Tahap III. Pendugaan umur simpan berdasarkan model Arrhenius
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakteristik fisik dan kimia beras pratanak 1 Karakteristik fisik
4. Model persamaan sorpsi isotermis dan uji ketepatan model
Kemulusan kurva yang tinggi dihasilkan melalui pemodelan persamaan kurva isotermis dari kadar air yang didapatkan. Banyak model-model matematis yang telah dikembangkan untuk menjelaskan fenomena sorpsi isotermis secara teoritis (Chirife dan Iglesias, 1978), namun dalam penelitian ini hanya dipilih 5 model persamaan matematis yaitu Hasley, Chen-Clayton, Henderson, Caurie, dan
Gambar 11 Grafik hubungan kelembaban relatif (RH) dengan kadar air kesetimbangan beras pratanak
0 5 10 15 20 25 0 20 40 60 80 100
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Oswin. Berdasarkan penelitian-penelitian terdahulu, kelima model persamaan tersebut mampu menggambarkan kurva sorpsi isothermis pada jangkauan nilai aktivitas air yang luas. Selain itu, model-model persamaan ini mempunyai parameter kurang atau sama dengan tiga sehingga sesuai dengan pernyataan labuza (1984) bahwa jika tujuan penggunaan kurva sorpsi isotermis tersebut adalah untuk mendapatkan kemulusan kurva (curve fitting) yang tinggi maka model-model persamaan yang sederhana dan lebih sedikit jumlah parameternya akan lebih cocok digunakan.
Untuk mempermudah perhitungan maka model-model persamaan matematis yang digunakan dimodifikasi bentuknya dari persamaan non linier menjadi persamaan linier sehingga dapat ditentukan nilai-nilai tetapanya dengan menggunakan metode kuadrat terkecil. Metode kuadrat terkecil ini menurut Walpole (1990) dapat memilih suatu garis regresi terbaik diantara semua kemungkinan garis lurus yang dapat dibuat pada suatu diagram pancar. Persamaan kurva sorpsi isotermis yang dihasilkan dari model-model sorpsi isotermis dapat dilihat dalam Tabel 15.
Tabel 15Persamaan kurva sorpsi isotermis beras pratanak
Model Persamaan Hasley log [ln(1/aw)] = 2.1457 - 2.1195 log Me
Chen-Clayton ln [ln(1/aw)] = 4.9406 - 4.8803 log Me
Henderson log [ln(1/(1-aw))] = -2.9334 + 2.4410 log Me
Caurie ln Me = 1.7490 + 1.5779(aw)
Oswin ln Me = 2.5671 + 0.3005 ln[aw/(1-aw)]
Persamaan kurva sorpsi isotermis yang telah diperoleh digunakan untuk menghitung kadar air kesetimbangan beras pratanak. Hasil perhitungan kadar air kesetimbangan beras pratanak dengan menggunakan persamaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 16, sedangkan perhitungan kadar air kesetimbangan dari setiap model persamaan dapat dilihat pada Lampiran 15. Data kadar air kesetimbangan dari setiap model diplotkan dengan nilai aktivitas air (aw) sehingga diperoleh
kurva sorpsi isotermis. Kurva sorpsi isotermis yang diperoleh dari setiap model dibandingkan dengan kurva sorpsi isotermis hasil penelitian. Kurva sorpsi
isotermis dari masing-masing model persamaan yang dibandingkan dengan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dapat dilihat pada Gambar 12 sampai 16.
Tabel 16 Kadar air kesetimbangan beras pratanak dari model-model persamaan aw
Kadar air kesetimbangan beras pratanak (%bk)
Percobaan Hasley Chen-Clayton Henderson Caurie Oswin
0.07 6.52 6.47 6.47 5.40 6.41 5.96 0.27 9.03 9.09 9.09 9.96 8.84 9.70 0.43 11.29 11.14 11.14 12.57 11.33 11.97 0.58 13.31 13.60 13.60 14.93 14.24 14.27 0.69 16.06 16.42 16.42 16.97 17.08 16.57 0.76 19.64 18.72 18.72 18.30 18.92 18.27 0.84 22.76 23.16 23.16 20.28 21.50 21.25
Gambar 13 Kurva sorpsi isotermis model Chen-Clayton 0 5 10 15 20 25 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Aktivitas air (aw)
Model Chen-Clayton Data Percobaan Gambar 12 Kurva sorpsi isotermis model Hasley
0 5 10 15 20 25 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Aktivitas air (aw)
Gambar 16 Kurva sorpsi isotermis model Oswin 0 5 10 15 20 25 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Aktivitas air (aw)
Model Oswin Data Percobaan Gambar 15 Kurva sorpsi isotermis model Caurie
0 5 10 15 20 25 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Aktivitas air (aw)
Model Caurie Data Percobaan Gambar 14 Kurva sorpsi isotermis model Henderson
0 5 10 15 20 25 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00
Kadar air kesetim
bangan
(%bk)
Aktivitas air (aw)
Gambar 12 sampai 16 menunjukan kurva sorpsi isotermis beras pratanak dengan menggunakan lima model persamaan kurva sorpsi isotermis. Semakin berhimpit antara kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan kurva sorpsi isotermis model-model persamaan, maka model tersebut semakin tepat menggambarkan fenomena sorpsi isotermis. Kurva sorpsi isotermis yang paling baik atau dengan kata lain berhimpit adalah kurva sorpsi isotermis dengan menggunakan model persamaan Hasley dan Chen-Clayton. Ketepatan model dilanjutkan dengan perhitungan menggunakan MRD (Mean Relative
Determination). Perhitungan nilai MRD dari masing-masing model persamaan
dapat dilihat pada Lampiran 15.
Perbandingan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan model-model sorpsi isotermis memperlihatkan bahwa beberapa model sorpsi isotermis dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan dengan tepat, agak tepat dan tidak tepat. Hal ini perlu diperkuat dengan perhitungan nilai MRD yang merupakan ukuran ketepatan antara kadar air kesetimbangan hasil percobaan. Menurut Cassini et al. (2006), evaluasi model dilakukan dengan cara menghitung nilai MRD pada masing-masing model. Menurut Tarigan et al. (2006) model sorpsi isotermis yang dapat menggambarkan keadaan sebenarnya dengan sangat tepat adalah model yang memiliki nilai MRD dibawah 5%. Nilai MRD masing-masing model untuk beras pratanak dapat dilihat dalam Tabel 17.
Tabel 17 Nilai MRD model-model persamaan
Model Nilai MRD Hasley 1.94 Chen-Clayton 1.94 Henderson 10.61 Caurie 3.81 Oswin 6.57
Model persamaan yang dipilih adalah model yang memberikan nilai MRD terkecil, dimana model tersebut dapat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis dengan tepat. Hasil perhitungan MRD pada Tabel 17 menunjukan bahwa pada model Hasley, Chen-Clayton dan Caurie adalah model yang paling tepat menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis untuk beras pratanak
dengan nilai MRD terkecil, yaitu 1.94 untuk Hasley dan Chen-Clayton serta 3.81 untuk Caurie. Model Oswin menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis beras pratanak dengan agak tepat (5<MRD<10), sedangkan model Henderson menggambarkan keseluruhan kurva sorpsi isotermis beras pratanak dengan tidak tepat (MRD>10). Jadi, model yang dipilih untuk menggambarkan keadaan sebenarnya dari fenomena sorpsi isotermis beras pratanak adalah model Hasley dan Chen-Clayton dengan persamaan: log [ln(1/aw)] = 2.15 - 2.12 log Me dan ln
[ln(1/aw)] = 4.94 - 4.88 log Me. Model-model ini perlu diketahui untuk
mendapatkan nilai slope (b) kurva sorpsi isotermis. Karena kedua model persamaan ini mempunyai nilai MRD yang sama maka untuk menentukan slope
kurva sorpsi isotermis digunakan salah satunya.
Ketepatan model sorpsi isotermis terhadap isotermis percobaan tergantung pada kisaran aw dan jenis bahan pangan yang di uji (Khalloufi et al., 2000).
Persamaan model Hasley dapat berlaku pada kebanyakan bahan pangan terutama pada biji-bijian pada seluruh nilai aw (Chirife dan Iglesias, 1978).
Model persamaan Hasley adalah model yang memiliki kurva sorpsi isotermis paling berhimpit dengan model sorpsi isotermis hasil penelitian dibandingkan model-model persamaan lainnya. Menurut Chirife dan Iglesias (1978) diacu dalam Arpah (2007), model persamaan Hasley adalah salah satu model persamaan yang paling banyak digunakan pada bahan pangan kering untuk menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan bahan pangan dengan kelembaban relatif ruang simpan.
