Pengujian kekuatan tekan kemasan bertujuan untuk mengetahui kemampuan kemasan saat ditumpuk, dimana kemasan kotak karton selama proses distribusi akan disimpan dalam container dengan ditumpuk satu dengan yang lainnya, begitu juga selama penyimpanan di gudang. Penumpukan ini menyebabkan top to bottom compression. Untuk mengetahui jumlah tumpukan maksimum kemasan, perlu diketahui nilai kekuatan tekannya. Hasil pengujian kekuatan tekan dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 19. Grafik perbedaan kekuatan tekan kemasan yang dipasang inner dengan kemasan tanpa inner
Pada Gambar di atas terlihat bahwa penambahan inner kemasan akan menambah kekuatan kemasan sebesar kurang lebih 50 %. Sedangkangkan untuk kemasan dengan bahan outer flute BC memiliki kekuatan tekan yang lebih tinggi daripada kemasan dengan berbahan outer flute C. Selain itu kemasan dengan kapasitas 60 buah memiliki kekuatan tekan yang lebih besar dari pada kemasan dengan kapasitas 40 buah. Formula Mckee (Persamaan 1) menjelaskan bahwa kekuatan tekan kemasan akan berbanding lurus dengan kuadarat dari keliling dan tebal kemasan. Sehingga secara teoritis kemasan K60 akan memiliki kekuatan tekan yang lebih besar dari pada kemasan K40, dimana kemasan berkapasitas 60 buah memiliki keliling kemasan yang lebih besar, begitu juga dengan kemasan berbahan flute BC akan memiliki kekuatan tekan yang lebih besar dari pada kemasan
berbahan flute C, hal ini karena ketebalan flute BC lebih besar dari pada flute C. Peleg (1985) menyatakan ada dua faktor yang mempengaruhi compression strength, yaitu material peti karton, seperti kertas yang digunakan (tipe flute) dan tipe kemasan.
Gambar 20. Grafik perbedaan besar compression strength teoritis dan pengujian. Hasil dari perbandingan antara perhitungan kekuatan tekan dan pengujian terjadi perbedaan, seperti terlihat pada Gambar 20 dan Lampiran 6, dimana hasil perhitungan kekuatan tekan menggunakan Persamaan (1) mempunyai nilai yang lebih besar daripada nilai kekuatan tekan hasil pengujian. Hal ini disebabkan pada perhitungan teoritis, faktor adanya lubang ventilasi diabaikan. Menurut Peleg (1985) pemberian lubang ventilasi dan handhole akan mengurangi kekuatan tekan kemasan, dan batas maksimum penurunan kekuatan tekan akibat lubang pada kemasan adalah 20%. Persentase penurunan kekuatan tekan dapat dilihat pada Tabel 11. Akan tetapi, karena penambahan inner, kekuatan kemasan naik melebihi kekuatan tekan teoritis. Kekuatan tekan tiap inner untuk kemasan K48 sebesar 83.95 kgf, dan inner untuk kemasan K60 sebesar 114.59 kgf.
Tabel 11. Persentase perubahan kekuatan tekan kemasan no Jenis
kemasan (tanpa inner)
Kekuatan tekan (kgf) Kekuatan tekan (kgf) % penambahan kekuatan karena inner Faktor koreksi (FK) Pengujian Pengujian 1 K48C 250. 76 290.23 13.5 90 86.5 2 K48BC 360.29 504 28.5 85 71.5 3 K60C 300.21 318.09 5.6 95 94.4 4 K60BC 443.07 521 14.9 80 85.1
Selain untuk mengetahui kekuatan tekan, pengujian juga bertujuan untuk mengetahui besar deformasi saat kekuatan tekan kemasan maksimum. Hal ini perlu diketahui karena deformasi yang terlalu tinggi akan merusak buah manggis dalam kemasan. Pada Gambar 21 terlihat bahwa kemasan berbahan flute C memiliki deformasi yang lebih kecil dari pada kemasan berbahan flute BC, dimana saat pengujian terlihat kemasan yang berbahan flute BC terlebih dahulu mengalami proses penipisan bagian alas dan tutup kemasan kemudian terjadi deformasi pada dingding vertikal kemasan, sedangkan pada kemasan berbahan flute C tidak terjadi proses penipisan, gaya dari alat tekan langsung terkonsentrasi pada dinding vertikal kemasan. Hal ini terjadi karena bagian alas dan tutup kemasan berbahan flute BC lebih tebal. Batas maksimum deformasi agar buah tidak rusak sekitar 1.5 cm untuk kemasan berbahan flute C dan 3 cm untuk flute BC, batas ini mengacu berdasarkan jarak tutup kemasan terhadap tangkai buah, dimana dalam perhitungan jumlah tumpukan faktor keselamatan harus d perhatikan.
Gambar 21. Grafik hubungan deformasi kemasan dengan besar compression strength saat pengujian
Proses karakterisasi kemasan berikutnya adalah pengujian kekuatan tekan kemasan selama penyimpanan dingin yang bertujuan untuk mengetahui perubahan kekuatan tekan kemasan terhadap kondisi ruang penyimpanan. Pada Gambar 22 dan 23 terlihat bahwa kemasan yang disimpan pada cold strorage mengalami penurunan kekuatan tekan. Pengujian menunjukkan penyimpanan kemasan pada suhu 13 0C dengan kelembaban tinggi (sekitar 90-95%) membuat kemasan mengalami penurunan kekuatan tekan yang lebih besar dari pada penyimpanan kemasan pada suhu 8 0C dengan kelembapan rendah 69-75%. Pada grafik yang sama juga dapat dilihat bahwa kemasan memiliki kesetimbangan kelembaban dengan ruang penyimpanan kurang dari 1 hari penyimpanan. Hal ini ditunjukkan dengan berkurangnya kekuatan secara drastis pada pengujian hari pertama setelah penyimpanan, dimana setelah 1 hari penyimpanan kekuatan kemasan yang disimpan pada kedua suhu mulai stabil.
Gambar 22. Grafik hubungan lama penyimpanan kemasan pada suhu cold storage 13 0C, kelembaban 90-95 % terhadap kekuatan kemasan.
Gambar 23. Grafik hubungan lama penyimpanan kemasan pada suhu cold storage 8 0C, kelembaban 69-75 % terhadap kekuatan kemasan.
Penurunan kekuatan tekan ini diakibatkan oleh sifat hygro-instability dari karton gelombang, yaitu sifat ketidakstabilan kertas atau karton akibat adanya air. Kotak karton gelombang bersifat menyerap air dari udara di sekitarnya sehingga melenturkan serat-serat selulosanya. Kelembaban udara tinggi berarti kadar air di udara tinggi sehingga kemungkinan air diserap oleh kertas tinggi, karton akan terus menyerap air dari udara sekitar sampai mengalami titik jenuh dimana karton tidak lagi mampu menyerap air (Peleg, 1985). Perbedaan penurunan kekuatan kemasan selama penyimpanan dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 12. Penurunan kekuatan tekan kemasan saat penyimpanan (dalam %)
Desain
Kondisi ruang penyimpanan
Suhu 80C, kelembaban 69-75% Suhu 130C, kelembaban 90-95% Hari ke-1 Hari ke-5 Hari ke-10 Hari ke-1 Hari ke-5 Hari ke-10
K48C 8.82 14.14 15.85 38.40 39.74 40.85
K48BC 6.63 6.12 6.75 35.60 39.27 40.04
K60C 5,43 6.91 7.02 37.77 42.22 41.63
K60BC 12.47 15,23 16.31 39.11 40.65 40.05
Pada tabel diatas terlihat bahwa maksimal penurunan kekuatan tekan kemasan yang disimpan pada kelembaban tinggi (sekitar 90-95%) sebesar 40%, sedangkan kemasan yang disimpan pada kelembaban rendah sebesar 16.31% selama 10 hari penyimpanan.
2.
Sebaran Suhu kemasan Selama Penyimpanan
Pengujian sebaran suhu kemasan saat penyimpanan bertujuan untuk mengetahui kemampuan kemasan dalam beradaptasi terhadap suhu ruang penyimpanan. Hal ini perlu diketahui karena selama proses distribusi buah manggis terutama untuk ekspor sering menggunakan penyimpanan dingin (cold storage). Cold storage berfungsi untuk memperpanjang umur simpan buah manggis, oleh sebab itu suhu dalam kemasan harus sesuai dengan suhu ruang penyimpanan. Suhu ideal untuk penyimpanan buah manggis adalah 4-8 0C dan kelembaban 85 %, dimana pada suhu ini buah manggis dapat disimpan sampai 44 hari, dengan hanya sedikit perubahan aroma, tetapi kualitas masih bisa diterima. Persoalan dalam penyimpanan pada suhu rendah (4-8 0C) ini adalah pengerasan kulit yang menyebabkan buah sulit dibuka. Sedangkan penyimpanan pada suhu 13 oC dapat mempertahankan standar kualitas buah sampai 21 hari. Untuk transportasi, suhu ideal adalah 13-25 oC dengan kelembaban 85% (Purwanto, 2002 dalam Qanytah, 2004)
Gambar 24. Pemasangan termokopel pada kemasan
Hasil pengukuran kemasan pada suhu 28 0C dapat dilihat pada Gambar 25, 26 dan Lampiran 9. Dari gambar terlihat bahwa kemasan berbahan flute C lebih responsif terhadap suhu lingkungan dari pada kemasan yang berbahan BC flute. Hal ini terlihat dari bentuk grafik perubahan suhu pada
kemasan berbahan flute C bahwa suhu pada tiap titik pengukuran menunjukkan tren naik sampai titik tertentu kemudian turun kembali mengikuti penurunan suhu lingkungan. Sedangkan pada kemasan berbahan flute BC terlihat suhu pada masing-masing titik terus naik sampai titik tertentu, kemudian mulai stabil. Pada masing-masing kemasan suhu tertinggi terletak pada tengah kemasan. Walaupun setiap titik pengukuran menunjukkan suhu yang berbeda, tetapi suhu pada tiap titik hanya memiliki perbedaan suhu maksimum sekitar 0.9 0C.
a. Sumbu Z 12.65 cm b. Sumbu Z 4.85
Gambar 25. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan K48BC pada suhu 28 0C
a. Sumbu Z 12.25 cm b. Sumbu Z 4.45
Gambar 26. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan K48C pada suhu 28 0C Hasil pengukuran sebaran suhu kemasan pada suhu penyimpanan 13 0 C, terlihat bahwa baik kemasan berbahan flute C maupun berbahan flute BC untuk mencapai suhu mencapai suhu ± 13 0 C dibutuhkan waktu 690 menit dari suhu awal rata-rata 26 0C. Hal ini menunjukkan ketebalan flute tidak berpengaruh pada kecepatan penurunan dan sebaran suhu kemasan, dimana kondisi saat tercapai kestabilan suhu berkisar antara 12-12.9 0C pada semua jenis kemasan. Grafik hubungan waktu dan suhu pada penyimpanan tiap kemasan dapat dilihat pada Gambar 27, 28, dan Lampiran 9.
Gambar 27. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan K48BC pada suhu 13 0C
a. Sumbu Z 12.25 cm b. Sumbu Z 4.45
Gambar 28. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan K48C pada suhu 13 0C
Hasil pengujian sebaran suhu kemasan pada suhu penyimpanan 8 0C dapat dilihat pada Gambar 29 dan 30, serta Lampiran 9. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kestabilan suhu lebih lama dari pada saat penyimpana kemasan pada suhu 130 C, yakin sekitar 1000 menit, dan suhu hasil pengukuran menunjukkan selama 24 jam dengan kondisi suhu ruang yang fluktuatif antara 6-10 0C kemasan tidak mampu mencapai suhu 8 0C seperti yang diharapkan. Suhu yang terukur pada kedua jenis kemasan berkisar antara 9-10 0C.
a.Sumbu Z 12.65 cm b. Sumbu Z 4.85 cm
Gambar 29. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan K48BC pada suhu 8 0C
a. Sumbu Z 12.25 cm b. Sumbu Z 4.45
Gambar 30. Grafik hubungan suhu dan waktu pada diagonal kemasan berbahan K48C pada suhu 8 0C Semakin cepat suhu dalam kemasan mencapai kondisi ruang penyimpanan, maka laju respirasi buah semakin cepat ditekan, sehingga akan memperpanjang umur simpan buah. Menurut Pantastico
(1986), laju respirasi yang tinggi biasanya disertai dengan umur simpan yang pendek. Penyimpanan suhu rendah dapat menekan kecepatan laju respirasi dan transpirasi sehingga kedua proses ini berjalan lambat, akibatnya ketahanan simpan dari buah manggis cukup panjang dengan susut bobot minimal (Hasbi et. Al., 2006). Menurut Kader (1985) kecepatan pendinginan produk pertanian perlu diperhatikan, agar penurunan mutu akibat kehilangan air berkurang. Menurut penelitian Suyanti (1999) dalam Qanytah (2004) menunjukkan bahwa buah manggis yang dipanen dengan warna kulit buah hijau dengan setitik noda ungu (104 HSBM), warna kulit buahnya berubah dengan cepat menjadi 10-25% ungu kemerahan dalam satu hari pada penyimpan suhu 25 0C. Oleh karena itu kecepatan pendinginan buah manggis dalam kemasan harus berjalan kurang dari satu hari.