B. Mesin Pencetak Twin Roll
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Bahan Baku dan Beras Analog
Karakteristik produk sangat dipengaruhi oleh bahan dan karakter pencetakan pada mesin pemasak-pengaduk dan pencetakan beras analog. Bahan baku beras analog ini adalah singkong parut segar, jagung putih dan sagu aren dengan perbandingan (50 : 40 : 10 ). Karakterisasi yang dilakukan terhadap bahan meliputi sifat kimia (proksimat), amilosa, amilopektin dan sifat amilografi untuk mengetahui profil gelatinisasi tepung. Dari hasil analisis proksimat dan kadar amilosa masing – masing bahan dapat dilihat pada Tabel 17.
Tabel 17 Kadungan proksimat bahan baku
Bahan Proksimat (%)
Karbohidrat Air Protein Lemak Abu
Singkong
Tepung jagung putih Pati sagu aren
41.74 70.53 82.97 56.32 10.33 15.23 1.35 7.8 0.41 0.23 3.43 0.23 0.36 7.92 0.16 Singkong digunakan sebagai salah satu bahan baku utama beras analog ini karena merupakan komoditas yang potensial di budidayakan dan mudah ditemukan dengan harga yang relatif murah. Warna cerah dan aroma beras analog yang dihasilkan lebih baik dibandingkan mocaf. Sekalipun singkong memiliki kadar karbohidrat yang lebih rendah dibandingkan jagung putih dan sagu aren, akan tetapi dengan penambahan jagung putih dan sagu aren dalam komposisi formula kandungan pati menjadi meningkat. Jagung putih digunakan karena kandungan proteinnya cukup tinggi sebesar 7,79 % mendekati protein beras sosoh, jika dibandingkan dengan varietas jagung kuning sekitar 5,64 – 7,5 % (Muhandri C., 2011). Selain itu jagung putih akan memberi warna cerah dan putih pada beras analog yang dihasilkan mendekatkan psikologi konsumen pada beras sosoh.
Profil Gelatinisasi Singkong Parut, Tepung Jagung Putih dan Pati Sagu Aren
Profil gelatinisasi pati bahan dilakukan untuk mengetahui pola gelatinisasi dengan mengukur sifat – sifat amilografi menggunakan alat Rapid visco amylograph (RVA). Karakter amilografi diindikasikan oleh proses gelatinisasi dan karakteristik sebagai salah satu faktor kualitas bahan baku tepung. Waktu dan suhu awal gelatinisasi setiap varietas berbeda, hal ini berhubungan erat dengan komposisi kimia setiap bahan. Menurut Charles et al. (2005), kandungan amilosa yang berbeda memiliki sifat fungsional seperti suhu gelatinisasi dan viskositas yang berbeda.
Parameter yang diketahui pada profil gelatinisasi meliputi Suhu Gelatinisasi (oC), Viskositas Puncak (cP), Viskositas Pasta Panas (cP), Viskositas Breakdown (cP),
Viskositas Pasta Dingin (cP), Viskositas Setback (cP) dan Lama Gelatinisasi (m). Suhu gelatinisasi merupakan suhu ketika mulai terdeteksi terjadinya peningkatan viskositas yang disebabkan oleh pengembangan granula pati. Suhu gelatinisasi bahan dapat menentukan suhu yang paling baik digunakan selama proses perlakuan pemanasan karena pada proses tersebut diharapkan terjadi gelatinisasi pati. Jika suhu proses jauh lebih rendah dibandingkan suhu gelatinisasi, maka dapat menghasilkan beras analog yang rapuh dan tidak dapat diolah menjadi nasi. Berdasarkan hasil analisis profil
gelatinisasi pati dari adonan beras analog diketahui bahwa suhu awal gelatinisai adalah 9,13 menit.
Suhu awal gelatinisasi awal adalah suhu pada saat pertama kali viskositas pati mulai naik. Peningkatan viskositas ini disebabkan terjadinya pembengkakan granula pati yang irreversible di dalam air ketika energi kinetik molekul – molekul air lebih kuat dari daya tarik menarik pati didalam granula pati. Suhu awal gelatinisasi merupakan suatu fenomena sifat fisik pati yang kompleks yang dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor tersebut antara lain ukuran molekul amilosa dan amilopektin serta keadaan pemanasan Collison (1968). Hasil penelitian pembuatan produk dari bahan tepung dan pati seperti halnya mi oleh Tam et al. (2004), menunjukkan bahwa penggunaan suhu proses yang lebih rendah dibandingkan dengan suhu gelatinisasi membuat adonan menjadi tidak elastis dan menghasilkan produk dengan tekstur yang kasar dan mudah patah. Suhu gelatinisasi pati adonan beras analog hasi analisis adalah 77,7 o
C.
Suhu gelatinisasi yang rendah menunjukkan sifat mudah mengalami hidrasi, yaitu mudah mengalami pengikatan air. Hal ini bisa disebabkan karena kadar amilopektin yang tinggi, karena percabangan amilopektin reaktif untuk mengikat air yang akan berpengaruh positif pada nilai viskositas maksimum. Menurut Glicksman (1969) viskositas maksimum merupakan titik maksimum viskositas pasta yang dihasilkan selama proses pemanasan. Viskositas maksimum berbanding lurus dalam penyerapan air oleh tepung dan mempunyai daya thicketing (kelengketan) yang semakin besar. Pada fase tersebut granula pati sudah kehilangan sifat birefrienge-nya serta granula sudah tidak mempunyai kristal lagi. Pola gelatinisasi pati bahan baku beras analog yang digunakan disajikan pada Tabel 18.
Tabel 18 Profil gelatinisasi singkong, jagung putih, sagu aren dan adonan
Profil gelatinisasi Satuan Singkong
parut segar Jagung putih Sagu aren Adonan
Waktu gelatinisai menit 7,53 8.73 6.13 9,13
Suhu Gelatinisasi (Pasting
Temperature, PT) oC 68,8 84,9 74,85 77,7
Viskositas Maksimum (Peak
Viscosity, PV) cP 5145 1754 1860 784
Viskositas Pasta Panas (Hot Paste
Viscosity, HPV) cP 2013 1182 1236 528
Viskositas Breakdown (VB) cP 3132 572 1315 256
Viskositas Pasta Dingin (Cold Paste
Viscosity, CPV) cP 3582 4148 1236 880
Viskositas Setback (VS) cP 1569 2966 691 352
Viskositas puncak juga menggambarkan kemampuan pati untuk mengembang dengan bebas sebelum mengalami breakdown. Nilai viskositas puncak dipengaruhi oleh kadar amilosa dan amilopektin yang terkandung. Semakin tinggi kadar amilosa suatu bahan, maka viskositas puncaknya semakin rendah. Hal ini disebabkan oleh pengikatan amilosa dengan lemak yang membentuk kompleks pengembangan granula terhambat. Sebaliknya, peningkatan kadar amilopektin akan meningkatkan nilai Viskositas Puncak (Sang et al. 2008). Pengaruh kadar amilosa dan viskositas maksimum dapat diketahui pada formulasi beras analog. Kurva profil gelatinisasi pati bahan baku disajikan pada Gambar 14.
Keterangan : ____ : singkong , ____ : sagu aren, ____ : jagung puti, ____ : adonan
Gambar 14 Kurva profil gelatinisasi pati singkong, jagung putih, sagu aren dan adonan
Pada kurva profil gelatinisasi menunjukkan bahwa masing – masing bahan mempunyai profil gelatinisasi yang berbeda baik singkong, jagung putih maupun sagu aren. Demikian halnya pada saat bahan - bahan tersebut di campur menjadi formula bahan baku beras analog. Viskositas pasta panas (hot paste viscosity, HPV) merupakan nilai viskositas dari pasta setelah suhu dari viskograph dipertahankan pada suhu 95 oC selama 5 menit. HVP menunjukkan tingkat kestabilan pasta pati selama pemasakan. Menurut (Colona et al, 1984; Mason; dan Hoseney, 1986) menyatakan bahwa pada ekstrusi, HVP secara signifikan dipengaruhi oleh interaksi antara kadar air, shear dan compresi dan suhu.
Tingkat kestabilan pasta pati terhadap proses pemanasan digambarkan nilai viskositas breakdown. Viskositas breakdown (VB) diperoleh dari selisih antara viskositas maksimum (PV) dan viskositas pasta panas (HPV). Penurunan viskositas saat
holding menunjukkan pasta pati tidak stabil pada suhu tinggi. Hal ini ditunjukkan pada viskositas breakdown selisih HPV dan PV yang signifikan pada amilograph adonan beras analog, menunjukkan bahwa pati tidak stabil pada suhu tinggi.
Viskositas pasta dingin (cold paste viscosity, CPV) merupakan nilai viskositas pada suhu 50oC setelah ditahan selama 5 menit. Hal ini menunjukkan tingkat retrogradasi pati yang terjadi selama proses pendinginan ketika pasta panas didinginkan, jauhnya peningkatan viskositas diatur oleh kecenderungan kembali dari asosiasi pati. Nilai CPV bahan setelah dicampur menjadi adonan lebih rendah dari bahan sebelum dicampur yaitu sebesar 880 cP, menunjukkan bahwa adonan lebih lambat mengalami retrogradasi.
Nilai viskositas seatback (VS) merupakan tingkat kecenderungan proses retrogradasi pasta pati. Menurut Glicksman (1969), retrogradsi merupakan fenomena penggabungan polimer-polimer berantai lurus (amilosa) membentuk kristal yang tidak larut pada saat pendinginan pasta pati. Nilai VS pada adonan lebih rendah setelah dari masing – masing kompoenen bahan sebelum dicampur sebesar 352 cP. Secara umum
viskositas amilograph campuran adonan bahan lebih rendah dibandingkan masing – masing bahan sebelum pencampuran.
Perubahan profil gelatinisasi setelah bahan dicampur menjadi formula bahan baku karena adanya perubahan komposisi pati seperti amilosa dan amlopektin dalam campuran. Kusnandar (1998) menyatakan bahwa profil gelatinisasi dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya sumber pati, granula pati, keadaan komponen terlarut (asam, gula, lemak, protein, dan enzim), suhu pemasakan dan proses pengadukan atau agitasi.
Penetapan Kisaran Variabel dan Formulasi
Proses pencetakan beras analog dengan twin roll dipengaruhi oleh faktor eksternal seperti suhu, kadara air dan waktu pemasakan proses gelatinisasi, maka untuk keperluan optimasi ini kisaran optimum proses harus ditetapkan. Pada tahap penelitian pendahuluan dilakukan untuk menetapkan kisaran suhu, kadar air dan waktu pada alat pemasak – pengaduk proses gelatinisasi. Akan tetapi sebelum dilakukan uji coba pendahuluan dilakukan karakterisasi bahan dan alat baik untuk menentukan formula adonan dan proses pemasakan pada alat precooking dan pencetak optimasi proses gelatinisasi untuk menghasilkan beras analog mendekati mutu fisik beras padi. Hasil perhitungan analisis formula dan alat precooking proses gelatinisasi ( Tabel 19).
Tabel 19 Analisis karakteristik formula dan mesin precooking proses gelatinisasi Parameter analisis formula Perlakuan /kadar air (%)
A b c
Analisis formula :
Bobot adonan/formula sebelum gelatinisasi (gr) Bobot adonan/pasta (gr)
Volume adonan /pasta (m3) Jumlah bulir beras (bulir)
Volume bahan baku untuk 1 bulir beras (cm3) Volume 1 bulir beras (cm3)
Pemadatan /compresibilitas Bobot butir hasil cetakan (gr)
Analisis karakteristik alat pregelatinisasi
Luas chamber (m2)
Volume chamber (m3) Suhu steam (oC)
Massa jenis adonan/ρ (kg/m3
) Panas jenis adonan /Cp (KJ/kgoC)
Enthalphi/h (KJ) Suhu bahan adonan (oC)
Waktu pemanasan chamber (menit
0.09 3,61 x 10-3 90-100 1403,68 1160.4 1.187 38.680 0,0301 0,012571 0,241 0,0241 782 3,19 197,78 69.69 6,5 1464,74 1200 1.213 40.000 0,03 0,012571 0,1972 0,238 791 3,27 202,74 71.81 8 1531,31 1200 1.213 40.000 0,03 0,012571 1,869 0,238 799 3,36 208,32 76.91 9,7
Keterangan : a,b dan c = kadar air formula, berturut-turut 52 %, 54 % dan 56 %
Penentuan suhu proses pemasakan proses gelatinisasi. Kisaran suhu pemasakan adalah 67, 72 dan 77 oC. Analisis profil gelatinisasi menunjukkan bahwa suhu gelatinisasi (pasting temperature /PT) singkong 68,8 oC dan adonan 77,7 oC. Dari percobaan pendahuluan yang dilakukan suhu mendekati 80 oC menyebabkan bahan lebih cepat berkerak pada bagian bawah chamber adonan akibatnya terjadi destrinasi.
Penentuan kadar air proses pemasakan proses gelatinisasi. Air yang ditambahkan 52, 54 dan 56 % (bk). Air merupakan faktor penting dalam pembentukan beras analog yang berperan dalam proses gelatinisasi. Kisaran air yang ditambahkan adalah sekitar 50 % dari jumlah tepung dan pati sesuai paten Kurachi (1995). Menurut Derby et al. (1975), gelatinisasi tepung terigu dan menemukan bahwa pada kadar air
33 % mulai terjadi pembengkakan granula pati, pada kadar diatas 50 % dapat terjadi gelatinisasi sempurna. Namun pada percobaan kadar air 50 % berat kering adonan mulai remah waktu pemasakan melewati 10 menit. Sedangkan apabila dicetak menghasilkan beras analog yang belum padat dan tidak kompak karena mungkin proses gelatinisasi masih sedikit terjadi pada pati.
Penentuan waktu proses pemasakan proses gelatinisasi. Sedangkan kisaran waktu pemasakan proses gelatinisasi 19, 23 dan 27 menit, merupakan kisaran waktu terjadinya proses gelatinisasi dan kekompakan tekstur adonan pada saat dicetak dan tidak terjadi dekstrinasi ataupun massa yang elastis memanjang dan membal. Kondisi ini ditetapkan dengan pengamatan visual bentuk fisik adonan dan hasil cetakan beras analog yang seragam. Pada kisaran dibawah 19 menit beras yang dicetak lengket dan tekstur tidak kompak dan lebih dari 27 menit beras sulit memisah dan turun ke outlet bawah mesin dan tidak memisah antar bulir cetakan beras (Gambar 15). Sedangkan keluaran hasil cetakan yang diharapkan adalah beras analog yang padat tidak lengket dan terpisah antar bulir dengan butir sepeti beras dan pada saat pecentakan bulir keluar dari keluaran (outlet) pencetak (Gambar 16).
Gambar 15 Profil hasil cetakan menyatu antar bulir memanjang
Gambar 16 Profil hasil cetakan berbentuk bulir beras
Penetapan formulasi beras analog diawali dengan penelitian pendahuluan untuk menentukan jenis dan jumlah bahan yang digunakan dalam pembuatan beras analog. Pada tahap ini meliputi perbandingan tepung dan pati, serta penentuan jenis dan jumlah bahan pengikat.
Tepung yang digunakan pada pembuatan beras analog ini pada awalnya mengunakan mocaf dan jagung dan sagu aren dengan perbandingan 30 : 40 : 30 . Formula beras analog pilihan panelis terbaik pada penelitian beras analog berbasis tepung menggunanakan mocaf dan jagung dan pati dari sagu aren. Penentuan perbandingan jumlah tepung dan pati berdasarkan penelitian Lisnan (2008) yang membuat beras tiruan berbasis tepung dan pati singkong. Beras tiruan dengan perbandingan tepung dan pati sebanyak 70:30 merupakan beras dengan formula terpilih. Oleh karena itu, jumlah pati yang digunakan adalah sebanyak 30% basis kering. Akan tetapi setelah dicobakan pada pemasakan dan pencetakan menggunakan mesin twin roll
mengalami kesulitan pencetakan karena lengket dan warna yang tidak cerah. Tingginya viskositas maksimum bahan baku seperti mocaf dan sagu aren yang digunakan dapat menyebabkan produk menjadi lengket. Hal ini disebabkan karena mocaf memiliki kadar amilopektin yang cukup tinggi sekitar 39,55 %, sehingga cenderung menyebabkan kelengketan. Oleh karena itu mocaf diganti dengan singkong dengan kadar amilopektin yang lebih rendah sebesar 13,27 %. Komposisi sagu aren pada formulasi dikurangi untuk memperbaiki tekstur. Sedangkan tepung jagung diharapkan dapat mengurangi kelengketan karena mengandung lemak yang cukup tinggi yaitu 3.43 %. Analisa proksimat bahan baku beras analog dan kandungan pati (Tabel 20).
Tabel 20 Kandungan proksimat dan pati singkong, jagung putih dan sagu aren
Bahan Proksimat (%) Amilosa
(%)
Amilopektin (%) Air Abu Protein Lemak Karbohidrat
Singkong 56.21 0.36 1.35 0.23 41.74 19.42 13.27 Jagung putih 10.27 7.92 7.80 3.43 70.53 26.11 27.19 Sagu aren 15.22 0.16 0.41 0.23 82.97 42.27 24.04 Beras analog 26.54 0.59 4.56 4.79 63.51 - 20.65 Beras sosoh* 11.22 0.56 7.40 1.46 79.36 47.65 47.65 *Sumber Otsubo (2005)
Bahan pengikat yang digunakan dalam pembuatan beras analog ini adalah emulsifier Gliserol Monostearat (GMS). GMS berfungsi untuk mengikat bahan, menjadi pelumas pada saat ekstrusi, mencegah terjadinya pengembangan ekstrudat, membuat ekstrudat tidak lengket satu sama lain, dan mengurangi cooking loss produk pada saat proses pemasakkan menjadi nasi (Kaur et al. 2004; Singh et al. 2000). Jumlah yang ditambahkan sebanyak 2 %. Jumlah ini sesuai dengan paten Kurachi (1995) yang menyatakan jumlah bahan pengikat yang dapat ditambahkan adalah 0.1-10% dari jumlah tepung dan pati. Menurut Putseys et al. (2010), gliserol monostearat diketahui dapat membentuk kompleks inklusi heliks dengan amilosa. Kompleks tersebut dapat mencegah granula pati mengembang yang dapat menyebabkan berkurangnya kekuatan pengembangan dan kelarutan sehingga dapat diperkirakan amilosa dan GMS dapat membentuk struktur yang sama.
Proses pembuatan beras analog terdiri atas pencampuran bahan – bahan, pemasakan untuk proses gelatinisasi dan pencetaan. Pada proses pencampuran diawali dengan penimbangan bahan atau adonan dan penambahan air sampai kadar air yang diinginkan. Beras analog hasil cetakan dengan twin roll menunjukkan bahwa semua perlakuan menghasilkan beras analog dengan bentuk dan dimensi beras yang dikehendaki. Proses pemasakan dan pencetakan pada pembuatan beras analog dengan mesin twin roll disajikan pada Gambar 17.
Beras analog hasil formula dan pencetakan dengan mesin twin roll setelah dikeringkan disajikan pada Gambar 18
Gambar 18 Beras analog dengan twin roll
Beras analog yang dihasilkan menunjukkan tampilan dengan kisaran kromatisasi kuning dengan o Hue dari 82,62 – 86.88, akan tetapi kecerahan yang berbeda – beda. Hal ini disebabkan oleh tingkat gelatinisasi yang berbeda – beda pada setiap variabel proses gelatinisasi sebelum pencetakan beras analog.
Optimasi Pencetakan Beras Analog Kondisi Proses Gelatinisasi
Optimasi proses gelatinisasi diperlukan untuk menentukan kondisi proses yang paling sesuai sehingga diperoleh hasil yang optimum. Optimasi proses yang dilakukan dengan metode respon permukaan (Response Surface Methodology). Dalam optimasi permukaan ini menggunakan Box – behnken desain dengan tiga faktor.Titik tengah dari masing – masing faktor adalah suhu 72 oC, kadar air campuran adonan 54 % dan waktu gelatinisasi 23 menit. Penggabungan teknik matematika dan statistika untuk pemodelan analisis problem dari variabel pada respon yang diamati terdiri dari 5 parameter mutu fisik yaitu : kekerasan, derajat gelatinisasi, indeks penyerapan air (water absorption index,) indeks kelarutan dalam air (water solubility index) dan kecerahan warna
(brightness).
Persamaan model matematis dari aplikasi metode respon permukaan menyatakan hubungan empiris respon dengan variabel percobaan. Pada penelitian ini masing – masing variabel dengan kode X1, X2 da X3. Kode X1 variabel suhu dan X2 adalah kadar air sedangang X3 adalah waktu. Box behnken desain percobaan dan hasil analisis fisik pencetakan beras disajikan pada Tabel 21.
Tabel 21 Rancangan percobaan hasil analisis fisik pencetakan beras
Run
Variabel bebas (X) Respon (Y)
X1 X2 X3 Kekerasan (kg) Derajat gelatinisasi (%) WAI (ml/g) WSI (g/ 2ml) Kecerahan warna 1 67 52 23 1.27 76.79 1.43 0.009 71.18 2 77 52 23 1.34 67.14 1.39 0.007 73.36 3 67 56 23 0.72 92.13 1.53 0.010 71.66 4 77 56 23 1.31 51.67 2.09 0.008 68.65 5 67 54 19 1.19 40.20 1.37 0.009 72.34 6 77 54 19 2.92 43.31 2.20 0.007 67.46 7 67 54 27 1.91 83.39 1.69 0.009 69.35 8 77 54 27 2.42 70.52 1.70 0.008 69.38 9 72 52 19 2.59 49.78 1.47 0.006 68.44 10 72 56 19 2.16 62.33 1.75 0.008 68.90 11 72 52 27 1.28 57.25 1.48 0.009 73.21 12 72 56 27 1.10 57.09 1.95 0.009 70.22 13 72 54 23 1.70 77.92 1.50 0.008 67.35 14 72 54 23 1.69 80.37 1.60 0.008 68.07 15 72 54 23 1.68 78.53 1.51 0.009 67.51
Keterangan : X1 = Suhu (oC) ;X2 = Kadar air (%) ; X3 = Waktu proses gelatinisasi (menit)
Analisis regresi untuk setiap model persamaan masing – masing respon dinyatakan dengan, kekerasan (Y1), derajat gelatinisasi (Y2), WAI (Y3), WSI (Y4) dan kecerahan (Y5) dipengaruhi oleh suku – suku linier (X1,X2 dan X3), kuadrat ( X12, X22 dan X32) dan interaksi (X1X2, X1X3 dan X2X3). Hasil model optimasi dengan RSM disajikan pada Tabel 4. Berdasarkan p – value, parameter menunjukkan model signifikan (p< 0.05) dan tidak signifkan lack of fit (p > 0.05). Hasil uji kesahihan model menunjukkan bahwa model mempunyai koefisien determinansi (R2) diatas 0.75. Hal ini menunjukkan bahwa diatas 0.75 dari keragaman parameter optimasi dapat dijelaskan dengan model. Nilai R2 pada metode RSM 0.75 dianggap cukup baik unttuk menyusun model (Henika 1982).
Tabel 22 Model matematik optimisasi berbagai respon mutu fisik beras analog
Ket : X1 = suhu (%), X2 = kadar air (%), X3= Waktu gelatinisasi adonan, sig = signifikan (α = 0.05), n sig = tidak signifikan (α=0.05).
Tabel 23 Rekapitulasi hasil analisa regresi untuk respon terukur pada optimasi pencetakan beras analog
Ket : *signifikan pada (α = 0.05), ** signifikan pada (α=0.01)
Hasil estimasi koefisien regresi dan analisis varian dari optimasi lima respon kekerasan, derajat gelatinisasi, WAI, WSI dan kecerahan beras analog oleh tiga input variabel masing – masing suhu, kadar dan waktu (Gambar 19).
Gambar 19 Profil hasil optimasi kekerasan, derajat gelatinisasi, WAI, WSI dan kecerahan prediksi model dan hasil percobaan
Analisis Respon Mutu Fisik Beras Analog Analisis respon kekerasan
Kekerasan memiliki peranan yang sangat penting untuk stabilitas produk ketika disimpan dan didistribusikan sehingga merupakan respon yang diperhitungkan dalam pemilihan kisaran optimal secara keseluruhan. Kekerasan adalah kekuatan maksimum yang diperlukan sebuah probe untuk menembus suatu bahan.
Respon regresi permukaan kekerasan berdasarkan analisis ragam menunjukkan bahwa nilai F model kuadratik adalah 7.41 (P- value = 0.027) sehingga signifikan ( P - value < 0.05) Lampiran 14, dengan demikian model kuadratik adalah tepat. Persamaan model kuadratik pengaruh variabel bebas terhadap kekerasan dinyatakan dalam model. Model dalam suku faktor kekerasan dinyatakan persamaan regresi (Tabel 24).
Persamaan Y1 menunjukkan bahwa kadar air dan suhu mempunyai pengaruh sangat kuat terhadap kekerasan karena mempunyai koefisien paling besar, diikuti oleh waktu pemasakan dan kadar air. Koefisien linier X1, interaksi baik X1X2, dan X2X3 bernilai positif sehingga berkontribusi meningkakan Y1. Sedangkan koefisien linier X2, X3 dan koefisien kuadrat X12, X22 serta koefisien interaksi X1X3 bernilai negatif mempunyai tren kebalikan.
Hasil uji kesahihan model dengan analisis anova menunjukkan nilai koefisien determinasi R2 = 86,5 % untuk model ini. Hal ini menunjukkan bahwa 86,5 % dari keragaman pada parameter optimasi dapat dijelaskan dengan model. Analisis varian dari persamaan Y1 ditunjukkan pada Tabel 24.
Tabel 24 Analisis varian dari persamaan kekerasan
Respon Sumber Df SS MS F Value
Y1 Model Error/residu Total 9 5 14 7.40510 1.15714 8.56224 0.82279 0.23143 7.41
Gambaran kisaran optimal variabel pada masing – masing respon dapat diketahui dari tampilan grafik countur plot dan surface plot tiga dimensi. Kontur dan permukaan respon kekerasan beras analog yang merupakan fungsi dari suhu, kadar air dan waktu gelatinisasi, visualisasi RSM untuk respon kekerasan disajikan Gambar 20.
(a)
(b)
(c)
Gambar 20 Kontur dan plot permukaan optimasi respon kekerasan faktor suhu - kadar air (a), suhu – waktu (b) dan kadar air – waktu gelainisasi (c)
Hasil analisis yang digunakan untuk menentukan titik optimum adalah penentuan tititk stationer yang terjadi pada suhu, kadar air dan waktu pemasakan proses gelatinisasi adonan. Hasil analisis titik optimum kekerasan diperoleh pada suhu 77 oC, kadar air 52 %, dan waktu pemasakan proses gelatinisasi 19 menit dengan nilai respon kekerasan sebesar 2.117 kg.
Nilai kekerasan tertinggi diperoleh pada suhu 72 oC, kadar air 52 % dan waktu 19 menit. Grafik respon surface kekerasan (Gambar 19a) dengan bentuk optimasi maksimisasi. Berdasarkan grafik tersebut diketahui bahwa semakin tinggi kadar air maka akan semakin rendah respon yang dihasilkan. Dan semakin rendah suhu, pada kadar air yang sama menunjukkan nilai respon yang semakin rendah. Hal ini menunjukkan semakin tinggi suhu dan semakin rendah kadar air akan meningkatkan nilai kekerasan. Kelengketan pada saat pencetakan juga menurun dengan meningkatnya suhu proses, diduga karena air yang diserap oleh tepung semakin banyak. Eliasson et al. (1996) menyatakan bahwa kelengketan pada proses produk basis pati disebabkan oleh amilosa yang berada dipermukaan produk terlepas. Semakin tinggi suhu dan semakin tinggi kadar air, gelatinisasi semakin meningkat sehingga semakin tidak lengket. Menurut Ding Qing-Bo. et al. (2005) menyatakan bahwa kadar air, suhu dan waktu kecepatan aliran bahan dalam pencetakan beras memiliki efek yang signifikan terhadap kekerasan. Dan faktor utama yang dapat mempengaruhi kepadatan dan pengembangan probe adalah kelembaban bahan. Akan tetapi pada kondisi waktu yang lebih lama menurunkan kekerasan pada kadar air yang lebih rendah karena akan memberikan efek remah pada bahan. Menurut Muhandri (2011), pada pencetakan produk basis pati dengan ekstrusi suhu tinggi mengakibatan air cepat menguap ketika keluar dari die
menyebabkan permukaan produk menjadi kering.
Nilai respon kekerasan dibandingkan dengan beras sosoh ditunjukan pada Gambar 21.
Gambar 21 Nilai respon kekerasan
Derajat Gelatinisasi
Gelatinisasi merupakan istilah yang digunakan untuk menerangkan serangkaian kejadian tidak dapat balik (irreversible) yang terjadi pada pati saat dipanaskan dalam air. Perubahan - perubahan yang terjadi selama proses gelatinisasi yaitu granula pati akan kehilangan sifat birefringence, yaitu sifat yang dapat merefleksikan atau memantulkan cahaya terpolarisasi sehingga akan tampak seperti susunan kristal gelap terang (biru-kuning) di bawah mikroskop (Hoseney 1998). Bahkan ukuran kristal
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Beras sosoh Kg Sampel
granula pati hilang selama gelatinisasi. Oleh karena itu, gelatinisasi adalah rangkaian dinamis yang melibatkan perubahan moleculer dalam granula pati.
Respon derajat gelatinisasi merupakan respon yang diperhitungkan dalam pemilihan kisaran optimal secara keseluruhan. Oleh karena gelatinisasi menerangkan serangkaian kejadian yang terjadi pada pati saat dipanaskan dalam air. Pati sebagai komponen tepung yang merupakan bahan utama beras analog akibatnya berperan penting sebagai penentu kualitas produk. Sifat fuctional pati memiliki efek yang cukup besar pada kualitas produk berbasis pati. Keseluruhan proses gelatinisasi pati umumnya orde pertama kinetika dan tergantung pada suhu. Fenomena ini sangat kompleks dan menyiratkan perubahan significan secara fisik, kimia, diffusivity panas, viskositas, perilaku reological, pembengkakan dan deformasi bentuk asli produk tepung. Model persamaan regresi yang diperoleh dalam suku faktor derajat gelatinisasi ditunjukkan dengan persamaan (Tabel 4).
Persamaan Y2 menunjukkan bahwa waktu dan suhu mempunyai pengaruh sangat kuat terhadap derajat gelatinisasi karena mempunyai koefisien paling besar, diikuti oleh kadar air. Koefisien linier X2 dan X3, interaksi baik X1X2, X1X3 dan X2X3 ,