Laporan Praktikum Prinsip Teknik Pangan Cold Smoker
Oleh: Adeline Genie Natan
(203137168965813)
Barani Lerida
(203136776815600)
Joseph Glen Wibowo
(203136308252046)
Yessica Tania H. Badawi
(203136519168060)
Yosephine Adela Djohan (203138849425079)
Program Studi Teknologi Pangan Fakultas Ilmu Hayati Universitas Surya Tangerang
Daftar Isi BAB I PENDAHULUAN............................................................................................................................. 3 1.1.
Latar Belakang ........................................................................................................................ 3
1.2.
Tujuan ..................................................................................................................................... 3
1.3.
Manfaat .................................................................................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................................... 5 2.1. Pengasapan ................................................................................................................................. 5 2.2 Kadar air ....................................................................................................................................... 7 2.3. Prinsip kerja alat.......................................................................................................................... 9 BAB III METODOLOGI ........................................................................................................................... 13 3.1. Alat............................................................................................................................................. 13 3.2. Bahan ......................................................................................................................................... 13 3.3. Cara Kerja .................................................................................................................................. 14 3.4. Cara Pengujian Alat ................................................................................................................... 16 BAB IV HASIL& PEMBAHASAN ............................................................................................................. 18 4.1. Desain alat ................................................................................................................................. 19 4.2 Validasi Alat ................................................................................................................................ 22 BAB V KESIMPULAN & SARAN ............................................................................................................. 28 Daftar Pustaka ...................................................................................................................................... 29
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengasapan adalah metode pengolahan makanan dengan asap dari pembakaran berbagai macam kayu tanaman yang sudah dilakukan sejak dahulu. Bahan pangan yang diasapkan tidak secara langsung bersentuhan dengan sumber panas dalam proses ini. Namun, bahan tersebut mendapatkan panas dari asap yang melewatinya. Umumnya, keuntungan menggunakan metode pengasapan dalam memasak sangat beragam. Biaya yang cenderung murah adalah satu keuntungan dari segi material. Proses pengasapan memberikan flavor, warna, dan tekstur yang baik pada bahan pangan serta menaikan masa simpan atau shelf lifebahan pangan secara signifikan akibat adanya senyawa-senyawa seperti fenol, karbonil, formaldehid dan asam (Belitz, 2009). Metode pengasapan dingin atau cold smoking memiliki lebih banyak keuntungan, terutama pada produk ikan-ikanan. Cold smoking tidak menyebabkan kualitas produk menurun akibat bahan pangan yang terpapar asap panas secara langsung (Swastawati, 1997). Walaupun begitu, metode cold smoking tetap dapat memberikan flavor, warna, dan tekstur yang sama serta menaikan masa simpan. Walaupun banyak keuntungan yang didapat dari proses pengasapan, proses ini hanya dilakukan oleh sejumlah kecil masyarakat dengan cara yang tradisional atau beberapa industri besar. Salah satupenyebabnya adalah proses pengasapan yang kotor dan merepotkan, ditambah dengan tidak terdapatnya peralatan yang tepat. Dewasa ini, beberapa jenis alat pengasapan sudah tersedia di pasar Indonesia dalam jumlah yang terbatas dan dengan harga yang cukup tinggi karena alat tersebut merupakan produk impor. Harga produk home smoking equipment umumnya berkisar antara Rp 2.000.000 – 7.000.000. Dengan harga yang cukup mahal, alat tersebut tidak dapat digunakan untuk jenis-jenis daging yang beragam, hanya untuk satu jenis ikan saja. Alatcold smoker yang cocok digunakan untuk mengasapkan produk perikanan, cenderung terbatas di pasaran. Cold smoker yang tersedia di pasaran untuk skala rumahan menggunakan adapter yang berfungsi untuk mengubah suhu asap dari panas menjadi dingin (www.oldmcdonald.ie) yang menyebabkannya menjadi tidak praktis,sehingga untuk memperoleh cold smoker, masyarakat harus membeli kedua alat tersebut untuk nantinya diintegrasikan.
1.2. Tujuan Tujuan alat pengasapan ini dibuat adalah menyediakan alat pengasapan yang suhu asapnya dapat diatur dengan cara menetapkan suhu target di komputer. Apabila suhu asap yang dihasilkan lebih tinggi daripada suhu yang ditetapkan, maka smoke generator akan berhenti bekerja, dan demikian pula sebaliknya. Suhu asap yang cocok untuk bahan pangan yang dimasak, akan memberikan hasil masakan yang lebih optimal. 1.3. Manfaat Terciptanya alat ini diharapkan akan mempermudah proses pengasapan bahan pangan dalam skala rumah tangga.Selain itu, adanya alat pengaturan suhu asap juga dapat memberikan fleksibilitas kepada para pengguna untuk mengasapkan bahan pangan tertentu. Sehingga produk pangan yang dihasilkan pun menjadi lebih optimal.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengasapan Pengasapan merupakan proses pemaparan produk daging dengan asap dari kayu. berdasarkan metodenya, beberapa produk dapat dimasak setelah diasapi ataupun tanpa dimasak kembali. Asap dihasilkan dari serbuk kayu ataupun menggunakan asap cair. Asap cair dapat dijadikan substitusi asap dalam bentuk gas yang ditambahkan dengan memaparkan langsung kedalam daging. Sebelum pengasapan umumnya dilakukan proses curing terlebih dahulu untuk mencegah kontaminasi. Curing dapat dilakukan dengan melumuri dengan garam atau merendam dalam larutan garam dan dibiarkan selama 15-30 menit (FDA, 2009). Pada pengasapan kandungan air yang hilang umumnya sekitar 10-40%. Senyawa yang hadir dalam dalam asap bersifat bakterisida dan antioksidan yang disimpan dan dapat masuk ke dalam daging. Bahan-bahan asap yang penting dalam pengasapan adalah fenol, asam-asam dan ikatan karbonil. Konsentrasi dari polisiklik hidrokarbon pada asap bergantung pada tipe asap itu sendiri dan dapat diperbesar dengan menurunkan proses pengasapannya. Pada pengasapan terdapat beberapa contoh variasi, yaitu pengasapan panas (50oC-85oC) dalam rentang waktu kurang dari satu jam sampai beberapa jam (digunakan untuk sosis yang dimasak atau direbus), hangat (25oC -50oC) dan pengasapan dingin (12oC-25oC) dalam rentang waktu dari 2 hari sampai beberapa minggu (digunakan untuk ham dan sosis mentah.). Terdapat juga beberapa proses pengasapan khusus yaitu proses pengasapan basah, proses elektrostatik, dan penggunaan kondensasi asap (Belitz, 2009). Selain dari suhu yang berbeda, hot smoke dan cold smoke mempunyai perbedaan pada bentuk ruang pengasapan. Pada proses pembuatan hot smoke, bahan pangan yang akan diasapkan dan bahan penghasil asap berada di dalam ruangan yang sama. Sedangkan proses pembuatan cold smoke, bahan pangan yang akan diasapkan dan bahan penghasil asap berada di ruangan yang terpisah. Selain itu, asap yang dihasilkan oleh smoke generator dipompa dan ditambahkan udara dari luar smoke generator. Sehingga asap yang dihasilkan memiliki suhu yang lebih rendah daripada suhu hot smoke (McGee, 2004).
Berikut ini merupakan tabel waktu dan suhu pengasapan pada beberapa tipe daging. Tabel 2.1. Suhu dan Waktu Pengasapan Tipe Daging Daging punggung Sandung lamur (Irisan) Sandung lamur (cincang) Iga sapi Babi (Irisan)
Suhu pengasapan 107°C
Waktu 3 jam/kg
Suhu akhir 88°C
107°C 107°C 107°C
3 jam/kg 3-4 jam 3 jam/kg
93°C 79°C 82°C
Babi (Ditarik) Ayam Paha ayam Ayam dibagi 4 Kalkun Kaki Kalkun Sayap Kalkun Dada Kalkun dengan tulang Boudin (sosis prancis) Sosis Lemak daging Daging cincang gulung Bakso (2 inci) Iga Baby back ribs Ikan salmon Jagung asap Kentang asap
107°C 121°C 121°C 121°C 115°C 121°C 107°C 115°C 110°C 110°C 107°C 121°C -148°C 107°C 107°C-115°C 107°C-115°C 60°C -71°C 107°C 107°C
3 jam/kg 4 jam 1 jam 3 jam 6 jam 4 jam 2 jam 4-6 jam 2 jam 3 jam 3 jam 3 jam 1jam 6-7 jam 5-6 jam 5-7 jam 1-2 jam 2-3 jam
96°C 74°C 74°C 74°C 74°C 74°C 74°C 74°C 71°C 71°C 74°C 71°C 71°C 63°C N/A N/A
(Sumber : Phillips, 2005)
Pengasapan suhu rendah Pengasapan suhu rendah dilakukan untuk menguatkan flavor dari bahan yang diasapi seperti dada ayam, daging sapi, potongan babi, salmon, scallops, steak. Setelah diasapi dengan suhu rendah, bahan pangan harus dimatangkan terlebih dahulu sebelum dikonsumsi. Umumnya bahan pangan yang sudah diasapi dengan suhu rendah diolah dengan cara dipanggang, bakar, dikukus atau direbus untuk dibuat sup. Untuk mengasapkan ikan diperlukan suhu dan waktu yang berbeda. Berikut merupakan suhu dan waktu yang dianjurkan FDA (2015) untuk proses pengasapan pada ikan: -
10°C untuk pengasapan selama lebih dari 24 jam 32°C untuk pengasapan selama lebih dari 20 jam 49°C untuk pengasapan selama lebih dari 6 jam
2.2 Kadar air Kadar air merupakan persentase kandungan air yang terkandung dalam suatu bahan yang dinyatakan dengan berat basah (wet basis) atau bisa juga dinyatakan dengan (dry basis). Kadar air berat basah mempunyai batas maksimum teoritis sebesar 100 persen, sedangkan kadar air berdasarkan berat kering dapat lebih dari 100 persen (Syarif dan Halid, 1993 dalam Nurjana, 2014). Kadar air tersebut berhubungan dengan daya simpan bahan pangan. Mikroorganisme akan mengalami petumbuhan dan perkembangbiakan yang baik pada kadar air yang tinggi. Semakin banyak kadar air yang terdapat pada bahan pangan makan daya simpan bahan pangan semakin berkurang jika disimpan pada suhu ruang. Pengawetan bahan pangan secara tradisional maupun modern bertujuan mengurangi kadar air dalam bahan pangan. Menurut Margono (2000) pengawetan ikan secara tradisional bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam tubuh ikan, sehingga bakteri tidak dapat berkembang biak dengan baik. Berikut ini merupakan beberapa cara dalam pengawetan ikan yakni penggaraman, pengeringan, pemindangan, perasapan, peragian, dan pendinginan ikan. Menurut Wibowo (2000), perubahan kadar air pada proses pengasapan disebabkan oleh panas dan penarikan air dari jaringan tubuh ikan oleh penyerapan senyawa kimia dari asap.
2.3. Penelitian yang sudah ada
Gambar 2.1. Alat Pengasapan Ikan Tipe Kabinet
Menurut penelitian dari Dani Sjafardan Royani mengenai Rekayasa Alat Pengasapan Ikan Tipe Kabinet (Model Oven), alat pengasapan dibuat dengan model kabinet (model oven). Dalam penelitian ini menggunakan ikan tongkol (Euthynuss affinis) dan tempurung kelapa sebagai bahan bakar pengasapan. Ukuran modeloven yakni 65 cm, lebar 60 cm dan tinggi 200 cm berkapasitas 15 kg ikan. Penelitian tersebut, suhu dalam smoke houseberbeda pada rak atas dan bawah (Royani et al, 2015)
Gambar 2.2. Alat Pengasap Lele Otomatis
Berdasarkan penelitian dari mahasiswa FMIPA UNY yaitu Ningtyas Yuniar Respati, Enny Dwi Cahyanti, dan Doni Bowo Nugroho membuat APELO yakni Alat Pengasap Lele Otomatis. Alat pengasapan yang tersebut bekerja secara otomatis dengan suhu yang terkontrol. Selain itu, bentuk APELO memungkinkan untuk mempertahankan kualitas tekstur lembut dan bentuk ikan lele yang tidak banyak rusak. Alat pengasapan tersebut dibuat menggunakan mikrokontroler ATMega8 (Nurhadi, 2015). 2.3. Prinsip kerja alat Kompor listrik
Tegangan Daya Dimensi Berat Merek
: 220V ~ 50 Hz : 600 W : 298 x 250 x 82 mm : 1.6 Kg : Maspion S300
Bagian-bagian kompor listrik - Pan support - Spiral pemanas - Porcelain heater base - Porcelain support - Ac cord - Switch knob - Body - Handle
Gambar 2.3. Kompor Listrik Merek Maspion Type S300
Kompor listrik merupakan kompor yang menggunakan listrik sebagai sumber energi. Panas didapatkan dari spiral pemanas yang terbuat dari logam.
Oven tangkring Bahan Dimensi luar Dimensi dalam Merek
: Seng : 42 x 35 x 40 cm : 36 x 33 x 31 cm : Bima Sakti
Oven tangkring merupakan oven konvensional yang digunakan dalam skala rumahan. Sumber panas dari oven ini adalah kompor. Oven ini disebut dengan oven tangkring karena diletakkan diatas kompor.
Gambar 2.4. Oven Tangkring Merek Bima Sakti
Arduino nano
Mikrokontroler Tegangan Input voltage Pin Digital I/O Pins input analog Arus DC per pin I/O Flash memory SRAM EEPROM Clock speed Ukuran
: ATmega328 : 5V : 6-20V : 14 (6 pin digunakan sebagai output PWM) :8 : 40 mA : 32 kBb (ATmega328 )2 kb : 2 kB (ATmega328) : 1 kB (ATmega328) : 16 MHz : 1.85cm x 4.3cm
Arduino Nano dapat digunakan dengan cara menyambungkan USB Mini-B, cara lain yang dapat digunakan yakni melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal yang terputus secara default sebesar 20-50 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu: Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Pin ini berguna untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial. External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai. PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip. SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino. LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam. Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu: I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire. AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference(). RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino
Gambar 2.5. Arduino Nano
Sensor suhu digital DS18B20
Gambar 2.6. Sensor Suhu Digital DS18B20
DS18B20 merupakan sensor suhu digital dengan 9 bit hingga 12 bit. Sensor ini mengukur suhu dalam satuan Celsius. Komunikasi sensor ini melalui one-wire bus, artinya hanya membutuhkan satu jalur data untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler dalam praktikum ini menggunakan mikrokontroler arduino nano. Sensor ini bekerja pada suhu 55OC hingga + 125OC dengan standar deviasi ± 0.5OC pada suhu -10OC hingga +85OC (www.maximintegrated.com)
BAB III METODOLOGI 3.1. Alat Oven tangkring Kompor listrik Arudino nano Thermocouple Kabel jumper Solder Obeng Relay module Kayu Triplek 3.2. Bahan Serbuk kayu Timah solder Garam Bumbu Daging
Sekrup Gergaji Meteran Spidol Plat besi Alat las Tang Cutter Komputer
3.3. Cara Kerja Diagram proses pembuatan alat
Kayu
Pemotongan kayu menjadi tiga ukuran - 2x2x20cm - 2x2x42cm - 2x2x32cm
Perangkaian kayu menjadi kerangka bawah
Triplek
Pemotongan triplek ukuran 42x 32cm
Pemasangan diantara kerangka
Kompor listrik, wadah serbuk, oven
Pemasangan dengan kompor, wadah serbuk gergaji, dan oven
Cold smoker
Proses pengasapan ikan
Daging
Pencucian
Pemotongan
Garam dan bumbu
Pemberian garam dan bumbu lalu didiamkan selama 15-30 menit
Pengasapan
Daging asap
3.4. Cara Pengujian Alat Mekanisme pengaturan suhu
AC
Relay
Sensor Suhu DS18B20
Arduino
Keterangan : : Jalur aliran listrik : Jalur aliran panas Aliran listrik dari sensor menuju Arduino, dari komputer menuju Arduino, dari Arduino menuju relay, dari AC menuju relay, dari relay menuju kompor listrik, dari kompor listrik panas menuju smoke house. Pengujian alat dilakukan dengan melihat suhu yang terbaca oleh sensor suhu dan sistem on-off dari relay. Suhu set point ditentukan dengan kode arduino. Alat dikatakan berhasil melakukan pengaturan suhu bila suhu yang terbaca melebihi set point maka relay akan mematikan kompor dan jika set point belum tercapai maka relay akan menyalakan kompor. Rencana awal pembuatan alat pengasapan menggunakan pengaturan suhu dengan sensor suhu termokopel dan max6675. Pada saat percobaan awal, pengukuran suhu asap berhasil yang menandakan alat-alat tersebut berfungsi dengan baik. Percobaan dilakukan dengan mengukur suhu asap pertama. Serbuk kayu yang dipanaskan dengan kompor listrik yang member panas 300W dapat menghasilkan asap dalam waktu 1 menit, suhu asap yang terukur adalah 350C.
Pada percobaan selanjutnya digunakan relay untuk mengatur terbuka atau tertutupnya sirkuit listrik. Setelah disambungkan dengan relay,hasil pembacaan suhu oleh termokopel yaitu 00C yang menandakan termokopel tidak dapat berfungsi dengan baik. Untuk mencari letak kesalahan telah dilakukan pengantian termokopel dan max6675 dan hasilnya tetap sama, tidak dapat mengukur suhu dengan baik.Oleh karena itu digunakan penggantian termokopel dengan sensor suhu DS18B20. Pada percobaan selanjutnya dilakukan pengaturan suhu menggunakan relay, arduino, dan sensor suhu DS18B20. Relay akan membuat sirkuit listrik terbuka ataupun tertutup. Saat sirkuit terbuka maka tidak ada aliran listrik yang membuat kompor menyala dan memanaskan serbuk kayu hingga timbul asap. Saat sirkuit tertutup maka terdapat aliran listrik yang membuat kompor menyala dan memanaskan serbuk kayu menjadi asap. Sensor suhu sebagai pengukur suhu diletakan di dalam smoke house. Saat suhu asap dalam smoke house menunjukan angka dibawah 60°C maka relay menutup sirkuit listrik sehingga kompor akan menyala dan ketika suhu diatas 60°C maka relay akan membuka sirkuit listrik yang menyebabkan kompor tidak menyala. Semua perintah untuk sensor suhu dan relay disimpan dalam arduino.
BAB IV HASIL& PEMBAHASAN Pengasapan merupakan salah satu cara pengolahan bahan pangan dengan tujuan mengawetkan dan memberi cita rasa pada bahan pangan. Pengasapan dapat dilakukan dengan dua beberapa cara yaitu pengasapan suhu tinggi, suhu rendah, dan asap cair. Pada pengasapan suhu tinggi, suhu yang digunakan adalah diatas 73.90Cuntuk produk daging sapi dan unggas. Pada pengasapan suhu rendah diperlukan suhu kurang dari 600C tetapi membutuhkan waktu yang lebih lama dibandingkan waktu pengasapan suhu tinggi. Pada pengasapan cair, bahan pangan tidak dipaparkan asap berbentuk gas tetapi diberi suntikan asap cair lalu kemudian dimasak. Proyek ini merupakan pembuatan alat pengasapan suhu rendah (cold smoker). Kunci dari keberhasilan proyek ini adalah pengaturan suhu asap. Asap yang dihasilkan harus bersuhu rendah dan bahan pangan dapat terasapi dengan baik. Berikut ini merupakan tabel baris waktu yang menjelaskan kegiatan apa saja yang telah dilakukan dalam proses pembuatan cold smoker :
Tanggal 26-08-2015 28-08-2015 02-09-2015 09-09-2015 16-09-2015 23-09-2015 30-09-2015 07-10-2015 14-10-2015 21-10-2015 28-10-2015 04-11-2015 11-11-2015 13-11-2015 14-11-2015 30-11-2015 11-12-2015
Tabel 4.1. Baris waktu pengerjaan proyek alat pengasapan Kegiatan Proses pencarian ide untuk alat proses bahan pangan Pengumpulan ide pembuatan alat proses bahan pangan Pemilihan alat yang akan dibuat yaitu alat pengasapan Presentasi desain alat pengasapan I yang akan dibuat Presentasi penentuan komponen alat pengasapan Pengenalan arduino dan termokople sebagai pengatur suhu Spesifikasi alat dan desain alat pengasapan II Pembuatan desain 3D dan rancangan Bill of Material --------------------------------------------- UTS --------------------------------------Mekanisme pengukuran suhu asap dengan termokople dan arduino Uji coba pembuatan asap dengan serbuk kayu dan desain alat pengasapan III Mekanisme pengaturan suhu Desain kerangka kaki dan pencarian bahan untuk kerangka Mekanisme pengaturan suhu asap dan pembuatan kerangka kaki Pengumpulan laporan Uji coba alat pengasapan dengan menggunakan ikan Presentasi hasil proyek
4.1. Desain alat Berdasarkan informasi dari tabel diatas dapat dilihat bahwa terdapat tiga kali perubahan desain alat pengasapan pada proyek ini. Berikut merupakan penjelasan dari desain awal hingga desain akhir yang menjadi target penyelesaian proyek : Desain I
Smoke generator
Smoke house
Smoke distilator
Gambar 4.1. Desain I Alat Pengasapan
Alat pengasapan terdiri dari tiga komponen utama yaitu smoke generator, smoke house, dan smoke distilator. Smoke generator merupakan tempat pembuatan asap yang terdiri dari heating element, serbuk kayu dan wadahnya, pipa yang mengalirkan asap ke dalam smoke house, sensor suhu yang mengukur suhu asap yang akan masuk ke dalam smoke house dan pompa udara segar. Smoke house merupakan tempat pengasapan bahan pangan di dalam smoke house terdapat rak-rak tempat bahan pangan, kipas, dan sensor suhu. Kipas dibuat untuk memungkinkan asap dapat mengalir dengan baik. Sensor suhu digunakan untuk mengukur suhu asap yang sudah ada dalam smoke house. Smoke distilation merupakan tempat untuk melakukan distilasi asap menjadi asap cair dan tar.
Asap cair yang sudah didistilasi dapat digunakan untuk mengasapi bahan pangan. Smoke ditilation terdiri dari pipa, wadah distilat, dan gel ice yang membantu kondensasi. Hal-hal yang membuat desain I ini diubah adalah banyak prinsip yang diterapkan sehingga fokusnya menjadi terbagi yaitu mengasapai bahan pangan dan melakukan distilasi asap. Mengingat waktu pengerjaan yang terbatas maka fokus tujuan alat ini diperkecil menjadi alat untuk mengasapi bahan pangan saja. Desain II
Solenoid valve
Gambar 4.2. Desain II Alat Pengasapan
Desain alat pengasapan yang kedua terdiri dari smoke generator dan smoke house. Terdapat beberapa elemen yang dihilangkan yaitu pipa, pompa udara, dan kipas. Smoke generator tempat untuk menghasilkan asap tidak dilengkapi dengan pipa sehingga asap langsung mengarah ke atas dan memenuhi smoke house dan tidak diperlukan kipas lagi untuk membuat asap merata ke seluruh bagian smoke house. Solenoid valve digunakan sebagai kontrol suhu asap yang akan masuk ke dalam smoke house. Solenoid valve disambungkan dengan relay dan terdapat katup yang akan membuka dan menutup sirkuit listrik, jika sirkuit tertutup maka katup akan terbuka sehingga suhu asap turun dan jika sirkuit terbuka maka katup akan tertutup sesuai dengan perintah pengaturan suhu yang diatur dalam arduino. Pada smoke house terdapat sensor suhu yang mengukur suhu asap dalam smoke house dan pintu dilengkapi dengan gasket sehingga asap tidak keluar dari pintu.
Hal yang membuat desain II diubah adalah tidak tersedianya solenoid valve dan setelah ditinjau kembali pengaturan suhu asap tidak perlu dilakukan di dalam smoke generator tapi dapat dilakukan dengan mengukur suhu asap dalam smoke house. Penggunaan gasket pada pintu tidak diperlukan karena asap pasti akan membubul keluar meskipun sudah ditutup sehingga penggunaan gasket tidak terlalu signifikan. Desain III
Gambar 4.3. Desain III Alat Pengasapan
Desain ketiga merupakan desain realisasi dari desain sebelumnya. Terdiri dari dua komponen yaitu smoke generator dan smoke house. Desain terkahir ini lebih fokus pada bagian smoke generator seperti penopang alat, peletakan kompor dan wadah serbuk kayu. Smoke generator terdiri dari kompor elektrik yang memiliki heating element berupa kumparan dan dudukan untuk tempat serbuk kayu. Wadah serbuk kayu terbuat dari plat besi berbentuk kerucut terpancung yang langsung kontak dengan smoke house. Hal ini dimaksudkan agar ketika asap terbentuk, asap dapat langsung mengalir ke dalam smoke house melalui lubang dan mengisi smoke house lewat samping kanan dan kiri. Kompor terhubung dengan relay, arduino, dan sensor suhu DS18B20 yang berperan penting dalam pengaturan suhu asap.Ukuran dari alatsmoke house yakni 42x33x40 cm dengan urutan panjang-lebar-tinggi. Untuk ukuran alas bawah smoke generator yakni 42x33 cm. Tinggi smoke generator yakni 20 cm.
4.2 Validasi Alat Pengujian alat dilakukan dengan melakukan pengasapan pada dua ikan kembung dengan pengaturan suhu 600C. Pengasapan dilakukan selama kurang lebih 5 jam. Sebelum diasapi ikan yang sudah dibersihkan kemudian diberi garam dan didiamkan selama 30 menit.Ikan dimasukan ke dalam ruang asap setelah seluruh ruang dipenuhi asap yaitu sekitar 15 menit setelah smoke generator dinyalakan. Berikut ini merupakan gambar dari ikan kembung sebelum dan sesudah mengalami proses pengasapan suhu rendah.
Gambar 4.4. Ikan kembung sebelum diasapi
Gambar 4.5. Ikan kembung setelah diolah dengan pengasapan
Selama proses pengasapan dilakukan pengukuran suhu setiap menit dengan total 310 menit. Proses lainnya adalah penimbangan massa ikan. Diperoleh data hasil yaitu suhu dan massa ikan yang kemudian diplot dalam grafik dengan waktu pengasapan sebagai axis.
Plot suhu ruang asap vs waktu
Suhu vs Waktu Pengasapan 80,00 70,00
Shu (OC)
60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 0
50
100
150
200
250
300
350
Waktu (menit) Grafik 1. Suhu smoke house vs waktu pengasapan ikan kembung
Grafik 1. menggambarkan perbandingan waktu pengasapan dengan suhu di dalam ruang asap (smoke house). Suhu setting adalah 60°C. Pada awal waktu pengasapan suhu yang tercatat adalah 30°C dan butuh waktu sekitar 45 menit sampai mencapai suhu 60°C. Pengaturan relay dan arduino berjalan cukup baik karena setelah mencapai suhu 60°C relay memutus aliran listrik sehingga kompor tidak menyala dan begitu juga sebaliknya. Meskipun relay bekerja dengan baik, terlihat pada grafik bahwa terjadi fluktuasi suhu. Jarak antara suhu set dengan suhu yang terukur cukup jauh yaitu mencapai 18°C. Suhu tertinggi yang tercatat adalah 73°C dan suhu terendah adalah 42°C. Hal ini dikarenakan jarak antara pemanas dengan ruang asap cukup jauh.Ketika suhu dalam ruang asap sudah mencapai 60°C relay akan mematikan pemanas tetapi perpindahan panas masih terjadi sehingga suhu ruang asap tidak langsung stabil 60°C tetapi masih terus naik. Begitu juga dengan proses penyalaan relay, ketika suhu dalam ruang asap dibawah 60°C maka relay akan menghidupkan pemanas tetapi perpindahan panas tidak berlangsung dengan cepat karena jarak yang cukup jauh. Proses mematikan dan menyalakan pemanas butuh waktu sehingga terjadi jarak suhu yang cukup jauh antara suhu setting dengan suhu yang terukur. Fluktuasi suhu juga terjadi karena proses pembakaran serbuk kayu. Serbuk kayu dalam wadah harus terus ditambah dan diganti karena dengan kapasitas wadah hanya dapat menghasilkan asap selama satu jam. Setelah satu jam semua serbuk kayu dalam wadah sudah hangus dan tidak menghasilkan asap lagi. Hal ini dikarenakan desain alat yang masih belum sempurna terutama pada bagian smoke generator yaitu penempatan serbuk kayu. Dalam menambahkan dan mengganti serbuk kayu, smoke house harus diangkat terlebih dahulu sehingga membutuhkan waktu.
Pengaturan kontrol suhu akan lebih baik jika menggunakan sistem PID. Temperature Controller Proportion-integral-differential (PID) merupakan system algoritma yang umum digunakan sebagai pengendali umpan balik (Yu). Sistem PID menggunakan suhu set point sebagai acuan, dimana selisih antara nilai terukur dan acuan didefinisikan sebagai error (Ada). Terdapat tiga prinsip yang digunakan sistem PID dalam menyesuaikan nilai terukur dengan acuan dan memperkecil error, yakni perbandingan, integral, dan turunan. Ketiga prinsip tersebut berjalan pada kondisi yang berbeda-beda dan pengguna dapat memilih fungsi sesuai kebutuhannya. Fungsi proporsi diterapkan ketika besar output adalah sebanding dengan error. Sementara itu, fungsi integral diterapkan ketika error bersifat steady-state dan prinsip turunan digunakan untuk menstabilkan fluktuasi output yang disebabkan oleh fungsi integral (Yu).
Gambar 4.6. Sistem PID (Yu)
Secara umum, fungsi PID digambarkan menurut persamaan berikut:
dimana Kp merupakan penambahan dari proporsi, Ki merupakan penambahan dari integral, Kd penambahan dari turunan, Ti konstanta dari integral waktu, dan Td konstanta dari turunan waktu. Sementara itu, fungsi dari output sistem PID adalah sesuai dengan persamaan:
Dimana u merupakan output dan e merupakan input. (Yu)
Tabel 4.2. Data hasil pengukuran massa ikan Massa (g)
Menit ke
Suhu (°C)
1 15 30 45 95 125 185 245 275 310
30 33.88 39.38 59.75 64.62 53.69 51.69 48.38 51.00 60.63
Ikan 1 117.89 117.23 116.40 115.50 106.72 102.50 93.03 83.77 80.00 78.23
Ikan 2 123.14 119.50 120.63 119.95 110.24 106.02 97.04 87.58 85.00 82.20
Massa air yang hilang (g) Ikan 1 Ikan 2 0.00 0.00 0.66 3.64 1.49 2.51 2.39 3.19 11.17 12.90 15.39 17.12 24.86 26.10 34.12 35.56 37.89 38.14 39.66 40.94
Kadar air ikan (%) Ikan 1 Ikan 2 74.00 74.00 73.85 73.21 73.67 73.46 73.46 73.31 71.28 70.96 70.10 69.80 67.05 67.01 63.41 63.44 61.69 62.33 60.82 61.05
Tabel diatas merupakan tabel hasil penimbangan massa ikan selama pengasapan. Berdasarkan FAO (tanpa tahun) diperoleh kadar air ikan kembung/mackerel sebesar 74% sehingga didapatkan total padatan ikan 1 sebesar 30,65 gram dan ikan 2 sebesar 32 gram. Melalui hasil penimbangan ikan dapat dihitung kadar air yang hilang sehingga diperoleh data kadar air ikan. Kadar air ikan dihitung dengan mengurangi massa ikan saat itu dengan total padatan lalu dibagi dengan massa ikan dan dikali 100%. Dari data tersebut kemudian diplot grafik massa ikan vs waktu pengasapan dan grafik kadar air vs waktu pengasapan. Proses penimbangan dilakukan sebanyak 10x dengan jeda waktu yang berbeda yaitu 15 menit untuk menit pertama sampai dengan 45, 30 menit dari menit ke 45 sampai 125 dan 245 sampai 310 , sedangkan 60 menit pada menit ke 125 sampai 245.
Plot massa ikan vs waktu
MAssa ikan (gram)
Massa Ikan vs Waktu 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00
Ikan 1 Ikan 2 0
100
200
300
400
Waktu (menit) Grafik 2. Massa ikan kembung vs waktu pengasapan ikan
Grafik 2. menggambarkan massa ikan yang hilang selama proses pengasapan. Dapat dilihat dengan jelas bahwa massa ikan berkurang seiiring berjalannya waktu. Pada ikan 2 terjadi kesalahan penimbangan sehingga massa ikan pada menit ke 30 dan 45 mengalami kenaikan dan bukan penurunan. Massa ikan berkurang selama proses pengasapan 5 jam.
Waktu vs Kadar Air Ikan 1 80,00
Kadar air (%)
70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1
15
30
45
95
125
185
245
275
310
Waktu (menit) Ikan 1 Grafik 3. Kadar air ikan kembung 1 vs waktu pengasapan ikan
Waktu vs Kadar Air Ikan 2 80,00
Kadar air (%)
70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 1
15
30
45
95
125
185
245
275
310
Waktu (menit) Ikan 2 Grafik 4. Kadar air ikan kembung 2 vs waktu pengasapan ikan
Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat tren penurunan dari kadar air ikan kembung 1 dan ikan kembung 2. Pada ikan kembung 2, data massa ikan menit ke 30 dan 45 tidak digunakan karena terjadi kesalahan penimbangan sehingga tidak dapat diketahui kadar airnya. Berdasarkan data FAO kadar air ikan kembung/ mackerel adalah 60-74%. Dalam perhitungan ini digunakan kadar air paling tinggi yaitu 74%. Ikan kembung yang diasapkan mengalami penurunan kadar air sampai hampir setengahnya yaitu dari 74% sampai 35% untuk ikan 2 dan 33% untuk ikan 1.
Penurunan kadar air yang pada menit awal hanya 1-2 persen, sedangkan pada menit ke 95 sampai 245 mengalami penurunan yang signifikan. Memasuki menit ke 275 dan 310 menunjukan penurunan yang tidak terlalu signifikan ditandai dengan landainya grafik. Melalui data ini dapat diketahui bahwa proses pengasapan menghilangkan sejumlah air dalam bahan pangan sehingga kadar airnya menurun. Pengasapan merupakan salah satu metode pengawetan karena selain menghasilkan zat beracun untuk mikroba juga dapat mengurangi kadar air dari bahan pangan.
BAB V KESIMPULAN & SARAN Alat pengasapan suhu rendah merupakan alat yang dibutuhkan dalam skala rumah tangga ataupun rumah makan. Hal ini dikarenakan belum ada alat pengasapan skala rumahan yang cukup sederhana untuk dimiliki dirumah. Dengan adanya alat pengasapan, pengolahan bahan pangan skala rumahan tidak perlu repot untuk mempersiapkan alat-alat pembakaran. Proyek dapat tercapai yaitu alat pengasapan suhu rendah dengan asap yang dapat diatur sehingga bahan pangan dapat diasapi dengan baik. Alat pengasap suhu rendah berjalan dengan baik dalam mengasapi bahan pangan dengan pengaturan relay dan arduino. Pengaturan suhu masih belum sempurna oleh karena itu lebih baik menggunakan Proportional Integral Differential agar diperoleh suhu yang lebih stabil. Pengasapan dapat mengawetkan bahan pangan karena menghasilkan zat racun yang membunuh mikroba dan dapat mengurangi kadar air dari bahan pangan. Saran untuk pengembangan dan penyempurnaan alat :
Smoke house sebaiknya menggunakan bahan yang lebih bagus seperti besi atau stainless steel dan bukan seng yang mudah tertekuk dan patah. Lebih memperhatikan mekanisme penambahan serbuk kayu dalam smoke generator sehingga tidak menyulitkan proses pengasapan. Penempatan sensor suhu pada smoke house dan penggunaan alat kontrol yang lebih baik sepertisistem PID sehingga suhu setting yang diinginkan dapat tercapai dengan baik dan stabil. Diberi roda agar lebih mudah dipindahkan.
Daftar Pustaka Belitz, H.-D.,W. Grosch, dan P. Schieberle. 2009. Food Chemistry 4th revised and extended edition. Springer-Verlag Berlin Heidelberg FAO. tanpa tahun. The Composition of Fish. FAO Corporate Document Repository. [Diakses dari www.fao.org/wairdocs/tan/x5916e/x5916e01.htm pada 3 November 2015]. FDA.
2009. FDA Food Processing Criteria. [Diakses dari http://www.fda.gov/Food/GuidanceRegulation/RetailFoodProtection/FoodCode/uc m188201.htm#parta6-3 pada 13 November 2015]
FDA. 2015. Processing Parameters Needed to Control Pathogens in Cold Smoked Fish. [Diakses dari http://www.fda.gov/Food/FoodScienceResearch/SafetyPracticesforFoodProcesses/u cm094646.htm pada 30 November 2015] Margono, T. 2000. Asap Ikan. [Diakses dari http://www.warintek.ristek.go.id/pangan_kesehatan/pangan/piwp/ikan_asap.pdf pada 3 Desember 2015] McGee, H. 2004. On Food and Cooking: The Science and Lore of the Kitchen. United States of America: Scribner Nurhadi. 2015. APELO Alat Pengasapan Lele Otomatis. [Diakses http://www.uny.ac.id/berita/apelo-alat-pengasap-lele-otomatis.html pada November 2015]
dari 13
Nurjana, A. 2014. Kajian Terhadap Kadar Air Tepung Jagung dan Tepung Karaginan Sebagai Bahan Baku Puding Jagung. Universitas Negeri Gorontalo. Phillips, J. 2005. Smoking Time and Temperature Chart. [Diakses dari http://www.smokingmeat.com/smoking-times-and-temperatures-chart pada 6 Oktober 2015 Royani et al. 2015. Rekayasa Alat Pengasapan Ikan Tipe Kabinet (Model Oven). Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan 4 (2) 2015. Swastawati dkk. 1997. Teknik Pengasapan Tradisional dan Liquid Smoking Terhadap Kadar Phenol Ikan Asap yang dihasilkan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro. Semarang Wibowo. 2000. Industri Pengasapan Ikan. Penebar Swadaya Jakarta. [Online: https://www.maximintegrated.com/en/products/analog/sensors-and-sensorinterface/DS18B20.html diakses pada 14 November 2015] [Online: http://www.oldmcdonald.ie/products/farmhouse-kitchen.php diakses pada 13 November 2015]
[Online: https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardNano diakses pada 13 November 2015] [Online: Yu. Tanpa tahun. http://hig.divaportal.org/smash/get/diva2:757138/FULLTEXT02.pdf diakses pada 11 Desember 2015] [Online : Ada. Tanpa tahun. https://learn.adafruit.com/sous-vide-powered-by-arduino-thesous-viduino/pid diakses pada 11 Desember 2015]
