KAJIAN FORMULASI DAN ISOTERMIK SORPSI AIR
BUBUR JAGUNG INSTAN
FENNY AGUSTINA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan penulis lain telah disebutkan dalam teks dan tercantum dalam Daftar Pustaka di bagian akhir dari tesis ini.
Bogor, Juli 2008
Fenny Agustina NRP F251050131
ABSTRACT
FENNY AGUSTINA. Study of Formulation and Water Sorption Isothermic of Instant Corn Porrigde. Supervised by Dr. Ir. SUGIYONO, M.App.Sc and Dr. Ir. BAMBANG HARYANTO, M.Si.
The objectives of the research were to find the best formulation of instant corn porrigde and to study the water sorption isothermic of the product to predict its shelf life. The material used was corn (Zea mays L.) var Pioneer 11. This research consisted of dry instant corn grits production, instant corn flour production and instant corn porridge formulation. Product analyses were physical analyses (yield, bulk density, porosity, rehydration, sorption and volume swelling, viscosity, wettability and colours), chemical analyses (moisture content, ash content, protein content, carbohydrate content, fat content, and calorie value), sensory evaluation (hedonic), and water sorption isothermic.
Pre-gelatinization process using a drum dryer significantly affected the chemical and physical characteristis of the instant corn flour produced. The best instant corn grit was produced through slow freezing process followed by oven drying. The best instant corn flour was produced by pre-gelatinization process using a drum dryer at 4 rpm speed. The most accepted instant corn porridge formulation had the composition of : 35 g of dry instant corn grits, 10 g of instant corn flour, 25 g of maltodextrin and 30 g of milk powder.
The instant corn porridge had a sigmoic isothermic sorption curve. The isothermic sorption curve implied three fractions of bound water, the first fraction (Mp) was 3.43% (db) to be equivalent to Aw = 0.13, the second fraction (Ms) was 20.78% (db) to be equivalent to Aw = 0.86 and the third fraction (Mt) was 37.83%(db) to be equivalent to Aw = 1. The product packaged in alufo had a longer shelf life than those package in PP and PE. Instant corn porridge product was predicted to have a 4.5 yearsshelf life in 85% storage RH .
RINGKASAN
FENNY AGUSTINA. Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan. Dibimbing oleh Dr. Ir. SUGIYONO, M.App.Sc dan Dr.Ir. BAMBANG HARYANTO, M.Si.
Produksi jagung menempati urutan kedua setelah beras. Sebagai bahan pangan alternatif seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini, proses pengolahan jagung dituntut untuk mengikuti trend dan selera konsumen yang cenderung menginginkan kepraktisan atau kemudahan dalam penyajian. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan formula bubur jagung instan yang paling disukai dan mengkaji isotermik sorpsi air guna pendugaanumur simpan produk.
Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah jagung (Zea mays L) varietas Pioner 11. Penelitian ini terdiri dari proses pembuatan grits jagung instan kering, pembuatan tepung jagung instan dan formulasi bubur jagung instan. Analisis produk diantaranya analisis fisik (rendemen, densitas kamba, porositas, rasio rehidrasi, penyerapan dan pengembangan volume, viskositas,
wetabillity dan warna), analisis kimia (kadar air, abu, protein, lemak, karbohidrat,
dan nilai kalori), uji organoleptik (hedonik) serta kajian isotermik sorpsi air guna menduga umur simpan produk bubur jagung instan yang terbaik.
Proses pregelatinisasi pada pembuatan tepung jagung instan dengan menggunakan pengering drum (drum dryer) memberikan pengaruh yang nyata terhadap karakteristik fisik dan kimia dari tepung jagung instan yang dihasilkan. Penelitian ini menghasilkan komponen penyusun bubur jagung yang terpilih diantaranya grits jagung instan yang dihasilkan melalui proses pembekuan lambat dan dikeringkan dengan alat pengering oven. Tepung jagung instan terbaik dihasilkan melalui proses pregelatinisasi menggunakan alat pengering drum dengan kecepatan putaran 4 rpm. Formulasi bubur jagung instan yang paling disukai memiliki komposisi sebagai berikut : grits jagung instan kering 35 gr, tepung jagung instan 10 gr, maltodekstrin 25 gr dan susu bubuk 30 gr. Pemilihan produk berdasarkan nilai rata-rata tertinggi tingkat kesukaan panelis dari semua atribut dari uji organoleptik.
Kajian isotermik sorpsi air dari produk bubur jagung instan menghasilkan kurva isotermik sorpsi yang berbentuk sigmoid. Berdasarkan analisis dari kurva isotermik sorpsi tersebut dihasilkan susunan tiga daerah fraksi air terikat yang dibatasi oleh Mp, Ms dan Mt yang tiap-tiap fraksi tersebut berkesetimbangan
dengan aw sebagai berikut : ATP yang dibatasi oleh Mp=3.43% (bk), yang
berkesetimbangan dengan aw= 0.13 ; ATS yang dibatasi oleh Ms=22.78% (bk)
berkesetimbangan dengan aw=0.86 ; ATT yang dibatasi oleh Mt=37.83. Produk
bubur jagung instan yang dikemas dengan kemasan alufo memiliki umur simpan lebih lama dibandingkan dengan kemasan PP dan PE. Pada RH penyimpanan 85%
produk yang dikemas dengan kemasan alufo mempunyai umur simpan selama 4.5 tahun, dengan kemasan PP selama 0.5 tahun dan dengan kemasan PE selama
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan narasumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah,
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
KAJIAN FORMULASI DAN ISOTERMIK SORPSI AIR
BUBUR JAGUNG INSTAN
FENNY AGUSTINA
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
Judul Tesis : Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan Nama : Fenny Agustina
NRP : F 251050131
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc Ketua
Dr. Ir. Bambang Haryanto, M.S Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Khairil A. Notodiputro, M.S
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis ini yang merupakan salah satu syarat dalam penyelesaian studi dalam sebagai tugas akhir pada Program Studi Ilmu Pangan di Institut Pertanian Bogor dengan judul “Kajian Formulasi dan Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan”.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc dan Dr. Ir. Bambang Haryanto, M.Si selaku ketua
dan anggota komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tulisan ini.
Kepada ayahanda, ibunda dan suami tercinta, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas do’a, kasih sayang dan dukungan yang luar biasa selama penulis menyelesaikan studi di Program Studi Ilmu Pangan IPB. Kepada kerabat keluarga yang telah memberikan dukungan dan semangat serta do’a, penulis juga mengucapkan terima kasih.
Terima kasih yang mendalam penulis haturkan kepada ketua Program Studi Ilmu Pangan Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc dan Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS yang telah memberikan bantuan dan perhatian selama penulis menempuh studi di Program Studi Ilmu Pangan (IPN). Selain itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh teknisi laboratorioum : Bu Rub & Pak Gatot, Pak Sobirin, Pak Wahid, Mas Edi & Teh Ida, Pak Yahya, Pak Koko, Pak Sidik, Pak Nur & Bu Sri, Pak Iyas, Mbak Ari, Bu Antin dan Pak Rozak atas segala bantuan dan kerjasama yang telah terjalin selama penulis melaksanakan penelitian. Kepada Mbak Mar, terima kasih banyak untuk perhatian dan bantuan dalam urusan administrasi selama penulis melaksanakan studi di Ilmu Pangan.
Buat teman-teman IPN angkatan 2005, khususnya Hana terima kasih untuk perhatian dan keluarga baru yang penulis dapatkan selama menetap di Kota Bogor. Untuk Kak Cynthia, Uda Akhyar terima kasih untuk perhatian dan suka dukanya selama penelitian. Ucapan terima kasih penulis sampai pada rekan-rekan IPN 2005 Mpok Nori, Yonathan, Kak erni, Mbak ema, Fitri, Henny, Dek Dian, Mas Haris (Yogya), Yoga dan Ayusta untuk setiap keceriaan, perhatian dan
pengertiannya selama penulis menjalankan studi di IPN. Penulis juga mengucapkan terima kasih buat adik-adik kost-ku yang baik “Sunda karya dan Exs Andhika House” (Vinny, Tiche, Uuk, Wawa, Aghe, Irma, Ella, Deva, mbak Firda & dek Faras, mbak Eka, Ike, Isil, Nunu, Mike, Nokie, Zahro) untuk perhatian dan persaudaraan yang telah terjalin. Tak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Prima Photocopy (Mas Wiwid, Mas Sandy, Mas Pardi, Mas Tri, Mas Hary dll) buat bantuan, canda tawa dan dukungan yang diberikan.
Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya kepada para pembaca, karena penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini. Penulis juga mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan penulisan ini dan semoga bermanfaat bagi kita semua. Amin
Bogor, Juli 2008
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Pekanbaru, Riau pada tanggal 17 Agustus 1981. Suatu anugerah terbesar dari AllaH SWT karena penulis memiliki sepasang orang tua yang sangat menyayangi penulis. Ayah H. Razali Kidam Akhmad, SE dan ibu Hj. Nurlaili Razali, S.Pd adalah kedua orangtua yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk melihat dunia dan suami tercinta Hidayat Zain, ST yang telah membuat hidup ini lebih berwarna. Penulis merupakan putri tunggal.
Pada tahun 2000, penulis lulus dari SMU Negeri 1 Batam dan pada tahun yang bersamaan lulus UMPTN dan diterima sebagai mahasiswi di Program Studi Teknologi Hasil Ternak, Fakultas Peternakan, Universitas Andalas Padang.
Pada tahun 2005, penulis memperoleh gelar Sarjana Peternakan. Pada tahun yang sama, Allah SWT memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan strata dua. Penulis diterima sebagai mahasiswi Pascasarjana Program Studi Ilmu Pangan, Institut Pertanian Bogor.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis merupakan anggota Forum Mahasiswa Pascasarjana Ilmu Pangan (FORMASIP) dan aktif mengikuti berbagai kegiatan ilmiah yang dilakukan di dalam maupun di luar lingkungan kampus.
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBARAN JUDUL i
PRAKATA ii
DAFTAR ISI iii
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR LAMPIRAN x
1. PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1 1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian 2
1.3 Hipotesis 2
2. TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1 Tanaman Jagung 3 2.1.1 Jenis Jagung Secara Umum 4 2.1.2 Jenis Jagung di Indonesia 5 2.2 Karakterisasi Biji Jagung 6 2.2.1 Sifat Morfologi Jagung dan Anatomi Biji Jagung 6 2.2.2 Komposisi Kimiawi Biji Jagung 7 2.3 Pangan Instan 8
2.4 Pengeringan 9
2.5 Pengering Silinder (drum dryer) 10 2.6 Pengering fluidized bed 11
2.7 Kesetimbangan Air 11 2.8 Isotermik Sorpsi Air (ISA) 14 2.9 Umur Simpan (Shelf life) 18
3. BAHAN DAN METODE 20
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 20 3.2 Bahan dan Alat 20 3.3 Tahapan Penelitian 20
3.3.1 Pembuatan Grits Jagung Bersih 21 3.3.2 Pembuatan Grits Jagung Instan Kering 23 3.3.3 Pembuatan Tepung Jagung Instan 24 3.3.4 Pembuatan Bubur Jagung Instan 25 3.4 Metode Analisis 26 3.4.1 Analisis Sifat Fisik 26 3.4.2 Uji Organoleptik 28 3.4.3 Analisis Kimia 29 3.4.4 Kajian Isotermik Sorpsi Air dan Pendugaan Umur Simpan 31
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1 Pembuatan Grits Jagung Bersih 34 4.2 Pembuatan dan Karakteristik Grits Jagung Instan kering 35
4.2.1 Pembuatan Grits Jagung Instan Kering 35 4.2.2 Pengaruh Jenis Pengeringan Terhadap Grits Jagung
Instan Kering 36 4.2.3 Karakteristik Fisik Grits Jagung Instan Kering 41 4.2.3.1 Rendemen 41 4.2.3.2 Porositas 43 4.2.2.3 Rasio Rehidrasi 44 4.2.3.4 Penyerapan dan Pengembangan Volume Nasi Jagung 47 4.2.3.5 Sifat Birefringence 49 4.2.4 Karakteristik Kimia Grits Jagung Instan Kering 51 4.2.4.1 Kadar Air 52 4.2.4.2 Kadar Abu 53 4.2.4.3 Protein 53 4.2.4.4 Lemak 54 4.2.4.5 Karbohidrat 54 4.2.4.6 Kalori/ Energi 55 4.3 Pembuatan dan Karakteristik Tepung Jagung Instan 55 4.3.1 Karakteristik Fisik Tepung Jagung Instan 55 4.3.1.1 Viskositas 55
4.3.1.2 Daya serap air (wettability) 57 4.3.1.3 Densitas Kamba 58
4.3.1.4 Warna 59
4.3.2 Karakteristik Kimia Tepung Jagung Instan 62 4.3.2.1 Kadar Air 62 4.3.2.2 Kadar Abu 63 4.3.2.3 Protein 64 4.3.2.4 Lemak 64 4.3.2.5 Karbohidrat 65 4.3.2.6 Kalori/ Energi 65 4.4 Produk Bubur Jagung Instan 66 4.4.1 Uji Organoleptik 66 4.4.1.1 Tekstur 66 4.4.1.2 Kekentalan 67 4.4.1.3 Warna 68 4.4.1.4 Rasa 69 4.4.1.5 Aroma 71
4.4.1.6 Penerimaan umum (overall) 72 4.4.2 Komposisi Kimia 73 4.5 Isotermik Sorpsi Air Bubur Jagung Instan 74 4.5.1 Analisis Fraksi Air Terikat 76 4.5.1.1 Penentuan Kapasitas Air Terikat Primer (Mp) 76
4.5.1.2 Penentuan Kapasitas Air Terikat Sekunder (Ms) 78
4.5.1.3 Penentuan Kapasitas Air Terikat Tersier (Mt) 80
4.5.2 Susunan Tiga Daerah Fraksi Air Terikat 82 4.5.3 Pendugaan Umur Simpan Bubur Jagung Instan 83 4.6 Analisa Biaya Bubur Jagung Instan 86
5. SIMPULAN DAN SARAN 90
5.1 Simpulan 90
5.2 Saran 92
DAFTAR PUSTAKA 93
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Komposisi kimia dan zat gizi berbagai jenis jagung per 100 gram baha 7 2 Kelembaban relatif larutan garam jenuh 14 3 Formulasi yang digunakan dalam pembuatan bubur jagung instan 26 4 Faktor pengali untuk setiap spindel dan rpm yang digunakan 27 5 Garam jenuh pada berbagai aw yang dipergunakan dalam percobaan
pengukuran kesetimbangan air 32 6 Rendemen hasil penggilingan jagung pipilan (biji jagung) 34 7 Hasil analisis proksimat grits jagung instan 52 8 Hasil rata-rata analisis warna tepung jagung instan 60 9 Hasil analisis proksimat tepung jagung instan 62 10 Hasil analisis proksimat bubur jagung instan 74 11 Hasil pengukuran kadar air kesetimbangan bubur jagung instan 75 12 Konstanta persamaan BET pada bubur jagung instan 78 13 Konstanta persamaan Logaritma pada bubur jagung instan 80 14 Hasil perhitungan kapasitas air terikat tersier bubur jagung instan 82 15 Susunan tiga daerah fraksi air terikat bubur jagung instan 82 16 Parameter-parameter pengukuran umur simpan bubur jagung instan 85 17 Investasi peralatan dalam pembuatan bubur jagung instan 87 18 Biaya tetap dalam pembuatan bubur jagung instan 87 19 Biaya variabel dalam pembuatan bubur jagung instan 88 20 Studi sensitivitas dari produk bubur jagung instan 88
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Tanaman jagung (Zea mays L.) 4 2 Struktur biji jagung 6 3 Lima tipe kurva isotermi sorpsi air 15 4 Bentuk umum kurva isotermi sorpsi air bahan pangan dan pembagian
tiga daerah ikatan 16 5 Peta stabilitas bahan makanan 17 6 Prosedur tahapan penelitian secara lengkap 21 7 Prosedur pembuatan grits jagung bersih 22 8 Diagram alir pembuatan grits jagung matang atau instan 23 9 Diagram alir pembuatan tepung jagung instan 24 10 Diagram alir pembuatan bubur jagung instan 25 11 Jagung pipilan, alat penggiling multimill, ayakan dan fludized bed dryer 35 12 Grits jagung bersih 35 13 Visualisasi nasi jagung instan sebelum dikeringkan 36 14 Grits jagung instan kering yang didinginkan pada suhu ruang
dikeringkan dengan fluidized bed dryer 38 15 Grits jagung instan kering yang dibekukan di freezer dikeringkan
dengan fluidized bed dryer 39 16 Grits jagung instan kering yang didinginkan pada suhu ruang
dikeringkan dengan oven 39 17 Grits jagung instan kering yang dibekukan di freezer dikeringkan
dengan oven 41 18 Rendemen grits jagung instan kering 42 19 Porositas grits jagung instan kering 43 20 Perubahan grits jagung instan kering selama prose rehidrasi 45 21 Grits jagung instan yang telah mengalami rehidrasi 45 22 Rasio rehidrasi grits jagung instan kering 46 23 Penyerapan air nasi jagung instan 47 24 Pengembangan volume nasi jagung instan 48 25 Bentuk granula pada grits jagung instan kering yang telah mengalami
proses pengeringan dibawah mikroskop polarisasi perbesaran 400x 50 26 Viskositas tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm 56
27 Wetabilitty tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm 58 28 Densitas kamba tepung jagung instan dengan kecepatan drum 4 dan 6 rpm 59 29 Lingkaran warna 60 30 Tepung jagung instan dengan kecepatan 4 rpm (a), tepung jagung
instan dengan kecepatan 6 rpm (b) 61 31 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan tekstur
bubur jagung instan 67 32 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan kekentalan
bubur jagung instan 68 33 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan warna
bubur jagung instan 69 34 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan rasa
bubur jagung instan 70 35 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan aroma
bubur jagung instan 71 36 Pengaruh formula terhadap skor rata-rata kesukaan overall
bubur jagung instan 72 37 Kurva isotermik sorpsi air bubur jagung instan 76 38 Plot data kapasitas air terikat primer bubur jagung instan dengan metode
BET 77
39 Plot data kapasitas air terikat sekunder bubur jagung instan dengan
metode Logaritma 79 40 Plot data kapasitas air terikat tersier bubur jagung instan dengan
metode polinomial ordo 2 81 41 Data kemiringan kurva isotermik sorpsi air bubur jagung instan 84
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Alat pengering silinder (drum dryer) 101 2 Alat pengering fluidized bed (fludized bed dryer) 102 3 Alat tanak laboratorium 103 4 Formulir uji hedonik bubur jagung instan 104 5 Data uji organoleptik 105
