Untuk menentukan umur simpan beras pratanak berdasarkan kadar air kritis maka diperlukan pengukuran beberapa atribut seperti kadar air awal, kadar air kesetimbangan, kadar air kritis, slope kurva kadar air kesetimbangan, permeabilitas kemasan, luas kemasan, berat padatan per kemasan dan tekanan uap air jenuh pada suhu 30oC. Diagram alir penentuan umur simpan beras pratanak dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Diagram alir pendugaan umur simpan beras pratanak berdasarkan kadar air kritis
a. Penentuan kadar air kesetimbangan (Me)
Penentuan kadar air kesetimbangan diawali dengan melarutkan garam tertentu hingga jenuh atau tidak larut kembali. Garam yang digunakan antara lain NaOH, KF, K2CO3, NaBr, KI, NaCl, KCl dan K2SO4. Sebanyak 200 ml larutan
garam jenuh dimasukkan kedalam chamber yang di modifikasi untuk mengatur Beras pratanak
Pengukuran kadar air awal
Penyimpanan dalam desikator pada suhu 30oC (RH 7%, 27%, 43%, 58%, 69%, 76%, 84% dan 97%)
Penentuan nilai kemiringan (b) kurva sorpsi isotermis
Penimbangan setiap hari sampai kadar air konstan
Penentuan kadar air kesetimbangan
Penentuan pola kurva sorpsi isotermis
Penentuan model persamaan sorpsi isotermis Dan uji ketepatan model
RH ruangan (chamber modifikasi toples). Sekitar ±5 gram sampel diletakkan pada cawan almunium yang telah diketahui beratnya. Cawan berisi sampel tersebut diletakkan di dalam chamber yang telah berisi larutan garam jenuh. Chamber
kemudian disimpan pada suhu ruang (30±1oC) dan sampel ditimbang secara periodik tiap 24 jam hingga mencapai bobot yang konstan yang berarti kadar air kesetimbangan telah tercapai (Arpah, 2001). Menurut Adawiyah (2006), bobot yang konstan ditandai dengan selisih bobot antara tiga kali penimbangan tidak lebih dari 2 mg/g untuk sampel yang disimpan pada RH dibawah 90% dan tidak lebih dari 10 mg/g untuk sampel yang disimpan pada RH diatas 90%. Sampel yang telah mencapai bobot konstan kemudian diukur kadar airnya berdasarkan AOAC 2005. Nilai RH dan larutan garam jenuh yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Nilai RH dan aw dari larutan garam jenuh yang digunakan (Suhu 30oC)
No Larutan garam jenuh RH (%) aw
1 NaOH 7 0.07 2 KF 27 0.27 3 K2CO3 43 0.43 4 NaBr 58 0.58 5 KI 69 0.69 6 NaCl 76 0.76 7 NaI 84 0.84 8 K2SO4 97 0.97 Sumber: Julianti et al., 2005
b. Kurva sorpsi isotermis
Penentuan kurva sorpsi isotermis dibuat dengan cara memplotkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan dengan nilai kelembaban relatif (RH) atau aktivitas air (aw). Labuza (1982) menyatakan bahwa aktivitas air suatu bahan
pangan dapat dihitung dengan membandingkan tekanan uap air bahan (P) dengan tekanan uap air murni (Po) pada kondisi sama atau dengan membagi kelembaban relatif keseimbangan (equilibrium relative humidity = ERH) lingkungan dengan nilai 100. Rumus aw tersebut adalah:
100
ERH Po
P
Keterangan:
aw = Aktivitas air
P = Tekanan uap air bahan (mmHg)
Po = Tekanan uap air murni pada suhu yang sama (mmHg) ERH = Kelembaban relatif keseimbangan
c. Penentuan model persamaan sorpsi isotermis
Penentuan model persamaan sorpsi isotermis dilakukan untuk memperoleh kemulusan kurva yang terbaik. Persamaan yang dipilih adalah persamaan yang dapat di aplikasikan pada bahan pangan dengan kisaran RH 0–98% sehingga dapat mewakili ketiga daerah pada kurva sorpsi isotermis. Model persamaan yang digunakan pada penelitian ini ada 5, yaitu model Hasley, Henderson, Caurie, Oswin, dan Chen-Clayton. Henderson mengemukakan persamaan yang menggambarkan hubungan antara kadar air kesetimbangan bahan pangan dengan kelembaban relatif ruang simpan. Persamaan ini berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air dan merupakan salah satu persamaan yang paling banyak digunakan pada bahan pangan kering. Model Caurie berlaku untuk kebanyakan bahan pangan pada selang aw 0.0-0.85 dan model Oswin berlaku untuk bahan
pangan pada RH 0-85%. Sedangkan model Chen-Clayton berlaku untuk bahan pangan pada semua aktivitas air. Pada percobaanya Hasley mengemukakan suatu persamaan yang dapat menggambarkan proses kondensasi pada lapisan
multilayer. Persamaan tersebut dapat digunakan untuk bahan makanan dengan
kelembaban relatif 0-98% (Arpah dan Syarief, 2000).
Model-model persamaan sorpsi isotermis yang digunakan diubah ke dalam bentuk linear, sehingga nilai-nilai konstantanya dapat ditentukan dengan metode kuadrat terkecil (Walpole, 1993). Adapun model persamaan Hasley, Henderson, Caurie, Oswin dan Chen Clayton dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10 Linierisasi model-model sorpsi isotermi
Model Bentuk linier
Caurie ln Me = ln P(1) - P(2)aw
Chen-Clayton ln(ln(1/aw))=ln P(1)-P(2)Me
Halsey log (ln(1/aw) = log P(1)-P(2)log Me
Henderson log(ln(1/(1-aw))) = log K + n log Me
Keterangan:
Me = Kadar air kesetimbangan aw = Aktivitas air
K dan n = Konstanta P1 dan P2 = Konstanta
Data kadar air kesetimbangan (KAK) dan aw hasil penelitian digunakan
dalam perhitungan dengan kelima model diatas, lalu dilakukan evaluasi ketepatan hasil perhitungan KAK berdasarkan model. Uji ketepatan model sorpsi isotermis dilakukan dengan menggunakan perhitungan nilai MRD (Mean Relative
Determination) (Walpole, 1990). ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − =
∑
= Mi Mpi Mi n MRD n i 1 100 ………...(4) Dimana Mi adalah kadar air hasil percobaan, Mpi adalah kadar air hasil perhitungan, dan n adalah jumlah data. Jika nilai MRD<5 maka model isotermi sorpsi itu dapat menggambarkan keadaan yang sebenarnya, dan jika nilai 5<MRD<10 maka model tersebut agak tepat. Sedangankan jika nilai MRD>10 maka model tersebut tidak tepat untuk menggambarkan keadaan sebenarnya. Model dengan nilai MRD terkecil dinyatakan sebagai model terbaik dan digunakan dalam perhitungan pendugaan masa simpan beras pratanak (Tarigan et al., 2006).d. Penentuan nilai kemiringan (b) kurva sorpsi isotermis
Menurut Rahayu dan Arpah (2003), kemiringan (b) kurva sorpsi isotermis ditentukan dari garis lurus yang terbentuk pada kurva model persamaan sorpsi isotermis terpilih. Titik-titik hubungan antara kelembaban relatif (RH) dan kadar air kesetimbangan memiliki persamaan linier y = a + bx. Nilai b dari persamaan linier tersebut merupakan nilai kemiringan kurva sorpsi isotermis. Penentuan nilai kemiringan (b) dilakukan untuk melihat pengaruhnya terhadap umur simpan produk melalui persamaan Labuza.
e. Umur simpan berdasarkan kadar air kritis
Masa simpan beras pratanak ditentukan dengan mensubtitusikan data kadar air awal, kadar air kesetimbangan, kadar air kritis, berat kering bahan, luas
permukaan kemasan, permeabilitas kemasan, tekanan uap air jenuh, dan nilai
slope sorpsi isotermi kedalam persamaan Labuza (1982).
b Po Ws A x k Mc Me Mi Me t ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − − = ln ……….……..(5)
Dimana t = umur simpan, Me= kadar air kesetimbangan (%bk), Mi= Kadar air awal (%bk), Mc= Kadar air kritis (%bk), Ws= berat kering bahan (g), A= Luas permukaan kemasan (m2), k/x= permeabilitas uap air kemasan (g/m2.hari.mmHg), Po= tekanan uap air jenuh (mmHg), b= slope kurva kadar air kesetimbangan.
Penentuan kadar air kritis dari beras pratanak dilakukan dengan cara menyimpan produk tanpa kemasan pada kondisi suhu 30 oC dan RH 97%. Sampel diamati setiap 3 hari sekali melaluli uji organoleptik terhadap aroma dan tekturnya. Apabila produk tidak dapat diterima lagi oleh panelis maka sampel tersebut sudah pada kondisi kritis dan telah mencapai kadar air kritisnya.
