MODEL PENDUGAAN KONSENTRASI O 2 DAN CO 2 DALAM KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

MODEL PENDUGAAN KONSENTRASI O

2

DAN CO

2

DALAM

KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

Oleh:

RATNA IKA PUSPITASARI F14102069

2006

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cilacap, Jawa Tengah pada tanggal 26 Maret 1985 dan merupakan anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan orang tua dengan ayah bernama Waryo Hardjono dan ibu bernama Rumiyati.

Pada tahun 1996, penulis telah menyelesaikan pendidikan dasar di SDN II Binangun, Cilacap. Kemudian melanjutkan pendidikan di SLTPN I Binangun, Cilacap dan lulus tahun 1999.Pada tahun 1999/2000 penulis melanjutkan ke SMUN I Cilacap dan Tahun 2000 pindah ke SMUN 66 Jakarta dan lulus pada tahun 2002.

Pada tahun 2002, penulis diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui program USMI (Ujian Seleksi Masuk IPB) pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian dan menyelesaikan studi sarjananya pada tahun 2006.

Selama menjadi mahasiswa penulis berkesempatan aktif menjadi pengurus BEM-Fateta periode 2003-2004 dan Pengurus Himateta periode 2004-2005. Penulis melakukan kegiatan Praktek Lapangan di PT. Perkebunan Nusantara VIII, Kebun Wangunreja Subang dengan topik ”Aspek Keteknikan Pertanian Dalam Pengolahan Karet di PTPN VIII, Kebun Wangunreja, Subang, Jawa Barat” Selanjunya penulis melakukan penelitian di Institu Pertanian Bogor dengan topik” Model Pendugaan Konsentrasi O2 dan CO2 dalam Kemasan

Atmosfir Termodifikasi” di bawah bimbingan Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr dan Dr.Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc.

MODEL PENDUGAAN KONSENTRASI O

2

DAN CO

2

DALAM

KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh:

RATNA IKA PUSPITASARI F14102069

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2006

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

MODEL PENDUGAAN LAJU RESPIRASI BUAH RAMBUTAN

DALAM KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

Oleh:

RATNA IKA PUSPITASARI F14102069

Dilahirkan pada tanggal 26 Maret 1985 Di Cilacap

Tanggal lulus : ……… Menyetujui

Bogor, Agustus 2006

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. Sutrisno, MAgr Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, MSc

NIP. 131 564 497 NIP. 131 841 746

Mengetahui

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. Ketua Depertemen Teknik Pertanian

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin, Segala puji syukur atas Kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penyusunan skripsi dapat dirampungkan. Skripsi dengan judul “Model Pendugaan Konsentrasi O2 dan CO2 Dalam Kemasan Atmosfir Termodifikasi” telah disusun penulis,

dengan harapan dapat dapat menjadi suatu sumbangan yang berarti bagi perkembangan ilmu pertanian, khususnya rekayasa pertanian (agricultural enginering). Skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Dalam penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak. Oleh karena itu penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan motivasi, arahan dan bimbingan kepada penyusun selama penelitian.

2. Dr. Ir. Y. Aris Purwanto, M.Sc selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian

3. Dr. Ir. Leopold O. Nelwan, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan bimbingan.

Penyusun menyadari akan kekurangan dan keterbatasan pengetahuan seta kemampuan yang dimiliki, sehingga skripsi ini masih jauh dari sempurna. Dengan segala kerendahan hati, penyusun mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun dari para pembaca sekalian. Semoga skripsi ini dapat menyumbangkan manfaat bagi yang membutuhkannya. Terima Kasih.

Bogor, Agustus 2006

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... ii DAFTAR TABEL ... iv DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... vii

I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA A. LAJU RESPIRASI ... 4

B. MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING (MAP) …... 7

C. PERANCANGAN KEMASAN ... 9

III. PENDEKATAN TEORITIS A. MODEL FISIK SISTEM ... 15

B. PENDEKATAN MODEL PENDUGAAN POLA RESPIRASI ... 16

C. DESAIN KEMASAN ... 19

IV. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT ... 22

B. BAHAN DAN ALAT ... 22

C. PROSEDUR PENELITIAN ... 22

1. Pengamatan Perubahan Komposisi Gas O2 dan CO2 …………. 22

2. Model Pendugaan ………. 23

3. Analisa Hasil Model Pendugaan ……….. 23

4. Pengujian Model ……….. 23

V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. MODEL PENDUGAAN ... 24

B. PARAMETER LAJU RESPIRASI ………. 30

2. Laju Respirasi Dalam Keadaan Kesetimbangan ……….. 32

3. Laju Respirasi Maksimum ……… 34

C. KONSENTRASI SESAAT DAN KESETIMBANGAN ……….. 36

1. Pendugaan Konsentrasi Pada Buah Salak ……… 36

2. Pendugaan Konsentrasi Pada Buah Mangga ……… 42

VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN ... 46

B. SARAN ... 47

DAFTAR PUSTAKA ... 58

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Klasifikasi hortikultura berdasarkan laju respirasi

(Thompson, 1996) ……….. 6 Tabel 2. Koefisien permeabilitas film hasil perhitungan

dan penetapan dalam satuan ml.mil/m2.jam.atm

(Gunadnya, 1993) ……….………….. 13 Tabel 3. Koefisien permeabilitas yang ada di pasaran

(ml.mil/m2 hari pada T atm) ……….. 14 Tabel 4. Hasil pengukuran konsentrasi gas O2 dan CO2

dalam keadaan setimbang (Sugiarta, 1999) ………. 27 Tabel 5. Karakteristik White Stretch Film (Rusmono, 1999) ………... 27 Tabel 6. Data hasil pengukuran [O2] dan [CO2] kesetimbangan

setiap berat produk pada penyimpanan suhu 5oC dan 10oC

(Nasution, 1999) ………. 28 Tabel 7. Karakteristik White Stretch Film (Nasution, 1999) ……….…….. 28 Tabel 8. Hasil perhitungan laju konsumsi dan Produksi

O2 dan CO2 pada suhu 5 dan 10oC (Sugiarta, 1999) ………..……. 29

Tabel 9. Hasil perhitungan laju konsumsi dan produksi

O2 dan CO2 pada suhu 5 dan 10oC (Nasution, 1999) ……..…….. 30

Tabel 10. Nilai RQ untuk buah salak ……….. 31 Tabel 11. Nilai RQ untuk buah mangga ………. 31 Tabel 12. Data hasil perhitungan laju konsumsi O2 maksimum

pada suhu 5 dan 10oC (Sugiarta, 1999) ……… 32 Tabel 13. Data hasil perhitungan laju konsumsi O2 maksimum

pada suhu 5 dan 10oC (Nasution, 1999) ……….. 32 Tabel 14. Besaran parameter rancangan kemasan atmosfir

termodifikasi pada buah salak dalam plexyglass ……….. 36 Tabel 15. Besaran parameter dalam kemasan atmosfir

termodifikasi pada buah salak dalam Styrofoam ………. 37 Tabel 16. Konsentrasi kesetimbangan pada salak segar ... 38

Tabel 17. Besaran parameter rancangan kemasan atmosfir

termodifikasi pada buah mangga dalam plexyglass …..……….. 41 Tabel 19. Besaran parameter rancangan kemasan atmosfir

termodifikasi pada buah mangga dalam trayfoam ……..……… 41 Tabel 19. Konsentrasi kesetimbangan pada buah mangga ... 43

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Perpindahan gas dalam kemasan atmosfir termodifikasi ... 11 Gambar 2. Model fisik proses respirasi sistem atmosfir

termodifikasi dalam ruang tertutup ……….. 15 Gambar 3. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada salak

dalam kemasan White Stretch Film 0.06 m2 T=5oC ……... 39 Gambar 4. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada salak

dalam kemasan White Stretch Film 0.06 m2 T=10oC ………. 39 Gambar 5. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada salak

dalam kemasan White Stretch Film 0.0198 m2 T=5oC …….. 40 Gambar 6. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada salak

dalam kemasan White Stretch Film 0.0198 m2 T=10oC …… 40 Gambar 7. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada mangga

dalam kemasan Stretch Film 0.06 m2 T=5oC ………. 43 Gambar 8. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada mangga

dalam kemasan Stretch Film 0.06 m2 _T=10o_{C ……….. 44}

Gambar 9. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada mangga

dalam kemasan Stretch Film 0.0294 m2 T=5oC ………. 44 Gambar 10. Grafik konsentrasi O2 dan CO2 pada mangga

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Perhitungan konsentrasi kesetimbangan salak ... 51 Lampiran 2. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah salak dalam plexyglass kemasan

White Stretch Film 0.06 m2 pada suhu 5oC ……… 55 Lampiran 3. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah salak dalam plexyglass kemasan

White Stretch Film 0.06 m2 pada suhu 10oC ……… 56 Lampiran 4. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah salak dalam styrofoam kemasan

White Stretch Film 0.0198 m2 pada suhu 5oC ...………… 57 Lampiran 5. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah salak dalam styrofoam kemasan

White Stretch Film 0.0198 m2 pada suhu 10oC ...………… 58 Lampiran 6. Perhitungan konsentrasi kesetimbangan mangga ... 59

Lampiran 7. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah mangga dalam plexyglass kemasan

Stretch Film 0.06 m2 pada suhu 5oC ...………….. 63 Lampiran 8. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah mangga dalam plexyglass kemasan

Stretch Film 0.06 m2 pada suhu 10oC ...………….. 64 Lampiran 9. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah mangga dalam Trayfoam

kemasan Stretch Film 0.0294 m2 pada suhu 5oC ……….. 65 Lampiran 10. Konsentrasi O2 dan CO2 pendugaan dan pengamatan

pada buah mangga dalam Trayfoam kemasan

Stretch Film 0.0294 m2 pada suhu 5oC ...……….. 66 Lampiran 11. Korelasi antara data pendugaan dan

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Buah-buahan segar merupakan salah satu produk hortikultura yang memiliki sifat mudah rusak (perishable) sehingga umur simpannya (self life) terbatas. Hal ini mengganggu kontinuitas pasokan, baik jumlah waktu maupun mutunya. Penanganan segar komoditas hortikultura saat ini masih memerlukan perhatian dan penanganan yang serius. Seiring dengan peningkatan produksi maka dibutuhkan teknologi penanganan pasca panen yang dapat mempertahankan mutu dan masa simpan produk hortikultura. Penanganan ini erat kaitanya dengan kondisi komoditas saat sampai ketangan konsumen dimana umumnya konsumen mengharapkan buah tersebut masih dalam kondisi segar, kualitas kematangan seragam dan siap untuk dikonsumsi.

Salah satu cara yang dilakukan untuk menghambat atau menunda proses kemasakan dan kerusakan buah adalah penyimpanan dengan suhu rendah yang dikombinasikan dengan teknik penyimpanan atmosfir termodifikasi yaitu suatu sistem penyimpanan produk hortikultura dengan mengatur komposisi udara dalam ruang penyimpanan sehingga berbeda dengan komposisi udara biasa. Modified Atmosphere Packaging (MAP) adalah salah satu cara pengemasan untuk mengatur faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap komoditas yang disimpan. MAP dilakukan dengan mengatur komposisi udara atmosfer sehingga umur simpan komoditas dapat diperpanjang. Percobaan dan penelitian mengenai penyimpanan produk hortikultura dengan sistem atmosfir termodifikasi telah banyak dilakukan untuk memperoleh komposisi gas, kemasan dan suhu yang tepat agar dapat mempertahankan kualitas produk lebih lama.

Pengemasan dengan film polimer telah sering dilakukan pada saat ini, dimana perlakuan ini diberikan dengan mengatur faktor-faktor lingkungan seperti suhu, konsentrasi O2, konsentrasi CO2, dan kelembaban. Pengemasan merupakan

salah satu proses dalam industri yang memegang peranan penting dalam upaya mencegah terjadinya penurunan mutu produk. Pengemasan merupakan salah satu cara untuk melindungi atau mengawetkan produk pangan. Pengemasan bertujuan

untuk mengawetkan makanan, yaitu mempertahankan mutu kesegaran, mempertahankan warna yang tetap, mempermudah penyimpanan dan distribusi, serta dapat menekan peluang terjadinya komntaminasi udara, air dan tanah, baik oleh mikroorganisme pembusuk, mikroorganisme yang dapat membahayakan kesehatan manusia, maupun bahan kimia yang bersifat merusak atau racun.

Pengaturan faktor lingkungan perlu diperhatikan untuk menciptakan kondisi lingkungan yang baik untuk menghambat proses metabolisme dari bahan yang dikemas. Perancangan kemasan dengan menggunakan film kemasan dan wadah juga telah dilakukan. Film kemasan sebagai salah satu faktor penting dalam mencapai kondisi optimum ternyata penggunananya tergantung kepada faktor-faktor lain seperti berat produk, suhu penyimpanan dan laju respirasi. Kemasan wadah yang digunakan saat ini banyak menggunakan plastik dan styrofoam. Dalam perancangan, kemasan wadah ini juga harus dipertimbangkan sifat permeabilitas karena akan mempengaruhi kondisi penyimpanan.

Dalam suatu kemasan dengan kondisi atmosfir termodifikasi terdapat suatu sistem dinamik yang didalamnya berlangsung dua proses utama yaitu laju respirasi dan penyerapan gas yang terjadi secara simultan. Laju respirasi adalah karakteristik yang penting apabila metode matematik digunakan dalam pengemasan buah segar. Setelah kemasan tertutup rapat, laju respirasi akan sama dengan laju penyerapan O2 ke dalam kemasan dan penyerapan CO2 ke luar

kemasan dan konsentrasi gas ini akan dipertahankan pada tingkat konstan. Pendugaan konsentrasi O2 dan CO2 diperoleh berdasarkan data-data yang

menunjang dari penelitian sebelumnya yang dituangkan ke dalam persamaan matematik sehingga dengan tehnik ini diharapkan dengan cepat memperkirakan data konsentrasi O2 dan CO2 agar dapat memprediksi batas waktu buah yang

masih dapat diterima konsumen serta merupakan salah satu tehnik yang efisien karena dapat menghemat biaya, tenaga dan waktu.

B. TUJUAN PENELITIAN

1. Menyusun model pendugaan konsentrasi kesetimbangan dan konsentrasi sesaat gas O2 dan CO2 dalam kemasan atmosfir temodifikasi.

2. Menduga konsentrasi kesetimbangan gas O2 dan CO2 dalam kemasan

atmosfir temodifikasi.

3. Menduga konsentrasi sesaat gas O2 dan CO2 dalam kemasan atmosfir

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. LAJU RESPIRASI

Reaksi respirasi adalah pemecahan oksidatif yang menggunakan O2

senyawa atau substrat makro molekul seperti karbohidrat, protein dan lemak menjadi molekul yang lebih sederhana antara lain CO2, air dan energi. Selama

produk berespirasi maka produk akan mengalami pamatangan kemudian akan diikuti dengan proses pembusukan. Kehilangan cadangan makanan selama respirasi berarti kehilangan nilai gizi makanan (nilai energi), berkurangnya kualitas rasa khususnya rasa manis, kehilangan berat kering ekonomis (khususnya bagi komoditi yang akan didehidrasi (Putranto, 2005). Persamaan umum respirasi adalah sebagai berikut

6 C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6H2O + ATP

Buah yang telah dipetik maka jaringan buah-buahan tidak lagi mendapat air, mineral, dll seperti halnya ketika masih berada pada tanaman. Sintesa zat makanan dari CO2 dan air juga tidak terjadi lagi. Proses yang terjadi

telah buah dipetik adalah berbagai transformasi metabolisme pada bahan-bahan organis yang telah ada, pengurangan air baik oleh penguapan pada permukaan maupun respirasi yang masih terus berlangsung (Apandi, 1984). Ada 3 tingkat perubahan kimiawi selama respirasi berlangsung yaitu pemecahan polisakarida menjadi gula sederhana, oksida gula menjadi piruvat, serta oksidasi asam organik secara aerobik menjadi CO2, air dan energi (Pantastico et al, 1986)

Laju respirasi buah dan sayuran dipengaruhi oleh umur panen, suhu penyimpanan, komposisi udara, adanya luka dan komposisi bahan kimia. Umur panen muda menunjukan laju respirasi yang lebih cepat dan buah yang lebih besar menghasilkan CO2 yang lebih banyak. (Winarno dan Wirakartakusumah

1981 dalam Martini 2005). Setiap peningkatan suhu 10o_{C maka laju respirasi}

meningkat 2 kali lipat, tetapi pada suhu diatas 35oC laju respirasi menurun karena aktivitas enzim terganggu yang mengakibatkan difusi oksigen terhambat. Komposisi udara terdiri dari 78% nitrogen, 21% oksigen, dan 0.03% CO2. Bila

Menurut Nugroho (2003), laju respirasi merupakan petunjuk yang baik untuk menduga umur simpan buah dan sayuran setelah dipanen. Intensitas respirasi dianggap sebagai ukuran laju jalannya metabolisme. Komoditas yang memiliki laju respirasi tinggi umumnya akan memiliki umur simpan pendek. Beberapa konsekuensi penting dalam proses respirasi yang harus diperhatikan ketika menangani buah dan sayuran antara lain :

ƒ Jaringan hidup harus menerima O2 yang cukup untuk berespirasi sehingga

respirasi anaerob dapat dihindari

ƒ Respirasi menggunakan pati/gula dari produk yang disimpan mengakibatkan penurunan kemanisan dan perubahan tekstur.

ƒ Respirasi memproduksi uap air yang jika terakumulasi sebagai air bebas akan membentuk kondisi yang mendukung bagi pertumbuhan mikroorganisme penyebab kebusukan produk.

Llaju respirasi dipengaruhi oleh konsentrasi O2 dan suhu. Pengaruh

konsentrasi pada laju respirasi O2 menjadi lebih tinggi pada suhu 25oC dari pada

0oC. Laju respirasi 25oC setelah 24 jam bertambah dari 20 ml O2/kg jam menjadi

30 ml O2/kg jam (bertambah 50%) ketika konsentrasi O2 ditambah dari 5%

menjadi 21%. Pola respirasi buah ada 2 macam yaitu respirasi klimakterik dan respirasi non klimakterik. Pola respirasi klimaterik mempunyai karakteristik dimana laju respirasi pada saat awal setelah pemetikan akan menurun dan selanjutnya akan terjadi konsumsi O2 dari udara untuk pernapasan dan

menghasilkan CO2, H2O dan panas. Panas yang dikeluarkan akan mempercepat

reaksi respirasi selanjutnya sampai titik maksimum, setelah itu respirasi akan menurun secara perlahan-lahan sampai buah menjadi layu (senescene). Buah klimakterik umumnya mengandung cadangan pati yang cukup tinggi, serta mempunyai masa hijau yang relatif panjang. Pola respirasi non klimakterik memperlihatkan laju respirasi yang terus menurun (Apandi, 1984).

Buah klimakterik biasanya dipanen sebelum matang benar yaitu sebelum timbulnya (climacteric rise) dan disimpan dalam kondisi terkontrol untuk mengatur proses pemasakan. Tetapi tidak demikian dengan golongan non klimakterik jika dipetik ketika masih hijau maka rasanya tidak akan berubah

setelah diperam. Oleh karena itu buah-buahan non klimakterik harus dibiarkan pada pohonnya sampai benar-benar matang sebelum dipanen.

Kriteria penting lain yang dapat digunakan untuk membedakan buah klimakterik dari buah non klimakterik adalah reaksinya terhadap penggunaan etilen, dimana etilen adalah hidrokarbon yang secara alami diproduksi oleh buah-buahan yang diketahui dapat meningkatkan kecepatan respirasi. Buah yang tergolong klimakterik akan bereaksi terhadap perlakuan atilen pada setiap saat kehidupannya, baik sebelum maupun sesudah dipanen. Sedangkan buah non klimakterik hanya akan memperlihatkan kenaikan respirasi bila etilen digunakan selama masa pra klimakterik dan menjadi tidak sensitif terhadap etilen setelah mencapai klimakterik. Pengukuran O2 dan CO2 dimungkinkan untuk

mengevaluasi sifat proses respirasi. Kematangan optimum buah-buahan yang tergolong ke dalam kelompok klimakerik, biasanya dicapai pada saat laju respirasinya berada sebelum puncak klimakterik (climacteric peak), tepat pada puncak atau setelah puncak klimakterik tersebut tergantung pada jenis buahnya.

Perbandingan antara gas CO2 yang dihasilkan dan gas O2 yang

dibutuhkan dinamakan Kuosien Respirasi (RQ). RQ=1 untuk oksidasi glukose, RQ=1.3 untuk oksidasi malat, RQ=0.7 untuk substrat alternatif seperti asam stearat. Proses respirasi anaerob (fermentasi) ditandai dengan RQ yang tinggi. Klasifikasi hortikultura berdasarkan laju respirasi dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Klasifikasi hortikultura berdasarkan laju respirasi (Thompson, 1996)

Kelas Kisaran pada 5oC (41oF) (mg CO2/kg jam) Komoditi Sangat rendah Rendah Sedang Tinggi Sangat tinggi Sangat sangat tinggi < 2.46 2.46-4.92 4.92-9.85 9.85-19.69 19.69-29.54 >29.54 Kurma, kacang-kacangan, buah kering

Apel, jeruk, anggur Apricot, pisang Strawbery, alpukat Artichoke, bunga potong Asparagus, brokoli, jamur, bayam, jagung manis

B. MODIFIED ATMOSPHERE PACKAGING (MAP)

Penyimpanan produk pertanian terutama buah-buahan dan sayur-sayuran telah lama dilakukan dengan berbagai cara. Salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan metode atmosfir termodifikasi dengan tujuan untuk memperlambat proses respirasi sehingga dapat memperpanjang umur simpan bauh dan sayuran (Pantastico, 1986). Penyimpanan dengan sistem atmosfir termodifikasi adalah penyimpanan dengan mengurangi kandungan O2 dan

menambah kandungan CO2 dengan cara pengaturan kemasan yang menghasilkan

konsentrasi tertentu melalui interaksi perembesan gas dari buah yang disimpan (Do and Salunkhe, 1986).

Prinsip dasar dalam penerapan MAP adalah modifikasi atmosfir yang dapat diciptakan secara pasif degan menggunakan kemasan yang baik permeabilitasnya atau secara aktif dengan menggunakan perpaduan gas tertentu dengan bahan kemasan yang permeabel. Tujuan keduanya adalah untuk menciptakan kesetimbangan gas yang optimal dalam kemasan, dimana aktifitas respirasi produk dapat berlangsung serendah mungkin tetapi tingkat konsentrasi oksigen dan karbondioksida tidak sampai merugikan bagi produk (Laurila et al., 2002 dalam Susatya 2005).

Pengemasan atmosfer termodifikasi bertujuan untuk memperpanjang masa simpan dengan menciptakan suatu kondisi atmosfir yang cocok untuk bahan pangan tertentu. Kondisi optimum atmosfir termodifikasi untuk buah dan sayuran dicapai pada konsentrasi O2 yang lebih rendah dan konsentrasi CO2 yang lebih

tinggi dari atmosfir lingkungan. Untuk mencapai hal tersebut pengemas harus terbuat dari plastik yang memiliki permeabilitas tetentu terhadap O2 dan CO2

(Mannapperuma et al, 1989).

Penyimpanan pada atmosfir termodifikasi biasanya dipadukan dengan penyimpanan suhu rendah. Penyimpanan pada suhu rendah merupakan salah satu cara untuk mempertahankan mutu karena mengurangi kelayuan akibat kekerangan air, penurunan laju reaksi kimia (termasuk respirasi), penurunan laju pertumbuhan mikroba, mengurangi laju produksi etilen dan reaksi jaringan terhadap etilen sehinga dapat memperlambat proses pemasakan. Sebagian besar penelitian

tentang atmosfir termodifikasi biasanya berhubungan dengan komposisi gas dalam kemasan terhadap mutu produk. Pengaturan atmosfir ini memerlukan cara yang berulang-ulang dengan contoh yang banyak. Suhu kelembaban uadara dan komposisi atmosfir merupakan faktor yang dapat dimanipulasi untuk menurunkan laju respirasi dan meminimalkan kerusakan oleh mikroorganisme (Shewfelt, 1986 dalam Sunanto, 2005). Selain dapat menghambat laju respirasi, penyimpanan dengan atmosfir termodifikasi juga dapat menekan perubahan fisiologis buah (Smock, 1979 dalam Sunanto, 2005)

Konsentrasi O2 yang rendah dan CO2 yang tinggi dalam penyimpanan

atmosfir termodifikasi akan menekan laju respirasi hingga memperlambat proses pematangan, memperlambat pembusukan serta menekan berbagai perubahan yang berhubungan dengan pematangan. Namun konsentrasi O2 yang rendah dapat

mengubah pola respirasi dari aerobik menjadi anaerobik yang akan menimbulkan kerusakan. Setiap produk memiliki batas minimum penurunan O2 dan batas

maximum peningkatan CO2 agar produk tidak mengalami kerusakan.

Penyimpanan dengan atmosfir termodifikasi memilki kelebihan dan kekurangannya masing-masing (Fellow 2000). Kelebihannya antara lain

• Meningkatkan umur simpan 30-400%

• Hanya perlu sedikit atau bahkan tidak sama sekali pengawet kimia • Memperbaiki penampilan

• Menurunkan biaya distribusi Kekurangan

• Menambah biaya pengemasan • Memerlukan kontrol suhu

• Komposisi gas berbeda untuk setiap produk

• Memerlukan peralatan khusus dan operator yang terlatih

Setiap sayuran dan buah-buahan mempunyai batas minimum untuk penurunan O2 dan batas maksimum untuk peningkatan CO2 agar buah yang

disimpan tidak mengalami kerusakan fisik. Kader (1980) menyatakan bahwa toleransi relatif buah-buahan dan sayuran terhadap penurunan O2 dan peningkatan

CO2 menjadi penting untuk tercapai kondisi atmosfir termodifikasi yang terjadi

termodifikasi yang optimum untuk buah dan sayuran dalam kemasan akan tercapai pada konsentrasi O2 lebih rendah dan konsentarsi CO2 lebih tinggi dari

udara normal. Daerah atmosfir termodifikasi adalah batas konsentrasi O2 dan CO2

yang memberikan umur simpan paling panjang dibanding konsentrasi yang lain. Pengaruh rendahnya O2 dan tinggnya CO2 dalam udara penyimpanan dapat

memperlambat pematangan buah, menurunkan laju produksi etilen, memperlambat pembusukan dan menekan berbagai perubahan yang berhubungan dengan pematangan (Kader, 1986 dalam Sunanto, 2004).

Menurut Syarief (2004), manfaat yang dapat diperoleh dari penyimpanan teknik atmosfir termodifikasi ialah (1) konsentrasi O2 yang rendah

dapat menurunkan laju respirasi dan oksidasi substrat; (2) kandungan CO2 yang

tinggi menyebabkan perubahan fisiologis seperti penurunan reaksi sintesis pematangan, penghambatan sintesis klorofil; (3) adanya interaksi antara O2, CO2

dan suhu rendah akan mengakibatkan penurunan bobot yang hilang. C. PERANCANGAN KEMASAN ATMOSFIR TERMODIFIKASI

Perancangan kemasan akan membawa dampak lama atau tidaknya umur simpan suatu komoditi sehingga masih layak diterima oleh konsumen. Perancangan kemasan meliputi penentuan luas kemasan, volume bebas kemasan, jenis kemasan film, jenis kemasan wadah, dan berat produk.Perancangan kemasan ini juga dipengaruhi oleh suhu penyimpanan karena suhu yang berbeda menyebabkan perubahan koefisien permeabilitas. Berdasarkan hasil penelitian Gunadya (1993) memperlihatkan bahwa semakin tinggi suhu maka semakin besar nilai koefisien permeabilitas. Disamping itu suhu juga mempengaruhi cepat lambatnya laju respirasi produk, makin meningkatnya suhu maka laju konsumsi O2 dan produksi CO2 makin bertambah. Dalam merancang suatu kemasan, yang

perlu diperhatikan bukan hanya film kemasan tetapi wadah kemasan tempat produk juga mempunyai pengaruh. Pengaruh dari wadah kemasan ini adalah kemungkinan terjadinya perembesan/pertukaran gas dari dalam dan luar kemasan walaupun sangat kecil.

Pengemasan sayur-sayuran dan buah-buahan yang mudah rusak dengan menggunakan film plastik akan memperpanjang masa simpannya. Pada kemasan film plastik yang tertutup rapat, produk pertanian sering tampak dalam keadaan lebih baik dan tahan lama dari pada produk yang disimpan dalam kemasan yang diberi lubang-lubang kecil. Hal ini terjadi karena termodifikasinya udara disekitar bahan yang dikemas rapat, akan tetapi bau dan rasa yang tidak dikehendaki dapat timbul dalam kemasan seperti ini. Bau dan rasa yang tidak diinginkan dapat timbul apabila penurunan O2 dan akumulasi CO2 akibat respirasi

melebihi batas sehingga proses respirasi berubah dari aerobik menjadi anaerobik (Hadiana, 2005).

Film kemasan sebgai bahan pengemas mempunyai fungsi untuk melindungi dan mengawetkan produk pertanian yang mudah rusak serta membuta produk yang dikemas menjadi lebih menarik (Hall et al, 1989). Film plastik memberikan perlindungan terhadap kehilangan air pada produk sehingga produk akan tetap kelihatan segar sampai waktu yang lama. Pengemasan dapat membantu mencegah atau mengurangi terjadinya kerusakan-kerusakan, baik kerusakan yang terjadi secara spontan ataupun kerusakan karena pengaruh lingkungan luar. Pengemasan dalam film plastik adalah suatu teknik yang umum diterapkan untuk mencegah kehilangan kelembaban, menghindari kerusakan mekanik, menghasilkan produk yang lebih menarik. Pemilihan film kemasan yang tepat dan optimasi rancangan kemasan dapat menguntungkan dengan mengubah komposisi gas sekitar buah-buahan sehingga menghasilkan umur simpan yang lebih panjang dan mempertahankan kualitas produk.

Menurut Deily dan Rizvi (1981), pengemasan buah dalam film permeabel merupakan sistem dinamik dan meliputi dua proses yang terjadi bersamaan yakni proses pernafasan gas CO2 dan O2 ke luar dan ke dalam

kemasan. Oksigen secara terus menerus digunakan oleh buah-buahan dan sayuran untuk kegiatan pernafasannya, dan menghasilkan CO2, H2O dan energi panas.

Sebagai akibatnya terjadi perbedaan konsentrasi antara bagian dalam dan luar kemasan sehingga O2 mulai merembes ke dalam kemasan. Konsentrasi CO2 pada

keluar kemasan melalui film pengemas. Gambar 1 berikut dapat mengilustrasikan proses yang akan terjadi.

Keterangan untuk Gambar 1 adalah:

ya : konsentrasi O2 diudara (21%)

y : konsentrasi O2 dalam kemasan

RO2 : Laju konsumsi O2

za : konsentrasi CO2 di udara (0.03%)

z : konsentrasi CO2 dalam kemasan

RCO2 : Laju produksi CO2

Gambar 1. Perpindahan gas dalam kemasan atmosfir termodifikasi.

Desain kemasan yang sesuai untuk produk segar memperhatikan laju respirasi bahan dan permeabilitas film kemasan agar mendapatkan kondisi yang sesuai dan dapat memperpanjang masa simpan. Laju penyerapan gas tergantung dari struktur film permeabel, ketebalan, luas permukaan transmisi, suhu, dan perbedaan kandungan gas antara bagian dalam dan luar kemasan. Parameter bahan yang mempengaruhi laju penyerapan gas antara lain berat buah, laju kegiatan pernafasan dan volume bebas dalam kemasan (Daily dan Rizvi, 1981). Laju kegiatan pernafasan produk yang dikemas merupakan parameter penting untuk menentukan langkah-langkah optimasi selanjutnya, yaitu mendapatkan lingkungan yang serasi untuk mempertahankan kesegaran produk dalam kemasan. Cara menentukan film kemasan yang akan digunakan antara lain dilakukan pemecahan secara grafik yaitu dengan mengetahui konsentrasi O2 dan CO2

y RO2 z RCO2 komoditas ya za ya ya za za

optimum seperti Mannapperuma et al (1989) atau secara empiris mengamati perubahan dari beberapa kemasan yang dicobakan.

Film kemasan memberikan lingkungan yang berbeda pada produk yang disimpan karena laju perembesan O2 ke dalam kemasan dan CO2 ke luar

kemasan sebagai akibat proses respirasi. Laju perembesan O2 dan CO2 tiap

kemasan berbeda-beda tergantung jenis dan sifat kemasan yang digunakan. Film kemasan juga memberikan perlindungan terhadap kehilangan air pada produk sehingga sampai pada waktu yang lama produk akan tetap kelihatan segar. Laju dari penyerapan gas tergantung dari struktur film peremeabel, ketebalan, luas permukaan, suhu dan perbedaan kandungan gas antar bagian dalam dan luar gas.

Keberhasilan tujuan pengemasan sangat ditentukan oleh pengetahuan terhadap parameter-parameter dalam pengemasan yaitu:

1. Faktor produk

ƒ Laju respirasi dari produk yang dikemas dalam suhu penyimpanan terpilih.

ƒ RQ (Respiratory Quotient) produk yang dikemas dalam suhu penyimpanan terpilih.

ƒ Berat produk dalam kemasan

ƒ Konsentrasi O2 dan CO2 optimum untuk mengurangi laju respirasi aerob

produk.

2. Faktor film kemasan

ƒ Permeabilitas bahan film pengemas terhadap CO2, O2 dan uap air pada

suhu penyimpanan terpilih per unit ketebalan dari bahan pembungkus. ƒ Efek dari RH pada permeabilitas film terhadap CO2 dan O2.

ƒ Total luas permukaan pada kemasan tertutup. ƒ Kekuatan segel penutup pada kemasan. 3. Faktor lain

ƒ Volume bebas di dalam kemasan

ƒ Kecepatan udara dan RH disekitar kemasan.

Film yang digunakan dalam pengemasan atmosfir termodifikasi harus mempunyai rasio permeabilitas CO2 dan O2 yang besar serta permeabilitas yang

uap air yang keluar dari produk dapat menyebabkan layu pada komoditi sayuran daun dan mengkisutkan/mengkerutkan beberapa jenis buah-buahan dan sayuran. Pada RH yang tinggi mendekati 100% di dalam kemasan atmosfir termodifikasi dapat menyebabkan kondensasi cairan dipermukaan sebelah dalam kemasan yang kemudian ditransmisikan pada permukaan produk. RH yang tinggi dalam kemasan juga menyebabkan penurunan kualitas produk yaitu pemudaran warna dan penurunan konsentrasi vitamin.

Sifat film kemasan yang cocok untuk penyimpanan buah-buahan adalah yang permeabel terhadap CO2, sehingga laju akumulasi CO2 dari respirasi

lebih sedikit daripada laju penyusutan O2 (Peleg, 1985). Apabila buah-buahan

dikemas dengan bahan yang impermeabel maka proses respirasi akan mengakibatkan berkurangnya O2 dan terjadi akumulasi CO2 sehingga

menghasilkan respirasi anaerob disertai dengan terbentuknya etanol, asetaldehid, dan komponen-komponen yang tidak diinginkan. Sebaliknya jika menggunakan bahan kemasan yang mempunyai permeabilitas yang sangat tinggi, efek modifikasi udara dalam kemasan hampir tidak terjadi sehingga tujuan memperpanjang umur simpan tidak tercapai. Beberapa jenis film plastik yang biasa digunakan dalam penyimpanan buah-buahan dan sayuran dengan termodifikasi antara lain dapat dilihat pada tabel 2 dan 3.

Tabel 2. Koefisien permeabilitas film hasil perhitungan dan penetapan dalam satuan ml.mil/m2.jam.atm (Gunadnya, 1993).

Jenis film kemasan Tebal 10oC a 15oC a 25oC b (mil) O2 CO2 O2 CO2 O2 CO2 LDPE 0.99 - - - - 1002 3600 PP 0.61 265 364 294 430 229 656 Stretch Film 0.57 342 888 473 748 4143 6226 White Stretch 0.58 226 422 291 412 1464 1470 a. hasil perhitungan b. hasil penetapan

Tabel 3. Koefisien permeabilitas yang ada di pasaran (ml.mil/m2 hari pada T atm) Permeabilitas(ml/m2 _hari) pada 1 atm Jenis film kemasan CO2 O2 Perbandingan CO2 dan O2

Transmisi uap air (g/m2 hari pada 37.8oC dan 90%RH) LDPE LLDPE MDPE HDPE PVC PP Polystyrene Saran Polyester 7700-77000 - 7700-38750 3900-10000 4263-8138 7700-21000 10000-26000 52-150 180-390 3900-13000 7000-93000 2600-8293 520-4000 620-2248 1300-6400 2000-7700 8-26 52-130 2.0-5.9 - - - 3.6-6.9 3.3-5.9 3.4-3.8 5.8-6.5 3.0-3.5 6-23.2 16-31 8-15 4-10 - 4-10.8 108.5-155 - - Sumber : Zagory, D dan A.A. Kader (1988).

III. PENDEKATAN TEORITIS

A. MODEL FISIK SISTEM

Dengan memodifikasi model respirasi pada (Kays 1991 dalam Vanani 2002), maka model respirasi pada sistem atmosfir termodifikasi dalam ruangan tertutup dapat diilustrasikan seperti gambar 2.

Gambar 2. Model fisik proses respirasi sistem atmosfir termodifikasi dalam ruang tertutup.

Pada sistem tersebut diatas, buah akan tetap melakukan proses respirasi selama penyimpanan. Proses respirasi akan mengoksidasi substrat untk menghasilkan energi, air metabolik, dan karbondioksida. Hal tersebut akan mengakibatkan pengurangan substrat buah, pertambahan kalor/panas dan perubahan komposisi gas dalam ruang tertutup yaitu penurunan konsentrasi O2 dan penambahan

konsentrasi CO2. Namun hasil akhir dari proses respirasi sangat tergantung pada

jenis substrat yang digunakan yaitu karbohidrat, asam organik, atau lemak. Perbedaan hasil akhir tersebut menimbulkan nilai kuosien respirasi (RQ) yang

T(oC), RH

a CxHyOz + b O2 c CO2 + d H2O + Energy

- substrat + energy kimia

+ CO2 + metabolik water + CO2 _{+ Panas} - O2 Ruang tertutup Volume Bebas Kemasan

berbeda sebagai hasil gambaran perbedaan komposisi udara (CO2 dan O2) yang

terjadi (Pantastico, 1986 dan Kays, 1991). Suhu, kelembaban relatif dan komposisi udara juga akan mempengaruhi laju respirasi yang terjadi (Kader, 1985). Karakter perubahan pada laju reaksi akibat suhu biasanya ditentukan dengan nilai kuosien suhu (Q10), yaitu laju reaksi tertentu pada suatu tingkat suhu

(T1) terhadap laju reaksi tersebut saat suhu naik 10oC (T1+10oC). B. PENDEKATAN MODEL PENDUGAAN POLA RESPIRASI

Pada kebanyakan model matematika yang dikembangkan untuk pendugaan konsumsi O2 dan produksi CO2 dalam kemasan atmosfir termodifikasi,

sebagian besar disusun berdasarkan proses difusi dengan pendekatan hukum pertama Fick tentang pindah massa akibat gradien konsentrasi massa dari konsentrasi tinggi ke rendah ( Cameron et al., 1995, dan fishman et al., 1996 dalam Yusraini 1998). Hal tersebut disebabkan proses respirasi buah segar dalam kemasan atmosfir termodifikasi sangat dipengaruhi oleh difusi udara dari dan luar kemasan.

Dua proses utama yang mempengaruhi pada perubahan dalam (Q) dari suatu gas di dalam kemasan yang buah-buahan segar, yaitu aktifitas fisiologi (respirasi, transpirasi, penguapan), dengan total laju yang disimbolkan sebagai f, dan perpindahan gas-gas melalui film kemasan dengan laju yang disimbolkan sebagai F (Fishman.S, 1996 dalam Yusraini 1998).

F f dt

dQ _{= +}

... (1) Pada beberapa percobaan atau penelitian, wadah kemasan selalu dianggap impermeabel seperti terdapat di dalam Fishman S (1996), bahwa bentuk wadah berupa chamber, dengan volume 1.6 liter dengan sisi terbuka (pada bagian atas) , diameternya 20 cm terbuat dari dari 4 mm plastik polycarbonate yang kaku dengan flat 1.5 cm. Wadah berdinding tersebut secara praktis dianggap impermeabel terhadap gas. Jumlah gas yang dipengaruhi oleh produk dengan konsentrasi parsialnya disimbolkan C dan volume bebas disimbolkan V sehingga:

Adapun laju respirasi diketahui untuk O2 dan CO2 masing-masing

adalah perubahan dalam jumlah gas akibat respirasi. Laju respirasi didefinisikan sebagai RO2 dan RCO2, yaitu volume O2 sebagai konsumsi dan volume CO2

sebagai produksi berat produk dalam satuan waktu. Dengan mengalikan RO2 dan

RCO2 dengan berat buah maka akan menghasilkan kontribusi respirasi pada

perubahan jumlah gas dalam volume bebas.

O2 : f = - RO2 . W ... (3)

CO2 : f = RCO2 . W ... (4)

Menurut lee et al (1992), laju respirasi produk segar tergantung pada

konsentrasi O2 dan CO2 serta dapat dinyatakan dengan persamaan tipe kinetika

enzim yaitu:

[ ]

[

]

(

2

)

[ ]

2 2 / 1 CO K O K O V R i m m + + ⋅ = ... (5) dimana R adalah laju respirasi (ml/kg jam) sedangkan Vm (ml/kg jam), Km (%O2), dan Ki (%CO2) adalah parameter yang khas pada tiap komoditi yang

berbeda. Pada persamaan di atas dapat dibuat linier dengan membalikan persamaan menjadi

[ ]

[

2

]

2 1 1 1 1 CO x xV K O V K V R _{m m m} m m + ⋅ + = ... (6) Sehingga parameter Vm,Km,Ki dapat diduga dengan analisa regresi berganda pada data percobaan. Model tersebut berdasarkan pada Michaelis Menten untuk konsumsi O2 sebagai berikut:

[ ]

[ ]

2 2 2 O K O V R m m O ₊ ⋅ = ... (7) Konsentrasi O2 dalam kemasan digunakan sebagai faktor pembatas

pada proses respirasi dalam kemasan atmosfir termodifikasi. Oleh karena itu, perhitungan berat bahan dalam kemasan didasarkan pada O2 dalam kemasan.

Dengan memploting setiap rasio konsentrasi O2 setimbang dan laju konsumsi O2

maka parameter laju konsumsi O2 maksimum dapat dihitung dengan persamaan

matematik yang dikembangkan oleh Hones-Woolf (Al-Ati, T and Hotchkiss, H.J. 2003) sebagai berikut.

[ ]

_{[ ]}

2 2 2 1 _O V V K R O m m m O + = atau

_{[ ]}

2 1 1 1 2 V O K V R _m m m O + = ... (8) Persamaan 7 berpengaruh terhadap produksi CO2. Konsentrasi O2 diplotkan

terhadap konsentrasi CO2. Regresi linier dari kedua konsentrasi tersebut

menghasilkan persamaan linier sebagai berikut

% O2 = a (% CO2) + b ... (9)

Jiak diasumsikan bahwa RQ = 1, persamaan 7 dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan untuk laju produksi CO2 sebagai berikut

RCO2 = ] ) (% [ ] ) (% [ 2 2 b CO a K b CO a V m m + + + ⋅ ... (10) Laju produksi gas CO2 atau O2 (mg/kg jam) selama respirasi pada

ruang terutup dapat pula diukur dengan persamaan berikut (Kays,1991 dalam Vanani 2002 ):

[ ]

(

)

15 . 273 1 4 . 22 10 T W t Mgas V gas R + ⋅ ⋅ ⋅ Δ ⋅ ⋅ ⋅ Δ = ... (11) dengan T adalah suhu penyimpanan (oC), sedangkan ,V, Mgas masing-masing adalah berat segar produk (kg), volume bebas ruangan (dm3) dan berat molekul (g)

Persamaan (9) dapat ditransfer ke dalam satuan ml/kg jam. Menurut Sutrisno (1994) dalam Sumardi (1999) perhitungan tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan rumus

[ ]

(

T

)

R W t Mgas W V gas R k + ⋅ ⋅ Δ ⋅ − ⋅ ⋅ Δ = 15 . 273 . ) ( 10 ρ ... (12) R adalah Laju respirasi (ml/kg jam), Vk, R, ρ masing-masing adalah volume kemasan (dm3_{) , Konstansta gas (0.0821 dm}3 _{atm/K mol), kerapatan jenis produk}

(kg/ dm3)

Persamaan Arrhenius dapat menggambarkan ketergantungan antara suhu dan laju respirasi yang ditulis dalam bentuk linier sebagai berikut

ln k = - C T R E + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ 1 ... (13) Dimana

k = Laju respirasi (ml/kg jam) E = Energi aktivasi (kJ/kg)

R = Konstanta gas (8.05 kPa/K mol) T = Suhu mutlak (K)

C = Konstanta C. DESAIN KEMASAN

Kemasan ditentukan setelah konsentrasi optimum O2 dan CO2

tercapai. Menurut Deily dan Rizvi (1981), perembesan gas melalui film permeabel dapat digambarkan sebagai kesetimbangan masa dari komponen komponen gasnya, yaitu kesetimbangan konsentrasi O2 dan CO2. Dalam sistem bahan segar

dapat digambarkan secara sistematis dengan mengikuti persamaan differensial ordo pertama, dengan asumsi laju respirasi konstan sebagai berikut:

V Ry W y y V Ky S dt dy a . ) ( . _{− −} = ... (14) V Rz W z z V Kz S dt dz a . ) ( . _{− +} = ... (15) dimana:

Ky : Permeabilitas terhadap O2 (ml/m2 jam)

Ry : Laju konsumsi O2 (ml O2/kg jam)

Kz : Permeabilitas terhadap CO2 (ml/m2 jam)

Rz : Laju konsumsi CO2 (ml CO2/kg jam)

S : Luas permukaan kemasan (m2) T : Waktu (jam)

V : Volume bebas kemasan (ml) y : Konsentrasi O2 dalam kemasan (%)

ya : Konsentrasi O2 udara normal (%)

z : Konsentrasi CO2 dalam kemasan (%)

za : Konsentrasi CO2 udara normal (%)

dari persamaan (5) untuk O2 diperoleh :

y a y y y W R K S dt Vdy . ) ( . − − =

Pada kondisi kesetimbangan : =0 dt dy ; y = y’ , sehingga : y a y y y W R K S. ( − )= . y’ = ya - y K S W . Ry ... (16) Pada kondisi mula-mula : y(0)= ya pada t = 0

Y(t) =ya - ( ) . . . V t Ky S y e K S W −

Dan limit t=∞ y(t)= ya -

y K S W . Ry, sehingga : Y(t) =y’+(ya-y)e t t SKy − ... (17) Dengan cara yang sama untuk CO2 diperoleh

z’ = za + z z K S R W . . ... (18) z(t) = z’ + (za-z)e t t SKy − ... (19) dimana :

y’ : konsentrasi kesetimbangan O2 yang diduga (%)

y(t) : konsentrasi O2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)

z’ : konsentrasi kesetimbangan CO2 yang diduga (%)

z(t) : konsentrasi CO2 dalam kemasan sesaat yang diduga (%)

Permeabilitas kemasan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Permeabilitas kemasan terhadap O2

Ky = ) ( . y y S R W a y − ... (20) Kz = ) ( . z z S R W a z − ... (21) Dimana :

Ky : Laju penyerapan O2 dari film permeabel (ml O2/m2 atm jam)

Ry : Laju konsumsi O2 (ml O2/kg jam)

Rz : Laju konsumsi CO2 (ml CO2/kg jam)

S : Luas permukaan kemasan (m2) y : Konsentrasi O2 dalam kemasan (%)

ya : Konsentrasi O2 udara normal (%)

z : Konsentrasi CO2 dalam kemasan (%)

za : Konsentrasi CO2 udara normal (%)

Untuk mendapat rancangan kemasan berupa berat produk yang dikemas dilakukan perhitungan menggunakan persaman keseimbangan (Manuperumma dan Singh, 1989) sebagai berikut :

b R z z A P b R y y A P W z a z y a y . ) ( . . ) ( . − ₌ − = ... (22) Dimana W : berat bahan (kg) A : Luas kemasan (m2₎ b : tebal kemasan (mm)

Py : Permeabilitas film terhadap O2 (ml.mm/jam m2 atm)

Ry : Laju respirasi gas O2 (ml/kg jam)

Pz : Permeabilitas film terhadap CO2 (ml.mm/jam m2 atm)

IV.METODE PENELITIAN

A. WAKTU DAN TEMPAT

Kegiatan pengambilan data dari penelitian sebelumnya dilakukan selama 3 bulan terhitung mulai Mei sampai Juli 2006. Data diambil dari tesis yang disimpan di Perpustakaan Pusat IPB, Bogor.

B. BAHAN DAN ALAT

Peralatan yang digunakan adalah seperangkat PC (Personal Computer) dengan Microsoft Excel sebagai sarana untuk mengolah data-data mentah sekunder mengenai komoditas hortikultura dalam kemasan atmosfir termodifikasi. Data yang digunakan untuk parameter model diambil dari penelitian yang dilakukan Sugiarta (1999), Nasution (1999)

C. PROSEDUR PENELITIAN

1. Pengamatan Perubahan Konsentrasi Gas O2 dan CO2

Berdasarkan pengamatan dari penelitian Sugiarta (1999) dan Nasution (1999) terjadi perubahan konsentrasi O2 yang semakin meningkat

dan konsentrasi CO2 yang semakin menurun setiap waktu sampai pada

akhirnya mencapai kondisi setimbang. 2. Model Pendugaan

Sistem kemasan atmosfir termodifikasi merupakan sistem yang mengkondisikan kesetimbangan gas secara pasif di dalam kemasan tersebut. Selama dalam proses respirasi terjadi penurunan konsentrasi gas O2 dan

konsentrasi gas CO2 akan meningkatkan setiap waktu. Bila kesetimbangan

tercapai laju konsumsi O2 dan produksi CO2 akibat respirasi sama dengan laju

O2 dan CO2 yang berpindah melalui kemasan film.

Dalam menyusun model pendugaan diperlukan beberapa asumsi dasar yaitu: ƒ Kemasan wadah adalah impermeabel.

ƒ Suhu dan kelembaban konstan serta seragam pada ruang bebas dalam kemasan, serta sama besar dengan suhu dan kelembaban pada ruang penyimpanan.

ƒ Model pendugaan belum memperhitungkan fungsi kelembaban dan suhu terhadap kecepatan reaksi yang mempengaruhi laju respirasi.

ƒ Konsentrasi gas seragam pada ruang bebas dalam kemasan dan dibatasi yaitu untuk O2 adalah 21% (21.28 kPa) sampai mencapai kesetimbangan

dengan nilai terkecil 0%. Sedangkan konsentrasi CO2 adalah 0.03% (0.03

kPa) sampai mencapai kesetimbangan.

ƒ Kondisi tekanan udara berada pada kondisi udara normal 1 atm 3. Analisa Hasil Model Pendugaan

Hasil pendugaan dari model dibandingkan dengan hasil penelitian. Perbandingan tersebut kemudian diplotkan dalam bentuk grafik.

4. Pengujian Model

Pengujian keabsahan model dilakukan dengan membandingkan antara hasil pendugaan dan hasil pengamatan dari penelitian. Pengujian dilakukan menggunakan persamaan korelasi dari data pendugaan dan data penelitian dengan persamaan sebagai berikut.

Keterangan

x = nilai pendugaan

= nilai pendugaan rata-rata y = nilai pengamatan

= nilai pengamatan rata-rata x y

∑

∑

−

∑

− − − = = 2 2 _{( )} ) ( ) )( ( ) , ( y y x x y y x x R y x correl

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. MODEL PENDUGAAN

Model pendugaan konsentrasi O2 dan CO2 dalam kemasan atmosfir

termodifikasi yang telah ada seperti terlihat pada rumus umum Bab III. Persamaan (1) mengganggap wadah kemasan adalah impermeabel.

f F f dt dQ _{= +} ... (23) Perpindahan gas melalui kemasan merupakan total aliran penembusan melalui

kemasan yang didefinisikan sebagai flux (J), yaitu jumlah gas yang melalui luasan kemasan yang dikalikan dengan luasannya (S). Dengan demikian terbentuk persamaan adalah sebagai berikut:

F = Ff =Jf ⋅Sf ... (24) Dimana

Jf = Flux film

Sf =Luas area film

Jw = Flux wadah

Sw = luas area wadah

Crussler (1984) menyatakan bahwa kesetimbangan difusi flux dari gas melalui kemasan mengikuti persamaan berikut:

f f f T Ca C P J = − ( − ) ... (25) Dimana Pf = pemeabilitas film Tf = ketebalan film

C = Konsentrasi gas di dalam kemasan Ca = Konsentrasi gas di dalam atmosphere

Dengan menggabungkan persamaan (24) dan (25),maka diperoleh: ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − = f f f T P S C Ca F ( ) ... (26)

Sedangkan penggabungan persamaan (2),(3),(23), dan (26) diperoleh perubahan konsentrasi gas O2 dalam kemasan yaitu:

V T y P S C Ca V W R dt dC f f f O O O O ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − + ⋅ − = ) ( ) ( _{2 2} 2 2

[ ]

[ ]

V T y P S C Ca V W O Km O Vm dt dC f f f O O O ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − + ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ − = ) ( ) ( 2 2 2 2 2 ... (27) Demikian juga penggabungan persamaan (2),(4),(23), dan (26) maka diperoleh perubahan CO2 dalam yaitu:

V T z P S C Ca V W R dt dC f f f CO CO CO CO ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ − + ⋅ = ) ( ) ( ₂ 2 2 2

[ ]

[ ]

V T y P S Cco Caco V W O Km O Vm RQ dt dC _f f f O C ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ − ⋅ = ) ( ) ( . 2 2 2 2 2 ... (28)

Selanjutnya untuk memudahkan penulisan, maka segala sesuatu yang berkaitan dengan O2 disimbolkan dengan y dan segala sesuatu yang berhubungan dengan

CO2 disimbolkan dengan z.

Dari persamaan (27) dan (28) diintegralkan untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan untuk menduga konsentrasi O2 dan CO2 di dalam kemasan

atmosfir termodifikasi, maka persamaan (28) berubah menjadi berikut: ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ − = ⋅ f f f a T y P S y y W O Km O Vm dt dy V . ( ) ( ) ] [ ] [ . 2 2 _{... (29)}

Pada saat terjadi kesetimbangan gas di dalam kemasan =0 dt dy W O Km O Vm y y T y P S a f f f _⋅ + ⋅ = − ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ) ] 2 [ ] 2 [ ( ) ( ) ( . ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − = = f f f T y P S O Km O Vm W Ya Ys Y ) ( * ] [ ] [ * * 2 2

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − = = f f f T y P S Ys Km Ys Vm W Ya Ys Y ) ( ... (30) bila X= f f f T y P S ⋅ ( ) X Ys Km Ys Vm W Ya Ys ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − = 0 = X . Ys2 + (W.Vm + Km.X – X.Ya).Ys- (Ya.X.Km) 0 = ax2 _{+ bx + c} x = a ac b b 2 4 2₋ ± − X Km X Ya X Ya X X Km W Vm Ya X X Km W Vm Ys ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ − ⋅ − ⋅ + ⋅ ± ⋅ − ⋅ + ⋅ − = 2 ) ( 4 2 ) ( ) (

Persamaan (30) juga dapat digunakan untuk menentukan nilai permeabilitas film terhadap O2, dengan menganggap ys adalah konsentrasi

kesetimbangan hasil pendugaan. Pendugaan konsentrasi O2 sesaat dalam kemasan

dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

V O Km O Vm W Y V T y P S Ya V T y P S dt dY f f f f f f ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ − ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ = [ ] ] [ ) ( ) ( 2 2 misal : I= V T y P S f f f ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ( ) dan N= V O Km O Vm W _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ ] [ ] [ 2 2 maka: ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− −} ⋅ = I N Y Ya I dt dY ; dengan p = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− −} I N Y Ya dt I I N Y Ya dY ⋅ = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− −}

∫

∫

= = = = ⋅ = − t t t t y y y y dt l p dp a 0 ) ( ; dimana nilai –ln

[ ]

y(t) ya p =I . t ln I t I N I N Y Ya ⋅ − = − ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− −}

dengan demikian nilai exp( I t) I N I N Y Ya =− − ⋅ ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− −} Yt = Ya - ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− ⋅} + exp( I t) I N I N

Sehingga y (t) dapat dinyatakan dalam persamaan (31)

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ − ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − = t V Tf y Pf Sf Tf y Pf Sf O Km O Vm W Ya t Y ) ( exp 1 ) ( ] [ ] [ ) ( 2 2 ... (31)

Pada kondisi t = 0 maka y (0) = Ya dan Y (∞) = Ys

[ ]

[ ]

Tf y Pf Sf O Km O Vm W Ya t Y

Lim

t . ( ) . . ) ( 2 2 + − = ∞ → Ys Ya T y P S O Km O Vm W f f f − = ⋅+ ⋅ ⋅ ) ( ] [ ] [ 2 2 ... (32)

Persamaan (32) disubstitusikan kedalam persamaan (31) maka diperoleh konsentrasi sesaat gas O2 dalam kemasan sebagai berikut:

Y(t) = Ya - (Ya-Ys) + (Ya-Ys) exp

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − t V T y P S f f f ( )

Y(t) = Ys + (Ya-Ys) exp

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − t V T y P S f f f ( ) ... (33)

Untuk persamaan (29) berubah menjadi persamaan berikut ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ − = f f f T z P S Z Za W O Km O Vm RQ dt dZ V . ( ) ( ) ] [ ] [ . 2 2 _{... (34)}

Dimana pada saat terjadi kesetimbangan =0

dt dz W O Km O Vm RQ Zs Za T z P S f f f _⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ − = − ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ] [ ] [ ) ( ) ( 2 2 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ ⋅ + = = f f f T z P S O Km O Vm RQ W Za Zs Z ) ( ] [ ] [ 2 2 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ ⋅ + = = f f f T z P S Ys Km Ys Vm RQ W Za Zs Z ) ( ] [ ] [ ... (35)

Persamaan (33) juga dapat digunakan untuk menentukan nilai permeabilitas film terhadap CO2, dengan menganggap zs adalah konsentrasi

kesetimbangan hasil pendugaan. Pendugaan konsentrasi CO2 sesaat dalam

kemasan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut

V O Km O Vm RQ W Z V T z P S Za V T z P S dt dZ f f f f f f ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ + ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ − ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ = [ ] ] [ . ) ( ) ( 2 2 misal : I= V T y P S f f f ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ( ) dan N=

V

O

Km

O

Vm

RQ

W

_⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

+

⋅

⋅

⋅

]

[

]

[

2 2 maka: = ⋅_⎢⎣⎡ − + _⎥⎦⎤ I N Z Za I dt dZ ; dengan p = _⎢⎣⎡ − + _⎥⎦⎤ I N Z Za dt I I N Z Za dZ _{= ⋅} ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− +}

∫

∫

= = = = ⋅ = − t t t t Z Z Z Z dt l p dp a 0 ) ( ; dimana nilai –ln

[ ]

y(t) ya p =I . t ln I t I N I N Z Za ⋅ − = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− +}

dengan demikian nilai exp( I t) I N I N Z Za = − ⋅ ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− +} Zt = Za + ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ _{− ⋅} + exp( I t) I N I N

Sehingga Z(t) dapat dinyatakan dalam persamaan (36)

⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ − ⋅ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ + = t V Tf z Pf Sf Tf z Pf Sf O Km O Vm W Za t Z ) ( exp 1 ) ( ] [ ] [ ) ( 2 2 ... (36)

Pada kondisi t = 0 maka Z (0) = Za dan Z (∞) = Zs

[ ]

[ ]

Tf z Pf Sf O Km O Vm RQ W Za t Z

Lim

t . ( ) . . . ) ( 2 2 + + = ∞ → Za Zs T z P S O Km O Vm RQ W f f f − = ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ) ( ] [ ] [ 2 2 ... (37)

Persamaan (37) disubstitusikan kedalam persamaan (36) maka diperoleh konsentrasi sesaat gas O2 dalam kemasan sebagai berikut:

Z(t) = Za+(Zs-Za) + (Za-Zs) exp

⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − t V Z P S_{f f}( ) Z(t) = Zs + (Za-Zs) exp ⎥ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⋅ − t V Z P S_{f f}( ) ... (38)

Pendugaan konsentrasi O2 dan CO2 untuk berbagai produk

hortikultura dalam kemasan atmosfir termodifikasi diperlukan pemasukan data input yaitu berat buah, volume bebas kemasan, laju respirasi buah, konsentrasi awal, luas transmisi film kemasan serta tebal film kemasan. Akan tetapi bila suatu data tertentu tidak ada misalnya volume bebas maka data tersebut dapat diperoleh dengan cara menghitungnya yang telah dilakukan pengukuran berat jenis produk sebelumnya.

B. PARAMETER LAJU RESPIRASI

1. Konsentrasi O2 dan CO2 Dalam Keadaan Setimbang a. Konsentrasi pada buah salak

Hasil pengukuran konsentrasi gas O2 dan CO2 dalam keadaan

setimbangpada buah salak, ternyata diperoleh perubahan konsentrasi O2 dan

CO2 pada suhu 5oC dan 10oC dengan masing-masing berat buah dalam

kemasan dan karakteristik White Stretch Film terlihat pada tabel 4 dan tabel 5. Tabel 4. Hasil pengukuran konsentrasi gas O2 dan CO2 dalam keadaan

setimbang (Sugiarta, 1999)

Dalam keadaan setimbang

5oC 10oC

[O2] [CO2] [O2] [CO2] Berat

bahan

(kg) kPa % kPa % kPa % kPa % 0.063 18.8 18.56 0.97 0.96 17.68 17.45 1.37 1.35 0.091 17.87 17.64 1.35 1.33 16.4 16.19 1.92 1.89 0.128 16.65 16.43 1.83 1.81 14.66 14.47 2.53 2.50 0.156 15.96 15.75 2.15 2.12 13.46 13.28 3.03 2.99 Tabel 5. Karakteristik White Stretch Film (Rusmono, 1999)

Permeabilitas (mol m/m2 kPa dtk) Suhu

(oC) _{PO2 PCO2} Ketebalan(m)

5 0.6059x10-12 1.6898x10-12

10 0.7495x10-12 _2.2527x10-12 1.6x10-5

b. Konsentrasi pada buah mangga

Data hasil pengukuran konsentrasi O2 ([O2]) dan CO2 ([CO2]) setimbang

setiap sampel berat produk pada suhu 5o_{C dan 10}o_{C dan karakteristik Stretch}

Tabel 6. Data hasil pengukuran [O2] dan [CO2] kesetimbangan setiap berat

produk pada penyimpanan suhu 5oC dan 10oC (Nasution, 1999) Kondisi udara atmosfir

[O2] [CO2] kPa % kPa % 21.28 21.00 0.03 0.03 Kondisi Kesetimbangan 5oC 10oC [O2] [CO2] [O2] [CO2] Berat produk dalam

kemasan(kg) kPa % kPa % kPa % kPa % 0.108 0.162 0.216 0.267 15.30 12.70 10.42 8.35 15.10 12.53 10.28 8.24 1.16 1.65 2.11 2.42 1.14 1.63 2.08 2.39 14.08 10.64 7.32 4.32 13.90 1.50 7.22 4.26 1.40 2.04 2.66 3.18 1.38 2.01 2.63 3.14 Tabel 7. Karakteristik White Stretch Film (Nasution, 1999)

Permeabilitas (n mol m/m2 kPa jam) Suhu

(oC) _{PO2 PCO2} Ketebalan(m)

5 3.2404 19.0642

10 4.3744 25.6637 1.3x10

-5

Berdasarkan hasil pengukuran diatas dilanjutkan dengan perhitungan laju respirasi dalam keadaan kesetimbangan untuk menentukan laju konsumsi O2

dan produksi CO2 dengan persamaan 22. Kondisi di dalam kemasan pada awal

laju konsumsi O2 dan produksi CO2 tidak dalam keadaan setimbang. Dengan

adanya kegiatan respirasi mengakibatkan terjadinya penurunan konsentrasi O2 dan

peningkatan konsentrasi CO2 dalam kemasan, sehingga konsentrasi gas di dalam

dan diluar kemasan berbeda dengan diluar kemasan. Kondisi ini mengakibatkan terjadinya proses pindah massa (O2 dari udara atmosfir ke dalam kemasan dan

CO2 dari dalam kemasan ke udara atmosfir), dan dikatakan keadaan dalam

kesetimbangan. Kuantitas produk dalam kemasan mempengaruhi konsentrasi kesetimbangan. Terdapat hubungan linier antara berat produk yang dikemas

dengan konsentrasi O2 dan CO2 dalam kemasan dimana konsentrasi CO2

bertambah dengan peningkatan berat produk dalam kemasan sedangkan konsentrasi O2 berkurang secara proporsional.

2. Laju Respirasi Dalam Keadaan Kesetimbangan

Hasil perhitungan laju konsumsi O2 dan produksi CO2 dalam keadaan

kesetimbangan dari persamaan 22 disajikan dalam tabel 8. Berdasarkan hasil perhitungan laju konsumsi O2 dan produksi CO2 ini akan dipakai sebagai data

perhitungan laju respirasi maksimum. a. Laju respirasi pada buah salak

Laju konsumsi O2 dan produksi CO2 yang dihasilkan dari perhitungan dengan

menggunakan persamaan 20 untuk buah salak disajikan pada tabel 8.

Tabel 8. Hasil perhitungan laju konsumsi dan Produksi O2 dan CO2 pada suhu

5 dan 10o_{C (Sugiarta, 1999)}

Laju Konsumsi O2dan Produksi CO2 (n mol/kg jam)

5oC 10oC W (kg) RO2 RCO2 RO2 RCO2 0.063 0.091 0.128 0.156 22.3606 21.2856 20.5468 19.9914 23.6371 22.9794 22.2776 21.5287 40.1518 37.3720 36.3405 35.2229 44.9199 43.8627 41.2482 40.6136 b. Laju respirasi pada buah mangga

Laju konsumsi O2 dan produksi CO2 pada buah mangga yang dihasilkan dari

perhitungan dengan menggunakan persamaan 22 untuk buah salak disajikan pada tabel 9.

Tabel 9. Hasil perhitungan laju konsumsi dan produksi O2 dan CO2 pada suhu

5 dan 10oC (Nasution, 1999)

Laju Konsumsi O2dan Produksi CO2 (n mol/kg jam)

5oC 10oC W (kg) RO2 RCO2 RO2 RCO2 0.108 0.162 0.216 0.267 2.0702 1.9802 1.8798 1.8106 2.3015 2.1997 2.1182 1.9690 3.3649 3.3150 3.2621 3.2061 3.7563 3.6741 3.6055 3.4935

Pengaruh suhu terhadap laju respirasi produk pertanian menunjukan bahwa semakin rendah suhu laju respirasi lebih rendah atau lebih lambat dibandingkan dengan suhu yang lebih tinggi. Berdasarkan tabel respirasi terlihat bawa respirasi pada suhu 5oC lebih rendah dibanding suhu 10oC. Hubungan antara berat buah dengan laju konsumsi O2 dan produksi CO2, menunjukan bahwa

semakin berat buah yang dikemas maka semakin rendah konsumsi O2 dan

produksi CO2 nya. Hal ini disebabkan oleh akumulasi O2 dalam suatu dalam suatu

kemasan yang dipakai oleh buah dalam respirasi, permeabilitas dari kemasan film yang digunakan, disamping itu juga dipengaruhi oleh konsentrasi O2

kesetimbangan yang semakin rendah dan konsentrasi CO2 kesetimbangan yang

semakin tinggi dengan penambahan berat produk dalam kemasan.

Respiratory Quotient (RQ) merupakan perbandingan laju respirasi CO2

(RCO2) dengan laju respirasi O2 (RO2). RQ=1 untuk oksidasi glukose, RQ=1.3

untuk oksidasi malat, RQ=0.7 untuk substrat alternatif seperti asam stearat. Proses respirasi anaerob (fermentasi) ditandai dengan RQ yang tinggi. Dari data RO2 dan

RCO2 maka RQ masing-masing dapat dihitung. RQ dipengaruhi oleh [O2]

kesetimbangan, berat produk dalam kemasan dan suhu simpan. Nilai RQ menurun dengan penambahan berat produk dalam kemasan pada penyimpanan suhu 5oC dan 10oC. Nilai RQ setiap berat produk salak dan mangga dalam kemasan pada penyimpanan suhu 5oC dan 10oC dapat dilihat pada tabel 10 dan 11

Tabel 10. Nilai RQ untuk buah salak (Sugiarta, 1999) RQ W (kg) 5oC 10oC 0.063 0.091 0.128 0.156 Rata-rata 1.0571 1.0796 1.0842 1.0769 1.0745 1.1188 1.1174 1.1350 1.1530 1.1131

Tabel 11. Nilai RQ untuk buah mangga (Nasution, 1999) RQ W (kg) 5oC 10oC 0.108 0.162 0.216 0.267 Rata-rata 1.1117 1.1108 1.1268 1.0875 1.1092 1.1163 1.1083 1.1053 1.0897 1.1049

3. Laju Respirasi Maksimum

Faktor pembatas pada proses respirasi dalam kemasan atmosfir termodifikasi adalah konsentrasi O2 dalam kemasan, artinya bahwa konsentrasi O2

lebih sensitif didalam menentukan laju respirasi (Camero, et al, 1994). Oleh karena itu, perhitungan berat bahan dalam kemasan didasarkan pada O2 dalam

kemasan ([O2]). Lebih jauh dikatakan bahwa O2 yang keluar dari buah merupakan

suatu nilai yang dapat digunakan sebagai substrat sedangan O2 yang masuk ke

dalam buah atau produk merupakan pembatas dari konsumsi yang dipergunakan dalam sistem enzim.

Diasumsikan bahwa [O2] = 0; laju konsumsinya juga sama dengan 0

dan tidak terjadi respirasi anaerob. Laju konsumsi O2 maksimum ditentukan dari

hasil ploting rasio [O2]/RO2 dan [O2] (persamaan 8). Data hasil perhitungan laju

konsumsi O2 maksimum pada buah salak dan mangga disajikan pada tabel 12 dan

Tabel 12. Data hasil perhitungan laju konsumsi O2 maksimum pada suhu 5 dan 10oC (Sugiarta, 1999) 5oC 10oC [O2] (kPa) RO2

(n mol/kg det) [O2]/RO2

[O2] (kPa)

RO2

(n mol/kg det) [O2]/RO2 18.80 17.87 16.65 15.96 22.3606 21.2856 20.5468 19.9914 0.8408 0.8395 0.8104 0.7983 17.68 16.44 14.66 13.46 40.1518 37.3720 36.3405 35.2229 0.4403 0.4399 0.4034 0.3821 Y = 0.0469X + 0.0085 R2 _{= 0.9913}

RO2 maks = 21.3220 n mol/kg det

Y = 0.0261X + 0.0077 R2 _{= 0.9886}

RO2 maks = 38.3142 n mol/kg det

Tabel 13. Data hasil perhitungan laju konsumsi O2 maksimum pada suhu 5 dan 10oC (Nasution, 1999) 5oC 10oC [O2] (kPa) RO2 (x10-4) (mol/kg jam) [O2]/RO2 (x10-4) [O2] (kPa) RO2 (x 10-4) (mol/kg jam) [O2]/RO2 (x10-4) 15.30 12.70 10.42 8.35 2.0702 1.9804 1.8798 1.8106 7.3906 6.4128 5.5431 4.6117 14.08 10.64 7.32 4.32 3.3649 3.3150 3.2621 3.2061 4.1844 3.2097 2.2440 1.3474 Y = 4896.1X + 2118.7 R2 = 0.9911

RO2 maks =2.0424 x10-4mol/kg jam

Y = 2969.9X + 3741 R2 = 0.9996