karakteristik fisik dan koefisien difusi air empat ...digilib.unila.ac.id/25803/1/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
KARAKTERISTIK FISIK DAN KOEFISIEN DIFUSI AIR
EMPAT VARIETAS UNGGUL KEDELAI (Glycine max) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
(Skripsi)
Oleh
HERI FEBRIYANTO
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
ABSTRACT
PHYSICAL CHARACTERISTICS AND WATER DIFFUSION
COEFFICIENT OF FOUR SOYBEAN (Glycine max)VARIETIES AT
DIFFERENT SOAKING TEMPERATURES
By
HERI FEBRIYANTO
Soybean is a source of vegetable protein which is widely used as a food processed
in Indonesia. Soaking is an the important process in the processing of soybeans
into food products. The purposes of this research were to describe the physical
characteristics and to calculate water diffusion coefficient as well as the
activation energy of four varieties of soybean during soaking.
This research used a completely randomized design (CRD) with 5 treatments of
soaking temperature which are 28oC, 35
oC, 40
oC, 45
oC and 50
oC and 4
replications for each treatment. Soybean varieties used were Anjasmoro,
Argomulyo, Gepak Kuning and Grobogan. Soaking was performed for 300
minutes and every 20 minutes the samples were taken to be measured. Parameters
measured were water content, dimensions of length, width, thickness and
hardness.
The results showed that soaking temperature significantly affects the physical
characteristics of soybean. The water absorption rate based on the Peleg’s
equation increased with increasing of soaking temperature. Based on the Crank’s
equation, water diffusion coefficient of Anjasmoro was about (7,76 to 11,50) x10-
11 m
2/sec, Argomulyo (7,59 to 14,42) x10
-11 m
2/sec, Gepak Kuning (8,00 to 14,83)
x10-11
m2/sec and Grobogan (6,46 to 15,18) x10
-11 m
2/sec. The activation energy
in the diffusion process of water during soaking for Anjasmoro was 14,79 kJ/mol,
Gepak Kuning 18,02 kJ/mol, Argomulyo 22,56 kJ/mol and Grobogan 32,37
kJ/mol.
Keywords: Physical characteristics, diffusion coefficient, soaking temperature,
Anjasmoro, Argomulyo, Gepak Kuning, Grobogan
ABSTRAK
KARAKTERISTIK FISIK DAN KOEFISIEN DIFUSI AIR
EMPAT VARIETAS UNGGUL KEDELAI (Glycine max) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
Oleh
HERI FEBRIYANTO
Kedelai merupakan sumber protein nabati yang banyak dijadikan olahan pangan
di Indonesia. Perendaman merupakan salah satu proses penting dalam pengolahan
kedelai menjadi produk pangan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
menjelaskan karakteristik fisik dan menghitung koefisien difusi air serta energi
aktivasi empat varietas unggul kedelai selama perendaman.
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 5 perlakuan
suhu perendaman dan 4 ulangan yaitu suhu 28oC, 35
oC, 40
oC, 45
oC dan 50
oC.
Varietas unggul kedelai yang digunakan yaitu Anjasmoro, Argomulyo, Gepak
Kuning dan Grobogan. Parameter yang diamati adalah kadar air, dimensi
panjang, lebar, tebal dan kekerasan. Perendaman dilakukan selama 300 menit
dengan interval waktu pengamatan setiap 20 menit.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa suhu perendaman berpengaruh nyata
terhadap karakteristik fisik empat varietas unggul kedelai. Laju penyerapan dan
kapasitas penyerapan air berdasarkan persamaan Peleg mengalami peningkatan
dengan meningkatnya suhu perendaman. Berdasarkan persamaan Crank,
koefisien difusi air varietas Anjasmoro sebesar (7,76–11,50)x10-11
m2/detik,
Argomulyo sebesar (7,59–14,42)x10-11
m2/detik, Gepak Kuning sebesar
(8,00–14,83)x10-11
m2/detik dan Grobogan sebesar (6,46–15,18)x10
-11 m
2/detik.
Sedangkan energi aktivasi dalam proses difusi air selama perendaman varietas
Anjasmoro sebesar 14,79 kJ/mol, Gepak Kuning sebesar 18,02 kJ/mol,
Argomulyo sebesar 22,56 kJ/mol dan Grobogan sebesar 32,37 kJ/mol.
Kata kunci: Karakteristik fisik, koefisien difusi air, suhu perendaman,
Anjasmoro, Argomulyo, Gepak Kuning, Grobogan
KARAKTERISTIK FISIK DAN KOEFISIEN DIFUSI AIR
EMPAT VARIETAS UNGGUL KEDELAI (Glycine max) PADA
BEBERAPA SUHU PERENDAMAN
Oleh
HERI FEBRIYANTO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
Pada
Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Purwa Agung Kecamatan Negara Batin
Kabupaten Way Kanan pada tanggal 11 Februari 1995
sebagai anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan
Bapak Suranto dan Ibu Asrini Nurhayati. Penulis
menyelesaikan pendidikan di SDN 2 Purwa Agung pada
tahun 2006, SMPN 1 Negara Batin tahun 2009, dan SMAN 2 Kotabumi pada
tahun 2012. Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Fakultas Pertanian Universitas
Lampung Jurusan Teknik Pertanian pada tahun 2012 melalui jalur Seleksi
Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Undangan dan
mendapatkan beasiswa BIDIKMISI selama perkuliahan.
Penulis melaksanakan Praktik Umum pada Bulan September–November 2015 di
Balai Pengkajian Teknologi (BPTP) Lampung dengan judul “Mempelajari
Manajemen Alat dan Mesin Pertanian di Balai Pengkajian Teknologi Pertanian
(BPTP) Lampung” dan melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) Posdaya pada
tanggal 19 Januari–21 Maret 2016 di Kampung Cempaka Dalam, Kecamatan
Menggala Timur, Kabupaten Tulang Bawang.
Dalam bidang akademik, pada tahun 2014/2015 penulis lolos seleksi Program
Kreatifitas Mahasiswa (PKM) bidang Pengabdian Kepada Masyarakat dengan
judul “Upaya Pemenuhan Energi Alternatif Secara Swadaya Masyarakat Dusun
V Jatisari Kabupaten Lampung Selatan Melalui Produksi Biogas dan Pupuk
Organik dari Kotoran Hewan Ternak”. Sedangkan dalam bidang organisasi,
penulis aktif dalam Lembaga Kemahasiswaan internal kampus sebagai Anggota
Biro BBQ Fakultas Pertanian Universitas Lampung (Periode 2013–2014) dan
anggota bidang Pengembangan Sumber Daya Manusia (Periode 2013–2014),
Ketua Umum (Periode 2014–2015) serta Dewan Pembina (Periode 2015–2016)
Persatuan Mahasiswa Teknik Pertanian (PERMATEP) Fakultas Pertanian,
Universitas Lampung.
Bacalah dengan (menyebut) nama Tuhanmu yang menciptakan. Dia telah menciptakan dari segumpal darah. Bacalah dan
Tuhanmulah Yang Maha Mulia. Yang mengajar (manusia) dengan pena. Dia mengajarkan manusia apa yang tidak diketahuinya
(QS. Al-‘Alaq:1-5)
Barang siapa yang menghendaki kehidupan dunia maka wajib baginya memiliki ilmu, dan barang siapa yang menghendaki kehidupan akhirat, maka wajib baginya memiliki ilmu, dan barang siapa menghendaki keduanya maka wajib baginya memiliki ilmu
(HR. Tirmidzi)
Belajar tidak melulu demi mengejar dan membuktikan sesuatu, namun belajar itu sendiri adalah perayaan dan penghargaan kepada
diri sendiri
(Andrea Hirata)
Mulailah dengan tulus, hasilnya akan mengakar Mulailah dengan fokus, hasilnya akan menyebar
(Heri Febriyanto)
i
Segala puji dan syukur hanya kepada Allah SWT Dzat Yang Maha Agung
Ku Persembahkan Karya Kecil ini Untuk Kedua Orangtua ku tersayang
Bapak Suranto dan Mamak Asrini Nurhayati Untuk Adikku Nabila Nur Amalia
Dan pelengkap jalan panjangku kelak
Serta Almamater Tercinta
Teknik Pertanian Universitas Lampung Terima Kasih Atas Kenangan Indah Yang Tak Terlupakan
ii
SANWACANA
Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur penulis munajatkan kehadirat Allah
SWT atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Shalawat dan salam senantiasa tercurahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW,
suri tauladan sepanjang zaman.
Skripsi dengan judul “Karakteristik Fisik dan Koefisien Difusi Air Empat
Varietas Unggul Kedelai (Glycine max) Pada Beberapa Suhu Perendaman” adalah
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di
Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dwi Dian Novita, S.TP., M.Si., selaku pembimbing pertama atas segala
pengarahan, nasihat, saran, dan motivasi selama proses penyusunan skripsi.
2. Ibu Dra. Alvi Yani, M.Si., selaku pembimbing kedua yang telah
membimbing, memotivasi dan meluangkan waktu serta pikiran.
3. Bapak Sri Waluyo, S.TP., M.Si., Ph.D. selaku pembahas yang telah
meluangkan waktu, memberikan inspirasi, masukan, bimbingan, dan saran
sehingga skripsi ini lebih baik.
4. Bapak Ir. Budianto Lanya, M.T. selaku pembimbing akademik yang telah
memberikan bimbingan, motivasi dan saran selama proses perkuliahan.
iii
5. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P. selaku Ketua Jurusan Teknik Pertanian
yang telah memberikan saran dan masukan dalam penulisan skripsi ini.
6. Bapak Dr. Ir. A. Arivin Rivaie, M.Sc., selaku Kepala Balai Pengkajian
Teknologi Pertanian (BPTP) Lampung yang telah memberikan izin untuk
mendapatkan bahan baku penelitian.
7. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si. selaku Dekan Fakultas
Pertanian, Universitas Lampung.
8. Seluruh Dosen dan staff Jurusan Teknik Pertanian yang telah memberikan
pengetahuan dan pengalaman yang berharga selama penulis menuntut ilmu.
9. Terkhusus untuk orang tuaku tersayang, Bapak Suranto dan Mamak Asrini
Nurhayati, adikku Nabila Nur Amalia serta seluruh keluarga besar atas do’a,
dukungan, motivasi, dan kasih sayang tulus yang telah diberikan.
10. Rekan terbaikku Hasep Rita, terima kasih untuk do’a, motivasi, ide, suka
duka dan kebersamaannya.
11. Sahabat luar biasa Badai Putra Sugara, Dian Fajar Lestari dan M. Imam
Khanafi terima kasih atas bantuannya selama penelitian dan kebersamaannya.
12. Teman-teman dan kakak-kakak Teknik Pertanian angkatan 2011, 2012, 2013,
dan 2014 yang membantu dalam proses penelitian dan kebersamaannya.
13. Keluarga besar PERMATEP atas pelajaran berharganya selama berorganisasi.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, semoga karya
sederhana ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.
Bandar Lampung, Februari 2017
Penulis
Heri Febriyanto
iv
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix
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. Kacang Kedelai ........................................................................................ 5
2.2. Manfaat Kedelai ....................................................................................... 7
2.3. Varietas Kedelai ....................................................................................... 9
2.4. Perendaman Kedelai .............................................................................. 11
2.5. Difusi Air ............................................................................................... 12
III. METODOLOGI PENELITIAN ..................................................................... 14
3.1. Waktu dan Tempat ................................................................................. 14
3.2. Alat dan Bahan ....................................................................................... 14
3.3. Tahapan Penelitian ................................................................................. 14
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan ............................................................ 15 3.3.2. Pelaksanaan Penelitian ................................................................. 16
v
3.4. Rancangan Percobaan Penelitian ........................................................... 17
3.5. Parameter Pengamatan ........................................................................... 18 3.5.1. Kadar Air ..................................................................................... 18 3.5.2. Dimensi Kedelai........................................................................... 19 3.5.3. Kekerasan ..................................................................................... 20
3.6. Analisis Data .......................................................................................... 20 3.6.1. Analisis Rancangan Percobaan .................................................... 20 3.6.2. Koefisien Difusi Air ..................................................................... 21 3.6.3. Energi Aktivasi Proses Difusi ...................................................... 24
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 25
4.1. Karakteristik Fisik Awal Kedelai ........................................................... 25
4.2. Karakteristik Fisik Kedelai Selama Perendaman ................................... 26 4.2.1. Kadar Air ..................................................................................... 26
4.2.2. Dimensi Panjang .......................................................................... 33 4.2.3. Dimensi Lebar .............................................................................. 39
4.2.4. Dimensi Tebal .............................................................................. 45 4.2.5. Kekerasan ..................................................................................... 51
4.3. Koefisien Difusi Air ............................................................................... 57
4.3.1. Persamaan Peleg .......................................................................... 57 4.3.2. Persamaan Hukum Fick Kedua .................................................... 62
4.4. Difusi Air dan Energi Aktivasi .............................................................. 68
V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................... 72
5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 72
5.2. Saran ...................................................................................................... 73
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 74
LAMPIRAN .......................................................................................................... 77
vi
DAFTAR TABEL
Tabel Teks Halaman
1. Karakteristik fisikokimia beberapa varietas kedelai. ............................... 7
2. Penelitian difusi air pada beberapa bahan pertanian. ............................... 13
3. Rancangan percobaan tiap kedelai varietas unggul ................................. 17
4. Hasil pengukuran karakteristik fisik awal kedelai. .................................. 25
5. Perubahan kadar air setiap perlakuan suhu. ............................................. 27
6. Perubahan dimensi panjang setiap perlakuan suhu. ................................. 34
7. Perubahan dimensi lebar setiap perlakuan suhu. ..................................... 40
8. Perubahan dimensi tebal setiap perlakuan suhu. ...................................... 46
9. Perubahan nilai kekerasan setiap perlakuan suhu. ................................... 52
10. Nilai k1 dan k2 persamaan Peleg setiap suhu perendaman. ...................... 59
11. Nilai Me setiap perlakuan suhu. ............................................................... 62
12. Persamaan eksponensial pada setiap perlakuan suhu............................... 65
13. Data difusi air setiap perlakuan suhu perendaman. .................................. 66
14. Persamaan umum Arrhenius setiap varietas. ........................................... 70
15. Hasil perhitungan nilai energi aktivasi setiap perlakuan suhu. ................ 70
Lampiran
16. Deskripsi kedelai varietas Anjasmoro dan varietas Argomulyo. ............. 78
17. Deskripsi kedelai varietas Gepak Kuning dan varietas Grobogan. .......... 79
18. Hasil anova kadar air selama perendaman varietas Anjasmoro. .............. 80
vii
19. Hasil anova kadar air selama perendaman varietas Argomulyo. ............. 81
20. Hasil anova kadar air selama perendaman varietas Gepak Kuning. ........ 82
21. Hasil anova kadar air selama perendaman varietas Grobogan. ................ 83
22. Hasil anova dimensi panjang selama perendaman varietas
Anjasmoro. ............................................................................................... 84
23. Hasil anova dimensi panjang selama perendaman varietas
Argomulyo. .............................................................................................. 85
24. Hasil anova dimensi panjang selama perendaman varietas Gepak
Kuning ...................................................................................................... 86
25. Hasil anova dimensi panjang selama perendaman varietas Grobogan. ... 87
26. Hasil anova dimensi lebar selama perendaman varietas Anjasmoro. ...... 88
27. Hasil anova dimensi lebar selama perendaman varietas Argomulyo....... 89
28. Hasil anova dimensi lebar selama perendaman varietas Gepak
Kuning. ..................................................................................................... 90
29. Hasil anova dimensi lebar selama perendaman varietas Grobogan. ........ 91
30. Hasil anova dimensi tebal selama perendaman varietas Anjasmoro. ...... 92
31. Hasil anova dimensi tebal selama perendaman varietas Argomulyo. ...... 93
32. Hasil anova dimensi tebal selama perendaman varietas Gepak
Kuning. ..................................................................................................... 94
33. Hasil anova dimensi tebal selama perendaman varietas Grobogan. ........ 95
34. Hasil anova kekerasan selama perendaman varietas Anjasmoro. ............ 96
35. Hasil anova kekerasan selama perendaman varietas Argomulyo. ........... 97
36. Hasil anova kekerasan selama perendaman varietas Gepak Kuning. ...... 98
37. Hasil anova kekerasan selama perendaman varietas Grobogan. ................ 99
38. Hasil uji lanjut BNT parameter kadar air varietas Anjasmoro. ................ 100
39. Hasil uji lanjut BNT parameter kadar air varietas Argomulyo. ............... 101
40. Hasil uji lanjut BNT parameter kadar air varietas Gepak Kuning. .......... 102
viii
41. Hasil uji lanjut BNT parameter kadar air varietas Grobogan. ................. 103
42. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi panjang varietas Anjasmoro. ... 104
43. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi panjang varietas Argomulyo. ... 105
44. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi panjang varietas Gepak
Kuning. ..................................................................................................... 106
45. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi panjang varietas Grobogan. ..... 107
46. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi lebar varietas Anjasmoro. ........ 108
47. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi lebar varietas Argomulyo. ....... 109
48. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi lebar varietas Gepak Kuning. .. 110
49. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi lebar varietas Grobogan. .......... 111
50. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi tebal varietas Anjasmoro. ........ 112
51. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi tebal varietas Argomulyo. ........ 113
52. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi tebal varietas Gepak Kuning. ... 114
53. Hasil uji lanjut BNT parameter dimensi tebal varietas Grobogan. .......... 115
54. Hasil uji lanjut BNT parameter kekerasan varietas Anjasmoro. .............. 116
55. Hasil uji lanjut BNT parameter kekerasan varietas Argomulyo. ............. 117
56. Hasil uji lanjut BNT parameter kekerasan varietas Gepak Kuning. ........ 118
57. Hasil uji lanjut BNT parameter kekerasan varietas Grobogan. ................ 119
58. Contoh simulasi memperoleh nilai Me pada varietas Anjasmoro
suhu 50oC. ................................................................................................ 120
59. Perhitungan diameter dan jari-jari setiap varietas. ................................... 121
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar Teks Halaman
1. Biji kedelai kering. ................................................................................... 6
2. Skema manfaat ekonomis kedelai (AAK, 1989)...................................... 8
3. Diagram alir penelitian ............................................................................. 15
4. Empat varietas unggul kedelai yang digunakan dalam penelitian. .......... 18
5. Karakteristik dimensi kedelai (Kibar, 2008) ............................................ 19
6. Perubahan kadar air varietas Anjasmoro selama perendaman. ................ 28
7. Perubahan kadar air varietas Argomulyo selama perendaman. ............... 29
8. Perubahan kadar air varietas Gepak Kuning selama perendaman. .......... 31
9. Perubahan kadar air varietas Grobogan selama perendaman. .................. 32
10. Perubahan dimensi panjang varietas Anjasmoro selama perendaman. .... 35
11. Perubahan dimensi panjang varietas Argomulyo selama perendaman. ... 36
12. Perubahan dimensi panjang varietas Gepak Kuning selama
perendaman .............................................................................................. 37
13. Perubahan dimensi panjang varietas Grobogan selama perendaman. ..... 38
14. Perubahan dimensi lebar varietas Anjasmoro selama perendaman. ........ 41
15. Perubahan dimensi lebar varietas Argomulyo selama perendaman. ........ 42
16. Perubahan dimensi lebar varietas Gepak Kuning selama perendaman. ... 43
17. Perubahan dimensi lebar varietas Grobogan selama perendaman. .......... 44
18. Perubahan dimensi tebal varietas Anjasmoro selama perendaman.......... 47
x
19. Perubahan dimensi tebal varietas Argomulyo selama perendaman. ........ 48
20. Perubahan dimensi tebal varietas Gepak Kuning selama perendaman .... 49
21. Perubahan dimensi tebal varietas Grobogan selama perendaman. .......... 51
22. Penurunan kekerasan varietas Anjasmoro selama perendaman. .............. 53
23. Penurunan kekerasan varietas Argomulyo selama perendaman. ............. 54
24. Penurunan kekerasan varietas Gepak Kuning selama perendaman. ........ 55
25. Penurunan kekerasan varietas Grobogan selama perendaman................. 56
26. Model laju penyerapan air berdasarkan persamaan Peleg. ...................... 58
27. Grafik persamaan eksponensial setiap perlakuan suhu. ........................... 64
28. Hubungan Ln D dengan 1/T. .................................................................... 69
Lampiran
29. Penyortiran kedelai.................................................................................... 124
30. Perendaman kedelai di dalam water bath. ................................................ 124
31. Perendaman kedelai pada suhu ruang. ...................................................... 125
32. Perubahan kedelai varietas Anjasmoro selama perendaman. ................... 125
33. Perubahan kedelai varietas Argomulyo selama perendaman. ................... 125
34. Perubahan kedelai varietas Gepak Kuning selama perendaman. .............. 126
35. Perubahan kedelai varietas Grobogan selama perendaman. ..................... 126
36. Sampel kedelai sebelum dioven dan setelah dioven. ................................ 126
37. Pengovenan kedelai. .................................................................................. 127
38. Pengukuran kekerasan pada kedelai.......................................................... 127
39. Pengukuran berat kedelai. ......................................................................... 128
40. Pengukuran dimensi panjang kedelai. ....................................................... 128
41. Pengukuran dimensi lebar kedelai. ........................................................... 129
42. Pengukuran dimensi tebal kedelai. ............................................................ 129
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang menjadi pasar kedelai terbesar di Asia.
Kebutuhan kedelai nasional setiap tahunnya rata-rata berada pada angka 2,2 juta
ton biji kering (Sinar Tani, 2015). Sedangkan produksi kedelai nasional pada
tahun 2016 sebanyak 887.540 ton biji kering atau 40,34% dari kebutuhan kedelai
nasional dengan luas panen kedelai 582.420 ha, sehingga dibutuhkan impor untuk
memenuhi kebutuhan tersebut. Kedelai merupakan sumber protein nabati yang
cukup populer di Indonesia. Pemanfaatannya antara lain dalam bentuk hasil
olahan tempe dan tahu. Selain itu, kedelai juga dimanfaatkan menjadi olahan lain
seperti kecap, tauco, dan susu kedelai (Kementerian Pertanian, 2016).
Kebutuhan kedelai nasional yang cukup tinggi di Indonesia mendorong
pemerintah untuk melakukan pengembangan beberapa varietas unggul kedelai
yang memiliki produktivitas cukup tinggi. Sejak tahun 1918–2016, terhitung
sudah ada 85 varietas kedelai unggul yang dikeluarkan pemerintah dengan potensi
hasil rata-rata 1–2,4 ton/ha (Balitkabi, 2016). Akan tetapi, pembudidayaan
varietas unggul kedelai oleh petani relatif lambat karena minimnya informasi
mengenai varietas unggul tersebut. Selain itu, minimnya ketersediaan benih di
lapangan menyebabkan varietas unggul kedelai kurang berkembang di
2
masyarakat. Sedangkan menurut Ginting dkk (2009), beberapa penelitian yang
telah dilakukan menunjukkan bahwa varietas unggul kedelai dapat dimanfaatkan
menjadi olahan pangan seperti tahu, tempe, susu kedelai dan kecap dengan hasil
beberapa varietas memiliki hasil yang lebih baik dibandingkan kedelai impor.
Proses pengolahan kedelai menjadi olahan pangan dilakukan melalui beberapa
tahapan. Tahapan yang dilakukan untuk mengolah kedelai menjadi bahan pangan
salah satunya adalah tahapan perendaman. Setelah melalui proses penyortiran,
kedelai biasanya akan direndam menggunakan air dalam waktu tertentu sebelum
proses pengolahan selanjutnya. Perendaman kedelai biasanya dilakukan pada
proses pembuatan tahu, tempe, dan susu kedelai dengan kondisi waktu dan suhu
perendaman yang berbeda-beda sesuai olahan pangan yang akan dibuat.
Perendaman dilakukan untuk melunakkan bahan sebelum melalui proses lebih
lanjut. Selama perendaman, akan terjadi proses masuknya air ke dalam bahan
sehingga akan meningkatkan bobot dan dimensi bahan. Proses masuknya air ke
dalam bahan selama perendaman disebut proses difusi. Difusi merupakan kondisi
berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari suatu bahan berkonsentrasi tinggi
menuju ke bahan berkonsentrasi rendah. Menurut Agarry dkk (2014), jumlah air
yang diserap oleh bahan selama perendaman dipengaruhi oleh suhu air
perendaman, waktu, kadar air awal, jenis bahan, durasi perendaman, tingkat
keasaman air dan fisikokimia sifat (seperti struktur bahan, ukuran) dari bahan.
Proses pengolahan kedelai yang dilakukan oleh masyarakat biasanya
menggunakan air dalam kondisi suhu ruang untuk perendaman. Waktu yang
dibutuhkan berkisar 2–6 jam untuk perendaman, disesuaikan dengan produk
3
olahan yang akan dihasilkan. Kondisi menjadi kurang efektif karena
membutuhkan waktu yang cukup lama. Waktu yang semakin lama dalam proses
perendaman akan menghambat proses pengolahan selanjutnya. Oleh karena itu,
perlu adanya penelitian mengenai karakteristik fisik dan koefisien difusi air empat
varietas unggul kedelai selama proses perendaman dengan variasi suhu yang
berbeda.
Difusi air dapat dihitung menggunakan beberapa persamaan. Salah satu
persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung dan menduga nilai difusi
bahan pertanian diantaranya persamaan Peleg (1988) dan Crank (1975). Kedua
persamaan tersebut sudah digunakan untuk menghitung difusi air beberapa bahan
pertanian dan menunjukkan hasil yang baik untuk menduga nilai difusi air bahan.
Beberapa penelitian yang menggunakan kedua persamaan tersebut untuk
menghitung dan menduga nilai difusi air bahan adalah pada perendaman beras
beberapa varietas (Foke, 2013) dan pasta (Cunningham dkk, 2007).
1.2. Rumusan Masalah
Proses perendaman pada umumnya merupakan proses yang harus dilalui dalam
mengolah bahan pangan seperti tahu, tempe, atau susu kedelai. Selama proses
perendaman, kedelai akan mengalami perubahan karakteristik fisik karena adanya
proses difusi. Secara umum, proses perendaman yang dilakukan masyarakat
masih menggunakan perendaman pada suhu ruang. Penggunaan suhu ruang
dalam proses perendaman mengakibatkan waktu yang kurang efektif.
4
Kedelai varietas unggul merupakan jenis kacang-kacangan yang perlu
dikembangkan dan dikaji, sehingga informasi mengenai kedelai varietas unggul
menjadi lebih banyak dan bervariatif. Oleh karena itu, respon kedelai varietas
unggul selama perendaman perlu dikaji karena dalam pengolahan kacang-
kacangan, proses perendaman merupakan salah satu proses terpenting. Selain itu,
pemberian suhu perendaman yang berbeda diperlukan untuk mengetahui
perubahan yang terjadi pada kedelai varietas unggul selama perendaman.
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu sebagai berikut:
1. Menjelaskan pengaruh suhu perendaman terhadap karakteristik fisik empat
varietas unggul kedelai selama perendaman.
2. Menghitung dan menduga koefisien difusi air empat varietas unggul kedelai
pada beberapa suhu perendaman.
3. Menghitung dan menduga energi aktivasi dalam proses difusi air empat
varietas unggul kedelai.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi informasi ilmiah mengenai
karakteristik fisik varietas unggul kedelai yang mengalami proses perendaman
dalam waktu dan suhu tertentu serta koefisien difusi air varietas unggul kedelai
pada beberapa suhu perendaman. Sehingga dapat menjadi acuan dalam
pemanfaatan varietas unggul kedelai menjadi olahan pangan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kacang Kedelai
Tanaman kedelai diduga berasal dari dataran Cina. Sumber genetik (plasma
nutfah) tanaman kedelai tumbuh di daerah pegunungan Cina bagian tengah dan
barat, serta dataran rendah sekitarnya. Sumber genetik kedelai di kawasan Cina
ditemukan di Amerika Serikat dan Mansjuriah. Selanjutnya tanaman kedelai
menyebar ke berbagai daerah yang menjalankan pertanian (Rukmana dan
Yuniarsih, 1996).
Di Indonesia, diperkirakan kedelai pada awalnya ditanam di Pulau Jawa dan Bali
pada tahun 1750. Daerah sentral tanaman kedelai di Indonesia dahulu terpusat di
propinsi Jawa Timur, Jawa Tengah, Jawa Barat, Lampung, Nusa Tenggara Barat,
dan Bali. Setelah beberapa waktu, penanaman kedelai meluas hampir di seluruh
propinsi di Indonesia. Kedelai dikenal dengan beberapa nama lokal, diantaranya
adalah kedele, kacang jepung, kacang bulu, gadela, dan demokam. Di Jepang
dikenal dengan kedelai rebus (Edamame) atau kedelai manis, kedelai hitam
(Koramame), sedangkan nama umum di dunia disebut “Soybean”. Berdasarkan
kedudukan sistematik tumbuhan (taksonomi), kedelai diklasifikasikan sebagai
berikut (Rukmana dan Yuniarsih, 1996):
6
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta
Sub-Divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledonae
Ordo : Polypetales
Famili : Leguminosae (Papilionaceae)
Sub-Famili : Papilionoideae
Genus : Glycine
Species : Glycine max (L.) Merril. Sinonim dengan G. Soya (L.) Sieb &
Zucc. Atau Soya Max atau S. hispida
Bentuk biji kedelai dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Biji kedelai kering.
Biji kedelai umumnya berbentuk bulat atau bulat pipih sampai bulat lonjong.
Warna kulit biji bervariasi antara lain kuning, hijau, coklat, atau hitam. Ukuran
biji berkisar antara 6–30 gram/100 biji. Di Indonesia, ukuran biji kedelai
diklasifikasikan menjadi 3 kelas, yaitu biji kecil (6–10 gram/100 biji), sedang
(11–12 gram/100 biji) dan besar (13 gram atau lebih/100 biji). Biji-biji kedelai
dapat digunakan sebagai bahan perbanyakan tanaman secara generatif. Ketahanan
7
daya simpan biji pada kadar air 8–12% yang disimpan pada suhu kamar
berkisarantara 2–5 bulan (Rukmana dan Yuniarsih, 1996).
2.2. Manfaat Kedelai
Kedelai dapat diolah menjadi bahan makanan, minuman, serta penyedap cita rasa
makanan. Sebagai bahan makanan pada umumnya kedelai tidak langsung
dimasak atau dikonsumsi, melainkan terlebih dahulu diolah menjadi bahan olahan
pangan sesuai dengan kegunaannya, misalnya dibuat tempe atau tahu. Selain itu,
kedelai juga dibuat kecap, tauco, taoge, bahkan diolah secara modern menjadi
susu dan minuman sari kedelai, kemudian dikemas di dalam botol (AAK, 1989).
Kedelai memiliki karakteristik fisik dan kimia seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik fisikokimia beberapa varietas kedelai.
No Varietas Bobot 100 biji
(gram) Protein (%bk)
Lemak (%bk)
1 Argomulyo1,2,4 18–19 37–40,2 19,3–20,8
2 Grobogan5 ±18 43,9 18,4
3 Panderman1 15–17 36,9 17,7
4 Burangrang1,2,3 14,9–17 39–41,60 20
5 Bromo2,3 14,4–15,8 37,8–42,6 19,5
6 Anjasmoro1 14,8–15,3 41,8–42,10 17,2–18,6
7 Wilis1,2,3 8,9–11 37–40,5 18–18,8
8 Gepak Kuning5 8,25 35,38 15,10
9 Malika1 9–10 37 20
10 Kedelai Impor2,3 14,8–15,8 35–36,8 21,4–21,7
Sumber: 1Balitkabi (2008);
2Antarlina dkk. (2002);
3Antarlina (2002);
4Ginting dan Suprapto (2004) dalam Ginting dkk. (2009).
5Balitkabi (2016)
8
Kedelai banyak mengandung protein dan lemak. Kandungan lemak tidak begitu
tinggi (16–20%). Kedelai juga mengandung asam-asam tak jenuh yang dapat
mencegah timbulnya arterio sclerosis (pengerasan pembuluh-pembuluh nadi).
Selain itu, kandungan protein kedelai cukup tinggi dengan faktor cerna 75–80%
dan asam amino yang menyusun protein kedelai serupa dengan yang terdapat pada
Casein. Asam amino pada kedelai juga sangat berguna untuk mencerna
karbohidrat. Oleh karena itu, kandungan karbohidrat kedelai tidak terlalu tinggi,
demikian pula kandungan garam calcium dan chlorida yang rendah (AAK, 1989).
Selain memiliki manfaat di atas, kedelai juga memiliki manfaat secara ekonomis
yang dijelaskan di dalam Gambar 2.
Kacang kedelai
Tepung
kedelai Protein
kedelai
1. Susu
2. Vestin
3. Kue-kue
4. Gula-gula
5. Daging
Nabatah
1. Kertas
2. Cat air
3. Tinta cetak
4. Tekstil
5. Mikrobiologi
Industri
bukan makanan
Industri
makanan
Minyak
kedelai
Gliserida Lecithin
Industri
makanan
Industri
bukan makanan
1. Margarin
2. Kue-kue
3. Tinta
4. Kosmetik
5. Insektisida
6. Industri Kulit
7. Plastik
8. Farmasi
Gambar 2. Skema manfaat ekonomis kedelai (AAK, 1989).
9
2.3. Varietas Kedelai
Varietas adalah sekelompok tanaman dari suatu jenis atau spesies yang ditandai
oleh bentuk tanaman, daun, bunga, buah, biji, dan ekspresi karakteristik genotipe
atau kombinasi genotipe yang dapat membedakan dari jenis atau spesies yang
sama, dan sekurang-kurangnya terdapat satu sifat yang menentukan dan apabila
diperbanyak tidak mengalami perubahan (Suhartina, 2005).
Varietas kedelai yang ditanam di Indonesia pada mulanya berasal dari luar negeri
(Introduksi), diantaranya mendatangkan dari Jepang, Taiwan, Kolumbia, Amerika
Serikat, dan Filipina. Varietas-varietas introduksi pada umumnya kurang cocok
ditanam di Indonesia, karena faktor perbedaan panjang hari dan suhu. Meskipun
demikian, melalui serangkaian penelitian yang berkesinambungan oleh pusat
penelitian dan pengembangan (Puslitbang) tanaman pangan, dapat dihasilkan
berbagai varietas kedelai yang dapat beradaptasi di Indonesia. Selain itu, juga
dihasilkan varietas unggul baru (Rukmana dan Yuniarsih, 1996).
Varietas unggul berasal dari varietas lokal, varietas liar, varietas introduksi, galur
homozigot, mutan atau genus-genus yang sama, yang mempunyai potensi hasil
tinggi dan sesuai dengan target pemuliaan yang diinginkan. Varietas tersebut
dinyatakan sebagai varietas unggul apabila telah melalui kegiatan seleksi dan uji
daya hasil. Untuk menghasilkan varietas unggul dengan sifat-sifat yang
diinginkan (misalnya: umur pendek, hasil tinggi, tahan terhadap hama dan
penyakit tertentu) ditempuh prosedur pemuliaan yang sistematik (Suhartina,
2005).
10
Introduksi dan pelepasan varietas unggul kedelai di Indonesia telah dimulai sejak
tahun 1918. Pada tahun tersebut Indonesia mengintroduksi varietas kedelai
No.16, 27, dan 29. Namun, pelepasan varietas unggul baru dirilis tahun 1945,
yaitu varietas Wakashima. Introduksi berbagai varietas kedelai terus dilakukan
untuk menambah sumber genetik (plasma nutfah) di dalam negeri sebagai bahan
pemuliaan tanaman, termasuk perakitan varietas unggul (Rukmana dan Yuniarsih,
1996).
Pada tahun 1966 pemerintah melepas lagi varietas unggul kedelai “Shakti”.
Varietas-varietas kedelai introduksi yang belum menunjukkan keunggulannya di
Indonesia ternyata ada yang beradaptasi dan berproduksi baik di beberapa daerah,
sehingga muncullah istilah varietas “lokal”. Beberapa contoh varietas kedelai
lokal di antaranya adalah Sinyonya asal Jember, Presi (Pasuruan), Petek (Pati),
Genjah Slawi (Brebes), dan Kuncir (Lampung). Varietas lokal dapat berpotensi
menjadi varietas unggul dengan cara pemuliaan tanaman di dalam negeri, baik
melalui seleksi maupun persilangan-persilangan dengan varietas unggul ataupun
asal introduksi (Rukmana dan Yuniarsih, 1996).
Varietas unggul kedelai mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan varietas
lokal. Kriteria varietas unggul adalah sebagai berikut:
1. Berproduksi tinggi.
2. Berumur pendek (genjah).
3. Tahan atau resisten terhadap penyakit yang berbahaya misalnya penyakit
karat daun atau virus.
11
4. Mempunyai daya adaptasi yang luas terhadap berbagai keadaan lingkungan
tumbuh.
Setiap waktu sangat memungkinkan untuk merakit atau menghasilkan varietas
unggul dan varietas unggul baru. Varietas unggul baru adalah apabila dilepas atau
dirilis pada tahun yang paling baru dan biasanya memiliki kelebihan (keunggulan)
lain dibandingkan dengan varietas yang sebelumnya ada (Rukmana dan
Yuniarsih, 1996).
2.4. Perendaman Kedelai
Perendaman kedelai dalam pembuatan tahu bertujuan untuk melunakkan struktur
kedelai sehingga mudah digiling dan memberikan dispersi dan suspensi bahan
padat kedelai lebih baik pada waktu ekstraksi. Perendaman juga dapat
mempermudah pengupasan kulit kedelai, akan tetapi perendaman yang terlalu
lama dapat mengurangi total padatan (Sundarsih dan Kurniaty, 2009). Dalam
perendaman kedelai terjadi proses masuknya air dalam struktur selular biji
kedelai, sehingga terjadi imbibisi molekul air ke dalam biji kedelai. Sehingga
selama proses perendaman, terjadi kenaikan berat kedelai dan berkurangnya
jumlah air rendaman (Darmajana, 2012).
Perendaman kedelai merupakan tahap awal dan penting dalam pembuatan tempe
secara tradisional. Menurut Kasmidjo (1990) dalam Fitriani (2010) ada beberapa
tujuan perendaman kedelai, di antaranya adalah :
12
1. Memberikan kesempatan pada kedelai untuk menyerap air (hidrasi) sehingga
biji lebih lunak. Selama perendaman, biji menyerap air kira-kira sebanyak
beratnya sendiri.
2. Perendaman akan mengeluarkan senyawa-senyawa larut air yang dapat
menghambat pertumbuhan jamur tempe dari dalam biji kedelai.
3. Perendaman dapat menurunkan pH kedelai yang disebabkan oleh proses
fermentasi dan pengasaman oleh bakteri. Penurunan pH kedelai memberi
kesempatan jamur tempe tumbuh lebih lama dan menjamin kualitas tempe
yang baik. Jamur tempe memproduksi enzim proteolitik yang kuat. Selama
fermentasi, enzim ini merombak protein kedelai menjadi senyawa sederhana
dan menghasilkan amoniak yang kemudian menjadi ammonia dalam air,
sehingga menaikkan pH. Jika biji kedelai memiliki pH awal yang rendah pada
saat fermentasi dimulai maka akan tersedia sebanyak cadangan keasaman
untuk menetralkan ammonia yang terbentuk selama fermentasi. Apabila pH
melampaui 7,0 dapat menyebabkan amoniak tidak ternetralkan sehingga
berbau busuk, juga mempercepat pertumbuhan bakteri pembusuk dan
mengganggu pertumbuhan jamur tempe.
2.5. Difusi Air
Difusi didefinisikan sebagai salah satu proses bergeraknya molekul bahan dari
satu bagian sistem ke bagian sistem yang lain berdasarkan pergerakan molekul
secara acak (Crank, 1975). Difusi terjadi apabila fasa-fasa yang ada tidak berada
dalam kesetimbangan dan akan berakhir saat kesetimbangan sudah tercapai.
Hampir semua proses pemisahan dengan difusi terjadi melalui kesetimbangan
13
antara dua fase yang tidak saling melarutkan yang mempunyai perbedaan
komposisi pada saat kesetimbangan (Salisbury dan Ross, 1994) dalam (Pratiwi
dkk, 2013). Sarasvacos (1994) dalam Agustina dkk (2013) menjelaskan bahwa
suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kecepatan difusi. Semakin
tinggi suhu, maka partikel akan mendapatkan energi untuk bergerak dengan lebih
cepat yang menyebabkan laju difusi lebih cepat.
Beberapa penelitian dengan menghitung koefisien difusi bahan pertanian yang
telah dilakukan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Penelitian difusi air pada beberapa bahan pertanian.
No Nama Penulis Tahun Produk yang
Digunakan
Persamaan yang
Digunakan
1 Agarry dkk 2014 Jagung Peleg +
Becker+Arrhenius
2 Ganguli dan Ghosh 2014 Padi Crank + Arrhenius
3 Foke 2013 Beras Peleg +
Crank+Arrhenius
4 Chevitsopon dan
Nomhorm 2011 Beras coklat Crank + Arrhenius
5 Bello dkk 2010 Beras Crank
6 Tunde-Akintunde 2010 Sereal Nigeria Peleg
7 Kashiri dkk 2010 Sorgum Peleg + Arrhenius
8 Addo dan Bart-
Plange 2009 Biji melon Egusi Becker + Arrhenius
9 Cunningham dkk 2007 Pasta Peleg + Crank
10 Kashaninejad dkk 2007 Beras Putih Crank
11 Meyer dkk 2006 Kedelai Crank
12 Gurtas dkk 2001 Kacang Turki Crank
13 Sopade dkk 1990
Kedelai, Kacang
tunggak dan
Kacang tanah Peleg
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November sampai Desember 2016 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, jangka sorong digital, cawan alumunium,
gelas ukur, stopwatch, desikator dan kertas tisu. Sedangkan bahan-bahan yang
digunakan dalam penelitian ini adalah air dan kedelai varietas unggul antara lain
varietas Anjasmoro, Argomulyo, Gepak Kuning, dan Grobogan yang diperoleh
dari Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Lampung.
3.3. Tahapan Penelitian
Tahapan dari penelitian ini meliputi beberapa proses yang disajikan dalam
diagram alir penelitian sebagai berikut:
15
Gambar 3. Diagram alir penelitian.
3.3.1. Persiapan Alat dan Bahan
Sebelum melaksanakan tahapan penelitian, dilakukan terlebih dahulu persiapan
untuk alat dan bahan yang akan digunakan. Persiapan alat dan bahan yang
digunakan yaitu sebagai berikut:
Pengukuran parameter:
Setiap 20 menit : kadar air, dimensi panjang, lebar, ketebalan dan kekerasan
Analisis data dan perhitungan koefisien difusi air
Selesai
Mulai
Persiapan alat dan bahan kedelai empat
varietas unggul yaitu varietas Anjasmoro,
Argomulyo, Gepak Kuning dan Grobogan
Penyortiran kedelai setiap varietas
Penimbangan sampel kedelai sebanyak 300 gram
Perendaman tiap varietas selama 300 menit pada beberapa suhu
yaitu suhu 28oC (suhu ruang), 35
oC, 40
oC, 45
oC dan 50
oC
Pengukuran parameter awal:
kadar air, dimensi panjang, lebar, ketebalan dan kekerasan
Hasil analisis data dan koefisien difusi air beberapa
suhu pada masing-masing varietas kedelai
16
1. Mengkondisikan water bath dan oven sesuai dengan suhu yang ditentukan.
2. Mengkondisikan timbangan analitik dan timbangan digital.
3. Mempersiapkan cawan alumunium, stopwatch, thermometer, gelas ukur,
jangka sorong digital, rheometer, desikator dan kertas tisu.
4. Mempersiapkan bahan kedelai varietas unggul yang akan digunakan dengan
menyortir kedelai untuk memisahkan dari kotoran yang bercampur dan
menyeragamkan ukuran kedelai setiap varietas sehingga kondisi kedelai yang
digunakan dalam kondisi baik dan seragam.
3.3.2. Pelaksanaan Penelitian
Kedelai yang sudah melalui proses penyortiran kemudian akan dilakukan
penimbangan sebanyak 300 gram untuk setiap varietas dan setiap perlakuan suhu
perendaman. Setelah itu dilakukan pengukuran parameter awal seperti kadar air,
dimensi kedelai dan kekerasan. Pengukuran parameter kedelai sebelum
perendaman dilakukan dengan mengambil sampel secara acak sesuai dengan
kebutuhan setiap parameter yang diamati. Kedelai yang sudah ditimbang dan
diketahui karakteristik fisik awalnya kemudian direndam ke dalam tangki water
bath yang sudah terisi air sebanyak 10 liter dengan perlakuan suhu dan waktu
yang sudah ditetapkan.
Kedelai yang sudah mengalami perlakuan perendaman akan dilakukan
pengamatan dengan interval waktu setiap 20 menit untuk parameter kadar air,
dimensi kedelai dan kekerasan. Setiap perlakuan suhu perendaman dilakukan
empat kali ulangan dengan setiap ulangan digunakan sampel sebanyak 3 biji
17
kedelai untuk pengukuran dimensi kedelai dan tingkat kekerasan serta 10 biji
kedelai untuk pengukuran kadar air pada masing-masing varietas kedelai.
3.4. Rancangan Percobaan Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 5
perlakuan dan 4 ulangan. Perlakuan yang dilakukan adalah suhu perendaman
yang terdiri dari 5 perlakuan yaitu suhu 28oC (suhu ruang), 35
oC, 40
oC, 45
oC, dan
50oC. Perlakuan suhu perendaman masing-masing akan dilakukan pada empat
varietas kedelai.
Tabel 3. Rancangan percobaan tiap kedelai varietas unggul.
Suhu
Perendaman
Ulangan
1 2 3 4
T1 T1U1 T1U2 T1U3 T1U4
T2 T2U1 T2U2 T2U3 T2U4
T3 T3U1 T3U2 T3U3 T3U4
T4 T4U1 T4U2 T4U3 T4U4
T5 T5U1 T5U2 T5U3 T5U4
Dimana: T1 = Suhu 28oC
T2 = Suhu 35oC
T3 = Suhu 40oC
T4 = Suhu 45oC
T5 = Suhu 50oC
Berikut ini adalah empat varietas unggul kedelai yang digunakan dalam penelitian
ditunjukkan pada Gambar 4.
18
Gambar 4. Empat varietas unggul kedelai yang digunakan dalam penelitian.
3.5. Parameter Pengamatan
Parameter pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu kadar air, dimensi
kedelai dan kekerasan.
3.5.1. Kadar Air
Pengukuran kadar air dilakukan dengan metode oven (AOAC, 1995) dalam
(Sudarmadji dkk, 1984). Pengukuran kadar air diawali dengan pengeringan
19
cawan alumunium pada suhu 105oC selama 15 menit yang kemudian didinginkan
di dalam desikator dan selanjutnya ditimbang. Selanjutnya, sampel sebanyak 10
biji kedelai dimasukkan ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya dan
ditimbang. Lalu, sampel dikeringkan dalam oven pada suhu 105oC selama 24 jam
sampai berat konstan. Kemudian didinginkan di dalam desikator selama ± 15
menit dan ditimbang. Kadar air dihitung dengan persamaan :
Kadar Air (% bk) = 𝐴1−𝐴2
𝐴2 X 100% ................................... [1]
Dimana: A1 = Berat awal sampel (gram)
A2 = Berat akhir sampel (gram)
3.5.2. Dimensi Kedelai
Pengukuran dimensi kedelai dilakukan pada awal sebelum perendaman dan
selama proses perendaman pada saat interval waktu yang telah ditentukan.
Prosedur pengukuran dimensi mengikuti dimensi kedelai seperti pada Gambar 5.
W = Width (Lebar)
L = Length (Panjang)
Th = Thickness (Ketebalan)
Gambar 5. Karakteristik dimensi kedelai (Kibar, 2008)
Pengukuran dimensi yang dilakukan meliputi panjang, lebar, dan ketebalan.
Pengukuran menggunakan jangka sorong digital yang dinyatakan dalam satuan
mm. Pengukuran dimensi selama perendaman untuk mengetahui perubahan yang
Th
20
terjadi selama perendaman dengan suhu yang berbeda pada masing-masing
varietas.
3.5.3. Kekerasan
Pengukuran tingkat kekerasan biji kedelai menggunakan alat rheometer dengan
kedalaman 0,05 mm dan kecepatan 60 mm/menit. Pengukuran dilakukan dengan
3 biji kedelai 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. Pengukuran kekerasan dilakukan untuk mengetahui perubahan kekerasan
yang terjadi selama perendaman.
3.6. Analisis Data
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis ragam dengan Rancangan
Acak Lengkap (RAL) pada masing-masing varietas dan dilakukan perhitungan
koefisien difusi air setiap perlakuan suhu perendaman masing-masing varietas.
3.6.1. Analisis Rancangan Percobaan
Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis ragam dengan Rancangan
Acak Lengkap (RAL). Apabila dari hasil uji menunjukkan ada pengaruh, maka
dilanjutkan dengan uji lanjutan menggunakan BNT pada taraf 5%. Analisis
rancangan percobaan dilakukan pada setiap parameter masing-masing varietas
unggul kedelai.
21
3.6.2. Koefisien Difusi Air
Perhitungan koefisien difusi air yang digunakan menggunakan dua persamaan
yaitu dengan persamaan Peleg (1988) dan Crank (1975).
3.6.2.1. Persamaan Peleg
Persamaan Peleg merupakan persamaan non eksponensial yang dapat
menggambarkan laju penyerapan massa air dan kapasitas penyerapan massa
maksimum. Persamaan Peleg yang digunakan sebagai berikut (Peleg, 1988):
M(t) =𝑀0 + 𝑡
𝑘1 + 𝑘2𝑡 ........................................................... [2]
Persamaan awal Peleg dapat diselesaikan sehingga akan diperoleh persamaan [3]
𝑡
𝑀𝑡−𝑀0 = k1 + k2t ............................................................. [3]
Dimana: Mt : Kadar air pada waktu t (%)
M0 : Kadar air awal (%)
t : Waktu perendaman (menit)
k1 : Nilai konstanta Peleg (menit/%)
k2 : Konstanta kapasitas Peleg (%-1
)
Dari persamaan [3], plot antara (t/(Mt-M0) dengan waktu (t) akan diperoleh
persamaan linear yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai k1 dan k2.
Persamaan linear yang diperoleh dapat digunakan untuk menjelaskan laju
penyerapan air dan kapasitas penyerapan air maksimum pada perlakuan suhu
perendaman masing-masing varietas.
22
3.6.2.2. Persamaan Hukum Fick Kedua
Nilai koefisien difusi air dihitung dengan prosedur sebagai berikut:
1. Menghitung koefisien laju pembasahan atau penyerapan air (k) dengan
Persamaan [4] menurut hukum Lewis (1921) dalam Tamrin (2013) :
𝑑𝑀
𝑑𝑡 = −𝑘 . (𝑀 − 𝑀𝑒) ........................................................ [4]
Persamaan di atas dapat diselesaikan menggunakan metode integrasi analitik
sehingga akan diperoleh Persamaan [11] (Tamrin, 2013).
𝑑𝑀
(𝑀−𝑀𝑒)= −𝑘.𝑑𝑡 .............................................................. [5]
𝑑𝑀
(𝑀−𝑀𝑒)
𝑀(𝑡)
𝑀(𝑡)= −𝑘 𝑑𝑡
𝑡
0 .............................................. [6]
𝑙𝑛(𝑀 − 𝑀𝑒)𝑀0
𝑀𝑡 = −𝑘(𝑡 − 0) ....................................... [7]
𝑙𝑛𝑀(𝑡)− 𝑀𝑒
𝑀0−𝑀𝑒= −𝑘𝑡 ........................................................... [8]
𝑀(𝑡)−𝑀𝑒
𝑀0−𝑀𝑒= 𝑒−𝑘𝑡 .............................................................. [9]
MR = 𝑀𝑡−𝑀𝑒
𝑀0−𝑀𝑒 ................................................................. [10]
MR = 𝑒−𝑘𝑡 .................................................................. [11]
Dimana: MR : Rasio kadar air (%/%)
M : Kadar air bahan (%)
Mt : Kadar air kedelai pada waktu t saat perendaman (%)
M0 : Kadar air awal kedelai sebelum direndam (%)
Me : Kadar air kesetimbangan (%)
k : Koefisien pembasahan (1/menit)
t : waktu perendaman (menit)
23
2. Menghitung Nilai Kadar Air Kesetimbangan
Nilai Me diprediksi dengan pendekatan pada kadar air yang stabil di masing-
masing perlakuan suhu perendaman. Selain itu, dengan memasukkan nilai Me
yang diduga tersebut ke dalam persamaan [10] yang diplotkan dengan waktu
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.
3. Menghitung nilai koefisien difusi dengan persamaan Crank (1975)
Persamaan Crank merupakan persamaan yang digunakan untuk menduga nilai
koefisien difusi pada bahan yang berbentuk bulat. Persamaan awal yaitu:
𝑀𝑡−𝑀𝑒
𝑀0−𝑀𝑒=
6
𝜋2
1
𝑘2exp(
−𝑘2𝜋2𝐷 𝑡
𝑟2 ∞
𝑘=1 ) ................................. [12]
Dengan menggunakan persamaan seperti:
𝑀𝑡−𝑀𝑒
𝑀0−𝑀𝑒= 𝑒−𝑘𝑡 ............................................................... [13]
Maka akan diperoleh persamaan koefisien pembasahan:
k = 𝜋 2𝐷
𝑟2 ............................................................................ [14]
Sehingga, diperoleh persamaan koefisien difusi sebagai berikut:
D = 𝑘𝑟 2
𝜋2 ............................................................................... [15]
Dimana: k : Koefisien pembasahan (1/menit)
r : Jari-jari biji kedelai (m)
D : Koefisien difusi air (m2/detik)
24
Biji kedelai yang digunakan memiliki bentuk yang menyerupai bentuk bulat,
sehingga untuk menghitung jari-jari biji kedelai menggunakan persamaan [16]
(Kibar, 2008):
Dgm = (LxWxTh)1/3
.............................................................. [16]
Dimana: Dgm : Diameter geometri biji kedelai (m)
L : Dimensi panjang biji kedelai (m)
W : Dimensi lebar biji kedelai (m)
Th : Dimensi tebal biji kedelai (m)
Sehingga :
r = 𝐷𝑔𝑚
2 .......................................................................... [17]
dengan r : jari-jari biji kedelai (m)
3.6.3. Energi Aktivasi Proses Difusi
Pengaruh suhu dalam koefisien difusi secara umum dijelaskan menggunakan
persamaan Arrhenius (Agarry, 2014). Persamaan yang digunakan yaitu
D = D0 Exp( 𝐸𝑎
𝑅𝑇) ..................................................................... [18]
Persamaan di atas dapat diselesaikan menjadi
Ln D = Ln D0 x ( 𝐸𝑎
𝑅𝑇) .............................................................. [19]
Dimana: D : Koefisien difusi air (m2/detik)
D0 : Kostanta difusi air
Ea : Energi aktivasi (J/mol)
R : Konstanta gas ideal (8,314 J/mol K)
T : Suhu mutlak (K)
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Suhu perendaman berpengaruh nyata terhadap karakteristik fisik dari empat
varietas unggul kedelai.
2. Nilai kadar air, panjang, lebar dan ketebalan menunjukkan pola peningkatan
sedangkan kekerasan menunjukkan pola penurunan selama 300 menit
perendaman.
3. Laju penyerapan air dan kapasitas penyerapan air kedelai secara umum
mengalami peningkatan dengan meningkatnya suhu perendaman berdasarkan
perhitungan menggunakan persamaan Peleg.
4. Koefisien difusi air mengalami peningkatan dengan meningkatnya suhu
perendaman berdasarkan perhitungan menggunakan persamaan Crank.
5. Koefisien difusi air varietas Anjasmoro sebesar (7,76–11,50)x10-11
m2/detik,
Argomulyo sebesar (7,59–14,42)x10-11
m2/detik, Gepak Kuning sebesar (8,00–
14,83)x10-11
m2/detik dan Grobogan sebesar (6,46–15,18)x10
-11 m
2/detik.
6. Energi aktivasi dalam proses difusi air selama perendaman pada varietas
Anjasmoro sebesar14,79 kJ/mol, Gepak Kuning sebesar 18,02 kJ/mol,
Argomulyo sebesar 22,56 kJ/mol dan Grobogan sebesar 32,37 kJ/mol.
73
5.2. Saran
Adapun saran dari penelitian ini sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan pengamatan kandungan protein selama perendaman untuk
mengetahui perubahan kandungan protein selama perendaman dalam beberapa
suhu.
2. Perlu dilakukan pembandingan antara varietas unggul kedelai dengan varietas
impor selama proses perendaman.
DAFTAR PUSTAKA
AAK. 1989. Kedelai. Kanisius. Yogyakarta. 82 hlm.
Addo, A. dan A. Bart-Plange. 2009. Kinetics of Water Absorption by Egusi
Melon (Cucumeropsis edulis) Seeds. ARPN Journal of Agricultural and
Biological Science. Vol. 4(6): 14–17.
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. Vol. 5(5): 1–9.
Agustina, N., S. Waluyo, Warji dan Tamrin. 2013. Pengaruh Suhu Perendaman
Terhadap Koefisien Difusi dan Sifat Fisik Kacang Merah (Phaseolus
vulgaris L.). Jurnal Teknik Pertanian Lampung. Vol. 2(1): 35–42.
Astrinata, S.P. 2012. Pengaruh Perendaman dan Perlakuan Buah Terhadap
Perkecambahan Benih dan Pertumbuhan Awal Semai Bintaro (Cerbera
manghas Linn). Skripsi. Silvikultur. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Balai Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi. 2016. Deskripsi Varietas
Unggul Aneka Kacang Dan Umbi. Malang. 220 hlm.
Bello, M., M.P. Tolaba dan C. Suarez. 2004. Factors Affecting Water Uptake of
Rice Grain During Soaking. Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie.
Vol. 37(8): 811–816.
Chevitsopon, E. dan A. Noomhorm. 2011. Kynetics of Hydration and
Dimensional Changes of Brown Rice. Journal of Food Processing and
Preservation. Vol. 35(6): 840–849.
Crank, J. 1975. The Mathematics of Diffusion Second Edition. Oxford
University Press. Oxford. 411 hlm.
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. Vol. 82(4): 600–607.
75
Darmajana, D. A. 2012. Pengaruh Suhu dan Waktu Perendaman Terhadap Bobot
Kacang Kedelai Sebagai Bahan Baku Tahu. Jurnal Prosiding SNaPP2012:
Sains, Teknologi, dan Kesehatan. 159–164.
Fitriani, S.N. 2010. Kajian Kadar Asam Fitat dan Kadar Protein pada Tempe
Koro Babi (Vicia Faba) dengan Variasi Pengecilan Ukuran dan Lama
Fermentasi. Skripsi. Teknologi Hasil Pertanian. Universitas Sebelas
Maret. Surakarta.
Foke, V. 2013. Modelling of Hydration Kinetics of Rice With and Without Husk
and Blackgram. Tesis. Agricultural Process and Food Engineering.
Acharya N.G. Ranga Agricultural University. India.
Ganguli, K. dan U. Ghosh. 2014. Application of Different Mathematical Models
to Determine Hydration Characteristics of Paddy Grain. BioTechnology An
Indian Journal. Vol. 10(24): 16471–16475.
Ginting, E., S.S. Antarlina dan S. Widowati. 2009. Varietas Unggul Kedelai
Untuk Bahan Baku Industri Pangan. Jurnal Litbang Pertanian. Vol. 28(3):
79–87.
Gurtas, F.S., M. Mehmet AK. dan E. O. Evranuz. 2001. Water Diffusion
Coefficients of Selected Legumes Grown in Turkey As Affected by
Temperature and Variety. Turkish Journal of Agriculture and Forestry.
Vol. 25(5): 297–304.
Hsu, K.H., C.J. Kim dan L.A. Wilson. 1983. Factors Affecting Water Uptake of
Soybean During Soaking. American Association of Cereal Chemists, Inc.
Vol. 60(3): 208–211.
Kashaninejad, M., Y. Maghsoudlou, S. Rafiee dan M. Khomeiri. 2007. Study of
Hydration Kinetics and Density Changes of Rice (Tarom Mahali) During
Hydrothermal Processing. Journal of Food Engineering. Vol. 79(4):
1383–1390.
Kashiri, M., M. Kashaninejad dan N. Aghajani. 2010. Modeling Water
Absorption of Sorghum During Soaking. Latin American Applied Research.
Vol. 40(4): 383–388.
Kementerian Pertanian. 2016. Outlook Komoditas Pertanian Sub Sektor
Tanaman Pangan: Kedelai. Jakarta. 85 hlm.
Kibar, H. dan T. Ozturk. 2008. Physical and Mechanical Properties of Soybean.
International Agrophysics. Vol. 22(3): 239–244.
Meyer, C.J., E. Steudle, dan C.A. Peterson. 2007. Patterns and Kinetics of Water
Uptake by Soybean Seeds. Journal of Experimental Botany. Vol. 58(3):
717–732.
76
Peleg, M. 1988. An Empirical Model for The Description of Moisture Sorption
Curve. Journal of Food Science. Vol. 53(4): 1216–1218.
Pratiwi, Y.K., S. Waluyo., Warji dan Tamrin. 2013. Pengaruh Suhu Perendaman
Terhadap Koefisien Difusi Air dan Sifat Fisik Kedelai (Glycine max Merill).
Jurnal Teknik Pertanian Lampung. Vol. 2(2): 59–66.
Princewill, O.P. dan O.E. Ezinne. 2014. The Effect of Soaking Time on Some
Engineering Properties of Brown-Speckled African Yam Bean.
International Journal of Engineering and Technology . Vol. 4(12):
700–708.
Rukmana, R. dan Y. Yuniarsih. 1996. Kedelai Budidaya dan Pascapanen.
Kanisius. Yogyakarta. 88 hlm.
Sadik, J.A., B. Demelash dan M. Gizaw. 2013. Hydration Kinetic of Teef Grain.
Agricultural Engineering International: CIGR Journal. Vol. 15(1):
124–130.
Sinar Tani. 2015. Swasembada Kedelai 2017.
http://m.tabloidsinartani.com/index.php?id=148&tx_ttnews%5Btt_news%5
D=1892&cHash=97144d64a37df8ea77c4095a9c02e731. Diakses Pada 5
Januari 2017.
Sopade, P.A. dan J.A. Obekpa. 1990. Modelling Water Absorption in Soybean,
Cowpea and Peanuts at Three Temperatures Using Peleg’s Equation.
Journal of Food Science. Vol. 55(4): 1084–1087.
Sudarmadji, S., B. Haryono, dan Suhardi. 1984. Prosedur Analisa Untuk Bahan
Makanan dan Pertanian Edisi Ketiga. Liberty. Yogyakarta. 160 hlm.
Suhartina. 2005. Deskripsi Varietas Unggul Kacang-kacangan dan Umbi-
umbian. Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian.
Malang. 154 hlm.
Sundarsih dan Y. Kuarniaty. 2009. Pengaruh Waktu dan Suhu Perendaman
Kedelai pada Tingkat Kesempurnaan Ekstraksi Protein Kedelai dalam
Proses Pembuatan Tahu. Makalah Penelitian. Universitas Diponegoro.
Semarang.
Tamrin. 2013. Buku Ajar Teknik Pengeringan. Jurusan Teknik Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Lampung. Bandar Lampung. 247 hlm.
Tunde-Akintunde, T. Y. 2010. Water Absorption Characteristics of Nigerian
Acha (Digitaria exilis). International Journal of Food Engineering.
Vol. 6(5): 1-10.