Menurut Harper (1981), ekstruder adalah alat untuk mencetak bahan melalui proses ekstrusi. Ekstruder terdiri atas berbagai bentuk. Bentuk yang paling sederhana adalah ekstruder tipe ram atau piston. Ekstrusi pemasakan merupakan proses dimana bahan pangan yang mengandung pati dan protein dimasak dan diadon menjadi adonan yang viskos dan plastis. Panas yang digunakan dalam proses pemasakan dapat berasal dari injeksi uap (secara langsung), dari jaket pemanas (secara tidak langsung), dan berasal dari energi mekanik yang timbul dari gesekan adonan selama proses ekstrusi (Harper, 1981).
Menurut Muchtadi et al. (1987), ekstruder dapat diklasifikasikan berdasarkan sifat termodinamika, kadar air, sifat fungsional, dan jumlah ulir. Berdasarkan sifat fungsional, ekstruder terdiri atas pasta extruder, high-pressure forming extruder, low–shear
cooking extruder, coolet extruder, dan high–shear cooking extruder.
Secara termodinamika, ekstruder terbagi atas tiga jenis yaitu :
autogenous yaitu ekstruder yang menghasilkan panas dengan
mengkonversi energi mekanik pada aliran proses; isotermal ekstruder; dan polythropic yaitu ekstruder yang prinsip kerjanya menggabungkan antara autogenous ekstruder dan isotermal ekstruder dimana panas diperoleh dari konversi energi mekanik dan dari transfer panas (Harper, 1981 dan Muchtadi et al., 1987).
Berdasarkan kadar air, ekstruder terbagi atas low moisture
extruder dengan kadar air bahan sampai 20%, intermediate moisture extruder dengan kadar air bahan 20-28%, dan high moisture extruder
dengan kadar air bahan lebih dari 28%. Berdasarkan jumlah ulirnya, ekstruder terbagi atas ekstruder berulir ganda dan ekstruder berulir tunggal (Harper, 1981 dan Muchtadi et al., 1987).
Ekstruder ulir ganda dapat diklasifikasikan berdasarkan arah perputaran ulirnya, terdiri dari co-rotating screw extruder (ekstruder dengan arah perputaran ulir yang searah) dan counter rotating screw
extruder (ekstruder dengan arah perputaran ulir yang berlawanan).
Ekstruder dengan ulir yang co-rotating banyak diaplikasikan dalam proses pengolahan pangan. Beberapa kelebihan ekstruder ulir ganda yaitu : memiliki kontrol yang lebih baik terhadap tranfer panas dibandingkan ekstruder ulir tunggal, dapat menangani bahan pangan yang sangat basah, lengket, dan berminyak, serta dapat menggunakan bahan pangan dengan ukuran partikel yang bervariasi (Fellows, 1990).
Ekstruder berulir tunggal terdiri atas ulir yang berputar pada barel silinder. Ekstruder ulir tunggal dapat diklasifikasikan menjadi :
high shear ekxtruder (untuk produk–produk sereal sarapan pagi dan
makanan ringan), medium shear extruder (untuk produk–produk semi basah), dan low shear extruder (untuk pasta dan produk–produk daging). Biaya investasi dan biaya operasi ekstruder berulir tunggal lebih rendah daripada biaya ekstruder berulir ganda, selain itu tidak dibutuhkan tenaga ahli untuk pengoperasian dan perawatan ekstruder berulir tungggal (Fellows, 1990).
Menurut Smith (1981) ekstruder berulir tunggal dibagi atas tiga kelompok yaitu Low Shear, Medium Shear, dan High Shear. Jenis-jenis ekstruder tersebut dapat dilihat pada tabel 7.
Tabel 7. Klasifikasi ekstruder ulir tunggal
Kategori Low Shear Medium
Shear High Shear
Kadar Air Produk (%) 25 – 75 15 – 30 5 – 8
Densitas produk (g/ 100ml) 32 – 80 16 – 51 3.2 – 20 Suhu barrel maksimum (°C) 20 – 65 55 – 145 110 – 180 Tekanan barrel maksimum (kg /cm2) 6 – 63 21 – 42 42 – 84
Kecepatan ulir (rpm) 100 200 200 Snack, breakfast cereal Produk khas Produk pasta daging Roti, makanan ternak Sumber : Smith, 1981
Ekstruder ulir tunggal paling cocok digunakan untuk mengektrusi produk pasta. Hal dikarenakan ekstruder memiliki silinder yang licin dan tidak mempunyai bagian yang dapat membawa padatan, serta biasanya mempunyai bentuk geometris ulir yang konstan. Alat ini mendekati paling mendekati ekstruder jenis isotermal karena hanya
mengakibatkan kenaikan suhu yang paling rendah. Pemotongan cepat, continue, alat tidak lansung (proses) cocok diaplikasikan untuk produk pasta dan produk sosis (Muchtadi et al., 1987)
2. Proses Ekstrusi
Ekstrusi adalah proses pengolahan pangan yang mengkombinasikan beberapa proses secara berkesinambungan antara lain pencampuran, pemasakan, pengadonan, shearing, dan pembentukan (Fellows, 1990). Menurut Harper (1981), dalam proses ekstrusi, adanya aliran adonan disebabkan oleh pengaruh tekanan shear (σ), dimana tekanan shear tergantung pada kecepatan ’shear’ dan viskositas bahan. Pada aliran newtonian terjadi hubungan linear antara tekanan shear dan kecepatan shear. Aliran seperti ini biasanya terdapat pada aliran gas. Pada bahan pangan, karena mengandung senyawa-senyawa biopolimer seperti pati dan protein, sifat alirannya mengikuti kaedah non-newtonian Keuntungan proses pemasakan dengan metoda ekstrusi antara lain produktivitas tinggi, biaya produksi rendah, bentuk produk khas, produk lebih bervariasi walaupun dari bahan baku yang sama, pemakaian energi rendah serta mutu produk lebih tinggi karena menggunakan suhu tinggi dengan waktu yang singkat sehingga kerusakan nutrisi dapat dikurangi (Fellows, 1990). Selain itu, produk yang dihasilkan seragam, peralatannya mudah diotomatisasi, dan tidak banyak limbah.
I. SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
SEM (Scanning Electron Microscope) merupakan alat untuk melihat benda yang sangat kecil dalm bentuk stereo dengan skala perbesaran tinggi (Noor, 2001). Prinsip dasar SEM ditemukan pada tahun 1930 di Jerman. Sesudah perang dunia II, penelitian ini berlanjut di London. Kemajuan teknologi SEM berhasil dilakukan oleh Jepang karena negara ini mampu memproduksi SEM dengan melakukan banyak penelitian dan perkembangan teknologi SEM. Penelitian ini menggunakan SEM keluaran
Jepang, JEOL (Jepang Electron Optical Laboratory) JSM 5200 Scanning
Microscope Multi Purpose SEMs. Untuk spesifikasi dari JEOL JSM 5200
dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Spesifikasi JEOL 5200 SEMs Resolution HV Mode LV Mode 5.0 nm 8.0 nm Magnification HV Mode LV Mode x 15 to 200.000 x 15 to 50.000 Accelerating 1.2 kV Voltage 5 to 25 kV (5 kV steps)
SEM memiliki perbesaran yang bervariasi (sekitar 10x – 1.000.000x). Menurut Noor (2001), prinsip kerja SEM terbagi dua, yaitu (1) informasi yang didapatkan dari irradiasi pancaran elektron dan (2) prinsip perbesaran. Apabila suatu pancaran elektron diiradiasi pada permukaan sampel, interaksi antara pancaran elektron dan atom-atom yang dikandung oleh sampel akan memberikan bermacam-macam informasi (Gambar 4).
Gambar 4. Bermacam-macam informasi pancaran elektron (Noor, 2001)
Apabila dilakukan scanning pada permukaan suatu sampel dengan fokus pancaran elektron yang tepat informasi akan diperoleh dari setiap titik scanning. Informasi ini akan dirubah kedalam bentuk signal elektrik, dikuatkan dan disalurkan ke Cathode Ray Tube (CRT). Pada CRT, informasi digunakan untuk mengontrol tingkatan cahaya pada titik-titik yang bersangkutan. Informasi yang didapatkan dari permukaan sampel ditayangkan di CRT dalam bentuk gambar. Perbesaran sampel didefinisikan sebagai ratio dari ukuran gambar di CRT dengan ukuran pancaran elektron yang menscanning permukaan sampel (Gambar 5).
Gambar 5. Prinsip perbesaran gambar sampel (Noor, 2001)
SEM secara umum berfungsi untuk melihat bagian permukaan dari sampel. Signal-signal SEM bisa membawa berbagai macam informasi dan digunakan untuk tujuan yang berbeda. Kegunaan SEM berdasarkan signal-signal dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Kegunaan SEM berdasarkan signal-signal yang digunakan Signal Mode Operasi Tujuan SEM
Secondary Electron SEI Pengamatan topografi suatu permukaan Backscattered Electron BEI Komposisi permukaan
X-Ray X-Ray Analisa elemen spedimen
Transmitted Electron TEI Pengamatan struktur internal Cathodoluminescence CL Pengamatan karakteristik internal Electromotive Force EBIC Pengamatan karakteristik internal Secondary Electron ECP Struktur cristaline
Backscattered Electron MDI Pengamatan magnetic domain Sumber : (Noor, 2001)
Pada penelitian ini dilakukan analisis topografi sampel sehingga signal yang digunakan adalah Secondary Electron Immage (SEI). Jumlah
secondary electron yang dihasilkan dari suatu permukaan sampel
tergantung pada sudut pantulan pancaran elektron yang mengenai permukaan sampel.
III. METODOLOGI PENELITIAN
