commit to user
III-1
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini diuraikan secara sistematis mengenai tahapan penelitian yang dilakukan dalam melakukan eksperimen pada alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa. Langkah-langkah yang dilakukan seperti pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Flowchart Metode Penelitian
Mulai
Melakukan Studi Lapangan dan Studi literatur
Merumuskan Masalah
Menentukan Tujuan
Tahap Awal Penelitian
Menentukan respon (dependent variable)
Menentukan faktor (independent variable)
Menentukan level dari setiap faktor
Menentukan bagaimana eksperimen dijalankan
Menentukan alat ukur yang dibutuhkan
Menentukan jumlah pengamatan
Tahap Perencanaan
Eksperimen
Menentukan metode pengambilan sampel
Menentukan urutan pengambilan sampel
Membuat model matematika dari eksperimen
Tahap Perancangan
Eksperimen
A
commit to user
III-2
Gambar 3.1 Flowchart Metode Penelitian (Lanjutan)
Terdapat tiga tahap dalam pelaksanaan eksperimen, yaitu tahap perencanaan, tahap perancangan dan tahap analisis hasil eksperimen. (Hicks, 1995)
3.1 Tahap Awal Penelitian
Tahap awal tersebut diuraikan dalam beberapa tahap. Uraian lebih lengkap pada tiap tahapnya akan dijelaskan dalam sub bab di bawah ini:
3.1.1 Identifikasi Awal
Pada tahap identifikasi awal ini merupakan langkah awal dari penelitian.
Tahap ini dibagi menjadi dua, yaitu a. Studi Pustaka
Studi pustaka diperlukan untuk mendapatkan informasi secara teoritis yang akan digunakan untuk menunjang penyelesaian masalah yang diangkat dalam penelitian ini. Studi pustaka ini diperoleh dari buku, paper, maupun sumber materi lain yang sesuai dengan permasalahan yang sedang dikaji.
Informasi yang dicari dalam studi pustaka berupa teori mengenai simplisa, proses pengeringan, solar dryer, kajian studi tentang proses pengeringan menggunakan simplisia, metode eksperimen dan
Mengumpulkan data dengan menjalankan eksperimen
Melakukan pengolahan data
Menginterpretasi hasil uji
Melakukan analisis dan interpretasi hasil
Membuat Kesimpulan dan Memberikan Saran
Selesai
Tahap Analisis Eksperimen
Tahap Akhir Penelitian
A
commit to user
III-3
pengancakannya serta pengujian-pengujian yang akan dilakukan pada data yang diperoleh.
b. Studi Lapangan
Studi lapangan dilakukan sebagai observasi awal untuk mengetahui masalah yang terjadi. Hal ini dilakukan agar hasil penelitian yang didapatkan mampu diterapkan dengan tepat. Hasil studi lapangan juga dapat digunakan sebagai acuan dalam membuat latar belakang dan perumusan masalah.
Studi lapangan dilakukan di klaster biofarmaka Kabupaten Karanganyar sebagai salah satu penghasil tanaman obat di Jawa Tengah. Studi lapangan yang dilakukan untuk memperoleh informasi mengenai penanganan dan pengolahan jahe. Informasi lain yang didapatkan adalah proses pembuatan simplisia di klaster biofarmaka tersebut.
3.1.2 Perumusan Masalah
Setelah identifikasi masalah dilakukan, kemudian disusun sebuah rumusan masalah. Rumusan masalah disusun untuk memfokuskan permasalahan yang ditemukan sehingga mampu didapatkan solusi pemecahan masalahnya. Adapun permasalahan yang akan dibahas lebih lanjut yaitu bagaimana evaluasi kinerja alat pengering simplisia menggunakan sumber panas matahari dengan backup panas kompor biomassa untuk menentukan karakteristik operasional alat serta perbaikan alat pengering.
3.1.3 Penentuan Tujuan
Tujuan ditentukan untuk mengetahui apa saja yang ingin dicapai dalam pembahasan sehingga hasil dari penelitian dapat memecahkan permasalahan yang terjadi. Tujuan yang ingin dicapai adalah untuk melakukan evaluasi alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa, mengidentifikasi karakteristik operasional alat pengering simplisia menggunakan sumber panas matahari dengan backup panas kompor
commit to user
III-4
biomassa, serta menyusun rancangan perbaikan alat pengering simplisia menggunakan sumber panas matahari dengan backup panas kompor biomassa.
3.2 Tahap Perencanaan Eksperimen
Pada tahap ini dilakukan pemilihan respon, faktor dan level. Selain itu, pada tahap ini juga ditentukan bagaimana eksperimen akan dijalankan dan alat-alat bantu ukur apa saja yang akan digunakan.
3.2.1 Penentuan Respon
Salah satu tujuan penelitian ini adalah melakukan evaluasi alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa. Evaluasi ini dikaji berdasarkan standar kekeringan simplisia.
Sementara, standar kekeringan dapat terukur melalui kadar air simplisia. Oleh karena itu, respon yang diukur dalam penelitian ini adalah kadar air simplisia.
Simplisia hasil pengeringan menggunakan alat ini diukur kadar airnya hingga kadar air simplisia mencapai maksimum 12%. Hal ini berdasarkan SNI 01-7087- 2005 yang menyebutkan bahwa kadar air yang tepat untuk simplisia jahe adalah maksimum 12%.
Selain itu, respon dari kondisi lingkungan saat proses pengeringan juga diukur untuk analisis pengaruhnya terhadap proses pengeringan dengan alat pengering simplisia menggunakan sumber panas matahari dengan backup panas kompor biomassa. Kondisi lingkungan yang diukur terbagi menjadi 2, yaitu kondisi lingkungan internal alat pengering dan kondisi lingkungan eksternal alat pengering. Kondisi lingkungan internal alat berupa suhu dan kelembaban di dalam kabinet pengering. Sedangkan, kondisi lingkungan eksternal alat berupa kecepatan angin dan suhu di luar kabinet pengering. Kondisi lingkungan diukur untuk menganalisis hasil eksperimen sesuai dengan kondisi lingkungan tersebut.
3.2.2 Penentuan Faktor
Faktor yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah sumber panas, waktu pengeringan dan posisi rak. Sumber panas dijadikan sebagai faktor karena diperkirakan memiliki pengaruh terhadap proses pengeringan seperti yang pernah diteliti Kassem, dkk (2006). Penelitian waktu pengeringan sebagai faktor juga
commit to user
III-5
pernah dilakukan oleh Susilo dan Okaryanti (2012). Namun lain halnya dengan posisi rak. Posisi rak digunakan sebagai faktor karena peneliti memperkirakan adanya perbedaan kadar air simplisia pada setiap posisi rak.
3.2.3 Penentuan Level
Setelah faktor eksperimen terpilih, level-level pada faktor kemudian ditentukan dalam tahap perencanaan eksperimen. Sumber panas memiliki 3 level, yaitu sinar matahari, kompor biomassa dan gabungan. Sementara, posisi rak memiliki 8 level, yaitu rak A, rak B, rak C, rak D, rak E, rak F, rak G, dan rak H, seperti yang terlihat pada gambar 3.2. Ketiga sumber panas dijadikan sebagai faktor karena ketiga sumber panas tersebut diyakini memiliki hasil yang berbeda dalam proses pengeringan. Begitu juga pada posisi rak yang diyakini akan memiliki hasil yang berbeda pada tiap levelnya.
Gambar 3.2 Posisi Rak pada Alat Pengering Sumber : Agassi, 2014
Sedangkan, waktu pengeringan memiliki 8 level, yaitu 1 jam pengeringan, 2 jam pengeringan, 3 jam pengeringan, 4 jam pengeringan, 5 jam pengeringan, 6 jam pengeringan, 7 jam pengeringan, dan 8 jam pengeringan. Pemilihan level waktu pengeringan hingga 8 jam, didasarkan dari penelitian Susilo dan Okaryanti (2012) yang melakukan pengeringan selama 8-9 jam dengan sebaran suhu 33,20C sampai 34,20C. Sementara menurut Agassi (2014), sebaran suhu di dalam kabinet
commit to user
III-6
alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa adalah 34,50C hingga 560C. Sehingga, waktu pengeringan yang dilakukan pada penelitian kali ini akan lebih cepat karena sebaran suhu lebih tinggi. Oleh karena itu, waktu pengeringan yang digunakan adalah 8 jam.
3.2.4 Penentuan Bagaimana Eksperimen akan Dijalankan
Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi alat pengering dalam menghasilkan simplisia. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka dilakukanlah eksperimen. Eksperimen ini mengunakan jahe sebagai bahan objek penelitian.
Tahapan untuk melakukan objek penelitian adalah sebagai berikut. Pertama, jahe segar dicuci bersih hingga tidak ada tanah yang menempel. Setelah itu, jahe ditiriskan dengan cara diangin-anginkan, tujuannya agar tidak ada air yang menetes saja. Selanjutnya, jahe diiris melintang dengan ukuran 3 – 5 mm menggunakan alat pemotong seperti gambar 3.3. Jahe yang telah dipotong kemudian dikeringkan menggunakan alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa selama waktu yang telah ditentukan.
Pada eksperimen ini direncanakan menggunaka 2 kg jahe segar dalam setiap running. Hal ini bertujuan untuk menyimulasikan proses pengeringan menggunakan alat pengering simplisia menggunakan sumber panas sinar matahari dengan backup panas kompor biomassa sesuai kapasitas alat. Bahan bakar yang digunakan untuk kompor biomassa dalam penelitian kali ini adalah kayu berupa ranting pohon yang berada di lingkungan sekitar.
Gambar 3.3 Alat Pemotong Jahe Sumber : Fulani, 2014
commit to user
III-7 3.2.5 Penentuan Alat Ukur yang Dibutuhkan
Untuk menunjang eksperimen yang dilakukan, dibutuhkan alat ukur. Alat ukur digunakan untuk mengukur respon yang telah ditentukan sebelumnya. Alat ukur yang akan dibutuhkan adalah sebagai berikut.
a. Thermometer
Alat ini berfungsi untuk mengukur suhu di dalam kabinet pengering.
Alat ini digunakan karena suhu diperkirakan mempengaruhi kecepatan pengeringan simplisia jahe secara tidak langsung. Termometer akan diletakkan di setiap rak kabinet pengering sehingga suhu tiap rak dapat terdeteksi.
Gambar 3.4 Thermometer
b. Thermo-Hygrometer
Alat ini berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban di dalam kabinet pengering. Suhu yang dapat terdeteksi hanya mencapai 600C sehingga dibutuhkan thermometer dengan skala suhu yang lebih tinggi. Alat ini digunakan karena suhu diperkirakan mempengaruhi kadar air simplisia jahe secara tidak langsung. Thermo-hygrometer diletakkan di rak paling atas (Rak A) yang dalam pengolahan data nantinya disebut kelembaban atas dan rak paling bawah (Rak H) yang disebut kelembaban bawah. Pengukuran kelembaban dilakukan di dua posisi karena dimungkinkan terdapat perbedaan di bagian atas kabinet dan bawah kabinet dari alat pengering.
Gambar 3.5 Thermo-Hygrometer
commit to user
III-8 c. Anemometer dan Thermometer
Alat ini berfungsi untuk mengukur kecepatan angin di sekitar kabinet pengering dan suhu di luar kabinet pengering. Alat ini digunakan karena kecepatan angin juga diperkirakan mempengaruhi kecepatan pengeringan simplisia jahe secara tidak langsung. Anemometer diletakkan di luar kabinet pengering.
Gambar 3.6 Anemometer dan Thermometer
d. Pengukur Kadar Air
Selain itu, digunakan juga alat pengukur kadar air untuk mengukur kadar air simplisia sebagai respon dari eksperimen ini. Kadar air sangat penting untuk diketahui karena sebagai acuan kualitas simplisia jahe yang dihasilkan.
Gambar 3.7 Pengukur Kadar Air
3.3 Tahap Perancangan Eksperimen
Dalam tahap perancangan eksperimen, dilakukan penentuan jumlah pengamatan tiap perlakuan, metode pengacakan, urutan pengacakan, serta pembuatan model matematika.
3.3.1 Penentuan Jumlah Pengamatan
Jumlah tiap pengamatan tiap perlakuan biasa disebut replikasi. Dalam penelitian ini ditentukan replikasi yang dilakukan sebanyak 3 kali. Jumlah ini
commit to user
III-9
mewakili letak jahe pada masing-masing rak, yaitu bagian kiri kabinet pengering, bagian tengah kabinet pengering, dan bagian kanan kabinet pengering.
Pengambilan potongan jahe dari setiap rak dilakukan secara acak.
3.3.2 Penentuan Metode Pengambilan Sampel
Eksperimen dilakukan dengan menggunakan metode pengacakan split-split- plot. Metode ini dipilih karena alat pengering yang dijadikan eksperimen hanya terdapat 1 unit sehingga membuat perlakuan dalam eksperimen tidak dapat dilakukan sekaligus secara bersamaan.
Faktor sumber panas memiliki 3 level yang ketiga terdapat di satu alat tersebut, sehingga eksperimen harus dijalankan secara terpisah (plot). Selanjutnya, pengacakan dalam pengambilan data di-split (split-plot) sesuai waktu pengeringannya, dimana data eksperimen diambil secara beruntun sesuai akumulasi waktu. Hal ini dilakukan agar eksperimen lebih efisien karena waktu pengeringan tidak dapat diulang. Kemudian, pengambilan data eksperimen di-split kembali (split-split-plot) sesuai posisi rak.
3.3.3 Penentuan Urutan Pengambilan Sampel
Sesuai dengan desain eksperimennya, yaitu split-split-plot, maka jahe yang diukur diacak untuk setiap rak pada tiap waktu pengeringan di masing-masing sumber panas. Urutan pengacakan disusun tiap perlakuan, sehingga masing- masing perlakuan dilakukan pengambilan sebanyak 3 kali. Pengambilan dilakukan pada objek simplisia secara bebas, namun tetap dapat mewakili letak simplisia di setiap raknya, yaitu di bagian kiri kabinet pengering, bagian tengah kabinet pengering, serta bagian kanan kabinet pengering. Hal ini dilakukan karena diduga terdapat perbedaan hasil dari letak simplisia disetiap rak.
3.3.4 Pembuatan Model Matematika
Berikut adalah model matematika yang dikembangkan dari model matematika Hicks (1995) untuk metode eksperimen split-split-plot.model matematika ini yang akan digunakan dalam pengolahan data kadar simplisia jahe.
commit to user
III-10
Yijk = µ + Ri + Sj + RSij + Wk + RWik + SWjk + RSWijk + whole plot split-plot
Pm +RPim +SPjm + RSPijm + WPkm + RWPikm + SWPjkm ...persamaan 3.1 split-split-plot
Dengan,
Yijk : Penurunan kadar air simplisia jahe per waktu pengeringan µ : Rata-rata penurunan kadar air
Ri : Replikasi
Sj : Faktor sumber panas
RSij : Interaksi antara replikasi dan sumber panas Wk : Faktor waktu
RWik : Interaksi antara replikasi dan waktu SWjk : Interaksi antar sumber panas dan waktu
RSWijk : Interaksi antara replikasi, sumber panas, dan waktu
Pm : Faktor posisi rak
RPim : Interkasi antara replikasi dan posisi rak SPjm : Interaksi antara sumber panas dan posisi rak
RSPijm : Interaksi antara replikasi, sumber panas, dan posisi rak WPkm : Interaksi antara waktu dan posisi rak
RWPikm : Interaksi antara replikasi, waktu dan posisi rak SWPjkm : Interaksi antara sumber panas, waktu dan posisi rak
3.4 Tahap Analisis Eksperimen
Dalam tahap analisis eksperimen, dilakukan pengumpulan Data, perhitungan uji-uji statistik, serta interpretasi hasil uji.
3.4.1 Pengumpulan Data
Pengumpulan data eksperimen dilakukan sesuai dengan dengan desain eksperimen yang telah ditentukan pada tahap perencanaan eksperimen. Aktivitas pyang dilakukan dalam pengumpulan data adalah.
a. Pengambilan data kadar air sesuai desain eksperimen
b. Pengambilan data kondisi lingkungan baik internal maupun eksternal
commit to user
III-11
Proses pengambilan data ini direncanakan akan dilakukan selama 3 hari sesuai dengan desain split-split-plot yang diplot berdasarkan sumber panas (sinar matahari, kompor biomassa dan gabungan)
3.4.2 Pengolahan Data
Setelah data dikumpulkan, kemudian diolah agar dapat dianalisis lebih lanjut.
a. Pengujian Kondisi Lingkungan
Kondisi lingkungan terbagi menjadi kondisi lingkungan internal dan kondisi lingkungan eksternal kabinet pengeringan. Kondisi lingkungan internal kabinet pengeringan yang diukur adalah suhu dan kelembaban di dalam kabinet. Kondisi lingkungan internal pengeringan dilakukan dua pengujian, yaitu pengujian distribusi panas dan pengujian korelasi.
Pengujian distribusi panas dilakukan menggunakan pengujian nonparametrik. Uji nonparametrik yang digunakan untuk suhu di dalam kabinet pengering adalah uji Kruskal-Wallis, sementara untuk kelembaban di dalam kabinet digunakan uji jumlah peringkat Wilcoxon.
Kondisi lingkungan eksternal kabinet pengeringan yang diukur adalah suhu dan kecepatan angin di luar kabinet. Kondisi lingkungan eksternal kabinet pengering hanya dilakukan pengujian korelasi.
Pengujian distribusi panas dilakukan untuk mengetahui sebaran panas di setiap rak di dalam kabinet pengering melalui rataan suhu dan kelembaban. Sementara, pengujian korelasi dilakukan untuk mengetahui adakah pengaruh antar kondisi lingkungan.
b. Pengujian Penurunan Kadar Air Simplisia
Data kadar air simplisia harus diubah menjadi penurunan kadar air simplisia per waktu pengeringan sebelum diolah. Pengolahan penurunan kadar air simplisia dilakukan dua pengujian, yaitu uji ANOVA dan uji setelah ANOVA. Uji ANOVA dilakukan utnuk mengetahui adakah perbedaan yang signifikan antar level pada setiap faktor terhadap proses pengeringan. Jika terdapat perbedaan, dilakukan uji setelah ANOVA untuk
commit to user
III-12
diketahui level terbaik dari setiap faktornya. Uji setelah ANOVA yang digunakan adalah Student Newman Keuls test (SNK test).
3.5 Tahap Akhir Penelitian
Pada tahap akhir penelitian dilakukan analisis dari hasil penelitian serta memberikan kesimpulan dan saran.
3.5.1 Analisis dan Interpretasi Hasil
Pada tahap ini yang dilakukan adalah menganalisis hasil pengolahan data eksperimen yang telah dijalankan. Analisis dilakukan pada kondisi lingkungan, baik internal maupun eksternal. Analisis kondisi lingkungan dilakukan untuk menjelaskan keadaan saat eksperimen dijalankan. Dari pengolahan data, juga didapatkan kondisi optimal sebagai perlakuan terbaik yang dapat diimplementasikan di biofarmaka Kabupaten Karanganyar.
3.5.2 Kesimpulan dan Saran
Pada tahap ini berisi kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan, dimana mencakup dari tujuan penelitian. Tahap ini juga berisi saran-saran yang diberikan penulis agar dapat bermanfaat untuk penelitian selanjutnya.
