tpt brix Line Fit Plot
B. OPTIMASI PROSES EVAPORASI DAN PENGERINGAN
2. Konsumsi energi
Analisis energi bertujuan untuk menghitung energi yang digunakan dalam setiap tahapan didalam suatu sistem produksi secara keseluruhan. Analisis energi ini dapat digunakan untuk memahami dan memperbaiki bagaimana, dimana dan bila energi digunakan secara efektif dan efisien (Kamarudin et al., 1989).
Menurut Chapman (1974) dan Pimentel (1974) dikutip Alifah (1994), analisis energi suatu industri tergantung pada tujuan yang akan dicapainya. Tiga metode analisis yang dikemukakan adalah :
1. Analisis statistik
Menentukan energi tersimpan per satuan waktu luaran atau output dengan menggunakan data statistik
2. Analisis Input-Output
Menganlisis secara langsung atau tidak langsung terhadap aliran bahan yang masuk ke dalam sistem untuk menghasilkan bahan luaran tertentu.
3. Analisis Proses
Merupakan identifikasi jaringan kerja atau proses yang harus diikuti untuk memperoleh produk akhir. Setiap tahapan proses atau kerja dianalisis untuk menentukan masukkan sehingga akan diperoleh kebutuhan energinya.
Pada penelitian ini, dianalisis energi yang dibutuhkan untuk membuat teh hijau instan dengan menggunakan metode analisis proses. Analisis ini dapat memberikan gambaran aliran energi berdasarkan tahapan proses, sehingga dapat dipilih proses produksi yang hemat energi. Histogram energi total yang dibutuhkan untuk membuat teh hijau instan dapat dilihat pada gambar 10, data lengkapnya dapat dilihat pada lampiran 7a. 0 5 10 15 20 En a rg i ( k W h ) 30 40 50 Derajat brix
Konsumsi energi pembuatan teh hijau instan
c b
Hasil uji sidik ragam (lampiran 7b), menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan (30, 40, dan 500Brix) berpengaruh nyata (sig<0.05) terhadap konsumsi energi. Sedangkan perlakuan suhu inlet spray dryer dan interaksi antara perlakuan pemekatan dengan suhu inlet spray dryer tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap konsumsi energi.
Hasil uji lanjut menggunakan metode Duncan menunjukkan bahwa semua perlakuan pemekatan memberikan hasil yang berbeda terhadap konsumsi energi total proses pembuatan teh hijau instan. Dari uji lanjut ini terlihat perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 300Brix membutuhkan energi paling rendah dalam proses pembuatan teh hijau instan dengan rata-rata konsumsi energi sebesar 9,23 kWh. Untuk proses pembuatan teh hijau instan dengan perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 400Brix membutuhkan energi rata-rata sebesar 11,24 kWh. Sedangkan pada proses pembuatan teh hijau instan dengan perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 500Brix membutuhkan energi lebih tinggi dari perlakuan pemekatan yang lain (30 dan 400Brix) dengan jumlah konsumsi rata-rata energi sebesar 15,15 kWh. Dari parameter konsumsi energi dapat disimpulkan bahwa teh hijau instan dengan kombinasi perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 300Brix dan suhu inlet spray dryer 1800C merupakan kombinasi perlakuan terpilih.
Berdasarkan hasil penelitian (lampiran 7a) terlihat kecenderungan bahwa semakin tinggi konsentrasi pemekatan yang dilakukan, maka energi yang dibutuhkan semakin tinggi. Semakin tingginya konsumsi energi dikarenakan untuk membuat konsentrasi ekstrak teh menjadi lebih pekat dibutuhkan waktu evaporasi yang semakin lama, sehingga energi yang dibutuhkan untuk memekatkan juga menjadi semakin tinggi. Semakin kental konsentrasi larutan yang dipekatkan (total padatan semakin meningkat), maka titik didih cairan akan meningkat sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menguapkan air dalam cairan akan semakin lama (Wirakartakusumah, 1992). Keadaan ini mengakibatkan konsumsi energi pada proses evaporasi akan meningkat pula.
3. Aktifitas antioksidan
Pengukuran aktifitas antioksidan dengan menggunakan DPPH harus dilakukan dengan sangat hati-hati karena DPPH dapat dihancurkan oleh cahaya atau singlet oksigen. Reduksi DPPH oleh antioksidan atau oleh spesies radikal menghasilkan berkurangnya absorbansi. Senyawa DPPH ini jika disimpan dalam keadaan kering dan kondisi penyimpanan yang baik akan tetap stabil selama bertahun-tahun (Larson, 1997).
H• adalah atom hidrogen yang mengandung satu proton dan satu elektron yang merupakan contoh paling sederhana dari radikal bebas, dan dalam hal ini berasal dari senyawa perendam radikal bebas. Terjadinya reaksi diatas menyebabkan radikal bebas DPPH menjadi DPP Hidrazin yang stabil. Sebaliknya, perendam radikal bebas yang kehilangan H• akan menjadi radikal baru yang reaktif. Banyak senyawa yang mampu merendam radikal bebas, tetapi suatu senyawa dapat digunakan sebagai perendam radikal bebas yang bermanfaat jika setelah bereaksi dengan radikal bebas akan menghasilkan radikal baru yang stabil atau senyawa bukan radikal. Pada radikal bebas, stabilitasnya dapat disebabkan oleh pengaruh resonansi, halangan ruang maupun oleh besarnya molekul (Larson, 1997).
Pengukuran dilakukan pada panjang gelombang 517 nm. Derajat kehilangan warna dari larutan mengindikasikan efisiensi penangkapan dari bahan yang ditambahkan (Martinez et al., 2002). Sebagai standar digunakan Trolox 0, 1.25, 2.5, 5.0 mM (Lampiran 5c). Trolox (6-hydroxy-2, 5, 7, 8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid) merupakan analog vitamin E yang larut air. Dengan demikian, satuan pengukuran dinyatakan sebagai TEAC (Trolox Equivalent Antioxidant Capacity). Sebelum dianalisis sampel terlebih dahulu dilarutkan dengan akuades. Histogram aktifitas antioksidan teh hijau instan dapat dilihat pada gambar 11.
9 9.2 9.4 TE A C 30 40 50 Derajat brix
Aktivitas antioksidan teh hijau instan
Gambar 11. Histogram aktivitas antioksidan teh hijau instan.
Hasil uji sidik ragam (lampiran 8b) menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan (30, 40 dan 500Brix) berpengaruh nyata (sig<0.05) terhadap aktifitas antioksidan teh hijau instan. Sedangkan perlakuan suhu inlet spray dryer tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap aktifitas antioksidan teh hijau instan, begitu juga dengan interaksi antara perlakuan tingkat pemekatan dengan perlakuan suhu inlet spray dryer tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap aktifitas antioksidan teh hijau instan. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan pemekatan mempengaruhi nilai aktifitas antioksidan dari teh hijau instan.
Hasil uji lanjut menggunakan metode Duncan (lampiran 8c) menunjukkan bahwa nilai aktifitas antioksidan dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga konsentrasi 500Brix tidak berbeda nyata dengan perlakuan tingkat pemekatan lainnya (30 dan 400Brix). Sedangkan nilai aktifitas antioksidan dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga konsentrasi 300Brix berbeda nyata dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga konsentrasi 400Brix. Perlakuan dengan tingkat pemekatan hingga 300Brix merupakan perlakuan terbaik dengan nilai rata-rata aktifitas antioksidan sebesar 9,27 TEAC. Hal tersebut, diduga terjadi karena dengan semakin meningkatnya konsentrasi, maka waktu evaporasi akan semakin lama sehingga kontak bahan dengan medium panas dari evaporator semakin lama, hal tersebut mengakibatkan senyawa
ab b
antioksidan teh hijau yaitu katekin akan semakin terdegradasi dan aktifitasnya semakin menurun.
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai rata-rata aktivitas antioksidan teh hijau instan berkisar antara 9.11 – 9.29 TEAC (lampiran 8a). Dari dua data deskriptif hasil penelitian (lampiran 5a dan 8a), nilai TEAC rata-rata aktifitas antioksidan ekstrak teh hijau terpilih pada optimasi ekstraksi berkisar antara 9,37-9.49 TEAC, sedangkan setelah mengalami perlakuan pemekatan dan pengeringan nilai aktivitas antioksidan teh hijau instan yang telah diseduh berkisar 9.11-9.29 TEAC.
Dari dua lampiran tersebut terlihat secara umum terjadi penurunan aktivitas antioksidan sampel setelah mengalami perlakuan pemekatan dan pengeringan, tetapi penurunan yang terjadi nilainya tidak terlalu besar. Hal tersebut diduga karena perlakuan pemekatan yang dilakukan dengan suhu yang tidak terlalu tinggi (800C) dan dalam keadan tekanan vakum serta tidak terkena cahaya, maka kerusakan-kerusakan kimiawi selama proses dapat dihindarkan. Setelah dikeringkan dengan spray dryer ternyata aktifitas antioksidan dari seluruh sampel tersebut tidak turun secara signifikan. Dari hasil tersebut dapat dilihat, walaupun suhu udara yang masuk ruang pengering sangat tinggi, kecepatan penguapan yang tinggi menyebabkan pendinginan yang berarti, sehingga dapat menghindarkan bahan dari pemanasan yang berlebihan (Wirakartakusumah et al., 1992). Oleh karena itu komponen katekin dari teh hijau tidak rusak oleh perlakuan tersebut. Menurut Master (1979), waktu kontak antara droplet bahan dengan udara panas dalam ruang pengering berlangsung singkat, hanya beberapa detik sehingga sedikit sekali kemungkinan nutrisi terdegradasi karena panas.
Dari parameter aktifitas antioksidan dapat diambil kesimpulan bahwa perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 300Brix dengan suhu inlet spray dryer 1800C menghasilkan sampel terbaik dengan nilai aktifitas antioksidan tertinggi sebesar 9.29 TEAC.
4. Warna (Chromameter)
4.1. Nilai L (Lightness)
Nilai L merupakan atribut nilai yang menunjukkan tingkat kecerahan suatau sampel. Nilai L memiliki kisaran 0 (hitam) – 100 (putih). Nilai L yang mendekati nol menunjukkan sampel memiliki kecerahan rendah (gelap). Sedangkan nilai L yang mendekati 100 menunjukkan sampel memiliki kecerahan tinggi (terang). Semakin tinggi nilai L, warna produk semakin cerah.
Hasil uji sidik ragam (lampiran 9b) menunjukkan bahwa perlakuan pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai L teh hijau instan bubuk. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak mempengaruhi nilai L teh hijau instan bubuk.
Hasil uji sidik ragam (lampiran 10b) menunjukkan bahwa pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai L teh hijau instan seduhan. Dari dua data hasil penelitian (lampiran 9a dan 10a) terlihat terjadi penurunan nilai L sampel teh hijau instan setelah diseduh. Hal ini kemungkinan disebabkan pengaruh pengenceran oleh pelarut air sehingga dari hasil pengukuran dengan kromameter intensitas kecerahannya tidak sesensitif pengukuran pada sampel bubuknya. Hal ini dikarenakan setelah diseduh maka serbuk teh hijau instan akan terdistribusi ke dalam air sehingga intensitas kecerahannya tentu akan berkurang.
Dari hasil penelitian (lampiran 9) terlihat kecenderungan semakin tinggi konsentrasi pemekatan dan suhu pengeringan maka kecerahan dari sampel teh hijau instan bubuk semakin berkurang. Hal ini diduga akibat pengaruh kontak ekstrak teh hijau dengan medium pemanas pada evaporator ditambah dengan perlakuan suhu inlet spray dryer yang relatif tinggi mengakibatkan polifenol teh hijau
instan (katekin) teroksidasi menjadi substansi theaflavin dan tearubigin walaupun jumlahnya tidak besar.
Theaflavin dan tearubigin hasil oxidasi polifenol kemungkinan terdegradasi menjadi turunannya karena semakin lama waktu evaporasi dan semakin tinggi suhu pengeringan maka senyawa tersebut semakin terdegradasi walaupun jumlahnya tidak signifikan. Karena proses evaporasi dilakukan pada suhu dibawah titik didih (800C) dan dalam keadaan vakum, begitu juga dengan pengaruh suhu pengeringan karena kontak antara bahan dengan udara panas hanya terjadi dalam waktu yang relatif singkat maka penurunan tidak terjadi secara signifikan. Menurut Arifin (1994) senyawa katekin dan turunannya sensitif terhadap panas, selain itu teaflavin dan tearubigin merupakan senyawa yang berkontribusi dalam brightness dari teh.
4.2. Nilai a
Nilai a yang semakin positif menunjukkan derajat kemerahan yang semakin tinggi. Nilai a yang semakin negatif menunjukkan derajat kehijauan yang semakin tinggi. Nilai a positif dari 0 sampai 100 untuk merah dan nilai a negatif dari 0 sampai – 100 untuk warna hijau. Nilai a negatif menunjukkan sampel memiliki derajat kehijauan. Teh hijau memiliki klorofil yang merupakan pigmen hijau sehingga memiliki nilai a negatif.
Berdasarkan uji sidik ragam (lampiran 11b) perlakuan tingkat pemekatan sampai konsentrasi 30, 40 dan 500Brix, suhu inlet spray dryer 120, 150 dan 1800C dan interaksi keduanya menghasilkan derajat warna hijau teh instan bubuk yang tidak berbeda nyata. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai a teh hijau instan bubuk.
Berdasarkan uji sidik ragam (lampiran 12b) menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan sampai konsentrasi 30, 40 dan 500Brix, suhu inlet spray dryer 120, 150 dan 1800C dan interaksi
keduanya menghasilkan derajat warna hijau teh instan yang diseduh dengan air tidak berbeda nyata. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai a teh hijau instan seduhan.
Dari hasil penelitian (lampiran 11a) terlihat kecenderungan semakin tinggi konsentrasi pemekatan dan suhu pengeringan maka warna hijau dari sampel teh hijau instan bubuk semakin berkurang. Hal ini diduga akibat pengaruh kontak ekstrak teh hijau dengan medium pemanas pada evaporator, ditambah dengan perlakuan suhu inlet spray dryer yang relatif tinggi mengakibatkan klorofil yang berwarna hijau berubah menjadi hijau kecoklatan.
Semakin lama waktu evaporasi maka kontak antara bahan dengan medium pemanas semakin lama sehingga mengakibatkan terjadinya oksidasi katekin walaupun tidak banyak karena suhu evaporasi tidak terlalu tinggi (800C) dan dalam keadaan vakum. Begitu juga dengan efek pengeringan, karena kontak bahan dengan medium panas terjadi dalam waktu singkat maka oksidasi tidak terjadi secara signifikan. Menurut Arifin (1994), pada oksidasi katekin klorofil menjadi tidak nampak karena mengalami pembongkaran menjadi feofitin yang berwarna hitam.
Hasil penelitian terhadap sampel teh hijau instan yang telah diseduh (lampiran 12a) menunjukkan kecenderungan derajat warna hijau sampel naik dan turun Hal ini kemungkinan disebabkan pengaruh pengenceran oleh pelarut air sehingga dari hasil pengukuran dengan kromameter derajat warna hijau sampel tidak sesensitif pengukuran pada sampel bubuknya. Dari dua data hasil penelitian (lampiran 11a dan 12a) terlihat terjadi penurunan nilai a sampel teh hijau instan setelah diseduh. Hal ini dikarenakan setelah diseduh maka terjadi pengenceran dimana serbuk teh hijau instan akan terdistribusi ke dalam air sehingga intensitas warna hijaunya tentu akan berkurang. Selain itu dikarenakan air merupakan asam lemah,
maka ion Mg yang ada di dalam klorofil akan disubstitusi oleh ion H+ yang akan menyebabkan warna hijau menjadi coklat yaitu warna feofitin (Hutchings, 1994 dalam Hakim 2005).
4.3. Nilai b
Nilai b merupakan atribut nilai yang menunujukkan derajat kekuningan atau kebiruan suatu sampel. Semakin positif nilai b menunjukkan sampel memiliki derajat kekuningan yang tinggi. Sedangkan semakin negatif nilai b menunjukkan sampel memiliki derajat kebiruan yang tinggi. Nilai b positif dari 0 sampai + 70 untuk warna kuning dan b negatif 0 sampai – 70 untuk warna biru. Histogram nilai b teh hijau instan bubuk dapat dilihat pada gambar 12. 46 46.2 46.4 46.6 46.8 47 47.2 n ila i b 30 40 50 Derajat brix
Nilai b teh hijau instan bubuk
Gambar 12. Histogram nilai b teh hijau instan bubuk
Hasil uji sidik ragam (lampiran 13b) menunjukkan bahwa tingkat pemekatan mempengaruhi derajat kekuningan teh hijau instan bubuk. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan tingkat pemekatan berpengaruh nyata (sig<0.05) terhadap nilai b teh hijau bubuk. Sedangkan perlakuan suhu inlet spray dryer dan interaksi kedua perlakuan tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai b teh hijau instan bubuk.
Hasil uji lanjut menggunakan metode Duncan (lampiran 13c) menunjukkan bahwa nilai b teh hijau instan bubuk dengan perlakuan
b b
pemekatan hingga 300Brix berbeda nyata dengan perlakuan tingkat pemekatan lainnya (400Brix dan 500Brix). Sedangkan nilai b teh hijau instan bubuk dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga konsentrasi 500Brix tidak berbeda nyata dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga konsentrasi 400Brix. Perlakuan dengan tingkat pemekatan hingga 300Brix merupakan perlakuan terbaik dengan nilai b rata-rata sebesar 47,17. Dari data tersebut dapat disimpulkan teh hijau instan bubuk dengan kombinasi perlakuan tingkat pemekatan hingga 300Brix dan perlakuan suhu inlet spray dryer 1800C (penggunaan suhu pengeringan lainnya menghasilkan produk yang lengket) merupakan kombinasi perlakuan terbaik pada parameter ini. Nilai rata-rata b tertinggi dimiliki oleh teh hijau instan bubuk dengan pengaruh perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 300Brix diduga karena senyawa karotenoid (pigmen yang berwarna kuning) semakin lama kontak dengan medium panas maka warnanya akan semakin pudar karena terdegradasi. Oleh karena itu, nilai b teh hijau bubuk dengan perlakuan pemekatan lainnya (40 dan 500Brix) lebih rendah dari perlakuan pemekatan hingga konsentrasi 300Brix.
Berdasarkan uji sidik ragam (lampiran 14b) menunjukkan bahwa perlakuan pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata (sig>0.05) terhadap nilai b teh hijau instan seduhan. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan pemekatan, suhu inlet spray dryer dan interaksi keduanya tidak mempengaruhi nilai b teh hijau instan yang telah diseduh dengan air. Dari hasil penelitian terlihat bahwa teh hijau instan seduhan dengan perlakuan tingkat pemekatan hingga 400Brix dan perlakuan suhu inlet spray dryer 1200C memiliki derajat kekuningan tertinggi dengan nilai b sebesar 28,940.
Dari dua data deskriptif penelitian (lampiran 13a dan 14a) terlihat terjadi penurunan derajat warna kuning sampel teh hijau instan setelah diseduh. Hal ini diduga akibat pengaruh pengenceran yang terjadi oleh pelarut air dimana serbuk teh hijau instan akan
terdistribusi ke dalam air sehingga intensitas derajat kekuningannya tentu akan berkurang.