OPTIMASI PRODUKSI TEPUNG MOCAF (MODIFIED CASSAVA FLOUR) DENGAN MESIN ROTARY DRYER MENGGUNAKAN METODE RESPON PERMUKAAN

OPTIMASI PRODUKSI TEPUNG MOCAF (MODIFIED CASSAVA FLOUR) DENGAN MESIN ROTARY DRYER MENGGUNAKAN

METODE RESPON PERMUKAAN

SKRIPSI

Oleh:

NURMA ANDARINI SELIAN

140305009 / ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019

OPTIMASI PRODUKSI TEPUNG MOCAF (MODIFIED CASSAVA FLOUR) DENGAN MESIN ROTARY DRYER MENGGUNAKAN

METODE RESPON PERMUKAAN

SKRIPSI

Oleh:

NURMA ANDARINI SELIAN

140305009 / ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

Skrispi Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2019

Judul Skripsi : Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Mesin Rotary Dryer menggunakan Metode Respon Permukaan

Nama : Nurma Andarini Selian

NIM : 140305009

Program Studi : Ilmu dan Teknologi Pangan

Disetujui oleh : Komisi Pembimbing

Ridwansyah, STP, M.Si. Ir. Sentosa Ginting, MP.

Ketua Anggota

Mengetahui:

Prof. Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si Ketua Program Studi

Tanggal Lulus : 20 Maret 2019

LEMBAR PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa segala persyaratan dalam skripsi yang berjudul “Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Mesin Rotary Dryer menggunakan Metode Respon Permukaan”

adalah benar merupakan gagasan dan hasil pemikiran saya sendiri di bawah arahan pembimbing. Semua data dan informasi yang digunakan dalam skripsi ini telah dinyatakan secara jelas dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi serta dapat diperiksa kebenarannya. Skripsi ini juga belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana pada Program Studi sejenis di Perguruan Tinggi lain.

Demikian pernyataan ini dibuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya.

Medan, April 2019

(Nurma Andarini Selian)

ABSTRAK

NURMA ANDARINI SELIAN : Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Mesin Rotary Dryer Menggunakan Metode Respon Permukaan dibimbing oleh RIDWANSYAH dan SENTOSA GINTING.

Penelitian ini digunakan untuk meningkatkan produksi tepung mocaf dengan mengganti proses pengeringan mocaf dari menggunakan pengeringan matahari menggunakan pengeringan berbasis mekanis yaitu rotary dryer yang tidak bergantung pada cuaca, proses pengeringan yang singkat dan dapat mengeringkan mocaf dalam skala besar. Penelitian ini dilakukan di Rumah Tepung dan Laboratorium Analisa Kimia Bahan Pangan, Fakultas Pertanian USU, Medan, menggunakan desain percobaan metode respon permukaan 3 faktor yaitu suhu (X1 : 40

^o

C, 50

^o

C, 60

^o

C), waktu (X2 : 6 jam, 7 jam, 8 jam) dan jumlah chips mocaf (X3 : 5 kg, 10 kg, dan 15 kg). Dari percobaan yang optimal di analisa kualitas fisik, kimia dan fungsional tepung mocaf dan tepung ubi kayu dengan berbagai metode pengeringan yaitu matahari, rotary dryer, dan kombinasi matahari dan rotary dryer. Parameter yang dianalisa adalah laju pengeringan, kadar air, efisiensi gas, kadar abu, swelling power, densitas kamba, daya serap air, daya serap minyak, baking expansion, derajat putih, kadar pati, kadar amilosa, dan kadar amilopektin.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa suhu, waktu pengeringan, dan jumlah chips mocaf berpengaruh signifikan terhadap respon kadar air, efisiensi gas, dan baking expansion tepung mocaf yang dihasilkan. Suhu 50

^o

C, waktu pengeringan 7 jam, dan jumlah chips mocaf 10 kg adalah desain optimal dari faktor untuk menghasilkan respon yang sesuai standar tepung mocaf. Metode pengeringan tepung mocaf dan tepung ubi kayu memberikan pengaruh yang sangat nyata untuk kadar air, kadar abu, daya serap air, daya serap minyak, baking expansion, derajat putih, kadar pati, kadar amilosa, dan kadar amilopektin, serta berpengaruh nyata untuk swelling power.

Kata kunci : mocaf, rotary dryer, metode respon permukaan, metode pengeringan

i

ABSTRACT

NURMA ANDARINI SELIAN : Optimization Of Mocaf Flour Production (Modified Cassanova Flour) With Rotary Dryer Machine Using Surface Response Method supervised by RIDWANSYAH and SENTOSA GINTING.

This study was applied to increase mocaf flour production by replacing mocaf drying process from using solar drying to mechanical based drying that is rotary dryer which doesn't depend on weather, brief drying process and able to dry in large scale. This study performed at Flour House and Food Chemistry Analysis Laboratory, Agriculture Faculty, Universitas Sumatera Utara Medan using Surface Response experimental design method with three factors namely temperature (X1: 40

^o

C, 50

^o

C, 60

^o

C), period (X2: 6 hr, 7 hr, 8 hr) and the amount of mocaf chips (X3: 5 kg, 10 kg, and 15 kg). From the optimal experiment were analyzed physical quality, chemical and functional mocaf and cassava flours with various drying method consist of solar, rotary dryer and the combination of solar and rotary dryer. The parameters analyzed were drying rate, water level, gas efficiency, ash content, swelling power, cage density, water absorption, oil absorption, baking expansion, white degree, starch content, amylose content and amylopectin levels.

The results of this study indicated that the period of drying and the amount of mocaf chips had significant effect on the response of water level, gas efficiency and baking expansion mocaf flour produced. Temperature of 50

^o

C, 7 hours drying period and 10 kg mocaf chips was an optimal design of the factors to deliver the result according to standard of mocaf flour. Mocaf and Cassava flours drying method provides the highly significant effect for water level, ash content, water absorption, oil absorption, baking expansion, white degree, starch content, amylose content and amylopectin levels, with real effect for swelling power.

Keywords: mocaf, rotary dryer, surface response method, drying method

RIWAYAT HIDUP

NURMA ANDARINI SELIAN dilahirkan di Medan pada tanggal 23 Mei 1996 dari ayahanda Rahman Effendi Selian dan ibunda Sutarsih. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara. Penulis menempuh pendidikan di TK Islam Taqarrub (2001-2002), SD Sultan Iskandar Muda Medan (2003-2008), SMP Sultan Iskandar Muda Medan (2009-2011), dan SMA Sultan Iskandar Muda Medan (2012-2014). Penulis berhasil masuk ke Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) pada tahun 2014.

Penulis melaksanakan Praktik Kerja Lapang (PKL) di PT. Socfindo SSPL Bangun Bandar pada tanggal 25 Agustus- 25 September 2017.

Penulis aktif dalam kepengurusan Ikatan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan (IMITP) sebagai anggota. Penulis pernah mendapatkan beasiswa dari DIKTI dalam program BBM (Bantuan Belajar Mahasiswa). Penulis juga ikut serta sebagai salah satu anggota dalam pengabdian masyarakat bersama dosen Fakultas Pertanian dan Wakil Rektor I Universitas Sumatera Utara dengan judul Pemanfaatan dan Pelestarian Pertanian Kelapa dan Pengolahan Produk dengan Bahan Dasar Kelapa pada tahun 2017. Selain itu, penulis menjadi asisten di Laboratorium Mikrobiologi Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan.

Penulis menyelesaikan tugas akhirnya untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan pada program studi Ilmu dan Teknologi Pangan dengan melakukan penelitian yang berjudul ”Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) Menggunakan Mesin Rotary Dryer Menggunakan Metode Respon Permukaan”.

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT. atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan usulan penelitian yang berjudul “Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) Menggunakan Mesin Rotary Dryer Menggunakan Metode Respon Permukaan”.

Pada penulisan skripsi ini penulis telah dibantu oleh berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Allah SWT. yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

2. Kedua orang tua tercinta dari penulis yang telah memberikan berbagai dukungan. Terima kasih atas doa, semangat, kasih sayang, dan perhatian yang sudah diberikan.

3. Ibu Prof. Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si selaku Ketua Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan.

4. Bapak Ridwansyah, STP , M. Si. selaku Ketua Komisi Pembimbing Skripsi.

Terima kasih atas bimbingan, motivasi, koreksi, dan saran yang membangun selama ini.

5. Bapak Ir. Sentosa Ginting, MP. selaku Anggota Komisi Pembimbing Skripsi.

Terima kasih atas bimbingan, motivasi, koreksi, dan saran yang membangun selama ini.

6. Seluruh staf pengajar dan pegawai di Program Studi Ilmu dan Teknologi

Pangan.

7. Teman yang baik Nursarah, Nazhifa Mahfuzhah, dan Kansari dan abang kakak 2013 atas segala motivasi dan dukungan serta bantuan dan selalu sedia menjawab segala pertanyaan.

8. Teman yang hebat dan mengagumkan Raudha, Astri, Humaira, Bunga, Nesya, Ria, Elis, Nidiya, Nisna, Fitri Eka, Amilia, Riska dan Fakhri atas segala motivasi, dukungan, bantuan kepada penulis selama masa perkuliahan dan penelitian.

9. Teman seperjuangan Ilmu dan Teknologi Pangan 2014, terima kasih atas kebersamaan, kerjasama, bantuan dan motivasinya kepada penulis selama perkuliahan dan penelitian di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan.

10. Yang terkasih dan tersayang Dimas Bagus Nugraha Sitorus dan Inal, Suci Heriani, Nabila, dan Indah atas segala bantuan, motivasi dan saling menyemangati selama masa sekolah hingga selesai penelitian.

11. Asisten Laboratorium Analisa Kimia Bahan Pangan, dan asisten Laboratorium Mikrobiologi dan Pegawai CIKAL (Bu Ita) terima kasih atas kerjasama, bantuan dan motivasinya selama penelitian berlangsung.

12. Terima kasih kepada DIKTI yang telah memberikan beasiswa BBM (Bantuan Belajar Mahasiswa) selama saya kuliah sejak tahun 2015-2017.

Terima kasih atas kebersamaannya dan semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, April 2019 Penulis

v

DAFTAR ISI

Hal

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

RIWAYAT HIDUP ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1

Perumusan Masalah ... 1

Tujuan Penelitian ... 4

Kegunaan Penelitian... 4

Hipotesis Penelitian ... 5

TINJAUAN PUSTAKA Ubi kayu (Manihot utilissima) ... 6

Kandungan gizi ubi kayu (Manihot utilissima) ... 7

Manfaat Ubi kayu ... 7

Modified Cassava Flour (Mocaf) ... 9

Manfaat tepung mocaf ... 10

Bakteri Asam Laktat dalam fermentasi mocaf ... 10

Metode Pengeringan ... 11

Rotary dryer ... 12

Metode Respon Permukaan ... 16

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian ... 20

Bahan dan Reagensia Penelitian ... 20

Alat Penelitian ... 20

Metode Penelitian... 21

Model Rancangan... 22

Pelaksanaan Penelitian ... 23

Pembuatan Tepung Ubi Kayu Termodifikasi ... 23

Pengamatan dan Metode Pengukuran Data ... 27

Penentuan Derajat Putih ... 28

Penentuan Kadar Air ... 28

Penentuan Kadar Abu ... 28

Penentuan Daya Serap Air/Daya Serap Minyak ... 29

Penentuan Densitas Kamba ... 30

Penentuan Swelling Power ... 30

Penentuan Uji Baking Expansion ... 30

Penentuan Kadar Pati ... 31

Penentuan Kadar Amilosa dan Amilopektin ... 32

Skema Penelitian ... 33

HASIL DAN PEMBAHASAN Rancangan desain metode respon permukaan pada pengeringan chips mocaf dengan faktor suhu, waktu dan kuantitas chips ... 35

Optimasi waktu pengeringan, berat chips mocaf, dan suhu pada pengeringan tepung mocaf dengan rotary dryer dengan metode respon permukaan ... 38

Respon permukaan dari kadar air ... 38

Respon permukaan dari efisiensi gas ... 41

Respon permukaan penurunan kadar air chips setiap jam ... 44

Respon permukaan daya serap minyak ... 44

Respon permukaan daya serap air ... 44

Respon permukaan swelling power ... 45

Respon permukaan kadar abu ... 45

Respon permukaan densitas kamba ... 45

Respon permukaan derajat putih ... 45

Respon permukaan baking expansion ... 46

Pengaruh pengeringan menggunakan matahari, rotary dryer, dan kombinasi matahari dan rotary dryer terhadap muru tepung ubi kayu dan tepug mocaf yang dihasilkan ... 49

Karakteristik fisik, fungsional, dan kimia tepung mocaf dan tepung ubi kayu dengan pengeringsn matahari, rotary dryer, dan perlakuan kombinasi ... 50

Optimasi metode pengeringan matahari, rotary dryer dan pengeringan kombinasi terhadap mutu tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 52

Kadar Air ... 52

Kadar Abu ... 54

Swelling Power ... 56

Daya Serap Air ... 57

Daya Serap Minyak ... 58

Baking Expansion ... 60

Derajat Putih ... 61

Kadar Pati ... 64

Kadar Amilosa ... 66

Kadar Amilopektin ... 67

vii

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan ... 70

Saran ... 71

DAFTAR PUSTAKA ... 72

LAMPIRAN ... 76

DAFTAR TABEL

No. Hal

1. Komposisi kimia dan nilai gizi ubi kayu ... 8

2. Syarat mutu tepung mocaf berdasarkan SNI 7622-2011 ... 10

3. Kode dan faktor minimum dan maksimum ... 21

4. Rancangan Komposit Pusat Ordo Kedua dengan Tiga Faktor ... 21

5. Kode dua level eksperimen II ... 36

6. Rancangan desain eksperimen II ... 37

7. Data pengamatan kadar air pada chips mocaf ... 39

8. Konsumsi gas dalam pengeringan mocaf ... 42

9. Baking expansion pada tepung mocaf ... 47

10. Karakteristik fisik, fungsional, dan kimia dari tepung ubi kayu dengan berbagai metode pengeringan ... 50

11. Karakteristik fisik, fungsional, dan kimia dari tepung ubi kayu dengan berbagai metode pengeringan ... 51

ix

DAFTAR GAMBAR

No. Hal

1. Ubi kayu ... 7

2. Contoh gambar kontur dan contoh plot hasil permukaan respon ... 19

3. Diagram alir proses pengolahan ubi kayu menjadi chips kering ... 24

4. Rotary dryer ... 25

5. Skema pembuatan tepung ubi kayu termodifikasi ... 33

6. Skema pembuatan tepung ubi kayu dan tepung mocaf ... 34

7. Plot respon permukaan pada kadar air ... 40

8. Plot respon permukaan efisiensi gas pada pengeringan mocaf ... 43

9. Plot respon permukaan baking expansion ... 48

10. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap kadar air tepung ... 53

11. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap kadar abu tepung ... 55

12. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap swelling power tepung ... 56

13. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap daya serap air tepung ... 58

14. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap daya serap minyak tepung ... 59

15. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap baking expansion tepung ... 60

x

16. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap derajat putih tepung ... 62 17. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan

kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap kadar pati tepung ... 64 18. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan

kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap kadar amilosa tepung ... 67 19. Pengaruh metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan

kombinasi pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu terhadap kadar amilopektin tepung ... 68

xi

DAFTAR LAMPIRAN

No. Hal

1. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan kadar air ... 76 2. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan efisiensi gas . 78 3. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan daya serap

minyak ... 80 4. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan daya serap

air ... 82 5. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan swelling

power ... 84 6. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan kadar abu ... 86 7. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan densitas

kamba ... 88 8. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan derajat putih

... 90 9. Rancangan desain eksperimen metode respon permukaan baking

expansion ... 92 10. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi terhadap kadar air tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 94 11. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi terhadap kadar abu tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 96 12. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi terhadap swelling power tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 98 13. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap daya serap air tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 100 14. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap daya serap minyak tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 101

15. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap baking expansion tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 102 16. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap derajat putih tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 103 17. Data laju pengeringan pada tepung mocaf dengan rancangan desain

metode respon permukaan ... 104 18. Data laju pengeringan pada tepung mocaf dan tepung ubi kayu

dengan metode pengeringan matahari, rotary dryer, dan kombinasi .... 110 19. Kurva standar pati dalam penentuan kadar pati ... 116 20. Kurva standar amilosa dalam penentuan kadar amilosa ... 116 21. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap kadar pati tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 117 22. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap kadar amilosa tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 118 23. Data pengamatan, daftar sidik ragam, dan uji LSR optimasi metode

pengeringan matahari, rotary dryer, dan pengeringan kombinasi

terhadap kadar amilopektin tepung mocaf dan tepung ubi kayu ... 119

xiii

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang memiliki berbagai macam sumber pangan pokok yang memiliki kandungan karbohidrat tinggi serta nutrisi yang kompleks. Oleh karena itu pemerintah menerapkan program PAJALE atau biasa dikenal dengan semarak untuk meningkatkan swasembada pangan dengan menanam padi, jagung dan kedelai pada tahun 2015 yang direncanakan akan berjalan hingga 2019. Tanaman pajale merupakan sumber bahan pangan pokok yang memiliki kandungan karbohidrat dan protein yang dapat menjadi sumber karbohidrat masyarakat. Program Upaya Khusus (UPSUS) swasembada pangan merupakan upaya yang dilakukan pemerintah untuk mencapai swasembada pangan di Indonesia. Program ini dilakukan serentak di beberapa provinsi di Indonesia, diantaranya yaitu Jawa Tengah, Jawa Timur, Sumatera Utara, Sulawesi Selatan, Jambi, Kalimantan Barat, Kalimantan Selatan dan Kalimantan Tengah (Kementrian Pertanian Republik Indonesia, 2015). Selain pajale, bahan pangan pokok lainnya yang dapat menjadi sumber karbohidrat masyarakat dengan ketersediaannya yang melimpah yaitu ubi kayu. Ubi kayu merupakan salah satu tanaman pangan yang penting sebagai sumber karbohidrat dan bahan baku makanan, kimia, dan pakan ternak. Potensi umbi-umbian sebagai sumber karbohidrat sekaligus sebagai bahan baku produk tepung yang tidak kalah dengan kualitas terigu impor.

Rendahnya harga ubi kayu dipengaruhi oleh sifat ubi kayu segar yang

mudah rusak bila tidak segera dilakukan penanganan pasca panen karena kadar air

ubi kayu segar yang tinggi, adanya asam sianida (HCN) yang mengandung racun

(Kurniati, dkk., 2012). Ubi kayu sering dianggap bahan baku yang bermutu

rendah karena rendahnya protein, mineral dan vitamin. Ubi kayu di beberapa

2

daerah penggunaannya digunakan sebagai makanan membantu untuk meringankan masalah kelaparan sehingga sangat penting dalam hal keamanan pangan. Oleh karena itu, dibutuhkan proses untuk meningkatkan produksi pengolahan ubi kayu untuk dapat mengurangi tingkat kerusakan pada ubi kayu akibat produksi ubi kayu yang melimpah. Untuk meningkatkan kualitas dari ubi kayu dibutuhkan pengolahan ubi kayu mejadi produk yang dapat meningkatkan nilai gizi serta meningkatkan produksi pengolahan bahan baku ubi kayu yaitu dengan melakukan modifikasi menjadi tepung mocaf.

Tepung mocaf merupakan salah satu produk olahan dari ubi kayu yang menjadi tepung dengan metode yang berbeda dari pembuatan tepung ubi kayu pada umumnya. Tepung mocaf melalui proses fermentasi berbeda dengan tepung ubi kayu yang hanya melalui proses pengeringan chips saja. Perbedaan proses pengolahan ubi kayu dalam pembuatan tepung mocaf ini memiliki pengaruh terhadap ubi kayu memiliki kandungan gizi yang tinggi dan dapat menghasilkan produk makanan dari tepung mocaf dengan kualitas yang baik seperti pembuatan makanan menggunakan tepung gandum. Tepung mocaf merupakan komoditas tepung cassava dengan teknik fermentasi sehingga produk yang dihasilkan memiliki karakteristik mirip seperti terigu, yaitu putih, lembut, dan tidak berbau ubi kayu. Dengan karakterisrik yang mirip dengan terigu, tepung mocaf dapat menjadi komoditas subtitusi tepung terigu (Kurniati, dkk., 2012). Meskipun tepung mocaf dapat menjadi alternatif untuk subtitusi tepung terigu yang dapat mengurangi angka impor tepung terigu, masalah lain yang ditemui di lapangan adalah produksi tepung mocaf yang terhambat akibat kurangnya fasilitas dalam pengeringan tepung mocaf menjadi salah satu penyebab masih rendahnya produksi tepung mocaf di Indonesia.

Pengeringan matahari masih menjadi andalan yang digunakan dalam

pengeringan chips ubi kayu mocaf sehingga membutuhkan beberapa hari untuk

dapat menghasilkan tepung mocaf (Damayanti, dkk., 2016). Meskipun murah, pengeringan matahari masih memiliki kendala kebersihan chips ubi kayu terfermentasi karena dapat dengan mudah terkontaminasi apabila alas pengeringan tidak bersih, dan mudah terkontaminasi udara dan polusi. Oleh karena itu, dibutuhkan metode atau alat pengeringan yang dapat menggantikan metode pengeringan tradisional dengan matahari namun dapat digunakan untuk mengeringkan mocaf skala besar.

Alat pengeringan rotary dryer merupakan salah satu contoh alat yang dapat digunakan dalam mengeringkan chips ubi kayu terfermentasi dalam skala besar dalam waktu yang singkat. Dengan menggunakan rotary dryer maka pengerigan chips ubi kayu terfermentasi dapat lebih mudah dan lebih singkat yang akan mengurangi dampak kerusakan chips ubi kayu terfermentasi seperti tumbuh jamur akibat pengeringan yang masih bergantung pada cuaca. Rotary dryer merupakan alat pengering berbentuk sebuah drum yang berputar secara kontinyu yang dipanaskan dengan tungku atau menggunakan gas dengan suhu yang dapat dikondisikan (Earle, 1969).

Mesin rotary dryer biasa digunakan untuk mengeringkan bahan yang berbentuk bubuk, granula, gumpalan partikel padat dalam ukuran besar.

Pemasukkan dan pengeluaran bahan terjadi secara otomatis dan berkesinambungan akibat gerakan vibrator, putaran lubang umpan, gerakan berputar dan gaya gravitasi. Sumber panas yang digunakan dapat berasal dari uap listrik, batubara, minyak tanah dan gas. Pada alat pengering rotary dryer terjadi dua hal yaitu kontak bahan dengan dinding dan aliran uap panas yang masuk ke dalam drum. Pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan dinding disebut konduksi karena panas dialirkan melalui media yang berupa logam.

Sedangkan pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan aliran uap

4

disebut konveksi karena sumber panas merupakan bentuk aliran. Metoda perpindahan panas yang terjadi adalah konveksi dan konduksi.

Pada pengeringan dengan menggunakan alat ini penyerapan panas mudah dilakukan dan terjadi penyusutan bobot yang lebih tajam dibandingkan dengan penurunan pembobotan yang dialami tray dryer. Pengeringan pada rotary dryer dilakukan pemutaran berkali-kali sehingga tidak hanya permukaan atas yang mengalami proses pengeringan, namun juga pada seluruh bagian yaitu atas dan bawah secara bergantian, sehingga pengeringan yang dilakukan oleh alat ini lebih merata dan lebih banyak mengalami penyusutan (Jumari dan Purwanto, 2005).

Dengan kemampuan rotary dryer ini maka selain mempersingkat waktu pengeringan, kuantitas chips ubi kayu terfermentasi dapat dalam jumlah yang banyak karena bentuk dari rotary dryer ini dirancang dengan tabung silinder yang besar. Oleh karena itu, pengeringan chips ubi kayu terfermentasi dengan menggunakan rotary dryer ini tentu akan meningkatkan produksi tepung mocaf dan mempermudah serta mempercepat proses pengeringan tepung mocaf.

Optimasi waktu dengan jumlah chips serta suhu yang optimum yang digunakan akan dapat dengan mudah ditentukan dengan melakukan berbagai perlakuan pengeringan dan dianalisa dengan menggunakan metode respon permukaan.

Berdasarkan hal ini, peneliti akan melakukan penelitian tentang “Optimasi Produksi Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) Menggunakan Mesin Rotary Dryer Dengan Menggunakan Metode Respon Permukaan”

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu, jumlah chips mocaf dan

suhu yang optimum yang digunakan untuk pengeringan menggunakan mesin

rotary dryer untuk menghasilkan tepung mocaf dengan mutu dan penerimaan

konsumen yang terbaik serta dapat mempercepat dan meningkatkan produksi

tepung mocaf.

Kegunaan Penelitian

Penelitian ini berguna sebagai sumber informasi untuk mengetahui optimasi pengeringan tepung mocaf dengan menggunakan mesin rotary dryer dengan menemukan kombinasi waktu, jumlah chips mocaf dan suhu yang optimum sehingga menghasilkan tepung mocaf yang bermutu dan penerimaan konsumen yang terbaik dan dapat dijadikan salah satu alternatif dalam mempercepat dan meningkatkan produksi tepung mocaf serta untuk mendapatkan data dalam penyusunan skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknologi pangan di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan,

Hipotesis Penelitian

Kombinasi waktu, jumlah chips ubi kayu terfermentasi, dan suhu optimum

dapat berpengaruh terhadap kadar air dan mutu tepung mocaf yang dihasilkan dan

dapat digunakan dalam menghasilkan tepung mocaf dengan skala besar dan mutu

yang baik.

6

TINJAUAN PUSTAKA

Ubi Kayu

Indonesia kaya akan komoditi bahan makanan pokoknya yang beraneka ragam. Makanan pokok orang Indonesia adalah beras, namun tidak dipungkiri bahwa masyarakat Indonesia memiliki makanan pokok lainnya yang dapat ditemui dengan mudah dan sering dikonsumsi oleh masyarakat luas. Adapun makanan pokok orang Indonesia lainnya yang umum dijumpai adalah ubi kayu, ubi jalar, jagung atau serealia, sagu dan lainnya. Ubi kayu adalah salah satu makanan pokok yang sangat sering dijumpai dan sangat sering diolah serta dikonsumsi masyarakat.

Ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) merupakan sumber bahan makanan

ketiga di Indonesia setelah padi dan jagung. Dengan perkembangan teknologi, ubi

kayu dijadikan bahan dasar pada industri makanan seperti sumber utama

pembuatan pati dan juga sebagai makanan olahan lainnya (Susilawati, dkk.,

2008). Ubi kayu adalah salah satu jenis tanaman tropis yang paling berguna dan

dimanfaatkan secara luas karena fungsi dan manfaatnya yang sebagai sumber

kalori yang murah dan mudah didapatkan dan memiliki rasa yang dapat diterima

secara umum (Rasulu, dkk., 2012). Berdasarkan sifat fisik dan kimia, ubi kayu

memiliki umbi atau akar pohon yang panjang dengan rata-rata bergaris tengah 2-3

cm dan panjang 50-80 cm dan merupakan cadangan makanan dari tanaman ubi

kayu tersebut. Ukuran panjang dan diameter dari umbi ditentukan oleh jenis ubi

kayu yang ditanam, lahan yang digunakan serta perawatan yang diberikan

(Susilawati, dkk., 2008).

Adapun sistematika dari tanaman ubi kayu dapat dijelaskan dalam klasifikasi ilmiah tanaman ubi kayu sebagai berikut.

Kingdom: Plantae (tumbuh-tumbuhan) Divisi : Spermatophyta (tumbuhan berbiji) Subdivisi: Agiospermae (berbiji tertutup) Kelas: Dycotiledonae (biji berkeping dua) Ordo: Euphorbiales

Famili : Euphorbiaceae Genus: Manihot

Spesies: Manihot esculenta Crantz

Ubi pada tanaman ubi merupakan akar yang memiliki bentuk berbeda dan memiliki fungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan. Bentuk dari ubi biasanya bulat memanjang, daging ubi mengandung zat pati, berwarna putih, putih gelap atau kuning gelap. Pada satu tanaman ubi dapat menghasilkan 5-10 ubi. Pada ubi juga mengandung asam sianida berkadar rendah sampai tinggi (Rukmana, 1997).

Gambar 1. Ubi kayu

Kandungan zat gizi pada ubi kayu sangat kompleks serta merupakan

sumber karbohidrat yang tinggi sehingga dapat dimanfaatkan sebagai makanan

8

pokok. Adapun kandungan gizi yang terdapat di dalam 100 gram ubi kayu adalah sebagai berikut.

Tabel 1. Komposisi kimia dan nilai gizi ubi kayu

Komposisi Jumlah

Energi (kal) 146

Kadar air 62.5

Protein (gr) 1.2

Lemak (gr) 0.3

Karbohidrat (gr) 34.7

Kalsium 33

Fosfor (mg) 40

Besi (mg) 0.7

Vitamin A (si) 0

Sumber : Margono, dkk., (1993)

Kandungan gizi pada ubi kayu, sifat fisik dan kimia pati seperti bentuk dan ukuran granula, serta komponen kimia lainnya yang terdapat di dalam ubi kayu sangat dipengaruhi oleh faktor genetika, kondisi lingkungan tempat tumbuh serta umur tanaman maupun umur panen (Moorthy, 2002).

Selain memiliki kandungan gizi dan komposisi kimia yang kompleks dan

tinggi, ubi kayu memiliki manfaat yang banyak untuk dijadikan produk. Ubi kayu

selain dapat dimanfaatkan sebagai makanan dan berbagai macam produk, juga

dapat dimanfaatkan menjadi produk hasil industri. Salah satunya adalah industri

pengolahan tepung ubi kayu atau biasa disebut cassava flour yaitu ubi kayu yang

dikeringkan di giling menjadi satu produk yang berupa partikel-partikel yang

halus, mocaf atau modified cassava flour yaitu merupakan tepung yang dihasilkan

dari ubi kayu yang telah mengalami modifikasi dalam pengolahannya dengan cara

fermentasi. Serta ubi kayu dapat diolah menjadi tepung ubi kayu merupakan

alternatif utama dan hasil yang sangat baik karena pengolahannya sederhana, tidak

mudah rusak, dapat lebih lama disimpan dan memberikan nilai yang tinggi

(Rubatzky, 1998).

Modified Cassava flour (Mocaf)

Mocaf (Modified cassava flour) adalah produk tepung yang dihasilkan dari ubi kayu yang melalui proses berbeda dengan prinsip modifikasi sel ubi kayu secara fermentasi. Mikroba yang tumbuh menyebabkan perubahan karakteristik dari tepung yang dihasilkan berupa naiknya viskositas, kemampuan gelasi, daya rehidrasi, dan kemudahan melarut. Karakteristik mocaf diduga dipengaruhi oleh jenis kultur yang ditambahkan saat fermentasi, penambahan kultur juga berpengaruh terhadap lama waktu fermentasi ubi kayu (Amanu dan Susanto, 2014).

Mikroba BAL (Bakteri Asam Laktat) digunakan dan mendominasi selama fermentasi tepung ubi kayu. Mikroba tersebut tumbuh menghasilkan enzim pektinolitik dan sellulolitik yang dapat menghancurkan dinding sel ubi kayu, sehingga terjadi liberasi granula pati. Mikroba tersebut juga menghasilkan enzim- enzim yang dapat menghidrolisis pati menjadi gula yang kemudian mengubahnya menjadi asam-asam organik, terutama asam laktat. Hal ini akan menyebabkan adanya perubahan karakteristik dari tepung yang dihasilkan (Subagio, dkk., 2008).

Proses produksi tepung kasava termodifikasi dimulai dengan pengupasan kulit ubi kayu, pencucian sampai bersih, pengecilan ukuran (pengirisan), dilanjutkan dengan tahap fermentasi selama 24 jam. Namun lama fermentasi ditentukan oleh jenis mikroorganisme yang digunakan selama proses fermentasi.

Setelah ubi kayu di fermentasi, maka dilanjutkan dengan pengeringan dan diikuti

dengan penepungan sehingga diperoleh tepung kasava termodifikasi

(Subagio, dkk., 2008).

10

Tepung mocaf menurut SNI 7622-2011 merupakan tepung yang diperoleh dari ubi kayu dengan proses fermentasi asam laktat. Syarat mutu tepung mocaf berdasarkan SNI 7622-2011 dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Syarat mutu tepung mocaf berdasarkan SNI 7622-2011

No. Kriteria uji Satuan Persyaratan

1 1.1 1.2 1.3 2 3

4 4.1 4.2 5 6 7 8 9 10 11 12 12.1 12.2 12.3 12.4 13 14 14.1 14.2 14.3 14.4

Keadaan Bentuk Bau Warna Benda asing

Serangga dalam semua bentuk stadia dan potongan-potongannya yang tampak

Kehalusan

Lolos ayakan 100 mesh (b/b) Lolos ayakan 80 mesh (b/b) Kadar air (b/b)

Abu (b/b) Serat kasar (b/b)

Derajat putih (MgO = 100) Belerang dioksida (SO

2

) Derajat asam

HCN

Cemaran logam Kadmium (Cd) Timbal (Pb) Timah (Sn) Merkuri (Hg) Cemaran arsen (As) Cemaran mikroba

Angka lempeng total (35

^o

C, 48 jam)

Escherichia coli Bacillus cereus Kapang

- - - - -

%

%

%

%

% - μg/g ml NaOH 1 N /

100 g mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg koloni/g

APN/g koloni/g koloni/g

Serbuk halus Normal Putih Tidak ada Tidak ada

Min. 90 100 Maks. 13 Maks. 1,5 Maks. 2,0 Min. 87 Negatif Maks. 4,0 Maks. 10 Maks. 0,2 Maks. 0,3 Maks. 40,0 Maks. 0,05 Maks. 0,5 Maks. 1 x 10

⁶

Maks. 10

< 1 x 10

⁴

Maks. 1 x 10

⁴

Sumber : Badan Standarisasi Nasional (2011)

Pengolahan ubi kayu dengan menggunakan proses fermentasi, menjadi

salah satu solusi untuk meningkatkan protein yang terkandung di dalamnya serta

meningkatkan nilai gizi yang lainnya. Dengan demikian, tepung ubi kayu yang

difermentasi mempunyai kelebihan daripada tepung ubi kayu, yaitu kandungan protein yang tinggi akibat bakteri yang digunakan selama proses fermentasi, HCN lebih rendah, mudah diaplikasikan dan menjadi bahan baku produksi, dispersi ke produk pangan lebih mudah, serta meningkatkan kualitas dari ubi kayu (Sadjilah, 2011). Fermentasi dapat menjadi tolak ukur kandungan gizi dari tepung mocaf.

Semakin lama waktu fermentasi, maka kadar protein akan semakin tinggi. Hal ini dikarenakan selama fermentasi bakteri asam laktat yaitu Lactobacillus plantarum menghasilkan enzim protease. Adanya kenaikan kadar protein diperoleh dari aktivitas enzim protease yang dihasilkan oleh mikroba yang ada dalam proses fermentasi. Lamanya waktu fermentasi membuat populasi bakteri asam laktat Lactobacillus plantarum semakin meningkat, sehingga membuat kadar protein terlarut meningkat (Tandrianto, dkk., 2014).

Metode Pengeringan

Kadar air merupakan jumlah kandungan air yang terdapat dalam bahan pangan. Kadar air pada bahan pangan sangat mempengaruhi umur simpan bahan.

Hal ini dikarenakan kadar air pada bahan pangan digunakan menjadi media tumbuh yang sangat cocok untuk kondisi mikroorganisme sehingga dapat menjadi penentu kerusakan suatu bahan. Jumlah kadar air pada bahan pangan sangat beragam, yaitu bahan pangan dengan kadar air tinggi, serta bahan pangan dengan kadar air sedang dan bahan pangan dengan kadar air rendah seperti tepung.

Namun, untuk mengurangi kadar air pada bahan pangan dengan tujuan memperpanjang masa simpan bahan, dapat dilakukan metode pengeringan.

Pengeringan merupakan proses penguapan atau pemindahan jumlah air pada

bahan pangan ke udara hingga bahan pangan tersebut mencapai kadar optimal

12

14% kandungan air yang akan mengurangi respon terhadap aktivitas enzim, pertumbuhan mikroorganisme serta kerusakan akibat serangga dan dapat mempertahankan umur simpannya (Suismono, 2001).

Pengeringan atau dehidrasi merupakan proses pengeluaran air dari bahan hasil pertanian atau bahan pangan. Pengeringan didefinisikan sebagai suatu proses untuk mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan dengan menggunakan energi panas, sehingga tingkat kadar air kesetimbangan dengan kondisi udara (atmosfir) normal atau tingkat kadar air yang setara dengan nilai aktifitas air (Aw) yang aman dari kerusakan mikrobiologi, enzimatis atau kimiawi yang diharapkan tidak merusak gizi dari produk pangan tersebut namun memiliki mutu yang baik (Martunis, 2012).

Waktu yang dibutuhkan dalam proses pengeringan ditentukan oleh beberapa faktor antara lain suhu udara pengering, kelembaban relatif udara pengering, laju alir udara pengering, dan kadar air bahan yang dikeringkan. Suhu udara panas yang digunakan berpengaruh terhadap lama pengeringan dan kualitas bahan hasil pengeringan. Kelembaban relatif udara berpengaruh terhadap pemindahan cairan atau uap dari dalam ke permukaan bahan serta menentukan besarnya tingkat kemampuan udara pengering dalam menampung uap air di sekitar permukaan bahan. Laju alir udara sangat diperlukan untuk mengalirkan udara panas pada seluruh bagian bahan. Semakin cepat aliran udara maka dapat mempercepat proses penghantaran panas yang dapat mempersingkat waktu pengeringan (Muchtadi, 1997).

Pengeringan juga bisa dikatakan sebagai pemindahan air dari bahan

pangan melalui pemanasan biasanya menggunakan aliran udara yang diatur. Suhu

yang digunakan dalam proses pengeringan sebaiknya tidak terlalu tinggi atau digunakan suhu optimum pengeringan sesuai dengan bahannya, hal ini karena dapat menyebabkan perubahan yang tidak diharapkan dalam bahan pangan.

Pemanasan yang berlebihan juga dapat menyebabkan terjadinya case hardening, sehingga bagian luar bahan pangan menjadi keras sementara air terperangkap di dalam bahan dan tidak dapat menembus bagian luar bahan pangan. Oleh karena itu, dalam memilih metode pengeringan yang tepat juga harus dikondisikan dengan bahan dan hasil akhir yang diinginkan agar pengeringan yang dilakukan dapat sepenuhnya berfungsi sebagai pengawetan bukan menurunkan mutu atau merusak mutu produk (Gaman dan Sherrington, 1992).

Berbagai metode pengeringan pun kini sudah banyak diterapkan untuk berbagai macam produk pangan. Beberapa metode pengeringan yaitu dengan secara langsung, tidak langsung, ataupun kombinasinya. Secara langsung memanfaatkan tenaga matahari yaitu cara tradisional yang masih banyak diterapkan hingga kini. Metode secara tidak langsung menggunakan perantara panas melalui air ataupun udara untuk mengeringkan produk. Sedangkan untuk metode kombinasi langsung ataupun tidak langsung yaitu pengumpulan panas matahari dalam sebuah media lalu dibantu penyebaran panasnya dengan media tersebut. Intinya, panas yang dihasilkan dari matahari, namun disalurkan melalui media atau tempat. Menurut Gibbs, (1986) beberapa cara pengeringan tidak langsung yang kita ketahui yaitu pengeringan beku, pengeringan udara panas, spray drying maupun roller drying. Namun, metode pengeringan ini pun tidak sepenuhnya dapat menghabiskan atau mematikan mikroorganisme yang ada.

Salah satu mikroba yang masih dapat bertahan adalah Salmonella sp. Meskipun

14

menggunakan pengeringan spray drying untuk beberapa produk, masih dapat ditemukan mikroba tersebut dalam kondisi germinasi. Kualitas mikrobiologi dari produk kering dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya total mikroorganisme awal bahan sebelum dikeringkan, reaksi selama proses pemanasan dan pengeringan, kontaminasi selama proses, metode pengeringan dan pengemasan akhir dari produk kering.

Metode pengeringan yang dapat digunakan untuk pengeringan tepung kasava termodifikasi dapat dilakukan dengan berbagai macam cara. Baik secara manual atau tradisional menggunakan panas matahari, maupun dengan menggunakan rumah kaca metode kombinasi, ataupun metode tidak langsung dengan menggunakan alat. Yang diharapkan meskipun menggunakan metode beragam adalah hasil yang diperoleh dari tepung kasava modifikasi adalah memiliki kualitas yang baik dan kadar air yang optimum.

Pada penelitian ini metode yang digunakan dalam pengeringan tepung

kasava modifikasi adalah metode pengeringan tidak langsung yaitu dengan

menggunakan mesin rotary dryer. Menurut Mujumdar, (2006) menyatakan

pengering tipe rotari (rotary dryer) adalah alat pengeringan dengan menerapkan

sistem pembakaran dari tungku dan pengeringan bahan yag dilakukan didalam

silinder berbentuk tabung atau drum. Prinsip kerja alat pengering tipe rotari ini

adalah mengeringkan produk yang umumnya berbentuk granular atau padatan di

dalam silinder horisontal berputar yang dialiri udara panas untuk menguapkan air

produk. Pengunaan silinder horisontal berputar dimaksudkan untuk

memungkinkan aliran udara mengalir secara merata melalui permukaan produk

yang dikeringkan. Pada bagian dalam silinder pengering diberi sirip (flight) untuk

memudahkan produk terbuka terhadap aliran udara pengering. Untuk

memudahkan pergerakan produk yang dikeringkan dalam bahan dari bagian pemasukan bahan ke bagian pengeluaran, maka sirip tersebut disusun membentuk sudut tertentu sehingga bagian pemasukan bahan akan lebih tinggi dari bagian pengeluaran. Besarnya sudut yang dibentuk menentukan kecepatan aliran bahan dalam silinder pengering. Sebagai sumber panas pengering digunakan panas yang berasal dari pembakaran pada tungku dengan bahan bakar gas.

Alat rotary dryer berfungsi dalam pengeringan dengan cara mengurangi atau meminimalkan cairan kelembaban produk atau bahan melalui penanganannya kontak langsung dengan gas panas yang dihasilkan dari tungku pembakaran dari bahan bakar gas di dalam ruang pengering. Pada alat pengering rotary dryer terjadi dua hal yaitu kontak bahan dengan dinding dan aliran uap panas yang masuk ke dalam drum. Pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan dinding disebut konduksi karena panas dialirkan melalui media yang berupa logam. Sedangkan pengeringan yang terjadi akibat kontak bahan dengan aliran uap disebut konveksi karena sumber panas merupakan bentuk aliran dari tungku dengan menggunakan blower.

Pada rotary dryer terdapat beberapa komponen yaitu blower, tungku, drum atau lorong, sirip pengaduk, hopper, gear atau penggerak, motor yang menjalankan perputaran, mesin pengatur putaran dan suhu, serta rangka yang menahan alat sehingga dapat bekerja dengan baik dan optimal.

Adapun keterangan komponen yang terdapat pada alat rotary dryer adalah sebagai berikut.

1. Hopper merupakan bagian pada rotary dryer yang berfungsi sebagai

penampung atau saluran masuk bahan ke drum.

16

2. Drum berfungsi sebagai tempat pengeringan yang ada ditengah rotary dryer.

3. Tungku pemanas berguna untuk sumber energi panas yang digunakan dalam pengeringan sesuai dengan standar pengeringan. Bahan bakar yang digunakan adalah gas elpiji.

4. Blower digunakan untuk meniupkan udara panas yang telah dipanaskan pada tungku pemanas.

5. Rangka adalah penopang atau penyangga alat agar dapat tetap stabil dan kokoh.

6. Motor listrik digunakan sebagai sumber tenaga yang akan memutar pengaduk.

7. Mesin pengatur suhu dan dapat juga digunakan dalam pengaturan putaran pengaduk.

8. Poros pengaduk yang berada di dalam pengaduk yang berbentuk sirip dan berfungsi dalam mengaduk bahan agar dapat merata didalam drum serta mempercepat proses pengaduk.

Metode Respon Permukaan

Menurut Montgomery (2001), Response Surface Methodology (RSM) atau

Metode Respon Permukaan adalah sekumpulan metode-metode matematika dan

statistika yang digunakan dalam pemodelan dan analisis, yang bertujuan untuk

melihat pengaruh beberapa variabel kuantitatif terhadap suatu variabel respon dan

untuk mengoptimalkan variabel respon tersebut. Permasalahan umum pada

metode permukaan respon adalah bentuk hubungan antara variabel respon dengan

variabel independen tidak diketahui. Oleh karena itu, langkah pertama dalam

metode permukaan respon adalah mencari bentuk hubungan antara respon dengan

beberapa variabel independen melalui pendekatan yang sesuai.

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan jika melakukan analisis menggunakan metode permukaan respon. Hal pertama yang perlu dilihat adalah bentuk persamannya, apakah merupakan fungsi berorde satu atau fungsi berorde dua. Jika ternyata fungsi yang terbentuk berorde dua, selanjutnya yang perlu dilihat adalah sifat percobaan yang akan dilakukan, apakah sequential atau non sequential. Kedua hal diatas sangat berpengaruh terhadap prosedur perancangan yang akan dibuat. Untuk fungsi yang berorde satu, rancangan percobaannya cukup menggunakan 2

^k

faktorial, dimana setiap perlakuan memiliki dua level perlakuan.

Jika dibandingkan rancangan permukaan respon yang berorde dua, maka rancangan permukaan respon yang berorde satu membutuhkan lebih sedikit unit percobaan, yaitu sebanyak 2

^k

unit percobaan, dimana k adalah banyaknya faktor perlakuan (Nuryanti dan Salimy, 2008). Untuk permukaan respon yang berorde dua, rancangan percobaannya menggunakan central composite design (CCD) atau Box-Behnken design yang memerlukan jumlah unit percobaan lebih banyak daripada rancangan 2

^k

faktorial (permukaan respon berorde satu).

Menurut Myers dan Montgomery (1995), pemilihan rancangan percobaan yang sesuai beserta analisisnya untuk permukaan respon adalah hal yang sangat penting. Berikut ada beberapa kriteria dalam pemilihan rancangan percobaan yang sesuai untuk metode permukaan respon.

1. Memberikan gambaran distribusi dan informasi yang jelas berdasarkan data pada seluruh daerah yang difokuskan

2. Memungkinkan untuk mencari model yang memenuhi kelayakan model 3. Memungkinkan untuk membuat blok-blok dalam percobaan

4. Memungkinkan untuk membuat rancangan-rancangan yang mempunyai orde lebih tinggi

5. Memberikan pendugaan error dalam rancangan

6. Memberikan pendugaan koefisien model yang tepat

18

7. Memberikan pendugaan varians yang baik

8. Bersifat robust terhadap outliers maupun data hilang 9. Tidak membutuhkan unit percobaan yang besar

10. Tidak membutuhkan terlalu banyak level dalam variabel independen 11. Memberikan kemudahan dalam perhitungan parameter model

Kadang-kadang, kriteria diatas saling tidak mendukung, tetapi pemilihan rancangan harus tetap dilakukan sebaik mungkin.

Pada penelitian digunakan metode respon permukan orde kedua karena memiliki faktor yang lebih dari 2

^k

. Dalam pengerjaannya digunakan metode CCD atau Central Composite Design. Nilai optimum diperoleh dari sebuah model yang memenuhi dan mengandung kurvatur yang pada umumnya merupakan model orde kedua (Nuryanti dan Salimy, 2008) :







  











j i

j i ij k

i ii k

i

i

i

X X X X

Y   

i

 

1 2 1

0

Kelompok rancangan yang paling banyak digunakan untuk model orde

kedua ialah CCD atau central composite design. Pada umumnya CCD terdiri atas

faktorial 2

^k

(atau fraksional faktorial dengan resolusi V) atau disebut n

F

, 2k titik

atau percobaan aksial, dan titip pusat atau center point sebanyak n

_C

. Secara

praktis, CCD diterapkan melalui percobaan sekuensial. Percobaan tersebut tidak

lain merupakan faktorial 2

^k

yang telah melalui model orde pertama namun

memperlihatkan ketidaksesuaian model (lack of fit), kemudian titik-titik aksial

ditambahkan ke dalam percobaan untuk memenuhi titik-titik kuadratik dalam

model. CCD merupakan rancangan yang sangat sesuai untuk memperoleh model

orde kedua yang disajikan seperti pada Gambar 2.

(a) (b)

Gambar 2. Contoh gambar kontur (a) dan contoh plot hasil permukaan respon (b)

20

BAHAN DAN METODA

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan Mei-Juli 2018 di Rumah Tepung dan Laboratorium Analisia Kimia Bahan Pangan, Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Bahan dan Reagensia Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ubi kayu dengan umur panen 10 bulan varietas malaysia putih yang diperoleh dari Namorambe, Medan.

Bahan lain yang digunakan adalah starter mocaf Bakteri Asam Laktat.

Reagensia yang digunakan dalam penelitian ini adalah akuades dan parafin, alkohol 95%, DNS, Na K-Tartarat, phenol, dan enzim α-amilase dan minyak goreng.

Alat penelitian

Alat yang digunakan untuk pembuatan tepung mocaf serta alat yang

digunakan untuk pengujian yaitu slicer, rotary dryer, timbangan, timbangan

analitik Sartorius, disc mill, gelas ukur, alumunium foil, termometer, termokopel,

pemanas listrik Maspion, spatula, ayakan 80 mesh, corong, microwave, dan

kromameter Konica Minolta (tipe CR-400, Jepang), vortex tab dancer, kapas,

cawan porselen, tanur Carbolite Furnaces (tipe EML 11/2), oven Memmert (tipe

BMV 30), desikator. spatula, beaker glass, tabung reaksi, rak tabung, tabung

sentrifuse, sentrifuse, waterbath, pipet skala, dan Erlenmeyer.

Metode Penelitian (Montgomery, 2001)

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode respon permukaan dengan cara Central Composite Design (CCD) dengan 3 faktor yang disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3. Kode dan faktor minimum dan maksimum

Faktor -1 (Minimum) 0 (Optimum) +1 (Maksimum)

Suhu (

^o

C) 40 50 60

Waktu (Jam) 6 7 8

Berat (Kg) 5 10 15

Seluruh perlakuan terdiri dari 20 proses pengeringan menggunakan rotary dryer dimana setiap kondisi proses mengikuti rancangan percobaan komposit pusat (Tabel. 4).

Data yang diperoleh dianalisis menggunakan software Design Expert versi 11.

Tabel 4. Rancangan Komposit Pusat Ordo Kedua dengan Tiga Faktor No Suhu (

^o

C) X1 Waktu

(Jam) X2 Berat

(Kg) X3 Y

(Respon)

1 50 0,000 7 0,000 18.4090 1,682

2 50 0,000 8.6817 1,682 10 0,000

3 33.1821 -1,682 7 0,000 10 0,000

4 40 -1,000 6 -1,000 15 1,000

5 40 -1,000 8 1,000 5 -1,000

6 40 -1,000 6 -1,000 5 -1,000

7 66.8179 1,682 7 0,000 10 0,000

8 50 0,000 7 0,000 1.5910 -1,682

9 50 0,000 5.3182 -1,682 10 0,000

10 60 1,000 6 -1,000 5 -1,000

11 50 0,000 7 0,000 10 0,000

12 50 0,000 7 0,000 10 0,000

13 50 0,000 7 0,000 10 0,000

14 60 1,000 8 1,000 15 1,000

15 60 1,000 8 1,000 5 -1,000

16 60 1,000 6 -1,000 15 1,000

17 50 0,000 7 0,000 10 0,000

18 50 0,000 7 0,000 10 0,000

19 40 -1,000 8 1,000 15 1,000

20 50 0,000 7 0,000 10 0,000

22

Model Rancangan (Montgomery, 2001)

Penelitian ini dilakukan dengan metode respon permukaan model polinomial orde kedua yang fungsinya kuadratik dengan rancangan faktorial 3

^k

yaitu sebagai berikut :







  











j i

j i ij k

i ii k

i

i

i

X X X X

Y   

i

 

1 2 1

0

dimana:

Y = Respon pengamatan β0 = Intersep

βi = Koefisien linier βii = Koefisien kuadratik

βij = Koefisien interaksi perlakuan Xi = Kode perlakuan untuk faktor ke-i Xj = Kode perlakuan untuk faktor ke-j k = Jumlah faktor yang dicobakan

Model rancangan penelitian terdiri dari 2, Rancangan Acak Kelompok (RAK) Non Faktorial pada tepung ubi kayu dan tepung mocaf adalah sebagai berikut:

Yij = μ + τi + βj + εij di mana:

Yij = respon atau nilai pengamatan dari perlakuan ke i dan ulangan ke j µ = nilai tengah umum

τi = pengaruh perlakuan ke-i

βj = pengaruh blok ke-j

ε ij = pengaruh galat percobaan dari perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

Apabila diperoleh hasil yang berbeda nyata dan sangat nyata maka uji dilanjutkan dengan uji beda rataan, menggunakan uji Least Significant Range (LSR) menggunakan Tabel Duncan.

Pelaksanaan Penelitian

Pembuatan Tepung Ubi Kayu Termodifikasi

Pembuatan tepung mocaf ini menggunakan bahan baku yang seragam dan dengan umur panen yang sama. Pembuatan tepung ubi kayu termodifikasi atau tepung mocaf menggunakan beberapa tahapan proses dimulai dari penyortiran bahan baku ubi kayu harus menggunakan ubi kayu tanpa kerusakan dan dalam kondisi yang baik. Penggunaan ubi kayu yang rusak akan mempengaruhi kualitas mocaf yang dihasilkan. Pencucian ubi kayu menggunakan air mengalir sehingga kotoran yang menempel selama proses penyortiraan dan pengupasan tidak tertinggal dan tidak mempengaruhi proses fermentasi dari pembuatan tepung mocaf. Kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi hingga proses pengeringan menggunakan rotary dryer.

Pembuatan tepung ubi kayu termodifikasi dengan menggunakan starter

mocaf (Modified Cassava Flour) dilakukan sesuai dengan Soeharto (2008),

panduan tentang standarisasi Prosedur Operasi Standar (POS) dalam pembuatan

tepung mocaf, yang difermentasikan menggunakan air sumur yang dapat dilihat

pada Gambar 3.

24

Gambar 3. Diagram alir proses pengolahan ubi kayu menjadi mocaf Ubi kayu

Penerimaan ubi kayu

Pengupasan

Pencucian

Kulit Limbah

cair Air

Pengirisan dengan tebal chips 1,5 mm

Perendaman I (t = 24 jam) Air

Senyawa aktif A Senyawa aktif B

Perendaman (t= 24 jam) Air

Enzim Kultur Mikroba

Chips ubi kayu (1 ons)

Limbah cair

Perendaman II (t= 10 menit) Pressing dan pengeringan

Chips kering

Penepungan dan pengayakan dengan

80 mesh

MOCAF

Setelah diperoleh chips ubi kayu basah hasil fermentasi melalui proses press maka diukur kadar airnya, kemudian dilakukan pengeringan chips dengan matahari lalu diukur kadar airnya untuk mengetahui kadar airnya. Selanjutnya dilanjutkan pengeringan dengan metode pengeringan menggunakan mesin rotary dryer dengan perlakuan suhu 40

^o

C, 50

^o

C dan 60

^o

C selama 4 jam, 5 jam, dan 6 jam dan dilakukan dengan kuantitas chips yang berbeda jumlahnya yaitu 5 kg, 10 kg, dan 15 kg. Selanjutnya setelah chips ubi kayu terfermentasi kering, maka dihaluskan dan diayak dengan ayakan 80 mesh kemudian disimpan dengan rapat menggunakan kemasan plastik. Diukur konsumsi tabung gas dengan cara menimbang berat tabung sebelum dan sesudah pengeringan. Selanjutnya pembuatan tepung ubi kayu dengan perlakuan optimal yang diperoleh dengan metode respon permukaan serta tepung mocaf pengeringan matahari 100%

menggunakan metode yang sama.

Pengeringan menggunakan mesin rotary dryer dan layout gambar mesin yang dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Rotary dryer

26

Pengeringan dengan rotary dryer dilakukan dengan cara memasukkan chips mocaf kedalam hopper yang akan masuk kedalam drum. Didalam drum telah diatur suhu yang dideteksi dengan termokopel sesuai perlakuan. Panas berasal dari tungku yang berasal dari bahan bakar gas elpiji 3kg. Lalu panas dari tungku dialirkan kedalam drum dengan menggunakan mesin blower yang ada di belakang tungku sehingga panas akan mengalir kedalam drum. Pengeringan dilakukan di dalam drum yang berputar dan digerakkan oleh motor sebanyak 16 kali putaran ke kanan dan 16 kali putaran ke kiri serta jeda selama 6 detik untuk semua perlakuan. Di dalam drum terdapat sirip yang mengaduk chips selama proses pengeringan agar pengeringan merata.

Selanjutnya dibuat tepung ubi kayu dan tepung ubi kayu terfermentasi dengan menggunakan metode pengeringan yang berbeda. Pembuatan tepung ubi kayu yaitu dengan mengiris ubi kayu yang telah dikupas dan dibersihkan kemudian dibersihkan kembali lalu dikeringkan dengan metode pengeringan matahari. Pengeringan optimal kombinasi matahari dan rotary dryer dan pengeringan rotary dryer. Tepung ubi kayu termodifikasi juga dilakukan pengeringan dengan ketiga metode pengeringan yang sama dengan tepung ubi kayu untuk melihat perbedaannya dari mutu fisik, fungsional, kimia dan laju pengeringan yang diukur dengan cara menghitung kadar air chips ubi kayu dan chips mocaf selama pengeringan berlangsung setiap jam hingga kering.

Ketiga pengeringan tersebut merupakan pelaksanaan penelitian lanjutan

setelah ditemukan hasil optimasi dari pengeringan tepung ubi kayu termodifikasi

dengen menggunakan metode respon permukaan.

Pengamatan dan Metode Pengukuran Data

Pengamatan dan pengukuran data dilakukan dengan cara analisis terhadap parameter karakteristik fisik, kimia dan fungsional. Sebagai respon hasil yang diamati dari optimasi produksi tepung mocaf, maka diukur dengan parameter kadar air, sedangkan untuk mengetahui mutu produk optimum dari metode respon permukaan dilakukan pengujian sebagai berikut :

Derajat Putih

Penentuan derajat putih mengacu pada prosedur Badan Standarisasi Nasional (2011) dengan modifikasi. Dilakukan pengujian kecerahan atau derajat putih dengan menggunakan kamera dan dilihat pada aplikasi adobe photoshop pada sampel dengan cara diambil foto sampel. Dilakukan pengujian dengan melihat nilai L foto sampel pada aplikasi pada titik poin foto sampel sebanyak 10 titik. Nilai L pada 10 titik tersebut kemudian di rata-ratakan dan diperoleh hasil kecerahan atau nilai L pada sampel.

Kadar Air

Penentuan kadar air mengacu pada prosedur AOAC, (1995). Sampel sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam cawan alumunium yang telah dikeringkan selama satu jam pada suhu 80

^o

C dan telah diketahui beratnya. Sampel tersebut dipanaskan pada suhu 80

^o

C selama tiga jam, kemudian didinginkan dalam desikator sampai dingin kemudian ditimbang. Pemanasan dan pendinginan dilakukan berulang sampai diperoleh berat sampel konstan.