HASIL DAN PEMBAHASAN
4.3 Pengaruh PEF terhadap kualitas jus Nanas
Hasil penelitian menunjukkan rangkaian pembangkit pulsa tegangan tinggi dengan beban chamber menghasilkan tegangan puncak 21,7 KV akibat adanya Hunting data. Treatment jus nanas dilakukan dengan pengukuran tegangan input yang sama yaitu 20 KV dan dilakukan dalam 6 variasi waktu pengolahan dengan waktu yang berbeda yaitu 10s, 20 s, 30 s, 40 s, 50 s dan 60 s. Oleh karena itu akan ada 7 sampel yang diperoleh dari 6 perlakuan dan 1 sampel sebelum perlakuan yang akan dihitung kandungan total mikrobanya di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU.
Waktu pengolahan dapat di setting melalui timer yang sudah dilengkapi dengan 4 push button dan 3 seven segment display untuk menampilkan waktu yang telah ditentukan. Untuk menghidupkan timer memerlukan tegangan 5 V dari USB, NO dan Com akan disambungkan dengan alat PEF untuk tengangan input 220 V. Diperlukan adaptor DC 12 V untuk pemicu jalannya timer seperti pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Rangkaian timer
Prosedur percobaan:
1. Diambil sari nanas yang akan digunakan untuk sampel
2. Dilakukan pengukuran sumber tegangan Vin yang terdapat pada alat menggunakan Prober HV dan pembacaan melalui multimeter sebesar 20 KV 3. Diisi chamber dengan sampel sebanyak 4 ml sampai menutupi ketinggian
elektroda dengan menggunakan suntik 5 ml
4. Dinyalakan timer dan ditunggu hingga selesai waktu perlakuan yang sudah diatur yaitu 10 detik
41
5. Diambil sampel dari chamber dan dimasukkan kedalam botol vial yang sudah disterilisasi untuk diuji di laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU
6. Dilakukan percobaan ulang langkah ke 3 sebanyak 5 kali dengan waktu yang berbeda yaitu 20 detik, 30 detik, 40 detik, 50 detik dan 60 detik
7. Dilakukan penghitungan total bakteri pada sampel setelah 24 jam dan dicatat hasilnya
8. Selesai
Gambar 4.6 Proses pemindahan sampel dari botol vial kedalam cawan petri
Dari penelitian yang telah dilakukan, dapat dihitung resistansi pada chamber, dimana l adalah panjang elektroda, σ adalah konduktivitas makanan, Rlv adalah diameter elektroda tegangan rendah yaitu diameter elektroda pada chamber sebesar 0,1 cm dan Rhv merupakan diameter elektroda tegangan tinggi sebesar 0,001 cm.
= 5 Ω
42
Kuat medan listrik yang dihasilkan dari beda potensial dua keping sejajar
= 16,67 kV/cm
Dengan V adalah tegangan rata-rata yang melalui chamber dan d merupakan jarak antara kedua elektroda yang terdapat pada chamber. Sehingga diperoleh kuat medan setiap luasan chamber untuk setiap sentimeter sebesar 16,67 KV/cm.
Energi yang tersimpan dalam kapasitor W = ½ Q2/C = ½ QV = ½ CV2
Dimana: W = Energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule) Q = Muatan kapasitor (Coloumb)
C = Kapasitas kapasitor pengganti (Farad) V = Tegangan Kapasitor (V)
Jika nilai C yang dipakai adalah 1 nF maka:
W = ½ CV2
= ½ 1x10-9 x (20.000)2
= ½ 1x10-9 x 4 x 108 = 2 x 10-1 Joule
Dalam menghitung energi masukan spesifik yang dibutuhkan selama proses dengan PEF menggunakan persamaan dibawah ini :
1. Waktu perlakuan 10 detik
WPEF =
43
= 200 Kj/l
2. waktu perlakuan 20 detik WPEF =
= 400 Kj/l
3. Waktu perlakuan 30 detik WPEF =
= 600 Kj/l
4. Waktu perlakuan 40 detik WPEF =
= 800 Kj/l
5. Waktu perlakuan 50 detik WPEF =
= 1000 Kj/l
44 6. Waktu perlakuan 60 detik
WPEF =
= 1.200 kJ/l
Dimana U (KV) merupakan tegangan puncak yang diberikan selama proses PEF, t (s) merupakan waktu proses perlakuan, sedangkan Rc (Ω) dan Vc (cm3) merupakan resistansi dan volume dari chamber. Dengan resistansi Rc sebesar 5 Ω dan volume dari sari buah nanas dalam chamber (Vc) sebesar 0,004 liter didapatkan grafik hubungan antara energi masukan spesifik terhadap waktu perlakuan seperti yang terlihat pada gambar 4.7 dibawah ini.
Gambar 4.7 Grafik energi masukan spesifik terhadap waktu perlakuan
Energi spesifik masukan terkecil pada waktu perlakuan 10 detik yaitu sebesar 200 Kj/l . Enerfi spesifik masukan terbesar yang diberikan ke chamber pada saat waktu perlakuan 60 detik yaitu sebesar 1200 Kj/l , hal ini menunjukkan untuk setiap satu liter sari nanas yang diolah dengan menggunakan PEF akan memberikan energi sebesar 1200 Kj. Dengan demikian energi tersebut diharapkan mampu merusak dinding sel atau membran mikroba menjadi inaktif sehingga dapat mengurangi jumlah mikroba yang ada di dalam zat.
45
Pada tabel 4.2 dapat dilihat bahwa total mikroba jus nanas sebelum treatment (tanpa perlakuan) sebesar 6x103 cfu/ml. Total mikroba tersebut belum sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI ) dimana Angka Lempeng Total (ALT) disebut juga Total Plate Count (TPC) maksimum total mikroba yang terdapat dalam minuman sari buah adalah 2x 102 cfu/ml.
Tabel 4.2 Hasil pengukuran perlakuan tegangan 20 KV terhadap waktu Waktu Perlakuan (detik) Total Mikroba (Cfu/ml)
0 6 x 103 berbeda, total mikroba tertinggi setelah treatment pada perlakuan selama 10 detik yaitu sebesar 700 cfu/ml yang berarti mengalami penurunan 88,33%, sedangkan terendah pada perlakuan selama 60 detik sebesar 200 cfu/ml sehingga terjadi penurunan 96,66%. Pada lama perlakuan 20 detik total mikroba 480cfu/ml dengan penurunan 92%, pada waktu 30 detik mengalami penurunan 93%, pada 40 detik mengalami penurunan 95,33% dan pada waktu pengolahan 50 detik mengalami penurunan total mikroba 96,66%.
Dari hasil yang sudah diketahui, tampak bahwa semakin lama waktu perlakuan treatment dengan PEF maka total mikroba yang ada dalam sari nanas semakin berkurang. Total mikroba sari nanas sesudah treatment secara umum sudah memenuhi standar SNI dimana batas maksimum total mikroba yang diperbolehkan adalah 2 x 102 cfu/ml. Hubungan antara besar tegangan input dan lama waktu pengolahan adalah berbanding lurus. Semakin tinggi input tegangan yang diberikan dan lama waktu pengolahan yang dilakukan akan memberikan hasil yang lebih baik. Grafik penurunan total mikroba terhadap perubahan waktu ditunjukkan pada Gambar 4.8.
46
Gambar 4.8 Grafik Penurunan Total Mikroba terhadap Waktu Perlakuan
Hasil terbaik diperoleh dari tenganngan input sebesar 20 KV dengan waktu pengolahan selama 60 detik yaitu 200 cfu/ml dengan penurunan mikroba sebesar 96,66 %. Pada saat terjadinya perlakuan pada sampel, akan terlihat buih-buih pada sampel yang menandakan adanya spark dari kuat medan listrik yang dihasilkan. Semakin lama waktu perlakuan, akan semakin banyak buih yang dihasilkan seperti gambar 4.9.
(a) (b)
Gambar 4.9 Sampel selama masa perlakuan (a) 10 detik dan (b) 30 detik
Kuat medan listrik yang dihasilkan oleh rangkaian pembangkit pulsa tegangan tinggi tergantung pada pulsa tegangan tinggi yang diberikan dan ukuran chamber. Semakin besar tegangan tinggi yang diberikan maka kuat medan listrik
47
yang dihasilkan juga akan semakin besar. Kuat medan listrik yang diberikan pada pengolahan dengan PEF akan menentukan inaktivasi mikroba. Peningkatan tegangan dan waktu pengolahan akan meningkatkan jumlah pulsa dan kuat medan listrik.
Semakin tinggi kuat medan listrik yang digunakan maka waktu pengolahan dapat dikurangi. Semakin bertambahnya waktu perlakuan yang di berikan mengakibatkan semakin meningkatnya energi masukan spesifik yang di butuhkan. Energi masukan spesifik yang dibutuhkan sebanding dengan waktu perlakuan yang di berikan. Peningkatan total waktu pengolahan akan menyebabkan energi spesifik masukan yang lebih besar.