karakteristik fisik dan koefisien difusi air empat ...digilib.unila.ac.id/25803/1/skripsi tanpa bab...

51
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

Upload: trinhhanh

Post on 17-Mar-2019

217 views

Category:

Documents


0 download

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.