DESAIN EVAPORATOR PADA PALKA BERPENDINGIN

Salah satu cara teknologi penanganan ikan di atas kapal adalah menggunakan RSW yaitu dengan mendinginkan air laut yang akan digunakan untuk media pendinginan ikan. Metode ini dapat mengurangi resiko kerusakan fisik ikan dan proses pendinginan dapat berlangsung dengan cepat. Referegereted sea water (RSW) dapat menggunakan sistem pendingin kompresi uap secara konvensional yang terdiri dari komponen utama kondensor, kompresor, refrigerant R-22, katup ekspansi dan aksesories cooling unit lainya.

Salah satu bagian penting dalam sistem ini adalah desain evaporator yang memungkinkan penggunaan/aplikasi di atas kapal dengan mudah. Salah satunya telah dikembangkan oleh Widianto dkk. yang dimuat dalam Jurnal Pasca Panen dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan tahun 2018. Evaporator digunakan tipe bare tube yang dipasang mengelilingi dinding palkah. Evaporator terdiri dari susunan pipa dengan bahan tembaga yang berfungsi untuk mendinginkan langsung air laut di dalam palkah seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Evaporator tipe ini memudahkan dalam perawatan dan dapat menyerap panas udara dalam palka secara langsung. Screen ditambahkan untuk melindungi evaporator dari kontak langsung dengan produk. Screen terbuat dari fiber berpori dengan diameter pori sebesar 15 mm. Air lautdalam palka didinginkan oleh pipa-pipa evaporator sampai suhu air laut mencapai -1 ⁰C. Desain evaporator menggunakan pipa tembaga dengan tebal 1,6 mm, panjang 84 meter dan diameter 5/8 inch. Salah satu hasil pengujian suhu evaporator pada palka ditunjukkan pada Gambar 2. 

Gambar 1. Desain palka dan evaporator

Pada jam ke-8 suhu pipa evaporator telah mencapai -28^oC, sedangkan suhu air -0,8^oC. Suhu air yang terukur adalah suhu air pada posisi tengah, sehingga proses penyerapan kalor air secara konveksi membutuhkan waktu cukup lama. Perpindahan panas dari air laut menuju refrigerant melalui pipa evaporator sangat ditentukan oleh besarnya  koefisien perpindahan total serta luas bidang evaporator yang bersentuhan dengan air laut.

 

Gambar 2. Suhu evaporator pada pengujian

Penulis : Tri Nugroho Widianto, Peneliti LRMPHP

Read More

IKAN ASAP TANPA ASAP

Pembuatan ikan asap secara tradisional dilakukan dengan mengasapi ikan secara langsung dari pembakaran kayu atau tempurung kelapa. Metode ini mempunyai beberapa kelemahan, antara lain kualitas produk ikan kurang konsisten serta adanya deposit tar dan senyawa-senyawa yang berbahaya bagi kesehatan.

Metode lain untuk mengatasi permasalahan tersebut salah satunya dengan memanfaatkan asap cair, sehingga pemberian aroma asap pada makanan akan lebih praktis, yaitu dengan pencelupan produk ke dalam asap cair yang diikuti dengan pengeringan seperti disampaikan oleh Darmadji  yang dimuat dalam jurnal Agritech pada tahun 2002. Asap cair dihasilkan dari pirolisis kayu atau tempurung kelapa yang merupakan hasil kondensasi asap menjadi bentuk cair.

 Asap cair  komponen  senyawa utama seperti fenol, karbonil, asam, furan, alkohol, ester, keton, hidrokarbon alifatik, dan poliaromatik hidrokarbon. Senyawa fenol berperan sebagai pembentuk aroma dan rasa asap, senyawa karbonil sebagai pembentuk warna kuning kecoklatan, sedangkan senyawa asam berperan sebagai pengawet produk ikan.

Pembuatan ikan asap menggunakan asap cair diantaranya telah dilakukan oleh Widianto yang dimuat dalam Prosiding Seminar Nasional Tahunan Hasil Penelitaian Perikanan dan Kelautan VI.  Asap cair yang diperoleh dari hasil pirolisis temputung kelapa pada suhu 400 ⁰ C kemudian diendapkan selama semalam, setelah itu disaring menggunakan kertas Watman 42 dan diredestilasi pada suhu 125⁰ C. Ikan patin (Pangasiun sutchi) dibersihkan kemudian dibuang isi perut dan kotoranya, setelah itu dibentuk butterfly. Ikan patin yang digunakan mempunyai berat  300-500 gram/ekor. Ikan patin kemudian direndam dalam larutan asap cair selama 20, 30 dan 40 menit dengan konsentrasi asap cair sebesar 1, 2 dan 3 % dengan penambahan garam garam 2,5 %. Setelah perendaman ikan patin ditiriskan selama 30 menit kemudian dipanggang di dalam oven pada suhu 80⁰C selama 8 jam. Selama pemanggangan ikan patin dibalik setiap 30 menit. Hasil pembuatan ikan patin asap menggunakan asap cair ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Ikan patin asap dengan asap cair

          

Salah satu penilaian kualitas ikan asap yang dihasilkan adalah dengan pengujian nilai hedonik. Hasil pengujian hedonik dilakukan dengan memberikan nilai kesukaan secara keseluruhan terhadap produk tanpa memperhatikan parameter sensori seperti kenampakan, rasa, bau, kapang, konsistensi dan lendir. Hasil uji organoleptik ikan asap yang diolah dengan menggunakan asap cair tempurung kelapa disajikan dalam Gambar 1. Dalam Gambar 2 menunjukkan bahwa panelis memberikan nilai hedonik tertinggi pada ikan asap yang direndam dalam asap cair 2% selama 40 menit. Hasil analisa Kruskal Wallis menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi dan lama perendaman menghasilkan perbedaan yang nyata tehadap nilai hedonik produk (P≤0.05). Hasil analisa lanjut Duncan terhadap nilai hedonik menunjukkan bahwa ikan asap yang direndam dalam asap cair konsentrasi  2% selama 40 menit mempunyai nilai tertinggi sebesar 6.38 (skala 1-9) dimana nilai tersebut tidak berbeda nyata dengan perendaman dengan asap cair konsentrasi 2% selama 20 menit (nilai 6.32). Nilai tersebut berkisar dari ”agak suka” sampai ”suka”.

Keterangan/Note  :      2%  = perendaman ikan dalam larutan asap cair 2 %

                                    3%  = perendaman ikan dalam larutan asap cair 3%

                                    4%  = perendaman ikan dalam larutan asap cair 4 % 

                                    T20 = perendaman ikan dalam larutan asap selama 20 menit

                                    T30 = perendaman ikan dalam larutan asap selama 30 menit

                                    T40 = perendaman ikan dalam larutan asap selama 40 menit      

Gambar 2. Pengaruh konsentrasi dan lama perendaman dalam asap cair   terhadap nilai  hedonik ikan patin  asap 

Pirolisis pada suhu 400⁰C menghasilkan asap cair dengan kandungan fenol paling tinggi (sebesar 4,01%) dan tidak mengandung senyawa benzo(a)pyrene. Senyawa kimia yang terdapat dalam asap cair adalah golongan fenol, asam, eter, ester, furan dan polihidroksi. Asap cair hasil pirolisis tempurung kelapa pada suhu 400⁰C digunakan untuk pembuatan ikan patin asap. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perendaman fillet ikan patin dalam larutan asap cair dengan konsentrasi 2% selama 20 menit menghasilkan ikan patin asap yang paling disukai panelis.

Penulis : Tri Nugroho Widianto, Peneliti LRMPHP

Read More

REFRIGERATED SEA WATER PADA KAPAL NELAYAN

RSW pada kapal nelayan

Sebagian besar kapal penangkap ikan ukuran kecil (sampai 15 GT) yang terdapat di Pelabuhan Perikanan Pantai (PPP) Sadeng dan Pelabuhan Perikanan Samudera (PPS) Cilacap masih menggunakan es sebagai media pendingin. Hal ini mengakibatkan terjadinya kemunduran mutu ikan hasil tangkapan nelayan, terutama ikan-ikan yang diletakkan pada bagian bawah Palka. Hal ini disampaikan oleh Widianto dalam Prosiding Seminar Nasional Perikanan tahun 2016. Kerusakan terjadi akibat gesekan es dengan permukaan ikan serta tekanan es selama penyimpanan di dalam palka. Selain itu, di beberapa TPI ketersediaan es yang dengan kualitas baik masih terbatas serta harga yang relatif mahal. Penggunaan es pada kapal kecil juga dapat menambah berat kapal sehingga akan miningkatkan konsumsi bahan bakar.Tuna loin yang diolah di atas kapal dan didaratkan di Ambon mempunyai rata rata suhu pusat dengan kisaran 10,56 - 16,53 °C jauh di atas suhu 4,4 °C untuk tuna sashimi. Es yang digunakan juga masih mengandung jumlah bakteri yang cukup tinggi melebihi persyaratan jumlah bakteri untuk es balok untuk penanganan ikan yaitu 102 koloni/g seperti dilaporkan oleh Suryaningrum, Ikasari & Octaviani pada Jurnal Pascapanen dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan tahun  2017.

Salah satu alternatif upaya yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah tersebut adalah penerapan sistem refrigerasi di atas kapal untuk memperpanjang daya simpan ikan hasil tangkapan nelayan. Penerapan refrigerasi untuk penyimpanan ikan umumnya dengan chilling (pendinginan pada suhu 0 °C) dan freezing (pembekuan pada suhu sekitar -20 °C). Pembekuan digunakan pada penyimpanan ikan dalam jangka waktu yang lama dan memerlukan sistem refrigerasi dan energi yang cukup besar sehingga untuk aplikasi pada kapal kecil dengan jangka waktu penangkapan sekitar 5-7 hari dinilai kurang efektif. Selain itu, pembekuan yang baik umumya menggunakan sistem pembekuan cepat agar butiran es yang terbentuk di dalam tubuh ikan lembut sehingga mampu mempertahankan mutu ikan segar. Proses pembekuan cepat membutuhkan teknologi yang cukup tinggi serta kebutuhan energi yang besar. 

Teknologi yang dinilai tepat untuk penanganan ikan di atas kapal dalam jangka waktu yang relatif tidak lama adalah dengan pendinginan pada suhu sekitar 0 °C. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan RSW yaitu dengan mendinginkan air laut yang akan digunakan untuk media pendinginan ikan. Metode ini dapat mengurangi resiko kerusakan fisik ikan dan proses pendinginan dapat berlangsung dengan cepat. Selain itu kelembapan permukaan ikan juga tetap terjaga sehingga mutu dan kenampakan ikan tetap baik. Dengan cara seperti ini seluruh permukaan ikan dapat berkontak langsung dengan media pendingin air es, termasuk rongga perut dan rongga ingsang. Sehingga cara ini efisien untuk menurunkan suhu tengah tubuh ikan dalam waktu cepat. Hal tersebut diungkap oleh Wibowo dkk. yang dimuat dalam buku  Penanganan Ikan Tuna Segar untuk Ekspor ke Uni Eropa tahun 2007. Penerapan RSW pada kapal tuna longline di PPS Muara Baru terbukti dapat mengurangi produk ikan tuna yang tidak memenuhi standart ekspor dari 50,4 % menjadi 21,5 %. Penerapan RSW tersebut dapat meningkatkan kualitas hasil tangkapan tuna.

Penulis : Tri Nugroho Widianto, Peneliti LRMPHP

Read More

DESAIN BILAH PISAU BOWL CUTTER UNTUK PEMBUATAN NUGGET IKAN

Salah satu upaya untuk meningkatkan nilai tambah dan mengoptimalkan pemanfaatan produksi perikanan tangkap adalah pengembangan produk bernilai tambah  diantaranya bakso, otak-otak, sosis dan nugget ikan. Selain meningkatkan nilai tambah, produk olahan ikan tersebut sejalan dengan kebutuhan masyarakat yang menuntut makanan cepat saji serta mengandung cukup gizi. 

Proses pembuatan olahan ikan membutuhkan peralatan diantaranya mesin pengadon yang biasa digunakan adalah bowl cutter. Salah satu komponen penting dalam alat tersebut adalah mata pisau. Bentuk dan jumlah bilah pisau yang bervariasi tentunya akan menghasilkan mutu adonan dan konsumsi energi yang beragam. Hal yang utama dalam penggunaan bowl cutter untuk pembuatan nugget skala UKM adalah biaya operasional yang rendah sehingga akan memberikan manfaat yang lebih besar. Sehingga desain dan jumlah bilah pisau pada bowl cutter untuk pembuatan nugget ikan skala UKM perlu dipelajari agar diperoleh biaya operasional yang rendah dan menghasilkan nugget sesuai standar. Salah satu desain mata pisau bowl cutter telah dilaporkan oleh Widianto tang termuat dalam jurnal pasca panen dan bioteknologi kelautan dan perikanan pada tahun 2016. 

Desain bilah pisau dibuat dalam tiga bentuk yaitu tiga buah bilah pisau lurus, tiga buah bilah pisau melengkung dan enam buah bilah pisau melengkung. Ilustrasi desain bilah pisau melengkung ditunjukkan pada Gambar 1, sedangkan desain bilah pisau lurus ditunjukkan pada Gambar 2. Desain bilah pisau melengkung mempunyai bentuk ± 3/8 lingkaran dengan panjang 80 mm dari sisi luar dudukan. Lebar bilah pisau sebesar 22 mm dengan tebal 3 mm. Radius putar bilah pisau dari pusat poros sebesar 130 mm. Kelengkungan bilah pisau mempunyai radius 50 mm dengan sisi tajamnya terletak pada lengkung bagian luar dengan sudut ketajaman sekitar 120. Desain bilah pisau lurus (lihat Gambar 3) mempunyai spesifikasi dan dimensi sama dengan desain pisau melengkung kecuali pada radius kelengkungan sebesar 75 mm serta ujung bilah pisau dibengkokkan dengan sudut sekitar 300 dengan jarak yang dibengkok sekitar 25 mm dari ujung bilah pisau. Material bilah pisau terbuat dari plat SS 304, sedangkan dudukan bilah pisau menggunakan bahan teflon. Teflon digunakan karena mudah dibentuk, keras dan aman untuk makanan. Bilah pisau dipasang pada dudukan dengan menambahkan pin pengikat. Dudukan dibuat dengan bentuk cincin dengan diameter luar 158 mm dan diameter lubang bagian dalam 37 mm dengan tebal 10 mm. Lubang bagian dalam digunakan untuk memasukkan poros penggerak. Tiap bilah pisau diletakkan pada dudukan masing-masing secara terpisah. Tiap dudukan terdapat 3 buah lubang kecil dengan diameter 9 mm yang digunakan untuk baut pengikat, sehingga rangkaian bilah pisau dapat terikat sempurna dalam poros. 

Gambar 1. Rancangan bilah pisau melengkung

Gambar 2. Rancangan bilah pisau lurus

Susunan 3 dan 6 buah bilah pisau pada rangkain dudukan diilustrasi pada Gambar 3. Desain bilah pisau yang dihasilkan kemudian dirangkaikan pada bowl cutter seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

(a)

(b)

Gambar 3. Set 6 buah bilah pisau (a) dan 3 buah bilah pisau (b)

Gambar 4. Bowl cutter

Salah satu uji kinerja bilah pisau pada bowl cutter dilakukan untuk mengetahui desain bilah pisau terbaik pada variasi lama pengadonan selama 8, 12 dan 16 menit. Salah satu parameter pengujian adalah biaya operasional selama penggolahan nugget dan biaya produksi yang dibutuhkan yang ditunjukkan pada Gambar 5. 

Gambar 5. Biaya operasional pembuatan 100 kg nugget pada berbagai perlakuan 

        

Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain bilah pisau terbaik adalah 3 buah bilah pisau melengkung dengan lama pengadonan 8 menit. Nugget yang dihasilkan pada kondisi tersebut mempunyai kadar air 54,2 %, tektur sebesar 12,6 N, susut masak 16,7 %, WHC 2,9 %, nilai organoleptik lebih dari 7 dan biaya operasional sebesar Rp. 2.700/100 kg adonan.

Penulis : Tri Nugroho Widianto, Peneliti LRMPHP

Read More

Mesin Penggiling Daging Berdaya Rendah Sebagai Penunjang Usaha Diversifikasi Produk Olahan Ikan Skala UKM

Era milenial menuntut industri makanan untuk dapat menciptakan diversifikasi produk olahan yang beraneka ragam, hal ini terkait dengan kaum milenial yang memiliki kecenderungan ingin mencoba dengan hal–hal baru. Dalam hal ini tentunya, industri makanan tetap memperhatikan nilai gizi makanan yang dihasilkan sehingga dapat meningkatkan nilai tambah (value added) suatu produk melalui diversifikasi produk. 

Diversifikasi produk perikanan telah banyak dipublikasikan seperti di Jurnal Teknologi dan Industri Pangan Volume XIV No (1) oleh Agustini pada Tahun 2003 dan Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat Volume 23 No (4) oleh Damanik pada Tahun 2017. Salah satu contoh bahan untuk membuat diversifikasi produk olahan adalah ikan. Menurut Agustini dkk, sumberdaya ikan dikenal sebagai penghasil asam lemak. Ikan kaya akan gizi yang didalamnya terkandung senyawa protein, mineral, lemak serta penghasil terbesar asam lemak Omega-3 (Polyunsaturated Fatty Acids/PUFA) khususnya eicosapentaenoic (EPA) dan docosahexaenoic (DHA) yang sangat bermanfaat bagi kesehatan. Omega-3 (PUFA) yang terkandung dalam ikan salah satu fungsinya berperan dalam perkembangan otak manusia dimulai sejak kehamilan pada trimester ketiga pada saat wanita hamil hingga 18 Bulan setelah kelahiran, sehingga makanan konsumsi PUFA ibu hamil dan menyusui harus diperhatikan. Protein ikan memberikan kontribusi terbesar dalam kelompok sumber protein hewani sekitar 57,2% dibanding daging, telur dan susu seperti yang dikutip dari data Susenas (Survey Sosial Ekonomi Nasional) BPS (Gambar 1.). 

Gambar 1. Grafik Kontribusi Konsumsi Protein Ikan Terhadap Total Konsumsi Protein 

Sumber : Data Susenas (Survey Sosial Ekonomi Nasional) BPS

(http://gizi.depkes.go.id/wp-content/uploads/2015/02/IKAN-UNTUK-KETAHANAN-PANGAN-DAN-GIZI-NASIONAL-Bag-II.pdf)

Melalui diversifikasi produk perikanan diharapkan dapat meningkatkan kebutuhan masyarakat akan konsumsi ikan sesuai dengan program GEMARIKAN (Gemar Memasyarakatkan Makan Ikan) yang telah diinisiasi oleh Kementerian Kelautan dan Perikanan. Program tersebut bertujuan salah satunya untuk menanggulangi persoalan gangguan pertumbuhan (stunting). Diversifikasi produk perikanan misalnya olahan ikan yang telah dikembangkan berbentuk produk fish jelly. Beberapa olahan fish jelly produk yang sudah ada dipasaran diantaranya produk nugget, bakso, kamaboko, empek-empek, otak-otak, galantin, siomay, sosis dan lain lain.

Pembuatan diversifikasi produk olahan ikan tersebut menggunakan bahan dasar daging ikan lumat yang diperoleh dari proses penggilingan daging sehingga dibutuhkan peralatan berupa mesin penggiling daging. Mesin penggiling daging berfungsi untuk melumatkan daging sehingga diperoleh daging lumat yang akan diproses lebih lanjut menjadi produk olahan fish jelly. Mesin penggiling daging banyak dijumpai di pasaran dengan berbagai tipe dan kapasitas yang bervariasi. 

Loka Riset Mekanisasi Pengolahan Hasil Perikanan telah membuat mesin penggiling daging skala UKM dengan kapasitas 90 kg/jam, ukuran diameter screen 6 mm dan spesifikasi mesin 180 Watt (Gambar 2.). Desain tersebut disesuaikan dengan karakteristik UKM terutama dengan kebutuhan energi sangat rendah. Dengan mesin ini perkiraan biaya penggilingan daging ikan dengan asumsi listrik sebesar Rp. 1500/Kwh dibutuhkan biaya sangat rendah sebesar Rp. 295/100kg daging ikan. Pengujian kinerja mesin penggiling daging tersebut sudah dilakukan untuk membuat nugget ikan tuna (Thunnus sp.). Hasil pengujian nugget yang dihasilkan pada uji kinerja prototipe mesin penggiling daging sudah sesuai dengan standar SNI 7758: 2013.  

Gambar 2. Mesin penggiling daging skala UKM  

Penulis : Naila Zulfia, Peneliti LRMPHP

Read More

Penyimpanan Rumput Laut Segar Menggunakan Metode Penggaraman

Rumput Laut (Foto: Dok: Wikimedia Commons)

Rumput laut merupakan makroalga yang dapat dikonsumsi karena mempunyai kandungan nutrien yang melimpah, senyawa bioaktif, rasa umami dan keuntungan ekologis. Hal tersebut menjadikan rumput laut semakin popular di negara barat. Rumput laut yang dapat dimakan terdiri dari jenis Rhodophyta, Chlorophyta dan Phaeophyta. Ketiga jenis rumput laut tersebut memiliki morfologi, tekstur, rasa dan kandungan nutrien yang berbeda. 

Hasil penelitian Nayar dan Bott pada tahun 2014, budidaya rumput laut terbesar secara global terdapat di Negara China, Korea Selatan dan Jepang. Rumput laut coklat (brown seaweeds) mengalami kenaikan secara cepat di Negara Eropa dan Amerika. Budidaya rumput laut semakin meningkat, namun demikian pengetahuan tentang pengolahan serta penanganan rumput laut segar untuk penyimpanan yang lama belum banyak diketahui.

Telah dilaporkan pada Journal of Applied Phycology oleh Schiener, et al. (2015) dan Sappati (2019) bahwa rumput laut segar memiliki kandungan 750-900 g/kg moisture, Aw (~0,90 - 0,95), dan memiliki umur simpan yang pendek jika didinginkan. Pada kondisi segar rumput laut memiliki umur simpan yang pendek, sehingga harus dikeringkan untuk memperpanjang umur simpan. Namun, metode pengeringan membutuhkan peralatan pendukung dan menghasilkan produk yang tidak cocok untuk keperluan produk rumput laut segar diberbagai hidangan.

Saat ini perkembangan teknik penyimpanan rumput laut segar dapat dilakukan dengan menggunakan penggaraman yang bertujuan menjaga mutu rumput laut. Perry et al melakukan penelitian yang dimuat pada Jurnal LWT - Food Science and Technology dengan cara memberikan perlakuan konsentrasi garam yang berbeda-beda (0, 30, 50, 180, 200 g/kg). Rumput laut yang sudah diberikan garam kemudian dimasukkan ke dalam wadah food-grade polypropylene dan disimpan pada suhu 5 °C selama 90 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik kualitas fisika kimia (moisture, aktivitas air, ash, tekstur dan pH) rumput laut dalam berbagai perlakuan konsentrasi garam relatif konstan. Penurunan moisture terjadi pada perlakuan konsentrasi garam yang lebih tinggi (200 g/kg). 

 

Sumber : Perry et al. (2019)

Hasil uji hedonik terhadap rumput laut dengan mengukur berbagai parameter  meliputi warna, aroma, rasa, tekstur dan overal licking menunjukkan bahwa secara keseluruhan masyarakat menyukai produk salad yang dibuat dari rumput laut dengan perlakuan 50, 180 dan 200 g/kg NaCl. Teknik penyimpanan rumput laut segar dengan metode dry salting merupakan metode pengolahan yang dapat menghasilkan produk yang berkualitas tinggi yang dapat diterima konsumen dengan umur simpan dalam pendingin selama 90 hari.  

Penulis : Naila Zulfia, Peneliti LRMPHP

Read More

Pulsed electric field-assisted extraction (PEF)

Teknologi PEF secaraluas digunakan oleh industri pangan sebagai teknologi prosesnon-thermal. Total spesifik energi yang digunakan kurang dari 20 kJ/kg.Prinsip penggunaan teknologi PEF ialah memberikan kejutan listrik pada bahan dengan meletakkan sampel berupa biomaterial diantara dua elektroda pada pulse amplitude antara 0,1 kV/cm hingga 20 kV/cm (Gambar 1). Penggunaan medan listrik terhadap sel biomaterial menyebabkan perubahan struktur membran dan membuat ukuran pori sel membesar. Fenomena ini disebut electroporation atau electropermeabilisation yang mengakibatkan keluarnya kandungan intra seluler sel (Gambar 2). Keunggulan teknologi PEF yaitu pertama dengan adanya efek electroporation, larutan pengekstrak biomaterial akan lebih mudah berekasi dengan senyawa target sehingga akan diperoleh rendemen lebih tinggi. Kedua, PEF sesuai untuk ekstraksi material yang sensitive terhadap panas, sehingga sifat fungsional dari limbah seafood tetap terjaga.

Gambar 1. Ilustrasi teknologi PEF (Sumber : Meriem Bouras, 2015)

Contoh aplikasi PEF, adalah untuk ekstraksi chondroitin sulphate dari tulang ikan. Laporan He, G. dalam jurnal Food Chemistry tahun 2014, menyebutkan berhasil didapatkan rendemen chondroitin sulphate sebesar 6,92 g/L dengan rasio bahan dan pelarut (1:15 g/ml), intensitas medan listrik 16,88 kV/cm, jumlah pulse 9 dan konsentrasi NaOH 3,24% selama 5 menit. Sedangkan untuk ekstraksi yang sama dengan metode enzimatis dibutuhkan waktu 4 jam menghasilkan rendemen 3,43 g/L, dengan metode alkali selama 2 jam diperoleh rendemen 3,76 g/L, dan dengan metode ultrasonic 23 menit rendemen 4,87 g/L.

Gambar 2. Mekanisme pelepasan manoprotein dari biomaterial menggunakan PEF (Sumber :Juan Manuel Martínez and Javier Raso, 2016)

Pada skala Laboratorium, teknologi PEF telah menunjukkan hasil yang baik dalam proses pengolahan pangan. Namun tantangan terbesar dalam pengembangan teknologi ini ialah besarnya investasi yang harus dikeluarkan untuk aplikasinya pada skala industri. Efek negatif lain ialah ada kemungkinan terjadinya reaksi elektrokimia pada elektroda dengan medium sehingga dikhawatirkan korosi elektroda akan masuk dalam produk pangan.

Penulis : Arif Rahman Hakim

Read More

Microwave-Assisted Extraction (MAE)

Inovasi teknologi pengolahan pangan yang tengah berkembang ialah Microwave-assisted extraction (MAE). Recovery senyawa bernilai tinggi dari limbah perikanan akan mudah dilakukan dengan menggunakan teknologi ini. Microwave adalah salah satu gelombang elektromagnetik, dengan interval panjang gelombang antara 1 mm hingga 1 m dan interval frekuensi antara 300 MHz dan 300 GHz. Gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh microwave bersifat seperti magnet yang memiliki 2 ion kutub (positif dan negatif). Bahan yang mengandung ion positif dan negatif seperti air, lemak, gula akan ikut berputar ketika gelombang mikro berputar akibat adanya gaya tolak kutub yang sama. Putaran / frekuensi golombang miko umumnya sebesar 2450 kali per detik menyebabkan molekul air dan lemak yang berputar sedemikian cepat akan menghasilkan gesekan sehingga menimbulkan panas. Model teknologi MAE diilustrasikan pada Gambar 1. Peningkatan suhu selama proses MAE mengakibatkan kenaikan proses evaporasi cairan dalam sel dan terjadi peningkatan tekanan. Hal ini memberikan efek perubahan porositas dinding sel. Peningkatan porositas matrik sel biomaterial yang dikombinasikan dengan kenaikan suhu serta tekanan mendorong terjadinya transfer massa (Gambar 2). Efisiensi proses MAE dipengaruhi beberapa variabel diantaranya daya keluaran microwave, frekuensi, kadar air bahan, siklus ekstraksi, waktu proses, tekanan, viskositas,ukuran sampel dan bahan pelarut alami. 

Gambar 1. Ilustrasi teknologi MAE (sumber : Hoi Po Cheng, 2007)

Alishashi dalam Journal of Polymers and the Environment tahun 2011, berhasil melakukan ekstraksi kitosan dari limbah kepala udang (Metapeneus monodon) dan membandingkannya dengan ekstraksi menggunakan autoclave. Derajat deacetylation kitosan yang dihasilkan adalah 95% dalam waktu proses selama 35 menit sedangkan ekstraksi menggunakan autoclave diperoleh deacetylation kitosan 93% dalam proses selama 3 jam. Selain itu kitosan dari proses MAE memiliki struktur crystalline lebih baik serta kandungan anti bakteri yang lebih tinggi.

Gambar 2. Proses pengeluaran bioaktif sampel menggunakan gelombang mikro (sumber : Ying Li, 2013)

Berdasarkan hal tersebut, keunggulan MAE diantaranya adalah proses ekstraksi yang lebih cepat, mengurangi kebutuhan pelarut dan rendemen yang diperoleh tinggi. Namun MAE juga memiliki kekurangan yaitu masih diperlukan proses lanjutan berupa sentrifugasi ataupun filtrasi untuk memisahkan residu padat yang dihasilkan, efisiensi MAE akan menjadi sangat rendah jika senyawa target dan media pelarutnya bukan berupa senyawa polar dan atau senyawa volatile.

Penulis : Arif Rahman Hakim (Peneliti Muda LRMPHP)

Read More

Bioetanol dari Limbah Rumput Laut (Bagian II)

Bioetanol adalah alkohol yang dihasilkan dari fermentasi karbohidrat dari tanaman yang mengandung gula atau serat. Menurut Karta, Puspawati dan Ciawi yang disampaikan dalam Jurnal Cakra Kimia Volume 3, Nomor 12 Tahun 2015, bioetanol digunakan sebagai bahan bakar alternatif karena memiliki kandungan oksigen yang tinggi, bilangan oktan yang tinggi, mudah terurai, dan merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui.

Bahan baku bioetanol yang sering dimanfaatkan yaitu singkong, tebu, nira, sorgum, nira nipah, ubi jalar, pisang kepok, dan sebagainya. Namun bahan baku tersebut memiliki keterbatasan ketersediaan karena bersaing untuk kebutuhan konsumsi manusia, selain itu bahan tersebut memerlukan lahan penanaman yang luas, dan bioetanol yang diperoleh belum maksimal. Oleh karena itu, perlu dikembangkan bahan baku alternatif untuk pembuatan bioetanol, salah satunya dengan menggunakan makroalga. Borines, de Leon, dan McHenry dalam Jurnal Renewable and Sustainable Energy Reviews Volume 15, tahun 2011, menyatakan bahwa makroalga yang dapat digunakan untuk bahan baku bioetanol yaitu makroalga dengan kandungan karbohidrat tinggi seperti Sargassum, Gracilaria, Prymnesium parvum, Euglena gracilis, Gelidium amansii, dan Laminaria.

Peneliti LRMPHP telah melakukan penelitian mengenai produksi bioetanol dari limbah alginat dengan menggunakan kapang Trichoderma viride. Produksi bioetanol tersebut terdiri dari empat tahap yaitu : pembuatan limbah alginat, pemurnian selulosa dari limbah alginat, proses hidrolisis enzimatis yang berlangsung selama 4 hari yang dilanjutkan dengan proses fermentasi selulosa dari limbah alginat selama 3 hari. Salah satu tahapan yang penting adalah proses hidrolisis enzimatisnya seperti ditunjukkan dalam Gambar 2.

Gambar 1. Limbah alginat hasil ekstraksi (Dok. Wullandari dan Erawan, 2012)

Gambar 2. Diagram alir proses hidrolisis enzimatis selulosa dari limbah alginat dengan kapang Trichoderma viride (Dok. Wullandari dan Erawan, 2012)

Menurut Wullandari dan Erawan yang disampaikan dalam Prosiding Seminar Nasional Tahunan IX Hasil Penelitian Perikanan dan Kelautan, Tingkat pertumbuhan T. viride-OD₆₀₀ dapat dilihat pada Gambar 5 dengan kisaran antara 0,0000-0,9744, dengan tingkat pertumbuhan T. viride-OD₆₀₀ tertinggi terjadi pada hari ke-4 (Gambar 4).

Sementara itu, Total gula pereduksi (TGP) dapat dilihat kisaran nilainya antara 3,34-5,83% (b/b). Total gula pereduksi tertinggi terjadi pada hari ke-7 (Gambar 5). Aktivitas enzim CMCase T. viride pada proses hidrolisis enzimatis selulosa dari limbah alginat dapat dilihat pada Gambar 6 dengan kisaran antara 0,00-184,74 IU/mL substrat.

Gambar 4. Tingkat pertumbuhan T. viride-OD₆₀₀ pada proses hidrolisis enzimatis

(Dok. Wullandari dan Erawan, 2012)

Gambar 5. Total gula pereduksi (TGP) dari proses hidrolisis enzimatis (Dok. Wullandari dan Erawan, 2012)

Gambar 6. Aktivitas enzim CMCase kapang Trichoderma viride pada proses hidrolisis enzimatis 

(Dok. Wullandari dan Erawan, 2012)

Penulis: Putri Wullandari, peneliti LRMPHP

Read More

Pendekatan Fuzzy Logic untuk Menilai Tingkat Kesegaran Ikan Sarden

Perhatian masyarakat akhir-akhir ini makin serius terkait mutu kesegaran ikan laut maupun prosedur penilaian mutunya. Metode penilaian yang saat ini ada dan sudah diterapkan mencakup TVBN (Total Volatile Base Nitrogen), TMA (Trimethylamina), Rasio TVBN/TMA, senyawa nukleotida, dan perhitungan amina biogenik (histamin). Prinsip penilaian sejumlah metode tersebut adalah meningkatnya konsentrasi senyawa amina biogenik selama penyimpanan ikan laut. Keberadaan senyawa amina biogenik pada ikan laut selama penyimpanan mengindikasikan adanya senyawa toksik bersifat karsinogenik yang mengancam kesehatan manusia.

Meskipun metode penilaian kesegaran ikan laut berbasis senyawa amina biogenik telah diterapkan cukup lama namun masih terdapat sejumlah keterbatasan antara lain metode tersebut khusus mengukur kadar histamin, karena berbagai senyawa amina biogenik belum terbentuk pada fase awal penyimpanan penggunaan metode tersebut lebih terfokus pada fase pertengahan dan akhir penyimpanan; penerapan metode sangat dipengaruhi oleh perbedaan spesies ikan ; belum terdapat batas nilai / konsentrasi yang jelas tentang batas penolakan kualitas kesegaran; pola pembentukan senyawa  yang berbeda selama penyimpanan sangat mempengaruhi hasil metode penilaian; serta belum diterapkannya pembobotan yang seimbang antara berbagai senyawa amina biogenik (histamin, putresin, kadaverin, dan tyramin).  

Sejumlah keterbatasan tersebut mendorong Zare dan Ghazali (2016) menggunakan teknik pemodelan fuzzy logic sebagai upaya mengatasi sejumlah variabel input dengan batas yang bersifat tidak crisp (tegas) dalam penilaian kesegaran ikan laut. Pertimbangan penggunaan fuzzy logic dalam penilaian kesegaran ikan karena selama penyimpanan dapat terjadi peningkatan senyawa amina biogenik yang sangat fluktuatif dan bervariasi, spesies ikan yang sangat beragam, dan level toksisitas yang sangat bervariasi karena peran senyawa amina biogenik yang berlainan.

Prinsip kerja aplikasi fuzzy logic terbagi menjadi 3 tahap utama yaitu: (1) Fuzzifikasi merupakan tahap untuk mendefinisikan variabel  input dan keanggotaan pada uji mutu ikan yang meliputi level amina biogenik dan level temperatur selama penyimpanan ikan sarden. Konsentrasi amina biogenik diukur dengan metode HPLC (kromatografi); (2) Penerapan fuzzy rules yaitu tahapan untuk menerapkan aturan IF…THEN pada variabel input yang menjelaskan berbagai kemungkinan kondisi berdasarkan interaksi yang dimiliki. Tahap ini ditampilkan pada Tabel 1; (3) Pemrosesan fuzzy untuk variabel output yaitu tahap kalkulasi output untuk persiapan proses defuzzifikasi sehingga dihasilkan grade (level) kesegaran sarden. Grade mutu ikan yang digunakan meliputi: (1) Grade 1-2 (Kualitas bagus) yaitu ikan segar dengan kadar amina biogenik paling rendah, dengan skor 0-2.; (2) Grade  2-4 (Kualitas sedang) mutu ikan sarden dengan level putresin dan kadaverin rendah hingga sedang, kemungkinan bebas histamin, skor 2-4; dan (3) Grade 4-12 (Kualitas rendah) merupakan tingkat mutu kesegaran sarden dengan level putresin dan kadaverin sedang hingga tinggi, kadar histamin bisa 0 hingga menunjukkan level tertentu. G12 menunjukkan mutu ikan busuk (tidak bisa digunakan sebagai ikan konsumsi).

Hasil penelitian Zare dan Ghazali yang dipublikasikan pada Jurnal Food Chemistry (2016) menunjukkan kemampuan fuzzy logic untuk menjelaskan mutu sarden segar pada tahap awal penyimpanan dimana senyawa amina biogenik lebih banyak terdeteksi pada bagian pertengahan dan akhir penyimpanan dengan metode non fuzzy logic, kisaran kesegaran ikan sarden dapat didetilkan hingga 12 grade/level meskipun dengan batas nilai antar kelas yang saling berdekatan. Hasil validasi metode fuzzy logic dengan Indeks Amina Biogenik (BAI) dan Indeks Mutu (QI) menunjukkan kemampuan untuk mengklasifikasikan sarden sesuai grade tertentu yang tidak dapat dicapai dengan kedua Indeks tersebut.

Sumber : Zare dan Ghazali (2016)

Penulis : I Made Susi Erawan (Peneliti Pertama LRMPHP)

Read More

Menghalau Ikan Predator dari Perairan Umum dengan Memanfaatkan Teknologi Computer Vision

Spesies ikan yang besifat hama/pengganggu sedang berkembang biak dan mengancam seluruh dunia, menjadi bahaya serius untuk biodiversitas (keanekaragaman hayati) dan ekosistem serta memberi dampak kerugian ekonomi yang besar. Sebagai binatang peraiiran yang paling awal dikenal, ikan juga menjadi salah satu kelompok yang mendapat ancaman terbesar. Bagi spesies ikan yang dianggap sebagai hama/pengganggu, usaha untuk memisahkan ikan hama akan menurunkan biaya jangka panjang untuk upaya pemberantasan dan pengendaliannya.

Di Indonesia keberadaan organisme hama di perairan umum digolongkan menjadi dua yaitu predator dan kompetitor. Predator dapat menetap di area budidaya atau bermigrasi dalam rangkan mencari makan. Sementara kompetitor merupakan organisme yang bersaing dengan organisme lokal untuk mendapatkan ruang, pakan, dan oksigen. Selama ini di Indonesia terdapat dua cara utama pemberantasan hama yaitu (1) secara mekanis dengan cara diburu atau jika serangan hama sudah parah maka ikan budidaya harus dipindahkan dan (2) secara kimia yaitu menggunakan pestisida organik seperti saponin dan akar tuba (Anon, 2016). Kedua metode tersebut selain berbahaya bagi populasi ikan juga memilki dampak negatif bagi ekosistem perairan umum.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, Zhang et al., (2016) yang dipublikasikan di Biosystems Engineering telah mengembangkan teknologi computer vision sebagai upaya sistematis pada sistem biologi di daerah danau dan sungai untuk mengidentifikasi dan memisahkan spesies ikan hama. Sistem pemisahan ikan hama tersebut terdiri dari pintu masuk yang lebar (Gambar 1) dimana ikan berenang mendekati, kemudian area semakin menyempit hingga mendekati kamera, selanjutnya dengan bantuan sistem pencahayaan dipergunakan untuk mengambil citra dan mengidentifikasi ikan. Ketika ikan telah teridentifikasi maka gerbang pengarah dapat digunakan untuk mengontrol satu dari dua jalur dimana yang dapat dilalui ikan. Jika terdeteksi sebagai ikan hama maka ikan tersebut akan diarahkan ke area tunggu, sementara jika bukan ikan hama akan dikembalikan menuju badan air yang tidak membahayakan ikan.

 

Gambar 1. Sistem penghalau ikan predator menggunakan computer vision (Sumber : Zhang, et al. 2016)

Teknologi computer vision yang dikembangkan bertumpu pada kemampuan algoritma genetik dalam mengidentifikasi dan memisahkan spesies ikan hama. Algoritma genetik (GA) memiliki kemampuan untuk membangkitkan fitur spesifik yang disebut dengan fitur ECO sesuai jenis ikan hama yang akan dipisahkan. Setelah melalui transformasi citra dengan urutan tertentu, fitur yang telah dibangkitkan oleh GA akan dipetakan untuk proses klasifikasi sesuai vektor pembobotan dan ambang batas berdasarkan perceptron yang terbentuk pada tiap fitur. Proses seleksi fitur dilakukan berdasarkan fitness score tertinggi. Fitur ECO selesai dikonstruksi jika telah memenuhi jumlah generasi atau beberapa kriteria yang ditentukan.

Hasil penelitian yang telah dimuat dalam Biosystems Engineering 145 (2016) menunjukkan bahwa metode yang diusulkan mampu menghasilkan rerata akurasi klasifikasi sebesar 98% dengan standar deviasi 0.96% yang terdiri dari set data 8 spesies ikan dengan total citra sebanyak 1049. Sistem monitoring ikan berbasis computer vision tersebut dapat dibangun untuk memisahkan spesies ikan hama sekaligus memonitor kelimpahan, distribusi, ukuran spesies ikan lokal dengan dampak kerusakan yang minimal dan tidak membahayakan ikan. 

Penulis : I Made Susi Erawan (Peneliti Pertama LRMPHP)

Read More

Identifikasi Kesegaran Ikan Berbasis Image Processing (Kombinasi Transformasi Wavelet dan Fuzzy Logic)

Ikan berperan sebagai salah satu komoditas penting sebagai sumber protein untuk manusia. Fungsi tersebut dapat dicapai dengan mempertahankan tingkat kesegarannya. Sejumlah faktor kimia, biologi, dan fisik dapat mempercepat penurunan kesegaran ikan. Untuk memenuhi tuntutan konsumen akan tersedianya ikan segar, perlu dikembangkan suatu metode yang bersifat non destruktif, mudah penggunaannya, dan tingkat akurasi yang tinggi.

Metode penilaian kesegaran ikan berbasis sensori manusia masih menjadi yang terbaik dan paling akurat dibanding sejumlah metode lain. Namun untuk mencapai akurasi seperti yang diharapkan, metode sensori tersebut sangat dipengaruhi sejumlah faktor seperti tahap preparasi sampel yang memadai dan ketersediaan tim panelis yang cukup berpengalaman, sehingga membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menentukan kesegaran ikan.

Untuk mengatasi keterbatasan metode sensori tersebut perlu dikembangkan suatu metode yang dapat membantu mengatasi kelelahan yang dialami manusia selama proses pemeriksaan mutu kesegaran ikan secara visual. Sornam et al. (2017) dari Department of Computer Science, University of Madras, telah mengembangkan perangkat lunak untuk mendeteksi kesegaran ikan berbasis image processing (pengolahan citra).

Perangkat lunak yang dikembangkan meliputi modul penangkapan citra ikan. Setelah citra ditangkap terdapat modul untuk melakukan konversi ruang warna citra yang sesuai dengan persepsi mata manusia. Citra yang telah dikonversi tersebut selanjutnya disegmentasi untuk memisahkan area objek utama dengan area background. Proses segmentasi ini dilakukan melalui modul segmentasi berbasis clustering. Proses segmentasi akan menghasilkan area insang dan mata (ROI) yang akan diekstrak untuk mendapatkan informasi statistik atau sering disebut sebagai tahap ekstraksi fitur. Setelah tahap ekstraksi fitur, terdapat modul untuk menjalankan proses klasifikasi sehingga dapat ditentukan status akhir tingkat kesegaran ikan yang diuji.

Kelebihan perangkat lunak pengolahan citra yang dikembangkan tersebut terletak pada proses ekstraksi fitur menggunakan domain transformasi wavelet melalui aplikasi filter Haar serta aplikasi Fuzzy Logic dalam proses klasifikasi tingkat kesegaran ikan. Filter Haar ini mampu menguraikan hingga beberapa level piksel ROI dari citra ikan pada tingkat kesegaran tertentu sehingga didapatkan fitur statistik yang memiliki ciri pembeda. Fitur statistik yang dihasilkan tersebut akan digunakan sebagai input pada Fuzzy Logic dengan output berupa 3 level kesegaran ikan  yaitu busuk, cukup segar, dan sangat segar. Penggunaan Fuzzy Logic memiliki kelebihan yaitu mampu menangani ketidakjelasan batas nilai pada masing-masing tingkat kesegaran ikan sekaligus memungkinkan peneliti untuk memasukkan domain kepakaran berdasarkan pengalaman dan pengetahuan yang dimiliki untuk membentuk fungsi keanggotaan sekaligus batas nilai yang dimiliki pada tiap tingkat kesegaran ikan yang dikehendaki.

Penelitian yang dipublikasikan dalam Asian Journal of Computer Science And Information Technology (AJCSIT) tersebut menunjukkan penggunaan wavelet dengan fuzzy logic mampu membedakan secara nyata 3 tingkat kesegaran ikan yang diuji. Penelitian lanjutan diperlukan untuk menguji akurasi sistem pada jumlah sampel dan jenis ikan yang lebih banyak serta penambahan input yang lebih kompleks pada Fuzzy Logic sehingga nantinya diharapkan aplikasi image processing yang dikembangkan tersebut mampu menjadi terobosan penentuan kesegaran ikan dengan cepat dan akurat. Secara garis besar proses pengolahan citra hingga klasifikasi kesegaran ikan ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 1. Proses Pengolahan Citra hingga Klasifikasi Kesegaran Ikan
Sumber: Modifikasi dari Sornam et al., (2017)

Penulis : I Made Susi Erawan (Peneliti Pertama LRMPHP)

Read More