Penelitian ini dilakukan melalui dua tahapan, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama.
1. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan meliputi analisis kadar air campuran awal bahan yang akan digunakan (tepung jagung yang telah dicampur dengan komponen minor dalam formulasi yang digunakan) dan penentuan parameter pada proses ekstrusi (suhu proses ekstrusi, kecepatan ulir ekstruder yang digunakan, kecepatan pemasukan bahan, kecepatan pemotongan/cutting, dan kekuatan rollpisau).
Tepung jagung yang digunakan ialah tepung jagung berukuran 24 mesh dan 60 mesh yang diperoleh dari supplier perusahaan. Analisis kadar air campuran awal bahan digunakan untuk mengetahui kisaran penambahan air pada adonan untuk mencapai kadar air campuran sesuai dengan perlakuan yang digunakan, sedangkan penentuan parameter proses ekstrusi dilakukan untuk mengetahui kondisi optimum, agar produk yang terbentuk sesuai dengan cetakan.
2. Penelitian Utama
Penelitian ini menggunakan tepung jagung sebagai bahan baku utama dalam pembuatan produk ekstrusi. Pada tahap penelitian utama, dilakukan proses ekstrusi sesuai kondisi optimum dari penelitian pendahuluan. Formulasi yang digunakan ialah formulasi existing dari perusahaan, karena penelitian hanya bertujuan untuk melihat pengaruh ukuran partikel dan kadar air tepung jagung serta kecepatan ulir ekstruder yang digunakan.
Proses ekstrusi dilakukan dengan berbagai perlakuan. Parameter yang digunakan ialah kombinasi dari tinggi dan rendahnya ukuran partikel dan kadar air tepung jagung serta kecepatan ulir ekstruder yang digunakan. Ukuran partikel tepung jagung yang digunakan ialah 24 mesh dan 60 mesh. Kadar air yang digunakan ialah 11% dan 13%, dengan variasi dari tinggi dan rendah kecepatan ulir ekstruder yang digunakan.
Selanjutnya, dari berbagai tinggi dan rendah perlakuan yang digunakan diambil delapan sampel menurut deskripsi hasil produk terbaik untuk kemudian dilakukan analisis fisik, kimia, dan organoleptik tekstur.
Adapun tahapan proses pembuatan produk ekstrusi yang dilakukan ialah sebagai berikut:
a. Pencampuran dan Pengadukan (Mixing)
Menurut Hariyadi et al., (2000) pencampuran merupakan suatu operasi dimana dua atau lebih komponen dicampurkan atau sampai terjadi distribusi yang homogen diantara komponen-komponen tersebut. Bahan-bahan yang dicampurkan pada proses mixing ini adalah tepung jagung, tepung beras, dan bahan baku tambahan. Air yang ditambahkan ke dalam adonan jumlahnya bervariasi sesuai dengan perlakuan yang digunakan.
Bahan-bahan yang hendak dicampur dimasukkan ke dalam mixer. Mixer akan mengaduk bahan menjadi adonan yang homogen. Setelah diperoleh adonan yang homogen maka adonan didiamkan terlebih
dahulu dalam wadah tertutup. Waktu tunggu ini disebut standing time. Standing time masih bervariasi antaram 10-20 menit. Standing time dilakukan dengan maksud agar air yang ditambahkan lebih meresap ke dalam adonan, namun jika terlalu lama, adonan akan kering. Untuk memastikan bahwa kadar air adonan masih sesuai dengan perlakuan yang diinginkan, setelah standing time dilakukan pengecekan kembali kadar air pada adonan.
b. Proses Ekstrusi
Proses ekstrusi dilakukan setelah pengadukan, yaitu adonan dimasukkan ke dalam tanki ekstruder. Lalu dengan pengumpan ulir, adonan masuk ke dalam expander (tempat terjadi proses ekstrusi), yang kemudian keluar melalui lubang die (cetakan). Cetakan yang digunakan berbentuk bulat dengan ukuran diameter 4 mm. Setelah keluar dari die, produk kemudian memasuki kembali cetakan berbentuk persegi yang diletakkan menyatu dengan die sebelumnya. Kemudian produk akan langsung dipotong dengan pisau pemotong. Pisau pemotong berputar dengan kecepatan 26-30 Hz dengan ukuran 4-5 cm sehingga dapat menghasilkan produk dengan ukuran yang seragam.
c. Pengeringan
Proses pengeringan diperlukan untuk menurunkan kadar air dan untuk meningkatkan daya renyah dari produk. Kadar air diturunkan sampai maksimal 4% sesuai dengan SNI 01-2886-2000, yaitu SNI produk ekstrusi. Proses pengeringan dilakukan dengan oven pengering.
d. Pengemasan
Pengemasan dilakukan untuk membantu dalam mencegah atau mengurangi kerusakan pada produk sebelum analisis. Kemasan yang digunakan ialah plastik dengan barrier Vacuum Metalized
Poliethylene Terepthalate(PET 12 mikron). Menurut Anonim (2009), plastik jenis ini memiliki permeabilitas rendah terhadap oksigen, gas, dan uap serta resisten terhadap retakan, air, dan kimia. Diagram alir pembuatan produk ekstrusi dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pembuatan Produk Menggunakan Proses Ekstrusi Bahan baku Mixing Menggunakan mixer Waktu 20-30 menit Adonan base Pemotongan Pengeringan Waktu = 5-15 menit Suhu = 1150C -1350C Pengemasan Ekstrusi produk
Menggunakan Ekstruder Ulir Ganda Suhu :
T1=45-550C; T2=57-690C; T3=119-1290C
Kecepatan ulir = 600-620 rpm Kecepatan feed= 15-20 kgh-1
C. METODE ANALISIS
Tahap selanjutnya yang dilakukan ialah analisis terhadap ekstrudat terpilih. Analisis yang dilakukan yaitu kadar air ekstrudat sebelum dan setelah pengeringan. Kadar air ekstrudat berhubungan dengan sifat garing tingkat kerenyahan ekstrudat. Kadar air yang tinggi menyebabkan ekstrudat menjadi lebih keras. Untuk mengetahui tingkat kekerasan ekstrudat maka dilakukan pula analisis tekstur (kekerasan). Tingkat kematangan ekstrudat dapat dilihat dengan menganalisis derajat gelatinisasi, water absorption index (WAI), dan water solubility index (WSI). Selain itu, dilakukan pula analisis derajat pengembangan dan bulk densityuntuk mengetahui porositas dari ekstrudat. Metode analisis yang dilakukan yaitu:
1. Kadar Air Metode Oven (AOAC, 1995)
Mula-mula cawan kosong dikeringkan dalam oven selama 15 menit pada suhu 100-105 oC dan didinginkan dalam desikator selama 10 menit, kemudian ditimbang. Sebanyak 5 gram contoh dimasukkan ke dalam cawan yang telah ditimbang dan selanjutnya dikeringkan dalam oven bersuhu 100-105 oC selama 6 jam. Cawan yang telah berisi contoh tersebut dipindahkan ke desikator, didinginkan dan ditimbang. Pengeringan dilakukan kembali sampai diperoleh berat konstan. Kadar air dihitung berdasarkan kehilangan berat yaitu selisih berat awal dengan berat akhir. Perhitungan kadar air dilakukan dengan rumus :
Kadar air = c- a – b
c x 100%
Keterangan : a = berat cawan dan sampel akhir ( g ) b= berat cawan (g)
c= berat sampel awal (g)
2. Analisis tekstur (kekerasan) produk akhir (Stable Micro System TA.XT Texture Analyzer)
Pengukuran tekstur dilakukan secara objektif menggunakan Stable Micro System TA.XT Texture Analyzer. Parameter yang diukur adalah kekerasan produk. Tingkat kekerasan ditentukan dari maksimum gaya
(nilai puncak) pada tekanan probe dan dinyatakan dalam kilogram force (kgf). Semakin besar gaya yang digunakan untuk menekan produk hingga patah, maka nilai kekerasan akan semakin besar yang berarti produk semakin keras.Probeyang digunakan ialah Large 3 Point Bend Rig (A/3PB). Kekerasan dianggap berbanding terbalik dengan kerenyahan produk. Setting texture analyzer yang digunakan dalam pengukuran kekerasan produk ekstrusi dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Setting Texture Analyzeruntuk Kekerasan Produk
Pre-Test Speed 1 mm/s
Test Speed 1 mm/s
Post-Test Speed 10 mm/s
Distance 15 mm
Trigger Force 10 g
Data Acquisition Rate 200 pps
3. Derajat Pengembangan (Chinnaswamy dan Hanna, 1988 )
Derajat pengembangan produk ekstrusi ditentukan dengan cara membagi diameter produk dengan diameter die ekstruder. Derajat pengembangan produk ekstrusi ditentukan dengan rumus:
Derajat pengembangan = diameter produk (mm) x 100 % (%) diameter die ekstruder (mm)
Pengukuran diameter produk dilakukan dengan menggunakancaliper.
4. Water Absorption Index (WAI), metode sentrifugasi (Modifikasi Anderson, 1969 di dalam Ganjyal et al., 2006)
Sebanyak 0.5 gram sampel dalam bentuk tepung dengan ukuran 100 mesh disuspensikan dalam 15 ml aquades, diaduk dengan menggunakan stirrerselama 30 menit sampai semua bahan terdispersi merata. Selanjutnya tabung disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm pada suhu ruang selama 10 menit. Supernatan yang diperoleh dituangkan secara hati-hati ke dalam wadah lain, sedangkan tabung sentrifuse beserta residunya ditimbang untuk mengetahui beratnya.
Berat residu yeng diperoleh mengekspresikan banyaknya jumlah air yang terserap. Water absorption index (WAI) dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
WAI = (berat tabung dan residu) - (berat tabung dan sampel awal)
(ml/g) Berat sampel
5. Water Solubility Index (WSI), metode sentrifugasi (Modifikasi Anderson, 1969 di dalam Ganjyal et al., 2006)
Diambil contoh dari supernatan hasil sentrifugasi sebanyak 2 ml dan dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Cawan dimasukkan ke dalam oven dan dikeringkan pada suhu 100±5oC sampai semua air dalam cawan menguap (±4 jam). Cawan kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang sebagai bahan kering yang terlarut dalam supernatan. Water solubility index (WSI) ditentukan sebagai berikut :
WSI (g/2ml) = (berat cawan dan supernatan setelah dikeringkan)-(berat cawan kosong)
2 ml suspensi
6. Derajat gelatinisasi, metode spektrofotometri (Wooton et al., 1971 di dalam Muchtadi et al., 1988)
Derajat gelatinisasi didefinisikan sebagai rasio antara pati yang tergelatinisasi dengan total pati dari produk yang dihitung dengan metode spektrofotometer dengan mengukur kompleks pati-iodin yang terbentuk dari suspensi contoh sebelum dan sesudah dilarutkan dalam alkali. Persiapan contoh adalah sebagai berikut : Produk dihaluskan sampai 60 mesh, ditimbang sebanyak 1 gram dan didispersikan dalam 100 ml air dalam waring blender selama 1 menit. Suspensi ini kemudian disentrifuse pada suhu ruang selama 15 menit dengan kecepatan 3500 rpm. Supernatan diambil 0.5 ml secara duplo, lalu masing-masing ditambah 0.5 HCl 0.5 M dan dijadikan 10 ml dengan akuades. Pada salah satu tabung duplo tersebut ditambahkan 0.1 ml
larutan iodium. Kemudian contoh diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 600 nm.
Suspensi lain disiapkan dengan cara mendispersikan 1 gram produk yang sudah dihaluskan pada 95 ml air dan ditambah 5 ml NaOH 10 M. Suspensi dikocok selama 5 menit kemudian disentrifuse selama 15 menit pada suhu ruang dengan kecepatan 3500 rpm. Supernatan diambil 0.5 ml secara duplo, ditambah 0.5 ml HCl 0.5 M dan dijadikan 10 ml dengan akuades. Pada salah satu tabung tersebut ditambahkan 0.1 ml larutan iodium. Contoh diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 600 nm.
Pengamatan dilakukan dengan urutan sebagai berikut : (1) Larutan yang ditambah HCl digunakan sebagai standar (blanko) pati tergelatinisasi; (2) Larutan bahan yang ditambah HCl dan larutan iodium digunakan sebagai larutan pati tergelatinisasi; (3) Larutan bahan yang ditambah NaOH dan HCl sebagai larutan standar total pati; (4) Larutan bahan yang ditambah NaOH, HCl dan larutan iodium sebagai larutan total pati. Derajat gelatinisasi dihitung dengan rumus:
Derajat gelatinisasi (%) = Nilai absorbansi pati tergelatinisasi x 100% Nilai absorbansi total pati
7. Bulk Density (Pan et al.,1998 di dalam Lin et al.,2002)
Volume produk ekstrusi dihitung menggunakan gelas ukur 100 ml dengan pergantian volume oleh rapeseed. Rapeseed dimasukkan ke dalam gelas ukur 100 ml dengan merata, kemudian dipindahkan sementara ke wadah lain. Sejumlah sampel yang telah diketahui beratnya (± 5 g) dimasukkan ke dalam gelas ukur, kemudian sisa ruang kosong ditutupi kembali oleh rapeseed. Rapeseedyang tersisa dihitung sebagai volume yang tergantikan oleh sampel. Volume sejumlah sampel dihitung secara acak untuk setiap test. Rasio berat sampel dengan volume yang terpindahkan oleh rapeseeddihitung sebagai bulk density (w/v).
8. Uji Organoleptik
Uji organoleptik yang digunakan ialah uji penerimaan menyangkut penilaian seseorang terhadap sifat produk, dilakukan dengan menggunakan uji rangking hedonik terhadap tingkat kerenyahan produk. Panelis yang digunakan ialah panelis tidak terlatih sebanyak 24 orang. Pemilihan produk yang digunakan untuk uji organoleptik ialah berdasarkan nilai dari kekerasan objektif menggunakan texture analyzer. Dalam uji kesukaan ini, panelis diminta tanggapan pribadinya tentang kesukaan atau ketidaksukaannya terhadap kerenyahan produk kemudian mengurutkan berdasarkan tingkat kesukaannya sehingga diketahui urutan tingkat kesukaan panelis terhadap nilai kekerasan produk. Dari tiga sampel yang mewakili nilai kekerasan objektif berdasar perhitungan dengan texture analyzer, maka dapat diketahui sampel dengan kerenyahan yang paling disukai panelis. Kuesioner uji organoletik dapat dilihat pada Lampiran 11.