## Kinetika Pengeringan Busa Ampas Seduhan Teh
Indah Hartati 1 *, dan Maharani Kusumaningrum 2
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Wahid Hasyim Jl. Menoreh Tengah X No.22, Sampangan,  Semarang, Jawa Tengah 50232 Indonesia
2 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang Jl. Raya Sekaran, Gunungpati, Semarang, 50229, Indonesia Email: hartatiprasetyo@gmail.com

## Abstrak
Dominasi  produksi  minuman  teh  dalam  kemasan  berdampak  pada  meningkatnya  produksi  limbah  ampas seduhan  teh  yang  masih  memiliki  kandungan  berbagai  metabolit  sekunder,  mineral,  serat  dan  protein. Metode  pengeringan  busa  (foam  mat  drying)  dapat  diterapkan  pada  produksi  serbuk  ampas  seduhan  teh guna mendukung pengembangan dan pemanfaatan lebih lanjut dari ampas seduhan teh. Tujuan penelitian ini  adalah  mengkaji  pengaruh  penambahan  konsentrasi  busa  putih  telur  pada  proses  pengeringan  busa ampas  seduhan  teh  serta  mengkaji  kinetika  pengeringan  lapis  tipis  menggunakan  model  kinetika Newton/Lewis, Page, Henderson-Pabis, Logartitmic dan Two Term. Parameter proses yang dievaluasi meliputi variasi  penambahan  busa  putih  telur  (7,5-15%)  sementara  kadar  maltodekstrin  yang  ditambahkan  sebesar 30% dan pengeringan dilakukan pada suhu 800C. Penelitian menunjukkan jika penggunaan busa putih telur 7,5% memberikan  kontanta kecepatan pengeringan  yang lebih tinggi bila dibandingkan penggunaan busa putih  telur  10-15%.    Dalam  penelitian  ini,  model  kinetika  Page  merupakan  model  yang  memberikan kesesuaian yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan model kinetika Newton/Lewis, Henderson and Pabis, Logartitmic dan Two Term.
Kata Kunci: kinetika pengeringan, ampas teh, busa putih telur

## Abstract

## Foam Mat Drying Kinetics of Spent Tea Waste
The  emerging  growth  of  tea  based  beverage  impacts  on  the  abundance  of  spent  tea  waste,  a  solid  waste  in which rich of secondary metabolites, minerals, fibre and protein.  Foam mat drying of spent tea leaves powder is applied for further utilization of spent tea waste. The objective of this research was to investigate the influence of  egg  white  concentration  added  in  the  foam  mat  drying  of  spent  tea  waste  and  investigate  the  foam  mat drying  kinetics.  The  thin  layer  drying  kinetics  models  applied  were  Newton/Lewis,  Page,  Henderson-Pabis, Logartitmic  and  Two  Term  model.  The  egg  white  concentration  were  varied  of  7,5-15%,  meanwhile  the maltodextrin was of  30% and the the drying processes were performed at temperature of 80 0 C. The research showed that the foam mat drying of spent tea waste performed at egg white concentration addition of 7,5% gave higher drying rate constant. In this research, Among the empirical models applied in this research, Page model was found to be the most adequate model representing the drying behavior of spent tea waste.
Keywords: drying kinetics, spent tea leaves, foam mat drying

## PENDAHULUAN
Karakteristik  sensori,  efek  stimulan  dan potensi  efek  kesehatan  yang  beragam  telah
menempatkan  teh,  minuman  tradisional  yang berasal dari China, sebagai minuman yang paling populer  didunia  setelah  air  putih  (Ramdani et  al ., 2013; Barus et al ., 2018; Tfouni et al ., 2017). Tfouni
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna
et al. (2017) menyatakan jika aroma, rasa dan bau yang  menyenangkan  merupakan  karakteristik sensori  utama  dari  teh  yang  mendukung kepopuleran  teh.  Efek  stimulan  dari  teh  berasal dari  keberadaan  kafein,  suatu  turunan  alkaloid xanthine  termetilasi,  yang  mencapai  6,2-31,7% pada  daun  teh  dan  mencapai  4-14,9%  pada seduhan teh (Cappelletti et al ., 2015; Tfouni et al ., 2017). Sementara itu teh juga dinyatakan memiliki berbagai  efek  kesehatan  seperti:  (i)  efek kemopreventif  yang  mampu  menginaktifkan radikal  bebas,  (ii)  antikariogenik,  (iii)  anti inflamatory, dan (iv) anti karsinogenik (Barus et al ., 2018).
Sebagai  minuman  yang  populer,  produksi teh  di  dunia  semakin  meningkat  dan  mencapai 5,07  juta  ton  pada  tahun  2013.  Sementara  itu, menurut  Dirjen  Perkebunan,  produksi  teh  di Indonesia diperirakan mencapai 146 ribu ton pada tahun  2017  (Direktorat  Perkebunan,  2016).  Di Indonesia,  industri  minuman  teh  didominasi  oleh produksi  minuman  seduhan  teh  yang  dikemas dalam  botol,  yang  mencapai  28%  dari  pasar minuman  di  Indonesia.  Teh  botol  diproduksi melalui  proses  penyeduhan  teh  dengan  air dengan  rasio  teh:air  yang  cukup  tinggi  untuk mendapatkan  kosentrat  air  seduhan  teh.  Sebagai hasil  dari  proses  tesebut  diperoleh  ampas seduhan teh yang  masih memiliki sebagian besar kandungan  teh  yang  terdiri  dari  metabolit sekunder  seperti  senyawa  phenolik  yang  besifat antioksidan,  protein,  asam  amino,  lipida,vitamin, serat,  mineral,  dan  gula  (Ramdani et  al .,  2016). Ramdani et  al .  (2013)  menyatakan  jika  ampas seduhan  teh  yang  diperoleh  dari  proses penyeduhan  5,6  g  teh/300  ml  air  masih  memiliki kandungan protein sebesar 248 g/kg, total phenol sebesar  113  g/kg,  total  tanin  sebesar  107  g/kg, dan  total  saponin  sebesar  53  g/kg.  Ampas seduhan  teh  juga  dinyatakan  masih  memiliki berbagai  kandungan  mineral  seperti  Ca  (8581 mg/kg), K (2532 mg/kg), P (2058 mg/kg), dan Mg (1744 mg/kg), serta sejumlah kecil mineral Mn, Fe, Na,  Cu,  Zn,,  Ni,  Cr,  Pb  dan  Cd  (Ramdani et  al ., 2013).  Farhoosh et  al .  (2007)  dalam  Hartati et  al . (2018)  juga  menyatakan  jika  ampas  teh  memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi serta mengandung  serat  kasar,  selulosa,  lignin  dan berbagai  macam  mineral  seperti  karbon  organik,
tembaga  (Cu)  20%,  magnesium  (Mg)  10%,  dan kalsium 13%.
Menimbang  potensi  kandungan  berbagai metabolit  sekunder  pada  ampas  seduhan  teh, maka  pengeringan  serbuk  ampas  teh  dapat mendukung  pengembangan  dan  pemanfaatan lebih  lanjut  dari  ampas  seduhan  teh  yang  kaya akan  mikronutrient.  Secara  umum,  proses pengeringan
yang
merupakan proses pengurangan  kadar  air  pada  bahan  yang  akan menghasilkan produk kering dengan umur simpan yang  lebih  lama  dan  memiliki  nilai water  activity (a w )  lebih  rendah,  diklasifikasikan  menjadi  tiga yakni  pengeringan  konduktif,  konvektif  dan radiatif  (Hartati et  al .,  2018).    Produk  pangan dengan  kadar  air  dan  nilai  a w yang  rendah  akan memiliki berat dan volume yang lebih ringan dan kecil,  yang  pada  akhirnya  berdampak  pada penurunan  biaya  pengemasan,  penyimpanan  dan transportasi.  Salah  satu  teknik  pengeringan konvektif  yang  dapat  diaplikasikan  pada pengeringan serbuk ampas teh adalah pengeringan busa ( Foam Mat Drying ). Hartati et al .
(2018)
mengkaji pengaruh konsentrasi maltodestrin  dan  mengaji  kinetika  pengeringan ampas seduhan teh menggunakan model kinetika Lewis,  Page  dan  Henderson-Pabis.  Dalam  artikel ini  disajikan  kajian  pengaruh  penambahan konsentrasi  busa  putih  telur  pada  pengeringan busa  ampass  seduhan  teh  dan  mengkaji  kinetika pengeringan  menggunakan  model  kinetika pengeringan lapis tipis.

## METODOLOGI
Ampas  teh  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  ampas  teh  yang  didapatkan dari  limbah  rumah  tangga.  Agen  pembuih  dan pembusa  yang  digunakan  adalah  maltodekstrin dan putih telur.
Ampas  seduhan  teh  diperoleh  dari  proses infusi teh menggunakan air bersuhu 80 0 C. Ampas teh  yang  diperoleh  digunakan  sebagai  bahan baku proses pengeringan busa. Proses pengeringan busa dilakukan dengan
menambahkan  maltodekstrin  sebesar  30%  dan busa  putih  telur  sebesar  15%.  Sampel  yang diperoleh  dikeringkan  menggunakan  oven bersuhu 50-70 0 C dan dianalisa kadar airnya setiap interval waktu 10 menit.
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna
Data kadar air digunakan untuk menentukan nilai moisture ratio dengan rumus : dimana adalah kadar air awal, adalah kadar air pada t tertentu, dan adalah kadar air pada kondisi setimbang.
Model  kinetika  pengeringan  yang  digunakan untuk  menganalisa  kinetika  pengeringan  ampas seduhan teh disajikan pada Tabel 1 dan nilai RMSE ditentukan dengan rumus :
1/ 2 2 , , 1 1 (MR MR ) N pre i eks i i RMSE N          

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengeringan  busa  merupakan  proses dimana  produk  yang  berada  dalam  fase  cair, semipadat atau padat, diubah menjadi busa yang stabil  melalui  penambahan  agen  pembusa  dan penstabil, serta lebih lanjut dikeringkan menggunakan  udara  pengering  (Sangamithra et al .,  2015;  Hardy et  al .,  2017).  Pembentukan  busa yang  stabil  merupakan  salah  satu  poin  penting penentu  keberhasilan  proses  pengeringan  busa (Sangamithra et  al .,  2015).  Protein  merupakan agen pembusa yang juga memiliki fungsi sebagai penstabil  busa  yang  disebabkan  oleh  sifat kehidrofobikannya.  Beberapa  jenis  protein  yang kerap digunakan dalam proses pengeringan busa adalah  putih  telur,  gelatin,  whey  protein  dan protein  kedelai.  Dalam  penelitian  ini,  putih  telur merupakan protein yang digunakan dalam proses pengeringan busa ampas seduhan teh. Konsentrasi  busa  putih  telur  divariasi  dari  7,5% hingga 15%.
Gambar 1 menunjukkan profil kadar air dari serbuk  ampas  seduhan  teh  yang  dikeringkan dengan  penambahan    maltodekstrin  30%,  suhu 80 0 C  dan  penambahan  busa  putih  telur  7,5-15%. Penambahan busa putih telur dengan konsentrasi
10  %  memberikan  penurunan  kadar  air  yang paling  rendah  bila  dibandingkan  dengan  proses dengan  penambahan  busa  putih  telur  dengan konsentrasi  7,5%,  12%  maupun  15%.  Penurunan kadar  air  terbesar  diperoleh  pada  penambahan busa  putih  telur  dengan  konsentrasi  7,5  %,  dan selanjutnya diikuti oleh proses dengan penambahan busa putih telur dengan konsentrasi 15  %  dan  12%.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan jika  dengan  penambahan  konsentrasi  putih  telur yang  rendah  mampu  menghasilkan  penurunan kadar  air  yang  tinggi  proses  pengeringan  busa ampas  seduhan  teh.  Hal  ini  sesuai  dengan pernyataan  Mounir  (2017)  bahwa  agen  pembusa berbasis  protein  sebaiknya  memiliki  tiga karakteristik  yakni:  (i)  mampu  menstabilkan  busa secara  cepat  dan  pada  konsentrasi  yang  rendah, (ii) efektif pada berbagai range pH, dan (iii) efisien bahkan  pada  media  yang  memiliki  inhibitor  busa seperti lemak, alkohol dan senyawa flavour. Putih telur  mampu  menghasilkan  busa  protein  yang bagus karena protein yang terkandung didalammya  memiliki  karakteristik  yang  sesuai untuk pembusaan. Karakteristik dari protein pada telur  antara  lain:  protein  putih  telur  mampu dengan  cepat  terserap  pada  interface  udara-air selama  proses whipping ,  dan  protein  pada  telur mampu  membentuk  lapisan  film  yang  bersifat viscoelastik kohesif (Lomanika dan Mikova, 2006).
Selanjutnya  profil  laju  pengeringan  dari proses  pengeringan  busa  ampas  seduhan  teh yang  dilakukan  menggunakan  busa  putih  telur dengan konsentrasi 7,5-15%, baik terhadap kadar air maupun terhadap durasi pengeringan disajikan pada Gambar 2. Seperti terlihat pada Gambar 2b, pada  periode  awal  proses  pengeringan  (0-20 menit), laju pengeringan busa ampas seduhan the yang  dilakukan  menggunakan  busa  putih  telur dengan  konsentrasi  7,5%  relatif  lebih  cepat  bila dibandingkan
dengan proses dengan penambahan  konsentrasi  10-15%.  Sementara Tabel 1 . Model kinetika pengeringan Model Kinetika Persamaan Model Kinetika Referensi Newton/Lewis exp( ) MR kt   Inyang et al ., 2018
Page exp( ) n
MR kt  
Henderson Pabis
exp( ) MR a kt  
Logaritmic exp( ) c MR a kt   
Two term
0
1 exp( ) exp( ) MR a k t b k t    
Gambar 1. Kadar air serbuk ampas teh yang dikeringkan dengan pengeringan busa menggunakan maltodekstrin 30%, suhu 80 0 C dan penambahan busa putih telur 7,5-15%
(a) (b)
Gambar 2. Laju pengeringan (a) terhadap kadar air dan (b) terhadap durasi pengeringan
pada  katu  pengeringan  yang  semakin  lama,  laju pengeringannya  semakin  lambat.  Hal  tersebut dapat  disebabkan  pembentukan  busa  berisi  sel udara (Gambar 3) menyebabkan peningkatan luas permukaan spesifik dari produk yang berakibat air dapat  terpisah  dengan  cepat  dari  permukaan produk.  Namun  demikian,  seiring  dengan bertambahnya  durasi  pengeringan,  foam  akan mengalami collaps akibat dari proses pengosongan  air  yang  berada  disekitar  sel  sel udara dan menyebabkan protein pada lapisan film disekitar  sel  udara  akan  berkurang  dan  menipis. Pada  akhirnya  lapisan  lamella  tersebut  akan semakin  tipis  dan  tidak  lagi  mampu  menyangga sel-sel  udara  (Lomakina  dan  Mikova,  2006). Pecahnya busa-busa tersebut akan menagibatkan turunnya luas permukaan spesifik dari produk dan menurunnya laju pengeringan.
Selanjutnya, data kadar air digunakan untuk menghitung  nilai  mositure  ratio  yang  digunakan untuk mengkaji kinetika pengeringan busa ampas seduhan  teh.  Pada  dasarnya,  persamaan  kinetika pengeringan  pada  model  pengeringan  lapis  tipis diklasifikasikan  menjadi  tiga  kategori  yakni:  (i) teoritis, (ii) semi teoritis dan (iii) empiris (Inyang et al ., 2018). Pada umumnya, model teoritis biasanya diturunkan  dari  hukum  Fick  kedua  (Fisk’s  second law).  Sementara  model  empiris  dibangun berdasarkan data eksperimen dan analisa bilangan tak  berdimensi.  Model  semi  teoritis  diturunkan dari  hukum  Fick  kedua  (Fisk’s  second  law)  dan hukum pendinginan Newton (Onwude et al ., 2016; Inyang et al ., 2018).
Dalam  penelitian  ini,  kinetika  proses pengeringan  busa  ampas  seduhan  teh  dikaji menggunakan  model  kinetika  pengeringan  lapis
tipis  Newton/Lewis,  Page,  Henderson-Pabis, Logartitmic dan Two Term. Komparasi nilai MR data dan MR calc berbagai model tersebut disajikan pada Gambar  4  dan  nilai  parameter  dan  konstanta kecepatan reaksi dari model Newton/Lewis, Page, Henderson-Pabis,  Logartitmic  dan  Two  Term disajikan  pada  Tabel  2.  Sebagaimana  tersaji  pada Gambar  4  dan  Tabel  2,  model  kinetika  Page memberikan  kesesuaian  yang  lebih  tinggi  bila dibandingkan  dengan  model  Newton/Lewis,
Henderson-Pabis,  Logartitmic  dan  Two  Term. Untuk  semua  konsentrasi  busa  putih  telur  yang digunakan,  nilai  SSE  model  Page  menunjukkan nilai yang paling kecil, berkisar antara 0,014-0,028, bila  dibandingkan  dengan  nilai  SSE  pada  model lain.  Gambar  4  juga  menunjukkan  jika  nilai-nilai MR calc yang diperoleh dari simulasi menggunakan model  kinetika  Henderson-Pabis,  Logartitmic  dan Two Term, adalah sangat berimpit. Demikian pula dengan nilai SSE-nya.
Gambar 3. Struktur busa
(a) (b) (c) (d)
Gambar  4. Perbandingan  nilai  MR data dengan  MR calc berdasar  model  kinetika  Newton/Lewis,  Page, Henderson-Pabis,  Logaritmic  dan  Two  Term  untuk  pengeringan  busa  ampas  seduhan  teh menggunakan maltodekstrin 30%, suhu 80 0 C dan penambahan busa putih telur 7,5-15%

## Tabel 2. Nilai parameter kinetika pengeringan busa
Model Kinetika Pengeringan Konsentrasi putih telur (%) Parameter RMSE k k 1 A b C n Newton/Lewis 7,5 0,031 0,043 10 0,021 0,057 12,5 0,023 0,048 15 0,024 0,039 Page 7,5 0,012 1,249 0,028 10 0,005 1,387 0,019 12,5 0,007 1,316 0,017 15 0,009 1,251 0,014 Henderson-Pabis 7,5 0,032 1,043 0,040 10 0,023 1,067 0,051 12,5 0,024 1,056 0,043 15 0,025 1,045 0,035 Logaritmic 7,5 0,032 1,043 0,000 0,040 10 0,023 1,067 0,000 0,051 12,5 0,024 1,056 0,000 0,043 15 0,025 1,045 0,000 0,035 Two_term 7,5 0,032  0,032  0,522  0,522 0,040 10 0,023  0,023  0,533  0,533 0,051 12,5 0,024  0,024  0,528  0,528 0,043 15 0,025  0,025  0,523  0,523 0,035

## KESIMPULAN
Penambahan  busa  putih  telur  sebanyak 7,5%  dan  maltodekstrin  30%  pada  proses pengeringan  ampas  seduhan  teh  yang  dilakukan pada  suhu  80 0 C  mampu  memberikan  penurunan kadar  air  bahan  yang  rendah,  laju  pengeringan yang cepat serta memberikan kontanta kecepatan pengeringan  yang  lebih  tinggi  bila  dibandingkan penggunaan  busa  putih  telur  10-15%.  Apabila dibandingkan dengan model kinetika Newton/Lewis,  Henderson  and  Pabis,  Logartitmic dan  Two  Term;  model  kinetika  Page  memberikan kesesuaian  yang  lebih  tinggi  terhadap  data eksperimen.

## DAFTAR PUSTAKA
Barus,  N.S.,  Sony,  S.,  Salman,  S.,  Mahmudi,  M.  & Sunartaty,  R.,  2018.  Uji  Toksisitas  Subakut Ekstrak  Daun  Tembakau  ( Nicotiana  Tabacum L. )  Yang  Difermentasi  Terhadap  Gambaran
Histologi Organ Vital Mencit ( Mus Musculus ). Jurnal Stikna , 2 (02):33-40.
Cappelletti, S., Daria, P., Sani, G.,  & Aromatario, M. 2015.  Caffeine:  Cognitive  and  Physical Performance  Enhancer  or  Psychoactive Drug. Current Neuropharmacology , 13:71-88 Direktorat Perkebunan. 2016. Statistik Perkebunan Indonesia: Teh.
Hardy,  Z.  &  Jideani,  V.A.  2015.  Foam-mat  Drying Technology:  A  Review. Critical  Reviews  in Food Science and Nutrition , 7(12):2560-2572 DOI: 10.1080/10408398.2015.1020359 Hartati,  I.,  Kusumaningrum,  M.  &  Kurniasari,  L. 2018.  Pengeringan  Busa  Terhadap  Ampas Seduhan  Teh  Menurut  Model  Kinetika Lewis,  Page  Dan  Henderson-Pabis. Jurnal Inovasi Teknik Kimia , 3(1):59-66 Inyang,  U.E.,  Oboh,  I.O.  &  Etuk,  B.R.  2018.Kinetic Models  for  Drying  Techniques—Food Materials. Advances in Chemical Engineering and Science . 8(2):27-48 Lomakina  K., dan Mikova K. 2006. A Study of the Factors Affecting the Foaming Properties of
Metana : Media Komunikasi Rekayasa Proses dan Teknologi Tepat Guna
Egg  White  –  a  Review. Czech  Journal  Food Science. 24(3):110–118 Mounir,  S.  2017.  Foam  Mat  Drying. Drying Technologies for Foods. 169-191 Onwude,  D.I.,  Hashim,  N.,  Janius,  R.B.,  Nawi,  N.M. and  Abdan,  K.,  2016.  Modeling  the  thin‐ layer  drying  of  fruits  and  vegetables:  A review. Comprehensive  reviews  in  food science and food safety , 15 (3):599-618.
Ramdani,  D.,  Chaudhry,  A.S.  and  Seal,  C.J.,  2013. Chemical  composition,  plant  secondary metabolites,  and  minerals  of  green  and black teas and the effect of different tea-to- water  ratios  during  their  extraction  on  the composition  of  their  spent  leaves  as
potential additives for ruminants. Journal of agricultural  and  food  chemistry , 61 (20): 4961-4967. DOI: 10.1021/jf4002439
Sangamithra, A., Venkatachalam, S., John, S.G. and Kuppuswamy, K., 2015. Foam mat drying of food  materials:  A  review. Journal  of  Food Processing and preservation , 6 (39), pp.3165- 3174.  DOI: 10.1111/jfpp.12421
Tfouni S.A.V.,  Camara M.M , Kamikata  K., Gomes F.M.L.,  Furlani  R.P.Z.  2017.  Caffeine  in  teas: levels,  transference  to  infusion  and estimated  intake. Food  Science  and Technology.  38(4):661-666. DOI:  10.1590/ 1678-457X.12217