STUDI KINETIKA PENGERINGAN LOBAK (Raphanus sativus L.) SECARA ALAMI (NATURAL DRYING) SKRIPSI

(1)

STUDI KINETIKA PENGERINGAN LOBAK (Raphanus sativus L.) SECARA ALAMI (NATURAL DRYING)

SKRIPSI

Oleh

CLAUDYA ELYSABETH SIMAMORA 160405091

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

DESEMBER 2021

(2)

Universitas Sumatera Utara

STUDI KINETIKA PENGERINGAN LOBAK (Raphanus sativus L.) SECARA ALAMI (NATURAL DRYING)

SKRIPSI

Oleh

CLAUDYA ELYSABETH SIMAMORA 160405091

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

DESEMBER 2021

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

STUDI KINETIKA PENGERINGAN LOBAK (Raphanus sativus L.) SECARA ALAMI (NATURAL DRYING)

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 17 Desember 2021

Claudya Elysabeth Simamora NIM. 160405091

(4)

(5)

(6)

iv

PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, kasih, dan penyertaan-Nya yang telah memberikan kesehatan dan hikmat kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Studi Kinetika Pengeringan Lobak (Raphanus sativus L.) Secara Alami (Natural Drying)”.

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan tugas akhir di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.

Selama pelaksanaan dan penulisan skripsi ini, penulis dibantu oleh banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Bode Haryanto, S.T., M.T., Ph.D., sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam proses penyusunan dan penulisan skripsi ini.

2. Ibu Mersi Suriani Sinaga, S.T., M.T. dan Ibu Nisaul Fadilah Dalimunthe, S.T., M.Eng., selaku Dosen Penguji I dan Dosen Penguji II yang telah banyak memberikan masukan dalam penulisan skripsi ini.

3. Ibu Ir. Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D., IPM, selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Dr. Ir. Bambang Trisakti, M.Si., selaku Koordinator Skripsi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5. Seluruh staf Dosen Teknik Kimia yang telah banyak mendidik dan membagikan ilmu kepada penulis selama belajar di Teknik Kimia.

6. Pegawai Departemen Teknik Kimia FT USU yang telah membantu penulis dalam hal administrasi selama perkuliahan.

7. Kedua Orangtua dan saudara kandung yang banyak memberikan dukungan baik materil maupun spritual sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

8. Partner penelitian saya Astri Banjarnahor, partner kerja praktek Siska Pardede, dan partner tugas rancangan pabrik saya Gabriella Janed, Olivia Katriel, Ruth Ria Rista, yang memberikan masukan dan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini.

(7)

9. Para omes ma best Anak Baik & Mi Familia khususnya Andry, Edo, Fajar, Hanny, Jupa, Monik, Omo, Putri, Yeyen, dan Riris yang memberikan dukungan kepada penulis.

10. Agen Pardolok Goes to Singapore Alpian, Astrid, Bang Bonnke, Debby, Dessy, Dian, Err, Janed, Olip, Putri, Rutek, Safety, Sane, Siska Kyo, Syusyu, dan There yang telah banyak mendukung serta berbagi kerecehan hingga saat ini.

11. Mobil rasa angkot punya Bang Bonnke yang ada saat susah maupun senang selama perkuliahan penulis.

12. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa 2016 Teknik Kimia, Abang dan Kakak Senior, Adik-adik stambuk 2017, 2018, dan 2019 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini.

13. Penghuni Lase Apartement pada masanya Athiya, Dian, Ipit, dan Melon yang sudah memberikan dukungan serta doa kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, Penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pengembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan.

Medan, 17 Desember 2021

Claudya E. Simamora

(8)

vi

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Kedua Orangtua Tercinta

Bapak Rajiun Simamora & Ibu Pasma Siahaan

Mereka adalah orangtua hebat yang telah membesarkan, mendidik, memberikan motivasi, dan mendukung dengan penuh kasih sayang.

Terimakasih atas pengorbanan, nasehat, dan doa yang tiada hentinya yang telah diberikan selama ini.

Saudara/i Tercinta

Kakak dan Abang tercinta, Eka Kristin Natalia Simamora dan Swandy Ivan Alroy Simamora dan ketiga adik tercinta Samuel Agamora Simamora, Andro Venus Simamora, dan Deva

Kristovel Simamora

Terimakasih untuk semangat, dukungan serta doa yang telah diberikan.

Semoga kiranya Tuhan selalu menyertai dan melindungi serta memberikan berkat dan rezeki atas jerih payah mereka dan memberikan balasan yang terbaik bagi mereka.

(9)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Claudya Elysabeth Simamora NIM : 160405091

Tempat/Tanggal lahir : Porsea, 11 Januari 1998

Nama Orang Tua : Rajiun Simamora & Pasma Siahaan Alamat Orang Tua : Simpang Empat, Desa Banjar Ganjang, Kec. Parmaksian, Kab. Toba, Prov. Sumatera Utara.

Riwayat Pendidikan:

 TK Swasta Bonapasogit Sejahtera, tahun 2003-2004

 SD Swasta Bonapasogit Sejahtera, tahun 2004-2010

 SMP Swasta Bonapasogit Sejahtera, tahun 2010-2013

 SMA Negeri 2 Balige, tahun 2013-2016

Pengalaman Organisasi/Kerja:

1. Anggota pengurus bidang Seni dan Olahraga Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) Fakultas Teknik USU Periode 2019-2020.

2. Panitia Natal Teknik Kimia USU 2019 bidang Hubungan Masyarakat.

3. Kerja Praktek di PT. Sinar Mas Agro Resources and Technology Tbk, periode 15 November - 14 Desember 2019.

(10)

viii

ABSTRAK

Lobak (Raphanus sativus L.) termasuk kelompok tanaman sayuran dalam bentuk umbi, dengan batang yang pendek, sehingga kelihatan semua daunnya berjejal-jejal di atas tanah. Lobak merupakan bahan pangan yang mudah rusak (perishable) karena memiliki kandungan air yang sangat banyak yaitu sekitar 87%. Penelitian ini dilakukan untuk menentukan kinetika pengeringan lobak, menentukan model matematika pengeringan lobak, dan menentukan karakteristik pengeringan lobak dengan pengeringan alami (natural drying). Lobak dengan panjang 4 cm, lebar 2 cm, dan tebal yang divariasikan yaitu 0,5 cm; 1 cm; dan 1,5 cm dikeringkan di bawah sinar matahari langsung dan di dalam ruangan yang tidak terkena sinar matahari.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketebalan dan suhu pengeringan mempengaruhi laju pengeringan. Laju pengeringan terbaik terjadi pada sampel 1 (tebal 0,5 cm) dengan pengeringan di luar ruangan. Untuk menentukan model matematika yang paling sesuai untuk menjelaskan kinetika pengeringan dengan cara mencocokkan data penelitian ketiga persamaan model yaitu model Newton, model Page, dan model Henderson-Pabis. Selanjutnya kesesuaian ditentukan dengan koefisien determinasi (R²). Diperoleh model pengeringan yang paling sesuai untuk menjelaskan pengeringan lobak yaitu model Page.

Kata Kunci : kinetika pengeringan, laju pengeringan, lobak, pengeringan

(11)

ABSTRACT

Radish (Raphanus sativus L.) belongs to a group of vegetable plants in the form of tubers, with short stems, so that all the leaves are seen crammed together on the ground. Radish is a food that is perishable because it has a very large water content, which is around 87%. This research was conducted to determine the kinetics of radish drying, to determine the mathematical model of radish drying, and to determine the characteristics of radish drying by natural drying. Radish with a length of 4 cm, a width of 2 cm, and varied thickness of 0,5 cm; 1,0 cm; and 1,5 cm dried in direct sunlight and in a room that is not exposed to sunlight. The results showed that the thickness and drying temperature affected the drying rate. The best drying rate occurred in sample 1 (0,5 cm thick) with outdoor drying. To determine the most suitable mathematical model to explain drying kinetics by matching the research data, the three model equations are Newton's model, Page's model, and the Henderson-Pabis model. Furthermore, suitability is determined by the coefficient of determination (R²). The most suitable drying model to explain radish drying was obtained, namely the Page model.

Keywords : drying, drying kinetics, drying rate, radish

(12)

x

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... i

PENGESAHAN SKRIPSI ... ii

LEMBAR PERSETUJUAN... iii

PRAKATA ... iv

DEDIKASI ... vi

RIWAYAT HIDUP PENULIS ... vii

ABSTRAK ... viii

ABSTRACT ... ix

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Ruang Lingkup Penelitian ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Pengeringan ... 6

2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pengeringan ... 6

2.3 Model Matematika Pengeringan ... 8

2.4 Lobak (Raphanus sativus L.) ... 10

2.4.1 Klasifikasi Lobak ... 10

2.4.2 Kandungan Nutrisi Lobak ... 11

2.5 Karakteristik Hasil Pengeringan ... 12

2.5.1 Analisa SEM (Scanning Electron Microscope) ... 12

2.5.2 Uji Densitas ... 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 14

3.1 Lokasi Penelitian ... 14

(13)

3.2 Bahan dan Peralatan ... 14

3.2.1 Bahan Penelitian ... 14

3.2.2 Peralatan Penelitian ... 14

3.3 Prosedur Kerja ... 14

3.3.1 Penyediaan Sampel ... 14

3.3.2 Pengeringan Sampel ... 15

3.4 Flowchart Penelitian ... 15

3.4.1 Flowchart Penyediaan Sampel ... 15

3.4.2 Flowchart Pengeringan Sampel ... 16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 17

4.1 Sifat Fisik Sampel Berdasarkan Variasi Ukuran ... 17

4.2 Kinetika Pengeringan ... 17

4.3 Kinetika Penurunan Berat Perhari ... 19

4.4 Karakteristik Hasil Pengeringan ... 22

4.4.1 Bentuk dan Permukaan Sampel ... 22

4.4.2 Hasil Analisa Uji SEM (Scanning Electron Microscope) ... 23

4.5 Model Matematika Pengeringan ... 24

4.6 Evaluasi dan Perbandingan Berbagai Model Kinetika Pengeringan .... 26

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 29

5.1 Kesimpulan ... 29

5.2 Saran ... 29

DAFTAR PUSTAKA ... 30

(14)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Lobak... 10 Gambar 3.1 Flowchart Penyediaan Sampel ... 15 Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Sampel ... 16 Gambar 4.1 Kinetika Pengeringan Hari Pertama (a) Luar Ruangan,

(b) Dalam Ruangan ... 18 Gambar 4.2 Kinetika Pengeringan Perhari (a) Luar Ruangan,

(b) Dalam Ruangan ... 20 Gambar 4.3 Kinetika Pengeringan Sampel 1 (0,5 cm) ... 21 Gambar 4.4 Kondisi Variasi Pengeringan... 22 Gambar 4.5 Bentuk dan Permukaan Sampel (a) Luar Ruangan,

(b) Dalam Ruangan ... 23 Gambar 4.6 Hasil Analisa Uji SEM (a) Sebelum Dikeringkan, (b) Sesudah

Dikeringkan ... 24 Gambar 4.7 Perbandingan Data Aktual dengan Prediksi Laju Pengeringan

Lobak pada Berbagai Persamaan Model Kinetika (a) Luar

Ruangan, (b) Dalam Ruangan ... 27 Gambar LB.1 Grafik ln MR vs t Model Newton Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-3 Gambar LB.2 Grafik ln (-ln MR) vs ln t Model Page Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-3 Gambar LB.3 Grafik ln MR vs t Model Henderson-Pabis Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-4 Gambar LB.4 Grafik ln MR vs t Model Newton Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-5 Gambar LB.5 Grafik ln (-ln MR) vs ln t Model Page Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-5 Gambar LB.6 Grafik ln MR vs t Model Henderson-Pabis Sampel 1 (0,5 cm) ... LB-6 Gambar LC.1 Foto Hasil Pengeringan Lobak (a) Luar Ruangan,

(b) Dalam Ruangan ... LC-1 Gambar LC.2 Pengukuran Densitas (a) Sampel 1, (b) Sampel 2,

(c) Sampel 3 ... LC-1 Gambar LC.3 Berat pada H0 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-2 Gambar LC.4 Berat pada H1 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-2 Gambar LC.5 Berat pada H2 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-2 Gambar LC.6 Berat pada H3 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-3

(15)

Gambar LC.7 Berat pada H4 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-3 Gambar LC.8 Berat pada H5 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-3 Gambar LC.9 Berat pada H6 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-4 Gambar LC.10 Berat pada H7 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-4 Gambar LC.11 Berat pada H8 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-4 Gambar LC.12 Berat pada H0 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-5 Gambar LC.13 Berat pada H1 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-5 Gambar LC.14 Berat pada H2 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-5 Gambar LC.15 Berat pada H3 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-6 Gambar LC.16 Berat pada H4 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-6 Gambar LC.17 Berat pada H5 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-6 Gambar LC.18 Berat pada H6 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-7 Gambar LC.19 Berat pada H7 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-7 Gambar LC.20 Berat pada H8 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-7 Gambar LC.21 Berat pada H9 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-8 Gambar LC.22 Berat pada H10 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-8 Gambar LC.23 Berat pada H11 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-8 Gambar LC.24 Berat pada H12 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-9 Gambar LC.25 Berat pada H13 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-9 Gambar LC.26 Berat pada H14 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-9 Gambar LC.27 Berat pada H15 (a) Sampel 1, (b) Sampel 2, (c) Sampel 3 ... LC-10 Gambar LC.28 Foto Pengukuran Temperatur Pengeringan ... LC-10 Gambar LC.29 Foto Hasil Uji SEM Sebelum Pengeringan (a) Perbesaran

500x, (b) Perbesaran 1000x, (c) Perbesaran 1500x... LC-10 Gambar LC.30 Foto Hasil Uji SEM Setelah Pengeringan (a) Perbesaran

500x, (b) Perbesaran 1000x, (c) Perbesaran 1500x... LC-11

(16)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu tentang Pengeringan Alami ... 2

Tabel 2.1 Model Kinetika Pengeringan ... 9

Tabel 2.2 Kandungan Nutrisi Lobak per 100 gr Bahan ... 11

Tabel 4.1 Identifikasi Sifat Fisik Lobak ... 17

Tabel 4.2 Bentuk Linier Model Kinetika Pengeringan ... 25

Tabel 4.3 Nilai Konstanta dan Koefisien Model Kinetika Pengeringan ... 25 Tabel LA.1 Data Pengeringan H1 ... LA-1 Tabel LA.2 Data Pengeringan H2 ... LA-1 Tabel LA.3 Data Pengeringan H3 ... LA-1 Tabel LA.4 Data Pengeringan H4 ... LA-1 Tabel LA.5 Data Pengeringan H5 ... LA-2 Tabel LA.6 Data Pengeringan H6 ... LA-2 Tabel LA.7 Data Pengeringan H7 ... LA-2 Tabel LA.8 Data Pengeringan H8 ... LA-2 Tabel LA.9 Data Pengeringan H1 ... LA-3 Tabel LA.10 Data Pengeringan H2 ... LA-3 Tabel LA.11 Data Pengeringan H3 ... LA-3 Tabel LA.12 Data Pengeringan H4 ... LA-3 Tabel LA.13 Data Pengeringan H5 ... LA-4 Tabel LA.14 Data Pengeringan H6 ... LA-4 Tabel LA.15 Data Pengeringan H7 ... LA-4 Tabel LA.16 Data Pengeringan H8 ... LA-4 Tabel LA.17 Data Pengeringan H9 ... LA-5 Tabel LA.18 Data Pengeringan H10 ... LA-5 Tabel LA.19 Data Pengeringan H11 ... LA-5 Tabel LA.20 Data Pengeringan H12 ... LA-5 Tabel LA.21 Data Pengeringan H13 ... LA-6 Tabel LA.22 Data Pengeringan H14 ... LA-6 Tabel LA.23 Data Pengeringan H15 ... LA-6 Tabel LA.24 Data Penurunan Perhari Luar Ruangan ... LA-7

(17)

Tabel LA.25 Data Penurunan Perhari Dalam Ruangan ... LA-7 Tabel LB.1 Identifikasi Sifat Fisik Lobak ... LB-1 Tabel LB.2 Bentuk Linear Model Kinetika Pengeringan ... LB-2

(18)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA HASIL PENELITIAN ... LA-1 LA.1 Data Hasil Pengeringan ... LA-1

LA.1.1 Data Hasil Pengeringan Luar Ruangan ... LA-1 LA.1.2 Data Hasil Pengeringan Dalam Ruangan ... LA-3 LA.2 Data Hasil Penurunan Perhari ... LA-7 LA.2.1 Data Hasil Penurunan Perhari Luar Ruangan ... LA-7 LA.2.2 Data Hasil Penurunan Perhari Dalam Ruangan ... LA-7 LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN ... LB-1

LB.1 Perhitungan Densitas ... LB-1 LB.2 Berat Sampel yang Hilang ... LB-1 LB.2.1 Luar Ruangan ... LB-1 LB.2.2 Dalam Ruangan ... LB-2 LB.3 Model Matematika Pengeringan... LB-2

LB.3.1 Luar Ruangan ... LB-3 LB.3.2 Dalam Ruangan ... LB-5 LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN ... LC-1 LC.1 Foto Hasil Pengeringan ... LC-1 LC.2 Foto Pengukuran Densitas ... LC-1 LC.3 Foto Pengukuran Berat Sampel Perhari ... LC-2 LC.3.1 Luar Ruangan ... LC-2 LC.3.2 Dalam Ruangan ... LC-5 LC.4 Foto Pengukuran Temperatur ... LC-10 LC.5 Foto Hasil Uji SEM (Scanning Electron Microscope) ... LC-10

LC.5.1 Sebelum Pengeringan ... LC-10 LC.5.2 Sesudah Pengeringan ... LC-11

(19)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki keanekaragaman tumbuh- tumbuhan, diantaranya tanaman buah, hias, dan sayur-sayuran. Keadaan iklim yang tropis menjadikan beberapa macam tanaman bisa tumbuh dan hidup subur (Wijonarko, dkk., 2014). Lobak (Raphanus sativus L.) termasuk kelompok tanaman sayuran dalam bentuk umbi, dengan batang yang pendek, sehingga kelihatan semua daunnya berjejal-jejal di atas tanah (Barus, dkk., 2020). Lobak tumbuh di daerah tropis dan beriklim sedang (Ola, dkk., 2018) yang termasuk dalam famili Brassicaceae, genus Raphanus, dan spesies sativus (Umar, dkk., 2019). Lobak memiliki kandungan kimiawi yang sangat kaya akan serat, flavonoid, minyak atsiri, kolin, zat besi, niasin, asam oksalat, dan vitamin A, B1, B2, (Perdani, dkk., 2017) serta sumber vitamin C (asam askorbat) dan mineral seperti kalsium, kalium dan fosfor yang baik untuk kesehatan (Politud, 2016). Selain kaya akan nutrisi, lobak juga bisa diolah menjadi beragam hidangan (Wijonarko, dkk., 2014).

Menurut Rukmana (1995), lobak mudah untuk dibudidayakan karena memiliki adaptasi yang sangat baik sehingga dapat ditanam di dataran tinggi ataupun dataran rendah. Struktur tanah yang baik untuk tanaman lobak yaitu remah, gembur serta memiliki ketersediaan hara yang cukup tinggi (Wijonarko, dkk., 2014). Lobak memiliki warna kulit yang berbeda (merah, ungu, hitam, kuning, dan putih sampai merah jambu), sedangkan dagingnya biasanya berwarna putih. Selain itu, akar lobak yang dapat dimakan bervariasi dalam bentuk, ukuran, dan panjangnya (Banihani, 2017). Pada awalnya, sedikit orang yang mengetahui manfaat dan pengolahan lobak, oleh karena itu keinginan masyarakat untuk membelinya tidak sebesar sayuran lainnya. Namun seiring dengan perkembangan penelitian dan informasi terkini, maka umbi lobak menjadi pusat perhatian untuk pengobatan secara herbal (Barus, dkk., 2020).

Lobak tergolong bahan makanan yang mudah rusak. Hal ini disebabkan kandungan air produk tanaman tersebut sangat tinggi. Penggunaan pengeringan lobak diterima sebagai metode sederhana untuk meningkatkan stabilitas dan

(20)

2

memperpanjang umur simpan lobak (Lee, dkk., 2020). Pengeringan merupakan salah satu metode pengawetan yang paling banyak digunakan, yaitu dengan cara menguapkan sebagian besar air yang terkandung di dalam bahan pangan dengan menggunakan energi panas (Hariyadi, 2018). Ini adalah proses di mana air dikeluarkan dari makanan, dengan penguapan atau sublimasi, sehingga mengurangi ketersediaan air untuk reaksi degradasi kimiawi, enzimatis atau mikroba (Guine, 2018).

Metode pengeringan secara umum terdiri dari dua yaitu pengeringan secara manual dan pengeringan secara mekanis. Pengeringan secara manual bisa disebut dengan pengeringan alami (natural drying) dan pengeringan secara mekanis disebut dengan pengeringan buatan (artificial drying). Pada pengeringan alami (natural drying) panas pengeringan dipengaruhi dari udara sekitar atau matahari sedangkan pengeringan mekanis (pengeringan buatan) dilakukan dengan menggunakan panas tambahan (Sukmawaty, dkk., 2019).

Penelitian mengenai pengeringan alami sudah banyak dilakukan sebelumnya dengan melakukan variasi baik pada bahan baku, ukuran, maupun lama pengeringan yang dilakukan. Berikut beberapa penelitian terdahulu tentang pengeringan alami dari hasil pertanian.

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu tentang Pengeringan Hasil Pertanian Peneliti

(Tahun) Judul Hasil Penelitian

(Dessy, 2016) Pengaruh Ketebalan Terhadap Kinetika Pengeringan Ubi Kayu (Manihot utillisima) Menggunakan Pengering Surya Secara Tidak Langsung (Indirect Solar Dryer) dan Penjemuran Langsung (Open Sun Drying)

Ketebalan bahan berpengaruh pada hubungan laju pangeringan terhadap waktu, semakin kecil ketebalan bahan maka laju pengeringannya semakin tinggi sehingga waktu yang diperlukan untuk pengeringan semakin singkat.

(Haryanto, dkk., 2018)

Herbal Dryer: Drying of Ginger (Zingiber officinale) Using Tray Dryer

Laju pengeringan dipengaruhi oleh variabel, seperti suhu udara pengeringan, aliran

(21)

udara pengeringan, dan dimensi sampel. Laju pengeringan terbaik dalam penelitian ini dicapai dengan menggunakan suhu udara pengeringan 39ºC dan aliran udara pengeringan 4,5 m/s untuk pengeringan sampel jahe dengan dimensi (4x2x0,1) cm.

(Zamzami, 2017) Pengaruh Kecepatan Udara Terhadap Laju Pengeringan Rimpang Jahe (Zingiber officinale roscoe) pada Pengeringan Kombinasi Surya Tapis Molekuler

Model/karakteristik

pengeringan yang ditemukan pada pengering kombinasi surya dan tapis molekuler adalah periode laju pengeringan meningkat dan periode laju pengeringan menurun.

Atas dasar pemikiran yang telah dipaparkan di atas, maka peneliti ingin melakukan kajian pengaruh variasi ukuran dan ketebalan lobak serta variasi ruang penjemuran terhadap kinetika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) secara alami.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Adapun masalah pokok yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana kinetika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) ditinjau dari variasi ruang penjemuran?

2. Bagaimana karakteristik pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) ditinjau dari aspek perubahan bentuknya?

3. Menentukan model matematika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.).

(22)

4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan kinetika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) dengan pengeringan alami.

2. Mendapatkan karakteristik pengeringan alami lobak (Raphanus sativus L.) dengan pengeringan alami.

3. Mendapatkan model kinetika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) dengan pengeringan alami.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Adapun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Memberikan pengembangan ilmu pengetahuan tentang karakteristik dan kinetika pengeringan lobak (Raphanus sativus L.) dengan pengeringan alami.

2. Memberikan sumbangan pemikiran dan menambah perbendaharaan pustaka bagi perguruan tinggi tentang pemanfaatan pengeringan terhadap lobak (Raphanus sativus L.).

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan di rumah sendiri, tepatnya di Simpang Empat, Desa Banjar Ganjang, Kecamatan Parmaksian, Kabupaten Toba, Provinsi Sumatera Utara.

Dalam penelitian ini, bahan baku yang digunakan adalah Lobak (Raphanus sativus L.). Penelitian dilakukan menggunakan penjemuran alami. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Variabel tetap :

 Sampel yang digunakan : Lobak

 Proses yang digunakan adalah pengeringan alami

 Panjang lobak adalah 4 cm

 Lebar lobak adalah 2 cm 2. Variabel bebas :

 Variabel yang divariasikan dalam penelitian ini adalah ketebalan bahan baku yaitu 0,5; 1,0; dan 1,5 cm.

 Ruang penjemuran

(23)

3. Analisa yang dilakukan pada penelitian : a. Analisa massa jenis sampel

b. Analisa massa sampel c. Analisa permukaan sampel

(24)

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PENGERINGAN

Pengeringan merupakan pemisahan sejumlah kecil air dari suatu bahan sehingga mengurangi kandungan air dalam bahan tersebut pada waktu dan suhu yang telah ditentukan untuk mendapat hasil yang diinginkan (Marwati, dkk., 2017). Dasar proses pengeringan adalah terjadinya penguapan air bahan ke udara karena perbedaan kandungan uap air antara udara dengan bahan yang dikeringkan. Agar suatu bahan dapat kering, maka udara harus memiliki kandungan uap air atau kelembaban nisbi yang lebih rendah dari bahan yang akan dikeringkan. Selama proses pengeringan terjadi dua proses yaitu proses pindah panas dan pindah massa air yang terjadi secara simultan. Panas dibutuhkan untuk menguapkan air bahan yang akan dikeringkan. Penguapan terjadi karena suhu bahan lebih rendah dari pada suhu udara (Sukmawaty, dkk., 2019).

Proses pengeringan dapat dilakukan melalui beberapa cara, antara lain dengan penjemuran maupun dengan pengeringan buatan. Penjemuran merupakan pengeringan alami (natural drying) dengan menggunakan sinar matahari langsung sebagai sumber energi panas. Pengeringan buatan (artificial drying) atau sering pula disebut pengeringan mekanis merupakan pengeringan dengan menggunakan alat pengering (Rukmana, 2018). Pengeringan dilakukan untuk mendapatkan kadar air dibawah 10% bertujuan untuk mencegah tumbuhnya bakteri dan jamur pada tahap penyimpanan (Dharma, dkk., 2020).

2.2 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PENGERINGAN

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan ada dua golongan yaitu faktor yang berhubungan dengan udara pengering dan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan. Faktor-faktor yang berhubungan dengan udara pengering adalah suhu, kecepatan, aliran udara pengering, dan kelembaban udara.

Faktor-faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yang dikeringkan adalah ukuran bahan, kadar air awal, dan tekanan parsial di dalam bahan (Ridhatullah dan

(25)

Rosdanelli, 2019). Faktor-faktor yang berpengaruh dalam kecepatan pengeringan tersebut adalah:

a. Luas Permukaan

Air menguap melalui permukaan bahan, sedangkan air yang ada di bagian tengah akan merembes ke bagian permukaan dan kemudian menguap. Untuk mempercepat pengeringan umumnya bahan pangan yang akan dikeringkan dipotong- potong atau diiris-iris terlebih dulu. Hal ini terjadi karena:

(1) Pemotongan atau pengirisan tersebut akan memperluas permukaan bahan dan permukaan yang luas dapat berhubungan dengan medium pemanasan sehingga air mudah keluar.

(2) Potongan-potongan kecil atau lapisan yang tipis mengurangi jarak dimana panas harus bergerak sampai ke pusat bahan pangan. Potongan kecil juga akan mengurangi jarak melalui massa air dari pusat bahan yang harus keluar ke permukaan bahan dan kemudian keluar dari bahan tersebut (Supriyono, 2003).

b. Perbedaan Suhu dan Udara Sekitarnya

Semakin besar perbedaan suhu antara medium pemanas dengan bahan pangan makin cepat pemindahan panas ke dalam bahan dan makin cepat pula penghilangan air dari bahan. Air yang keluar dari bahan yang dikeringkan akan menjenuhkan udara sehingga kemampuannya untuk menyingkirkan air berkurang. Jadi, semakin tinggi suhu pengeringan maka proses pengeringan akan semakin cepat. Akan tetapi bila tidak sesuai dengan bahan yang dikeringkan, akibatnya akan terjadi suatu peristiwa yang disebut case hardening, yaitu suatu keadaan dimana bagian luar bahan sudah kering sedangkan bagian dalamnya masih basah (Supriyono, 2003).

c. Kecepatan Aliran Udara

Udara yang bergerak dan mempunyai gerakan yang tinggi selain dapat mengambil uap air juga akan menghilangkan uap air tersebut dari permukaan bahan pangan, sehingga akan mencegah terjadinya atmosfir jenuh yang akan memperlambat penghilangan air. Apabila aliran udara disekitar tempat pengeringan

(26)

8

berjalan dengan baik, proses pengeringan akan semakin cepat, yaitu semakin mudah dan semakin cepat uap air terbawa dan teruapkan (Supriyono, 2003).

d. Tekanan Udara

Semakin kecil tekanan udara akan semakin besar kemampuan udara untuk mengangkut air selama pengeringan, karena dengan semakin kecilnya tekanan berarti kerapatan udara makin berkurang sehingga uap air dapat lebih banyak tertampung dan disingkirkan dari bahan pangan. Sebaliknya jika tekanan udara semakin besar maka udara di sekitar pengeringan akan lembab, sehingga kemampuan menampung uap air terbatas dan menghambat proses atau laju pengeringan (Supriyono, 2003).

2.3 MODEL MATEMATIKA PENGERINGAN

Pengeringan suatu bahan dapat ditentukan model matematika sehingga dapat dihitung berapa kelembapannya, massa dan kadar air bahan setelah pengeringan.

Beberapa dari model di bawah ini merupakan model matematika yang sering digunakan, yaitu:

1. Model Newton

Model Newton merupakan sebuah model matematika pengeringan lapisan tipis yang juga disebut Model Lewis. Lewis mendeskripsikan bahwa perpindahan air dari makanan dan bahan pangan dapat ditunjukkan dengan analogi aliran panas dari tubuh ketika tubuh direndam dalam cairan dingin. Model ini digunakan terutama karena sederhana. Dianalogikan dengan hukum Newton tentang pendinginan dimana laju hilangnya uap air dari produk pertanian yang dikelilingi oleh udara pada suhu konstan (kesetimbangan termal) (Kashaninejad, dkk., 2005).

MR = exp (-kt) (Clement, dkk., 2009) Dimana MR Newton merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Newton, k ialah konstanta pengeringan dan t merupakan waktu pengeringan (jam) (Clement, dkk., 2009).

2. Model Page

Model Page merupakan model yang dimodifikasi dari Model Lewis. Page menyarankan model ini dengan tujuan untuk mengoreksi kekurangan-kurangan dari

(27)

Model Lewis. Model Page telah menghasilkan simulasi yang sesuai untuk menjelaskan pengeringan produk pertanian yang banyak dan juga lebih mudah digunakan dibandingkan dengan persamaan lainnya dimana perpindahan uap air secara difusi yang lebih sulit secara teoritis serta yang memerlukan waktu komputasi dalam proses pemasangan data (Kashaninejad, dkk., 2005).

MR = exp (-ktⁿ) (Clement, dkk., 2009) Dimana MR Page merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari Model Page, k merupakan konstanta pengeringan, n merupakan konstanta pengeringan, nilai n bervariasi tergantung pada materi yang digunakan dan t merupakan waktu pengeringan (jam) (Clement, dkk., 2009).

3. Model Henderson dan Pabis

Ada berbagai model pendekatan yang telah digunakan oleh para peneliti dalam pemodelan pengeringan terkait karakteristik produk makanan dan bahan pertanian.

Bentuk paling sederhana dari berbagai model pendekatan tersebut direpresentasikan sebagai Model Henderson dan Pabis sebagai bentuk sederhana dari serangkaian bentuk penyelesaian umum hukum Fick II (Kashaninejad, dkk., 2005).

MR = a exp (-kt) (Clement, dkk., 2009) Dimana MR Henderson-Pabis merupakan rasio kelembaban (moisture ratio) dari model Henderson-Pabis, a dan k merupakan konstanta pengeringan serta t merupakan waktu pengeringan (jam) (Clement, dkk., 2009).

Dari persamaan matematika model Newton, model Page, dan model Henderson-Pabis di atas, kemudian diubah ke dalam bentuk linier. Berikut di bawah ini merupakan bentuk linier model matematika:

Tabel 2.1 Model Kinetika Pengeringan

Nama Model Persamaan Model Bentuk Linier

Newton MR = exp (-kt) ln MR = -kt

Page MR = exp (-ktⁿ) ln (-ln MR) = ln k + n ln t Henderson-Pabis MR = a exp (-kt) ln MR = ln a -kt Sumber : Clement, dkk., 2009

(28)

10

Parameter a, k, dan n dihitung dengan analisis regresi non-linear menggunakan program Microsoft Office Excel. Kesesuaian antara data prediksi dan eksperimen dievaluasi berdasarkan analisis statistik. Model matematika yang memiliki nilai R² mendekati 1 menunjukkan tingkat kesesuaian yang paling tinggi (Setyopratomo, 2012).

2.4 LOBAK (Raphanus sativus L.)

Lobak (Raphanus sativus L.) adalah tanaman yang dapat dimakan dari famili Brassicaceae, dengan akar bulat yang memiliki lapisan luar berwarna merah muda cerah dan daging buah berwarna putih (Maia, dkk., 2018). Lobak tumbuh dan dimakan di seluruh dunia dan pada awalnya dibudidayakan di Cina dan Korea (Hassan, dkk., 2019). Tanaman ini sebetulnya hampir sama dengan wortel akan tetapi apabila wortel berwarna orange, maka lobak berwarna putih (Heselo dan Sumiyati, 2019).

Gambar 2.1 Lobak (Sabishruthi, dkk., 2018)

2.4.1 Klasifikasi Lobak

Klasifikasi tanaman lobak adalah sebagai berikut : Kingdom : Plantae

(unranked) : Angiosperms (unranked) : Eudicots (unranked) : Rosids Order : Brassicales Family : Brassicaceae Genus : Raphanus Species : sativus (Sabishruthi, dkk., 2018)

(29)

Lobak tumbuh pada ketinggian 190-1240 m yang sebagian besar tumbuh di daerah beriklim sedang. Batangnya sederhana atau bercabang dan akarnya bengkak, berdaging, ukurannya bervariasi, bentuk dan warnanya bervariasi (Sabishruthi, dkk., 2018). Sentra pengembangan lobak di Indonesia terdapat di antaranya adalah daerah Lembang, Pangalengan, Pacet (Cianjur), dan Cipanas (Bogor). Di Indonesia produksi lobak mengalami peningkatan pada tahun 2016-2017 dari 19.483 ton menjadi 22.417 ton (Dzikrulloh dan Sri, 2020). Sayur lobak mengandung banyak vitamin disamping itu daun lobak juga mengandung beberapa vitamin yaitu vitamin A dan C, sementara bijinya mengandung lemak dan minyak astiri. Secara keseluruhan lobak mengandung antibiotik terhadap beberapa jenis bakteri dan antioksidan. Secara umum tanaman lobak memiliki kandungan gizi yang cukup tinggi, yaitu: vitamin A, Vitamin B (B1, B2, B3, B5, B6, B9), vitamin C, serat, gula, energi, karbohidrat, fosfor, kalsium, magnesium, kalium, lemak, dan protein (Heselo dan Sumiyati, 2019).

2.4.2 Kandungan Nutrisi Lobak

Kandungan nutrisi lobak disajikan pada Tabel 2.2 Kandungan Nutrisi Lobak per 100 gr Bahan.

Tabel 2.2 Kandungan Nutrisi Lobak per 100 gr Bahan

Komponen Nutrisi Jumlah

Energi 19 kkal

Protein 0,9 gr

Karbohidrat 4,2 gr

Lemak 0,1 gr

Kalsium 35 mg

Fosfor 26 mg

Zat Besi 1 mg

Vitamin A 10 UI

Vitamin B1 0,03 mg

Vitamin C 32 mg

Sumber : Pringgowati, dkk., 2017

(30)

12

Lobak mengandung nutrient (zat gizi) yang lengkap komposisinya sehingga baik dikonsumsi untuk memenuhi gizi masyarakat dan untuk kesehatan badan. Selain digunakan sebagai bahan pangan, umbi lobak juga dapat digunakan untuk pengobatan (terapi) beberapa jenis penyakit. Lobak telah diakui sebagai salah satu obat tradisional yang mempunyai berbagai khasiat karena mengandung raphanin, yang mempunyai efek sebagai antibakteri dan antioksidan. Bahan aktif antimikrobial lobak raphanin yang memiliki daya hambat terhadap pertumbuhan kuman-kuman Gram positif dan Gram negatif.

Lobak telah dibudidayakan di seluruh dunia sebagai tanaman sayur dan tanaman obat. Kandungan kimianya yang ada pada umbi dan daun lobak berupa minyak atsiri, saponin polifenol dan flavonoid. Kandungan flavonoid berfungsi sebagai antibakteri dengan cara membentuk senyawa kompleks terhadap protein ekstraseluler yang mengganggu integritas membran sel bakteri. Zat-zat tersebut merupakan kelompok utama bahan kimia yang dapat memberikan aktivitas terhadap bakteri (Wiradona, dkk., 2017).

2.5 KARAKTERISTIK HASIL PENGERINGAN 2.5.1 Analisa SEM (Scanning Electron Microscope)

Scanning Electron Microscope (SEM) adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara mikroskopik (Kardiman, dkk, 2018). SEM merupakan salah satu tipe mikroskop elektron yang mampu menghasilkan resolusi tinggi dari gambaran suatu sampel. SEM dimanfaatkan untuk melihat topografi permukaan suatu sampel dan ukuran sampel. SEM memfokuskan sinar elektron (electron beam) di permukaan obyek dan mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan obyek (Farikhin, 2016). Hasil yang diperoleh berupa scanning electron micrograph yang memiliki bentuk tiga dimensi berupa foto. Biasanya SEM memiliki perbesaran 1.000-40.000 kali. Bagian utama dari SEM, yaitu penembak elektron, lensa magnetik dan lensa objektif, fine probe, detektor, spesimen, dan monitor CRT (Pratama, 2017).

Pada penelitian ini, sampel yang digunakan yaitu lobak dan akan diuji untuk melihat permukaan atau morfologi lobak. Lobak yang akan diuji yaitu lobak sebelum dilakukan pengeringan dan sesudah dilakukan pengeringan.

(31)

2.5.2 Uji Densitas

Densitas (ρ) adalah massa atau berat sampel yang terdapat dalam satu satuan volume. Densitas sering disebut sebagai massa jenis atau berat jenis atau biasa juga disebut dengan kerapatan bahan.

Densitas adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi densitas (massa jenis) suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat yang memiliki massa jenis yang berbeda dan satu zat berapapun massanya, berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama (Bahtiar, 2016).

Pada penelitian ini, lobak akan diuji untuk mengetahui berapa densitas dari lobak (sampel) dengan berbagai variasi ketebalan.

(32)

14

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di rumah sendiri, tepatnya di Simpang Empat, Desa Banjar Ganjang, Kecamatan Parmaksian, Kabupaten Toba, Provinsi Sumatera Utara.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Aquadest

2. Lobak (Raphanus sativus L.)

3.2.2 Peralatan Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Cutter 2. Gelas Ukur 3. Penggaris Besi 4. Timbangan Elektrik 5. Terpal

3.3 PROSEDUR KERJA 3.3.1 Penyediaan Sampel

Prosedur penyediaan sampel adalah sebagai berikut :

1. Sampel dipotong dengan menggunakan cutter dan diukur dengan penggaris besi. Ukuran sampel adalah panjang 4 cm, lebar 2 cm, dan tebal 0,5; 1,0; dan 1,5 cm.

2. Sampel ditimbang dengan menggunakan timbangan elektrik.

3. Sampel diukur massa jenisnya dengan menggunakan gelas ukur dan aquadest.

4. Dicatat semua data hasil penimbangan dan pengukuran.

(33)

3.3.2 Pengeringan Sampel

Prosedur pengeringan sampel adalah sebagai berikut : 1. Sampel yang telah dipotong ditimbang.

2. Sampel yang telah ditimbang diletakkan pada terpal.

3. Terpal diletakkan di dalam ruangan dan di luar ruangan.

4. Dilakukan penimbangan sampel setiap 1 jam sekali.

5. Dicatat semua data hingga sampel mencapai massa konstan.

3.4 FLOWCHART PENELITIAN 3.4.1 Flowchart Penyediaan Sampel

Flowchart proses penyediaan sampel dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1 berikut.

Gambar 3.1 Flowchart Penyediaan Sampel Selesai

Mulai

Dipotong lobak dengan panjang 4 cm, lebar 2 cm, dan tebal 0,5; 1,0; 1,5 cm

Ditimbang lobak yang telah dipotong

Diukur massa jenis lobak dengan menggunakan gelas ukur dan aquadest

Dicatat semua hasil timbangan dan pengukuran

(34)

16

3.4.2 Flowchart Pengeringan Sampel

Flowchart proses pengeringan sampel dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut.

Gambar 3.2 Flowchart Pengeringan Sampel Mulai

Ditimbang lobak yang digunakan

Sampel diletakkan di atas terpal sebagai alas

Dijemur di dalam ruangan dan di luar ruangan

Ditimbang berat lobak setiap 1 jam

Apakah berat sampel sudah

konstan?

Ya

Tidak

Selesai

(35)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 SIFAT FISIK SAMPEL BERDASARKAN VARIASI UKURAN

Densitas bahan merupakan suatu parameter yang dapat memberikan informasi keadaan fisika suatu bahan. Pada penelitian ini, dilakukan pengukuran densitas pada sampel dengan berbagai variasi ukuran. Masing-masing sampel ditimbang dan diukur volumenya, dimana data yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Identifikasi Sifat Fisik Lobak Sampel Ketebalan

(cm)

Panjang (cm)

Lebar

(cm) Berat (gr) Volume (ml)

Rho (gr/ml)

1 0,5 4,06 4,2

0,988

2 1 4 2 6,7 6

3 1,5 10,55 12

Data berat dan volume dapat memperkirakan berat jenis pada masing-masing sampel. Pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa setelah dilakukan penimbangan dan pengukuran, berat jenis keseluruhan diperoleh yaitu sebesar 0,988 gr/ml. Pengukuran densitas berguna untuk membandingkan tingkat pengeringan bahan hasil pertanian lainnya. Semakin kecil densitas suatu bahan yang digunakan, semakin besar penyerapan air oleh bahan (T.Kapasiang, 2017).

4.2 KINETIKA PENGERINGAN

Proses pengeringan lobak dilakukan secara alami dengan kondisi di luar dan di dalam ruangan. Pengeringan dengan kondisi di luar ruangan dilakukan menggunakan bantuan cahaya matahari secara langsung dengan meletakkan sampel pada terpal yang ditempatkan di bawah cahaya matahari secara langsung. Pada pengeringan dengan kondisi di dalam ruangan, sampel dikeringkan di dalam ruangan tertutup yang tidak terkena sinar matahari secara langsung. Pengeringan sampel dilakukan selama 5 jam mulai dari pukul 10.00 - 15.00 WIB dan dilakukan penimbangan berat sampel setiap 1 jam. Setelah jam 15.00 WIB semua sampel disimpan di dalam wadah yang kedap udara dan dilakukan pengeringan keesokannya dengan waktu dan kondisi yang sama seperti hari sebelumnya hingga berat sampel setimbang/konstan.

(36)

18

Untuk kinetika pengeringan, berat sampel yang hilang diukur menggunakan timbangan digital setiap interval waktu yang ditentukan. Berat sampel yang hilang dihitung dengan persamaan :

WL(t) = W(0) – W(t) (4.1)

Dimana :

WL(t) = berat sampel yang hilang pada interval waktu tertentu W(0) = berat awal sampel sebelum dikeringkan

W(t) = berat kering sampel pada interval waktu tertentu (Haryanto, dkk., 2020)

Penelitian ini dilakukan untuk memperkirakan pengurangan massa selama proses pengeringan. Kinetika pengeringan lobak pada hari pertama di luar ruangan dan di dalam ruangan dapat dilihat pada Gambar 4.1.

(a)

(b)

Gambar 4.1 Kinetika Pengeringan Hari Pertama (a) Luar Ruangan, (b) Dalam Ruangan

0 2 4 6 8 10 12

0 1 2 3 4 5

Berat (gram)

Waktu (jam)

Tebal 0,5 cm Tebal 1,0 cm Tebal 1,5 cm

0 2 4 6 8 10 12

0 1 2 3 4 5

Berat (gram)

Waktu (jam)

(37)

Dapat dilihat bahwa selama 5 jam, berat sampel menurun selama proses pengeringan. Pada kondisi luar ruangan, Sampel 1 (tebal 0,5 cm) berat awalnya adalah 4,06 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 1,82 gr. Sampel 2 (tebal 1,0 cm) berat awalnya adalah 6,7 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 3,56 gr. Sampel 3 (tebal 1,5 cm) berat awalnya adalah 10,55 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 6,88 gr. Sedangkan pada kondisi dalam ruangan, Sampel 1 (tebal 0,5 cm) berat awalnya adalah 3,65 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 2,70 gr. Sampel 2 (tebal 1,0 cm) berat awalnya adalah 6,65 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 5,97 gr. Sampel 3 (tebal 1,5 cm) berat awalnya adalah 10,42 gr sampai lima jam berikutnya beratnya menjadi 9,08 gr. Hal ini dapat dilihat bahwa sebagian berat pada sampel telah hilang ke udara yang mana berat yang telah hilang merupakan kadar air pada sampel.

Dari hasil penelitian yang diperoleh, proses pengeringan hari pertama menunjukan penurunan kadar air relatif cepat dan dalam jumlah yang besar. Hal ini disebabkan air yang menguap adalah air bebas yang terdapat dipermukaan bahan (Ridhatullah dan Rosdanelli, 2019). Dan pada hari selanjutnya penurunan kadar air perlahan-lahan menurun hingga mencapai kadar air keseimbangannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju pengeringan terdapat dua faktor, yaitu faktor internal seperti bentuk atau ukuran bahan, dan faktor eksternal seperti suhu, humiditas, kecepatan udara, dan arah udara (Berk, 2018). Dari hasil penelitian yang diperoleh menunjukan bahwa setiap ketebalan bahan membutuhkan waktu yang berbeda untuk mencapai batas kesetimbangannya. Perbedaan ketebalan bahan lobak menunjukan bahwa semakin tebal bahan, maka waktu pengeringan berlangsung lebih lama. Oleh karena itu, adanya variabel perbedaan ukuran bahan dan waktu mengakibatkan perbedaan kinetika pengeringan untuk setiap sampel.

4.3 KINETIKA PENURUNAN BERAT PERHARI

Penurunan berat pada sampel lobak menunjukan bahwa kadar air akan semakin berkurang hingga pada kesetimbangannya. Kinetika pengeringan mengalami penurunan terhadap waktu. Data pengeringan lobak mulai dari hari pertama sampai akhir proses pengeringan dengan kondisi di luar dan di dalam ruangan dapat dilihat pada gambar Gambar 4.2.

(38)

20

(a)

(b)

Gambar 4.2 Kinetika Pengeringan Perhari (a) Luar Ruangan, (b) Dalam Ruangan

Penurunan berat lobak perhari di luar dan di dalam ruangan dapat dilihat pada gambar diatas. Gambar 4.2 menunjukan bahwa laju pengeringan pada awal periode mengalami penurunan terhadap waktu. Laju pengeringan yang menurun menjelaskan bahwa air dalam bahan masih berpotensi untuk mengalami penguapan selama periode akhir pengeringan. Hal tersebut terjadi sebab selama proses pengeringan, selain adanya air bebas yang cenderung lebih mudah menguap selama periode awal pengeringan, ada pula air terikat yaitu air yang sulit untuk bergerak naik ke permukaan bahan selama pengeringan sehingga laju penguapan air semakin lama semakin menurun (Humair, 2014).

Pada kondisi luar ruangan, berat sampel 1 konstan pada hari ke-4 dengan berat sebesar 0,22 gr, berat sampel 2 konstan pada hari ke-6 dengan berat sebesar 0,37 gr, dan berat sampel 3 konstan pada hari ke-8 dengan berat sebesar 0,57 gr. Sedangkan pada kondisi dalam ruangan, berat sampel 1 konstan pada hari ke-7 dengan berat

0 2 4 6 8 10 12

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Berat (gram)

Waktu (hari)

0 2 4 6 8 10 12

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Berat (gram)

Waktu (hari)

(39)

sebesar 0,25 gr, berat sampel 2 konstan pada hari ke-12 dengan berat sebesar 0,37 gr, dan berat sampel 3 konstan pada hari ke-15 dengan berat sebesar 0,54 gr.

Berdasarkan Gambar 4.2 tampak bahwa semakin lama proses pengeringan maka kadar air semakin sedikit atau rendah. Dalam proses pengeringan, semakin lama bahan dikeringkan, maka kadar air dalam bahan akan semakin berkurang sampai suatu batas keseimbangan kebasahan bahan tersebut (Mujumdar, 2010).

Proses pengeringan lobak di luar ruangan memerlukan waktu 4-8 hari untuk mencapai berat konstannya, sedangkan di dalam ruangan memerlukan waktu 7-15 hari untuk mencapai berat konstannya. Hal ini menunjukkan bahwa laju pengeringan berkaitan dengan faktor-faktor yang mempengaruhi pengeringan yang terdiri dari faktor udara pengering dan sifat bahan. Faktor yang berhubungan dengan udara pengering adalah suhu, kecepatan volumetrik aliran udara pengering, dan kelembaban udara, sedangkan faktor yang berhubungan dengan sifat bahan yaitu ukuran bahan, kadar air awal dan tekanan parsial dalam bahan (Subarjo, dkk., 2015).

Di bawah ini dapat dilihat kinetika pengeringan sampel 1 yaitu variabel ukuran 0,5 cm untuk luar ruangan dan dalam ruangan yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Kinetika Pengeringan Sampel 1 (0,5 cm)

Gambar 4.3 menunjukkan perbandingan kinetika pengeringan sampel pada ketebalan 0,5 cm di kondisi luar ruangan dan dalam ruangan. Pengeringan sampel dilakukan selama 5 jam mulai dari pukul 10.00-15.00 WIB dan dilakukan penimbangan berat sampel setiap 1 jam. Setelah jam 15.00 WIB semua sampel disimpan di dalam wadah yang kedap udara dan dilakukan pengeringan keesokannya dengan waktu dan kondisi yang sama seperti hari sebelumnya hingga berat sampel setimbang/konstan.

0 1 2 3 4 5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Berat (gram)

Waktu (jam)

Luar Ruangan Dalam Ruangan

(40)

22

Gambar 4.4 Kondisi Variasi Pengeringan

Gambar 4.4 menunjukkan variasi pengeringan lobak yang dilakukan dalam penelitian. Variasi yang dilakukan yaitu pengeringan di luar dan dalam ruangan.

Suhu pengeringan yang diperoleh dalam penelitian ini yaitu sekitar 24-28^oC. Pada kondisi luar ruangan, total berat sampel yang hilang dari awal pengeringan sampai akhir pengeringan pada sampel 1 sebesar 3,84 gr, pada sampel 2 sebesar 6,33 gr, dan sampel 3 sebesar 9,98 gr. Sedangkan pada kondisi dalam ruangan, total berat sampel yang hilang dari awal pengeringan sampai akhir pengeringan pada sampel 1 sebesar 3,4 gr, pada sampel 2 sebesar 6,28 gr, dan sampel 3 sebesar 9,88 gr.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa penurunan berat total tertinggi terjadi pada kondisi pengeringan luar ruangan. Kondisi terbaik untuk pengeringan bahan adalah kondisi terbuka yang langsung terkena sinar matahari. Selama operasi pengeringan, perpindahan panas dan massa menyebabkan keluarnya air oleh panas yang melewati permukaan sampel. Semakin tinggi suhu udara pengering, maka energi panas yang dibawa udara semakin banyak, sehingga jumlah massa air bahan yang diuapkan semakin besar (Ummah, dkk., 2016).

4.4 KARAKTERISTIK HASIL PENGERINGAN 4.4.1 Bentuk dan Permukaan Sampel

Salah satu perubahan fisik yang penting selama pengeringan adalah pengurangan volume bahan. Kehilangan air dan pemanasan menyebabkan struktur bahan mengalami perubahan bentuk dan pengecilan ukuran. Perubahan fisik pada sampel lobak dapat dilihat pada Gambar 4.5

0 2 4 6 8 10 12

1 2 3

Weight lost (gram)

Sampel

Luar Ruangan Dalam Ruangan

(41)

(a) (b)

Gambar 4.5 Bentuk dan Permukaan Sampel (a) Luar Ruangan, (b) Dalam Ruangan

Gambar 4.5 menunjukkan perubahan bentuk dan permukaan sampel sebelum dan setelah pengeringan. Perubahan struktur permukaan sampel seiring dengan keluarnya air dari sampel, mengakibatkan terjadinya penyusutan. Penyusutan merupakan berkurangnya volume, perubahan bentuk, dan meningkatnya kekerasan bahan. Penyusutan dipengaruhi oleh suhu dan kadar air bahan selama pengeringan.

Semakin banyaknya air yang keluar dari dalam bahan maka penyusutan semakin meningkat. Rongga-rongga bahan yang sebelumnya berisi air menjadi saling terhubung dikarenakan proses pengeringan, sehingga permukaan luar bahan akan mengerut ke dalam dan mengalami pengurangan luas permukaan (Putra dan Heru, 2021). Sehingga dapat dilihat bahwa pengeringan memiliki pengaruh besar terhadap tekstur fisik dan warna sampel (Purwanti, dkk., 2017).

4.4.2 Hasil Analisa Uji SEM (Scanning Electron Microscope)

Pengeringan memberi pengaruh yang sangat signifikan terhadap perubahan morfologi permukaan pada lobak yang dikeringkan. Perubahan struktur permukaan pada sampel lobak seiring dengan berkurangnya kandungan kadar air pada lobak menyebabkan perubahan warna sampel menjadi berwarna gelap (kecoklatan) dan terbentuknya kerutan pada permukaan sampel. Perubahan struktur permukaan sampel sebelum dan sesudah dapat dilihat pada Gambar 4.6.

(42)

24

(a) (b)

Gambar 4.6 Hasil Analisa Uji SEM (a) Sebelum Dikeringkan, (b) Sesudah Dikeringkan

Hasil karakteristik SEM sampel lobak dapat dilihat pada gambar diatas.

Sampel yang digunakan dalam uji SEM ini yaitu sampel 1 (tebal 0,5 cm) kondisi pengeringan pada luar ruangan. Gambar 4.6 menunjukkan permukaan lobak sebelum dan sesudah pengeringan. Sebelum pengeringan, permukaan lobak tampak berongga yang berisi air dan setelah dilakukan pengeringan, rongga-rongga lobak yang sebelumnya berisi air menjadi saling terhubung sehingga permukaan luar lobak akan mengerut ke dalam dan mengalami pengurangan luas permukaan (Putra dan Heru, 2021). Pengeringan memberi pengaruh yang sangat signifikan terhadap perubahan permukaan dan warna pada lobak yang dikeringkan. Penyusutan pada bahan selama pengeringan terjadi karena terjadi penguapan air selama proses pengeringan, bersamaan dengan terjadinya perubahan volume pada bahan (Purwanti, dkk., 2017).

4.5 MODEL MATEMATIKA PENGERINGAN

Model kinetika ialah salah satu cara untuk mengontrol proses dan memprediksi kondisi pengeringan seperti apa yang sesuai untuk bahan yang digunakan (Dhanushkodi, dkk., 2016). Model pengeringan yang biasa digunakan pada pengeringan bahan biologi yakni model Newton, model Page, dan model Henderson- Pabis (Mohanty dan Akbari, 2017). Pada penelitian ini nilai MR yang didapatkan sebagai nilai MRexp (Moisture Ratio percobaan) untuk pengeringan lobak. Kemudian dicobakan pada model persamaan kinetika pengeringan yang paling sesuai untuk menggambarkan kinetika pengeringan lobak. Cara penentuan model matematika

(43)

pengeringan ini menggunakan software Microsoft Office Excel dengan cara trendline. Bentuk linier dari masing-masing model dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.2 Bentuk Linier Model Kinetika Pengeringan

Nama Model Persamaan Model Bentuk Linier

Newton MR = exp (-kt) ln MR = -kt

Page MR = exp (-ktⁿ) ln (-ln MR) = ln k + n ln t Henderson-Pabis MR = a exp (-kt) ln MR = ln a -kt Sumber : Clement, dkk., 2009

Bentuk linier untuk masing-masing model dapat diplot ke dalam Program Microsoft Excel untuk memperoleh nilai MRpre (MR prediksi yang didapatkan dari persamaan dalam tabel 4.2). Untuk model Newton dan Henderson-Pabis digunakan plot ln MR vs t sedangkan untuk model Page digunakan plot ln (-ln MR) vs ln t.

Berdasarkan hasil pengujian trendline pada setiap grafik model pengeringan, diperoleh nilai konstanta yang ada pada masing-masing model serta nilai R² seperti yang dapat dilihat pada tabel 4.3 berikut ini:

Tabel 4.3 Nilai Konstanta dan Koefisien Model Kinetika Pengeringan Model

Newton

Model Page

Model Handerson-

Pabis Sampel 1

(Tebal 0,5 cm) Luar Ruangan

K 0,2185 0,1350 0,2505

a - - 1,5489

n - 1,1548 -

R² 0,9233 0,9821 0,9444

Sampel 2 (Tebal 1,0 cm)

Luar Ruangan

K 0,1700 0,1155 0,2048

a - - 2,0763

n - 1,0757 -

R² 0,8845 0,9237 0,9205

Sampel 3 (Tebal 1,0 cm)

Luar Ruangan

K 0,1460 0,0576 0,1727

a - - 2,2122

n - 1,2426 -

R² 0,9373 0,9691 0,9687

Sampel 1 (Tebal 0,5 cm) Dalam Ruangan

K 0,0953 0,0411 0,1183

a - - 1,8056

n - 1,2146 -

R² 0,8147 0,9650 0,8586

K 0,0559 0,0131 0,0694

a - - 1,8508

n - 1,3468 -

(44)

26

R² 0,8796 0,9796 0,9266

K 0,0535 0,0110 0,0672

a - - 2,2041

n - 1,3582 -

R² 0,8644 0,9787 0,9154

Berdasarkan tabel di atas, persamaan model Page untuk tiga ukuran yang berbeda menunjukkan nilai R² yang lebih tinggi dibandingkan dengan persamaan model lainnya yaitu model Newton dan Henderson-Pabis. Hal ini menunjukkan bahwa model Page memiliki nilai kesesuaian yang mendekati terhadap pengeringan lobak. Untuk nilai R² mendekati nilai 1, maka tingkat kesesuaian model pengeringan dengan hasil observasi sangat besar (Clement, dkk., 2009). Dari tabel 4.3 diatas dapat disimpulkan bahwa model page memiliki nilai R² (Coefficient of Determinat) tertinggi.

4.6 EVALUASI DAN PERBANDINGAN BERBAGAI MODEL KINETIKA PENGERINGAN

Evaluasi berbagai persamaan model kinetika dilakukan dengan melihat seberapa tepatnya prediksi laju pengeringan dengan data aktual yang ada. Prediksi laju pengeringan dihitung menggunakan persamaan yang sudah ditentukan konstanta kinetikanya pada masing-masing model. Berikut merupakan grafik perbandingan prediksi laju pengeringan dengan data aktual pada masing-masing model kinetika.

(a)

R² = 0,9185 R² = 0,9731 R² = 0,8745

-0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

PREDICATEDMR

MEASURED MR Model Newton

Model Page

Model Henderson-Pabis Linear (Model Newton) Linear (Model Page)

Linear (Model Henderson-Pabis)

(45)

(b)

Gambar 4.7 Perbandingan Data Aktual dengan Prediksi Laju Pengeringan Lobak pada Berbagai Persamaan Model Kinetika (a) Luar Ruangan,

(b) Dalam Ruangan

Gambar 4.7 menunjukkan hasil prediksi laju pengeringan lobak di luar dan dalam ruangan pada berbagai model yang dibandingkan dengan data aktual. Model empiris atau analisis statistik dapat diformulasikan untuk menjelaskan mekanisme dasar yang mendasari sistem yang kompleks dan dengan demikian memberikan panduan yang lebih baik dalam proses desain dan kontrol (Shin, dkk., 2008). Gambar 4.7 menunjukkan akurasi berbagai model dalam memprediksi nilai laju pengeringan lobak yang digambarkan pada kedekatan data prediksi pada garis y=x.

Berdasarkan gambar 4.7 diperoleh bahwa prediksi laju pengeringan lobak pada model Newton, Page, dan Henderson-Pabis sama-sama dapat diterima karena nilainya yang hampir mendekati dari data aktual. Model kinetika terbaik yang prediksinya paling mendekati data aktual adalah model Page. Pada kondisi pengeringan di luar ruangan, nilai prediksi yang diperoleh sebesar 0,9731 dan nilai prediksi tersebut mendekati data aktual dengan akurasi 97%. Sedangkan pada kondisi pengeringan di dalam ruangan, nilai prediksi yang diperoleh sebesar 0,9919 dan nilai prediksi tersebut mendekati data aktual dengan akurasi 99%.

Berdasarkan perbandingan tersebut maka model persamaan terbaik dalam mengestimasi laju pengeringan lobak adalah model Page. Berdasarkan gambar 4.7

R² = 0,9377 R² = 0,9919 R² = 0,8835

-0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

PREDICATEDMR

MEASURED MR Model Newton

Model Page

Model Henderson-Pabis Linear (Model Newton) Linear (Model Page)

Linear (Model Henderson-Pabis)

(46)

28

dapat disimpulkan juga bahwa semua model persamaan cocok untuk memprediksi laju pengeringan lobak.

(47)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian ini yaitu:

1. Pengeringan dipengaruhi oleh ukuran bahan dan suhu. Semakin kecil ukuran bahan, laju pengeringan akan semakin cepat. Semakin tinggi suhu, laju pengeringan akan semakin cepat.

2. Laju pengeringan tertinggi terjadi pada kondisi luar ruangan dengan ketebalan 0,5 cm dengan waktu pengeringan 4 hari hingga mencapai berat kesetimbangannya.

3. Berat konstan pada sampel 1, sampel 2, dan sampel 3 pada kondisi luar ruangan masing-masing yaitu 0,22 gr, 0,37 gr, dan 0,57 gr. Dan pada kondisi dalam ruangan yaitu 0,25 gr, 0,37 gr, dan 0,54 gr pada sampel 1, sampel 2, dan sampel 3.

4. Model matematika yang paling sesuai untuk pengeringan lobak dengan variasi ukuran dan kondisi pengeringan ini adalah Model Page.

5. Pengeringan memiliki pengaruh besar terhadap perubahan tekstur fisik dan warna pada sampel.

5.2 SARAN

Saran dari penelitian yang telah dilakukan adalah untuk penelitian selanjutnya:

1. Perlunya dilakukan variasi metode pengeringan lainnya, seperti pengeringan buatan untuk membandingkan dengan pengeringan alami.

2. Disarankan melakukan analisa kualitas sampel untuk mendapatkan pengeringan yang baik dalam proses pengeringan sampel.

3. Disarankan melakukan analisa FTIR agar diketahui perubahan functional group sebelum dan sesudah pengeringan.