Optimasi Proses, Profil Isotermis Sorpsi Air Dan Analisis Termal Beras Tiruan Instan

Abstract

Pengembangan beras tiruan diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah bahan pangan non-beras, sehingga dapat berkontribusi dalam mengurangi ketergantungan konsumsi masyarakat pada beras. Di antara potensi pengembangan beras tiruan yang dapat meningkatkan nilai tambahnya adalah beras tiruan instan. Beras tiruan instan yang diinginkan memiliki waktu tanak yang singkat, yaitu maksimal 5 menit. Beras tiruan instan dapat diproduksi dari bahan utama tepung non-beras, diantaranya adalah tepung jagung putih. Warna putih jagung dapat menghasilkan beras tiruan dengan warna yang mirip beras dari padi. Teknologi proses beras tiruan dapat menerapkan teknologi ekstrusi dengan menggunakan ekstruder ulir ganda (twin screw extruder). Selain waktu pemasakan yang pendek, beras tiruan yang diinginkan tidak mengalami puffing secara berlebihan, memiliki bentuk yang mirip dengan beras dari padi (berbentuk oval), dan tidak hancur ketika dimasak. Karakteristik beras tiruan tersebut dapat dipengaruhi oleh bahan-bahan lain yang ditambahkan dan kondisi proses yang diterapkan. Oleh karena itu, penelitian untuk menentukan parameter bahan dan kondisi proses kritis yang mempengaruhi karakteristik beras tiruan instan yang diinginkan, baik selama dan setelah proses, perlu diidentifikasi dan dioptimasi. Stabilitas beras tiruan instan selama penyimpanan dapat ditentukan dengan menerapkan pendekatan isotermis sorpsi air (ISA) dengan membuat plot aktivitas air (aw) dan kadar air kesetimbangan. Kurva ISA yang dihasilkan dapat digunakan untuk menentukan umur simpan beras tiruan instan. Stabilitas beras tiruan instan juga dapat diamati dengan menggunakan pendekatan analisis termal. Data analisis termal dapat digunakan untuk menentukan profil titik beku, titik gelatinisasi dan titik pelelehan dari beras tiruan instan. Profil termal tersebut dapat diplotkan dalam bentuk state diagram yang menggambarkan profil perubahan fase produk sebagai akibat adanya perubahan fraksi padatan dan suhu dari produk. Penelitian ini bertujuan untuk (1) menentukan parameter kritis (bahan dan kondisi proses) dalam pembentukan butiran beras tiruan instan; (2) menentukan kondisi optimum (proses dan bahan) untuk menghasilkan beras tiruan instan; (3) menganalisis stabilitas dan umur simpan beras tiruan instan dengan pendekatan isotermis sorpsi air; dan (4) menganalisis stabilitas beras tiruan instan dengan pendekatan profil termal dan state diagram. Metode penentuan parameter kritis pembentukan butiran beras tiruan instan dilakukan secara diskriptif. Optimasi proses pembuatan beras tiruan instan dengan menggunakan central composite design dengan respon surface methodology (RSM) . Pengaruh jenis dan konsentrasi hidrokoloid dalam formulasi beras tiruan menggunakan mixture design. Analisis stabilitas dan umur simpan beras tiruan instan dengan pendekatan ISA. Analisis karakteristik termal dan state diagram dilakukan dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry (DSC) dan Modulated Differential Scanning Calorimetry (MDSC). Freezing point, transisi gelas dan suhu pelelehan dianalisis dengan pendekatan model Chen’s, Gordon Taylor dan Flory-Huggins. 5 Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah air yang ditambahkan ke dalam adonan, penambahan gliserol monostearat (GMS), kecepatan putaran ulir dan suhu barrel dari ekstruder, serta perlakuan pengukusan setelah proses ekstrusi merupakan parameter kritis yang harus dikendalikan untuk menghasilkan beras tiruan instan yang diinginkan. Penambahan air ke dalam adonan yang tidak melebihi 50%, penambahan GMS 2%, dan kecepatan putaran ulir pada 168 rpm dipilih sebagai kondisi proses yang dapat menghasilkan beras tiruan yang diinginkan. Optimasi proses dengan menggunakan RSM menunjukkan suhu barrel pada 96°C dan waktu pengukusan setelah proses ekstrusi selama 5 menit menghasilkan beras tiruan instan yang diinginkan, berdasarkan parameter waktu pemasakan, derajat gelatinisasi, indeks absorpsi air dan indeks pengembangan. Penggunaan glukomanan 0,96% dan guar gum 0,04% dapat meningkatkan indeks absorpsi air beras tiruan instan. Hasil analisis ISA dengan menggunakan pendekatan model Brunauer- Emmett-Teller (BET) menunjukkan kadar air yang terikat pada lapisan monolayer (Mm) pada sampel beras komersial lebih tinggi (6,50%) dibandingkan dengan beras tiruan instan yaitu 5,54% untuk OPT1 (beras tiruan dengan penambahan natrium alginat 1%) dan 5,49% untuk OPT2 (beras tiruan dengan penambahan glukomanan 0,96% dan guar gum 0,04%). Model BET sesuai digunakan pada rentang nilai aw yang sempit (0,076-0,514), sedangkan model Guggenhaim- Anderson-deBoer (GAB) pada rentang yang lebih luas (0,076-0,971). Secara keseluruhan nilai Mm berdasarkan hasil perhitungan dengan pendekatan model GAB lebih tinggi daripada model BET. Perbedaan ini disebabkan oleh perhitungan kondisi multilayer pada persamaan GAB. Umur simpan beras tiruan instan OPT2 adalah 82,62 bulan sedangkan beras tiruan OPT1 adalah 67,20 bulan (keduanya dikemas dalam aluminium foil pada kelembaban relatif (RH) ruang penyimpanan 75%). Analisis termal dari beras tiruan instan OPT2 dengan menggunakan DSC menunjukkan suhu transisi gelas padatan (Tgs) sebesar 75.5°C. Berdasarkan kurva pembekuan, dapat diperoleh nilai freezing point sebesar – 8,3 °C dan suhu maksimum pembekuan pada -8.4oC. Suhu pelelehan beras tiruan instan OPT2 dengan menggunakan MDSC pada kadar air 10% adalah 104°C. State Diagram untuk stabilitas beras tiruan instan OPT2 dapat dibuat dengan melakukan ploting kurva transisi gelas dan kurva pembekuan.