DESAIN PROSES PERBAIKAN KUALITAS SARI
BUAH RAMBUTAN MELALUI MODIFIKASI PROSES
PENGOLAHAN DENGAN MENGGUNAKAN
TEKNOLOGI MEMBRAN
ARNIDA MUSTAFA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain Proses Perbaikan
Kualitas Sari Buah Rambutan Melalui Modifikasi Proses Pengolahan Dengan Menggunakan Teknologi Membran adalah karya saya sendiri dengan
arahan komisi pembimbing dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir tesis ini.
Bogor, Januari 2010
Arnida Mustafa
ABSTRACT
ARNIDA MUSTAFA. Process Design to Improve The Quality of Rambutan Juice Through Process Modification By Using Membrane Technology Supervised by ANI SURYANI and SETYADJIT.
Processing technology of rambutan fruit into juice have been done to improve the quality of rambutan juice. The aims of this research were (i)to obtain processing technology of rambutan juice with best quality, (ii) to know financial feasibility, and to know the added value processing rambutan juice. Process improvement is done through modifying the process in two alternatives: firstly, used conventional processing techniques; and secondly, apply membrane filtration to remove pulp in the rambutan juice. For conventional processing, the treatments were pH adjustment and addition of preservatives and stabilizer. Furthermore the use of filtration technology, were treat by pH adjustment and storage temperature. The parameter observed were total acid, ascorbic acid content, formol number, viscosity, clarity, total plate count (TPC) and organoleptic test. The best treatment for rambutan juice without filtration were the addition of stabilizer (carageenan of 1.25 g/l + CMC of 1.25 g/l) and preservatives (sodium benzoate of 0.25 g/l + potassium sorbate of 0.25 g/l). Whereas the best treatment for rambutan juice filtrated by membrane were pH 3,7 and storage temperature at 5oC ± 2oC. These best treatments resulted on the product which meet SNI 01-3719-1995 requirement for fruit juice. The financial feasibility of process without membrane filtration save 17 % interest rate and 10 year project lifetime, mean that the project was feasible with NPV of Rp 1,816,435,505.-, IRR of 20.33 %, Net B/C of 1.70, PBP of 2.83 years, and BEP of 108,409 bottles of product. Process modification using membrane filtration was feasible with NPV of Rp 1,305,475,544.-, IRR of 18.40%, Net B/C of 1.64, PBP of 2.95 years, and BEP 41,855 bottles of product. From the analysis of added value showed that the process without filtration was Rp 1,720/kg with added value ratio 29.20%, labor income Rp 250/kg, labor share 14.53 %, processor profit Rp 1,470 and profit rate 24.96%. Whereas added value for rambutan juice with filtration was Rp 2,127 /kg, with value added ratio 53.60 %, labor income Rp 167/kg.-, labor share 7.83%, processor profit Rp 1,960/kg and profit rate 49.40%.
RINGKASAN
ARNIDA MUSTAFA. Desain Proses Perbaikan Kualitas Sari Buah Rambutan Melalui Modifikasi Proses Pengolahan dengan Menggunakan Teknologi Membran. Dibimbing oleh ANI SURYANI dan SETYADJIT.
Pengolahan buah rambutan menjadi sari buah merupakan salah satu jenis pengolahan yang cukup potensial, dimana penelitian untuk pembuatan sari buah rambutan belum dilakukan, padahal potensi konsumsi sari buah sangat besar dan aplikasi teknologi sari buah untuk buah lain sudah sangat maju. Ketersediaan buah rambutan yang melimpah pada saat panen raya juga merupakan alasan pentingnya penelitian ini dilaksanakan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan teknologi proses pengolahan sari buah rambutan. Masalah utama pada penelitian ini adalah pulp buah rambutan yang membentuk endapan selama penyimpanan dan masa simpan yang masih sangat singkat dari sari buah rambutan yang dihasilkan, oleh karena itu diperlukan suatu perbaikan kualitas terhadap sari buah rambutan yang dihasilkan.
Perbaikan kualitas sari buah dilakukan dengan memodifikasi proses pengolahan yang sudah ada, sehingga nantinya akan diperoleh dua produk. Modifikasi proses yang pertama adalah pembuatan sari buah rambutan dengan teknik konvensional, memanfaatkan bahan tambahan pangan yaitu bahan penstabil (karagenan dan Carboxilmetilcellulosa) untuk mencegah timbulnya endapan selama penyimpanan dan penggunaan teknik pengawetan lainnya untuk memperpanjang masa simpan dari sari buah rambutan yang dihasilkan. Modifikasi proses yang kedua dilakukan untuk menghilangkan pulp yang terdapat pada sari buah rambutan dengan menggunakan teknologi membran (mikrofiltrasi) pada teknik filtrasinya sehingga nantinya akan diperoleh produk sari buah rambutan yang jernih atau clearly juice.
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah rambutan varietas lebak bulus. Pada pembuatan sari buah rambutan secara konvensional di pelajari pengkondisian pH, penambahan pengawet dan penambahan zat penstabil serta pengaruhnya terhadap berbagai karakteristik sari buah yang dihasilkan. Karakteristik kimia yang diamati adalah total asam (%), vitamin C (%); karakteristik fisik : kejernihan (% transmitans), viskositas (cP) ; karakteristik mikrobiologi dan uji organoleptik yaitu aroma, rasa, warna dan penerimaan umum. Pada pembuatan sari buah rambutan dengan filtrasi membran dipelajari pengkondisian pH dan suhu penyimpanan yang berbeda serta pengaruhnya terhadap berbagai karakteristik sari buah yang dihasilkan, diantaranya karakteristik kimia : total asam (%), vitamin C (%), bilangan formol (ml N NaOH/100 ml); karakteristik fisik : kejernihan (% transmitans), viskositas (cP) ; karakteristik mikrobiologi; dan uji organoleptik : aroma, rasa, warna dan penerimaan umum.
Metode pengumpulan data dengan penilaian secara subyektif (uji organoleptik) dengan menggunakan 15 panelis agak terlatih dan penilaian obyektif. Rancangan percobaan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktorial dengan 3 kali pengulangan yang dilanjutkan dengan uji lanjut Tukey. Analisis data dilakukan dengan menggunakan SPSS versi 13,0.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada uji anova untuk sari buah tanpa filtrasi dan sari buah dengan filtrasi secara keseluruhan menunjukkan perbedaan. Hasil uji anova pada sari buah tanpa filtrasi menunjukkan bahwa perlakuan pengkondisian pH, penambahan pengawet dan penambahan zat penstabil memberikan pengaruh yang tidak nyata pada total asam, vitamin C, dan viskositas tetapi memberikan pengaruh yang nyata pada taraf 5% pada kejernihan, pH, dan total padatan terlarut sari buah rambutan tanpa filtrasi yang dihasilkan. Sedangkan untuk sari buah dengan filtrasi hasil uji anova menunjukkan bahwa perlakuan pengkondisian pH dan penyimpanan pada suhu yang berbeda memberikan pengaruh yang tidak nyata terhadap total asam, vitamin C, dan kejernihan serta memberikan pengaruh yang nyata pada taraf 5% untuk bilangan formol, pH, dan total padatan terlarut yang dihasilkan.
Analisis mikrobiologis menunjukkan bahwa ada beberapa perlakuan yang memenuhi syarat mutu minuman sari buah berdasarkan SNI, yaitu 2x102 koloni/gr. Hasil uji organoleptik menunjukkan bahwa penilaian panelis terhadap aroma, rasa, warna dan penerimaan umum sari buah rambutan tanpa filtrasi berada pada kisaran netral sampai sangat suka, sedangkan penilaian panelis terhadap aroma, rasa, warna dan penilaian umum terhadap sari buah dengan filtrasi berada pada kisaran agak tidak suka sampai suka.
Perlakuan terbaik diperoleh dengan menggunakan teknik pembobotan, adapun kriteria yang digunakan adalah SNI 01-3719-1995 tentang syarat mutu minuman sari buah. Perlakuan terbaik untuk sari buah rambutan tanpa filtrasi adalah perlakuan penambahan zat penstabil (karagenan 1,25 g/l + CMC 1,25 g/l) dan penambahan pengawet (asam benzoat 0,25 g/l + asam sorbat 0,25 g/l) dengan kriteria yang dan memiliki masa simpan 4 bulan sedangkan kontrol hanya mampu bertahan pada minggu pertama. Perlakuan terbaik untuk sari buah dengan filtrasi membran adalah perlakuan pengaturan pH dan penyimpanan pada suhu 5oC±2oC sesuai dengan karakteristik-karakteristik yang dianalisis dengan masa simpan selama 4 bulan, sedangkan ketiga perlakuan lainnya hanya mampu bertahan selama 3 bulan.
Perhitungan studi kelayakan secara finansial dan perhitungan nilai tambah (value added) berdasarkan Hayami dan Kawagoe (1987) dilakukan untuk melihat kesiapan kedua teknologi pengolahan ini diaplikasikan dimasyarakat. Hasil analisis kelayakan finansial dengan suku bunga 17% dan lama proyek 10 tahun menunjukkan bahwa produk sari buah rambutan tanpa membran seharga Rp 3.500,- @ 300 ml layak dilaksanakan dengan NPV Rp 1.816.435.505,-, IRR 20,33%, Net B/C 1,70, PBP 2,83 tahun, dan BEP 108.409 unit/tahun. Sedangkan untuk produk sari buah rambutan dengan filtrasi seharga Rp 8.300,- @ 300 ml layak dilaksanakan dengan NPV Rp 1.305.475.544,-, IRR 18,40%, Net B/C 1,64, PBP 2,95 tahun, dan BEP 41.855 unit/tahun.
Nilai tambah untuk sari buah tanpa filtrasi pada harga bahan baku Rp 1.500,- adalah Rp 1.720,99 /kg, rasio nilai tambah sebanyak 29,20 %, imbalan tenaga kerja Rp 250 /kg, bagian tenaga kerja 14,53 %, keuntungan Rp 1.470,99 dan tingkat keuntungan 24,96. Sedangkan nilai tambah untuk sari buah dengan filtrasi membran adalah Rp 2.127/kg, rasio nilai tambah 53,60%, imbalan tenaga kerja Rp 167,-, bagian tenaga kerja sebanyak 7,83%, keuntungan Rp 1.960,64/kg dan tingkat keuntungan 49,40%.
© Hak Cipta milik IPB, Tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
a. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
b. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
DESAIN PROSES PERBAIKAN KUALITAS
SARI BUAH RAMBUTAN MELALUI MODIFIKASI
PROSES PENGOLAHAN DENGAN MENGGUNAKAN
TEKNOLOGI MEMBRAN
Oleh :
ARNIDA MUSTAFA
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Judul Tesis : Desain Proses Perbaikan Kualitas Sari Buah Rambutan Melalui Modifikasi Proses Pengolahan Dengan Menggunakan Teknologi Membran
Nama Mahasiswa : Arnida Mustafa N I M : F351070071
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Ani Suryani, DEA
Dr. Ir. Setyadjit, M.App.Sc Ketua Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Teknologi Industri Pertanian
Prof. Dr. Ir. Irawadi Jamaran Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S Tanggal Ujian : 12 januari 2010 Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2008 ini adalah Desain Proses
Perbaikan Kualitas Sari Buah Rambutan Melalui Modifikasi Proses Pengolahan Dengan Menggunakan Teknologi Membran sebagai salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini tidak akan tersusun tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Dr. Ir. Setyadjit, M.App.Sc selaku anggota komisi pembimbing atas segala bimbingan, bantuan, dan motivasi baik berupa moril maupun materi yang telah diberikan selama penelitian dan penyusunan tesis. Dr. Ir. Endang Warsiki, MT atas kesediaannya sebagai penguji luar komisi dan memberikan masukan yang sangat bermanfaat.
2. Ketua Program studi Teknologi Industri Pertanian dan staf pengajar program studi Teknologi Industri Pertanian IPB atas ilmu dan bimbingan selama penulis menempuh pendidikan di IPB.
3. Kepala dan seluruh staf Balai Besar Pasca Panen Litbang Deptan yang bersedia memfasilitasi dan mendanai penelitian ini.
4. Rekan-rekan TIP 2007, Pak Alfi Asben, Pak Alexi, Yessy Rosalina, Dewi Cakrawati, I Wayan Arnata, Iffan Maflahah, Nurhidayah Didu atas dukungan dan kebersamaannya selama belajar dan penelitian. Syamsul Marlin atas semangat dan dukungannya.
5. Ayahanda Drs. H. Mustamin Dullah dan Ibunda Hj. Fatimah Hakim, atas segenap doa, semangat, kasih sayang dan dukungannya selama ini. Saudara-saudaraku Hj. Fatmawati, SE dan Abd Rahim; Ipda. Abd Haris dan Nurcahaya; Ahmad Karim, SE; Firman, Spd., Mpd dan Ir. Sri Mulyani, MS; Brigadir.
Amirullah dan Faridha, Spd; Faisal, ST dan Andi Astrid, SE. Spd; Arnisa Mustafa, ST dan Anwar Jatim, S.TP; Keluarga Muh Saleh SH. MM dan A. A. Putri Suciptowati serta seluruh keluarga besar yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas dukungan moral dan materinya selama penulis menyelesaikan S2.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2010
Arnida Mustafa
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Karampuang, 12 mei 1983 dari Ayahanda Drs H. Mustamin Dullah dan Ibunda Hj. Fatimah Hakim. Penulis merupakan putri bungsu dari delapan bersaudara.
Penulis menyelesaikan Pendidikan Dasar dan Menengah di Bulukumpa mulai tahun 1992 sampai 1998. Pada tahun 2001 penulis lulus dari SMUN 1 Bulukumpa dan pada tahun 2002 penulis melalui Seleksi Masuk Perguruan Tinggi yaitu SPMB lulus di Universitas Hasanuddin pada Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian dan lulus pada maret 2007. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan pendidikan S2 di pasca sarjana Institut Pertanian Bogor pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Identifikasi Masalah ... 4
1.3. Tujuan Penelitian ... 4
1.4. Ruang Lingkup dan Batasan Penelitian ... 5
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Rambutan (Nephelium Lappaceum) ... 6
2.2. Sari Buah ... 9
2.2.1. Karakteristik Sari Buah ... 12
2.2.2. Gula ... 13
2.2.3. Asam Sorbat dan Garamnya (Na. K Dan Ca)... 13
2.2.4. Asam Benzoat dan Garamnya (Na Dan K) ... 14
2.2.5. Karagenan ... 14
2.2.6. CarboxilmetilCellulosa (CMC)) ... 16
2.2.7. Asam Sitrat ... 17
2.3. Membran ... 18
2.3.1. Aplikasi Membran Mikrofiltrasi ... 20
2.4. Aspek Finansial dan Ekonomi dari Studi Kelayakan ... 22
2.5. Analisa Nilai Tambah ... 24
III. METODE PENELITIAN 3.1. Kerangka Pemikiran ... 28
3.2. Bahan dan Peralatan ... 28
3.3. Metode Penelitian ... 29
3.3.1. Penelitian Pendahuluan ... 30
3.3.1.1. Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 30
3.3.1.2. Sari Buah Dengan Filtrasi ... 32
3.3.2. Penelitian Utama ... 36
3.3.2.1. Rancangan Percobaan ... 36
3.3.2.2. Analisa Finansial ... 38
Halaman
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Penelitian Pendahuluan ... 39
4.1.1. Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 39
4.1.2. Sari Buah Dengan Filtrasi ... 42
4.2. Penelitian Utama ... 44
4.2.1. Karakterisasi Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 44
4.2.2. Karakterisasi Sari Buah Dengan Filtrasi ... 67
4.2.3. Penentuan Perlakuan Terbaik ... 85
4.2.3.1. Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 85
4.2.3.2. Sari Buah Dengan Filtrasi ... 85
4.2.4. Analisis Kelayakan Finansial ... 86
4.2.4.1. Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 87
4.2.4.2. Sari Buah Dengan Filtrasi ... 91
4.2.5. Analisis Nilai Tambah ... 96
4.2.5.1. Sari Buah Tanpa Filtrasi ... 96
4.2.5.2. Sari Buah Dengan Filtrasi ... 97
V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 99
B. Saran ... 99
DAFTAR PUSTAKA ... 100
DAFTAR TABEL
Halaman1. 2. 3. 4. 5.
Kandungan nutrisi buah rambutan per 100 gram daging buah ...
Syarat mutu minuman sari buah .. ... . Spesifikasi mutu karagenan... Ringkasan hasil penelitian aplikasi membran pada sari buah...
Model perhitungan nilai tambah dari hayami dan
kawagoe (1993) ...
8 10 15 21 26 6. 7. 8. 9.
Karakteristik kandungan kimia buah rambutan jenis lebak bulus ...
Neraca massa proses pembuatan sari buah rambutan tanpa filtrasi .. ...
Neraca massa proses pembuatan sari buah rambutan dengan filtrasi... Perubahan tpt (total padatan terlarut) dan pH pada sari buah
rambutan . 39 39 42 43 10. 11.
Analisis TPC sari buah rambutan tanpa filtrasi selama
penyimpanan ..
Analisis TPC sari buah rambutan dengan filtrasi membran selama
penyimpanan . ..
60
78 12.
13.
Pembobotan perlakuan terbaik sari buah rambutan tanpa filtrasi ... ...
Pembobotan perlakuan terbaik sari buah rambutan dengan filtrasi... .
85
86 14. Kriteria investasi produksi sari buah rambutan tanpa filtrasi
membran ... 89 15.
16.
17.
18.
Hasil analisis sensitivitas sari buah rambutan tanpa filtrasi
membran ...
Kriteria investasi produksi sari buah rambutan dengan filtrasi membran ... Hasil analisis sensitivitas sari buah rambutan dengan filtrasi membran ... Hasil perhitungan nilai tambah industri sari buah tanpa filtrasi pada berbagai tingkat harga bahan baku...
91
93
95 97 19. Hasil perhitungan nilai tambah industri sari buah dengan filtrasi
membran pada berbagai tingkat harga bahan baku
DAFTAR GAMBAR
Halaman1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Buah rambutan... Produksi buah rambutan periode tahun 2001-2007... Skema kegiatan penelitian .. .. Diagram alir penelitian ..
Diagram alir pembuatan sari buah rambutan tanpa filtrasi ...
Diagram alir pembuatan sari buah rambutan dengan filtrasi ...
Skema proses mikrofiltrasi sari buah rambutan... Sari buah rambutan tanpa filtrasi... Perubahan fisik sari buah pada beberapa tahapan proses...
6 7 28 30 31 33 34 41 43 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
Grafik persentase total asam pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik persentase vitamin C pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik persentase kejernihan (%T) pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan .. ... Grafik viskositas (cp) pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik pengukuran pH pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik persentase tpt (total padatan terlarut) (obrix) pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik skor uji organoleptik aroma pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik skor uji organoleptik rasa pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik skor uji organoleptik warna pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik skor uji organoleptik penerimaan umum pada sari buah rambutan dengan berbagai perlakuan... Grafik persentase total asam (%) pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik persentase vitamin C pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... 46 48 51 54 56 59 62 64 65 66 68 69
DAFTAR GAMBAR
Halaman22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.
Grafik kadar bilangan formol pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik persentase kejernihan (%T) pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik persentase pengukuran pH pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran .. ... Grafik persentase tpt (obrix) pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik skor uji organoleptik aroma pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik skor uji organoleptik rasa pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik skor uji organoleptik warna pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran... Grafik skor uji organoleptik penerimaan umum pada sari buah rambutan dengan filtrasi membran...
72 73 75 77 80 81 82 84
