Putranto, AngkyWahyu (2014) Rancang Bangun dan Optimasi Total Karoten Jus Wortel (Daucus Carrota L.) Menggunakan Pulsed Electric Field Sistem Batch. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Pigmen karotenoid telah diketahui memiliki manfaat yang cukup luas di industri pangan sebagai senyawa pewarna, antioksidan, dan precursor pembentuk vitamin A. Hal ini mengakibatkan perkembangan industri makanan dan minuman dari bahan baku yang banyak mengandung pigmen karoten semakin pesat. Wortel (Daucus carota L.) merupakan sumber karotenoid alami, yang memiliki kandungan β-karoten mencapai 60–80% yang mempunyai manfaat sebagai prekursor pembentuk vitamin A dan sebagai antioksidan yang mampu mengurangi risiko penyakit kronis seperti penyakit kardiovaskular dan kanker karena dapat memutus rantai panjang molekul radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Melihat manfaat wortel yang cukup banyak, maka dianjurkan mengkonsumsi wortel setiap hari untuk mempertahankan kebutuhan akan vitamin A. Namun, konsumsi wortel dalam bentuk segar tidak dapat memberikan manfaat utuh dari seluruh manfaat wortel. Hal ini disebabkan tubuh tidak dapat memecah struktur komponen alami pada wortel segar. Wortel mempunyai dinding sel yang kuat, sehingga tubuh hanya mampu mengubah 25% βkaroten dari seluruh total karoten di dalam wortel menjadi vitamin A. Salah satu metode untuk memecahkan dinding sel adalah Pulsed Electric Field (PEF). Teknologi PEF dapat digunakan untuk meningkatkan hasil dalam produksi jus buah, untuk mempercepat transfer air selama operasi pengeringan serta meningkatkan ekstraksi senyawa berharga (seperti antioksidan, pewarna atau rasa) dari bagian dalam dari sel, serta untuk pelepasan produksi metabolit sel tanaman (pigmen). Untuk mendapatkan hasil total karoten yang maksimal dalam jus wortel dengan perlakuan PEF, maka dilakukan optimasi menggunakan Response Surface Methodology (RSM) dengan memberikan perlakuan faktor besar kuat medan listrik dan waktu proses perlakuan. Hasil optimasi yang didapatkan kemudian juga digunakan untuk proses recovery total karoten ampas wortel sisa pembuatan jus wortel menggunakan minyak zaitun. Tujuan dari penelitian ini adalah 1). Untuk menciptakan Pulsed Electric Field (PEF) sistem batch yang dilengkapi dengan pengatur tegangan masukan dan frekuensi, serta kontrol waktu otomatis, 2). Untuk mendapatkan hasil optimasi total karoten jus wortel dengan perlakuan PEF menggunakan RSM, 3). Untuk mengetahui besarnya kebutuhan energi masukan spesifik yang diperlukan selama proses perlakuan PEF, dan 4). Untuk mengetahui kandungan total karoten yang dapat diambil dari ampas wortel dengan metode PEF dan pelarut minyak zaitun. Metode penelitian yang digunakan dibagi menjadi dua bagian yaitu : 1). Penelitian pendahuluan dengan kombinasi kuat medan listrik (1,5; 2,5 dan 3,5 kV/cm) dan waktu perlakuan (10, 20, 30, 40 dan 50 detik), 2). Penelitian inti menggunakan metode Central Composite Design (CCD) dalam Design Expert (DX) 7.1.6 dengan faktor kuat medan listrik (X1) dan waktu proses perlakuan (X2), serta respon kandungan total karoten (Yk). Pelaksanaan penelitian dilakukan melalui 4 tahap yaitu : 1). Desain perancangan alat PEF, 2). Penelitian pendahuluan, 3). Penelitian berdasarkan rancangan kombinasi CCD, dan 4). Ekstraksi ampas sisa pembuatan jus wortel. Hasil dari penelitian antara lain telah diciptakan alat PEF sistem batch-coaxial model yang dilengkapi dengan kontrol waktu otomatis, pengatur tegangan masukan dan frekuensi. Spesifikasi PEF yang dihasilkan meliputi tegangan keluaran antara 1 - 21 kV atau kuat medan listrik antara 1,5 - 5,06 kV/cm; frekuensi masukan antara 1 - 3,5 kHz; lebar pulsa 160 μs; energi per pulsa antara 0,01018 – 0,03434 Joule; dan energi masukan spesifik antara 4,846 – 56,533 kJ/kg. Dalam proses pengolahan menggunakan PEF yang dihasilkan, akan terjadi kenaikan suhu dalam bahan antara 0,0016 - 0,0185°C. Total karoten jus wortel dengan pengolahan PEF antara 300,71 – 413,71 μg/g sedangkan kontrol perlakuan (tanpa PEF) sebesar 255,30 μg/g atau dapat meningkatkan total karoten sebesar 61,79%. Nilai total karoten tertinggi terdapat pada perlakuan kuat medan listrik 2,5 kV/cm dan waktu perlakuan 10 detik yang dijadikan titik tengah dalam proses optimasi menggunakan RSM. Berdasarkan analisa permukaan respon, didapatkan model statistik yang sesuai dengan respon yang dikehendaki yaitu model kuadratik. Dengan model kuadratik ini didapatkan persamaan yaitu : Yk = 305,71 – 14,21 X1 + 5,17 X2 - 2,63 X1X2 – 63,15 X12 – 29,24 X22 Dimana Yk = respon total karoten, X1 = kuat medan listrik (kV/cm), dan X2 = waktu perlakuan (detik). Berdasarkan solusi dari sistem komputerisasi DX 7.1.6, titik optimum respon total karoten terdapat pada kuat medan listrik 2,39 kV/cm dan waktu proses perlakuan 10,47 detik dengan hasil total karoten 306,76 μg/g. Hasil validasi nilai prediksi dengan hasil eksperimental mempunyai tingkat kesalahan 0,097% atau kurang dari 5 % yang mengindikasikan bahwa nilai variabel yang diberikan sudah cukup sesuai untuk menghasilkan respon yang optimal. Ekstraksi ampas sisa pembuatan jus wortel dilakukan dengan pelarut dan metode yang berbeda : 1). Zaitun-PEF mampu mengekstrak total karoten ampas sebesar 34,16 μg/g atau 32,64%; 2). Zaitun-Stirrer mampu mengekstrak total karoten ampas sebesar 24,81μg/g atau 23,71%; 3). Etanol-Soxhlet mampu mengekstrak total karoten ampas sebesar 15,61 μg/g atau 14,91%; dan 4). Minyak Goreng-Stirrer mampu mengambil total karoten dari ampas wortel sebesar 23,98 μg/g atau mampu mengekstrak total karoten sebesar 22,92 %.
English Abstract
Carotenoid pigments are well known to have a fairly extensive benefits in food industry as coloring compounds, antioxidants, and precursor of vitamin A. This conditions affected in development of food and beverage industry much more rapidly. Carrots (Daucus carota L.) is a natural source of carotenoids, which have 60 - 80% of β-carotene content which has benefits as forming precursor of vitamin A, an antioxidant that can reduce risk of chronic diseases such as cardiovascular disease and cancer because it can break chain length free radical molecules that enter body. Seeing benefits of carrots are pretty much, it is recommended to consume carrots every day to defend need for vitamin A. However, consumption of fresh carrots can`t provide all benefits of carrots. This is due to body can not break down natural components structure of fresh carrots. Carrots have a strong cell wall, so that body is only able to convert 25% of beta-carotene in total carotene of carrots into vitamin A. One method to break cell wall is Pulsed Electric Field (PEF) technology, that can be used to improve results in production of fruit juice, to accelerate transfer of water during drying operation and to improve extraction of valuable compounds (such as antioxidants, colorants or flavor) from inside of cell, as well as for release of plant cell metabolite production (pigment). To get optimal total carotene content in carrot juice by PEF treatment, optimization conducted using Response Surface Methodology (RSM) with factor process of electric field strength and treatment time. optimization results obtained are also used for recovery process total carotene of carrot juice byproducts (carrot pulp) using olive oil. aim of present research is 1). To create a Pulsed Electric Field (PEF) batch system which is equipped with a regulator input voltage and input frequency, as well as automatic time control, 2). To get optimization of total carotene carrot juice by PEF treatment using RSM, 3). To determine magnitude of needs of specific input energy required during PEF treatment process, and 4). To find out how to extract carrots pulp with pretreatment PEF and olive oil as solvent. research methods used is divided into two parts: 1). Preliminary research with a combination of electric field strength (1.5; 2.5 and 3.5 kV/cm) and treatment time (10, 20, 30, 40 and 50 seconds), 2). core research using Central Composite Design (CCD) in Design Expert (DX) 7.1.6 with electric field strength factor (X1) and treatment time factor (X2), and response of total carotenoid content (Yk). Implementation of research conducted through four stages e.g. : 1). Design of PEF apparatus, 2). Preliminary research, 3). Research based on a combination of CCD, and 4). To determine total carotenoids content from carrot pulp that can be extracted by PEF method and olive oil solvent. results of this research are was created PEF apparatus batch system-coaxial models which is equipped with automatic time control, regulator input voltage and input frequency. specifications of PEF apparatus include generated output voltage between 1 to 21 kV or electric field strength between 1.5 to 5.06 kV/cm; input frequency between 1 to 3.5 kHz; pulse width of 160 μs; energy per pulse between 0.01018 - 0.03434 Joule, and specific input energy between 4.846 to 56.533 kJ/l. Carrot juice processing using PEF apparatus, may increase a temperature between 0.0016 to 0.0185°C. total carotene of carrot juice by PEF treatment between 300.71 to 413.71 μg/g while control treatment (without PEF) of 255.30 μg/g or total carotene may increase 61.79%. highest value of total carotene contained in treatment of electric field strength 2.5 kV/cm and treatment time of 10 seconds which is used as a central point in optimization process using RSM. Based on response surface analysis, statistical models obtained in accordance with desired response are quadratic model. With this quadratic model equation are obtained : Yk = 305.71 to 14.21 X1 + 5.17 X2 - 2.63 X1X2 - 63.15 X12 - 29.24 X22 Where Yk = response of total carotene, X1 = electric field strength (kV / cm), and X2 = treatment time (seconds). Based on solution of DX 7.1.6 computerized system, optimum response point of total carotene contained in electric field strength of 2.39 kV/cm and treatment time of 10.47 seconds with which is produces total carotenoids of 306.76 μg/g. Validation results predictions with experimental research have an error rate of less than 5%, which indicates that value of a given variable is quite appropriate to produce an optimal response. Recovery process of residual carrot pulp from carrot juice conducted with different solvents and methods : 1). Olive oil-PEF was able to extract total carotene from carrot pulp of 34.16 μg/g or 32.64%; 2). Olive oil-Stirrer was able to extract total carotene from carrot pulp of 24.81 μg/g or 23.71%; 3). Ethanol-Soxhlet was able to extract total carotene from carrot pulp of 15.61 μg/g or 14.91%, and 4). Cooking Oil-Stirrer was able to extract of total carotene from carrot pulp of 23.98 μg/g or able to extract total carotene of 22.92%.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/664/PUT/r/041403001 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 664 Food technology |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 13 Jun 2014 15:01 |
| Last Modified: | 13 Jun 2014 15:01 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/160161 |
Actions (login required)
 |
View Item |