3. METODE PENELITIAN
3.4 Prosedur Pengujian Variabel-Variabel Pendugaan Umur Simpan
Pendugaan umur simpan cone es krim dengan model pendekatan kadar air kritis, diawali dengan penentuan beberapa variabel yang akan digunakan dalam perhitungan umur simpan. Prosedur pengujian variabel tersebut meliputi penentuan tekstur (kerenyahan), penentuan kadar air awal, penentuan kadar air kritis, penentuan kadar air kesetimbangan, penentuan kurva sorpsi isotermis, penentuan model persamaan sorpsi isotermis, evaluasi model, penentuan nilai slope (b) kurva sorpsi isotermis, serta penentuan bobot padatan per kemasan dan luas permukaan kemasan.
3.4.1 Penentuan tekstur (Faridah et al. 2006)
Tekstur cone es krim diukur pada setiap perlakuan penyimpanan dengan menggunakan alat Rheoner (RE-3305). Sampel ditekan oleh probe silinder yang terdapat pada alat tersebut dengan ukuran yang disesuaikan dengan produk. Ukuran probe silinder yang digunakan adalah 5 mm. Setiap tekanan yang diberikan akan menghasilkan sebuah kurva yang menunjukkan profil tekstur dari produk tersebut. Puncak (peak) pertama yang terbentuk pada kertas grafik merupakan nilai keliatan (toughness) dari tekstur produk yang diuji. Nilai keliatan tersebut dinyatakan dalam satuan gramforce (gf). Semakin kecil nilai keliatan
(gramforce) yang dihasilkan maka semakin tinggi tingkat kerenyahannya, dan
sebaliknya semakin tinggi nilai keliatan (gramforce) yang dihasilkan maka semakin rendah tingkat kerenyahannya.
3.4.2 Penentuan kadar air awal (Mi) (AOAC 2005)
Penentuan kadar air awal perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi awal produk. Penentuan kadar air awal cone es krim dilakukan pada sampel segar yang baru saja dibuka dari kemasan. Penentuan kadar air ini diawali dengan mengeringkan cawan kosong dalam oven pada suhu 102-105 oC selama 30 menit. Cawan tersebut dimasukkan ke dalam desikator (kurang lebih 40 menit) hingga dingin dan kemudian ditimbang. Sampel cone es krim sebanyak kurang lebih 5 gram kemudian diletakkan dalam cawan kosong yang sudah ditimbang beratnya. Cawan yang berisi sampel kemudian ditutup dan dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105 oC selama 5 jam atau hingga beratnya konstan. Setelah selesai,
cawan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam desikator dan dibiarkan sampai dingin lalu ditimbang kembali. Kadar air dapat dihitung dengan rumus:
3.4.3 Penentuan kadar air kritis (Mc)
Penentuan kadar air kritis diawali dengan menyimpan produk cone es krim tanpa kemasan pada suhu ruang atau kamar (30±1 oC) selama 5 jam. Setiap jam dilakukan pengambilan sampel untuk diuji organoleptik dan dianalisis kadar airnya. Uji organoleptik merupakan suatu pengujian mutu produk berdasarkan penilaian kesukaan dengan menggunakan panca indera (Rahayu 1998). Uji oragnoleptik yang digunakan untuk menentukan umur simpan produk dengan metode akselerasi adalah uji rating pada parameter tekstur (kerenyahan). Uji rating yang digunakan memiliki skala 1 (sangat tidak renyah) sampai dengan 7 (sangat renyah).
Kadar air cone es krim diukur berdasarkan AOAC 2005. Data kadar air dan nilai kerenyahan masing-masing sampel yang telah diberi perlakuan waktu penyimpanan, selanjutnya diplotkan dengan hasil uji organoleptik masing-masing sampel pada setiap perlakuan penyimpanan, sehingga diperoleh grafik yang menunjukkan hubungan antara nilai uji organoleptik dengan nilai kadar air dan hubungan antara nilai uji organoleptik dengan nilai kerenyahan. Hubungan tersebut dinyatakan dalam persamaan regresi linear.
Kadar air kritis dapat diperoleh dari persamaan regresi linier yang menghubungkan nilai uji organoleptik dengan nilai kadar air, kadar air kritis ditentukan pada saat nilai uji organoleptik bernilai 4, yaitu pada skala netral. Selain itu, nilai kerenyahan pada saat kadar air kritis tercapai juga ditentukan dari persamaan regresi yang menghubungkan nilai uji organoleptik dengan nilai kerenyahan yaitu pada saat nilai uji organoleptik bernilai 4. Kondisi kritis cone es krim tersebut ditentukan pada saat kerenyahan cone es krim tidak dapat diterima lagi oleh konsumen.
3.4.4 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 K2CO3, KI, NaCl, KCl, K2SO4. Sebanyak 100 ml larutan garam jenuh dimasukkan kedalam desikator yang di modifikasi untuk mengatur RH ruangan (desikator modifikasi). Sekitar 2-5 gram sampel cone es krim diletakkan pada cawan porselin yang telah diketahui beratnya. Cawan berisi sampel tersebut diletakkan di dalam desikator yang telah berisi larutan garam jenuh. Desikator kemudian disimpan pada suhu ruang (30±1 oC) dan sampel ditimbang secara periodik tiap 24 jam hingga mencapai bobot yang konstan yang berarti kadar air kesetimbangan telah tercapai (Arpah 2007). Menurut Lievonen dan Ross (2002) diacu dalam 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.
3.4.5 Penentuan kurva sorpsi isotermis
Penentuan kurva sorpsi isortermis dibuat dengan cara memplotkan nilai kadar air kesetimbangan hasil percobaan dengan nilai kelembaban relatif (RH) atau aktivitas air (aw). Labuza dan Bilge (2007) 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 ERH lingkungan dengan nilai 100. Rumus aw tersebut adalah:
aw
Keterangan:
aw = aktivitas air
P = tekanan uap air bahan (mmHg)
Po = tekanan uap air murni pada suhu yang sama (mmHg) ERH = kelembaban relatif seimbang
3.4.6 Penentuan model persamaan sorpsi isotermis (Arpah 2007)
Penentuan model persamaan sorpsi isotermis dilakukan untuk memperoleh kemulusan kurva yang terbaik. Persamaan yang dipilih adalah persamaan yang
dapat diaplikasikan pada bahan pangan dengan kisaran RH 0–95% 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 10-81% (Chirife dan Iglesias 1978 diacu dalam Arpah 2007). Model-model persamaan sorpsi isotermis yang digunakan merupakan persamaan yang diubah ke dalam bentuk persamaan linear, sehingga nilai-nilai konstanta yang ada dalam persamaan juga dapat ditentukan dengan metode kuadrat terkecil (Walpole 1992). Adapun model persamaan Hasley, Henderson, Caurie, Oswin dan Chen Clayton sebagai berikut:
Model persamaan Hasley : aw = exp[-P1/(Me)P2] Model persamaan Henderson : 1-aw = exp(-KMen) Model persamaan Caurie : ln Me = ln P1-P2*aw Model persamaan Oswin : Me = P1[aw/(1- aw)] P2 Model persamaan Chen Clayton : aw = exp[-P1/exp(P2*Me)] Keterangan:
Me = kadar air kesetimbangan aw = aktivitas air
K dan n = konstanta P1 dan P2 = konstanta
3.4.7 Evaluasi model (Cassini et al. 2006)
Evaluasi model dilakukan untuk mengetahui ketepatan dari beberapa model persamaan sorpsi isotermis yang terpilih untuk menggambarkan
keseluruhan kurva sorpsi isotermis hasil percobaan. Evaluasi model dilakukan dengan menghitung nilai Mean Relative Deviation (%MRD) dari masing-masing model. Rumus MRD tersebut adalah:
Keterangan:
Mi = kadar air percobaan
Mpi = kadar air hasil perhitungan n = jumlah data
3.4.8 Penentuan nilai kemiringan (b) kurva sorpsi isotermis (Labuza 1982)
Nilai kemiringan (b) kurva sorpsi isotermis ditentukan pada daerah linear (Rahayu dan Arpah 2003). Menurut Labuza (1982), daerah linear untuk menentukan kemiringan kurva sorpsi isotermis diambil antara daerah kadar air awal dan kadar air kritis. Kurva sorpsi isotermis yang digunakan adalah kurva yang dihasilkan berdasarkan model sorpsi isotermis yang terpilih. Titik-titik hubungan antara aktivitas air 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.
3.4.9 Penentuan bobot padatan per kemasan dan luas permukaan kemasan
Bobot produk awal (Wo) dalam suatu kemasan ditimbang dan dikoreksi dengan kadar air awalnya (Mo) yang kemudian dinyatakan sebagai bobot padatan produk per kemasan (Ws). Sedangkan, luas permukaan kemasan (A) yang digunakan dihitung dengan mengalikan panjang dengan lebar kemasan. Adapun rumusnya sebagai berikut:
Keterangan:
A = luas kemasan (m2) P = panjang kemasan (m) L = lebar kemasan (m)