Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/konversi Email :  jurnalkonversi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## IDENTIFKASI KENAIKAN TITIK DIDIH PADA PROSES EVAPORASI, TERHADAP KONSENTRASI LARUTAN SARI JAHE
Ismiyati *) , Fatma Sari *)
*) Jurusan Teknik Kimia, Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jakarta 10510, Indonesia Email : ismiyati@ftumj.ac.id
ABSTRAK , Evaporasi adalah suatu operasi dimana sebagian fluida berubah dari fasa cairan menjadi fasa uap. Teknologi evaporasi vakum banyak digunakan pada industri pangan  terutama  pada  pengolahan  bahan  pangan  pasta  atau  cairan  kental  seperti pembuatan  saos  tomat,  kecap,  pengolahan  susu,  juga  ekstrak  sari  jahe.  Penguapan pada  evaporator  dapat  dihitung  dengan  mengetahui  tekanan  absolut  yang  terjadi  di ruang penguapan. Dimana suhu penguapan merupakan suhu uap jenuh pada tekanan absolut  di  dalam  ruang  penguapan  tersebut.  Larutan  yang  dipekatkan  akan menunjukkan  kenaikan  titik  didihnya,  sesuai  dengan  konsentrasi  larutan  yang diinginkan. Tujuan peneltian adalah mengidentifikasi perilaku kenaikan titik didih larutan sari  jahe  pada  berbagai  tekanan  dan  suhu  operasi,  sehingga  dapat  dibuat  formula (rumus) persamaan konsentrasi larutan berkorelasi dengan kenaikan titik didih tekanan. Metode  yang  digunakan  pada  penentuan  formula  kenaikan  titik  didih  adalah menggunakan  rancangan  Response  Surface  Method.    Rancangan  percobaan  yang dilakukan  dengan  memvariasikan  tekanan  dan  suhu  didih.    Perlakuan  yang  diberikan terdiri dari 5 taraf uji yaitu dengan dilakukan 5 kelompok rentan tekanan. Hasil penelitian menunjukkan  terdapat  hubungan  yang  signifikan  antara  tekanan  evaporasi,  kenaikan titik didih larutan terhadap konsentrasi larutan sari Jahe. Dengan kondisi optimum terjadi pada tekanan optimum  21,720 mmbar dan kenaikan titik didih optimum  13,8816 o C, diperoleh konsentrasi  optimum  49,7267 %.
Keyword: evaporasi, konsentrasi, kenaikan titk didih, sari jahe.
ABSTRACT, Evaporation is an operation where a part of the liquid changes from the liquid phase to the vapor phase. Vacuum evaporation technology is widely used in the food  industry,  especially  in  processing  pasta  or  thick  liquids  such  as  making  tomato sauce,  soy  sauce,  milk  processing,  and  ginger  extract.  Evaporation  of  the  evaporator can  be  calculate  by  knowing  the  absolute  pressure  that  accurs  in  the  evaporation room.Where the evaporation temperature is a saturated steam temperature at absolute pressure  in  the  evaporation  room.  The  conscentrated  solution  will  show  in  the  boiling point rise, according to the desired solution concentration. The aim of the study was to identify  the behavior of the boiling point  rise of ginger  extract at various pressure and operating temperature, so that the formula of the solution concentration equation can be correlated with boiling point  rise of the pressure. The method used in determining the formula  for  boiling  point  rise  is  to  use  the  design  Respon  Surface  Method.  The experimental design was carried out by varying the pressure and temperatur of boiling. The treatment given consisted of 5 test level, namely by 5 pressure-prone group. The results  showed  that  there  was  significant  relationshif  between  the  pressure  of evaporation, the boiling point rise of solution to the concentration og ginger extract. Whit optimum  condition  accuring  of  the  optimum  pressure  at  21,720  mmbar,  and  optimum boiling point rise st 13,8816 o C, optimum concentration of 49,7267 % was obtained. Keyword: evaporation, concentration, boiling point rise, ginger juice
PENDAHULUAN
Saat ini, teknologi evaporasi vakum banyak digunakan pada industri pangan terutama  pada  pengolahan  bahan pangan pasta atau cairan kental seperti pembuatan pasta tomat, produksi
kecap, pengolahan jamu cina, pengolahan susu, juga ekstrak sari jahe. Evaporasi atau penguapan adalah suatu operasi  dimana  suatu  fluida  berubah dari  keadaan  cairan  menjadi  keadaan uap.  Penguapan  dapat  dipakai  untuk tujuan  pemisahan  pelarut  (solven)  dari larutan  yang  lebih  pekat.  Selanjutnya larutan yang pekat ini biasanya dikerjakan untuk kristalisasi. Perpindahan  panas  dan  perpindahan massa  adalah  dua  proses  dasar  yang terjadi dalam penguapan atau
evaporasi.  Selama  penguapan  pada campuran  (larutan)  harus  diberikan panas untuk menyediakan tenaga yang diperlukan.  Cairan  volatile  berubah menjadi  uap  dan  uap  ini  harus dipisahkan. Panas dapat juga diberikan secara tidak langsung dengan menghantarkannya melewati suatu media  penahan  yang  sesuai.  Seperti evaporasi dengan media steam sebagai sumber  panas,  dimana  steam  dialirkan melewati  sisi  dalam  pipa-pipa  yang tercelup  dalam  campuran  atau  larutan yang  diuapkan.  Dalam  perancangan proses  evaporasi  (pemekatan)  untuk memperoleh  suatu  konsentrasi  larutan tertentu, kondisi operasi sangat berpengaruh terhadap hasil yang diinginkan. Penguapan sebuah
evaporator  dapat  dihitung  dengan mengetahui  tekanan  absolut  yang terjadi  di  ruang  penguapan.  Dimana suhu  penguapan  merupakan  suhu  uap jenuh  pada  tekanan  absolut  di  dalam ruang penguapan tersebut. Dan larutan yang    dipekatkan  akan  menunjukkan kenaikan  titik  didihnya,  menghasilkan lebih besarnya suhu titik didih dibandingkan  dengan  air  murni.  Jadi, terpisahnya  uap  air  cairan  menjadi  uap panas  terjadi  pada  suhu  yang  sama dengan titik didih cairan.
Penguapan yang optimum dapat diperoleh dengan adanya pindah panas yang  cukup,  pemisahan  uap-cairan yang  efisien,  penggunaan  energi  yang efisien,  dan  perlakuan  produk  yang tepat  (Heldman et  al. ,  2005).  Operasi evaporasi  telah  banyak  digunakan secara  luas  dalam  industry  pangan. Salah satu penggunaanya adalah dalam pengolahan  buah  menjadi  jus  buah pekat (pasta) untuk memperoleh produk yang  stabil  ( jam dan  jeli)  dan  untuk memperkecil  volume  penyimpanan  dan pengangkutan. Selain itu, operasi evaporasi juga sering digunakan dalam pengolahan  produk  sayuran  untuk memperoleh  tekstur  yang  lebih  baik seperti pure dan pasta (Heldman et al ., 2005).
Proses evaporasi merupakan proses yang  melibatkan  pindah  panas  dan pindah  masa  secara  simultan.  Artinya, dalam  proses  ini  sebagian  air  atau pelarut  akan  diuapkan  sehingga  akan diperoleh  suatu  produk  yang  kental (konsestrat).  Proses  pindah  panas  dan pindah masa yang efektif akan meningkatkan  kecepatan  penguapan. Evaporasi  akan  terjadi  apabila  suhu suatu bahan sama atau lebih tinggi dari titik  didih  cairan  (Wirakartakusumah et al., 2004).
Proses evaporasi yang paling sederhana  adalah  evaporasi  pada tekanan atmosfer. Dimana pada evaporasi  ini  cairan  di  dalam  suatu wadah  terbuka  dipanaskan  dan  uap  air dikeluarkan ke udara atmosfer.
Evaporator  jenis  ini  adalah  evaporator yang paling sederhana, tetapi
prosesnya  lambat  dan  kurang  efisien dalam pemanfaatan energi (Heldman et al., 2005). Untuk produk makanan yang sensitif  terhadap  suhu  tinggi,  titik  didih cairan  atau  pelarut  harus  diturunkan lebih rendah dari titik didih pada kondisi normal (tekanan atmosfer). Menurunkan titik  didih  pelarut  atau  cairan  dilakukan dengan  cara  menurunkan  tekanan  di atas  permukaan  cairan  menjadi  lebih rendah  dari  tekanan  atmosfer  atau
disebut  vakum  (Wirakartakusumah et al., 2004). Karena menurut Heldman et al. (2005),  memperlama  bahan  pangan (yang  sensitif  terhadap  panas . )  pada temperatur tinggi selama proses
evaporasi terbuka
menyebabkan
hilangnya rasa dan menurunnya kualitas produk. Maka,
dikembangkanlah evaporator  yang  dioperasikan  pada temperatur rendah yang dilakukan pada ruang vakum.
Dalam penelitian ini, akan dilakukan identifikasi  kenaikan  titik  didih,  dengan mengamati  kondisi  operasi    proses evaporasi pada berbagai variasi tekanan dan variasi suhu operasi, untuk menghasilkan  berbagai    konsentrasi larutan sari jahe. Sehingga dapat dibuat suatu  formula  (rumus)  kenaikan  titik didih  terhadap  konsentrasi  larutan  sari jahe.  Selanjutnya  dapat  ditentukan kondisi optimum baik tekanan, kenaikan titik  didih  maupun  konsentrasi  larutan sari jahe
METODE PENELITIAN Prosedur Penelitian Penelitian dilakukan dengan
melakukan evaporasi larutan Sari Jahe. Dengan berat sari jahe sebayak 40 gram dilarutkan  didalam  air  hingga  menjadi 300 ml. Evaporator vakum dioperasikan selama 45 menit pada berbagai kondisi tekanan.    Kemudian  diamati  titik  didih larutan  dan  dihitung kenaikan titik  didih pada  berbagai    konsentrasi  yang dihasilkan.
Gambar  1.  Diagram  alir  Prosedur Penelitian

## Metode Analisa Data
Penelitian  awal  adalah  mengamati hubungan  antara  Variasi  Tekanan  dan Kenaikan titik didih. Diprediksi mengingat  tinggi  kenaikan  titik  didih, konsentrasi semakin meningkat, Sebaliknya jika tekanan vakum semakin rendah. Sehingga akan diperoleh persamaan linier 1. Metode Regresi a. Regresi Linier Sederhana Peramalan  dengan  regresi  linier merupakan  analisis  statistika  yang memodelkan  hubungan  beberapa variabel mengurut bentuk hubungan persamaan linier  bentuk eksplisit. Digunakan untuk peramalan dengan pola data cenderung  berbentuk  garis  lurus dari    setiap    periodenya  dengan rumus sebagai berikut : y t = a + bt (1) b = nΣx 1 y 1 −Σx 1 Σy 1 nΣx 2 1 −(Σx 1 ) 2 (2)
Larutan Sari Jahe (40 gram sari jahe dalam 300 ml larutan)
Proses Evaporasi
Variasi P: 74, 60, 50, 40, 30 mmbar
a = Σy 1 −b(Σx 1 ) n (3)

## b.  Regresi kuadratik
Peramalan    ini    digunakan    untuk pola    data    cenderung    berbentuk kuadratik    dari  tiap  periodenya. Untuk menentukan nilai peramalan dengan metode ini, maka digunakan persamaan y t = a + bt + ct 2
(4)
2. Optimasi Untuk  mendapatkan  kondisi  optimum  ,
digunakan rancangan Response Surface  Method (RSM).  Rancangan respon  dilakukan  melalui  program Minitab    bertujuan  untuk  menentukan variable  tetap  dan  variabel  bebas. Variabel  terikat  adalah  konsentrasi larutan  sari  jahe.  sedangkan  variabel bebas terdiri dari tekanan  sebagai faktor 1  (X 1 )  dan  kenaikan  titik  didih  sebagai faktor 2 (X 2 ) .
Nilai  respon  yang  optimum  atau  Y 0 , dapat  dicari  dengan  cara  mensubsitusi pada persamaan
Sedang  untuk  mengetahui  apakah  nilai X 0 merupakan  variabel  optimum  dalam bentuk  nilai  maksimum,  minimum  atau saddle, perlu dilakukan analisis kanonik. Analisis  kanonik  adalah  mencari  nilai eigen  dari  matrik  B.  Persamaan  untuk mencari nilai eigen matrik B adalah:
(6)
Selanjutnya  untuk  mendapatkan  nilai optimum  dibuat  Rancangan  percobaan Desain Komposit Sentral (Central Composite  Design,  CCD)  2  variabel.
Disajikan pada Tabel 1. Berdasarkan hasil olah data menggunakan Minitab, respon permukaan optimum yaitu titik stasioner dan  nilai  respon  optimum  ditunjukkan berdasarkan contour  plot dan surface plot .
Tabel  1.  Desain  Komposit  Sentral (Central Composite Design, CCD) 2 variabel Sumber:  Montgomery, 2001).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Hubungan antara tekanan evaporasi dan kenaikan titik didih.
Perlakuann  variasi  tekanan  vakum sebanyak  5  kali  pengukuran,  berat  sari jahe  sebanyak  40  gram  dilarutkan dengan  air  hingga  300  ml,  Larutan tersebut  dievaporasi  hingga  titik  didih larutan  tetap yaitu 40 o C diatas suhu titik didih  air  murni  pada  tekanan  vakum tertentu,  selama  45  menit.  Hasil pengamatan  diperoleh  kenaikan  titik didih larutan, yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hubungan antara tekanan dan kenaikan titik didih larutan Sari Jahe.
Hasil  analisa  regresi  linier  disajikan dalam Gambar 2.
Berdasarkan hasil pengamatan dengan sebanyak lima variasi  tekanan vakum  evaporasi  larutan  sari  jehe (5)
hingga  suhu  dipertahankan  sampai  40 o C,  terlihat  kenaikan  titik  didih  larutan berbalik dibanding dengan tekanan.
Gambar 2. Hubungan tekanan terhadap kenaikan ttitik didih larutan
Perlakuan  evaporasi  larutan  sari  jahe tekanan  74  mmbar,  jika  dilihat  dari steam  table  menunjukkan  titik  didih  air murni  sebesar  39,02 o C,  sehingga  jika larutan  dipanaskan  dan  mendididih pada  40 o C menunjukkan kenaikan titik didih  sebesar  0,98 o C.  Jika  tekanan selanjutnya diperkecil menunjukkan titik didih  air  murni  juga  semakin  kecil, sehingga  apabila  larutan  sari  jehe dipertahankan  mendidih  pada  40 o C, menunjukkan kenaiikan titik didih larutan sari  jahe  semakin  tinggi.  Hasil  regresi linier dan kesalahan (R 2 ), menunjukkan persamaan sbb: Y = -0,3375 X + 24,943 R 2 = 0, 9693
2. Hubungan  antara  kenaikan  titik didih terhadap konsentrasi larutan
Sari Jahe
Disamping    diamati  kenaikan  titik didih  seperti  data  diatas,  juga  diamati volume  larutan  pada  saat  suhu  larutan mencapai  40 o C  pada  tekanan  vakum tertentu, sehingga  diperoleh konsentrai larutan, seperti disajikan pada Tabel 2
Tabel 2. Hubungan antara kenaikan titik terhadap konsentrasi larutan
Perlakuan  evaporasi  larutan  sari jahe    dari  berbagai  variasi  juga menghasilkan  konsentrasi  larutan  dan kenaikan  titik  didih  larutan  tertentu. jika dilihat dari steam table pada tekanan 74 mmbar, menunjukkan titik didih air murni sebesar  39,02 o C,  sehingga  jika  larutan dipanaskan dan mendididih pada 40 o C
menunjukkan kenaikan titik didih sebesar 0,98 o C. ternyata meng  hasilkan konsentrasi  larutan  sebesar  16,5  %. Demikian  jika  tekanan  selanjutnya diperkecil,  titik  didih  air  murni  akan semakin  besar  dan  konsentrasi  larutan juga  semakin  tinggi  pula.  Hasil  regrasi linier disajikan pada Gambar 3.
Gambar  3.  Hubungan  antara  Kenaikan titik didih terhadap konsentrasi
3.  Kondisi Operasi Optimum Penentuan  kondisi  dengan  cara melanjutkan penelitian dengan pengambilan  data  hasil  analisa  Anova dengan  rancangan  2  variabel  bebas yaitu  Tekanan  (X 1 )  dan  kenaikan  Titik didih  (X 2 )  dan  variabel  terikat  yaitu konsentrasi  (Y).  Rancangan Response
Surface  Method (RSM).  Rancangan respon  dilakukan  melalui  program minitab  dengan  hasil  disajikan  pada Tabel 3.
Tabel 3. Hasil Rancagan 2 variabel.
Dan diperoleh  persamaan Korelasi: Y = 34,9 -0.9 X 1 + 5.16 X 2 + 0.00841 X 1 2 - 0.1567 X 2 2 – 0.0367 X 1 X 2 R 2 = 91.15%
Hasil  respon  Optimasi  adalah  seprti pada  Gambar  4.  Menunjukkan  nilai optimasi  sebagai  berikut:    Konsentrasi optimum  pada  49,7267  %,  tekanan optimum  pada  21,720  mmbar  dan kenaikan  titik  didih  optimum  pada 13,8816 o C
Sedangkan  Gamba  5  dan  6, menunjukkan respon permukaan
optimum  yaitu  titik  stasioner  dan  nilai respon  optimum  berdasarkan surface plot/ plot permukaan dan contour plot/ plot kontur

## KESIMPULAN
Hasil  Penelitian  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1)  Terdapat    hubungan  linier  negatif yang  signifikan  antara  tekanan evaporasi  dan  kenaikan  titik  didih larutan  sari  jahe,  semakin  kecil tekanan  evaporasi  semakin  besar kenaikan titik didih larutan sari jahe, ditunjukkan oleh persamaan linier Y  = - 0,3375 X + 24,943 R 2 = 0, 9693 2)  Terdapat    hubungan  linier  positif yang signifikan antara kenaikan titik didih larutan sari jahe dan konsentrasi larutan sari jahe. Semakin  besar  kenaikan  titik  didih larutan sari jahe semakin besar pula konsentrasi larutan sari jahe, ditunjukkan oleh persamaan linier
Y = 0,3845 X – 4,2888 R 2 = 0, 9835
3)  Hasil  optimasi  kondisi  operasi dengan  dua  variabel  bebas  yaitu tekanan  dan  kenaikan  titik  didih
Gambar 4. Nilai Kondisi operasi optimum
Gambar 5. Nilai respon optimum surface plot
Gambar 6. Nilai respon optimum contour plot
terhadap  konsentrasi  larutan  sari jahe sebagai variabel terikat, diperoleh persamaan korelasi yaitu:
Y = 34,9 -0.9 X 1 + 5.16 X 2 + 0.00841
X 1 2
- 0.1567 X 2 2 – 0.0367 X 1 X 2 R 2 = 91.15%
Dengan kondisi optimum terjadi yaitu tekanan optimum pada 21,720 mmbar  dan  kenaikan  titik  didih optimum    13,8816 o C,  diperoleh konsentrasi  optimum  49,7267 %.

## DAFTAR PUSTAKA
Deese.
1993-2001. Temperature Change Versus Heat Added: Water. Microsoft  Encarta  Encyclopedia 2002, Microsoft Corporation.
Heldman, Dennis R. 2005. Handbook of Food  Engineering.  Marcel  Dekker, Inc., New York Gaspersz,  Vincent.  2005. Production Planning  and  Inventory  Control . Jakarta:  PT  Gramedia  Pustaka Utama Ginting, Rosnani. 2007. Sistem
Produksi . Yogyakarta: Graha Ilmu. Heizer,  Jay  dan  Render,  Barry.  2009. Manajemen Operasi Buku 1 Edisi 9 . Jakarta: Salemba Empat Ruhul  Ummiroh,  Isnaini.  2013. Analisa Penerapan  Material  Requirement Planning  (MRP)    pada  Pennyellow Furniture. Jember: Universitas Jember.
Kencono,  A.  W.,  Adam,  R.,  Baruna,  E.
S., & Ajiwihanto, N. 2014.  Jakarta:
Kementrian  Energy  dan  Sumber Daya Mineral. Kern.  1978.  Process  Heat  Transfer  . 409-413. International Student Edition Khodri  Joseph  et  all  (2004),  Building  & environment Ltd 39, Elsevier, Science Direct
Rifkowati,  E.E.  dan  Martanto.  2016  . Minuman  fungsional  serbuk  instan
jahe , Tek Pertanian Lampung, 315 – 324.
Sitompul, T. 1999. Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger). PT. Raja Grafindo Persada, Jakarta Toledo,  R.  T.  2000.  Fundamentals  of
Food Process Engineering (Second Edition). Chapman&Hall, New York Wirakartakusumah, M. A. 2004. Prinsip- Prinsip Teknik Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB, Bogor.

## Ucapan terimakasih
Terimakasih  Kepada  Pakarti  FT-UMJ yang  telah  memberi  dukungan  secara finansial  atas  terlaksana  nya    penelitan ini