I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pengujian lengkung merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan

yang dilakukan terhadap bahan pangan dari bahan baik bahan yang akan

digunakan sebagai konstruksi atau komponen yang akan menerima

pembebanan lengkung maupun proses pelengkungan dalam pembentukan.

Dalam proses pengujian kita juga mengenal namanya pengujian tekstur pada

suatu bahan pangan.

Bahan pangan memiliki tekstur yang sangat mudah patah dan mudah

rusak. Tekstur dari bahan tersebut sangat berpengaruh dalam mutu atau

kwalitas suatu bahan pangan. Bardasarkan hal tersebut kita melakukan

pengujian tekstur daalam hal kekuatan atau titik patah suatu bahan pangan.

Pengujian tersebut biasa dikatakan bending.

Pelengkuan (bending) merupakan proses pembebanan terhadap suatu

bahan pada suatu titik ditengah-tengah dari bahan yang ditahan diatas dua

tumpuan. Dengan pembebanan ini bahan akan mengalami deformasi

dengan dua buah gaya yang berlawanan bekerja pada saat yang bersamaan.

Sebagaimana prilaku bahan terhadap pembebanan, semua bahan akan

mengalami perubahan bentuk (deformasi) secara bertahap dari elastis menjadi

plastis hingga akhirnya mengalami kerusakan (patah). 

Berdasarkan uraian diatas maka dilakukan praktikum mengenai bending

dengan menggunakan alat Texture Analyzer. Dalam praktikum ini kita

diajarkan untuk mengukur tingkat kelenturan dari suatu bahan pangan.

1.2. Tujuan dan Kegunaan

Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui sifat mekanik bahan

dalam hal ini uji bending atau kepatahan pada bahan pisang ambon, wortel

dan timun dengan menggunakan alat Teksture Analyzer, menghitung strain,

stress, shear stress, dan puncture force, serta dapat menggolongkan bahan

pangan berdasarkan sifat mekaniknya.

Kegunaan dari Praktikum Bending adalah agar mahasiswa mampu

menggunakan alat texture analyzer, agar mahasiswa mengetahui tingkat

kelenturan atau patah pada suatu bahan pangan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bending

Bend atau pengujian lentur adalah pengujian bahan-bahan pangan yang

gagal perilaku yang linear seperti buah-buahan, keripik, sayur-mayur, dan

lain-lain. Jenis bahan-bahan ini diproses dan bahan biasanya diuji di bawah

lentur melintang. Uji lengkung karena itu cocok untuk mengevaluasi

kekuatan bahan pangan di mana interpretasi hasil uji tarik dari bahan yang

sama sulit karena melanggar bahan sekitar bahan-bahan yang mencengkeram.

Evaluasi dari hasil tarik karena itu tidak berlaku karena area yang gagal tidak

termasuk dalam mengukur panjang bahan (Dowling, 1999).

Bahan pangan yang berbentuk persegi panjang mulus tanpa

takik umumnya digunakan untuk pengujian tikungan di bawah tiga-titik

(three poin) atau empat-titik (four poin) pengaturan tikungan seperti

yang ditunjukkan dalam angka 1 a) dan b) masing-masing. Pada pengujian

ini tiga titik lentur yang mampu sudut tikungan 180o untuk bahan

pangan (Dowling, 1999).

Gambar 29. Pengujian Three Point dan Four Point

Mengingat tiga titik uji lengkung dari bahan elastis, ketika P beban

diterapkan pada bahan pangan dalam bidang xy, distribusi tegangan melintasi

lebar pada bahan dan terjadi lengkungan patahan (w = 2c). Stres pada

dasarnya nol pada sumbu netral NN. Menekankan pada sumbu y di arah

positif merupakan tegangan tarik sedangkan tekanan dalam arah negatif

mewakili tegangan tekan. Dalam rentang elastis, bahan pangan menunjukkan

hubungan linear beban dan lendutan mana yang menghasilkan terjadi pada

lapisan tipis dari permukaan bahan yang diletakkan di tengah bentang. Hal ini

pada gilirannya menyebabkan retak awal yang akhirnya melanjutkan

kegagalan bahan yang diuji. Bahan yang keras namun memberikan beban-

lendutan kurva yang menyimpang dari hubungan linier sebelum kegagalan

terjadi sebagai lawan mereka dari bahan pangan disebutkan sebelumnya.

Distribusi tegangan dari bahan keras telah menghasilkan kendutan yang

berbeda dari bahan pangan yang lain (Dowling, 1999).

Gambar 30. Elastisitas Bahan

Oleh karena itu, dapat dilihat bahwa pengujian tikungan tidak cocok

untuk bahan keras karena kesulitan dalam menentukan titik hasil dari bahan

lentur dan di bawah kurva tegangan-regangan yang diperoleh di wilayah

elastis mungkin tidak linear. Hasil yang diperoleh mungkin tidak divalidasi.

Akibatnya, tes tikungan karena itu lebih tepat untuk pengujian bahan mudah

patah yang tegangan-regangan kurva menunjukkan perilaku linier elastis tepat

sebelum bahan gagal (Dowling, 1999).

Untuk bahan yang mudah patah memiliki tegangan-regangan hubungan,

stres fraktur (σf) yang dapat ditentukan dari stres patah pada bahan dalam

kondisi lentur menurut Dowling (1999) analisis balok linear elastis seperti

yang ditunjukkan dalam persamaan yaitu:

σf=

McI

=3 M

2 t c2

..........................................(8)

I=2t c3

3......................................... …(9)

dimana

M adalah momen lentur

c adalah setengah dari lebar spesimen

t adalah ketebalan spesimen

I adalah momen inersia dari luas penampang

Di bawah ini adalah rumus untuk menentukan three point, ketika P beban

diterapkan pada wadah dari sebuah bar persegi panjang dari L panjang antara

dua rol, momen lentur tertinggi di wadah adalah

M= PL4

…………………………… ……….… …. … (10 )

Kemudian,

σβ=3 L P I

8t c2 =3 L PI

2 t w2 ...........................… ..(11)

dimana:

σ fb adalah stres fraktur

Pf adalah beban fraktur yang diperoleh dari uji bending

w adalah lebar spesimen panjang = 2c

Stres fraktur di bending disebut kekuatan tikungan atau kekuatan lentur,

yang setara dengan modulus pecah dalam lipatan. Kekuatan tikungan sedikit

sulit dari stres fraktur yang diperoleh dari uji tarik jika kegagalan terjadi jauh

dari menghasilkan. Namun, bahan lentur memiliki kekuatan yang lebih tinggi

di kompresi dari dalam ketegangan material kegagalan di bawah bending.

Oleh karena itu hasil tarik menekankan terutama di sepanjang permukaan

berlawanan dengan arah beban (Hibbleler, 2005).

Penentuan kekuatan yield (σy) dilakukan dengan mengganti beban di

menghasilkan Pf Beban yang dihasilkan ditentukan pada titik yield tertentu

atau di% offset tertentu. Kekuatan yield yang diperoleh dari uji lengkung

tidak berbeda dari kekuatan yield dicapai dari uji tarik. Hal ini karena

hubungan antara beban dan defleksi tetap linear pada menghasilkan

(Hibbleler, 2005).

σ O=3L Py

2 t w2 .........................................(11)

Regangan lentur εf dihitung dari persamaan (v adalah defleksi balok)

ε f=6 wv

L2...........................................(12)

Selain itu, kita juga dapat memperoleh modulus elastis materi sesuai

dengan analisis linier-elastis. Defleksi balok (v) dari pusat seperti yang

diilustrasikan yaitu:

v= P L3

48 EI........................................ … (13)

dimana modulus elastisitas (EB) dapat dihitung dari kemiringan kurva

beban-lendutan (dPdv

), di daerah linier sebagai berikut:

EE=L3

48 I ( dPdF )= L3

32t c3 ( dPdv ) ................. …(14 )

atau

EE=L3 m4 t w3 .........................................(15)

Dimana, m adalah kemiringan garis singgung pada bagian garis lurus dari

balok beban-defleksi.

2.2. Modulus Young dan Maximum Stress

Persamaan modulus young merupakan persamaan yang digunakan untuk

melihat tingkat keelastisan/kelenturan dari suatu bahan. Young modulus

(modulus tarik) [MPa, N/mm2]. Bagaimana ukuran kekuatan bahan tertentu

dan didefinisikan sebagai rasio tegangan uniaksial (stres mekanik

yang disebabkan oleh indentor) dan perpindahan uniaksial didaerah linier

elastis. Hal ini dapat dihitung dari kemiringan kurva beban perpindahan

didaerah linier elastis (Sebastian, 2010).

Eσ=Lsp

3 m

4 b d3 .................................. ………(16)

dengan,

Lsp= (16 ± 1 ) d ................................ … (17)

Stress maksimum merupakan beban maksimum yang dapat diterima oleh

bahan hingga batas titik elastisitas bahan tersebut yang mengakibatkan bahan

patah.

σ f=McI

= 3 M

2t c2.............................. …. (18)

di mana M adalah momen lentur, c adalah setengah dari lebar spesimen, t

adalah ketebalan spesimen, i adalah momen inersia dari luas penampang

σ max=Mxyl

............................. …….…(19)

Persamaan maximum bending moment :

M=WxL4

................................… ……(20)

Persamaan momen inersia :

I= π64

x (D24−D1

4 ) ..............................(21)

2.3. Jenis-jenis Buah

2.3.1. Pisang Raja

Gambar 31. Pisang Raja

Klasifikasi

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas : Liliopsida (berkeping satu / monokotil)

Sub Kelas : Commelinidae

Ordo : Zingiberales

Famili : Musaceae (suku pisang-pisangan)

Genus : Musa

Spesies : Musa paradisiaca

Tanaman pisang merupakan tanaman herba tahunan yang mempunyai

sistem perakaran dan batang di bawah tanah. Pohon pisang berakar rimpang

yang berpangkal pada umbi batang. Batang yang berdiri tegak di atas tanah

dan terbentuk dari pelepah daun yang saling menelungkup dan disebut batang

semu. Tinggi batang semu berkisar antara 3,5-7,5 meter (ITB, 2012).

Daun pisang letaknya tersebar. Helaian daun berbentuk lanset

memanjang,dan mudah sekali robek oleh hembusan angin yang keras karena

tidak mempunyai tulang-tulang pinggir yang menguatkan lembaran daun.

Bunga berkelamin satu, berumah satu dan tersusun dalam tandan. Daun

pelindung berukuran panjang 10-25 cm, berwarna merah tua, berlilin, dan

mudah rontok. Bunga tersusun dalam dua baris yang melintang. Bakal buah

berbentuk persegi, sedangkan bunga jantan tidak ada. Setelah bunga keluar,

bunga membentuk sisir pertama, kedua dan seterusnya (ITB, 2012).

Pisang termasuk tanaman yang mudah tumbuh. Pisang merupakan

tanaman yang terdapat di daerah dataran rendah di lingkungan yang

basah.Tanaman ini dapat tumbuh di sembarang tempat namun agar

produktivitasnya optimal, sebaiknya ditanam di daerah dataran rendah dengan

ketinggian tempat di bawah 1000 mdpl (di atas permukaan laut) (ITB, 2012).

Pada umumnya, tanaman pisang tumbuh dan berproduksi secara optimal

di daerah yang mempunyai ketinggian antara 400 – 600 m dpl. Suhu yang

baik untuk perkembangan buah pisang adalah berkisar antara 15 – 380 C

dengan suhu optimum 270 C. Tipe iklim yang cocok adalah iklim basah

sampai kering dengan curah hujan 1400 – 2500 mm per tahun dan merata

sepanjang tahun. Tempat penanaman pisang yang baik adalah tempat yang

mendapat sinar matahari atau terbuka. Di daerah atau tempat yang terlindung,

tanaman pisang akan terhambat pertumbuhannya. Tiupan angin yang terlalu

kencang kurang baik terhadap tanaman pisang karena dapat menyebabkan

helaian daun sobek (ITB, 2012).

Tanaman pisang mempunyai sistem perakaran yang dangkal, sehingga

untuk pertumbuhan yang optimal dibutuhkan lapisan tanah atas (top soil)

yang subur, gembur, dan mengandung bahan organik (Rukmana 1999).

Tanaman ini tahan terhadap kekeringan atau kekurangan air karena

perakarannya banyak mengadung air. Pemberian air pada waktu musim

kemarau sangat diperlukan terutama bila tanaman sedang berbuah dan

berbunga. Pisang yang ditanam di tanah yang kritis juga dapat menghasilkan.

Jenis tanah yang sesuai untuk tanaman pisang adalah tanah liat yang

mengandung kapur atau tanah alluvial dengan pH antara 4,5-7,5 sehingga

tanaman pisang yang tumbuh di tanah berkapur sangat baik. Di daerah yang

memiliki musim kering antara 4-5 bulan, tanaman pisang masih dapat tumbuh

subur apabila kedalaman air tanah tidak lebih dari 150 cm di bawah

permukaan tanah. Kedalaman air tanah yang sesuai untuk tanaman pisang

adalah 50 – 200 cm di bawah permukaan tanah (ITB, 2012).

2.2.2. Timun Jepang

Gambar 32. Timun Jepang

Mentimun (Cucumis sativus L)

Klasifikasi

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)

Sub Kelas : Dilleniidae

Ordo : Violales

Famili : Cucurbitaceae (suku labu-labuan)

Genus : Cucumis

Spesies : Cucumis sativus L.

Mentimun (Cucumis sativus, L.; suku labu-labuan atau Cucurbitaceae)

merupakan tumbuhan yang menghasilkan buah yang dapat dimakan.

Kandungan gizi yang terdapat pada mentimun adalah protein, lemak,

karbohidrat, kalsium, fospor, besi, vitamin A,C, B1, B2,B6, air, kalium,

natrium. Mentimun memiliki khasiat, salah satunya adalah menurunkan

tekanan darah. Mentimun merupakan salah satu tanaman yang syarat

tumbunya sangat fleksibel, Karena dapat tumbuh dengan baik di dataran

rendah dan dataran tinggi. Mentimun dapat tumbuh dan beradaptasi dengan

hampir semua jenis tanah (Anonim 5, 20012).

2.2.3. Wortel

Gambar 33. Wortel

Wortel (Daucus carota L)

Klasifikasi

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)

Sub Kelas : Rosidae

Ordo : Apiales

Famili : Apiaceae

Genus : Daucus

Spesies : Daucus carota L.

Wortel merupakan tanaman sayuran umbi semusim, berbentuk semak

yang dapat tumbuh sepanjang tahun, baik pada musim hujan maupun

kemarau. Batangnya pendek dan berakar tunggang yang fungsinya berubah

menjadi bulat dan memanjang. Warna umbi kuning kemerah-merahan,

mempunyai karoten A yang sangat tinggi, Umbi wortel juga mengandung

vitamin B, Vitamin c dan mineral (Pohan, 2008).

Menurut Rini, DKK (2010) mengatakan bahwa pada awalnya hanya

dikenal beberapa varietas wortel, namun dengan berkembangnya peradaban

manusia dan teknologi, saat ini telah ditemukan varietas-varietas baru yang

lebih unggul dari pada generasi-generasi sebelumnya. Varietas-varietas

wortel terbagi menjadi tiga kelompok yang didasarkan pada bentuk umbi,

yaitu tipe Imperator, Chantenay, dan Nantes. Wortel dapat tumbuh dengan

optimal pada tanah yang mempunyai struktur remah, gemburdan kaya akan

humus dengan pH berkisar antara 5,5- 6,5. Umbi wortel dapat dipanen setelah

berumur kira-kira2,5-4 bulan. Umbi yang baik adalah memiliki tekstur yang

mudah patah dan manis, sedangkan umbi yang sudah tua mempunyai tekstur

yang keras dan pahit.

Menurut Rini, DKK (2010), menyatakan bahwa ada beberapa tipe wortel

yaitu:

Tipe Imperator memiliki umbi berbentuk bulat panjang dengan ujung

runcing (menyerupai kerucut), panjang umbi 20-30 cm, dan rasa yang

kurang manis sehingga kurang disukai oleh konsumen.

Tipe Chantenay memiliki umbi berbentuk bulat panjang dengan ujung

tumpul, panjang antara 15-20 cm, dan rasa yang manis sehingga disukai

oleh konsumen.

Tipe Nantes memiliki umbi berbentuk peralihan antara tipe Imperator

dan tipe Chantenay, yaitu bulat pendek dengan ukuran panjang 5-6 cm

atau berbentuk bulat agak panjang dengan ukuran panjang 10-15 cm.

Dari ketiga kelompok tersebut, varietas yang termasuk ke dalam kelompok

chantenay yang dapat memberikan hasil (produksi) paling baik, sehingga paling

banyak dikembangkan (Anonim 5, 2012).