MEMPELAJARP KONDISI OPERAS1
DAN
KARAKTERISTIK
PENGERINGAN BEKU PASTA
CABE JAWA (Piper retrofractunz VultS)
Olell
:WSDIYANI
TEP
97197PROGRAM STUD1 ILMU KETEKNIKAN PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANAN BOGOR
2 0 0 2-
-
I
sesungguhnya dalam pencipfaan langit dan bumi, silih berganfinya malam da siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang ALLAH turunkan dari langif berupa air, lalu clengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mafi(kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi ifu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan ysng dikendaliken anfara langif da
bumi; sungguh ferdapat fanda-fanda keesaaan dan kebesaran ALLAH bagi kaur. yang memikirkan.
(Al-Baqarah (2) : 164)
D a n sesungguhnya telah Kami mudahkan Al-Qur'an untuk pelajaran,
maka adakah orang yang mengambii peiajaran? (A/-Qamar
(54) :
17)
Karya ini kupersembahkan untuk yang tercinta, Ananda Buah hafi, spirif hidup, harapan masa depan,
PANCAR PRIANGGA PUTRA NEGARA dan
PROUDHIA PERKASA P W R A NUSANTARA,
Suami fercinfa; atas cinta, dorongan , mofivasi, dan pengorbanan,
DRS.
AHMAD
&GDM
dan seluruh keluarga besarMEMPELAJARI
KONDISI OPERAS1
DAN
KARAKTERISTIK PENGERINGAN BEKU PASTA
CABE JAWA
(Piper retrofraciurn Valzl)
Oleh :
KISDlYANI
TEP
97197Tesis sebagai salah satu syarat memperoleh
Gelar Magister Sains pada Program Pascasarjana
lnstitut Pertanian Bogor
\ ,
PROGRAM STLDI
E M U
KETEKNLKAN
PERTANIAnT
PROGRAM PASCASARJANA
SURATPERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
MEMPELAJARI KONDlSl OPERAS1 DAN KARAKTERISTIK PENGE-
RINGAN BEKU PASTA CAB€ JAWA ( Piper Retrofractum Vahl.)
adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah
dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Februari 2002
ABSTRAK
Kisdiyani. TEP
97197.
MEMPELAJARI KONDlSl OPERAS1 DAN KARAKTERISTIK PENGERINGAN BEKU PASTA CABE JAWA (Piper refrofracfum Vahl). Di bawah bimbinganDR.
Ir.
ArmansyahH.
Tambunan (Ketua),DR.
Ir.
Sutrisno (Anggota) danDR.
IF. Purwiyatno Hariyadi (Anggota).Untuk memperoleh mutu hasil pengolahan yang baik terhadap tanaman obat, khususnya cabe jawa, digunakan teknik pengeringan beku dalam proses penge- ringan.
Percobaan dilakukan dengan dua perlakuan yaitu 3 tingkat laju pembekuan dan 3 tingkat tekanan untuk mempelajari kondisi operasi dan karakteristik pengeringan beku cabe jawa yang berbentuk pasta.
Asumsi yang digunakan pada analisa data adalah pindah panas dan pindah massa yang terjadi berlangsung satu arah dan bahan dianggap berbentuk lempeng tak hingga.
Proses pengeringan beku diawali dengan proses pembekuan bahan dengan metode lempeng sentuh, dilanjutkan dengan proses pengeringan primer dan pengeringan sekunder.
Hasil percobaan menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan dan laju pembe- kuan yang diberikan maka semakin besar nilai konduktivitas bahan. Hal ini rnengakibatkan waktu pengeringan beku semakin cepat. Selanjutnya, diperoleh bahwa sernakin tinggi tekanan yang diberikan maka semakin besar nilai permea- bilitasnya. Sedang peilakuan laju pernbekuan memberikan kecenderungan yang kurang pasti terhadap permeabilitas. Proses sublimasi yang memanfaatkan panas konduksi lebih dari 90% dicapai bila tekanan yang digunakan adalah tinggi.
Dari segi mutu, dengan metode standar Materia Medika Indonesia (MMI) maka pengeringan beku mernberikan hasil yang lebih baik dibanding dengan metode pengeringan oven dan memenuhi standar MMI. Dengan metode spektrometri massa, pengeringan beku menghasilkan kadar piperin 19% !ebih tinggi dibanding dengan metode pengeringan oven.
Dengan analisa GC-MSD diperoleh bahwa pengeringan beku dengan tekanan
47,98 Pa mampu mempertahankan 10 senyawa yang terkandung dalam cabe jawa,
sedang pada tekanan 75,98 Pa sebanyak 9 senyawa dan tekanan
23,39
Pa sebanyak 8 senyawa.Judul
:
MEMPELAJARI KONDlSl OPERAS1 DAN KARAK-
TERlSTlK PENGERINGAN BEKU PASTA CABE
JAWA
(Piper retrofractum Vahl)
Oleh : Kisdiyani
NRP
:
97197Menyetujui,
Ketua Komisi
bimbing
Dr. Ir. Armansyah H Tambunan. MAqr
-
NIP.
131 667 791Dr. Ir. Sutrisno, MAnr
Anggota
Ketua Program Studi
PRAKATA
Puji syukur ke hadirat ALLAH SWT atas segala rahmat dan kekuatan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Tesis ini disusun berdasarkan penelitian yang telah dilakukan. Penulis berharap tulisan ini dapat memberikan gambaran rnengenai pengeringan beku, pindah panas dan massa, serta mutu hasil pengeringan beku cabe jawa.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam tulisan ini, namun semoga karya ini tetap memberi manfaat bagi pembaca.
Dalam kesempatan ini penulis ingin rnenyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. DR. ir. Armansyah H. Tambunan, selaku ketua komisi pembimbing sekaligus dosen penguji atas segala motivasi, pengertian dan semua bantuannya,
2.
DR. Ir. Sutrisno, selaku anggota komisi pembimbing sekaligus dosen penguji atas segala dorongan dan bimbingannya,3. DR. Ir. Purwiyatno Hariyadi, selaku anggota komisi pembimbing sekaligus dosen penguji atas segala bantuan dan bimbingannya,
4. Dewan Riset Nasional RUT
IV
tahun anggaran 1998-2000 danBPPS
Dikti Depdiknas atas bantuan dananya,5. Abdul Kodir, Yenny serta Suandi, we are the best team !!! 6. Prihanani, Arista, Niki dan Tiwi, atas dorongan dan spiritnya,
7. Rekan-rekan TEP '97 : M. Solahudin, Doddy, Yose, Edi J, d m Domma, 8. Rekan-rekan TEP
S3
: Bambang, Momon, Amin, Edwart, Trisasiwi, Wuryani, 9. Muti dan Yuspidallping atas dukungan dan motivasinya,10. Suharto, selaku teknisi di Lab. Pindah Panas dan Massa,
11. Hernani, Bapak Eko dan Tri Tiyaningsih selaku peneliti Balittro,
12. Linda dan Erna, selaku peneliti di Lab. Doping Depkes Jakarta,
13. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas segala duku- ngannya.
Bogor, Februari 2002 Penulis
Penulis dilahirkan di Klaten pada tanggal 12 Nopember 1968 dari seorang bapak bernama Parto Raharjo dan ibu bernama Jumirah. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN Balapan no 30 Solo pada tahun 1981 dan Sekolah Menengah Pertama di SMPN 4 Solo pada tahun 1984. Tahun ajaran 1984- 1985 penulis melanjutkan sekolah di SMA Muhammadiyah 1 Solo dan sejak tahun ajaran 1985-1988 penulis bersekolah di SMAN 2 Solo sampai lulus pada tahun 1988. Sejak tahun 1988 penulis tercatat sebagai mahasiswa di IPB jurusan Mekanisasi Pertanian dan dinyatakan lulus pada tanggal 11 Januari 1993.
Sejak tahun 1994 penulis bekerja sebagai staf pengajar di Universitas Sahid Jakarta pada Fakultas Teknik sampai saat ini. Pada :shun 1997 penulis berkesempatan menuntut ilmu di Program Pascasarjana IPB pada prograni studi llmu Keteknikan Pertanian dan dinyatakan lulus pada tanggal 15 Februari 2001.
Penulis menikah dengan Drs. Ahmad Hadiri pada tanggal 20 April 1996 dan kini dikaruniai dua orang putra bernama Pancar Priangga Putra Negara, January Eighteen (Alm) dan Proudhia Perkasa Putra Nusantara.
DAFTAR
IS1
Dafiar Isi
...
.
.
...
...
...
. .
. . .
. .
. . . . .. ..
... . .. . . .. . .
...
. .
.
.
..
.
.
.
. . . . ..
...
... .
...
.
. . .
...
.i.
.
.
Daftar Tabel
... .
.
. .
.
.
. .
. . .
.
.
.
. . .
,.
.
. . .
.
. . .
.
. . .
.
. . .
.IIIDaftar Gambar
...
...
... ...
iv Daftar Lampiran...
. . .
.
. .
. .
.
.
.
. . .
. . .
. . .
.
. . .
. . .
. . .
.
. . .
.
.
. . .
.
.
.
. . .
. . .
,vi...
Dafiar Simbol..
. . . .
. . .
.. . .
. . .
. . .
. . .
..
.
.
. .
.
. . .
..VIIIPENDAHULUAN
Latar Belakang
...
1 Tujuan Penelitian... ... .. ...
4TINJAUAN PUSTAKA
Cabe Jawa (Piper retrofractum' VAHL.)
... ... . . . .. . ..
... . .... ... ..... .. . . . ...
6Pengeringan Beku ... 5
Proses Pirtdah Panas dan Massa..
.
. . .
...
I 5PENDEKATAN TEORlTlS
Teoritis Pengeringan Beku Model Slab
... ... . . .
. . .
.
. . .
...
19 Aliran Panas Selama Pengeringan Beku...
... ...
... ...
...
...
. .. ... ...
...
22METODOLOGI
Tempat dan Waktu Penelitian
...
...
...
...
25 Bahan, Alat dan Metode...
..
....
... ... .
.
.
...
25 Pengamatan dan Kajian.... . . . .. .
.
.
. . .
.
. . . .
. . .
. .
. .
..
. .
. . .
. .. . . .. . .
. . .
.3 1HAS11 DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Pengeringan Beku
...
..
. .
. . . .
.
. . .
.
. . .
.
. . .
.
.
.
.. .
. . .. . . .
....
38 Profil Suhu dan Laju Pembekuan...
...
... ... ... ...
38 Profil Suhu dan Laju Pengeringan...
...
...
...
41...
Proses Pindah Panas dan Massa 52
Pengaruh Kondisi Operasi Terhadap Nilai Konduktivitas Panas dan
...
Permeabilitas Uap air 53
...
Aliran Panas Selama Pengeringan Beku 58Pengaruh Kondisi Operasi Terhadap Mutu Hasil Kering Beku Pasta Cabe
...
Jawa -63
...
Porositas Bahan Kering Beku 63Mutu Hasil Pengeringan Beku
...
65KESIMPULAN DAN SARAN
...
Kesimpulan 69...
Saran 71...
DAFTAR PU STAKA
-72
... Lampiran75
DAFTAR TABEL
No Teks Halarnan
1
.
Kisaran Konduktivitas Termal Bahan Hasil Pengeringan Beku...
52
.
Kadar Kandungan Air. Piperin. dan Minyak Atsiri...
93
.
Perbedaan Metode dan Mutu Produk Antara Pengeringan Konven- sional Dan Pengeringan Beku...
164
.
Periakuan yang Diberikan dalarn Penelitian...
30...
5.
Kondisi Pembekuan Cabe Jawa 41 6.
Kondisi Pengeringan Beku Cabe Jawa...
44...
7.
Nilai Konduktivitas Panas dan Perrneabilitas Cabe Jawa 53 8.
Efisiensi Energi Selarna Proses Pengeringan Beku...
619
.
Hasil Perhitungan Energi Sublirnasi dan Sensibel Cabe Jawa...
6210
.
Aliran Panas aan Pengaruh Tekanan dan Laju Pernbekuan Selarna Pengeringan Beku...
6211
.
Ukuran Pori Bahan Kering Beku dan Kering Oven...
6512
.
Hasil Analisa Mutu Cabe Jawa...
66DAFTAR GAMBAR
No Teks Halaman
...
1
.
Bentuk Tanaman dan Buah Cabe Jawa 72
.
Hubungan antara Suhu dan Tekanan Uap Air...
13....
3.
Perpindahan Panas & Massa selama Proses Pengeringan Beku 15 4.
Skema Fluks Panas dan Massa Selama Pengeringan Beku pada...
Sampel 19 5.
Sampel Holder dan Titik Pengukuran Suhu untuk Menganalisa Sifat Konduktivitas Panas dan Permeabilitas Lapisan Kering...
Selarna Pengeringan Beku 26 6.
lnterpolasi Penentuan L a j ~ Pergerakan Lapisan Kering pada Kondisi...
AwaVAkhir dan Selainnya 33 7.
Sebaran Suhu Cabe Jawa Selama Pernbekuan ... 39...
8.
Sebaran Suhu Cabe Jawa Selarna Pengeringan Beku 42...
9.
Tahapan dalarn Pengeringan Beku 43...
.
10 Pengaruh Tekanan Terhadap Waktu Pengeringan 45....
.
11 Pengaruh Laju Pembekuan Terhadap Waktu Pengeringan Beku 46...
12.
Proses Pengeringan Beku Pada Pasta Cabe Jawa 47 13.
Penurunan Kadar Air Bahan Akibat Berbagai Perlakuan yang...
Diberikan 49...
14.
Karakteristik Kuiva Pengeringar, -50 15.
Laju Pengeringan dengan Berbagai Perlakuan yang Diberikan...
5116
.
Laju Pengeringan. Pergerakan Lapisan Kering dan Fraksi Air...
5217
.
Sebaran Nilai Konduktivitas Panas dengan Tekanan 23.99 Pa...
5519
.
Pengaruh taju Pembekuan Terhadap Nilai Konduktivitas Panas...
Cabe Jawa -57
20
.
Sebaran Nilai Permeabilitas dengan Tekanan 23.99 Pa...
57 21.
Pengaruh Konduktivitas Panas Bahan Terhadap Waktu Pengeringan...
Beku
-59
...
22
.
Pengaruh Permeabilitas Terhadap Waktu Pengeringan Beku 60 23.
Grafik Panas Radiasi Heater dan Panas Konduksi padaDAFTAR LAMPIRAN
No Te ks Halaman
1. Komposisi Jamu Hasil Survey Wilayah Bogor Kota, Ciawi
Dan Sekitar Kampus IPB Darmaga
...
76 2. Data Jamu Hasil Survey Selama Persiapan Penelitian...
773. Alat Pengering Beku Skala Laboratorium dan Wadah Sampel
...
.78...
4. Blender dan Seperangkat Pengukur Kadar Air 79
5. Nilai-Nilai Pustaka yang Digunakan dalam Pengolahan Data..
...
.80 6. Grafik Sebaran Suhu cabe Jawa Selama Pembekuan Masing-...
Masing Perlakuan.. ..81
7. Grafik Sebaran Suhu Cabe Jawa Selama Pengeringan Beku
...
Masing-Masing Perlakuan 83
8. Grafik Panas Radiasi Heater dan Panas Konduksi Selama
...
Pengeringan Beku Masing-Masing Perlakuan 859. Grafik Penurunan Massa dan Kadar Air Cabe Jawa Selama
Selama Pengeringan Beku Masing-Masing Perlakuan..
...
.87 10. Grafik Pergerakan Lapisan Ker'ing dan fraksi Air SelamaPengeringan Beku Cabe Jawa Masing-Masing Perlakuan
...
89 1 1. Laju Pengeringan Cabe Jawa Selama Pengeringan Beku...
Beku Masing-Masing Perlakuan 91
12. Kromatogram Hasil GC/MSD dengan Perlakuan Tekanan
...
Yang Diberikan .93
13. Grafik Karakteristik Pengeringan Beku Cabe Jawa Masing-
...
Masing Perlakuan.. .97
14. Tabel Nilai Kadar Air Selama Pengeringan Beku Masing-Masing
...
DAFTAR SIMBOL
A, luas permukaan bahan
A,
luas lempeng pemanas (heater)Cp,,
panas jenis bahan awalCp,
panas jenis bahan keringCp,
panas jenis bahan beku C, panas spesifik uap air,
pf massa jenis bahan beku
p,,
massa jenis awalpw massa jenis es
p, massa jenis bahan kering
a tetapan Stefan-Boltzrnan
h konduktifdas panas bahan,
V,,,
volume bahan e emisivitas& perubahan ketebalan bahan yang telah kering
Q,,
panas konduksiQ,,
panas radiasiQ,,,
panas sensibelQ,,
panas sublimasi8, suhu permukaan lapisan kering,
h
selang waktu pengukuranH, panas laten sublimasi es,
H ,
panas laten sublimasi bahan K permeabilitas bahan,k,,
kadar air awalL ketebalan awal bahan,
ma rnassa akhir setelah sublimasi,
ma* massa kering mutlak bahan,
rna~i, massa akhir bahan
ma, massa yang menyublirn,
ma,, massa awal bahan
rnd rnassa bahan kering,
mf massa es
m, rnassa awal bahan,
m, massa padatan
mt massa bahan pada saat t,
mu massa uap air daiam bahan,
M
,
berat molekul air,rn, laju pindah massa air bhn,
"1," massa air bahan
K detik
p
nilai rata-rata sifat pindah massa per periodea nilai rata-rata sifat pindah panas per periode
Pf tekanan kesetimbangan uap es,
P,
tekanan ruang penyering,qsub laju pindah panas sgblimasi ,
R tetapan universal gas,
t waktu,
TI suhu lempeng pemanas (heater)
Tz suhu permukaan bahan
X fraksi air tersisa pada bahan,
x(t) tebal lapisan kering bahan,
f
(x,)fungsi selisih suhu lempeng pemanas danpermukaan bahan
