BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENGERINGAN Pengeringan adalah proses dasar dalam teknik kimia, pertanian, bioteknologi, industri makanan, polimer, keramik, farmasi, pulp dan kertas, pertambangan, dan industri kehutanan. Pengeringan merupakan proses tertua, paling umum dan yang paling banyak jenisnya dari unit operasi teknik kimia. Lebih dari 400 jenis pengering telah dilaporkan kemudian lebih dari 100 jenis telah tersedia untuk digunakan [8]. Tujuan pengeringan adalah mengurangi kadar air bahan sampai batas dimana perkembangan mikro organisme dan kegiatan enzim yang dapat menyebabkan pembusukan menjadi terhambat atau terhenti [9]. Operasi pemisahan pada pengeringan adalah kegiatan mengubah suatu bahan umpan berbentuk padatan, semi-padatan atau cairan menjadi produk berbentuk padatan kering. Pada kasus pengeringan beku, yang berlangsung di bawah triple point dimana cairan akan dikeluarkan kandungan airnya, pengeringan terjadi dengan penyubliman fase padat langsung menjadi fase uap. Jadi, definisi ini tidak mencakup pengubahan suatu fase cairan menjadi fase cair terkonsentrasi (penguapan), operasi pengurangan air secara mekanis seperti penyaringan, sentrifugasi, sedimentasi, ekstraksi superkritik air dari jel untuk menghasilkan produk yang sangat berongga (ekstraksi) atau yang disebut sebagai pengeringan cairan dan gas dengan menggunakan saringan molekuler (adsorpsi). Perubahan fase dan pembentukan fase padat sebagai hasil akhir adalah ciri penting proses pengeringan. Pengeringan adalah operasi yang sangat penting dalam industri kimia, pertanian, bioteknologi, pangan, polimer, keramik, farmasi, kertas dan pulp, pengolahan mineral, dan pengolahan kayu [10]. 2.2 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PENGERINGAN Ada enzim atau mikroorganisme yang bisa membuat bahan bisa menjadi rusak sehingga mengalami pembusukan ketika kadar air yang ada di dalamnya belum berkurang, sedangkan ketika anda mengeringkannya, anda akan meningkatkan umur 5

2 simpannya. Berikut merupakan 2 faktor yang mempengaruhi pengeringan bahan pangan [11]: 1. Faktor internal Faktor internal adalah faktor yang datang dari dalam bahan pangan tersebut dan biasanya faktor tersebut dipengaruhi oleh berikut ini: Luas permukaan bahan pangan, semakin luas maka semakin lama pengeringannya. Kadar air pada awal bahan pangan, semakin banyak semakin lama tahapan pengeringannya. Komposisi kimia bahan yang ada. Ukuran bahan pangan, semakin tebal semakin lama pengeringannya. Tekanan parsial yang ada dalam bahan pangan, dan hal inilah yang mempengaruhi kualitas bahan pangan. 2. Faktor eksternal Faktor eksternal adalah faktor yang berasal dari lingkungan atau dari luar bahan pangan. Adapun yang termasuk kedalam faktor eksternal adalah sebagai berikut: Suhu juga mempengaruhi karena dengan suhu yang baik dan menyeluruh bisa membuat bahan pangan cepat kering. Tekanan juga berpengaruh terhadap baik atau tidaknya hasil bahan pangan yang dikeringkan. Kelembaban udara yang ada ketika bahan pangan dikeringkan. Volumetrik aliran udara mesin pengering juga mempengaruhinya sehingga gunakan mesin yang bagus agar bahan pangan bisa cepat mengering dan memiliki kualitas bagus. 2.3 PENGERING LANGSUNG Pengeringan langsung sinar matahari merupakan cara konvensional untuk mengeringkan berbagai produk. Pada metode ini produk-produk secara secara langsung terkena radiasi sinar matahari dan menghilangkan kandungan air ke udara sekitar. Pergerakan udara terjadi dikarenakan perbedaan densitas. Hal ini secara garis besar terbagi menjadi dua kategori [12]: 6

3 1. Pengeringan langsung di alam terbuka. 2. Melalui sebuah madium transparan yang melindungi sebagian yang dikeringkan dari hujan dan penomena alam lainnya dimana hal ini disebut metode pengeringan passif. Pengeringan langsung juga dikenal sebagai pengering konvektif dan merupakan jenis pengering yang paling awal dan yang paling umum digunakan. Sekitar 85% dari pengering industri diperkirakan jenis ini meskipun memiliki efisiensi termal yang relatif rendah yang disebabkan oleh kesulitan dalam memanfaatkan panas laten penguapan yang terkandung dalam alur buangan pengering dengan cara yang paling minim biaya. Udara panas yang dihasilkan oleh pemanasan langsung atau kontak langsung merupakan media pengeringan yang paling umum meskipun untuk beberapa aplikasi khusus steam superheated baru-baru ini telah menunjukkan hasil efisiensi yang lebih tinggi dan kualitas produk yang sering kali lebih tinggi. Gas buang dapat dimanfaatkan jika produk tidak sensitive panas atau hasil produk mudah terbakar. Dalam pengering langsung, kontak media pengeringan bahan yang akan dikeringkan secara langsung dan menyediakan panas yang dibutuhkan untuk pengeringan secara konveksi. Udara lembab akan menguap dan terbawa oleh medium pengeringan. Suhu gas pengeringan bisa berkisar dari 50 ºC sampai 400 ºC tergantung pada material bahan yang mau dikeringkan. Udara dehumidified mungkin diperlukan saat pengeringan bahan yang sangat sensitive pada panas. Gas inert seperti nitrogen mungkin diperlukan saat pengeringan padatan bahan peledak, bahan yang mudah terbakar atau ketika pelarut organik mau dipisahkan. Pelarut harus dipulihkan dari alur buangan dengan cara kondensasi sehingga terpisah dengan uap pelarut yang kemudian dapat dipanaskan dan dikembalikan ke pengering. Karena kebutuhan untuk menangani volume gas yang besar maka pembersihan gas dan recovery produk (untuk partikel padat) telah menjadi bagian penting dari proses pengeringan pada pabrik. Suhu gas yang lebih tinggi menghasilkan efisiensi termal yang lebih mengarah pada batasan kualitas produk [13]. Desikan merupakan senyawa kimia yang mempunyai kemampuan untuk untuk menyerap air, dan dapat dijadikan untuk pengering atau mempertahakan kelembaban yang rendah jika disimpan bersama dengan bahan [14]. Desikan ini menyerap 7

4 kelembaban fisik dengan cara menyimpan air di dalam kapiler atau permukaan suatu bahan, tetapi molekul air nya tetap ada. Sehingga penyerapan ini dapat dikembalikan lagi. Bahan desikan yang biasa digunakan yaitu silika gel, molecular sleve, dll. Silika gel memiliki tingkat penyerapan 10-27% dan bekerja baik pada suhu 35 o C [15]. Silika gel merupakan suatu bentuk dari silika yang dihasilkan melalui penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO 2 ). Sol mirip agar agar ini dapat didehidrasi sehingga berubah menjadi padatan atau butiran mirip kaca yang bersifat tidak elastis. Sifat ini menjadikan silika gel dimanfaatkan sebagai zat penyerap, pengering dan penopang katalis. Silika gel mencegah terbentuknya kelembaban yang berlebihan sebelum terjadi [16]. 2.4 KARAKTERISTIK UMUM PENGERINGAN Ketika kurva laju pengeringan ditentukan melalui berbagai kondisi untuk dilakukan pada padatan, kurva tampak memiliki geometris yang sama dan hanya sedikit perbedaan fungsi dari pengeringan yang terjadi. Jika kurva tersebut dinormalisasi terhadap laju pengeringan awal dan kadar air rata-rata, maka semua kurva bisa didekati dengan kurva tunggal karakteristik suatu zat tertentu. Hal ini dinamakan kurva karakteristik pengeringan. Untuk mengetahui karakteristik pengeringan maka beberapa yang perlu dicari [13]. Kadar air (x) x = x100% Laju pengeringan (R) R = Dimana: 1. Mb adalah berat sampel basah sebelum dikeringkan, 2. Mk adalah berat sampel setelah kering, 3. t adalah waktu pengeringan, 4. A adalah luas permukaan bahan Penggunaan simbol akan ditemukan berbeda-beda misalnya untuk kadar air ada yang menggunakan x dan ada juga yang menggunakan N atau lainnya [13]. 8

5 dw/dt (kg/kg dry solid.h Pada proses pengeringan, kadar air umumnya ditentukan menggunakan basis kering. Lebih tepatnya, dengan membandingkan berat bahan basah dan kering, sehingga berat kadar air dapat ditentukan. Perbandingan antara berat kadar air (mm) dan berat bahan kering (ms) menunjukkan persentase kadar air dalam basis kering, dalam hal ini tandai dengan simbol W. Sedangkan laju alir udara menunjukkan seberapa cepat laju pengeringan yang terjadi hingga mencapai berat konstan, dalam hal ini ditandai dengan simbol dw/dt. Gambar 2.1 menunjukkan variasi drying rate terhadap kadar air. Dalam hal ini terjadi beberapa priode dimulai dengan priode A-B merupakan priode pengeringan meningkat, terlihat bagaimana laju pengeringan meningkat beberapa saat dari titik A ke titik B. Selanjutnya titik B ke titik C menujukkan priode pengeringan konstan, dalam hal ini nilai dari kadar air terus mengalami penurunan sementara laju pengeringan tetap. selanjutnya dari titik C ke titik E terjadi priode pengeringan mulai mengalami penurunan, namun penurunan secara keseluruhan terjadi pada titik E ke titik D, dimana nilai daripada laju pengeringan menurun secara signifikan. Panjang dari priode-priode ini ditentukan oleh beberapa hal yang meliputi sifat-sifat bahan yang dikeringkan atau faktor internal dan kondisi operasi yang disebut juga faktor eksternal [17]. C B A E W c D W (kg/kg dry solid) Gambar 2.1 Priode-Priode pada Kurva Karaktersitik Pengeringan untuk Padatan [17] 9

6 2.5 MEKANISME PENGERINGAN Seperti disebutkan sebelumnya, kandungan air padatan dapat berupa terikat dan tak terikat. Ada dua metode untuk menghilangkan kelembaban terikat yaitu vaporisasi dan evaporisasi. Vaporisasi terjadi ketika tekanan uap air pada permukaan padat adalah sama dengan tekanan atmosfer. Jika bahan yang mau dikeringkan sensitif terhadap panas, maka suhu dimana penguapan terjadi, yaitu titik didih bisa diturunkan dengan menurunkan tekanan (penguapan vakum). Jika tekanan diturunkan di bawah titik tripel, maka tidak ada fase cair yang dapat tampak dan udara lembab dalam kondisi beku. Penambahan panas menyebabkan sublimasi dari es langsung ke uap air seperti dalam kasus pengeringan beku. Evaporisasi merupakan pengeringan yang dilakukan dengan konveksi, yaitu dengan melewatkan udara panas diatas produk. Terjadi perpindahan panas antara udara panas dan produk, kemudian kelembaban berpindah ke udara dan terbawa oleh produk. Dalam hal ini tekanan uap jenuh kelembaban lebih padat dari tekanan atmosfer. Perilaku pengeringan padatan dapat dicirikan dengan mengukur kehilangan kadar air sebagai fungsi waktu. Metoda yang digunakan adalah perbedaan kelembaban, beratnya secara kontinu, dan berat intermiten. 2.6 TRAY DRYER Pengering baki (tray dryer) disebut juga pengering rak atau pengering kabinet, dapat digunakan untuk mengeringkan padatan bergumpal atau pasta, yang ditebarkan pada baki logam dengan ketebalan mm. Cara pengeringan jenis baki atau wadah adalah dengan meletakkan material yang akan dikeringkan pada baki yang langsung berhubungan dengan media pengering. Pengeringan ini digunakan untuk mengeringkan bahan-bahan yang tidak boleh diaduk secara termal, Sehingga didapatkan hasil yang berupa zat padat yang kering. Pengering baki sering digunakan untuk laju produksi kecil. Prinsip kerja pengering tray dryer yaitu dapat beroperasi dalam keadaan vakum dan dengan pemanasan tak langsung. Uap dari zat padat dikeluarkan dengan ejector atau pompa vakum. Pengeringan zat padat memerlukan waktu sangat lama dan siklus pengeringan panjang yaitu 4-8 jam [18]. 10

7 [19] Gambar 2.2 Tray dryer Merek Armfield yang Banyak Digunakan Skala Laboratorium Gambar 2.3 Tray dryer Merek Armfield yang Digunakan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Pada gambar 2.2 merupakan salah satu dari sekian banyak model pengering rak (tray dryer) yang paling sering dijumpai pada labortrium-laboratorium penelitian di universitas, sedangkan gambar 2.3 merupakan tray dryer yang digunakan di laboratorium operasi teknik kimia. Tipe pengering ini beroperasi secara batch dengan menggunakan arus listrik sebagai sumber panas. 11

8 Terdapat pengontrol laj alir udara dan pengontrol suhu sesuai sesuai keinginan pemakainya yang biasanya dari sekala ASAM GELUGUR (GARCINIA ATROVIRIDIS) Asam gelugur (Garcinia atroviridis) tergolong kedalam genus Gutiferae. Di Indonesia buah ini dikenal sebagai asam gelugur atau asam keping. Tanaman ini mengandung sitrat, tartarat dan asam askorbat yang memiliki aktivitas antioksidan. Namun, salah satu senyawa bioaktif yang paling penting adalah asam askorbat. Ekstrak asam gelugur mengandung antioksidan yang kuat, antimikroba, antitumor, dan aktivitas anti-inflamasi [2]. Di antara sejumlah intisari alami, asam askorbat, merupakan asam utama dari buah asam gelugur (Garcinia atroviridis) yang telah cukup banyak diteliti. Asam askorbat disebut juga vitamin C yaitu vitamin yang berperan penting dalam menjaga kesehatan manusia terutama yang sedang diet. Asam askorbat berperan dalam membantu coenzymes khusus dan fungsi lainnya. Dibanding vitamin lainnya, vitamin C (asam askorbat) berperan penting sebagai mikronutrisi yang dibutuhkan pada proses metabolisme tubuh. Manusia dan mamalia tingkat tinggi lainnya kehilangan kemampuan untuk memproduksi vitamin C (asam askorbat) akibat kehilangan L- gulonolactonexidase dalam proses mutasi kode genetic, yaitu suatu enzim yang dibutuhkan dalam biosynthesis vitamin C (asam askorbat) dari asam glucuronic [3]. Tanaman marga Garcinia tersebar di daerah tropis Asia. Jenisnya yang banyak dikenal, yaitu Garcinia cambogia umumnya dijumpai di India bagian selatan, sedangkan jenis lainnya, yaitu Garcinia atroviridis (asam gelugur) umumnya dijumpai di daerah Semenanjung Malaya. Asam gelugur atau gelugor digunakan secara luas sebagai penyedap masakan oleh masyarakat Indonesia pada umumnya. Tanaman ini masih satu keluarga dengan manggis dan asam kandis yang tersebar di Asia Tenggara. Tanaman ini termasuk ke dalam bangsa Guttiferales dan suku Guttiferae yang tingginya bisa mencapai 20 meter. Buah asam gelugur muda berwarna hijau kekuningan, berbentuk bulat seperti buah jeruk yang sudah dikupas (Gambar 2.4). Buah ini biasanya dipotong dan dikeringkan, kemudian dimanfaatkan sebagai pemberi rasa asam dan penyedap masakan. Selain itu, buahnya yang sudah dikupas, apabila direbus dengan gula dapat 12

9 dibuat menjadi selai. Ekstrak daun asam gelugur yang diberikan secara oral dengan dosis 360 mg/kg terhadap mencit memberi efek inhibitor terhadap perkembangan Plasmodium berghei penyebab malaria [20]. Gambar 2.4 Buah Asam Gelugur (Garcinia atroviridis) Buah asam gelugur juga bersifat antioksidan dan mampu menurunkan bobot badan dan kolesterol [20]. gelugur: Berikut merupakan kandungan senyawa kimia dan mineral pada buah asam Tabel 2.1 Hasil Analisis Proksimat dan Mineral Buah Asam Gelugur Komponen Buah Kadar air, % (w/w) ± 5.12 Carbohydrrate, % (w/w) 8.64 ± 0.06 Protein, % (w/w) 0.46 ± 0.08 Fat, % (w/w) 0.22 ± 0.05 Ash, % (w/w) 0.15 ± 0.06 Energy, Kcal/100g ± 1.79 Carbon, mg/100g sample ± 3.23 Oxygen, mg/100g sample ± 6.34 Aluminium, mg/100g sample 0.96 ± 0.01 Potassium, mg/100g sample 0.86 ± 0.01 Calcium, mg/100g sample 0.18 ± 0.01 Sulfur, mg/100g sample 0.10 ± 0.01 Molyddenum, mg/100g sample 0.39 ± 0.01 [21]. 13

10 Pengurangan kadar air dari buah asam gelugur dilakukan untuk menjadikannya aman untuk proses penyimpanan. Bahan dikatakan dapat disimpan dalam jangka waktu yang lama dan terhindar dari bakteri patogen apabila kadar airnya kurang dari 10% [21]. 14