Pemodelan Kinetik pada Proses Penyerapan Air Selama Perendaman Grits Jagung (Zea Mays L.)

Abstract

Salah satu sumber karbohidrat yang banyak dikonsumsi di Indonesia setelah beras, yaitu jagung yang juga dapat dikembangkan untuk diversifikasi pangan dalam bentuk grits jagung atau beras jagung. Salah satu tahap penting dalam pengolahan grits jagung, yaitu proses perendaman yang bertujuan untuk memudahkan proses pengolahan selanjutnya. Proses penyerapan air yang optimal pada grits jagung akan berpengaruh langsung terhadap tahap pengolahan selanjutnya dan kualitas dari produk akhir yang dihasilkan. Sebagian besar industri masih mengandalkan metode tradisional berbasis pengalaman lapang untuk menentukan waktu perendaman yang berpotensi menyebabkan tidak efisiennya sumber daya, seperti pemborosan air, energi, waktu yang berakibat pada ketidakkonsistenan produk akhir. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan pendekatan berbasis data secara ilmiah melalui pemodelan kinetik untuk memprediksi nilai perubahan kadar air. Metode pemodelan kinetik ini memanfaatkan data observasi yang digunakan untuk menentukan parameter kinetik yang menggambarkan laju penyerapan air, sehingga pemodelan kinetik dapat memberikan prediksi akurat untuk mengoptimalkan waktu perendaman berdasarkan ukuran partikel, sehingga dapat mempercepat tahap pengolahan selanjutnya tanpa mengurangi kualitas bahan, serta meningkatkan efisiensi waktu dan energi yang mendukung keberlanjutan proses pengolahan dengan tujuan akhir menekan seluruh biaya operasional secara keseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh ukuran partikel terhadap proses penyerapan air dan mengetahui laju penyerapan air selama perendaman grits jagung dan menentukan model kintetika (Model Peleg, Model Page, dan Model Exponential) yang baik untuk menggambarkan penyerapan air selama perendaman grits jagung dengan satu faktor perlakuan, yaitu variasi ukuran grits jagung (1,02 mm, 1,44 mm, 1,85 mm). Seluruh proses perendaman dilakukan pada suhu konstan 60℃ dengan interval waktu 4 menit, 8 menit, 12 menit, 16 menit, 20 menit, 25 menit, 30 menit, 40 menit, 50 menit, 60 menit, 120 menit,180 menit, 240 menit, 300 menit. Variabel respon yang diteliti, yaitu laju penyerapan air dan kadar air. Koefisien determinasi (𝑅2) dan Root Mean Square Error (RMSE), serta garis identitas fungsi ±10% dipertimbangkan untuk menentukan dan memvalidasi model kinetika yang sesuai untuk menggambarkan penyerapan air pada perendaman grits jagung. Hasil analisis pengaruh ukuran pada laju penyerapan air selama perendaman grits jagung menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran pada grits jagung (1,02 mm) maka semakin cepat laju penyerapan air pada grits jagung. Hal ini dikarenakan pada grits jagung yang berukuran kecil (1,02 mm) memiliki luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan grits jagung dalam bersentuhan air juga semakin besar sehingga proses penyerapan air lebih cepat. Model Peleg mampu mempresentasikan laju penyerapan air yang baik yang ditunjukkan dengan nilai kadar air prediksi yang mendekati nilai kadar air observasi dengan rata-rata R2 yang tinggi (0,9344) dan rata-rata RMSE yang kecil (4.6475) dibandingkan kedua model lainnya. Validasi visual yang dihasilkan juga menunjukkan bahwa Model Peleg berada di dalam garis identitas fungsi ±10%. Model Peleg dinyatakan sebagai model yang baik dalam menggambarkan proses penyerapan air selama perendaman grits jagung.