Penelitian ini dilakukan dalam 3 (tiga) tahap dimana pada setiap tahap merupakan rangkaian kegiatan untuk tahap berikutnya. Tahapannya adalah: 1) pengukuran laju respirasi brokoli pada suhu 5 oC, 10 oC, 15 oC, 20 oC dan 27 o
Secara rinci bagan alir prosedur penelitian untuk ketiga tahap penelitian tersebut adalah sebagai berikut: (Gambar 4).
C (suhu ruang); 2) pengkajian pengaruh ketebalan plastik film kemasan dari bahan LDPE terhadap mutu brokoli selama penyimpanan dengan MAP; dan 3) pengkajian pengaruh simulasi transportasi terhadap mutu brokoli yang dikemas dengan kombinasi kemasan primer plastik film LDPE dan kemasan sekunder boks styrofoam yang diisi es pada bagian permukaannya (top-icing).
22 A T A H AP I
RAL: 5 perlakuan suhu penyimpanan (5 oC, 10 oC, 15 oC,
20 oC dan suhu ruang (±27 oC) Analisis statistik uji BNT
Brokoli (dari petani)
di-trimming (dibersihkan dari batang, daun yang tidak disertakan)
Pengukuran laju respirasi
Sampel brokoli masing-masing sebanyak 250 g ditempatkan pada stoples dan disimpan pada inkubator
suhu terpilih (3 taraf)
T A H AP I I
Analisis statistik uji BNT Uji mutu :
kekerasan, warna, susut bobot dan organoleptik
Plastik film LDPE
Perlakuan: 3 suhu penyimpanan terpilih dan 4 ketebalan plastik film LDPE (3 µm, 4 µm, 5 µm dan 6 µm)
Rancangan: RAL, 2 ulangan, 2 faktor (suhu dan tebal plastik film LDPE)
Kondisi optimum ditetapkan [O2] : [CO2] = 4% : 5%
Pengkajian penyimpanan atmosfir
termodifikasi
Tebal plastik film LDPE dan suhu terbaik
23
Gambar 4. Bagan alir prosedur penelitian (Lanjutan)
T
A
H
AP
III
Analisis statistik uji BNT Uji mutu :
kekerasan, warna, dan susut bobot Perlakuan: 2 taraf es (0.75 kg dan 1.5 kg)
2 taraf waktu (1 jam, 2 jam)
2 taraf tebal plastik (40 µm dan 50 µm) Rancangan: RAL, 2 ulangan, 3 faktor (es, lama simulasi,
tebal film plastik)
Kemasan luar boks styrofoam (kemasan sekunder) disi es Kondisi suhu penyimpanan dan tebal plastik film LDPE terpilih (kemasan primer) dari tahap II 2,5 kg Brokoli
disimpan dalam kemasan
Simulasi transportasi dengan meja getar
24
C.1. Pengukuran Laju Respirasi Brokoli pada Suhu 5 OC, 10 OC, 15 OC, 20
O
C dan 27 OC
Penelitian dilakukan dengan sistem tertutup (closed system) mengikuti Deily dan Rizvi (1981) dan Rokhani (2007), yaitu: tutup stoples yang digunakan dilubangi dengan diameter 1 cm sebanyak dua buah dan pada lubang tersebut dimasukkan selang plastik sepanjang 30 cm. Pada pertemuan selang plastik dengan penutup stoples diberi lem, cat dan malam untuk menghindari kebocoran gas.
Brokoli segar dibersihkan dan dipilih bunga (floret) yang memiliki bentuk fisik yang baik dan seragam, kemudian ditimbang dan dimasukkan ke dalam stoples dan ditutup rapat. Untuk menghindari kebocoran gas, antara penutup dan leher stoples diberi malam dan selang plastiknya ditekuk dan dijepit.
Pengukuran dirancang dalam Rancangan Acak Lengkap dengan 5 perlakuan suhu penyimpanan (5 oC, 10 oC, 15 oC, 20 oC dan 27 oC) masing- masing 2 ulangan, sehingga akan diperoleh 5 x 2 = 10 unit percobaan. Perubahan konsentrasi gas (O2 dan CO2) dalam stoples diukur dengan Continous Gas
Analyzer untuk mengukur konsentrasi CO2 dan Portable Oxygen Tester untuk
mengukur konsentrasi O2. Pengukuran dilakukan setiap 3 jam selama 6 jam pada
setiap harinya sampai dengan 7 hari. Berikut perlakuan-perlakuan dalam penelitian tahap I (Tabel 4).
Tabel 4. Perlakuan-perlakuan penelitian tahap I
Perlakuan Suhu
(oC) Ulangan
Berat per sampel (g) Jumlah brokoli (g) 1 5 2 250 500 2 10 2 250 500 3 15 2 250 500 4 20 2 250 500 5 26 2 250 500
Selanjutnya, data yang diperoleh dari hasil pengukuran (persen O2 dan
CO2) dihitung laju respirasinya berdasarkan laju produksi CO2 dan laju konsumsi
O2. Laju respirasi dihitung dengan persamaan berikut: (Mannapperuma dan
25
………..….…….. (1)
………..……….. (2)
dimana: Rr
x = konsentrasi gas, desimal = laju respirasi, ml/kg-jam
t = waktu, jam
V = volume bebas “respiration chamber”, ml W = berat produk, kg
subskrip 1,2 = masing-masing menyatakan O2 dan CO2
Data hasil pengukuran laju respirasi kemudian diolah dengan analisis sidik ragam dan uji lanjut BNT (beda nyata terkecil) untuk menentukan pengaruh suhu terhadap laju respirasi.
C.2. Pengkajian Pengaruh Ketebalan Plastik Film Kemasan dari Bahan LDPE Terhadap Mutu Brokoli Selama Penyimpanan dengan Sistem Atmosfir Termodifikasi
Pada penelitian tahap II ini terlebih dahulu menentukan konsentrasi gas (O2 dan CO2
Konsentrasi gas optimum yang digunakan untuk merancang sistem penyimpanan atmosfir termodifikasi adalah berdasarkan hasil penelitian Rokhani dan Darmawati (1995) yaitu sebesar 4% O
) optimum bagi brokoli yang akan disimpan dengan sistem atmosfir temodifikasi (MAP).
2 dan 5% CO2, dimana dari hasil
penelitian tersebut, brokoli mampu mempertahankan mutunya setelah penyimpanan selama 12 hari. Suhu penyimpanan yang digunakan 3 taraf, yaitu: 10 oC,15 oC dan 27 o
Kemudian, untuk menentukan jenis plastik film yang digunakan, maka berdasarkan komposisi gas optimum tersebut dapat ditentukan jenis plastiknya, yaitu berdasarkan cara yang dikembangkan oleh Gunadnya (1993), dengan
26
memplot konsentrasi O2 (sumbu x) dan CO2 (sumbu y) pada grafik penentuan
jenis film kemasan (Gambar 5) hingga membentuk garis lurus yang memotong daerah atmosfir termodifikasi. Garis yang melalui daerah atmosfir termodifikasi digunakan sebagai bahan pengemas.
Udara
White stretch film KONDISI OPTIMUM
[O2]:[CO2
sehingga digunakan LDPE ]:4%:5%
Stretch film
Polipropilen
Polietilen densitas rendah (LDPE)
Gambar 5. Grafik penentuan jenis kemasan plastik film (Gunadnya, 1993)
Berdasarkan grafik tersebut di atas, diperoleh bahan pengemas untuk konsentrasi gas optimum 4% O2 dan 5% CO2 yaitu LDPE. Oleh karena dalam
penelitian ini digunakan film plastik LDPE (low density polyetylene) dengan interval suhu penyimpanan 0-25 oC, maka permeabilitasnya diperoleh berdasarkan hasil penetapan dari hasil penelitian Mannaperuma dan Singh (1989) dalam Rokhani (1996), seperti tabel berikut:
21 18 15 12 9 6 3 0 0 3 6 9 12 15 18 21 Konsentrasi O2 (%) K o n se n tr as i C O2 ( %)
27
Tabel 5. Permeabilitas gas, energi aktivasi dan rasio permeabilitas LDPE
Suhu (o Koefisien permeabilitas (ml.mm/m C) 2 Interval suhu ( .d.atm) o Energi aktivasi (kJ/mol) C) Rasio permeabilitas O2 CO2 O2 CO2 25 2,07 x 102 9,03 x 102 0 – 25 42,6 38,9 4,4
Permeabilitas plastik film LDPE untuk suhu selain 25 oC dapat ditentukan dengan persamaan (3) berikut: (Hernandez et al., 2000).
………. (3)
dimana, P2 = permeabilitas pada suhu tertentu (cc (STP) μm/m2
P
d kPa)
1 = permeabilitas pada suhu 25 oC (cc (STP) μm/m2
E
d kPa)
p
R = konstanta gas (8,314 J/mol K) = energi aktivasi (kJ/mol)
T1 = suhu 25 o
T
C, (25+273) K
2 = suhu tertentu ( oC + 273) K
Plastik film dengan berbagai ketebalan dilubangi pada bagian tengahnya (2 lubang) sebagai saluran inlet dan outlet gas yang dilengkapi dengan ring untuk menjepit selang plastik untuk mengalirkan gas. Brokoli ditimbang sebanyak 0,5 kg dan dimasukkan ke dalam kemasan tersebut dan disimpan selama 9 hari pada suhu 10 oC, 15 oC dan 27 oC. Pengukuran konsentrasi gas dengan Continous Gas Analyzer untuk mengukur konsentrasi CO2 dan Portable Oxygen Tester untuk
mengukur konsentrasi O2
Pengamatan yang dilakukan meliputi konsentrasi gas selama penyimpanan pada setiap kombinasi perlakuan (ketebalan film plastik dan suhu penyimpanan) serta pengaruhnya terhadap mutu brokoli. Rancangan percobaan dalam bentuk Rancangan Acak Lengkap Faktorial dengan 2 faktor yang diulang sebanyak 2 kali ulangan. Faktor pertama adalah tebal plastik film yang terdiri dari 4 taraf, yaitu: 30 µm, 40 µm, 50 µm dan 60 µm. Faktor kedua adalah suhu penyimpanan yang . Pengukuran dilakukan setiap 3 jam selama 24 jam, berikutnya setiap 6 jam dan 12 jam masing-masing selama 24 jam berikutnya, kemudian setiap 24 jam sampai hari ke-9.
28 terdiri dari 3 taraf (10 oC, 15 oC dan 27 o
Tabel 6. Perlakuan-perlakuan penelitian tahap II
C), sehingga akan diperoleh 4 x 3 x 2 = 24 satuan percobaan. Perlakuan-perlakuan dalam penelitian tahap II dapat dilihat pada Tabel 6.
Perlakuan Tebal plastik (µm) Suhu (oC) Ulangan Berat per sampel (kg) 1 30 10 2 0,5 2 30 15 2 0,5 3 30 27 2 0,5 4 40 10 2 0,5 5 40 15 2 0,5 6 40 27 2 0,5 7 50 10 2 0,5 8 50 15 2 0,5 9 50 27 2 0,5 10 60 10 2 0,5 11 60 15 2 0,5 12 60 27 2 0,5
Model matematika rancangan penelitian tahap II sebagai berikut:
……….…...…..…… (4) dimana :
= respon tiap parameter = nilai rataan umum
= pengaruh ketebalan film plastik kemasan = pengaruh suhu
= pengaruh interaksi perlakuan pengemasan dan suhu = pengaruh galat percobaan
Data komposisi gas (O2 dan CO2) hasil percobaan kemudian dibandingkan
dengan data hasil simulasi perancangan MAP. Persamaan perancangan kemasan MAP berdasarkan model pendugaan konsentrasi sesaat gas di dalam kemasan yaitu: (Rokhani, 2001)
29
– ……….. (5)
dimana:
x(t) : konsentrasi sesaat gas dalam kemasan pada waktu t (%) xs
x
: konsentrasi di dalam kemasan setelah mencapai kesetimbangan (%)
o
P : permeabilitas film kemasan (ml.mm/m : konsentrasi gas awal di dalam kemasan (%)
2
A : luas film kemasan (m
.jam.atm)
2
b : tebal film kemasan (mm) )
V : volume bebas di dalam kemasan (ml) t : waktu (jam)
Selanjutnya dilakukan pengukuran mutu brokoli setelah disimpan selama 3 hari, 6 hari dan 9 hari. Parameter mutu yang diamati adalah:
(1) Kekerasan
Pengukuran kekerasan brokoli dilakukan dengan mengukur kekerasan pada batangnya (petiol) dengan menggunakan rheometer yang diset dengan mode 20, beban maksimum 10 kg dalam penekanan 3 mm, kecepatan penurunan beban 60 mm/menit dan diameter plunger 2.5 mm dan bahan ditekan pada bagian pangkal, tengah dan ujung petiol kemudian hasilnya dirata-ratakan, pengukuran dilakukan setiap 3 hari. Nilai kekerasan diperlihatkan dengan penunjukkan angka pada display rheometer.
(2) Warna
Pengukuran warna bunga brokoli dengan menggunakan ColorTec-PCMTM setiap 3 hari sekali. Komponen warna yang diukur adalah *L (kecerahan), *a (warna merah/positif, warna hijau/negatif), dan *b (warna kuning/positif, warna biru/negatif). Display akan menampilkan nilai *L, *a dan *b masing- masing dalam 4 angka. Nilai *L, *a dan *b adalah nilai yang ditampilkan pada display dibagi 100. Standar warna yang digunakan adalah L, a, b. Warna L menggambarkan kecerahan warna (range = 0 - 100; angka bertambah besar berarti lebih terang), warna a menggambarkan warna merah/hijau (range = (- 128) - 127; + warna lebih merah; - warna lebih hijau), dan warna b
30
menggambarkan warna kuning/biru (range = (-128) - 127; + warna lebih kuning; - warna lebih biru) (Utama, 2009).
(3) Susut Bobot
Pengukuran susut bobot dilakukan selama penyimpanan dengan selang waktu 3 hari sekali. Bobot brokoli setelah penyimpanan dihitung dengan persamaan berikut :
……….…….………….…(6) dimana, W = bobot brokoli pada awal penyimpanan (g)
Wt
(4) Uji Organoleptik
= bobot brokoli setelah disimpan t hari (g)
Uji organoleptik yang digunakan adalah uji kesukaan atau juga disebut uji hedonik. Panelis dimintakan tanggapan pribadinya tentang kesukaan atau sebaliknya (ketidaksukaan). Uji organoleptik terhadap warna bunga brokoli yang merupakan parameter mutu utama kesegaran brokoli. Pengujian dilakukan setelah brokoli disimpan selama 9 hari dan dilakukan secara sensoris oleh 10 orang panelis dengan skala hedonis 1–5. Skala penilaiannya adalah 5 (sangat suka), 4 (suka), 3 (biasa), 2 (agak tidak suka) dan 1 (tidak suka). Batas penolakan penilaian kesukaan terhadap produk didasarkan pada skor standar yaitu 2,5 (Soekarto, 1986). Statistika pengolahan data dan laporan pengujian adalah dengan penyusunan data dalam bentuk tabel, grafik atau diagram. Hasil uji organoleptik yang skornya melebihi 2,5 sebagai perlakuan yang masih diterima oleh konsumen atau panelis.
C.3. Pengkajian Pengaruh Top Icing dan Simulasi Transportasi pada Brokoli yang Dikemas dengan MAP
Penelitian tahap ketiga adalah mengkaji pengaruh top icing dan simulasi transportasi pada brokoli yang dikemas dengan MAP terhadap mutu brokoli selama transportasi. Dalam penelitian ini digunakan kemasan luar (kemasan sekunder) dari styrofoam dan kemasan dalam film plastik LDPE sebagai kemasan primer untuk membungkus brokoli.
Brokoli dikemas dengan plastik film LDPE dengan ketebalan yang terpilih berdasarkan penelitian sebelumnya. Brokoli dimasukkan ke dalam kemasan
31
styrofoam kemudian pada bagian atasnya diisi es. Es yang digunakan dikemas dengan plastik agar tidak kontak langsung dengan kemasan primer (brokoli). Ukuran es panjang 3-5 cm, lebar dan tebal 2-3 cm. Selanjutnya dilakukan uji simulasi transportasi dengan meja getar.
Dalam penelitian ini dicobakan 2,5 kg brokoli yang dikemas dengan film plastik dan pada permukaan atasnya diberi es (0,75 dan 1,5 kg) dalam boks styrofoam kemudian disimulasikan dengan transportasi menggunakan meja getar. Penelitian disusun secara faktorial dengan 3 faktor (tebal film plastik, jumlah es dan lama simulasi).
Pengujian simulasi dilakukan sekali pada setiap lama simulasi. Ulangan setiap perlakuan berdasarkan tumpukan (pada bagian atasnya), sehingga keseluruhannya diperoleh 2 x 2 x 2 x 2= 16 satuan percobaan. Perlakuan- perlakuan yang dilakukan tertera pada Tabel 7. Parameter yang diamati adalah kerusakan mekanis, susut bobot, warna dan suhu kontainer selama transportasi dan 20 jam setelah simulasi. Model matematika rancangannya adalah:
………..….…... (7) dimana :
= respon tiap parameter = nilai rataan umum
= pengaruh ketebalan film plastik = pengaruh jumlah es
γk
= pengaruh interaksi perlakuan ketebalan film plastik, jumlah es dan lama simulasi
= pengaruh lama simulasi
32
Tabel 7. Perlakuan-perlakuan penelitian III
Perlakuan Tebal plastik
(mm)* Es (kg)
Waktu
(jam) Berat brokoli (kg)
1 X1 0,75 1 2,5 2 2 2,5 3 1,50 1 2,5 4 2 2,5 5 X2 0,75 1 2,5 6 2 2,5 7 1,50 1 2,5 8 2 2,5
Ket: *) ketebalan film plastik yang pilih berdasarkan kajian penelitian II
Uji simulasi dilakukan berdasarkan lama perjalanan dari produsen sampai rantai terakhir sebelum konsumen. Uji simulasi dengan menggunakan meja getar dengan frekuensi dan amplitudo sesuai dengan kondisi jalan yang dilalui yang dimaksudkan untuk memperoleh gambaran perubahan suhu di dalam boks styrofoam dan mutu brokoli selama perjalanan darat.
Tahapan simulasi transportasi meliputi:
(1) Brokoli dikemas dengan film plastik LDPE (ukuran 35 cm x 25 cm) ketebalan sesuai dengan ketebalan yang dipilih dari hasil penelitian sebelumnya. Ditutup rapat (seal) pada bagian atasnya dan dimasukkan ke dalam boks styrofoam dan di beri es pada bagian atasnya (top icing) sesuai dengan perlakuan. Setiap kemasan diatur di atas meja getar, di dalam boks styrofoam dipasang deteksi suhu dengan hybrid recorder.
(2) Transportasi dilakukan dengan simulasi menggunakan meja getar. Simulasi transportasi dilakukan dengan penggetaran arah vertikal dengan kisaran amplitudo 3,78 cm dan frekuensi 3,27 Hz selama 1 dan 2 jam. Perhitungan jarak tempuh simulasi mengacu pada data lembaga uji konstruksi BPPT 1986 (Soedibyo, 1992 dalam Dewi, 2008). Hasil perhitungan tertera pada Lampiran 21.
(3) Setelah simulasi, masing-masing kombinasi perlakuan diamati susut bobot, kekerasan, warna bunga brokoli, kerusakan mekanis dan perubahan suhu di dalam boks styrofoam selama simulasi dan 20 jam setelah simulasi. Kerusakan mekanis dihitung setelah 20 jam penyimpanan akibat simulasi
33
transportasi. Criteria rusak didasarkan pada salah satu hal yaitu: a) ada bagian bunga yang cacat/tergores; b) kepala bunga berwarna kuning; c) ada bagian yang bususk; dan d) film plastik robek. Data hasil pengamatan kemudian dianalisis dengan statistik uji BNT.
Panas yang dikeluarkan oleh produk hortikultura dalam perhitungan beban pendinginan ditentukan dengan persamaan:
………... (8)
dimana, : rata-rata panas yang dikeluarkan produk (W) m : berat produk (kg)
Cp : panas jenis produk (J/kg. o
T
C)
1 : suhu awal produk (o
T
C)
2 : suhu akhir produk (o
: waktu pendinginan (detik) C)
Panas jenis produk (Cp) berbeda-beda untuk setiap jenis produk tergantung
pada kadar air dan kondisi awal produk (segar atau beku). Cp dapat dihitung
dengan persamaan Siebel (Siebel, 1892 dalam Cengel dan Boles, 2002):
……….……….……….. (9) ……….… (10) dimana, Cp, fresh : panas jenis sebelum beku (J/kg. o
C
C)
p, frozen : panas jenis setelah beku (J/kg. o
a : kadar air (desimal)
C)
konstanta 0.84 (J/kg. oC) : panas jenis padatan produk
Persamaan Siebel didasarkan pada panas jenis air 4,19 kJ/kg. oC dan es 2,10 kJ/kg. oC, masing-masing pada suhu 0 oC. Untuk menentukan beban pendinginan (refrigeration load) yaitu energi yang dibutuhkan untuk mendinginkan produk dapat digunakan pendekatan keseimbangan energi sebagai berikut (Cengel dan Boles, 2002):
34
– atau
Tabel 8. Karakteristik brokoli segar
k.a.(%) basis massa Titik beku (oC) Panas jenis (kJ/kg.o Panas laten (kJ/kg) C) Panas respirasi (mW/kg) Di atas titik beku Di bawah titik beku 5 o 20 C o 90 C -0,6 3,86 1,97 301 102-475 825-1011
Sumber: Cengel dan Boles (2002)
35