KARAKTERISASI SIFAT REOLOGI BIOGUM
Enterobacter ag/omerans
N
Oleh:
EKO HARI PURNOMO
F 31.1263
1998
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1. A, S, D = konstanta 2. C = konsentrasi (b/v)
3. Ea = energi aktivasi (kkal/mol)
4.
K = indek konsistensi (PaS)5.
n = indek peri/aku aliran6.
R = konstanta gas 7. r = jari-jari (m)8.
T = suhu (oC) 9. t = waktu (men it) 10. v = kecepatan (m/s) 11. T = gaya geser (Pa)12. To = yield stress atau gaya geser awal (Pa)
13. y = shear stress atau laju geser (1/s) 14. /lapp = viskositas terukur (PaS) 15. /lo = viskositas pada y=O (PaS)
16. /loc = viskositas pada y=tak hingga (PaS) 17.
Ko
= faktor pre eksponensial'. [GZセ@ /
dan Dr. Ir. Lilis Nuraida, MSc.
RINGKASAN
Biogum merupakan polisakarida yang berasal dari sumber hayati. Kedalam kelompok ini termasuk gum yang dihasilkan oleh mikroba. Keuntungan penggunaan mikroba sebagai penghasil biogum yaitu produksinya eepat, tidak memakan tempat untuk produksi, kualitas yang konsisten dan tidak tergantung iklim dan kondisi alam. Untuk dapat mengaplikasikan biogum dengan tepat perlu diketahui sifat reologinya dan untuk memprediksikan sifat reologi selama proses dan pada produk akhir diperlukan model reologi. Tujuan yang ingin dieapai dalam penelitian ini yaitu untuk mempelajari pengaruh konsentrasi. laju geser, suhu, lama pemanasan, dan lama pengadukan terhadap sifat reologi biogum.
Tahap produksi biogum Enterobaeter aglomerans N dilakukan dengan fermentasi pad a media yang mengandung gula pasir(4%) dan pretease pepton (0,2%) selama 4
hari pada suhu 30°C dan pemanenan menggunakan 2-propanol. Sedangkan
analisa.sifat reologi meliputi pengaruh laju geser, konsentrasi, suhu, lama pemanasan dan lama pengadukan dilakukan menggunakan Rotoviseo RV 20.
Biogum Enterobaeter aglomerans N bersifat pseudoplastik yang mengikuti model power law, dan sifat pseudoplastik ini semakin berkurang dengan menurunnya konsentrasi biogum. Model pengaruh konsentrasi dan laju geser terhadap viskositas . terukur yaitu :
セ。ーー@ = 17.807 C 16672y -0.342C-04533
Peningkatan suhu menyebabkan penurunan viskositas terukur dan mengikuti model power law Hセ。ーー@
=
ATB) sedangkan model untuk pendinginan secara umum mengikuti ュッセ・ャ@ linear tapi khusus pendinginan dari 90° C ke 25° C digambarkanviskosilas dengan meningkalnya waklu pengadukan. Efek lama pengadukan dilunjukan dengan model logarilmik : セャ。ーー@ = A log (I) + B. Efek laju geser dan lama
shearing (pengadukan) disebabkan keseimbangan slruklur bahan dimana
pembenlukan slruklur bahan lebih lambal dari pemecahan slruklur.
Enterobacter aglomerans , N
Oleh:
EKO HARI PURNOMO
F311263
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada jurusan Teknologi Pangan dan Gizi
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
1998
JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
\'
\
,
:tj'
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KARAKTERISASI SIFAT REOLOGI BIOGUM
Enterobacter ag/omerans N
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian
Oosen Pembimbing II
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
EKO HARI PURNOMO
F311263
Oilahirkan pad a tang gal 12 April 1976 Oi Cilacap
Tanggal lulus : September 1998 disetujui
Alhamdulillahi Robbil'alamin, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak, Ibu, dan adik-adik tercinta (Tedi, Agus, Dinar, Dita) atas doa dan dukungannya selama ini.
2. Dr.lr. Purwiyatno Hariyadi, MSc. dan Dr.lr. Lilis Nuraida, MSc. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan petunjuk dan bimbingan dengan tulus dan penuh kesabaran.
3. Ir. Fahim Muchammad Taqi selaku dosen penguji atas saran dan masukannya. 4. Para laboran TPG, PAU, dan FTDC atas segala bantuan dan kerjasamanya yang
baik
5. Saudara-saudara sebimbingan: Wendy, Susilo, Imel, Vivi, Nana, Lisia, Nina, Elda, mba Laily atas saran dan dukungannya.
6. Sobat-sobatku di "Duck House" dan semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak mungkin disebutkan satu per satu
Akhirnya penulis berharap skripsi ini bisa bermanfaat bagi penulis dan orang-orang yang membutuhkannya.
v
RINGKASAN
KA T A PENGANT AR ... ..
DAFTAR lSi... . ... .
DAFTAR TABEL. ... ... . . . ... . DAFTAR GAM BAR ... .
DAFTAR LAMPIRAN ... .
PENDAHULUAr-J ... . II. TINJAUAN PUSTAKA ... .
A Biogum Enterobacter aglomerans ... ... . ... . B. Perilaku Aliran ... .
C Beberapa Model Reologi D. Pengaruh Konsentrasi
E. Pengaruh SUI1U ... .... ... ... . ... . F. Pengaruh Lama Pengadukan Pada Laju Geser Konstan Terhadap
Viskositas ... .
G. Pengaruh Suhu dan Konsentrasi ... .
Halaman v vi vii viii
x
3 3 3 5 6 7 9 10 H. Pengaruh Kombinasi Konsentrasi dan Laju Geser ... 11 III. BAHAN DAN METODE... 12A. Bahan dan Ala!
B. Metode ... . 1. Produksi Biogum ... .
2. Pengukuran Sifat Reologi IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..
A. Pellgaruh Laju Geser Terhaclap Viskositas
B. Pengaruh Suhu Terhadap Viskositas ... .
C. Pengaruh Lama Pemanasan Terhadap Viskositas ... . D. Pengaruh Lama Pengadukan Pada Laju Geser Konstan ... . V KESIMPULAN DAN SARAN ... . ... .
A. Kesimpulan B. Saran
DAFTAR PUSTAKA ... . LAMPIRAN ... .
Halaman Tabel 1. Model pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan
biogum Enterobacter aglomerans N ... . Tabel 2. Model efek pemanasan sampai 90°C terhadap viskositas terukur
larutan biogum Enterobacter aglomerans N dengan laju geser
16
601/s ... 18 Tabel 3. Model efek pendinginan dari suhu 50°C ke suhu 25°C terhadap
viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N
dengan laju geser 60 1/s ... ... . . 22 Tabel4. Model efek pendinginan dari suhu 60°C ke suhu 25°C terhadap
viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N
dengan laju geser 60 1/s ... 22 Tabel 5. Model efek pendinginan dari suhu 70°C ke suhu 25°C terhadap
viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N
dengan laJu geser 60 1/s ... ... 22 Tabel 6. Model efek pendinginan dari suhu 80°C ke suhu 25°C terhadap
viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N
dengan laju geser 60 1/s ... ... 23 Tabel 7. Model efek pendinginan dari suhu gOOe ke suhu 25°C terhadap
viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N
dengan laju geser 60 1/s ... ... 23 Tabel 8. Pengaruh lama pemanasan terhadap viskositas terukur larutan
biogum Enterobacter aglomerans N konsentrasi 0.5% (b/v) pada laJu geser 60 1/s ... 27 Tabel9. Model pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas terukur
larutan biogum Enterobacter aglomerans N pad a
[image:9.602.108.511.107.615.2]Halaman Gambar 1. Kurva hubungan laju geser dan gaya geser pad a fluida
newtonian dan non-newtonian ... .
Gambar 2. Pengaruh 18jU geser terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobaeter aglomerans N pada berbagai konsentrasi ... .
Gambar 3. Perbandingan pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobaeter aglomerans N dan larutan xantan
4
16
gum pada konsentrasi 0.5% (b/v) ... ... 17 Gambar 4. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobaeter
aglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pada
tingkat pemanasan sampai 50D
e ... ...
19 Gambar 5. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobaeteraglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pad a
tingkat pemanasan sampai 60De ... .
Gambar 6. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobaeter
aglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pada
20
tingkat pemanasan sampai 70D
e . .... . ... ... ....
20 Gambar 7. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobaeteraglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pad a
tingkat pemanasan sampai 80D
e .... .. ... .
Gambar 8. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobaeteraglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pad a
tingkat pemanasan sampai 90D
e ... .
Gambar 9. Perbandingan profil viskositas terukur selama pemanasan danpendinginan antara larutan biogum Enterobaeter aglomerans N dan larutan xantan gum pad a konsentrasi 0.5% (b/v)
Gambar 10. Perbandingan persentase viskositas terukur selama pemanasan dan pendinginan antara larutan biogum Enterobaeter
aglomerans N dan larutan xantan gum pad a konsentrasi
0.5% (b/v) ... .
21
21
25
0,5% (b/v) sebelum dan setelah pemanasan sampai 900
e
pada perbesaran 100 kali. ... .
26
Gambar 12. Pengaruh lama pemanasan terhadap viskositas terukur larutan biogumEnterobacter ag/omerans N ... 28
Gambar 13. Pengaruh lama pemanasan terhadap persentase viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N ... Gambar 14. Perbandingan pengaruh lama pemanasan terhadap viskositas
terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dan larutan 29
xantan gum pada konsentrasi 0.5% (b/v) ... 29 Gambar 15. Pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas terukur
la,utan biogum Enterobacter aglomerans N pada berbagai
tingkat kosentrasi ... ... 30 Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas
terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dan larutan xantan gum pad a konsentrasi 0.5% (b/v) ... 32
[image:11.599.90.483.53.360.2]Halaman Lampiran 1. Hasil pengukuran pengaruh laju geser terhadap viskositas
terukur pada berbagai tingkat konsentrasi ... 38 LClmpiran 2. Hasil pengukuran pengaruh pemanasan sampai 500
e
terhadap viskositas terukur pada berbagai tingkat konsentrasi 39 Lampiran 3. Hasil pengukuran pengaruh pemanasan sampai 600
e
terhadap viskositas terukur pada berbagai tingkat konsentrasi 41 Lampiran 4. Hasil pengukuran pengaruh pemanasan sampai 700
e
terhadap viskositas terukur pad a berbagai tingkat konsentrasi 43 Lampiran 5. Hasil pengukuran pengaruh pemanasan sampai 800
e
terhadap viskositas terukur pad a berbagai tingkat konsentrasi 45 Lampiran 6. Hasil pengukuran pengaruh pemanasan sampai 900
e
terhadap viskositas terukur pad a berbagai tingkat konsentrasi 48 Lampiran 7. Hasil pengukuran pengaruh lama pemanasan terhadap
viskositas terukur (Iaju geser 60 1/s) pada berbagai tingkat
konsentrasi ... . 51 Lampiran 8. Hasil pengukuran pengaruh lama pengadukan terhadap
Reologi 3dalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat aliran dan perubahan bentuk suatu bahan ketika bahan dikenai suatu gaya. Dalam industri pangan sifat reologi b3han penting diketahui untuk desain operasi pengolahan, transportasi bahan pangan dan juga sebagai parameter mutu yang harus ditentukan seeara obyektif (Toledo, 1980).
Gum adalah polisakarida berantai panjang yang tersusun atas berbagai jenis Illonosakarida yang umumnya bersifat larut air. Seeara garis besar gum dibedakan lllenJadi gum alami (biogum) dan gum sintetik. Biogum terbagi lagi berdasarkan sumberrya menjadi biogum dari mikroba, biogum dari tanaman, dan biogum dari jenis alga (Baird dan Pettitt, 1993). Gum sintetik misalnya CMC, metilselulose, dan hidroksipropilmetilselulose. Biogum yang berasal dari mikroba misalnya dekstran, xantan gum, curd Ian dan pullulan. Contoh biogum dari tanaman yaitu guar gum, gum arab, gum karaya, dan lain-lain. Agar, karagenan, furcellaran, dan algin termasuk gum dari Jenis alga (Baird dan Pettitt, 1991).
Biogum mempunyai peran yang penting dalam mengontrol sifat reologi pada produk pangan olahan. Biogum biasanya digunakan pad a konsentrasi rendah antara
0,5-5,0%(b/v) oan biasanya tidak berpengaruh terhadap rasa, nilai gizi, dan aroma
produk akhir (Krumel et ai, 1975). Biogum biasanya berfungsi sebagai pengental, pembentuk gel, pengikat flokulan, penstabil emulsi, pembentuk film dan sebagainya (Sandford dan Baird, 1983).
Pangestiningsih (1998) telah berhasil melakukan isolasi dan seleksi Enterobacter
agiomerans N penghasil biogum dari daun Purpure Bouhemia, Enterobacter
agiomerans N dapat memproduksi gum dalam substrat yang sederhana dan murah
serta proses produksi dan pemanenan yang mudah. Biogum Enterobacter agiomerans
N belum diketahui sifat-sifat reologinya sehingga perlu dilakukan penelitian untuk mempelajari sifat reologi biogum inL
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi, waktu pengadukan, laju geser, dan suhu terhadap viskositas terukur biogum dari Enterobacter
A. Biogum Enterobacter aglomerans N
Mikroba dapat memproduksi biogum secara ekstraseluler, struktural, dan intraseluler. Produksi biogum secara ekstraseluler merupakan cara umum yang sering digunakan dalam menghasilkan polisakarida dari mikroba. Biogum ekstraseluler merupakan bentuk perlindungan mikroba sehingga dapat bertahan pada berbagai perubahan kondisi lingkungan, misalnya terhadap suhu maupun kelembaban yang tidak sesuai dengan kondisi optimum pertumbuhannya (Schlegel dan Schmidt, 1994).
Hasil penelitian Morin (1993), menyatakan bahwa Enterobacter aglomerans
yang hidup pada sirup maple memproduksi ekstrapolisakarida yang terdiri dari 50,5% glukosa dan galaktosa, 19,9% asam urat, 19,9% abu dan 3% nitrogen setelah ditumbuhkan pad a media yang dengan konsentrasi sukrosa 40-100 gil. Ekstrapolisakarida ini mempunyai viskositas yang lebih rendah dibandingkan gum xantan tetapi lebih mudah larut.
Pangestiningsih (1998) telah berhasil mengisolasi dan menyeleksi
Enterobacter aglomerans N dari daun Purpure Bouhemia. Penelitian terhadap
sumber karbon untuk menghasilkan biogum oleh Enterobacter aglomerans dan
Erl;\'inia nigrifluens menunjukan bahwa gula pasir 40 gil memberikan viskositas
paling tinggi dibanding sukrosa 40 gil maupun glukosa 40 gil. Penghilangan KH,P04 dan MgS04 dari medium juga meningkatkan produksi biogum hampir
sepuluh kali lipat, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap jumlah sel mikroba tersebut (Nuraida, 1998).
B. Perilaku Aliran
Fluida adalah bahan yang mengalir tanpa mengalami disintegrasi ketika dikenakan suatu gaya. Kedalam kelompok fluida termasuk cairan, gas, dan zat padat tertentu. Secara umum berdasarkan perilaku alirannya fluida dapat dibedakan menJadi fluida newtonian dan fluida non newtonian. Fluida newtonian
adalah fluida yan\J menunjukan perbandingan yang proporsional antara shear rate
(Iaju geser) dan shear stress (gaya geser). , Sedangkan pada fluida non newtonian
pseudoplastik, bingham pseudoplastik dan dilatan. Kurva yang menggambarkan hubungan laju geser dan gaya geser pada fluida newtonian dan fluida non
newtonian dapat dilihat pada Gambar 1.
セ@
Ql <Ii Ql
Ol
'"
>-'"
<.9
Bingham Bingham Pseudoplastik
pseudoplastik
Newtonian
ilatan
[image:16.597.103.461.129.363.2]Laju geser
Gambar 1. Kurva hubungan laju geser dan gaya geser pad a fluida newtonian dan non newtonian
Fluida newtonian umumnya ditemukan pada kebanyakan gas atau larutan dengan berat molekul rendah seperti bahan non-po/imer dan juga larutan dengan konsentrasi rendah seperti sirup gula, air daging, minuman ringan dan susu (Glicksman,1969).
Pada aliran non-newtonian hubungan antara viskositas dengan laju geser tidak mempunyai hubungan linear pad a berbagai variasi laju geser atau mempunyai
yield stress. Contoh-contoh fluida non-newtonian antara lain adalah:
1. Larutan atau dispersi bahan polimer yang memiliki berat molekul tinggi.
2. Suspensi padatan dalam bahan cair, sifat-sifat non-newtonian akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi padatan, terutama bila padatan tersebut cenderung untuk mengembang,
(Glicksman,1969).
C. 8eberapa Model Reologi
Beberapa model reologi yang sering dipakai umumnya menggambarkan hubungan antara laju geser dan gaya geser atau laju geser dan viskositas terukur. Berdasarkan model tersebut maka berbagai tingkah laku aliran fluida dapat dinyatakan dalam persamaan-persamaan sebagai berikut:
1. Model Newtonian
, =
セly@Beberapa produk pangan yang mengikuti model ini adalah minuman-minuman dari buah, jus buah yang telah diklarifikasi dan dihilangkan pektinnya serta beberapa produk telur (Holdsworth. 1993).
2. Model Bingham , = '0 + セly@
Model ini mirip dengan model newtonian tetapi memiliki yield sress ('0) dimana yield stress adalah gaya atau tekanan yang harus diberikan kepada fluida untuk memulai terjadinya aliran. Fitchali et al. (1993) telah menggunakan persamaan ini untuk membuat model reologi dari larutan sodium kaseinat konsentrasi 10 -16% (b/v).
3. Model Power law
,=
K/
Persamaan ini banyak digunakan untuk banyak bahan pangan. Untuk cairan pseudoplastik maka n<1 dan untuk cairan dilatan n>1 dan ketika n=1 model power law ini akan sama dengan model newtonian.
4. Model Herschel Bulkley , = '0 +
KYO
Model ini mirip dengan model power law tapi mempunyai yield stress (to).
5. Model Casson ,05 = A + B
y
o.5Model casson telah digunakan oleh Tung et al. (1 970) untuk menunjukkan sifat pseudoplastik putih telur. Rao dan Kenny (1975) menggunakan model casson dan model power law untuk menggambarkan hubungan laju geser dengan gaya geser pada larutan furcellaran, guar gum, dan xantan gum. Doublier dan Launay (1974) juga telah melaporkan bahwa model casson kurang baik untuk menunjukkan hubungan laju geser dan gaya geser pada larutan guar gum.
6. Model Cross
Model ini telah digunakan oleh Doublier dan Launay (1974) untuk menggambarkan pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan guar gum pad a kisaran laju geser 0,16 - 17600 1/s, konsentrasi 0,19 - 1,5% pad a suhu 5 - 50°C.
セャ。ーー@
=
jNャセ@ + ((Ilo - QャセIOHQ@ + Ay2/3))Schutz (1970) menggunakan model ini untuk menggambarkan hubungan laju geser dan gaya geser pada larutan guar gum konsentrasi 3%, 4,5%, dan 6,75%.
D. Pengaruh Konsentrasi
Konsentrasi larutan gum sang at berpengaruh terhadap viskositasnya.
Selain itu konsentrasi juga berpengaruh terhadap indek konsistensi, yield stress (tekanan awal). dan indek perilaku aliran aliran (Fitchali et aI., 1993). Model-model empiris yang telah digunakan untuk menggambarkan pengaruh konsentrasi terhadap viskositas terukur adalah :
1. model linear
セャ。ーー@ = A + BC
Persamaan ini telah digunakan untuk membuat hubungan antara viskositas terukur dan total padatan dari susu sa pi dan susu kedelai (Oguntunde dan
2. Model power law K
=
ACBMasalah yang dihadapi untuk menunjukan hubungan konsentrasi dan indek konsistensi adalah beberapa konstanta yang sangat kecil sehingga tidak layak atau tidak cukup untuk menunjukan hubungan tersebut (Holdsworth, 1993).
3. Model eksponensial
Model-model ini menghubungkan antara indek konsistensi atau viskositas dengan konsentrasi menggunakan fungsi eksponensial sebagai berikut:
K
=
A exp BCBeberapa contoh adalah gum dan hidrokoloid (Rao dan Kenny, 1975), konsentrat jus (Rao et aI., 1981), produk-produk telur (Ibarz dan Sintes,1989), minced beef (Fort et al,1990), susu sapi dan susu kedelai (Oguntunde dan Akintoye.1991 ).
E. Pengaruh Suhu
Menurut Heldman (1980), parameter lingkungan yang berpengaruh terhadap viskositas dan parameter reologi lainnya adalah suhu. Pengaruh suhu terhadap parameter reologi sering dinyatakan dengan persamaan Arehenius. yaitu:
K
=
A exp(-Ea/RT) atau,In K = In A - Ea/(RT)
Dengan membuat kurva hubungan antara In K dan 1/T. maka kemiringan dari grafik adalah Ea/R. Untuk bahan pangan non-newtonian, indek konsistensi (K) dalam persamaan diatas dapat diganti dengan kekentalan terukur seperti yang diperlihatKan oleh Rao (1982) sebagai berikut:
In ,lapp = In A - Ea/RT
Menurut Holdsworth (1993) nilai Ea menunjukan kemudahan suatu produk untuk mt.:lai mengalir dan nilainya berkisar antara 10-20 kcal/mol. Sedangkan nilai K berkisar antara 1.10.2 - 1.10' 8 PaS. Energi aktivasi dari suatu proses aliran bahan
Beberapa peneliti seperti Elliot dan Ganz (1971), serta Elliot dan Green (1972) melakukan pengukuran reologi pad a beberapa sistem bahan pangan seperti mentega, mayonaise, margarin dan larutan sodiumkarboksimetilselulose yang disiapkan secara khusus. Para peneliti ini bermaksud untuk menggambarkan respon gaya geser bahan-bahan tersebut pada laju geser yang mantap dipandang dari segi model teoritis viskoelastis linear, suatu bahan bingham yang dimodifikasi.
Beberapa model lain yang menunjukkan pengaruh suhu terhadap viskositas atau indek konsistensi adalah :
1. Model Power law
Model power law selain dapat digunakan untuk menunjukkan pengaruh konsentrasi terhadap viskositas, pengaruh laju geser terhadap viskositas. ternyata juga dapat digunakan untuk menunjukkan pengaruh suhu terhadap indek konsistensi. Mancini et al. (1995) telah menggunakan model ini untuk menggambarkan pengaruh suhu terhadap indek konsistensi larutan sodium alginat pada berbagai tingkat konsentrasi.
K = A TB
Model power law tersebut juga dapat digunakan untuk menggambarkan pengaruh suhu terhadap viskositas terukur.
2. Model eksponensial
K
=
exp (A+(D/T))dimana nilai A dan D dipengaruhi oleh konsentrasi. Model -model ini telah digunakan oleh Moresi dan Spinosi (1980) untuk jus orange yang telah dipekatkan.
Pengaruh suhu layak mendapat perhatian yang lebih besar karena memungkinkan untuk menghasilkan interpretasi struktural yang lebih baik dari sifat reologi.
Zhang et al (1995) telah melaporkan pengaruh peningkatan suhu terhadap viskositas dari larutan xantan gum pada berbagai tingkat konsentrasi. Pengaruh peningkatan suhu pada larutan xantan gum mengikuti model Arrhenius. Sedangkan Mancini et al (1996) menemukan bahwa pengaruh peningkatan suhu terhadap indek konsistensi pad a alginat lebih cocok digambarkan menggunakan model power law dari pad a model Arrhenius. Pengaruh peningkatan suhu terhadap viskositas larutan sodium kaseinat mengikuti persamaan Arrhenius dengan nilai energi aktivasi 3,47, 7,32, dan 9,09 kkal/mol untuk konsentrasi 10, 13, dan 16%. Hal ini menunjukkan dibutuhkannya energi yang lebih besar untuk memberikan laju geser pada larutan yang konsentrasinya lebih tinggi (Fitchali et al ,1993). Sedangkan pengaruh pendinginan diharapkan akan meningkatkan viskositas.
F. Pengaruh Lama Pengadukan Pada Laju Geser Konstan Terhadap Viskositas
Viskositas dari beberapa prod uk pangan tidak hanya tergantung pada laju geser tetapi juga pada lama pengadukannya. Suatu fluida disebut thixotropic jika terjadi penurunan gaya geser dengan meningkatnya laju geser, sedangkan jika sebaliknya dikenal sebagai rheopectic. Bahan pangan yang menunjukan sifat
thixotropic diantaranya konsentrat jus buah, mayonaise, yoghurt, emu lsi lemak,
mustard, dan susu kental manis. Biasanya viskositas akan menurun sejalan dengan lamanya pengadukan karena pecahnya struktur prod uk. Dalam beberapa kasus, produk dapat membentuk strukturnya kembali, jika pengadukan dihentikan. Tetapi pad a beberapa produk strukturnya tidak bisa kembali lagi (Holdsworth,
1993).
Fluida rheopectic lebih jarangditemukan dari pad a fluida thixotropic. Fluida ini menunjukan adanya peningkatan viskositas dengan adanya pengadukan yang disebabkan karena terjadinya pengembangan bertahap dari struktur fluida sejalan dengan waktu (Holdsworth. 1993).
biasanya kebutuhan untuk tenaga pemompaan tetap akan besar, terutama untuk memulai aliran. Ketika ali ran sudah mantap, kebutuhan tenaga akan menurun karena akan ada pengurangan viskositas dengan adanya pemecahan strukur (Holdsworth, 1993).
Samimi et al (1984) mengemukakan pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas terukur telur dengan menggunakan hubungan logaritmik yaitu:
log )lapp = At + B
G. Pengaruh Suhu Dan Konsentrasi
Sejumlah model yang berbeda telah digunakan untuk menunjukan pengaruh suhu dan konsentrasi terhadap sifat reologi, diantaranya adalah :
1. Kombinasi konsentrasi tipe power law dan suhu tipe Arrhenius, yaitu
,lapp = ACB exp(Ea/RT)
Persamaan ini telah digunakan oleh sejumlah besar peneliti untuk menunjukan pengaruh konsentrasi dan suhu terhadap viskositas terukur atau dalam beberapa kasus terhadap indel< konsistensi (K).
2. Pengaruh konsentrasi terhadap koefisien-koefisien Arrhenius
Suatu model eksponensial digunakan dalam persamaan Arrhenius untuk menghubungkan energi aktivasi dengan konsentrasi oleh Ibarz et al. (1992):
Ea = A exp (BC)
untuk jus persik maka A= 1148 dan B = -0.343.
Suatu model yang hampir mirip telah digunakan untuk membuat hubungan antara faktor pre eksponensial dengan konsentrasi, dimana :
Ko = A exp (-BC) dimana untuk jus persik nilai A = 6,46 dan B = -0,343 (Holdsworth, 1993).
Model yang berbeda dikemukakan okleh Oziglen dan Bayindirli (1992) untuk menghubungkan fakktor pre-eksponensial dan energi aktivasi:
H. Pengaruh Kombinasi Konsentrasi dan Laju geser
Seperti halnya pada pengaruh konsentrasi dan suhu terhadap viskositas terukur, maka varia bel-varia bel pada model pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur juga dipengaruhi oleh kcinsentrasi. Zhang et al (1994) telah membuat model tersebut untuk larutan xantan gum.
Menururt Zhang et al. (1994) pad a larutan xantan gum efek laju geser pad a konsentrasi tertentu mengikuti model power law, sementara K dan n pada model
power law merupakan lungsi dari konsentrasi, yaitu :
K = 0.1901 exp (2.015C) n-1
=
-0.9476 - .0598Csehingga pengaruh kombinasi konsentrasi dan laju geser adalah ).lapp
=-
0.1901 exp (2.0154)y (-9476-0598C)A. Bahan Dan Alat
1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pad a penelitian ini adalah kultur
Enterobacter aglomerans N yang diisolasi dari daun Purpure Bouhemia, gula
pasir, protease pepton, NaOH, HCI, Bacto agar dan aquades.
2. Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah otoklaf, pH meter, Inkubator bergoyang, ultrasenlifuse, bunsen, gelas ukur, tabung reaksi, erlenmeyer, cawan petri, pipet volumetrik, rotovisco RV 20, hot plate,
dan slirer.
B. Metode
1. Produksi Biogum
a. Pemeliharaan kultur (pangestiningsih, 1998)
Pemeliharaan kultur dilakukan dengan 2 cara yaitu:
1. Satu isolat murni digoreskan ke agar miring, diinkubasikan selama 1 hari pada suhu kamar, kemudian disimpan di refrigerator.
Penyegaran dilakukan setiap 2 minggu sekali.
Kultur dari manik-manik disegarkan dalam king broth termodifikasi selama 1 hari pad a suhu ruang. Hasil penyegaran kemudian digores kuadran dan diinkubasi selama 2 hari pada suhu ruang untuk mendapatKan koloni terpisah yang selanjutnya diinokulasikan kedalam media propagasi (gula pasir 4%, protease pepton 0,2%, dan pH diatur menjadi 8.0). Propagasi dilakukan di inkubator bergoyang selama 1 hari pad a suhu 30 DC dan kecepatan 150 rpm. Kemudian sebanyak 5% v/v inokulum dimasukkan dalam media fermentasi yang sama dengan media propagasi, dan inkubasi dilakukan selama 4 hari pada suhu 30 DC, 150 rpm.
c. Pemanenan (Kidby et aI., 1977; Cadmus et aI., 1978)
Hasil fermentasi disentrifuse menggunakan ultrasentrifuse pada 13000 rpm selama 30 menit. Supernatan yang diperoleh ditambahkan 2-propanol dengan perbandingan supernatan:2-2-propanol adalah 1 :2. Gumpalan gum yang diperoleh kemudian dikeringbekukan selama 48 jam dan hasilnya dihaluskan menggunakan mortar.
2. Pengukuran sifat reologi
Pengukuran sifat reologi dilakukan menggunakan Haake rotovico RV 20 Rot 2.4.3 Serial number 930014 (C) 1988 - 1992 by Gebr. Haake Gmbh Dieselstrase 4. D - 7500 Karlsruhe 41 F.R.G., sensor sistem M5 dan Rotor セjvN@
a. Penentuan Karakteristik aliran
Dari biogum hasil panen dibuat larutan dengan konsentrasi 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5%(b/v). Analisa dilakukan dengan memasukkan 9 ml larutan sampel kedalam rotor dan dikenakan laju geser 0-60 1/s pada suhu 25 DC selama 10 menit dar. diukur viskositasnya secara kontinu.
b. Penentuan pengaruh pemanasan dan pendinginan
diturunkan kembali ke 25°C. Kecepatan pemanasan dan pendinginan adalah 1oC/menit. Pengukuran viskositas dilakukan pada laju geser 60 1/s.
c. Penentuan pengaruh lama pemanasan
Penentuan pengaruh lama pemanasan dilakukan pada konsentrasi biogum O,5%(b/v). Suhu yang diterapkan adalah 50°C, 60°C, 70°C, 80aC, 90oC. Pengukuran viskositas dilakukan pada laju geser 60 1 Is setiap selang pemananasan 20 menit setelah suhu yang diterapkan tercapai.
d. Pengaruh lama pengadukan
Pengukuran pengaruh lama pengadukan dilakukan untuk
A. Pengaruh Laju geser Terhadap viskositas
Viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N diukur dengan menggunakan viskometer Rotovisco RV 20 pada laju geser 0-60 1/s dapat dilihat pada Gambar 2. Dari Gambar 2 terlihat bahwa peningkatan laju geser akan menyebabkcln penurunan viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans
N. Analisis regresi (curve fitting) menunjukkan bahwa ketergantungan viskositas terukur terhadap laju geser mengikuti model power law sebagai berikut:
K ,·1
セャXーー@
=
YDari model-model yang diperoleh seperti tampak pad a Tabel 1 dapat dikatakan bahwa larutan biogum Enterobacter aglomerans N bersifat pseudoplastik T =
K/
Larutan biogum Enterobacter aglomerans N mernperlihatkan perilaku pseudoplastik diduga disebabkan karena rantai panjang molekul eenderung mengarahkan dirinya searah aliran fluida pad a laju geser yang tinggi. Hal ini menyebabkan tahanan untuk mengalir (viskositas) nilainya turun. Nilai viskositas terukur lebih tinggi pada laju geser yang lebih rendah karena rantai panjang molekul mempunyai arah aeak yang akan meningkatkan nilai viskositas terukur.Gambar 2 juga menunjukkan bahwa dengan semakin menurunnya konsentrasi larutan maka sifat pseudoplastik dari fluida juga turun yang ditandai oleh meningkatnya nilai indek perilaku aliran (n) dari model power law. Pengaruh konsentrasl terlladap sifat pseudoplastik juga dapat diamati pada Tabel 1, dimana terjadi peningkatan indek perilaku ali ran (n) dengan menurunnya konsentrasi.
Dari Tabel 1 tampak bahwa terjadi peningkatan indek konsistensi (K) dengan meningkatnya konsentrasi. Pengaruh konsentrasi terhadap indek konsistensi mengikuti model power law:
K
=
17.807C ' 6672dengan koefisien determinasi (r2) sama dengan 0.9985 Sedangkan pengaruh konsentrasi terhadap indek perilaku aliran -1 (n-1) mengikuti model linear yaitu :
(n-1)
=
-0.342C - 0.4533sehingga pengaruh konsentrasi dan laju geser dapat dituliskan dalam bentuk persamaan'
MMNセMMMMセMMMMMMMNMMMGMMMMMMMMMNNL@
3
2.5
,
\ 2 iii ru セ@
セL@
セ@'"
1 5 -+-O.1%(b/v)"
0セ@
セ@
___ O.2%(b/v)
> ___ O.3%(b/v)
0.5
セセ]@
Z[\ZZセセセ@
-*-D.4%(b/v)
セoNUEH「OカI@
sャセ@ ゥGセ@
:ri
ii
: :
•
• •
--.
•
•
• •
•
•
•
• •
•
•
•
• • •
• •
•
I•
0
0 10 20 30 40 50 60 70
laju geser (1/s)
Gambar 2. Pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobacter
aglomerans N pada berbagai konsentrasi. Pengukuran viskositas terukur
dilakukan pad a kisaran laju geser 0-60 1/s dan suhu 25 DC. Pengukuran dilakukan selama 10 menit.
Tabel 1. Model pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan biogum
Enterobacter aglomerans N.
I
KonsentrasiK
n-1 n r2I (%b/v)
,
0.1 0.3897 -0.4805 0.5195 0.9665,
f---t- -- ---- ..
_---ャセMMM
I 0.2 1.2227 -0.5403 0.4597 0.98370.3 I 2.2793 -0.5552 0.4448 0.9807
i
-i 0.4 3.7532 -0.5641 0.4359 0.9826
kO.
5 5.9324 -0.6394 0.3606 0.9910I Xantan 0.5% 5.1134 -0.9255 0.0745 0.9987
,
'Pengukuran viskositas terukur dllakukan pad a laJu geser 0-60 1/s dan suhu pengukuran 25 DC.
[image:28.602.56.515.28.661.2] [image:28.602.70.511.58.376.2]terhadap pen9aruh laju geser. Viskositas terukur larutan biogum Enterobacter
aglomerans N lebih tinggi dibanding larutan xantan gum pad a konsentrasi yang sama
(Gambar 3). Hal ini memberikan harapan penggunaan biogum ini sebagai pengental yang efektif.
Sifat pseudoplastik dari biogum ini menguntungkan jika dilihat dari segi energi yang rJibutuhkan untuk mengalirkannya, karena dibutuhkan energi yang lebih kecil setelan fluid3 mulai mengalir, sehingga sangat baik untuk menghemat energi terutama pada sistem yang kontinu.
Rha (1978) menyatakan bahwa ketergantungan viskositas terukur terhadap laju geser adalah merupakan sifat alami dari fluida. Perilaku pseudoplastik menunjukkan adanya perubahan struktur larutan yang mengakibatkan berkurangnya hambatan aliran bahan dengan adanya peningkatan laju geser. Glicksman (1969) juga berpendapat bahwa pada aliran pseudoplastik, laju geser yang tinggi cenderung meluruskan dan menyejajarkan arah gerakan molekul yang mengakibatkan menurunnya gaya gesekan dan hambatan untuk mengalir sehingga viskositas larutan menurun. Sedangkan pada laju geser yang rendah, hanya sedikit molekul yang dapat diluruskan dan disejajarkan arah gerakannya sehingga pada kondisi ini viskositasnya meningkat.
---" I
2.5
-a-
Biogum Enterooacter 。ァャッュ・イ\BャウオNセセOo|ッOvI@(j) ro (L
2
_ _ Xantan 0.5%(b/v)
セ@
::J
-'"
::J
2!
1.5Ul
セ@Ul
0
-'" Ul ;;
0.5
0
0 10 20
30
40 50 60 70 [image:29.602.71.504.413.636.2]laju geser (lis)
Gambar 3. Perbandingan pengaruh laju geser terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dan larutan xantan gum pada konsentrasi 0.5 % (b/v). Pengukuran dilakukan pada kisaran laju geser
B. Pengaruh Suhu Terhadap Vikositas
Profil pemanasan dan pendinginan kembali larutan biogum Enterobacter
aglomerans N dapat dilihat pada Gambar 4 sampai Gambar 8. Dari data yang
diperoleh secara umum peningkatan suhu akan menurunkan viskositas terukur larutan biogum. Dari hasil analisis regresi (curve fitting) penurunan ini mengikuti model power law. Sedangkan proses pendinginan juga tampak pad a Gambar 4 sampai Gambar 8. dimana proses pendinginan kurang berpengaruh terhadap penlngkatan viskositas terukur larutan tliogum Enterobacter aglomerans N terutama setelah pemanasan sampai 90oe, sedangkan untuk suhu dibawah atau sama dengan 80'le larutan bio,Jum Enterobacter aglomerans N masih mampu mengembalikan sebagian viskositas awalnya.
Model umum pengaruh peningkatan suhu terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N adalah model iJower law:
P;-lPP = A TB
Model hasil anal iSis pengaruh peningkatan suhu sampai 900e terhadap viskositas terukur pada laju ,Ieser 60 1/s untuk berbagai tingkat konsentrasi dapat dilihat pad a Tabel2.
Tabel 2. Model efek pemanasan sampai 90
De
terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dengan laju geser 60 1/si
1<
0
lis en
tl:a-ST-
. [-A--I-B----T
r2ゥNMMェNGARMセOGLGI@
0.1
T
.
1
,
0.3891 -0.6937 0.93041----·
---I 0.2
0.3
,
1 I
イᄋセM MMMMMMMLMMMセMMNMMM
0.4
Mセ@
08135 - -0.5939 0.9914---_._--- --
セ@ [ZセZ@
-05032 09665
-0 TSYPセN@ 0.9503
i
1.5101 -0 4105 セ@ PNYYWWセ@MMセMMMMMMM . セMMM
0.5
Dari hasil regresi data pengukuran viskositas akibat pengaruh proses pendinginan diperoleh model umum pengaruh penurunan suhu terhadap viskositas terukur larutan bioqum Enterobacter aglomerans セj@ pada laju geser 60 1/s adalah model linear, yaltu :
[image:30.603.88.427.435.567.2]dan konstanta-konstanta model pengaruh penurunan suhu terhadap viskositas terukul' larutan biogum Enterobacter aglomerans N dapat dilihat pada Tabel 3 sampai Tabel 7.
-+-0,1% (blv)
0.45 -;6-0.2% (blv)
0.4 -'-0.3% (blv)
-&-0.4% (blv) _ 0 . 5 % (blv) (j)
'"
0.35D-o, 0.3
-'"
0.25
::J
2
0.2if>
'"
0.15·us
0 0.1
-'" if>
>
0.05 0セエエuQmャゥャ。BQエエエZZZZZZm@
M:
besMiMoM<"·A"abMsesatt:;:;:;?t"
9! ., ,セ@ ・セG[Zvエ@
••
sセq・。ウゥ・ゥ・sYゥ・q・」・@ae
ge 9fJieee
9fJ セ@20 25 30 35 40 45 50 55 suhu ("C)
Gambar 4. Profil VisKositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pada tingkat pemanasan sampai 50°C. Per:gukuran viskositas terukur dilakukan pad a laju geser 60 1/s, laju perr:anasan dan pendinginan 1°C/menil. Data adalah rata-rata dari 2 kali ulangan.
,
" I
[image:31.608.77.508.111.327.2]045
04
...
-
0.35セZ@
UJ
m
'!c 03 - - ( t -0. 1 % (b/v)
'i
- 6 -0,2% (b/v)
セ@ 025
0
セ@ - 6 -0.3% (b/v)
"'
() 2Nセセ@
vセB@
::, ::::"ZセZZ@
--e-O.4% (b/v)
セ@
"'
0.15 ___ 0.5% (b/v)0
セ@
if>
セセセゥG@
ゥGャセゥGャmNャAャQ@
> 0.1
Mstlsk" t'? "57t' r u t
005
0 GG;JeJ't%660Cc 」エオZエZZセ⦅GセセG。・Gャゥ・ゥ・Ybゥ@ CllilEieie7e$&
20 30 40 50 60 70
suhu (DC)
Gambar 5. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N selama pemanasan dan pendinginan pad a tingkat pemanasan sampai 600C.
Pengukuran viskositas terukur dilakukan pad a laju geser 60 1/s, laju pemanasan dan pendinginan 1°C/menit. Data adalah rata-rata dari 2 kali ulangan. 045 0.4 - 0.35 U) m "- 0.3 セ@
'"
co 0.25-+-0.1% (b/v)
--6-0.2% (b/v)
2
-"-0.3% (b/v)if> 0.2
'"
05o
-&-0.4% (b/v)15
0 -+-0.5% (b/v)
セ@
if>
"
0.1 0.05セaエ@
.. ' .NNNLセイエwアキ@
. .:ta::: :::::::
セL@
"A_$'.,
tu. • .... 1111 , ... ,0
20 :10 40 60 70 80
[image:32.600.74.507.54.271.2] [image:32.600.76.495.385.625.2]045
04
___ 0 35
if) ro
セ@ 03
"
-S 0.25
セ@
005
セG@
1'1;'t::'Itt:,,,,,:,,:.'-..
LLZNNセイf@
__ ,
セLNL@
,,,,,,,,,,..,,,'%';
.,:::::::?:::::::.
セェォVQ@
%f V1 __ S c o jセ@ セ@
46 b6 :30 40 50 60 70 80
suhu 1°C)
90
セoNQE@ (b/v)
-tr-0.2% Ib/v)
セPNSE@ Ib/v) --9-0.4% Ib/v)
-+-0.5% (b/v)
Gambar 7. Profil viskositas terukur larutan biogum Enterobacter ag/omerans N selama pemanasan dan pendinginan pada tingkat pemanasan sampai SOOC. Pengukuran viskositas terukur dilakukan pad a laju geser 60 1/s, laju pemanasan dan pendinginan 1°C/menil. Data adalah rata,rata dari 2 kali ulangan. 0.45 0.4 0.35 u; ro 03
'"-セ@ -+-0.1')10 (blvO
セ@ 0.25
0 -6-0.2% (b/v)
2
----'-0,3% 9blvQセ@
l'l 0.2 --€r-O,4% (b:v)
セ@
0 015
セ@
_ _ _ a.5°,;, (b1v)
セ@
"
o
1 0.050
20 30 40 50 70 80 90 100
[image:33.605.74.493.58.274.2] [image:33.605.73.504.383.621.2]Tabel3. rv!odel efek pendinginan dari suhu !50 DC ke suhu 25 DC terhadap viskositas terukur larutan biogum El1terolJacter aglol11eral1s N dengan laju geser 60 1/s
I
koョウ・ョエイ。sゥᄋセ@
セセHBBGE@ b/vL
A
-00002
i 0.1
c
-i 0.2
_ _ _ _ L
-1-
----=-cL
0.3I
I
OAi--
0.5_____ 1
L __ _
-0.0007 -0.0011 -0.0012 -0.0010
B
r'
0.0271 0.8290
0.1196 0.9803
0.1954 0.9854
0.3030 0.9750
0.3494 0.9300
Tabel4 Model efek pendinginan dari suhu 60 DC ke suhu 25 DC terhadap viskositas terukur larutan biogum El1terobacter aglol11eral1s N dengan laju geser 60 1 Is entrasi
i----Kons
I (%bl
I .. v) 0.1 I" 0.2
セ@
0.3セa@
0.5
L ___ _ - _ .
I
A B r'
-0.0001 0.0208 0.8783
-0.0007 0.1143 0.9921
-0.0012 0.2078 0.9929
-0.0013 0.2789 0.9943
-0.0012 0.3640 0.9855
Tabel5. Model efek pendinginan dari suhu 70 DC ke suhu 25 DC terhadap viskositas terukur larutan biogum El1terobacter aglol11eral1s N dengan laju geser 60 1/s
i·
Konsentrasi1
Ai
_Jy<!b/v)c ]セセセMMMM]]MMMMMML@
0.1
0.2 L __
0.3
l
OAlセ@
I
-0.0003- _ _ -_ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ 0
______ _+_
-0.0008 -0.0011 -0.0014 -0.0013r'
---I
0.0442 0.9790
---- 0 -_ _ _ _ _ _ _ 0 _ _ _ _ 0 .
0.9956 -0.1239
i
0.1941
I
0.99580.2957 0.9947
terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dengan laju geser 60 1/s
GMセョウ・ョエイ。ウゥ@ A B r2
i (%b/v)
r
0.1 -0.0004 0.0488 0.98561--- ,
0,2 -00007 0.1230 I 0.9875,
-1'---0.3 -00010 0.1872 0.9851
I
,
0.4 -0.0013 0.2760 0.9948
i
0.5 -00011 0.3369 0.9848
,-_ . . - .. - - MMMMMMセM
Khusus untuk pengaruh pendinginan terhadap viskositas terukur larutan biogum
Enterobacter aglomerans N dari suhu 90 °e ke suhu 25 De tidak mengikuti model
linear tapi mengikuti model kuadratik: ,u=AT2+BT+D
dan model-model tersebut dapat dilihat pad a Tabel 7.
Tabel 7. Model efek pendinginan dari suhu 900
e
ke suhu 25De
terhadap viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N dengan laju geser 60 1/sKonsentrasi
(%b/v)
0.1
c---
"---::-::--i 0.2
r---I 0.3
r-
0.4I
---=-I
0.5I
i---Xantan 0.5%
I
AI
-000000400t-
-0.00000500 ! 0.00000003.oj
I
0.00001000
I
-t---
0.00002000,t
-0.00000800Sepertli terlihat pada Gambar 9,
B
e
r20.0002 0.00357 0.9591 :
0.0003 0.00010 0.9441 I
-00002 0.14050 0.8142
-0.0011 0.21800 0.6800
-0.0018 0.26350 0.9278
0.0002 0.08570 09357
bahwa larutan biogum Enterobacter
aglomerans N kurang stabil terhadap pemanasan dibandingkan larutan xantan gum.
Tetapi walaupun kurang stabil terhadap proses pemanasan, larutan biogum
Enterobacter aglomerans N tetap mempunyai viskositas terukur jauh lebih tinggi
dibanding larutan xantan gum pada konsentrasi yang sama. Pengaruh penurunan suhu kembali setelah proses pemanasan sampai suhu 900
e
pada larutan biogum [image:35.599.94.430.104.233.2] [image:35.599.91.493.401.548.2]Hal ini berbeda dengan larutan xantan gum yang masih mampu mengembalikan sebagian viskositas terukurnya (69,92%) setelah dilakukan proses penurunan suhu kembali (GarT'bar 10).
Lang dan Rha (1982) menyatakan bahwa penurunan viskositas terukur sebagai akibat meningkatnya suhu, menggambarkan berkurangnya hambatan pada proses pemecahan struktur bahan, hal ini didukung oleh hasil pemotretan terhadap larutan biogum Enterobacler aglomerans N sebelum dan sesudah dipanaskan sampai suhu 90°C dimana terlihat adanya pemecahan struktur seperti terlihat pad a Gambar 11. Bagley dan Christ:anson (1982), juga menyatakan bahwa pada laju geser yang tetap, gaya geser yang dipakai untuk menimbulkan laju geser pada suhu rendah lebih tin;Jgi dari gaya geser yang dipakai pad a suhu-suhu tinggi. Hal mana juga didukung oleh Rha (1972) bahwa suhu yang tinggi akan memutuskan ikatan antara molekul yang bergabung dan membentuk unit-unit yang lebih kecil yang memudahkan fluida menga1ir. Sedangkan viskositas yang tidak dapat kembali lagi dengan sempurna setelah dilakukan pemanasan sampai 90°C dan dilakukan pendinginan kembali kemungkinan karena telah terjadi kerusakan pada struktur biogum yang bersifat
irreversible. Sedangkan untuk pemanasan sampai 8°0e atau kurang dan dilakukan
iii
"
-',:-, --larut8n Xantan gum 0,5')0 (bivl
ro
...
eo.
3 II _:
セ@
2 c; ::-5
2
00
."l ,j :<
Nセ@
0 ) 15
セ@
00
MNZMセ@
.;;
':1
" :5 11111111IIIIIIII
....
-20 30 40 50 60 70 80 90 100
suhu (QC)
Gambar 9. Perbandingan profil viskositas terukur selama pemanasan dan pendinginan antara larutan biogum Enterobacter aglomerans N dan larutan xantan gum pad a konsentrasi 0,5% (b/v). Pengukuran dilakukan pada laju geser 60 1/s
dengan laju pemanasan dan pendinginan 1°C/menit. Data adalah rata-rata dari 2 kali ulangan.
セ
120 MセQXP@
セM
セ@
":..:...'-
-
-
-
..
2 80
-2
00
[セ@
00 60
0
'"
00.;;
Q) 40
00
セ@Q)
l
!" 20
1i
0
20 30 40 50 60
[image:37.610.70.505.62.295.2] [image:37.610.69.508.80.542.2]suhu ('G)
... E. aglomerans 0,5% (bfv)
- Xantan 0.5% (b/v)
70 80 90 100
A. Sebelum pemanasan.
[image:38.600.104.467.62.314.2]B. Setelah pemanasan
Gambar 11. Hasil pemotretan larutan biogum Enterobacter aglomerans N konsentrasl 0,5% (b/v) sebelum dan setelah pemanasan sampai gOOe pad a
C. Pengaruh Lama Pemanasan Terhadap Viskositas
Dalam aplikasinya. lama pemanasan merupakan laktor penting pad a proses pemasakan. sterilisasi. pasteurisasi. dan blanching. Seperti terlihat pad a Gambar 12 pemanasan yang lama akan mengakibatkan penurunan viskositas terukur larutan biogum.
Model penurunan viskositas sebagai fungsi lama pemanasan mengikuti model linear sebagai berikut :
P 'Po
=
A - BtNilai-nilai A dan B untuk berbagai tingkat pemanasan dapat dilhat pad a Tabel 8. Semakin tinggi suhu pemanasan yang diaplikasikan semakin besar penurunan viskositas larutan biogum yang ditandai dengan semakin besarnya kemiringan kurva pangaruh larna pemanasan terhadap viskositas terukur. Sementara itu dari Gambar 13 terlihat Juga bahwa terjadi persentase penurunanviskositas terukur yang leblh besar pada suhu yang lebih tingi.
Penurunan viskositas ini disebabkan oleh pengaruh suhu terhadap struktur biogum. dimana suhu dapat merusak struktur kimia biogum dan ikatan diantara molekul biogum. Kerusakan yang terjadi dapat bersilat reversible maupun irreversible
tergantung jumlah energi panas yang diberikan. Mekanisme kerusakan yang terjadi pada lama pemanasan sama dengan pada pengarUh suhu atau pemanasan.
Tabel 8. Pengaruh lama pemanasan terhadap viskositas terukur larutan biogum
Enterobacter aglomerans N konsentrasi 0.5% (b/v) pad a laju geser 60 1 Is.
, - Suhu (DC) . , L
50 60
I ...
I
...-.
NNセM.. ----L
I
70
iMMMMMセセMMMエ@
I
.
Mク。ョエ。イセYPocMMセ@ xantan50
oc--t
I.-I
A B
I
rL
0.3668620 r
PPPPTURセ@
0.9880. MMセMN@
-0.3264000 0.0010000 , 0.9643 0.3277645 0.0010545 I 0.9980 0.3220690 0.0010990
1
0.99100.2732515 000293151 0.9801
0.1142000 0.0000200 I 0.2276 0.0651000 0.0002000
!
0.7793Seperti terlihat pada Gambar 14, jika dibandingkan dengan xantan. biogum
[image:39.607.83.458.456.634.2]suilu tinggi. Model ketergantungan terhadap lama pemanasan diperlukan untuk memprediksi viskositas yang diperoleh setelah diaplikasikan proses pemanasan tertentu. Dan data yang diperoleh diduga pada pemanasan suhu 90 DC selama 60 menit kemungkinan besar telah terjad kerusakan irreversible tingkat lanjut karena energi panas yang diberikan masih terus mengatasi ikatan-ikatan diantara polimer dan didalam polimer biogum.
OA
セセM
:
0.35
•
•
(fJ
ro
0.3
-+-
suhu 50'c
D-:
セ@
0.25
セ@
:
-€r-suhu 60'c
::J
.Y
::J
--.-suhu 70
'c
セ@ 02
V> - . - - suhu 80
'c
Nセ@
o
15III-V> --tI-suhu 90 't
0 0.1
-.
cL
V>
'> 0.05
0
0 10 20 30 40 50 60 70
lama pemanasan (men I!)
Gambar 12. Pengaruh lama pemanasan terhadap viskositas terukur larutan biogum
Enterobacter aglomerans N. Pengukuran viskositas terukur dilakukan
[image:40.610.75.512.168.439.2]セ@
Vl 80
1"
Vi 60
0
-'"
""
Vl a
:; 40
OJ Vl m 20 C OJ セ@ 0 OJ
0-0 20 40 60
lama pemanasan (menit)
-+-suhu 50°C -e-suhu 60°C ...-suhu 70°C -e-suhu 80°C - s u h u 90°C
80
Gambar 13. Pengaruh lama pemanasan terhadap persentase viskositas terukur larutan biogum Enterobacter aglomerans N. Pengukuran viskositas terukur dilakukan pada konsentrasi 0,5% (b/v) dan laju geser 60 1/s. Data adalah rata-rata dari 2 kali ulangan.
0.4
l
0.35
•
•
•
(j)
m
0.3
i
- + - E. aglomerans suhu 50[L C
セ@
:l 0.25 - I I -E. aglomerans suhu 90 C
-'" 2
0.2
---
_xantan 90 C2
'"
0.15o
---:=:=---..
-e-xantan 50 C
Nセ@
'"
--=i
NNZNセ@ 0.1
セ@
-> 0.05
-0
o
20 40 60 80lama pemailasan (meni!)
[image:41.612.75.510.86.296.2] [image:41.612.77.506.380.609.2]Gambar 15 セ・ョオョェオォォ。ョ@ bahwa viskositas terukur larutan biogum Enterobacter
aglomerans N mengalami penurunan dengan meningkatnya lama pengadukan atau
dikenal sebagal sifat thixotropic.
. - - . -
....• セMMMMMMNMMML@0.7 <f) 0.6
OJ
n. 0.5
セ@
:>
-'" 0.4
"
2
if> 0.3
l'!
iii 0.2
a
-'" if>
'> 0.1 0
0 5 10 15 20 25 lama pengadukan (meni!)
30
--0.5%(b/v) _ _ 0.4%(b/v) --0.3%(b/v) ---0.2%(b/v) --0.1%(b/v)
35
!@_________________________________________________ セi@
Gambar 15. Pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas terukur larutan biogum
Enterobacter aglomerans N pada berbagai tingkat konsentrasi.
Pengukuran dilakukan pad a laju geser 60 1 Is dan suhu pengukuran
25°C.
Data adalah rata· rata dari 2 kali ulangan.Efek thixotropic pad a viskositas terukur larutan biogum Enterobacter
aglomerans N dapat digambarkan dengan model logaritmik, yang secara umum
dapat dituliskan sebagai berikut:
P"PI'
=
A log(t) + BKonstanta·konstan!a A dan B untuk berbagai konsentrasi dapat dilihat pada Tabel 9\
Tabel 9. Model pengaruh lama pengadukan terhadap viskositas terukur larutan b,ogum Enterobacter aglomerans N pad a laju geser 60 1 Is, suhu
25°C
I Konsentrasl II A II B ] r2
I
セ⦅ェE「OカlN⦅@ セ@
' - 0 1 ' - - -
r
'·0·0151r
0.0910I
0.9385: .- 02 - - . :
セ@ MZッッRRセMM]Mi⦅ッ@
QWセ@
__jッZァセ@
i⦅Nセ⦅⦅⦅@
, . .Pセ]MセU@
__ ..J
0.2917セN@
0.9531 .i 0.4 -00276 1 0.3927 0.9578
. イMMセMMMiMᄋPPSXT@ I
d
- 0.5389 [image:42.615.82.509.143.381.2] [image:42.615.86.472.534.699.2]lama pengadukan (thixitropy) analog dengan ketergantungan pad a laju geser. Faktor yang mempengaruhi perilaku thixotropy juga berpengaruh pada perilaku pseudoplastik. Hal ini disebabkan ketergantungan pada lama pengadukan, seperti ketergantungan pad a laJu geser, merupakan hasil dari pembentukan struktur sistem.
Thixotropy menunjukan adanya penyusunan atau pemisahan struktur yang kontinu
yang menyebabkan turunnya nilai tahanan untuk mengalirkan (Shoemaker dan Figonl, 1984).
Hubungan antma viskositas terukur dengan lama pengadukan diperoleh dengan pengukuran pada laju geser 60 1/s. Menurunnya viskositas terukur dengan meningkatnya lama pengadukan menunjukan bahwa pada laju geser 60 1/s terjadi penyusunan posisi molekul yang menyebabkan penurunan gaya geser yang dibutuhkan untuk menimbulkan laju geser 60 1/s. Efek thixotropy dapat pula disebabkan terbentuknya struktur baru secara kontinu dan pad a saat yang sama pengadukan memecah struktur. Keadaan ini menunjukkan keseimbangan struktur bahan dimana pembentukan struktur lebih lambat dari pemecahan struktur. Gambar 8 juga menunjukan bahwa dengan menurunnya konsentrasi, efek thixotropy semakin keci!. Hal ini diduga berkaitan dengan jumlah molekul yang harus disusun posisinya ataupun pemecahan dan pembentukan struktur baru, dimana pada konsentrasi yang rendah lebih sedikit molekul yang harus-disusun dan juga lebih rendah stress yang dibutuhkan untuk mernecah struktur bahan.
jゥセ。@ dibandingkan dengan larutan xantan gum, seperti tampak pad a Gambar 9
penurunan viskositas terukur (thixotropic).
[ - - - - -.. ---.. MMMMMMMMMMMMMMMMセ⦅K⦅⦅⦅]]]e]N]。]ァ]ャッ]ュ]・]イ]。]ョ]ウ]ッ]N@ 5='=Yo=(b=/=V):::;1
0.6
(f)
o
5ro
(L
セ@ 0.4
"
-'"
"
2
0.3'"
.g! 0.2
'"
0-'"
'"
0 1>
o
o
[image:44.607.75.505.106.330.2]_____ xantan 0.5% (b/v)
...
••••••••••••••••••
5 10 15 20 25 30 35 lama pengadukan (menit)
._
..
_---
. . MMMMMNMNMMセMMMMMMM...
A. KESIMPULAN
Larutan biogum Enterobacter aglomerans N mempunyai viskositas yang tinggi pad a konsentrasi rendah. Pada konsentrasi yang sama, larutan biogum
Enterobacter aglomerans N lebih tinggi dibandingkan larutan xantan gum.
Peningkatan indek konsistensi sebagai fungsi konsentrasi mengikuti model power
law. Larutan biogum Enterobacter aglomerans N bersifat pseudoplastik, dimana
slfat pseudoplastik semakin berkurang dengan menurunnya konsentrasi larutan yang ditunJukkan oleh meningkatnya nilai indek perilaku aliran. Jika dibandingkan dengan larutan xantan gum pad a konsentrasi yang sama maka larutan xantan gum lebih pseudoplastik dibanding larutan biogum Enterobacter aglomerans N.
Suhu berpengaruh terhadap viskositas terukur dari larutan biogum
Enterobacter aglomerans N. Peningkatan suhu mengakibatkan penurunan
viskositas terukur. Selain itu lama pemanasan juga menyebabkan penurunan viskositas terukur, dimana semakin tinggi suhu pemanasan menyebabkan penurunan viskositas yang lebih drastis. Larutan biogum Enterobacter aglomerans
N kurang stabil terhadap pemanasan dibanding larutan xantan gum.
Larutan biogum Enterobacter aglomerans N bersifat thixotropic dimana terjadi penurunan viskositas dengan meningkatnya lama pengadukan sementara larutan xantan gum stabil terhadap pengaruh lama pengadukan. Silat thixotropic ini mengikuti model logaritmik.
B. SARAN
Untuk dapat mengaplikasikan biogum Enterobacter aglomerans
,
N secara tepat maka perlu dilakukan penelitian pengaplikasian biogum pada suatu produk tertentu yang sesuai dengan kondisi aplikasinya.Perlu diiakukan penelitian silat reologi dari biogum Enterobacter aglomerans
Bagley, E.B. dan Christianson, D.D. 1982. Swelling capacity of starch and its ,-elationship to suspension viscosity effect of cooking time, temperature and consentration., J. Texture Studies (13) : 115-126.
Baird, JK dan Pettift. 1991. Biogum Used in Food Made by Fermentation. Di dalam : Goldberg, I. dan William, R. (ed.), Biotechnology and Food Ingredient., Van Nortrand Reinhold, New York.
Balmaceda, E., Rha, CK, dan Huang, F. 1973. Rheological properties of hydrocolloids, J. Food Sci. 38: 1169-1173.
Cadmus, M.C., Knutson, CA, Lagoda, AA, Pittsley, J.E. dan Burton, KA 1978. Synthetic media for production of quality xantan gum in 20 liter fermentors Fermentors Biotechnol. and Bioeng. 20: 1003-1014.
Casson, N. 1959. A flow equation for pigment Gil suspensions of the printing ink type. Di dalam : C.G. Mill (ed.), Rheology· of Pigment of Disperse SystemsPergamon Press, New York.
Cross, M.M. 1965. Rheology of non-newtonian fluids a new flow equation for pseudoplastic systems, J. Colloid Sci. 20: 417-437.
Doublier, J.L dan Launay, B. 1974. Proprietes rheologiques des solutions de gomme guar. Di dalam lebensmittel - Emfluss der Rheologie, 197-210, Dechema Monographien, Band 77, Dechema, Frankurt.
Elliot, J.H. dan Ganz, AJ. 1971. Modification of food characteristic with cellulose hydrocollids. J. Texture Studies. 2: 220-228.
Elliot, J.H. dan Ganz, AJ. 1971. Modification of food characteristic with cellulose hydrocoilids. Part II: The modified Bingham body-a useful rheological model. J. Texture Studies. 3 1 94-205.
Figoni, P. L dan Shoemaker, C.F. 1983. Characterization of time dependent flow properties of mayonaise under steady shear, J. Texture Studies, 14(3):431-442.
Fort, L, Hrach, M, dan Pipek, P. 1990 A study of meat mixing process for meat raw material standardization. Oi dalam: Engineering and Food. Spiess, WE.L.dan F!euter, H. (ed.). vol. 2, 837-847. Elsevier Applied science. London
Glicksman, M. 1969. Gum Technology in The Food Industry, Academic Press, New York.
Holdsworth, SD. 1993. Rheological Model Used for the Prediction of The Flow Properties of Food Products .. Trans I Chem E (71) : 139-179.
Ibarz, A. dan Sintes, J. 1989. Rheology of egg yolk. J. Texture Studies. 20:161-167
Ibarz. A., Gonzales, C., Esplugas, S. dan Vincente, M. 1992. Rheology of clarified fruit juice. I. Peach Juice, J. Food Eng, 15(1): 49-61.
Kidby, D., Stanford, P., Herman, A. dan Cadmus, M.C. 1977. Maintenance prosedur for the curtailmen of genetic instability Xanthomonas campestis NRRL B-1459. Appl. and Environ. Microbiology.
Krumel, K. L. dan Sarkar, N. 1975. Flow properties of gums useful to the food IJldustry. J, I'ood TechnoI.29(4):36-44.
Lapasin, R dan Sabrina, P. 1995. Rheology of Industrial Polysaccharide: Theory and Application. Blackie Academic and Professional, London.
Lang. E.R. dan Rha, C. 1982. Apparent shear viscosity of native egg white. J. Food Technol. (17):606.
Pangestiningsih. 1998. Isolasi dan Seleksi Mikroba Penghasil Gum dari Sayuran Busuk, Lendir pad a Tempat Pembuatan Tahu, dan Daun. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Morin, A., Moresoli, C., Rodrigue, N., Dumont, J., Racine, M., dan Portias, E. 1993. Effect of carbon, nitrogen and gitation on exopolysacharide production by
Enterobacter aglomerans grown on low grade maple Sap., Microb. Technol.
6(15)500-507.
Mancini. M., Moresi, M .. dan Sappino. F. 1996. Rheological behaviour of aqueous of algal sodium alginates. J. Food Eng, 28 : 283-295.
Nuraida. L. 1998. Eksplorasi dan Sintesis Biogum dari Mikroba Indigenus untuk Bahan Adi!if Makanan Dengan Memanfaatkan Molases. Laporan tahun pertama penelitian Hibah Bersaing VIII Perguruan Tinggi.. Fakultas Teknologi Pertanian.
Oguntunde, A. O. dan Akintoye, A. O. 1991. Measurement and comparison of density, spesific heat and viscosity of cow's milk and soymilk, J. Food Eng, 13:221-230.
Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogar.
Rao, M. A. dan Kenny, J. F. 1975. Flow properties of selected food gums, Can Inst, J. Food Sci Technol, 8 : 142-148.
Rao, MA, Bourne, M.C., dan Cooley H.J. 1981. Flow properties of tomato concentrate. J. Texture Studies. 12:521-538.
Rao, MA dan Anantheswaran, RC, 1982. Rheology of fluid in food processing. J. Food Technol. (36):2.
Rha, C 1972. Theory, Determination and Control of Properties of Food Material, DReidel Publishing Company, Boston USA.
Rha, C 1978. Rheology of fluid foods, J. Food Technol. (32):7
Samimi, h.M, Swarlzel, K.R dan Ball JR, H.R 1984. Flow behaviour of liquid whole egg during thermal treatments., J. Food Sci. (49): 1
Schlegel, H. G. dan Schmidt, K" 1994, Mikrobiologi Umum. Terjemahan. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta,
Schutz, RA 1970. De la rheologie des systemes aqueux a base de gommes, Die Starke 2 116-125.
ShoemClker, C.F. dan Figoni. 1984. Time dependent rheological behaviour of foods. J. Food Technol. (38):3
Toledo, R T. 1980. Fundamental of Food Process Engineering., AVI Publishing Company, Westport, Connecticut.
Tung, MA, Richards, J.F., Morrison, B.C. dan Watson, E.L. 1970. Rheology of fresh, aged Cind gamma-irradiated egg white, J. Food Sci. 35: 875-874
Urlacher, B. dan Dalbe, B. 1992. Xanthan Gum. Di dalam A Imeson (ed.), Thickening and Gelling Agent for Food. Blackie Academic and Profesional, London.
Viskosltas terukur (PaS) D(1/S)
0.1 %(b/v) 0.2%(b/v) 0.3%(b/v) O.4%(BN) 0.5%(BN) Xantan 0.5% (b/v)
3.154789 0.1943 0.5815 1.061727 1.7401 2.5625 1.7085
6.