i

APLIKASI PULSED ELECTRIC FIELD (PEF) PADA SARI TEBU HIJAU (Saccharum officinarum L.)

(KajianTegangan dan Frekuensi PEF)

Oleh: RISKA NOVIA CAHYANTI

NIM 115100300111046

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

2015

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul Tugas Akhir : Aplikasi Pulsed Electric Field (PEF) Pada Sari Tebu Hijau (Saccharum officinarum L.) (Kajian Tegangan dan Frekuensi PEF)

Nama Mahasiswa : Riska Novia Cahyanti NIM : 115100300111046 Jurusan : Teknologi Industri Pertanian Fakultas : Teknologi Pertanian

Pembimbing Pertama, Pembimbing Kedua, Arie Febrianto M., STP. MP. Dr. Sucipto, STP, MP. NIP. 19800216 200812 1 001 NIP. 19730602 199903 1 001 Tanggal Persetujuan: Tanggal Persetujuan:

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Tugas Akhir :Aplikasi Pulsed Electric Field (PEF) Pada Sari Tebu Hijau (Saccharum officinarum L.) (Kajian Tegangan dan Frekuensi PEF)

Nama Mahasiswa : Riska Novia Cahyanti NIM : 115100300111046 Jurusan : Teknologi Industri Pertanian Fakultas : Teknologi Pertanian

Dosen Penguji I,

Dr. Ir. Wignyanto, MS NIP. 19521102 198103 1 001

Dosen Penguji II, Dosen Penguji III, Arie Febrianto M., STP. MP. Dr. Sucipto, STP, MP. NIP. 19800216 200812 1 001 NIP. 19730602 199903 1 001

Ketua Jurusan,

Dr. Sucipto, STP, MP. NIP. 19730602 199903 1 001

Tanggal Lulus Tugas Akhir :

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bojonegoro pada tanggal 15 November 1993 dari ayah bernama Yadi dan Ibu Markini. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN Sumberarum III, Bojonegoro pada tahun 2005, kemudian melanjutkan ke Sekolah Menengah Tingkat Pertama di SMP Negeri 2 Bojonegoro dengan tahun kelulusan 2008,

selanjutnya melanjutkan ke Sekolah Menengah Umum di SMA Negeri 4 Bojonegoro dengan tahun kelulusan 2011. Pada tahun 2015 penulis telah berhasil menyelesaikan pendidikanya di Universitas Brawijaya Malang Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian.

v

Alhamdulillah……. Terimakasih Ya Allah Karya kecil ini ku persembahkan kepada

Orang Tuaku, Keluarga Besar , dan Sahabat-Sahabatku Tercinta

vi

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan dibawah ini: Nama Mahasiswa : Riska Novia Cahyanti NIM : 115100300111046 Jurusan : Teknologi Industri Pertanian Fakultas : Teknologi Pertanian Judul Tugas Akhir : Aplikasi Pulsed Electric Field (PEF)

Pada Sari Tebu Hijau (Saccharum officinarum L.) (Kajian Tegangan dan Frekuensi PEF)

Menyatakan bahwa, Tugas akhir dengan judul diatas merupakan karya asli penulis tersebut diatas. Apabila di kemudian hari terbukti pernyataan ini tidak benar saya bersedia dituntut sesuai hukum yang berlaku. Malang, Agustus 2015 Pembuat Pernyataan, Riska Novia Cahyanti NIM. 115100300111046

vii

RINGKASAN

Sari tebu hijau merupakan diversifikasi produk olahan tebu hijau. Proses pastuerisasi sari tebu hijau dapat dilakukan dengan dua cara yaitu termal dan nontermal. Kandungan tertinggi sari tebu yaitu gula sebesar 75-92 %, bila dipanaskan dengan metode termal adanya ion OH- akan terjadi proses dekomposisi diawali dengan pembentukan asam organik (asam laktat) diikuti senyawa kompleks yang akhirnya menghasilkan warna coklat. Kerugian dekomposisi ini adalah kehilangan gula dan dapat merusak warna sari tebu. Berdasarkan hal tersebut dibutuhkan alternatif pengolahan sari tebu hijau nontermal. Salah satu pengolahan nontermal menggunakan Pulsed Electric Field (PEF). Pengolahan PEF melibatkan penerapan sistem waktu yang sangat pendek dan variasi tegangan serta frekuensi dengan menempatkan bahan diantara dua elektroda tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kombinasi tegangan dan frekuensi PEF terhadap kualitas sari tebu hijau, dan untuk mengetahui kombinasi tegangan dan frekuensi PEF yang paling tepat agar dihasilkan kualitas sari tebu hijau terbaik. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan dua faktor yaitu Tegangan (V) terdiri tiga level, yaitu 20 kV, 30 kV, dan 40 kV. Faktor kedua adalah frekuensi (F) juga terdiri dari tiga level, yaitu 20 kHz, 30 kHz, dan 40 kHz. Data diolah menggunakan analisis ragam (ANOVA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa PEF tidak berpengaruh signifikan terhadap total mikroba, total padatan terlarut, total gula, viskositas dan warna pada sari tebu hijau. Perlakuan terbaik pada penelitian ini yaitu perlakuan PEF menggunakan tegangan 40 kV dan frekuensi 40 kHz. Total mikroba tegangan 40 kV dengan

Riska Novia Cahyanti. 115100300111046. Aplikasi Pulsed Electric Field (PEF) Pada Sari Tebu Hijau (Saccharum Officinarum L.) (Kajian Tegangan dan Frekuensi PEF). Tugas Akhir. Pembimbing: Arie Febrianto M., STP, MP. Dan Dr. Sucipto, STP,MP.

viii

frekuensi 40 kHz yaitu 87.48 % dengan total mikroba 8.5 x 106 cfu/ml. Penurunan total mikroba pada tegangan 40 kV dan frekuensi 40 kHz sebesar 0.9 log cycle, dengan karakteristik, total padatan terlarut (TPT) sebesar 13.4 oBrix, total gula sebesar 12.24 %, viskositas sebesar 5 Cp, warna kecerahan (L*) sebesar 23.55, kemerahan (a*) sebesar 7, dan kekuningan (b*) sebesar 7.3.

Kata Kunci: Frekuensi, Pulsed Electric Field (PEF), Sari tebu hijau, Tegangan

ix

SUMMARY

Green sugar cane extract is diversification of products green cane processed. On the green cane juice pasteurization process, it can be done in two ways. They are thermal and nontermal. The highest content of sugar cane extract was equal to 75-92%, when it was heated in thermal method the presence of OH- ions would occur decomposition could damage the color of green sugar cane extract. Based on the explanation above, it needed the non termal green sugar cane extract. One of non-termal process used Pulsed Electric Field (PEF). PEF process involved the short time system of application, voltage and frequency variation by putting the substance or beyond two of electrode itself. The aims of this research are to know the effect of combination voltage and frequency of PEF toward the green sugar cane extract quality and the most appropriate of combination voltage and frequency PEF to get the best of green sugar cane quality. The research design of the study was a random block design which had two factors. Voltage (V) consist of three levels that are 20 kV, 30 kV, and 40 kV. Frequency (F) also consist of three levels, namely 20 kHz, 30 kHz, and 40 kHz. The data were processed using analysis of variance. The result showed that PEF statistically were not influnced to the total of microba, total dissolved solids, total sugar, viscosity and color on a green sugar cane extract. The best treatment of this research was PEF treatment using a voltage of 40 kV and a frequency of 40 kHz. The total microba voltage of 40 kV with a frequency of 40 kHz which was 87.48% with total microba 8.5 x 106 cfu / ml. A decrease in the total microba voltage of 40 kV and a frequency of 40 kHz at 0.9 log cycle, with the

Riska Novia Cahyanti. 115100300111046. Pulsed Electric Field (PEF) Application On Green Sugar Cane Extract (Saccharum Officinarum L.) (A study of Voltage and Frequency of PEF). Minor Thesis. Supervisor: Arie Febrianto M., STP, MP. and Dr. Sucipto, STP,MP.

x

characteristic that was total dissolved solids (TPT) 13.4 oBrix, total sugar by 12:24%, the viscosity of 5 cp, color brightness (L *) at 23:55, redness (a * ) amounted to 7, and yellow (b *) of 7.3.

Keywords: Frequency, Green Sugar Cane Extract, Pulsed Electric Field (PEF), voltage

xi

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang Maha Pengasih dan Penyayang atas segala rahmat dan hidayah-Nya, hingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Tugas Akhir ini berjudul “Perencanaan Strategi Pengembangan Restoran Menggunakan Analisis SWOT dan Metode QSPM (Quantitative Strategic Planning Matriks)”. Penyusunan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Keluargaku tercinta, Orang tuaku Bapak Yadi dan Ibu

Markini yang telah memberika do’a, motivasi dan semangat selama merantau di Kota Malang untuk mencari ilmu. Keluarga besar di Bojonegoro yang memberikan do’a, semangat serta perhatiannya yang luar biasa.

2. Bapak Arie Febrianto M., STP, MP. dan Bapak Dr. Sucipto, STP, MP. selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, ilmu dan pengetahuan kepada penyusun.

3. Bapak Dr. Ir. Wignyanto, MS. selaku dosen penguji atas segala saran dan masukannya.

4. Bapak Dr. Sucipto, STP, MP. selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya.

5. Ibu Dina Wahyu Indriani, STP, MSc yang senantiasa membantu, menemani, tempat berkeluh kesah dan mencarikan solusi untuk setiap keluhan.

6. Bapak/Ibu Dosen, Asisten Dosen, Laboran, dan Karyawan Jurusan TIP FTP UB yang telah memberikan bimbingan, arahan, ilmu dan pengetahuan, serta bantuan kepada penyusun.

7. Kawan-kawan TIP 2011 yang telah berjuang bersama-sama melewati masa-masa kuliah di jurusan TIP FTP UB dan selalu saling membantu menyelesaikan tugas kuliah dan praktikum.

xii

8. Sahabat-sahabatku yang tak lekang oleh waktu, Yani, Ina, Widie, kakakku Lia, Rena, Aida karena keberadaan kalian hari-hariku di malang jadi lebih berarti.

9. Seseorang yang selalu memberikan semangatnya. 10. Pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang

telah membantu selama pengerjaan skripsi. Menyadari adanya keterbatasan pengetahuan, referensi,

dan pengalaman, penyusun mengharapkan saran dan masukan demi lebih baiknya Tugas Akhir ini.

Akhirnya harapan penyusun semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun maupun semua pihak yang membutuhkan.

Malang, Agustus 2015 Penyusun,

Riska Novia Cahyanti

xiii

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL. ............................................................ i LEMBAR PERSETUJUAN. ................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN. ................................................. iii RIWAYAT HIDUP. .............................................................. iv LEMBAR PERUNTUKAN. .................................................. v PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR. ..................... vi RINGKASAN. ..................................................................... vii SUMMARY. ........................................................................ ix KATA PENGANTAR. ......................................................... xi DAFTAR ISI. ....................................................................... xiii DAFTAR TABEL. ............................................................... xv DAFTAR GAMBAR. ........................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................... xvii I. PENDAHULUAN. ......................................................... 1

1.1 Latar Belakang. ....................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah. ................................................. 3 1.3 Tujuan. .................................................................... 3 1.4 Manfaat Penelitian................................................... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA. ................................................. 5 2.1 Tebu Hijau. .............................................................. 5 2.2 Sari Tebu. ............................................................... 6 2.3 Proses Pembuatan Sari Tebu ................................. 7 2.4 Pulsed Electric Field (PEF). ..................................... 7 2.5 Mekanisme Inaktivasi Mikroba................................. 8 2.6 Penentuan Laju Inaktivasi Mikroba. ......................... 9 2.7 Penelitian Terdahulu. .............................................. 11 2.8 Hipotesis ................................................................. 11 III. METODE PENELITIAN. ................................................ 12 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian. ................................ 12 3.2 Alat dan Bahan Penelitian ....................................... 12 3.2.1 Alat ................................................................. 12 3.2.2 Bahan ............................................................. 12

xiv

3.3 Batasan Masalah. ................................................... 12 3.4 Prosedur Penelitian. ................................................ 13 3.4.1 Identifikasi Masalah ........................................ 13 3.4.2 Studi Pustaka ................................................. 14 3.4.3 Penelitian Pendahuluan .................................. 14 3.4.4 Penentuan Hipotesis ....................................... 14 3.4.5 Rancangan Percobaan ................................... 15 3.4.6 Pelaksanaan Penelitian .................................. 16 3.4.7 Pengamatan pada Sari Tebu Hijau ................. 19 3.4.8 Analisis Data ................................................... 19 3.4.9 Pemilihan Perlakuan Terbaik .......................... 20 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN. ....................................... 21 4.1 Karakteristik Bahan Perlakuan. ............................... 21 4.2 Total Plate Count (TPC). ......................................... 22 4.2.1 Efektivitas Kematian Mikroba .......................... 24 4.2.2 Potential Decimal Reduction Time (D) ............ 25 4.2.3 Laju Kematian Mikroba (Lethal Rates) ............ 27 4.3 Total Padatan Terlarut (TPT). .................................. 29 4.4 Total Gula. .............................................................. 31 4.5 Viskositas. ............................................................... 32 4.6 Warna. .................................................................... 33

4.6.1 Nilai Kecerahan (L*). ....................................... 34 4.6.2 Nilai Kemerahan (a*). ..................................... 35 4.6.3 Nilai Kekuningan (b*) ...................................... 37

4.7 PerlakuanTerbaik. .................................................. 39 V. KESIMPULAN DAN SARAN. ....................................... 41 5.1 Kesimpulan. ............................................................ 41 5.2 Saran. ..................................................................... 41 DAFTAR PUSTAKA. .......................................................... 42 LAMPIRAN. ........................................................................ 49

xv

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Kandungan Sari Tebu. ........................................ 6 Tabel 3.1 Kombinasi Perlakuan Tegangan dan Frekuensi. . 15 Tabel 4.1 Karakteristik Sari Tebu Hijau. .............................. 21 Tabel 4.2 Efektivitas Penurunan Total Plate Count (TPC). .. 24 Tabel 4.3 Karakteristik Perlakuan Terbaik dari Sari Tebu Hijau Menggunakan Pulsed Electric Field (PEF). 39

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian. .................... 13 Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Sari Tebu Hijau. ....... 17 Gambar 3.3 Diagram Alir Perlakuan PEF. ............................ 18 Gambar 3.4 (A) Rangkaian Alat Pasteurisasi (PEF);(B)

Ruang Perlakuan. .......................................... 19 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan

Frekuensi (kHz) terhadap TPC (cfu/ml) Sari Tebu Hijau. .................................................... 22

Gambar 4.2 Grafik Potential Decimal Reduction Time (D). . 26 Gambar 4.3 Grafik Laju Penurunan Mikroba. ...................... 28 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan

Frekuensi (kHz) terhadap rerata TPT (oBrix) Sari Tebu Hijau. ............................................ 30

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan Frekuensi (kHz) terhadap rerata Total Gula (%) Sari Tebu Hijau ....................................... 31

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan Frekuensi (kHz) terhadap rerata Viskositas (Cp) Sari Tebu Hijau ...................................... 32

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan Frekuensi (kHz) terhadap rerata Nilai Kecerahan (L*) Sari Tebu Hijau ..................... 34

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan Frekuensi (kHz) terhadap rerata Kemerahan (a*) Sari Tebu Hijau ....................................... 36

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Tegangan (kV) dan Frekuensi (kHz) terhadap rerata Kekuningan(b*) pada Sari Tebu Hijau ........... 38

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran1. Prosedur Analisa. ................................................ 49 Lampiran 2. Efektivitas Penurunan Total Plate Count

(TPC) .................................................................... 52 Lampiran 3. Perhitungan Potential Decimal Reduction Time (D). ................................................................. 53 Lampiran 4.Laju Kematian Rata-rata Mikroba (Lethal

Rates). .................................................................. 54 Lampiran 5. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan

dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap TPC pada Sari Tebu. ............................ 55

Lampiran 6. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap TPC Sari tebu Hijau ...................... 56

Lampiran 7. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap TPT pada Sari Tebu Hijau ..................... 57

Lampiran 8. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap TPT Sari tebu Hijau ....................... 58

Lampiran 9. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap Total Gula pada Sari Tebu Hijau ........... 59

Lampiran 10. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap Total Gula Sari tebu Hijau ............. 60

Lampiran 11. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap Viskositas pada Sari Tebu Hijau ........................................................... 61

Lampiran 12. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap Viskositas Sari tebu Hijau ............. 62

Lampiran 13. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap Warna Kecerahan (L*) pada Sari Tebu Hijau .................................... 63

xviii

Lampiran 14. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap Kecerahan (L*) Sari tebu Hijau .................................................................... 64

Lampiran 15. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap Warna Kemerahan (a*) pada Sari Tebu Hijau .................................... 65

Lampiran 16. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap Kemerahan (a*) Sari tebu Hijau .................................................................... 66

Lampiran 17. Perhitungan Anova Pengaruh Tegangan dan Frekuensi Pulsed Electric Field (PEF) terhadap Warna Kekuningan (b*) pada Sari Tebu Hijau .................................... 67

Lampiran 18. Nilai Rerata Tegangan dan Frekuensi PEF terhadap Kekuningan (b*) Sari tebu Hijau .................................................................... 68

Lampiran 19. Dokumentasi .................................................... 69