model difusi air dan kinetika perubahan kekerasan …digilib.unila.ac.id/61243/3/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
MODEL DIFUSI AIR DAN KINETIKA PERUBAHAN KEKERASAN DAN
DIMENSI JAGUNG PULUT (Zea mays Certaina Kulesh) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
(Skripsi)
Oleh
YULINDA FERTASARI
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
ii
ABSTRAK
MODEL DIFUSI AIR DAN KINETIKA PERUBAHAN KEKERASAN DAN
DIMENSI JAGUNG PULUT (Zea mays Certaina Kulesh) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
Oleh
Yulinda Fertasari
Jagung pulut merupakan salah satu jenis jagung yang memiliki karakter yang
berbeda dari jenis jagung lainnya yaitu pati dalam bentuk 100% amilopektin
memiliki rasa manis, pulen dan penampilan menarik. Proses perendaman
menggunakan larutan aquades dan alkali merupakan proses untuk mengetahui
perubahan karakteristik fisik biji jagung pulut. Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengetahui kinetika perubahan sifat fisik biji jagung pulut serta energi aktivasi
selama proses perendaman.
Penelitian ini menggunakan biji jagung pulut yang direndam selama 10 jam
dengan interval waktu pengamatan 1, 2, 4, 6, 8, 10 jam dalam larutan aquades dan
alkali dengan 2 ulangan pada 3 perlakuan suhu yaitu 30 ºC, 45 ºC dan 60 ºC.
Parameter yang diamati adalah kadar air, kekerasan dan dimensi.
Hasil penelitian ini menunjukkan laju perubahan kadar air pada perendaman
menggunakan larutan aquades dan alkali berdasarkan persamaan Peleg mengalami
iii
peningkat dengan meningkatnya suhu pendamaan. Berdasarkan persamaan Peleg
koefisien difusi pada perendaman biji jagung pulut menggunakan larutan aquades
berkisaran 0,921-0,957 x 10-10
m2/detik dan larutan alkali berkisaran 1,014-1,090
x 10-10
m2/detik. Sedangkan kekerasan menggunkan persamaan Orde 2 pada
larutan aquades berkisaran 0,015-0,062 x 10-3
menit/N dan larutan alkali 0,023-
0,075 x 10-3
menit/N. Pada dimensi menggunakan persamaan Orde 1 larutan
aquades berkisaran 0,75-1,14 x 10-3
menit/cm3 dan larutan alkali 1,13- 1,30 x 10
-3
menit/cm3.
Kata kunci: Kinetika; sifat fisik; biji jagung pulut; suhu perendaman.
iv
ABSTRACT
MODEL OF WATER DIFFUSION AND CHINESE CHANGE IN
VIOLENCE AND DIMENSION OF CORN (Zea mays Certaina Kulesh)
IN SOME TEMPERATURES
By
Yulinda Fertasari
Pulut corn is one type of corn that has a different character from other types of
corn, namely starch in the form of 100% amylopectin has a sweet taste, fluffier
and attractive appearance. Immersion process using a solution of distilled water
and alkaline is a process to determine changes in physical characteristics of pulut
corn kernels. The purpose of this study was to determine the kinetics of changes
in the physical properties of pulut kernels and the activation energy during the
immersion process.
This study used pulut corn kernels which were immersed for 10 hours with
observation time intervals of 1, 2, 4, 6, 8, 10 hours in aqueous and alkaline
solutions with 2 replications at 3 temperature treatments namely 30 ºC, 45 ºC and
60 ºC. The parameters observed were water content, hardness and dimensions.
The results of this study indicate the rate of change in water content in the
immersion using a solution of distilled water and alkaline based on the Peleg
v
equation has increased with increasing temperature equations. Based on the Peleg
equation the diffusion coefficient on soaking pulut corn seeds using aqueous
solution in the range of 0,921 – 0,957 x 10-10
m2/second and alkaline solution in
the range of 1,014 – 1,090 x 10-10
m2/second. While the hardness of using Orde 2
equations in aquades solution is in the range of 0,015 – 0,062 x 10-3
minutes/N.
and an alkaline solution of 0,023 – 0,075 x 10-3
minutes/N and dimention using
Orde 1 equation the distilled water solution ranged from 0,75 – 1,14 x 10-3
minutes/cm3 and alkaline solutions from 1,13 – 1,30 x 10
-3 minutes/cm
3.
Keywords: Kinetics; physical nature; pulut corn kernels; soaking temperature
MODEL DIFUSI AIR DAN KINETIKA PERUBAHAN KEKERASAN DAN
DIMENSI JAGUNG PULUT (Zea mays Certaina Kulesh) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
Oleh
Yulinda Fertasari
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
vii
Judul skripsi : MODEL DIFUSI AIR DAN KINETIKA
PERUBAHAN KEKERASAN DAN DIMENSI
JAGUNG PULUT (Zea mays Certaina Kulesh)
PADA BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
Nama Mahasiswa : Yulinda Fertasari
Nomor Pokok Mahasiswa : 1514071070
Jurusan : Teknik Pertanian
Fakultas : Pertanian
MENYETUJUI
1. Komisi Pembimbing
Dwi Dian Novita, S.T.P., M.Si. Winda Rahmawati, S.T.P., M.Si., M.Sc.
NIP 19820924 200604 2 001 NIP. 19890520 201504 2 001
2. Ketua Jurusan Teknik Pertanian
Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P.
NIP 19650527 199303 1 002
viii
MENGESAHKAN
1.Tim Penguji
Ketua : Dwi Dian Novita, S.T.P.,M.Si. ……………
Seketaris : Winda Rahmawati, S.T.P.,M.Si.,M.Sc. …………...
Penguji
Bukan Pembimbing : Dr. Ir. Sapto Kuncoro, M.S. ……………
2. Dekan Fakultas Pertanian
Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si.
NIP 19611020 198603 1 002
Tanggal Lulus Ujian Skripsi : 23 Januari 2020
ix
PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA
Saya adalah Yulinda Fertasari NPM 1514071070
Dengan ini menyatakan bahwa apa yang tertulis dalam karya ilmiah ini adalah
hasil karya saya yang dibimbing oleh Komisi Pembimbing, 1) Dwi Dian Novita,
S.T.P., M.Si. dan 2) Winda Rahmawati, S.T.P., M.Si., M.Sc. berdasarkan pada
pengetahuan dan informasi yang telah saya dapatkan. Karya ilmiah ini berisi
material yang dibuat sendiri dan hasil rujukan beberapa sumber lain (buku, jurnal,
dll) yang telah dipublikasikan sebelumnya atau dengan kata lain bukanlah hasil
dari plagiat karya orang lain.
Demikianlah pernyataan ini saya buat dan dapat dipertanggungjawabkan. Apabila
di kemudian hari terdapat kecurangan dalam karya ini, maka saya siap
mempertanggungjawabkannya.
Bandar Lampung,
Yang membuat pernyataan
Yulinda Fertasari
NPM 1514071070
x
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Surakarta Kecamatan Abung Timur
Kabupaten Lampung Utara pada tanggal 22 Januari 1998
sebagai anak keempat dari empat bersaudara dari
pasangan Bapak Johan Syah dan Ibu Sri Yati. Penulis
menyelesaikan pendidikan di SDN 1 Tatakarya pada
tahun 2003 sampai dengan 2009. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah
pertama di SMPN 1 Kotabumi pada tahun 2012 dan sekolah menengah atas
diselesaikan di SMAN 3 Kotabumi pada tahun 2015.
Kemudian pada tahun 2015, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik
Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri
(UM). Pada tahun 2018, penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di
Desa Sri Rahayu, Kecamatan Banyumas, Kabupaten Pringsewu selama 40 hari
pada bulan Januari – Maret. Penulis melaksanakan Praktik Umum (PU) di PT.
Perkebunan Nusantara VIII Kebun Gedeh, Cianjur, Jawa Barat dengan judul
“Mempelajari Tentang Proses Panen dan Pasca Panen Teh Hitam Orthodoks di
PT. Perkebunan Nusantara VIII Kebun Gedeh, Cianjur, Jawa Barat” selama 30
hari kerja mulai Juli – Agustus 2018. Selama menjadi mahasiswa penulis
mengikuti organisasi, sebagai Anggota Persatuan Mahasiswa Teknik Pertanian
(PERMATEP) dan sebagai Anggota Bidang Pengembangan Sumber Daya
xi
Anggota Lembaga Studi Mahasiswa Pertanian (LS-MATA).
xii
Segala puji dan syukur hanya kepada Allah SWT
Dzat Yang Maha Agung
Kupersembahkan karya kecil ini untuk Kedua Orangtuaku tersayang
Buyah Johan Syah dan Ibu Sri Yati yang telah membesarkan serta mendidik
dengan perjuangan, kasih sayang dan selalu mendoakan yang terbaik
untuk keberhasilanku.
Kakak-kakakku dan Keluarga Besarku yang selalu mendoakan,
memberikan dukungan dan semangat kepadaku.
Serta
Almamater tercinta
Teknik Pertanian Universitas Lampung 2015
Terima kasih atas kenangan indah yang tak terlupakan
xiii
SANWACANA
Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nya penulis
dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “MODEL DIFUSI AIR DAN
KINETIKA PERUBAHAN KEKERASAN DAN DIMENSI JAGUNG
PULUT (Zea mays Certaina Kulesh) PADA BEBERAPA SUHU
PERENDAMAN” sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Penulis menyadari bahwa selama masa perkuliahan dan penyusunan skripsi ini
tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si., selaku Dekan Fakultas
Pertanian Universitas Lampung.
2. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P., selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian
Universitas Lampung.
3. Ibu Dwi Dian Novita, S.T.P., M.Si., selaku Dosen Pembimbing Utama serta
selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak meluangkan waktunya untuk
membimbing, memotivasi dan memberikan saran serta kritik dalam proses
penyusunan skripsi ini.
4. Ibu Winda Rahmawati, S.T.P., M.Si., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing Kedua
yang telah memberikan banyak masukan,bimbingan dan saran yang
membangun dalam proses penyusunan skripsi ini.
xiv
5. Bapak Dr. Ir. Sapto Kuncoro., M.S., selaku Dosen Penguji Utama pada ujian
skripsi. Terimakasih atas masukan dan saran yang membangun dalam proses
penyusunan skripsi.
6. Seluruh Dosen dan Staff Jurusan Teknik Pertanian yang telah memberikan
pengetahuan dan pengalaman yang beharga selama penulis menuntut ilmu.
7. Terkhusus untuk kedua orang tuaku, Buyah Johan Syah dan Ibu Sri Yati,
kakak-kakakku Beni Yati, Dedi Purwansyah dan Rade Saputra serta seluruh
keluaga besar yang selalu memberikan semangat, dukungan, motivasi dan
kasih sayang yang tulus serta do’a yang tiada henti.
8. Teman seperjuangan penelitian, Anis Sapitri dan Nurul Oktaviani, terimakasih
atas kebersamaannya dan suka duka dalam penelitian.
9. Sahabat seperjuanganku Muhamad Alfin Jurin, Annisa Nastiti Putri, Hasna
Ronaziah, Fathia Sunia, Fenny Monica Utama, Elli Anggi Sapitri, Suci Fadesti
serta teman-teman Jurusan Teknik Pertanian 2015 yang tidak bisa disebutkan
satu persatu, terimakasih untuk kebersamaan dan dukuangannya.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Semoga
skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bandar Lampung,
Penulis
Yulinda Fertasari
xv
DAFTAR ISI
No. Teks Halaman
ABSTRAK .............................................................................................................. ii
ABSTRACT ........................................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA ................................................... ix
RIWAYAT HIDUP ................................................................................................ x
SANWACANA .................................................................................................... xiii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xxi
I. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................... 3
1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................................ 4
1.4. Manfaat Penelitian .......................................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 5
2.1. Tanaman Jagung Pulut .................................................................................... 5
2.2. Struktur Biji Jagung ........................................................................................ 7
2.3. Manfaat Jagung Pulut ...................................................................................... 9
2.4. Varietas Jagung Pulut .................................................................................... 10
2.5. Perendaman Jagung Pulut ............................................................................. 12
2.6. Larutan Aquades ........................................................................................... 12
2.7. Larutan Alkali ............................................................................................... 13
2.8. Difusi Air ...................................................................................................... 14
III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................... 16
3.1. Waktu dan Tempat ........................................................................................ 16
3.2. Alat dan Bahan .............................................................................................. 16
3.3. Tahapan Penelitian ......................................................................................... 16
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan ................................................................... 17
xvi
3.3.2. Pelaksanaan Penelitian ........................................................................ 18
3.4. Parameter Pengamatan .................................................................................. 19
3.4.1. Kadar Air ............................................................................................ 19
3.4.2. Kekerasan ............................................................................................ 20
3.4.3. Dimensi ............................................................................................... 20
3.5. Koefisien Difusi Air ....................................................................................... 21
3.5.1. Persamaan Peleg ................................................................................. 21
3.5.2. Koefisien Laju Pembahasan (kD) ........................................................ 23
3.6. Energi Aktivasi Proses Difusi ....................................................................... 25
3.6.1. Kinetika Perubahan ............................................................................. 26
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 30
4.1. Kadar Air ...................................................................................................... 30
4.1.1. Model Difusi ....................................................................................... 34
4.1.2. Kadar Air Kesetimbangan (Me) .......................................................... 37
4.2. Kekerasan ...................................................................................................... 42
4.2.1. Kinetika Perubahan Kekerasan ........................................................... 45
4.2.2. Energi Aktivasi ................................................................................... 48
4.3. Dimensi ......................................................................................................... 49
4.3.1. Kinetika Perubahan Dimensi .............................................................. 52
4.3.2. Energi Aktivasi .................................................................................... 54
V. KESIMPULAN ............................................................................................... 57
5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 57
5.2. Saran .............................................................................................................. 58
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 59
LAMPIRAN .......................................................................................................... 63
Tabel (14 – 17) ...................................................................................................... 64
Gambar (21 – 45) .................................................................................................. 88
xvii
DAFTAR GAMBAR
No. Teks Halaman
1. Jagung pulut .............................................................................................. 6
2. Struktur biji jagung ................................................................................... 8
3. Diagram alir penelitian.............................................................................. 17
4. Pelaksanaan penelitian .............................................................................. 18
5. Prinsip pengukuran dimensi jagung pulut ................................................. 20
6. Sketsa grafik persamaan Peleg .................................................................. 23
7. Sketsa grafik laju pembasahan .................................................................. 24
8. Sketsa grafik hubungan nilai ln Deff dengan 1/T (K) ............................... 26
9. Contoh grafik Orde 1 ................................................................................ 28
10. Contoh grafik Orde 2 ................................................................................ 29
11. Perubahan kadar air biji jagung pulut selama perendaman(a) Aquades
(b) Alkali ................................................................................................... 31
12. Model laju penyerapan air berdasarkan persamaan Peleg (a) Aquades
(b) Alkali ................................................................................................... 35
13. Grafik MR pada setiap perlakuan suhu perendaman (a) Aquades
(b) Alkali ................................................................................................... 39
14. Hubungan ln Deff dengan 1/T (K) Aquades Alkali .................................. 41
15. Perubahan kekerasan biji jagung pulut selama perendaman (a) Aquades
xviii
(b) Alkali ................................................................................................... 43
16. Kinetika perubahan kekerasan biji jagung pulut menggunakan model
orde 2 (a) Aquades (b) Alkali ................................................................... 46
17. Hubungan ln kk dengan 1/T (K) Aquades dan Alkali ............................... 48
18. Perubahan volume biji jagung pulut selama perendaman (a) Aquades
(b) Alkali ................................................................................................... 50
19. Model kinetika orde 1 pada perubahan biji jagung pulut (a) Aquades
(b) Alkali ................................................................................................... 53
20. Grafik hubungan nilai ln kV dengan 1/T (K) Aquades dan Alkali ............ 55
Lampiran
21. Validasi data observasi dengan data prediksi pada kekerasan perlakuan
suhu (a) 30 oC, (b) 45
oC, (c) 60
oC (Aquades) ........................................ 64
22. Validasi data observasi dengan data prediksi pada kekerasan perlakuan
suhu (a) 30 oC, (b) 45
oC, (c) 60
oC (Alkali) ............................................ 65
23. Validasi data observasi dengan data prediksi pada volume perlakuan
suhu (a) 30 oC, (b) 45
oC, (c) 60
oC (Aquades) ........................................ 66
24. Validasi data observasi dengan data prediksi pada volume perlakuan
suhu (a) 30 o
C (b) 45 oC dan (c) 60
oC (Alkali) ........................................ 67
25. Tampak depan kemasan biji jagung pulut yang didapat dari Balai Penelitian
Tanaman Sereal, Maros, Sulawesi Selatan ............................................... 79
26. Tampak belakang kemasan biji jagung yang didapat dari Balai Penelitian
Tanaman Sereal, Maros, Sulawesi Selatan ............................................... 79
xix
27. Pensortiran biji jagung pulut ..................................................................... 80
28. Proses pengovenan biji jagung pulut yang sudah disotir guna mendapatkan
kadar air di bawah 14% sebelum perendaman .......................................... 80
29. Sampel yang sudah ditimbang sebanyak 7 gram, lalu dilakukan
pengambilan secara acak ........................................................................... 81
30. Penimbangan soda kue sebanyak 5 gr untuk pembuatan larutan alkali .... 81
31. Pengukuran PH larutan alkali ................................................................... 82
32. Pengkuran suhu air di dalam water bath sesuai suhu yang diinginkan ..... 82
33. Memasukkan sampel yang diambil secara acak ke dalam water bath ...... 83
34. Kondisi water bath pada saat running ....................................................... 83
35. Perendaman biji jagung pulut perlakuan suhu 45oC dengan waktu 240
menit (Aquades) ....................................................................................... 84
36. Perendaman biji jagung pulut perlakuan suhu 45oC dengan waktu 240
menit (Alkali) ........................................................................................... 84
37. Perbandingan perendaman biji jagung pulut perlakuan suhu 60oC dengan
waktu 600 menit pada larutan aquades dan alkali..................................... 85
38. Perbedaan warna biji jagung pulut setelah dilakukan perendaman
menggunakan larutan aquades dan alkali.................................................. 85
39. Pengambilan data kadar air biji jagung pulut (berat awal) ...................... 86
40. Pengukuran kekerasan biji jagung pulut menggunakan alat rheometer ... 86
41. Pengambilan foto dengan format jpg untuk mengukur panjang dan lebar
biji jagung pulut ........................................................................................ 87
42. Pengambilan foto dengan format jpg untuk mengukur tebal biji jagung
pulut .......................................................................................................... 87
xx
43. Pengukuran dimensi (panjang dan lebar) biji jagung pulut ...................... 88
44. Pengukuran dimensi (tebal) biji jagung pulut ........................................... 88
45. Proses pengovenan selama 24 jam setelah penimbangan ......................... 89
xxi
DAFTAR TABEL
No. Teks Halaman
1. Komposisi kimia jagung berdasarkan bobot kering .................................. 8
2. Komposisi kimia berbagai tipe jagung ..................................................... 10
3. Penelitian difusi air pada beberapa bahan pertanian ................................. 15
4. Perubahan kadar air biji jagung pulut setiap perlakuan suhu menggunakan
larutan aquades dan alkali ......................................................................... 32
5. Niai k1, k2 dan Me dalam persamaan Model Peleg .................................... 35
6. Nilai koefisien pembasahan (kD) dan koefisien difusi (Deff) .................... 39
7. Nilai energi aktivasi (Ea) untuk setiap perlakuan jenis larutan
perendaman ............................................................................................... 41
8. Perubahan kekerasan biji jagung pulut setiap perlakuan suhu
menggunakan larutan aquades dan alkali .................................................. 44
9. Nilai konstanta laju perubahan kekerasan (kk) dan evaluasi model koefisien
diterminasi (R2) pada perubahan kekerasan dengan menggunakan kinetika
orde 2 ........................................................................................................ 47
10. Nilai energi aktivasi (Ea) pada parameter kekerasan ............................... 48
11. Perubahan volume biji jagung pulut setiap perlakuan suhu pada perendaman
menggunakan aquades dan alkali .............................................................. 51
xxii
12. Nilai konstanta laju perubahan volume (kV) dan evaluasi model koefisien
determinasi (R2) pada perubahan menggunakan model persamaan kintika
orde 1 ........................................................................................................ 54
13. Nilai energi aktivasi (Ea) pada perubahan volume biji jagung pulut ........ 55
Lampiran
14. Perhitungan laju penyerapan air biji jagung pulut berdasarkan persamaan
model Peleg pada perendaman (a) Aquades (b) Alkali............................. 68
15. Perhitungan nilai MR biji jagung pulut pada beberapa suhu perendaman
(a) Aquades (b) Alkali .............................................................................. 69
16. Nilai kinetika perubahan kekerasan menggunakan persamaan Orde 2 (a)
Aquades (b) Alkali .................................................................................... 70
17. Nilai kinetika perubahan kekerasan menggunakan persamaan Orde 1
(a) Aquades (b) Alkali .............................................................................. 71
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Jagung merupakan salah satu serealia yang strategis dan bernilai ekonomis serta
mempunyai peluang untuk dikembangkan karena kedudukannya sebagai sumber
utama karbohidrat dan protein setelah beras. Hampir seluruh bagian tanaman
jagung dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam keperluan. Produksi jagung
nasional meningkat rata-rata 12,49 % per tahun dengan penambahan luas panen
11 % dan produktivitas naik 1,42 %. Volume produksi ini merupakan data
perkiraan dari kementan melihat lima tahun terakhir serta memiliki volume impor
jagung per September tahun 2018 sebesar 477 ribu ton (BPS, 2018). Terdapat
berbagai jenis jagung di Indonesia salah satunya yaitu jagung pulut.
Jagung pulut atau jagung ketan merupakan salah satu jenis jagung yang memiliki
karakter yang berbeda dari jenis jagung lainnya yaitu pati dalam bentuk 100%
amilopektin memiliki rasa manis, pulen dan penampilan menarik yang tidak
dimiliki jagung lain, sehingga banyak digemari oleh masyarakat. Namun jagung
pulut kurang populer, khususnya di masyarakat kota karena kurang dipromosikan
dan belum mendapat perhatian sungguh-sungguh untuk dikembangkan. Hal ini
dapat mengakibatkan hilangnya sumber plasma nutfah jagung pulut khususnya
yang berasal dari daerah Bolaang Mongondow (Mahendradatta dkk, 2008).
2
Jagung pulut mempunyai perbedaan yang mencolok dibandingkan dengan jagung
lainnya, perbedaan tersebut bisa dilihat dari segi warna dan tekstur. Jagung pulut
umumnya berwarna putih dengan belang-belang ungu. Sedangkan teksturnya
sangat pulen atau kenyal jika dibandingkan dengan jagung lainnya. Tekstur pulen
ini berasal dari kandungan amilopektin. Kandungan inilah yang membuat jagung
pulut menjadi lebih pulen dan mengenyangkan. Tekstur dapat dipengaruhi oleh
protein yang terdapat pada jagung yang memiliki kulit ari. Biji jagung ini
memiliki kadar protein lebih tinggi dibandingkan dengan biji jagung tanpa kulit
ari. Hal tersebut disebabkan karena protein ikut terbawa ketika penyosohan akibat
protein yang berada di bagian endosperm yang dekat dengan aleuron banyak yang
terkikis (Suarni, 2004). Jagung pulut dapat diolah sebagai bahan makanan seperti
jagung rebus, jagung bakar dan lain sebagainya. Perendaman biji jagung pulut
bertujuan untuk memperlunak biji dan memudahkan proses pengolahan
selanjutnya.
Proses perendaman biji jagung pulut menggunakan larutan aquades dan alkali
diduga memiliki karakteristik perubahan yang berbeda. Perbedaan waktu
perendaman pada biji jagung pulut mengakibatkan jumlah air yang terserap dan
terombak mengalami perubahan, bahwa semakin lama perendaman akan
mengakibatkan lunaknya stuktur kulit biji sehingga air lebih mudah masuk
kedalam struktur selnya. Sedangkan, masuknya air ke dalam biji-bijian hingga
mencapai titik jenuh pada proses perendaman membutuhkan waktu yang cukup
lama. Perendaman biji-bijian pada suhu ruang dengan waktu yang lama dapat
beresiko besar terkontaminasi mikroba dan dapat berpengaruh terhadap kualitas
produk, misalnya warna, rasa, dan bau (Bello dkk, 2004).
3
Proses perendaman yang sangat lama dan memakan waktu yang sangat panjang
maka dari itu perlu dilakukan penelitian mengenai model difusi air dan kinetika
perubahan kekerasan dan dimensi biji jagung pulut pada beberapa suhu
perendaman.
Persamaan untuk menghitung difusi air untuk menduga nilai difusi bahan pangan
pertanian yang digunakan adalah persamaan Peleg (1988). Persamaan ini sudah
digunakan untuk menghitung difusi air dari beberapa bahan pertanian dan
menunjukkan hasil yang baik untuk menduga nilai difusi air bahan pertanian.
Beberapa penelitian yang menggunakan persamaan ini untuk menduga nilai difusi
air bahan pada perendaman beras beberapa varietas (Cunningham dkk, 2007).
1.2. Rumusan Masalah
Pada umumnya proses perendaman dilakukan sebelum mengolah bahan pangan
khususnya serealia seperti beras, sorgum hanjeli dan jagung. Proses perendaman
yang sangat lama akan mengalami kerusakan jaringan akibat pecahnya lapisan
kulit biji yang disebabkan masuknya air yang berlebihan dan akan menghambat
kepengolahan selanjutnya serta akan merubah karakteristik fisik pada jagung
pulut.
Proses perendaman yang sangat lama akan sangat berpengaruh terhadap kinetika
perubahan kekerasan pada jagung pulut. Maka, perlu dilakukannya perendaman
dengan suhu yang berbeda-beda dan perendaman menggunakan aquades dan
alkali untuk mengetahui perubahan yang terjadi pada jagung pulut selama
perendaman.
4
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui koefisien difusi air dan energi aktivasi biji jagung pulut pada
beberapa suhu dan jenis larutan perendaman.
2. Mengetahui model kinetika perubahan kekerasan dan dimensi biji jagung
pulut pada beberapa suhu dan jenis larutan perendaman.
3. Mengetahui koefisien perubahan kekerasan dan dimensi serta energi aktivasi
perubahan fisik biji jagung pulut pada beberapa suhu dan jenis larutan
perendaman.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang
karakteristik fisik pengaruh perendaman biji jagung pulut pada suhu yang berbeda
dan memberikan informasi tentang koefisien difusi air biji jagung pulut dengan
perendaman aquades dan alkali pada beberapa suhu perendaman.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Jagung Pulut
Jagung pulut (waxy corn) telah banyak dikembangkan di Asia Tenggara dan Asia
Timur dan dikembangkan sebagai jagung konsumsi segar dan tanaman komersial.
Petani di Thailand telah mengembangkan jagung pulut sebagai makanan
tambahan selain beras (Ketthaisong et al, 2014). Jagung pulut juga banyak
dikembangkan di Indonesia khususnya di Sulawesi Selatan seperti kabupaten
Bulukumba, Gowa, Maros, Bone, Soppeng, Barru, dan Jeneponto. Jagung ini
mengandung pati yang sebagian besar adalah amilopektin yang bercabang dengan
distribusi cabang utama. Berikut klasifikasi jagung pulut:
Divisio : Spermathophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas : Monocotyledonenae
Ordo : Graminae
Famili : Graminaceae
Subfamilia : Ponicoidae
Genus : Zea
Species : Zea mays Ceratina Kulesh
Jagung pulut atau jagung ketan termasuk jenis jagung khusus yang makin populer
dan banyak dibutuhkan konsumen dan industri. Jagung pulut mempunyai cita
rasa yang enak, lebih gurih, lebih pulen dan lembut. Rasa gurih muncul karena
kandungan amilopektin yang terkandung dalam jagung pulut sangat tinggi,
6
mencapai 90%. Pamor jagung pulut tidak luntur ditelan zaman. Kreasi baru
makanan olahan berbasis jagung pulut bermunculan termasuk beras jagung instan,
bubur jagung instan dan lain-lain.
Gambar 1. Jagung pulut
Sumber: Balai Penelitian Tanaman sereal
Menurut Suarni (2013), karakter fisik kimia dan fungsional jagung sebagai
landasan diversifikasi aneka olahan, hal ini sangat penting untuk memperoleh
kualitas produk yang memadai. Jagung pulut mengandung amilopektin tinggi dan
amilosa rendah sehingga sifat amilograf dan fisik kimianya berbeda dengan
jagung varietas lainnya. Hal ini memberi petunjuk berbagai olahan makanan yang
sesuai dengan sifat spesifik tersebut. Jagung pulut lokal tersebut sedang
diperkenalkan pada petani, konsumen, pengrajin berbasis jagung di beberapa
daerah di Indonesia. Diharapkan masyarakat lebih mengenal dan berminat untuk
mengonsumsi jagung pulut baik dalam bentuk jagung muda maupun produk
7
makanan olahan seperti jagung marning, emping jagung, corn flag, coco chip,
krupuk dan lainnya (Winarno 1996 dan Suarni et al. 2013).
2.2. Struktur Biji Jagung
Secara struktural, biji jagung yang telah matang terdiri atas empat bagian utama,
yaitu perikarp, lembaga, endosperm, dan tip cap atau bagian yang
menghubungkan biji dengan tongkol jagung (Gambar 2). Perikarp merupakan
lapisan pembungkus biji yang berubah cepat selama proses pembentukan biji.
Pada waktu kariopsis masih muda, sel-selnya kecil dan tipis, tetapi sel-sel itu
berkembang seiring dengan bertambahnya umur biji. Pada taraf tertentu lapisan
ini membentuk membran yang dikenal sebagai kulit biji atau testa/aleuron yang
secara morfologi adalah bagian endosperm. Bobot lapisan aleuron sekitar 3% dari
keseluruhan biji (Inglett, 1987).
Lembaga merupakan bagian yang cukup besar. Pada biji jagung tipe gigi kuda,
lembaga meliputi 11,5% dari bobot keseluruhan biji. Lembaga ini sendiri
sebenarnya tersusun atas dua bagian yaitu skutelum dan poros embrio (embryonic
axis). Endosperm merupakan bagian terbesar dari biji jagung, yaitu sekitar 85%,
hampir seluruhnya terdiri atas karbohidrat dari bagian yang lunak (floury
endosperm) dan bagian yang keras (hornyendosperm) (Wilson, 1981). Lembaga
terdiri atas plumula, radikel, danskutelum, yaitu sekitar 10% dan perikarp 5%.
Perikarp merupakan lapisan luar biji yang dilapisi oleh testa dan lapisan aleuron.
Lapisan aleuron mengandung 10% protein. Setiap tip cap adalah bagian yang
menghubungkan biji dengan janggel. Lapisan aleuron, perikarp, dan
lembaga mengandung protein dengan kadar yang berbeda. Lembaga juga
8
mengandung lemak dan mineral (Inglett, 1987).
Gambar 2. Struktur biji jagung
Tabel 1. Komposisi kimia jagung berdasarkan bobot kering.
Komponen Biji utuh Endosperma Lembaga Kulit ari Tip cap
Protein (%) 3,7 8,0 18,4 3,7 9,1
Lemak (%) 1,0 0,8 33,2 1,0 3,8
Serat kasar (%) 86,7 2,7 8,8 86,7 -
Abu (%) 0,8 0,3 10,5 0,8 1,6
Pati (%) 71,3 87,6 8,3 7,3 5,3
Gula (%) 0,34 0,62 10,8 0,34 1,6
Sumber: Inglett (1987).
Analisis kimia biji jagung menunjukkan bahwa masing-masing fraksi mempunyai
sifat yang berbeda. Proses pengolahan dengan menghilangkan sebagian dari
fraksi biji jagung akan mempengaruhi mutu gizi produk akhir. Informasi
komposisi kimia tersebut bermanfaat bagi industri pangan untuk menentukan jenis
bahan dan proses yang harus dilakukan agar diperoleh mutu produk yang sesuai
9
dengan yang diinginkan. Kulit ari jagung dicirikan oleh kandungan serat kasar
yang tinggi, yaitu 86,7% (Tabel 1), yang terdiri atas hemiselulosa 67%, selulosa
23%, dan lignin 0,1%. Di sisi lain, endosperma kaya akan pati 87,6% dan protein
8%, sedangkan kadar lemaknya relatif rendah 0,8%. Lembaga dicirikan oleh
tingginya kadar lemak 33%, protein 18,4%, dan mineral 10,5%. Berdasarkan data
tersebut dapat ditentukan apakah produk yang akan diolah memerlukan biji
jagung utuh, atau yang kulit ari atau lembaganya dihilangkan.
2.3. Manfaat Jagung Pulut
Di Indonesia jagung pulut atau jagung ketan dimanfaatkan dengan cara direbus
atau dibakar, sebagai campuran nasi, bahkan bisa diolah menjadi emping dan
marning. Daya cerna pati jagung pulut lebih rendah dibandingkan varietas jagung
non-pulut. Komposisi tersebut dapat membantu penderita diabetes yang
memerlukan pangan karbohidrat, tapi tidak tercerna sempurna menjadi glukosa.
Tanaman jagung dari buah hingga limbahnya dapat dimanfaatkan menjadi suatu
produk yang berguna, misalnya dari daun hingga batangnya dapat dimanfaatkan
sebagai pakan ternak seperti domba, sapi dan sebagainya dimana dengan
menggunakan jagung pulut dapat meningkatkan bobot binatang ternak hingga
mencapai 20%. Dari kulit jagung dapat diolah menjadi pembungkus souvenir
serta aksesoris. Bagian kepala putik dan tongkolnya sering diolah menjadi jamu.
Jagung pulut juga dapat digunakan sebagai campuran bahan baku kertas, tekstil,
dan industri perekat serta sebagai bahan perekat label botol dan memperkuat
kertas.
10
Informasi komposisi kimia proksimat cukup banyak tersedia. Keragaman data
pada masing-masing komponen gizi utama sangat besar. Tabel 2 menunjukkan
komposisi kandungan zat gizi pada berbagai tipe jagung. Keragaman komposisi
tersebut dipengaruhi baik oleh faktor genetik maupun lingkungan.
Tabel 2. Komposisi kimia berbagai tipe jagung (%)
Varietas
jagung
Air Abu Protein Serat
kasar
Lemak Karohidrat
Kristalin
Floury
Starchy
Manis
Pop
Hitam
Srikandi
Putih *)
Srikandi
Kuning *)
Anoman *)
Lokal Pulut
*)
Lokal non
pulut *)
Bisi 2 **)
Lamuru **)
10,5
9,6
11,2
9,5
10,4
12,3
10,08
11,03
10,07
11,12
10,09
9,70
9,80
1,7
1,7
2,9
1,5
1,7
1,2
1,81
1,85
1,89
1,99
2,01
1,00
1,20
10,3
10,7
9,1
12,9
13,7
5,2
9,99
9,95
9,71
9,11
8,78
8,40
6,90
2,2
2,2
1,8
2,9
2,5
1,0
2,99
2,97
2,05
3,02
3,12
2,20
2,60
5,0
5,4
2,2
3,9
5,7
4,4
5,05
5,10
4,56
4,97
4,92
3,60
3,20
70,3
70,4
72,8
69,3
66,0
75,9
73,07
72,07
73,77
72,81
74,20
75,10
76,30
Sumber: Widowati et al. (2005)
*)Suarni dan Firmansyah (2005)
2.4. Varietas Jagung Pulut
Varietas terdiri dari sejumlah genotipe yang berbeda di mana masing-masing
genotipe mempunyai kemampuan menyesuaikan diri terhadap lingkungan. Setiap
varietas memiliki perbedaan genetik yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan
hasil serta kemampuan adaptasi suatu varietas berbeda-beda. Varietas bermutu
mempunyai salah satu sifat keunggulan dari varietas lokal. Keunggulan tersebut
dapat tercermin pada sifat pembawaannya yang dapat menghasilkan buah yang
11
berproduksi tinggi, respon terhadap pemupukan dan resisten terhadap hama dan
penyakit. Jenis varietas yang sesuai dengan keadaan lingkungan diharapkan
tumbuh dengan baik dan memberikan hasil yang sesuai dengan keadaan lingkungan
diharapkan tumbuh dengan baik dengan memberikan hasil yang tinggi (Prajnanta,
2004).
Varietas unggul memberikan manfaat teknis dan ekonomis yang banyak bagi
perkembangan suatu usaha pertanian, diantaranya pertumbuhan tanaman menjadi
seragam sehingga panen menjadi serempak, rendemen lebih tinggi, mutu hasil
lebih tinggi dan sesuai dengan selera konsumen, dan tanaman akan mempunyai
ketahanan yang tinggi terhadap gangguan hama dan penyakit dan beradaptasi
yang tinggi terhadap lingkungan sehingga dapat memperkecil penggunaan input
seperti pupuk dan pestisida (Suryana dan Prajogo, 1997).
Varietas unggul jagung dapat berupa varietas besari bebas yaitu varietas yang
benihnya diambil dari pertanaman sebelumnya dan varietas hibrida. Jagung
hibrida memiliki potensi hasil lebih tinggi dari pada varietas besari bebas, karena
afek heterosis dari gen-gen penyusun hibrida. Produktivitas jagung varietas besari
bebas dan hibrida dipengaruhi oleh adaptabilitas, bergantung pada proses seleksi
varietas tersebut. Kultivar unggul jagung dapat diperoleh melalui pemulian
tanaman. Syarat utama yang diperlukan dalam perakitan varietas unggul baru
adalah tersedianya materi genetik dengan keragaman yang luas. Keragaman
genetik muncul dari gen-gen yang bersegregasi dan berinteraksi dengan gen lain
melalui hibridisasi, mutasi, dan introduksi. Melalui hibridisasi dan segregasi akan
muncul keragaman genetik (Crowder, 1986).
12
2.5. Perendaman Jagung Pulut
Perendaman menggunakan larutan aquades dan alkali dilakukan guna mengetahui
perbedaan karakteristik perendaman dengan aquades dan alkali. Pada semua
benih tanaman, air berperan untuk memulai proses perkecambahan. Air
diperlukan untuk rehidrasi benih dalam tahap penting pada permulaan proses
perkecambahan (Bewley dan Black, 1978). Biji yang dihasilkan tumbuhan
merupakan bakal buah dari tumbuhan tersebut. Biji juga digunakan sebagai bibit
tanaman baru, seperti pada jagung pulut dan sebagainya. Pada saat biji akan
ditanam sebelumnya pasti biji sudah direndam terlebih dahulu. Ketika biji
direndam terjadi proses imbibisi yaitu proses penyerapan air ke dalam rongga
jaringan melalui pori-pori secara pasif, terutama karena daya serap senyawa
polisakarida, seperti hemiselulosa, pati, dan selulosa. Proses ini terjadi ketika air
masuk ke dalam benih melalui proses imbibisi yang merupakan proses spesifik
dan imbibisi air oleh benih sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia benih,
permeabilitas benih dan jumlah air yang tersedia, baik air dalam bentuk cairan
maupun uap air disekitar benih (Sadjad, 1975). Perendaman jagung pulut juga
berfungsi untuk mengetahui basis kering dan basis basah serta mengetahui
kandungan-kandungan yang terkandung pada jagung pulut setelah perendaman.
2.6. Larutan Aquades
Aquades merupakan air hasil dari destilasi atau penyulingan, dapat disebut juga
air murni (H2O), karena H2O tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral
merupakan pelarut yang universal. Air tersebut mudah menyerap atau melarutkan
berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi terkontaminasi.
13
Aquades juga merupakan pelarut yang jauh lebih baik dibandingkan hampir
semua cairan yang umum dijumpai. Senyawa yang melarut di dalam aquades
mencakup berbagai senyawa organik netral yang mempunyai gugus fungsional
polar seperti gula, alkohol, aldehida dan keton. Kelarutannya disebabkan oleh
kecendrungan molekul aquades untuk membentuk ikatan hidrogen dengan gugus
hidroksil gula dan alkohol atau gugus karbonil aldehida dan keton (Lehninger,
1982).
2.7. Larutan Alkali
Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet,
serpihan, butiran atau larutan jenuh 50%. Natrium hidroksida (NaOH), juga
dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida adalah sejenis basa logam
kaustik. Sifat alami serat alam adalah hydrophilic, yaitu suka terhadap air berbeda
dengan polimer yang bersifat hydrophobic. Pengaruh perlakuan alkali terhadap
sifat permukaan serat alam selulosa telah diteliti dan bahwa kandungan optimum
air mampu direduksi sehingga sifat alami hydrophilic serat dapat memberikan
ikatan interfacial dengan matrik secara optimal. NaOH merupakan larutan basa
yang tergolong mudah larut dalam air dan termasuk basa kuat yang dapat
terionisasi dengan sempurna. NaOH juga bersifat lembab cair dan secara spontan
menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Menurut teori Arrhenius, basa adalah
zat yang dalam air menghasilkan ion OH dan ion positif (Bismarck dkk, 2002).
14
2.8. Difusi Air
Difusi adalah pergerakan molekul suatu zat secara random yang menghasilkan
pergerakan molekul efektif dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contoh-
contohnya adalah difusi zat warna dalam air tenang, difusi glukosa dan teknik
tomografi, difusi zat melalui membran, difusi oksigen dalam membrane polimer.
Bahkan difusi tidak hanya terjadi pada skala mikro tetapi juga skala makro, seperti
difusi gas dalam galaksi. Model dasar yang digunakan dalam penelitian tentang
difusi biasanya adalah hukum Fick, namun bentuknya akan bervariasi sesuai
dengan asumsi-asumsi peneliti. Difusi larutan gula sangat penting dalam dunia
biologi, contohnya adalah fenomena transport gula dalam tanaman (Trihandaru
dkk, 2012).
Difusi dapat diartikan sebagai peristiwa mengalirnya atau berpindahnya suatu zat
dalam pelarut dari bagian konsentrasi tinggi ke bagian berkonsentrasi rendah.
Perbedaan konsentrasi yang ada pada dua larutan disebut gradien konsentrasi.
Difusi akan terus terjadi hingga seluruh partikel tersebar luas secara merata atau
mencapai keadaan kesetimbangan dimana perpindahan molekul tetap terjadi
walaupun tidak ada perbedaan konsentrasi (Hardianti, 2013). Beberapa penelitian
dengan menghitung koefisien difusi pada bahan pertanian yang ditunjukkan pada
Tabel 3.
15
Tabel 3. Penelitian difusi air pada beberapa bahan pertanian.
No Nama Penulis Tahun Produk yang
Digunakan
Persamaan yang
Digunakan
1 Aggry dkk 2014 Jagung Peleg + Becker +
Arrhenius
2 Bello dkk 2010 Beras Crank
3 Tunde-Akintunde 2010 Sereal Nigeria Peleg
4 Kashiri dkk 2010 Sorgum Peleg + Arrhenius
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai Juli 2019 di Laboratorium
Rekayasa Bioproses dan Pasca Panen, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas
Pertanian, Universitas Lampung.
3.2. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah water bath, timbangan
analitik, timbangan digital OHAUS (Adventurer cap 2010 g), oven listrik
(Venticell), rheometer, thermometer, cawan alumunium, gelas ukur, stopwatch,
desikator, alumunium foil dan kertas tisu. Sedangkan bahan-bahan yang
digunakan dalam penelitian ini adalah larutan aquades, larutan alkali dan biji
jagung pulut.
3.3. Tahapan Penelitian
Tahapan dari penelitian ini meliputi beberapa proses yang disajikan dalam
diagram alir penelitian yang ditunjukkan pada Gambar 3.:
17
Gambar 3. Diagram alir penelitian
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan
Sebelumnya, dilakukan terlebih dahulu persiapan untuk alat dan bahan yang akan
digunakan untuk penelitian. Persiapan alat dan bahan yang digunakan yaitu
sebagai berikut:
1. Mempersiapkan cawan alumunium, stopwatch, thermometer, gelas ukur,
rheometer, desikator dan kertas tisu.
Penyortiran biji jagung pulut
Penimbangan sampel biji jagung pulut sebanyak 7 gram
untuk masing-masing perlakuan
Pengukuran parameter awal: kadar air, dimensi
panjang, lebar, ketebalan dan kekerasan
Perendaman biji jagung pulut dengan waktu 1,2,4,6,8, 10 jam
pada beberapa suhu yaitu suhu 30 ºC, 45 ºC dan 60 ºC
Pengukuran parameter kadar air, dimensi panjang,
lebar, ketebalan dan kekerasan
Analisis data dan perhitungan koefisien difusi air
Hasil analisis data dan koefisien difusi air beberapa
suhu pada jagung pulut
Selesai
Mulai
Persiapan alat dan bahan biji jagung pulut, larutan aquades dan alkali
18
2. Mengkondisikan timbangan analitik dan timbangan digital.
3. Mengkondisikan water bath dan oven sesuai dengan suhu yang ditentukan.
4. Mempersiapkan bahan yang akan digunakan dengan menyortir biji jagung
pulut untuk memisahkan dari kotoran yang bercampur dan menyeragamkan
ukuran jagung pulut, sehingga kondisi biji jagung pulut yang digunakan
dalam kondisi baik dan seragam.
5. Menyiapkan larutan aquades dan alkali.
3.3.2. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini meliputi beberapa proses yang disajikan dalam diagram
alir yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Pelaksanaan Penelitian
Biji jagung pulut disortasi sesuai ukurannya dan dilakukan pembersihan. Biji
jagung pulut yang sudah melalui proses penyortiran kemudian akan dilakukan
penimbangan sebanyak 7 gram untuk setiap sampel dan setiap perlakuan. Setelah
itu, disiapkan tabung reaksi yang sudah diisi larutan aquades dan larutan alkali
sebanyak 35 ml untuk setiap satuan percobaan, kemudian direndam di dalam
Jagung pulut Sortasi dan
pembersihan
Sampel
(7 gram)
Tabung
reaksi (35 ml
air)
Rendam
pada water
bath
Suhu air dalam
tabung reaksi
sesuai dengan
suhu perlakuan
Pengamatan
19
water bath. Biji jagung pulut yang sudah mengalami perlakuan perendaman akan
dilakukan pengamatan dengan interval waktu 1,2,4,6,8, 10 jam untuk parameter
kadar air, kekerasan dan dimensi. Perlakuan suhu perendaman dilakukan pada
suhu 30 ºC, 45 ºC, dan 60 ºC dengan ulangan sebanyak dua kali. Setiap ulangan
digunakan sampel sebanyak 10 biji jagung pulut untuk pengukuran kekerasan, 5
biji untuk pengukuran dimensi. Setelah dilakukan pengukuran kekerasan dan
dimensi, sampel kembali digunakan untuk pengukuran kadar air.
3.4. Parameter Pengamatan
Parameter pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu kadar air, dimensi
jagung pulut dan kekerasan.
3.4.1. Kadar Air
Pengukuran kadar air dilakukan dengan metode oven. Pengukuran kadar air
diawali dengan pengeringan cawan alumunium pada suhu 105 ºC selama 15 menit
yang kemudian didinginkan di dalam desikator dan selanjutnya ditimbang.
Selanjutnya, sampel jagung pulut dimasukkan ke dalam cawan yang telah
diketahui beratnya dan ditimbang. Lalu, sampel dikeringkan dalam oven pada
suhu 105 ºC selama 24 jam sampai berat konstan. Kemudian didinginkan di
dalam desikator selama ± 15 menit dan ditimbang. Kadar air dihitung dengan
persamaan [1]:
Kadar Air (% bk)
x 100% ................................................................... [1]
Kadar Air (% bb)
x 100% ................................................................... [2]
20
Dimana: A = Berat awal sampel (gram)
B = Berat akhir sampel (gram)
3.4.2. Kekerasan
Pengukuran kekerasan dilakukan untuk mengetahui perubahan kekerasan yang
terjadi selama perendaman. Pengukuran tingkat kekerasan biji jagung pulut
menggunakan alat rheometer dengan kedalaman 2,2 mm dan kecepatan 60
mm/menit. Pengukuran dilakukan dengan 10 biji jagung pulut setiap ulangan.
Pengukuran diawali dengan memasang lempengan kemudian diturunkan hingga
hampir menyentuh sampel dan tombol run ditekan. Setelah lima detik, pangkal
besi diangkat dan skala yang tertera pada layar display dicatat.
3.4.3. Dimensi
Pengukuran dimensi jagung pulut dilakukan pada awal sebelum perendaman dan
selama proses perendaman pada saat interval waktu yang telah ditentukan.
Diambil sampel 5 biji jagung pulut difoto dengan background bewarna putih
dengan format jpg kemudian diukur dimensi panjang, lebar, tebal biji dengan
software imageJ. Prinsip pengukuran dimensi biji jagung pulut dapat dilihat pada
Tabel 5.
Gambar 5. Prinsip pengukuran dimensi biji jagung pulut.
W = Width (Lebar)
L = Length (Panjang)
Th = Thickness (Ketebalan)
21
Untuk mencari jari-jari biji jagung pulut (r), maka perlu mencari diameter
geometri biji jagung pulut menggunakan persamaan [3].
................................................................................. [3]
Dimana: : Diameter geometri biji jagung pulut
L : Dimensi panjang biji jagung pulut
W : Dimensi lebar biji jagung pulut
Th : Dimensi tebal biji jagung pulut
Sehingga jari-jari biji jagung pulut dapat dihitung dengan persamaan:
........................................................................................................... [4]
................................................................................................ [5]
...................................................................................................... [6]
Dimana: V : Volume (cm3)
W : Dimensi lebar biji jagung pulut (cm3)
B : Dimensi bagian bulat dan biji-bijian (cm3)
3.5. Koefisien Difusi Air
Perhitungan koefisien difusi air dihitung dengan prosedur sebagai berikut:
3.5.1. Persamaan Peleg
Persamaan Peleg merupakan persamaan non eksponensial yang dapat
menggambarkan laju penyerapan massa air dan kapasitas penyerapan massa
maksimum serta untuk memodelkan mode penyerapan air oleh bahan makanan
22
terutama serelia basah dan biji-bijian makanan polongan. Persamaan Peleg yang
digunakan sebagai berikut (Peleg, 1988):
M(t) =M0 +
........................................................................................... [7]
Persamaan awal Peleg dapat diselesaikan sehingga akan diperoleh persamaan
berikut:
= + t .............................................................................................. [8]
Untuk mendapatkan nilai k1 dan k2 dengan cara membuat plot antara t/(Mt – Mo)
terhadap waktu t, maka diperoleh persamaan linear. Nilai k1 dan k2 yang diperoleh
dapat digunakan untuk menjelaskan laju penyerapan air dan kadar air
kesetimbangan. Konstanta kapasitas Peleg, k2 berhubungan dengan kadar air
maksimum yang dapat dicapai. Kadar air kesetimbangan (Me) dapat dihitung
dengan persamaan berikut:
................................................................................................ [9]
Dimana: : Kadar air awal (%)
Mt : Kadar air pada waktu t (%)
t : Waktu perendaman (menit)
: Nilai konstanta Peleg (menit/%)
: Konstanta kapasitas Peleg (1/%)
Me : Kadar air kesetimbangan (%)
Nilai Me diprediksi dengan pendekatan dengan kadar air yang stabil dimasing-
masing perlakuan suhu perendaman. Selain itu, dengan memasukkan nilai Me
yang diduga tersebut kedalam persamaan [9] yang diplotkan dengan waktu yang
23
akan diperoleh persamaan eksponensial masing- masing perlakuan suhu
perendaman. Nilai Me yang dipilih merupakan hasil penetapan dari nilai R2
terbesar dari grafik eksponensial yang diperoleh dengan simulasi nilai Me. Sketsa
model laju penyerapan air dan kapasitas penyerapan air maksimum berdasarkan
persamaan Peleg ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Sketsa grafik persamaan Peleg.
3.5.2. Koefisien Laju Pembahasan (kD)
Nilai koefisien difusi air dihitung dengan prosedur sebagai berikut:
1. Menghitung koefisien laju pembasahan atau penyerapan air (kD) dengan
Persamaan [10] menurut hukum Lewis (1921) dalam Tamrin (2013) :
= − D . ( − ) ......................................................................... [10]
Persamaan di atas dapat diselesaikan menggunakan metode integrasi analitik
sehingga akan diperoleh Persamaan berikut (Tamrin, 2013).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
0 40 80 120 160 200 240 280
t/(M
t-M
0)(
me
nit
%)
24
MR =
...................................................................................................... [11]
MR = ......................................................................................................... [12]
Dimana: MR : Rasio kadar air (%)
Mt : Kadar air jagung pulut pada waktu t saat perendaman (%)
M0 : Kadar air awal jagung pulut sebelum direndam (%)
Me : Kadar air kesetimbangan (%)
k : Koefisien pembasahan (1/menit)
t : waktu perendaman (menit)
Berikut adalah contoh model laju pembasan yang akan diperoleh ditunjukkan
pada Gambar 7.
Gambar 7. Sketsa grafik laju pembasahan.
Persamaan yang digunakan untuk menduga nilai koefisien difusi pada bahan yang
berbentuk bulat. Persamaan awal yaitu:
25
.......................................................... [13]
.................................................................................... [14]
Dengan menggunakan persamaan [14] diperoleh persamaan sebagai berikut:
................................................................................................... [15]
........................................................................................ [16]
Maka akan diperoleh persamaan koefisien pembasahan:
..................................................................................................... [17]
sehingga, diperoleh persamaan koefisien difusi sebagai berikut:
.................................................................................................... [18]
Dimana: k : Koefisien pembasahan (1/menit)
r : Jari-jari biji jagung pulut (mm)
Deff : Koefisien difusi air (m2/detik)
3.6. Energi Aktivasi Proses Difusi
Pengaruh suhu terhadap kecepatan penyerapan air dapat dianalisis menggunakan
persamaan Arrhenius yang menyatakan bahwa kecepatan reaksi dipengaruhi oleh
suhu. Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktivasi
penyerapan air ke dalam biji jagung pulut yang dapat dihitung menggunakan
persamaan Arrhenius (Wariyah, 2005).
Koefisien difusivitas yang diperoleh dari persamaan Arrhenius dan energi aktivasi
dihitung dengan regresi linier ln Deff terhadap 1/T (Kashiri, 2010). Pengaruh
26
suhu dalam koefisien difusi secara umum dijelaskan menggunakan persamaan
Arrhenius (Agarry, 2014). Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
..................................................................................... [19]
Persamaan diatas dapat diselesaikan menjadi:
.................................................................................... [20]
Dimana: Deff : Koefisien difusi air (m2/detik)
D0 : Konstanta difusi air
Ea : Energi aktivasi (kJ/mol)
R : Konstanta gas ideal (8,314 J/mol K)
T : Suhu mutlak (K)
Berikut sketsa grafik hubungan nilai ln D dengan 1/T ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Sketsa grafik hubungan nilai ln D dengan 1/T.
3.6.1. Kinetika Perubahan
Teori kinetika merupakan dasar untuk menjelaskan bentuk perubahan yang terjadi
seperti proses pemanasan maupun penyimpanan. Dengan mengetahui model
kinetika, kecendrungan laju perubahan yang terjadi selama proses dapat diprediksi
27
untuk masing-masing parameter yang ingin diketahui. Laju reaksi yang terjadi
diindikasikan oleh konstanta laju reaksi (k) (Klappa, 2009).
1. Reaksi Orde Satu
Jika laju reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi pereaksinya, maka reaksi tersebut
memiliki orde satu. Persamaan laju reaksi orde satu merupakan persamaan linier.
Jika konsentrasinya meningkat maka laju reaksi akan meningkat 10 kali lipat.
Dari persamaan umum kinetika,
, persamaan laju reaksi orde satu
(n=2) dinyatakan sebagai persamaan [20].
.................................................................................................. [21]
Dari persamaan [21], diperoleh persamaan:
.................................................................................................. [22]
Hasil integrasi Persamaan [22] dinyatakan dengan persamaan [23].
................................................................................. [23]
Persamaan [33] merupakan persamaan linier y = ax, dimana ln sebagai
nilai y, -k sebagai (slope), dan sebagai nilai x. Nilai k yang diperoleh
kemudian digunakan untuk mencari nilai prediksi parameter tiap waktu. Prediksi
masing-masing parameter orde satu dapat dicari dengan menggunakan persamaan
[24].
............................................................................................ [24]
Berikut adalah contoh grafik dari orde 1 yang ditunjukkan pada Gambar 9.
28
Gambar 9. Contoh Grafik Orde 1
2. Reaksi Orde Dua
Jika suatu laju reaksi berubah secara kuadrat terhadap konsentrasi pereaksinya,
maka reaksi tersebut memiliki orde dua. Jika konsentrasi meningkat 10 kali maka
laju reaksi akan mengalami kenaikan lebih besar. Dari persamaan umum
kinetika,
persamaan laju reaksi orde 2 (n=2) dinyatakan sebagai
persamaan [25] dan hasil pengolahan dapat juga dituliskan sebagai persamaan
[26].
................................................................................................. [25]
..................................................................................................... [26]
Hasil integrasi persamaan [26] dengan batas pada saat t=0 dan pada saat t=t
dinyatakan dalam persamaan [27].
.......................................................................... [27]
Persamaan [27] merupakan persamaan linier y = ax, dimana
sebagai
nilai y, -k sebagai a (slope), dan sebagai nilai x. Nilai k yang diperoleh
kemudian digunakan untuk mencari nilai prediksi parameter tiap waktu. Prediksi
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7
29
masing-masing parameter orde satu dapat dicari dengan menggunakan persamaan
[28].
........................................................................................ [28]
Berikut adalah contoh grafik dari orde 2 yang ditunjukkan pada Gambar 10.
Gambar 10. Contoh grafik orde 2.
.
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7
V. KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah:
1. Koefisien difusi air mengalami peningkatan dengan meningkatnya suhu
perendaman. Koefisien difusi pada aquades 0,921 – 0,957 x 10-10
m2/detik
dan alkali 1,014 - 1,090 x 10-10
m2/detik.
2. Nilai energi aktivasi difusi air pada biji jagung pulut selama perendaman 10
jam untuk perendaman aquades 1,067 kJ/mol dan pada alkali 2,025 kJ/mol.
3. Model kinetika perubahan kekerasan menggunakan persamaan Orde 2 dan
pada dimensi menggunakan persamaan Orde 1 yang merupakan model
terbaik dalam perhitungan nilai konstanta laju reaksi dan energi aktivasi.
4. Nilai konstanta laju perubahan kekerasan (kk) biji jagung pulut untuk jenis
perendaman aquades dan alkali secara berturut-turut berkisar antara 0,015 -
0,062 x 10-3
menit/N dan pada alkali berkisar 0,023 - 0,075 x 10-3
menit/N
Sedangkan nilai konstanta laju perubahan volume (kV) biji jagung pulut pada
jenis perendaman aquades dan alkali berkisar antara 0,75 - 1,14 x 10-3
menit/cm3 dan pada alkali berkisar 1,06 - 1,22 x 10
-3 menit/cm
3.
5. Nilai energi aktivasi perubahan kekerasan biji jagung pulut pada jenis
perendaman aquades dan alkali sebesar 39,28 kJ/mol dan 32,80 kJ/mol.
58
Sedangkan energi aktivasi perubahan dimensi biji jagung pulut pada jenis
perendaman aquades dan alkali sebesar 11,47 kJ/mol dan 3,914 kJ/mol.
5.2. Saran
Saran dari penelitian ini adalah perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk
mengetahui kandungan protein pada biji jagung pulut setelah perendaman dan
perlu dilakukannya perendaman dengan waktu yang lebih lama, guna mengetahui
kadar air kesetimbangan pada biji jagung pulut tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Aboulkas. A., Harfi K.EL. 2008. Study of kinetic and mechanisms of thermal
decomposition of moroccan tarfaya oil shale and its kerogen. Journal Oil
Shale. Vol 25 No 4, pp: 426-443
Agarry, S. E., T. J. Afolabi dan T. Y. Tunde-Akintunde. 2014. Modelling The
Water Absorption Characteristics of Different Maize (Zea Mays L.) Types
During Soaking. Journal Food Processing and Technology. 5(5):1–9.
Agustriana. R dan T. Tripeni. 2006. Fisiologi Tumbuhan I. Universitas Lampung.
Bandar Lampung.
Anjan, F., Oktaviani, W.R & Roesyadi, A., 2014. Studi Kinetika Dekomposisi
Glukosa Pada Temperatur Tinggi. Jurnal Teknik Pomits, III(2), pp. 38-43.
Badan Pusat Statistik. 2018. Jumlah Impor dan Produksi Jagung. diakses dari
https://lokadata.beritagar.id/chart/preview/jumlah-impor-dan-produksi-
jagung-2013-2018-1548335792.
Bello, M., Tolaba M.P., dan Suarez, T. 2004. Factors affecting water uptake of
rice grain during soaking. Lebensmittel-Wissenschaft and –Technologie. Vol
37, 811–816.
Bewley, J.D. dan Black, M. 1978. Phisiology And Biochemistry of seed in
Relation to Germination. Springer-Velag Berlin Heidelberg GmbH. New
York. 302 p.
Bismarck, A., Aranberri-Askargorta, I., Springer, J., Lampke, T., Wielage, B.,
Stamboulis, A., Shenderovich, I., Limbach, H.-H. 2002. “Surface
Characterization of Flax, Hemp and Cellose Fibres: Surface Properties and
the Water Uptake Behavior”. Polym. Compos. 23, 872-894
Buckle, K. A.,Fleet, G.H., dan Wootton, M. 2008. Food Science. Penerjemah Hari
Purnomo dan Adiono dalam Ilmu Pangan. Universitas Indonesia.
Burge, R.M. and W.J. Duensing. 1989. Processing and dietary fiber ingredient
applications of combran. Journal Cereal Foods World, 34: 535-538.
60
Blessin, C. W., Brecher, J.D., and Dimler, R.J. 1964. Carotenoids of Corn and
Sorghum. St. Louis, Missouri.
Carmen, W. 2003. Nixtamalization, a mesoamerican technology to process maize
at small-scale with great potential for improving the nutritional quality
of maize based foods. UNAM. D. F. Mexico.
Castelan, W. 2006. Penentuan konstanta laju penuruunan kadar iodat dalam
gerakan. Teknologi dan Bahan Pangan, XVII (1), pp. 38-43.
Cunningham, S.E., W.A.M. McMinn, T.R.A. Magee dan P.S. Richardason. 2007.
Modelling Water Absorption of Pasta During Soaking. Journal of Food
Engineering. 82(4): 600–607.
Crowder, L.V. 1986. Genetika Tumbuhan. terjemahan Kusdiarti L. dan Sutarso
(ed). Gadjah Mada University Press: Yogyakarta, hal. 323.
Engel, J.F., Blackwell, R.D. and Miniard, P.W. 1986. Consumer Behavior. 5th
ed.
The Dryden Press: USA.
Gutierrez-Cortez, E., Rojas-Molina, I., Rojas, A., Arjona, J.L.,Cornejo-Villegas,
M.A., Zepeda-Benitez, Y., Velazquez-Hernandez, R., Ibrra-Alvarado, C.,
Rodriguez-Garcia, M.E., 2010. Microstructural changes in the maize kernel
pericarp during cooking stage in nixtamalization process. J. Of Cereal Sci. 51,
81-88.
Hardianti, R.A. 2013. Difusi Osmosis. Jurnal difusi osmosis. Departemen Fisika,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. ITB.
Inglett, G. E. 1987. Kernel, Structure, Composition and Quality. Ed. Corn:
Culture. Processing and Products. Avi Publishing Company, Westport.
Kashiri, M., Kashaninjad, M and Aghajani, N. 2010. Modeling Water Absorption
of Sorghum During Soaking. Latin American Applied Research. Vol. 40(4):
383-388.
Ketthaisong, D., Suriharn, B., Tangwongchai, Kamol, R. 2014. Combining ability
analysis in complete diallel cross of waxy corn (Zea mays var. ceratina) for
starch pasting viscosity characteristics. Scientia Horticulturae 175(2014):
229–235.
Klappa, P. 2009. Kinetics for Bioscientist. Peter Klappa and Ventus Publishing.
New York. 221 hlm.
Lehninger.1982. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Jakarta:Erlangga.
Levenspiel, O. 1999. Chemical Reaction Engineering, Third Edition. John Wiley
& Sons, Inc. New York.
61
Mahendradatta dan Tawali, 2008. Jagung dan Diversifikasi Produk Olahannya.
Masagena Press. Makassar.
Peleg, M. 1988. An Empirical Model for The Description of Moisture Sorption
Curve. Journal of Food Science. 53(4):1216–1218.
Prajnanta, F. 2004. Pemeliharaan Tanaman Budidaya Secara Intensif dan Kiat
Sukses Beragribisnis. Penebar Swadaya. Bogor. 163 hlm.
Pranoto, H.S., W.Q. Mugnisjah dan E. Murniati.1990. Biologi Benih. IPB. Bogor.
Sadjad, S. 1975. Dasar-dasar Teknologi Benih. Bogor: IPB.
Saravacos, G.D. 1994. Mass Transfer Properties of Foods. Marcel Dekker. Inc,
New York : 309 hlm.
Suarni. 2004. Pemanfaatan Tepung Sorgum untuk Produk Olahan. Balai
Penelitian Tanaman Serealia. Bogor.
Suarni dan., Firmansyah, I.U dan Aqil, M. 2005 (a). Penanganan Pascapanen
Sorgum. Prosiding Seminar dan Lokakarya Nasional Jagung. Puslit
Tanaman Pangan. hal. 393-398.
Suarni. 2013 (a). Pengembangan pangan tradisional berbasis jagung mendukung
diversifikasi pangan. IPTEK Tanaman Pangan. Pusat Penelitian dan
Pengembangan Tanaman Pangan 8(1):40-48.
Suarni. 2013 (b). Peranan sifat fisikokimia dan komponen fungsional jagung
sebagai landasan inovasi teknologi diversifikasi pangan. Pengembangan
Inovasi Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian 32(3):47-
55.
Sugiyono. 2014. Metode Penelitian Bisnis Edisi 18. Alfabeta. Bandung.
Suharyono, S.U.,Nurdin, R.W. Arief dan Murhadi. 2005. Protein quality of
Indonesian common maize does not less superior to quality protein maize.
Makalah pada 9th ASEAN Food Conference. Jakarta 8-10 Agustus 2005.
Suryana dan U.H. Prajogo. 1997. Subsidi Benih dan Dampaknya Tehadap
Peningka-tan Produksi Pangan. Kebijakan Pembangunan Pertanian. Analisis
Kebijaksanaan Antisipatif dan Responsif. Pusat Penelitian Sosial ekonomi
Pertanian. Badan Litbang Pertanian. Bogor.
Tamrin. 2013. Buku Ajar Teknik Pengeringan. Jurusan Teknik Pertanian Fakultas
Pertanian Universitas Lampung. Bandar Lampung. 247 hlm.
62
Trihandaru, S., Widyayanti, A., Rachmawati, S., Toenlioe, B.S. 2012. Pemodelan
Dan Pengukuran Difusi Larutan Gula Dengan Lintasan Cahaya Laser. Jurnal
Ilmiah XXVI HFI. Jateng & DIY, ISSN : 0853-0823.
Tunde-Akintunde, T. Y.2010. Water Absorption Characteristic of Nigerian Acha
(Digitaria exilis). International Journal of Food Engineering. Vol. 6(5): 1-10.
Wariyah, C. 2005. Kinetika Penyerapan air Selama Perendaman Biji Jagung.
Jurnal Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Wangsa Manggala,
Yogyakarta. Vol. 23(2):82-94.
Widowati, S dan Suarni. 2005. Struktur, Komposisi, dan Nutrisi Jagung.
Prosiding Seminar dan Lokakarya Nasional Jagung. Pusat Penelitian
Tanaman Pangan. Makassar, 29-30 Sepetember 2005. p. 343- 350.
Wilson, C.M. 1981. Variations in soluble endosperm proteins of corn (Zea mays
L.) inbreds as detected by disc gel electrophoresis. Cereal Chem. 58(5):401-
408.
Winarno, F.G. 1994. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia. Jakarta.