## PENENTUAN KADAR AIR LAPIS TUNGGAL MENGGUNAKAN PERSAMAAN
BRUNAUER-EMMETT-TELLER (BET) DAN GUGGENHAIM-ANDERSON-deBOER (GAB) PADA BUBUK TEH
Hatmiyarni Tri Handayani 1 , Purnama Darmadji 2
1 Email: hatmiyarnitri@gmail.com
2 Email: PDarmadji@ugm.ac.id
1. Universitas Muhadi Setiabudi, Jalan P. Diponegoro Km 2 Wanasari, Pesantunan Kota Brebes 52252, Indonesia Telp (0283) 6199000
2. Universitas Gadjah Mada, Jalan Flora No.1 Bulaksumur, Sleman 55281, Indonesia Telp (0274) 549650

## Abstrak
Pada era globalisasi, industri teh Indonesia akan menghadapi persaingan yang sangat ketat dengan akan  diadakannya  perdagangan  bebas  dan  semakin  mudahnya  mobilitas  faktor  produksi  sebagai  akibat kemajuan di bidang teknologi komunikasi, informasi, dan transportasi. Upaya-upaya untuk meningkatkan eksistensi  dan  daya  saing  teh  Indonesia  di  pasar  Internasional  dapat  dilakukan  melalui  perbaikan  mutu dan  fleksibilitas  produk  teh  sesuai  dengan  selera  konsumen.  Bubuk  teh  merupakan  hasil  pengeringan pucuk  teh  hijau  segar  dengan  spray  dryer.  Selama  penyimpanan  maupun  distribusi,  bubuk  teh  mudah mengalami  kerusakan  akibat  penyerapan  uap  air  dari  lingkungannya,  sehingga  menyebabkan  turunnya mutu bubuk teh dan berpengaruh terhadap tingkat penerimaan konsumen.  Penelitian ini bertujuan untuk penentuan  penyimpanan dan distribusi bubuk teh.
Untuk menentukan kadar air lapis tunggal BET ( Brunauer-Emmet-Teller ) diperlukan data a w / (1- a w )M. Selanjutnya dibuat kurva regresi linier dengan a w sebagai sumbu X dan a w / (1-a w )M sebagi sumbu Y,  sehingga  dari  kurva  tersebut  didapat  persamaan  garis  lurus.  Sedangkan  untuk  menentukan  kadar  air lapis  tunggal  GAB  ( Guggenhaim-Anderson-deBoer )  diperlukan  program  GAB  (Guggenhaim-Anderson- deBoer)  yang  selanjutnya  data  a w dan  kadar  air  seimbang  tersebut  dimasukkan  ke  dalam  program  dan nantinya  akan  dihasilkan  nilai  Mo,  C  dan  K.  Selanjutnya  dibuat  kurva  regresi  linier  dengan  a w sebagai sumbu X dan a w / (1-a w )M sebagi sumbu Y sehingga dari kurva tersebut didapat persamaan garis lurus. Hasil penelitian kadar air lapis tunggal (Mo) untuk persamaan BET pada sampel Tanpa MD 100 gr dengan  penambahan  PEG  3,5  gr  dan  sampel  MD  100  gr  dengan  penambahan  PEG  3,5  gr  setelah  jadi bubuk,  Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan  penambahan  PEG  3,5  gr  dan  sampel  MD  100  gr  dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan berturut – turut adalah 3,6% (db) dan  berada pada a w = 0,22;  3,6%  (db)  dan    berada  pada  a w =  0,22;  3,6%  (db)  dan    berada  pada  a w =  0,2;  dan  3,8%  (db)  dan berada pada  a w = 0,23. Sedangkan untuk  kadar air lapis tunggal  GAB berturut  – turut adalah 2,7% (db) dan berada pada a w = 0,1; 2,7% (db) dan berada pada a w = 0,1; 2,7% (db) dan berada pada a w = 0,095; dan 3,1% (db) dan berada pada a w = 0,11
Kata kunci : Bubuk Teh, Kadar Air Seimbang, Aktivitas Air, Kadar Air Lapis Tunggal BET, Kadar Air Lapis Tunggal GAB

## 1. Pendahuluan
Pada  era  globalisasi,  industri  teh Indonesia  akan  menghadapi  persaingan yang sangat ketat dengan akan diadakannya perdagangan  bebas  dan  semakin  mudahnya mobilitas  faktor  produksi  sebagai  akibat kemajuan  di  bidang  teknologi  komunikasi, informasi,  dan  transportasi.  Hal  tersebut merupakan  tantangan  yang  harus  dihadapi supaya komoditi teh Indonesia tetap eksis di
pasar  teh  internasional  (Haryanto, et  al , 1999).
Upaya-upaya  untuk  meningkatkan eksistensi  dan  daya  saing  teh  Indonesia  di pasar  Internasional  dapat  dilakukan  melalui perbaikan  mutu  dan  fleksibilitas  produk  teh sesuai  dengan  selera  konsumen.  Bubuk  teh merupakan  diversifikasi  produk  teh  yang dihasilkan  dari  mengolah  pucuk  teh  yang diperoleh dari  mengekstrak pucuk teh segar
dengan  ditambah  air  sehingga  diperoleh ekstrak  teh,  yang  selanjutnya  dilakukan pengeringan  dan  akhirnya  diperoleh  bubuk teh  (instant  teh)  yang  diharapkan  dapat memperbaiki mutu teh.
Sebagai  bahan  makanan  kering, bubuk  teh  bersifat  higroskopis.  Produk  ini akan  menyerap  uap  air  dari  lingkungannya selama penyimpanan dan distribusi. Akibatnya, kadar air dan aktivitas air dalam bubuk  teh  meningkat.  Peningkatan  tersebut dapat  menimbulkan  perubahan  sifat  bubuk teh yang disebabkan oleh faktor fisik seperti kelembaban,  suhu,  oksigen,  cahaya,  debu, dan CO 2 . Kerusakan fisik dapat menyebabkan  perubahan  tekstur,  warna, kontaminasi,  timbul  reaksi  kimia  atau percepatan  reaksi  kimia  dan  percepatan pertumbuhan mikrobia.
Perubahan  sifat  yang  terjadi  selama penyimpanan  dan  distribusi  mengakibatkan bubuk teh tidak dapat diterima pasar karena dinilai  sudah  tidak  memenuhi  selera.  Oleh sebab  itu,  pemahaman  terhadap  pola perubahan sifat bubuk teh sangat diperlukan untuk  dapat  menentukan  penyimpanan  dan distribusi  yang  baik  khususnya  pada  bahan kering  yang  berkaitan  dengan  kadar  air seimbang  dan  aktivitas  air.  Pemahaman mengenai  sifat  tersebut  dapat  dilakukan dengan  menentukan  kadar  air  lapis  tunggal dengan  persamaan  BET  ( Brunauer-Emmet- Teller )  dan  GAB  ( Guggenhaim-Anderson- deBoer ).
Berdasarkan  uraian  di  atas  perlu dilakukan  penelitian  untuk  penentuan  kadar air  lapis  tunggal  dengan  persamaan  BET ( Brunauer-Emmet-Teller )
dan GAB
( Guggenhaim-Anderson-deBoer ).
2. Metode Penelitian
a. Alat & Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah pucuk teh segar yang dipetik  dari  Kebun  Teh  PT.  Sari Kemuning,  Karanganyar,  Jawa  Tengah. Maltodekstrin,  bahan  antikempal  yaitu PEG  6000.  Bahan  kimia  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  LiCl,  K 2 CO 3 , NaNO 2, NaCl,  KCl,  dan  toluena  serta untuk  mengukur  permeabilitas  kemasan digunakan silica gel.
Alat  yang  digunakan  adalah  alat preparasi (kain saring, timbangan analitis, pisau,  erlenmeyer,  blender,  microwave, dan gelas ukur) dan spray dryer.
b. Penentuan Kadar Air Seimbang
Satu  sampai  dua  gram  bubuk  teh dimasukkan  ke  dalam  cawan  aluminium yang  sebelumnya  telah  dioven  sampai berat konstan. Selanjutnya cawan aluminium  berisi  sampel  dimasukkan toples yang telah terisi oleh larutan garam jenuh  pada  berbagai  tingkat  a w .  Larutan garam  jenuh  sebelumnya  diinkubasi terlebih dahulu selama 24 jam. Kemudian toples  ditutup  rapat  dan  disimpan  pada suhu  28ºC.  Aktivitas  air  (a w )  beberapa larutan  garam  jenuh  pada  suhu  28ºC ditunjukkan pada Tabel berikut :
Tabel  1. Aktivitas  Air    (a w )  Beberapa  Larutan Garam Jenuh  pada Suhu 28 0 C
Larutan Garam Jenuh Aktivitas Air  (a w )
LiCl K 2 CO 3 NaNO 3 NaCl KCl 0,1124 0,4412 0,6495 0,7562 0,8447 Selama penyimpanan, perubahan berat sampel dipantau mulai hari ke-7 dan selanjutnya tiap hari sampai berat konstan. Pada  toples  dengan  larutan  garam  yang mempunyai  RH  lebih  dari  60%,  diberi  5 ml toluena yang dimasukkan dalam cawan tersendiri.  Toluena  yang  ditambahkan dimaksudkan agar sampel tidak ditumbuhi jamur.  Setelah  mencapai  berat  konstan, maka  dilakukan  analisis  kadar  air  (db) untuk  masing-masing  sample.  Kadar  air ini dinamakan kadar air seimbang ( equilibrium moisture content ).
c. Penentuan  Kadar  Air  Lapis  Tunggal BET
Data  yang  didapat  dari  penentuan kurva  ISL  adalah  a w dan  kadar  air seimbang.  Untuk  menentukan  kadar  air lapis  tunggal  BET  ( Brunauer-Emmet- Teller )  diperlukan  data  a w /  (1-a w )M. Selanjutnya  dibuat  kurva  regresi  linier dengan  a w sebagai  sumbu  X  dan  a w /  (1-
a w )M  sebagi  sumbu  Y,  sehingga  dari kurva  tersebut  didapat  persamaan  garis lurus.
Kadar air lapis tunggal BET ( Brunauer-Emmet-Teller ) ditentukan
dengan  menggunakan  rumus  (Labuza, 1984):
S I Mo   1
Keterangan : Mo = Kadar air lapis tunggal BET, % berat kering (db) I = Intersep kurva regresi linier S = Slope kurva regresi linier
d. Penentuan  Kadar  Air  Lapis  Tunggal GAB Data  yang  didapat  dari  penentuan kurva  ISL  adalah  a w dan  kadar  air seimbang.  Untuk  menentukan  kadar  air lapis tunggal GAB ( Guggenhaim- Anderson-deBoer )  diperlukan  program
GAB (Guggenhaim-Anderson-deBoer) yang  selanjutnya  data  a w dan  kadar  air seimbang  tersebut  dimasukkan  ke  dalam program  dan  nantinya  akan  dihasilkan nilai  Mo,  C  dan  K.  Selanjutnya  dibuat kurva  regresi  linier  dengan  a w sebagai sumbu  X  dan  a w /  (1-a w )M  sebagi  sumbu Y  sehingga  dari  kurva  tersebut  didapat persamaan garis lurus.
Kadar air lapis tunggal GAB
( Guggenhaim-Anderson-deBoer ) ditentukan  dengan  menggunakan  rumus (Labuza, 1984):
  ) . . . 1 )( . 1 ( . . w w w w a k c a k a k a k c Mo M    
Keterangan : M = kadar air berat kering (%db)
Mo   =  kadar air lapis tunggal
a w = aktivitas air
c,k = konstanta
3. Hasil dan Pembahasan
a. Kadar  Air  Seimbang  dan  Aktivitas Air
Besarnya  kadar  air  seimbang  untuk masing-masing  aktivitas  air  berbeda- beda.  Semakin  tinggi  harga  aktivitas  air (a w ),  maka  kadar  air  seimbangnya
semakin  tinggi  juga.  Perbedaan  besar kecilnya  kadar  air  seimbang  untuk masing-masing  kelembaban  relatif  (RH) dapat dijelaskan sebagai berikut. Sampel bubuk teh apabila dibiarkan dalam suatu ruangan  akan  menyerap  uap  air  dari lingkungan sampai terjadi keseimbangan antara  kadar  air  bubuk  teh  dengan  kadar air  dalam  ruangan.  Besar  kecilnya  kadar air  yang  diserap  oleh  bubuk  teh  untuk mencapai keseimbangan sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya kelembaban relatif (RH) ruangan. Semakin  tinggi  kelembaban  ruangan maka jumlah uap air yang diserap bahan untuk  mencapai  keseimbangan  semakin besar.
Tabel 2. Kadar Air Seimbang Bubuk teh dalam Berbagai a w pada Suhu 28 o C Sampel Aw Kadar Air Seimbang (%db) Tanpa MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr setelah jadi bubuk 0,1124 0,4412 0,6495 0,7562 0,8447 2,9389 4,9408 8,8771 14,8237 24,7452 MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr setelah jadi bubuk 0,1124 0,4412 0,6495 0,7562 0,8447 2,9919 4,9468 8,8022 15,0208 23,9444 Tanpa MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan 0,1124 0,4412 0,6495 0,7562 0,8447 3,0594 4,8791 8,6392 15,2840 24,2782 MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan 0,1124 0,4412 0,6495 0,7562 0,8447 3,1222 5,0276 11,4705 14,9778 24,4450 b. Kadar  Air  Lapis  Tunggal  BET  dan
GAB
Air  dalam  bahan  makanan  terdapat dalam  tiga  bentuk,  yaitu  air  terikat primer,  sekunder,  dan  tersier.  Air  yang
terikat  secara  primer  sering  disebut  air lapis  tunggal.  Kadar  air  lapis  tunggal suatu  produk  pangan  dapat  diketahui dengan  mengikuti  konsep  BET  yaitu teori  tentang  adsorpsi  molekul  gas  oleh benda padat. Kadar air lapis tunggal BET dapat  diperhitungkan  dari  isotherm sorpsi lembabnya.
Gambar 1. Kurva Hubungan  antara a w dengan [a w /(1- a w )M] Bubuk Teh
Keterangan  :  (a)  Sampel  Tanpa  MD  100  gr dengan penambahan PEG 3,5 gr setelah jadi bubuk;  (b)  Sampel  MD  100  gr  dengan penambahan PEG 3,5 gr setelah jadi bubuk; (c)  Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan penambahan  PEG  3,5  gr  saat  masih  jadi larutan;  (d)  Sampel  MD  100  gr  dengan penambahan  PEG  3,5  gr  saat  masih  jadi larutan
Data  S  dan  I  pada  BET  dimasukkan dalam  rumus,  maka  didapatkan  kadar  air lapis tunggal dari bubuk teh, dan untuk nilai a w – nya didapatkan dari menarik garis lurus ke bawah pada sumbu x pada nilai kadar air lapis  tunggalnya.  Data  kadar  air  lapis tunggal  dan  nilai  a w nya  untuk  masing- masing sampel adalah sebagai berikut :
 Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan penambahan  PEG  3,5  gr  setelah  jadi bubuk  :  Mo  sebesar  3,6%  (db)  dan berada pada a w = 0,22.  Sampel MD 100 gr dengan penambahan  PEG  3,5  gr  setelah  jadi bubuk  :  Mo  sebesar  3,6%  (db)  dan berada pada a w = 0,22.
 Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi
larutan  :  Mo  sebesar  3,6%  (db)  dan berada pada a w = 0,2.
 Sampel MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan  :  Mo  sebesar  3,8%  (db)  dan berada pada a w = 0,23.
Persamaan GAB mempertimbangkan posisi  molekul  air  terserap  tunggal  dan  air terserap  banyak.  Persamaan  ini  mampu menjelaskan  secara  baik  posisi  sorpsi  pada zona  air  terikat  sampai  a w 0,9  untuk berbagai macam bahan makanan kering.
Untuk nilai a w monolayer didapatkan dari menarik garis lurus ke bawah pada sumbu x pada  nilai  kadar  air  lapis  tunggalnya.  Nilai
Mo  dan  a w ,  untuk  masing-masing  sampel adalah sebagai berikut :  Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan penambahan  PEG  3,5  gr  setelah  jadi bubuk  =  Mo  sebesar  2,7%  (db)  dan berada pada a w = 0,1
 Sampel MD 100 gr dengan penambahan  PEG  3,5  gr  setelah  jadi bubuk  =  Mo  sebesar  2,7%  (db)  dan berada pada a w = 0,1
 Sampel  Tanpa  MD  100  gr  dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan  =  Mo  sebesar  2,7%  (db)  dan berada pada a w = 0,095  Sampel MD 100 gr dengan penambahan PEG 3,5 gr saat masih jadi larutan  =  Mo  sebesar  3,1%  (db)  dan berada pada a w = 0,11
Kadar  air  lapis  tunggal  sangat  penting artinya  dalam  penyimpanan  dan  distribusi bahan makanan. Apabila ditinjau berdasarkan  daerah  isothermnya,  air  lapis tunggal  bubuk  teh  tersebut  berada  dalam daerah  IL-1,  dimana  air  bersifat  ionik.  Air dalam bubuk teh tersebut terikat dengan erat sekali sehingga tidak dapat digunakan untuk pertumbuhan mikroorganisme perusak, reaksi  kimia,  enzimatis,  maupun  reaksi biologis,  sehingga  bahan  makanan  menjadi awet.  Jadi  agar  umur  simpan  bubuk  teh menjadi  lama,  maka  salah  satu  caranya adalah  dengan  mengeringkan  bubuk  teh tersebut  minimal  sampai  kadar  air  lapis tunggalnya yaitu sampai kadar air 3,6% (db) atau  3,8%  (db)  untuk  persamaan  BET  dan minimal  sampai  kadar  air  lapis  tunggalnya
sampai  kadar  2,7%  (db)  atau  3,1%  (db) untuk persamaan GAB.
Sebaliknya  apabila  pengeringan  bubuk teh  belum  mencapai  kadar  air  lapis tunggalnya,  maka  kemungkinan  stabilitas bubuk  teh  terhadap  reaksi  kerusakan  akan menurun.  Hal  ini  dapat  disebabkan  karena bubuk  teh  masih  mengandung  air  bebas yang cukup banyak dan zat-zat yang terlarut didalamnya  mulai  bersifat  mobil,  sehingga reaksi-rekasi  biokimia,  enzimatis,  maupun mikrobiologis  yang  mengarah  pada  proses kerusakan mulai dapat berlangsung (Adnan, 1982).

## 4. Kesimpulan
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa air  lapis  tunggal  bubuk  teh  berada  dalam daerah  IL-1,  dimana  air  bersifat  ionik.  Air dalam bubuk teh tersebut terikat dengan erat sekali sehingga tidak dapat digunakan untuk pertumbuhan mikroorganisme perusak, reaksi  kimia,  enzimatis,  maupun  reaksi biologis,  sehingga  bahan  makanan  menjadi awet.
Salah  satu  cara  untuk  memperpanjang umur  simpan  bubuk  teh  adalah  dengan mengeringkan  bubuk  teh  tersebut  minimal sampai  kadar  air  lapis  tunggalnya  yaitu sampai  kadar  air  3,6%  (db)  atau  3,8%  (db) untuk  persamaan  BET  dan  minimal  sampai kadar  air  lapis  tunggalnya  sampai  kadar 2,7%  (db)  atau  3,1%  (db)  untuk  persamaan GAB.

## 5. Daftar Pustaka
[1] Adnan,  Mochamad,  1982. Aktivitas Air  dan  Kerusakan  Bahan  Makanan .
Agritech. Yogyakarta. [2] Labuza, T.P, 1984. Moisture Sorption: Practical Asepticts of
IsoTehrm  Measurement  and  Use.
American  Association  of  Cereal Chemists, St Paul, Minnesota.
[3] Haryanto, E. Rosmantri,
H. Budiman,  dan  D.  Santoso.  1999. Peranan Pengendalian Proses Pengolahan  Teh  dalam  Peningkatan Harga  Jual  dan  Konsistensi  Mutu.
Dalam Pertemuan Teh Nasional 1999. Pusat  Penelitian  Teh  dan  Kina. Bandung