bentuk S, sehingga kurva isoterm
sorpsi air kerupuk kedelai mendekati tipe II. Menurut Winarno (1992), kurva berbentuk sigmoid
paling umum dijumpai pada bahan pangan dan khas untuk masing-masing bahan pangan. Kerupuk
kedelai dibuat dari terigu, tapioka, kedelai dan bahan penyusun lainnya. Bahan pangan yang
mempunyai penyusun utama berupa tapioka dan kasein memperlihatkan pola sorpsi isotermis
berbentuk sigmoid yaitu pola yang umum ditemui pada sistem pangan amorf (Adawiyah dan
Soekarto, 2010). Bentuk kurva isoterm sorpsi air yang sigmoid sebagai akibat dari hukum Raoult,
efek kapilaritas, dan interaksi antara air dan permukaan bahan pangan (Sahin and Sumnu, 2006).
Selain itu, pola sistem sorpsi tipe II disebabkan adanya pengaruh akumulatif dari kombinasi efek
koligatif, efek kapiler dan interaksi permukaan solid dengan air (Bell and Labuza, 2000).
Tabel 1. Kelembapan Relatif (RH), Aktivitas Air (aw) dan Kadar Air Kesetimbangan (Me) pada Suhu
30oC, 35oC dan 40oC.
573 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
MgCl2
K2CO3
Mg(NO3)2
KI
NaCl
KCl
Kadar air kesetimbangan (%bk)
NaOH
30oC
RH(%) aw
Me(%bk)
0,96 ±
11
0,11
0,41
4,57 ±
44
0,44
0,76
4,64 ±
45
0,45
0,72
8,04 ±
64
0,64
1,33
10,05 ±
73
0,73
1,31
12,43 ±
80
0,80
1,19
17,71 ±
91
0,91
1,89
20.00
18.00
16.00
14.00
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0.00
0.20
35oC
RH(%) aw Me(%bk)
1,16 ±
10
0,10
0,41
4,66 ±
41
0,41
0,63
4,97 ±
46
0,46
0,80
8,44 ±
65
0,65
1,51
9,94 ±
72
0,72
1,30
12,89 ±
80
0,80
1,31
19,17 ±
94
0,94
1,67
0.40
0.60
40oC
RH(%)
aw
Me(%bk)
10
0,10
0,74 ± 0,41
41
0,41
4,20 ± 0,71
45
0,45
4,70 ± 0,84
66
0,66
7,86 ± 1,51
73
0,73
9,32 ± 1,32
81
0,81
12,56 ± 1,41
92
0,92
19,49 ± 1,54
0.80
1.00
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(A)
25.00
Kadar air kesetimbangan (%bk)
Suhu
Garam
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
Aktivitas air (aw)
(B)
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 574
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Kadar air kesetimbangan (%bk)
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 1. Kurva Isoterm Sorpsi Air Pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C)
Data hubungan kadar air kesetimbangan dan aktivitas air kemudian diubah dalam
berbagai model matematika untuk diprediksikan. Model yang diprediksikan yaitu (Guggenheim
dan x = aw, BET (Brunauer Emmett Teller) dengan y =
Anderson deBoer) dengan y =
dan x = ln(
dan x = aw dan Caurie y =
. Gambar 1 menunjukkan kurva pemodelan isoterm
sorpsi air model GAB pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C). Gambar 2
menunjukkan kurva pemodelan isoterm sorpsi air model BET pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC
(A), 35oC (B), 40oC (C) dan Gambar 3 menunjukkan kurva pemodelan isoterm sorpsi air model GAB
pada kerupuk kedelai dengan suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC (C).
0.120
y = -0.0657x2 - 0.0075x + 0.1123
R² = 0.9988
aw/m
0.080
0.040
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
Aktivitas air (aw)
0.80
(A)
575 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
1.00
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
aw/m
0.120
0.080
0.040
0.000
0.00
y = -0.0989x2 + 0.0533x + 0.0849
R² = 0.9793
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(B)
0.160
y = -0.0043x2 - 0.0922x + 0.1416
R² = 0.9654
aw/m
0.120
0.080
0.040
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 2. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air GAB pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC
(C)
aw/(1-aw)me
0.600
y = 0.4544x - 0.0006
R² = 0.679
0.400
0.200
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(A)
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 576
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
1.200
y = 0.6308x - 0.0839
R² = 0.61
aw/(1-aw)me
0.800
0.400
0.000
0.00
0.20
-0.400
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(B)
aw/(1-aw)me
0.800
0.600
y = 0.4739x + 0.0077
R² = 0.6654
0.400
0.200
0.000
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
Aktivitas air (aw)
(C)
Gambar 3. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air BET pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B), 40oC
(C)
-3.000
-2.000
0.000
-1.000
0.000
1.000
2.000
3.000
ln(1/Me)
-1.000
-2.000
y = 0.6666x - 1.575
R² = 0.9746
-3.000
ln((1-aw)/aw)
(A)
577 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
-3.000
-2.000
-1.000
0.000
0.000
1.000
2.000
3.000
ln(1/Me)
-1.000
y = 0.5877x - 1.6403
R² = 0.9651
-2.000
-3.000
ln((1-aw)/aw)
(B)
0.00
-3
-2
-1
0
1
2
3
ln(1/Me)
-1.00
y = 0.6922x - 1.5013
R² = 0.9662
-2.00
-3.00
ln((1-aw)/aw)
(C)
Gambar 4. Pemodelan Isoterm Sorpsi Air Caurie pada Kerupuk Kedelai Suhu 30oC (A), 35oC (B),
40oC (C)
Penentuan kadar air kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) dihitung berdasarkan masingmasing persamaan regersi linier maupun non linier pada masing-masing pemodelan. Tabel 2
menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air kesetimbangan hasil
perhitungan (Mhit) dengan pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer).
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 578
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Tabel 2. Nilai Me dan Mhit pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
Pemodelan GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
Garam
Suhu 30oC
Suhu 35oC
Suhu 40oC
Me
Mhit
Me
Mhit
Me
Mhit
NaOH
0,96
0,96
1,16
1,16
0,74
0,76
MgCl2
4,57
4,52
4,66
4,51
4,20
3,93
K2CO3
4,64
4,71
4,97
5,20
4,70
4,53
Mg(NO3)2
8,04
8,01
8,44
8,29
7,86
8,37
KI
10,05
10,07
9,94
10,09
9,12
10,12
NaCl
12,43
12,33
12,89
12,57
12,56
12,76
KCl
17,71
17,82
19,17
19,49
19,49
17,49
Tabel 3 menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air
kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) denggan pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller).
Tabel 3. Nilai Me dan Mhit pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller)
Pemodelan BET (Brunauer Emmett Teller)
Garam
Suhu 30oC
Suhu 35oC
Suhu 40oC
Me
Mhit
Me
Mhit
Me
Mhit
NaOH
0,96
2,49
1,16
-6,16
0,74
0,05
MgCl2
4,57
3,93
4,66
3,97
4,20
0,12
K2CO3
4,64
4,01
4,97
4,13
4,70
0,12
Mg(NO3)2
8,04
6,18
8,44
5,65
7,86
0,11
KI
10,05
8,07
9,94
7,02
9,12
0,09
NaCl
12,43
10,84
12,89
9,66
12,56
0,073
KCl
17,71
24,45
19,17
29,17
19,49
0,034
Tabel 4 menunjukkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan (Me) dan kadar air
kesetimbangan hasil perhitungan (Mhit) denggan pemodelan Caurie.
Tabel 4. Nilai Me dan Mhit pemodelan Caurie
Garam
NaOH
MgCl2
K2CO3
Mg(NO3)2
KI
NaCl
KCl
o
Suhu 30 C
Me
Mhit
0,96
1,17
4,57
4,08
4,64
4,23
8,04
7,16
10,05
9,27
12,43
12,00
17,71
22,59
Pemodelan Caurie
Suhu 35oC
Me
Mhit
1,16
1,45
4,66
4,13
4,97
4,69
8,44
7,36
9,94
9,07
12,89
11,79
19,17
25,12
579 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa
Suhu 40oC
Me
Mhit
0,74
0,98
4,20
3,54
4,70
3,91
7,86
7,10
9,12
8,93
12,56
12,43
19,49
25,12
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
Penentuan nilai MRD dilakukan dengan cara membandingkan kadar air kesetimbangan hasil
perhitungungan (Mhit) dengan kadar air kesetimbangan percobaan (Me). Tabel 5 menunjukkan nilai
MRD untuk masing-masing pemodelan pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC.
Tabel 5. Nilai MRD Pemodelan pada Suhu 30oC, 35oC dan 40oC
Pemodelan
GAB (Guggenheim Anderson deBoer)
BET (Brunauer Emmett Teller)
Caurie
30oC
0,63
40,08
13,00
Nilai MRD (%)
35 oC
1,86
114,80
14,74
40 oC
4,81
43,41
15,86
Berdasarkan Tabel 2 dapat dilihat bahwa model GAB merupakan pemodelan yang paling
tepat untuk menggambarkan fenomena isoterm soprsi air pada kerupuk kedelai untuk masing-masing
suhu karena memilki nilai MRD < 5. Pendapat lain mengatakan bahwa pemodelan mempunyai
ketepatan yang baik jika nilai MRD lebih kecil dari 10% (McLaughlin and Magee, 1998). Kerupuk
kedelai dibuat dengan bahan penyusun terigu, tapioka, dan kedelai. Menurut Adawiyah dan Soekarto
(2010), pemodelan GAB cocok untuk mendeskripsikan data-data sorpsi isotermis baik untuk model
bahan pangan maupun bahan penyusunnya yaitu tapioka, kasein dan gula. Selain itu, hal ini juga
didukung oleh penelitian Al-Muhtaseb et al. (2002) yang melaporkan bahwa pemodelan GAB sangat
tepat untuk kelembapan diatas 75% dan cocok untuk makanan dengan tipe pati-patian. Pemodelan
GAB paling tepat untuk menggambarkan isoterm sorpsi kerupuk kedelai diperkuat dengan penelitian
yang telah dilakukan oleh Banoet (2006) tentang isoterm sorpsi kerupuk udang bahwa pemodelan
yang paling tepat dan memilki akurasi yang paling tinggi adalah model GAB dengan nilai MRD
sebesar 11,7928 %. Nilai MRD yang dihasilkan lebih kecil sehingga penelitian yang dilakukan lebih
baik dibandingkan nilai MRD yang dihasilkan pada penilitian yang dilakukan oleh Banoet (2006).
Semakin rendah nilai % MRD, maka model isoterm sorpsi air tersebut dapat menggambarkan keadaan
yang sebenarnya dengan tepat (Kusnandar dkk., 2010).
KESIMPULAN
Kurva isoterm sorpsi air pada kerupuk kedelai mempunyai bentuk sigmoid yang mendekati
tipe II. Pemodelan yang tepat untuk memprediksikan fenomena isoterm sorpsi air pada kerupuk
kedelai adalah GAB dengan nilai MRD pada suhu 30oC, 35oC dan 40oC secara berturut-turut
sebesar 0,63%, 1,86% dan 4,81%.
DAFTAR PUSTAKA
Adawiyah, D.R. dan Soekarto, S.T., 2010, Pemodelan Isotermis Sorpsi Air Pada Model Pangan
[Modelling of Moisture Sorption Isotherm in Food Model]. Jurnal Teknologi Dan Industri
Pangan, Vol, 21, No, 1, Hal, 33-39.
Al-Muhtaseb, A.H., McMinn, W.A.M. and Magee, T.R.A., 2002. Moisture sorption isotherm
characteristics of food products: a review. Food and Bioproducts Processing, Vol, 80, No, 2,
Page,118-128.
Banoet, S. E. P., 2006, Isotermi Sorpsi Air dan Analisa Umur Simpan Kerupuk Udang Goreng.
Skripsi, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga, Salatiga.
Bell, L.N. and Labuza, T.P., 2000, Determination of moisture sorption isotherms. Moisture Sorption:
Practical Aspects of Isotherm Measurement and Use. The American Association of Cereal
Chemists, Inc., St. Paul, MN, USA, pp.33-56.
Budijanto, S., Sitanggang, A.B. dan Kartika, Y.D., 2010, Penentuan umur simpan tortilla dengan
metode akselerasi berdasrkan kadar ar kritis serta pemodelan ketepatan sorpsi isoterminya
Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa | 580
Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya (SNKP) 2016
Malang, 27 November 2016
[Shelf Life Study of Tortilla Using Accelerated Shelf Life Testing (ASLT) Method and its
Mathematical Modeling of Moisture S. Jurnal Teknologi Dan Industri Pangan, Vol, 21, No,
2, Hal, 165-170.
Desa Tuntang, 2014. Potensi ekonomi (Krupuk Kedelai). http://desatuntang.desa.id/potensi-ekonomikrupuk-kedelai/. Diakses pada 10 Mei 2016.
Hayati, R., Abdullah, A., Ayob, M.K. dan Soekarto, S.T., 2004, Isotermi sorpsi air dan analisis umur
simpan ikan kayu tongkol dari Aceh [Moisture Sorption Isotherm and Shelf Life Analysis of
Dried Tongkol (Euthynnus affinis) from Aceh]. Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, Vol,
15, No, 3, Hal, 207-213.
Herawati, H., 2008, Penentuan umur simpan pada produk pangan. Jurnal Litbang Pertanian, Vol, 27,
No, 4, Hal, 124-130.
Konopacka, D., Plocharski, W. and Beveridge, T., 2002, Water Sorption and Crispness of Fat-Free
Apple Chips. Journal of food science, Vol, 67, No, 1, Page, 87-92.
Kumalasari, H., 2012, Validasi Metoda Pengukuran Kadar Air Bubuk Perisa Menggunakan Moisture
Analyzer Halogen HB43-S, sebagai Alternatif Metoda Oven dan Karl Fischer. Skripsi, Institut
Pertanian Bogor, Bogor.
Kusnandar, F., Adawiyah, D.R. dan Fitria, M., 2010. Pendugaan Umur Simpan Produk Biskuit
dengan Metode Akselerasi Berdasarkan Pendekatan Kadar Air Kritis [Accelerated Shelf-life
Testing of Biscuits Using a Critical Moisture Content Approach]. Jurnal Teknologi Dan
Industri Pangan, Vol, 21, No, 2, Hal,117.
Liu-Ping, F., Min, Z., Qian, T. and Gong-Nian, X., 2005, Sorption isotherms of vaccum-fried carrot
chips. Drying technology, Vol, 23, No, 7, Page, 1569-1579.
Mclaughlin, C.P. and Magee, T.R.A., 1998, The effect of shrinkage during drying of potato spheres
and the effect of drying temperature on vitamin C retention. Food and Bioproducts
Processing, Vol, 76, No, 3, Page,138-142.
Motulsky, H. and Christopoulos, A., 2004, Fitting models to biological data using linear and
nonlinear regression: a practical guide to curve fitting. OUP USA.
Purnomosari, D, 2008, Studi Isoterm Sorpsi Lembab dan Fraksi Air Terikat Pada Tepung Gaplek.
Skripsi. Surakarta : Universitas Sebelas Maret.
Robertson, G.L., 2000, Shelf life of packaged foods, its measurements and prediction. Developing new
food products for a changing marketplace, pp.329-353. New York : Marcel Bekker. Inc.
Rosalina, Y. and Silvia, E., 2015, Kajian Perubahan Mutu Selama Penyimpanan Dan Pendugaan
Umur Simpan Keripik Ikan Beledang Dalam Kemasan Polypropylene Rigid. Jurnal Teknologi
dan Industri Pertanian Indonesia, Vol, 7, No, 1, Hal, 1-6.
Sahin, S. and Sumnu, S.G., 2006., Water activity and sorption properties of foods. In Physical
properties of foods (pp. 193-228). Springer New York.
Sirpatrawan, U., 2009, Shelf-life simulation of packaged rice crackers. Journal of Food Quality, Vol,
32, No, 2, Page, 224-239.
Soemarmo., 2005, Kerupuk Udang. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Bogor.
Tungsangprateep, S. and Jindal, V.K., 2004, Sorption isotherms and moisture diffusivity in fried
cassava-shrimp chips. International Journal of Food Properties, Vol, 7, No, 2, Page, 215227.
Winarno, F.G., 1992, Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : Gramedia.
581 | Riset Unggulan Kimia dan Pembelajarannya sebagai Integritas dan Daya Saing Bangsa